系统设计论文范文

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综合布线系统是酒店智能化系统的信息网络基础，本设计注重系统的质量、科学性、先进性、可靠性及安全性，易扩展，同时本设计兼顾考虑酒店的应用特点，将来发展的需要。因此，在系统设计和产品选型中重点关注布线产品的质量、布线系统的模块化、以及系统的安全性、可管理性和可维护性。

酒店综合布线系统的目标是：以系统规范为指导，以具有当前国际领先水平的综合布线技术、计算机技术、通讯技术和自动化技术为支撑，建立一套统一规划、高度集成的布线系统，为酒店计算机网络系统数据、图像及控制信号提供统一的传输线路、设备接口和高质量的传输性能。全面实现酒店计算机通信网络的通讯、办公、管理手段的智能化、集成化，把酒店计算机通信网络建成一个高起点、高标准、功能设施一流、且具有高开放性和平滑升级性的网络平台。同时，该布线系统兼顾了计算机网络系统未来的发展要求，提供15年保证；在酒店大楼增加新系统时，对新设备提供信号传输的支持。

作为酒店智能化系统的基础平台－综合布线系统将为整个酒店的语音通信、宽带数据、图像联网、酒店管理系统及网站建设提供高质量的传输通道。酒店大楼内的各个功能区通过高性能的结构化综合布线系统连接起来，组成一套具备高传输带宽的、结构化的信息高速公路。

二、系统功能

本设计提出的综合布线系统实现了酒店设备的网络物理层上的相互联系，满足系统间信息共享的要求，为酒店集中管理以及与Internet的连接建立了基础设施。具体来说,，本方案设计的布线系统可以支持以下各类应用及设备。

话音：程控交换机、电话、传真、卫星通讯、电话会议、语音信箱等。

数据：快速以太网、千兆以太网、1.2GATM、TCP/IP、INTERNET、INTRANET等。

视频：闭路电视监控、电视会议、可视图文、自动控制等音、视频和控制信号。

需要指出的是视频、射频、公共广播、自动控制等系统技术方面，设计理论和多个项目的实践已证实采用的结构化布线系统可达到与传统布线方式同等的传输质量和传输距离；但在工程造价方面，由于结构化布线系统要配备专用的适配器，以至工程造价将会有很大的提高，故本设计只提供了高性能的传输链路，在技术发展造价降低时，或有此类需要时提供坚实的支持。

三、系统设计依据及设计原则

酒店智能化系统工程－综合布线工程整个布线系统选用星型结构，从插座至楼层配线架，最后通过数据/语音主干线缆统一连接至相应的数据和语音机房，以便于集中式管理。系统机房设置在酒店一层，系统水平布线满足小于90米的布线标准要求。数据水平部分采用超五类双绞线传输，语音水平部分采用电话线传输；数据干线子系统采用光缆传输，语音干线子系统采用大对数电缆传输。如果把结构化布线系统看作是一条信息高速公路的话，那么，越是高级的路况，车速能提高得越快。这种高速率，不是单靠提高汽车的档次来实现，而是由构筑的信息奔驰“路面”通畅快速来完成的。本设计方案既满足用户目前的应用环境,又能支持未来21世纪高速宽带应用。

为了满足酒店现在和未来10年至15年发展的应用,以及可能会根据不同的机型选择不同的适配器来构架整个计算机网络。因此，采用了开放式的布线设计作为解决方案。结构化布线系统采用星型结构，以便实现各种网络逻辑拓朴结构。

1.设计原则

（1）先进性。布线系统的设计目标决定了系统必须采用先进的方法和设备，即要反映当今的水平，又应具有发展的潜力。由于布线系统是一项在规定时间内投入运行的工程，因此系统所涉及的技术必须是成熟和先进的。

（2）开放性。布线系统应具有开放性。一方面布线系统能适应不同功能的要求，同时又能支持不同厂家相应的设备。

（3）实用性。布线系统在现在和将来能适应技术的发展，实现资料和语音通信。

（4）灵活性。布线系统应能满足灵活通用的要求。

（5）模块化。布线系统中，除固定于建筑物中的线缆外，其余所有接插件均是模块化的标准件。

（6）扩充性。布线系统是要能扩充的，以便将来要扩展时，可以方便地将设备扩充进去。

2.设计依据

（1）EIA/TIA-568民用建筑线缆标准

（2）EIA/TIA-569民用建筑通信信道和空间标准

（3）EIA/TIA-607民用建筑中通信接地标准

（4）GB/T7427-87通信光缆的一般要求

（5）IEEE802.3总线局域网国际标准

（6）TPDDI铜线分布式资料接口局域网标准

（7）ATM异步传输网标准

（8）RS232，X.21，RS422RS485等异步和同步标准

四、各子系统设计方案

1.连接方式

E：设备C：连接点T：终端设备

2.设计等级

综合布线系统为了满足高质量的高频宽带信号,所以在设计时，参照综合型设计标准,综合型设计标准适用于建筑物配置标准较高的场所,采用有线非屏蔽双绞线的组网方式。

3.结构化布线系统的结构

根据需求，结构化布线系统分解成以下五个模块进行设计。

（1）工作区子系统（2）水平布线子系统

（3）管理子系统（4）主干子系统

（5）设备子系统

4.工作区子系统的设计

工作区布线子系统由终端设备连接到信息插座的联机(或软线)组成,它包括装配软线、适配器和连接所需的扩展软线。

J45暗装式信息插座与其旁边电源插座应保持20cm的距离，信息插座和电源插座的低边沿距地板水平面30cm。如图3所示。

图3暗装式信息插座与其旁边电源插座距离示意图5.水平布线子系统的设计

这是一个主要由水平非屏蔽双绞线组成的系统，水平非屏蔽双绞线由管理区的配线架出发，通过金属线槽、管道、桥架从地面或天花板延伸到指定位置上，然后与插座模块端接，每一个插口均为RJ45制式。设计中保证单条水平双绞线的最长距离不超过90米。水平布线子系统考虑数据采用超五类UTP信息模块、语音采用RJ11信息模块。语音部分水平布线采用三类四芯电缆设计。

6.水平线缆路由设计

走廊的墙角顶上应安装有金属桥架或PVC电线管，进入房间时，从桥架或PVC电线管引出以PVC电线管暗装方式由墙壁而下到各个信息点。

7.管理子系统的设计

管理子系统由每层弱电井内的壁挂式机柜、配线架与跳线组成。通过跳线将通讯线路定位或重定位到楼层的不同部位。其中水平线缆端接数据和语音均采用24/48口RJ45型模块式配线架，保留5%的余量用于今后的扩展。采用110式卡接式配线架连接语音主干，采用机架式光纤端接箱连接数据主干，配置相应的数据点的数据跳线和110-RJ45语音跳线，并设置标准电源插座，以便安装相关网络交换设备。

8.设备间子系统的设计

设备间子系统由分配线间和主配线间组成。语音主干采用110式卡接式配线架，数据主干采用机架式光纤端接箱，所有设备均安装在19英寸标准机柜内，交接区应具有良好的标记系统，交接间的配线设备采用色标区别各类用途的配线区，并设置标准电源插座，以便安装相关网络交换设备。

9.主干子系统

干线子系统是综合布线系统的神经中枢，一端始接于计算中心的总配线间，另一端则终接于各个IDF分配线间。主干线缆到各个IDF完成主干的接续。将工作站区子系统、水平布线子系统、管理子系统、设备间子系统、主干子系统五个子系统集成在一起，就形成了完整的结构化综合布线系统。主干子系统使用大对数双绞线电缆、光缆实现设备室与各管理子系统间的连接。其中语音主干采用三类大对数非屏蔽UTP双绞线铜缆，数据主干采用室内多模光纤。

五、展望

随着新标准、新技术和新产品的不断出现，国内对智能建筑集成化的要求会不断提高，随着全球计算机技术、现代通信技术的迅速发展，人们对信息的需求也是越来越强烈。这就导致具有楼宇管理自动化、通信自动化、办公自动化等功能的智能建筑在世界范围蓬勃兴起。而综合布线系统正是智能建筑内部各系统之间、内部系统与外界进行信息交换的硬件基础。楼宇综合布线系统是现代化大厦内部的“信息高速公路”，是信息高速公路在现代大厦内的延伸。相信，我国智能建筑集成化的发展趋势将会更快的向国际化接轨。

参考文献：

[1]刘化君.综合布线系统．机械工业出版社，2004．

[2]及延辉．网络综合布线基础教程．机械工业出版社，2005．

[3]刘省贤．综合布线技术教程与实训．北京大学出版社，2006.

[4]中华人民共和国建设部．智能建筑设计标准．中华人民共和国建设部出版，2007．

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引水隧洞轴线方位在桩号0+557.21前为NW270°，桩号0+557.21之后经平面转弯，轴线方位变为NW281°，其中桩号0+055.15至0+557.21为斜长段，坡度为0.3%，引水隧洞全长约512m。引水隧洞围岩为安山岩，岩体中穿插有10条高倾角岩脉（最大宽度约20m），以大于50°交角斜贯洞线，另有5条宽0.5～1.6m的断层通过。岩体中有较发育的两组裂隙，裂隙间距0.4～0.7m，裂隙与岩脉及断层交汇处互相切割，地下水位均高于洞顶40～90m。根据引水隧洞围岩分类，除两段总长135.0m为Ⅱ类围岩外，其余均为Ⅲ、Ⅳ类围岩，Ⅱ类围岩仅占总洞长23.4%。隧洞中Ⅱ类围岩洞长为135m，考虑到该类岩石洞长较短，而且两种衬砌型式需做一定长度的渐变段连接，另外对发电隧洞不宜采取多个不同型式的过水断面，故整个引水隧洞全部采用钢筋混凝土衬砌，在配筋上予以调整。经水力计算，圆形过水断面直径9.90m，隧洞最大流速4.16m/s。引水隧洞衬砌厚度0.6m，经优化，衬砌混凝土含筋率为26kg/m3。

2调压井

调压井结构采用阻抗式，内径21.0m，井壁厚1.2m，阻抗孔尺寸为3.9m×5.0m的方孔，调压井内设置两扇快速事故闸门，采用下游止水方式，设两个直径为1.5m的通气孔。根据已建工程，当阻抗孔面积小于压力引水道面积的15%时，压力管道末端及调压室底部的水击压力会急剧恶化，而孔口面积大于压力引水道面积的50%时，对抑制波动幅度与加速波动衰减的效果则不显著。该工程考虑了两个事故闸门孔口面积的影响，阻抗孔总面积约是压力引水道面积的37%，此孔口尺寸较为适中。由于调压井及厂房后山坡围岩条件较差，有较多岩脉、断层和泥化面存在，为防止调压井内水外渗，影响厂房后山坡围岩稳定，危及厂房的安全运行，对调压井围岩进行了固结灌浆处理。

3压力管道

调压井后为2条压力管道，直径6.4m，长度分别为269.67m和276.35m。压力管道围岩为安山岩及安山质凝灰集块岩，其中有γπ—17等岩脉通过，并有5条1.0～1.5m的断层通过，部分有泥化面，性状较差。上平段及斜管段围岩为Ⅲ类，单位弹性抗力系数为K0=3～5kN/cm3，仅下弯段长约42.5m段为Ⅱ类，靠近出口段32.5m范围内为Ⅳ类围岩，且K0=0。为防止内水外渗，影响厂房后山坡围岩稳定，危及厂房的安全运行，压力管道全部采用钢板衬砌，钢管内径为6.4m。另外，考虑到上游副厂房的施工与压力钢管的安装将产生相互影响，势必会影响工期，为此，上游副厂房基础采用钢筋混凝土套拱结构，吊车塔基坐落在2个压力钢管套拱之间，这样既不影响上游副厂房的施工，也满足压力钢管的安装要求。

4结语

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微信是腾讯公司推出的一款语音对讲建有社交功能的APP，用户间能够通过语音留言进行交流，还可以通过朋友圈实现互相了解近况，十分受用户的追捧。微信公众平台是腾讯公司在微信的基础上新增的功能模块。微信公众平台分为服务号和订阅号两种类型，任何组织或个人都可以通过注册拥有一个微信公众平台。订阅号每天可以给关注用户群发1次图文、图片、文字、语音等类型的消息，因此具有一定的媒体属性。为区分传统媒体，微信公众平台被冠以新媒体的称号。微信公众平台提供了一种基于HTTP协议和XML标准的请求和响应机制。该机制的工作过程如下：微信服务器可以将用户发给微信公众平台的各种消息以XML的形式发送给第三方Web服务器并等待响应，第三方Web服务器处理完毕后，3秒内可将处理结果以XML形式发送给微信服务器，微信服务器接收响应信息解析并把结果发送给请求用户。任何第三方都可以通过该机制，在腾讯提供的技术标准，开发出了基于微信公众平台的Web应用。

2在线点餐系统的前世今生

在线点餐系统是指用户可以通过线上点餐、下单、支付，系统将订单下发到指微信公众平台点餐系统设计与研究张翼黑龙江东方学院150060定商户，商户收到订单后，准备菜品，组织配货并送货上门的O2O系统。这类系统有着广泛的市场前景，2013年全国餐饮收入25392亿元，以1%为在线点餐佣金计算,在线点餐服务的佣金市场就将近254亿元,再加上广告费等各类其他形式的收入,在线点餐系统的潜在市场将至少达到256亿元。广阔的市场前景，使得这种商业模式受到很多创业者的青睐。目前，国内知名的点餐平台有：饿了么、点餐网、超级小二等。这些在线点餐系统已经初具规模，但是仍然没有做到全面覆盖，服务上也有需要进一步改进的地方，因此，基于微信公众平台的在线点餐系统仍然有很大的发展空间。

3利用微信公众平台实现在线点餐系统的前期规划

3.1基于微信公众平台的点餐系统，共有如下几个模块

微信公众平台后台模块：该模块负责处理用户发给公众平台的信息请求并做出响应，例如，用户发来菜品的名称，公众平台自动回复响应的菜品价格、简介、图片等信息，根据用户的消费习惯，进行推荐等功能。微信用户模块：该模块可以为微信用户提供菜品详细介绍并提供订餐及支付功能，评价功能，分享页面，美食收藏等功能。商家模块：该模块用于商家对自身信息和菜品、打折信息、配餐时间、送餐时间等信息进行管理，同时订单到达，送餐流程管理，第二天预算订单数等功能。管理员模块：该模块对系统的运行进行全面管理和维护，具有商家结算功能，广告管理功能，报表功能，数据挖掘功能和菜品推荐管理功能，

3.2系统的开发环境及平台选择

本系统可以采用Framework4.5作为开发环境，SQLServer2008作为数据库，云服务器作为系统数据存储载体。系统使用MVC开发架构开发，将HTML5和CSS3作为网站的前端语言，需具备良好的交互性和用户体验。考虑到将来系统的数据基数可能会分庞大，所以在数据库的设计上要充分应用关系代数理论，设计符合第三范式的数据库结构。对于查询请求比较多的数据要可以采用反第三范式的结构存储，来提高查询性能。在系统的开发过程中，要遵循系统功能、数据库访问和用户界面三层分开的原则，这样可以大大提高系统的扩展性和易于维护性。

3.3基于微信公众平台的点餐应用实现方法

因为用户与微信公众品台的交互通常是使用文本的方式，所以在系统开发前应该设计一套简单并容易记忆的指令集。当用户发送这些命令到微信公众平台时，微信服务器会将这些命令转发到Web服务器，Web服务器对于这些命令做好解析并处理，然后，将结果以文本消息或者图文的形式返回给微信服务器，微信服务器会将公众平台的响应下发到相应用户，并最终在用户的微信上呈现。

4初具规模后的长远发展

因为微信公众平台主动向用户推送消息的能力较弱，缺乏用户间的互动功能，所以当系统积累了一定的用户群体之后，可以针对用户终端的硬件平台，开发基于Android和IOS平台App进一步提高服务的质量，增加用户的粘度。App与微信公众平台Web服务器程序共享一个数据库，实现微信数据和App数据打通。利用App可以更加方便的推送美食信息，优惠信息等内容，增加系统的赢利点。

5结束语

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电负载系统的主要由控制系统和蒸发耗能系统组成。系统的控制电源为直流28V，负载消耗为三相115V/400Hz。控制系统自动采集负载的电流、电压和消耗功率，并且按照预先设定好的加载程序进行自动加载，能够实现自动和手动加载的切换，并且具备紧急情况下自动切除负载和应急排放热水的功能。电负载系统工作原理是控制系统通过上位机实时采集飞机电源系统的剩余功率，并且向上位机发出指令，蒸发耗能系统消耗飞机电源系统的剩余功率，将电能转换成为热能，消耗飞机电源系统和飞机APU系统，达到验证其性能的目的。

1.1控制子系统

控制子系统由直流28V供电，主要实现负载加载控制、负载参数及负载系统参数采集、冷却系统控制、应急情况控制以及自检功能。控制子系统主要由相关的接触器、继电器、滤波器以及控制计算机等组成，这些控制器件统一安装在飞机客舱的控制柜内，控制计算机作为中心控制单元，负责采集压力、温度、电流、电压、流量等各个传感器的实时数据，并对数据进行分析处理，判断整个系统的实时状态，接收用户命令，实现开关量、模拟量控制等功能。控制子系统具有自动、手动加载控制的功能；具有自检、告警以及应急断电功能；能够保证罐中负载消耗平衡，在负载不平衡时，能够自动切断负载单元；具有可视化操作界面，实时显示飞机消耗功率；能够及时采集压力、温度、电流、电压、液位等，并能及时作出响应，改变系统工作状态；当采集到各个蒸发罐的液位传感器低于设定值时，控制系统发出指令，补水泵从补水罐箱对其进行补水，使其达到设定值；当检测到补水罐的液位低于设定值时，控制系统发出指令，给出报警信号；当蒸发罐和补水罐的液位均低于设定值时，系统自动断电；在紧急情况下，该系统能自动放掉热水。

1.2蒸发耗能系统

蒸发耗能系统由补水排水子系统和负载子系统组成。能够实现能量转换，自动排放高温水蒸气。补水排水子系统主要由补水分系统、应急排水分系统以及注水、排水分系统等组成。补水分系统由补水罐、补水泵以及液位传感器等组成。当液位传感器采集到各个蒸发罐的液位低于设定值时，则自动启动补水泵，由补水罐向蒸发罐组输水，使其达到设定的液位值。应急排水分系统由应急排水泵、单向阀以及单向插板阀等组成，用于在飞机应急着陆前，排放掉蒸发罐内的热水。负载子系统实现电负载的分配和消耗。负载子系统主要由安装在蒸发罐里面的60个负载元件组成。每个负载元件的功率1KVA，绝缘层热稳定性不小于300°，绝缘电阻不小于20MΩ，每相电负载最小负载1KVA、共20KVA，均分在三个电加热器罐里，为保证负载消耗平衡，每次加载最小功率3KVA，总共可以实现60KVA的负载消耗。在出现负载不平衡时，系统具有自动切除功能。

2电负载系统设计

2.1硬件设计

电负载系统硬件组成主要由工控机、西门子PLC、传感器（电压、电流、液位等）、交流接触器、断路器、采集板卡等组成。

2.2软件设计

系统软件由两部分构成，分别是一体化工作站（上位机）程序和可编程控制器（下位机）程序。上位机主要用于监控整个系统详细的工作过程，跟据预先设定好的规律，执行相对应的加载规律，上位机具有友好的工作界面，操作界面，并且能够实时监测到加载的负载以及整个系统的运行状况。下位机程序主要采用的是梯形图进行编程，主要采集补水罐和蒸发罐的液位信号，接收上位机指令，实现负载自动加载、补水泵控制和报警断电等功能。整个系统有条不紊的进行。

3电负载系统实验

在完成了软件调试、控制机柜的接线以及外部线路接线工作以后，对电负载系统进行了地面联试实验，进行了地面长时间加载实验，首先进行了系统自检工作，自检完成后，模拟飞机剩余功率进行自动加载以及卸载规律设定，进行了长达4小时的实验，实验过程顺利，实验结果表明：系统能够按照预先设定的模拟飞机的加载、卸载规律进行工作，并且在水蒸气状态下，蒸发耗能系统能够将高温水蒸气排出；模拟了飞机上故障情况，该系统能够紧急卸载以及紧急排水。经过一系列的地面联试实验和分析，电负载系统功能完善，长时间工作运行稳定可靠，达到了设计要求。

4结束语

篇5

增城市很早就采用计算机来制作房产平面图，时至今日积累了数量巨大的房产测绘电子版数据和属性数据，迫切需要引入GIS技术，建立一个以房产测绘图形数据为基础，整合房产属性数据、房地产管理业务数据、房产档案数据的现代化房产测绘管理系统。该系统能够实现基于GIS平台以图管房、房地关联、以房管档、图档簿合一、图文表一体化的管理目的，简化工作流程、提高工作效率。

1．1总体设计借鉴沈阳、武汉、大连市等多个城市的房产测绘管理信息系统建设经验，结合增城市房产测绘管理的实际需求，遵循“规范、先进、实用、安全、一体化”的原则，设计了增城市基于GIS的房产测绘管理信息系统总体框架，如图3所示。增城市房产测绘管理信息系统总体框架包括数据层、支撑层、服务层和应用层。数据层是系统的信息载体，是对现有的资源信息进行整合形成的资源数据库，包括基础空间数据、房产专题数据等。支撑层是用于支撑系统所采用的主要技术，包括通用中间件、业务中间件和WebGIS，GIS引擎等GIS支撑技术。服务层把业务对象层的逻辑转换成更粗粒度的服务，包括数据转换服务、数据入库服务、空间查询服务等多种服务，实现服务的集成。业务层是业务核心，包括基础测绘、项目测绘、测绘办公管理、测绘成果管理等多个子系统。该系统的用户包括普通用户、房产业务管理用户、房产测绘技术用户和测绘数据管理用户等，根据不同的用户角色赋予不同的操作权限。

1．2数据建设数据是GIS系统的灵魂，因此，要以房产空间数据库为基础，融合房产属性数据、档案数据等非空间数据，建立以图管房，图、属、档一体化的数字房产基础数据库。房产测绘管理信息系统的数据主要包括图形数据和属性数据两大部分。图形数据可以分成遥感影像图、基础地形图、分幅平面图、分丘平面图和分层分户平面图等，属性数据包括房产基础数据、房产业务数据等。数据建设先以现有的遥感影像图和基础地形图为基础，将历史测绘成果进行整理，按统一标准清洗转换后，导入GIS系统，形成房产基础空间数据库。将遥感影像图、基础地形图、分幅平面图、分丘平面图等空间地理信息数据按照统一坐标分图层存放与展示，而分层分户平面图是按照独立坐标二进制对象方式存储在数据库中的。然后依靠图符号、丘号、幢号、房间号等关键字，实现分幅平面图、分丘平面图、分层分户平面图与楼盘属性数据之间的关联。房产信息及其权属信息均具备不断变化的特征，需要不断地更新空间数据库，可通过测绘数据入库、测绘成果管理等子系统进行相应操作。

1．3系统功能增城市房产测绘管理信息系统采用C/S和B/S混合的体系结构，C/S主要应用于房产测绘系统的编辑、空间数据库的更新和GIS高级分析等模块。B/S主要应用于前台业务办理、地图展现和信息子系统等。根据实际操作的需要，房产测绘GIS平台、基础测绘子系统、项目测绘子系统、项目成果管理子系统、测绘数据入库子系统及数据报表统计子系统采用C/S结构，而测绘办公管理子系统与房产测绘信息子系统则采用B/S结构。房产测绘GIS平台是增城市房产测绘管理信息系统的基础平台，以遥感影像图、基础地形图及房产产籍图为基础，对房产地理信息进行分层组织。主要有房屋层、层、道路及设施构成图层，并采用符合标准规范的点、线、区域、颜色、地图符号直观形象地表达和显示相应的地理数据类型。该平台提供漫游、放大、缩小等一系列基础操作功能，以及图层控制、查询、编辑、制图等高级GIS功能。基础测绘子系统主要实现一个城市或地域内，建立大范围的、整体的房产分幅平面图。而项目测绘子系统主要是绘制、管理房地产分丘、分层和分户平面图，同时通过绘制的图形精确地计算出各权属单位的面积，并出具结果测绘报告。测绘办公管理子系统主要完成测绘业务受理、分派与实施、数据质量管理和数据递交等管理业务，包括业务的新增、审核、存档、查询、统计等工作，是房产测绘管理人员日常办公使用系统。房产测绘信息子系统主要实现房产共享数据的，便于业务人员或购房者查询、浏览相关房产信息，为房产综合业务办理提供图形支持。通过对查询结果的快速定位，可以放大该部分的地图详情，查看房屋、周边地形、道路、交通等居住环境信息。

2结束语

篇6

变频调速技术有机的结合了其他技术和设备的优点，在调速系统中具有无可比拟的竞争优势，同其他调速方式相比，变频器不仅体积相对较小，具有较高的精度和较轻的质量，还采用了一系列的先进工艺，具有多样的应用功能，另外，变频器操作简单易行，具有较高的可行性，在一定意义上为其广泛应用奠定了坚实的基础。所以，近年来，变频器在工业领域中得到了广泛的应用。除此以外，变频器具有较低的成本，在调速系统中的应用也将产生更加积极的意义。变频器调速系统应用一方面能够通过降低能源消耗，有效的节约机械设备的运行成本，另一方面也能创造更好的节能效果。具体而言，风机变频调速具有以下突出作用：首先，变频调速能够促进冲击电流的减小，进而有效的防止电机启停时由电流冲击造成的一系列不良影响。其次，变频调速输入端子有正负之分，大大的减少了由交替切换造成的故障问题，减轻了相关工作人员的工作负担。第三，风机以及电机等设备采用变频调节时，可以根据负荷率的实际情况及时灵活的调整自身的转速，大大的减少了相关设备的磨损，延长了维护周期和设备的使用年限，有利于保障生产的持续、正常运行，节约了维护、检修的费用。

2基于PLC的变频器调速系统总体设计

2．1系统技术要求

首先，基于PLC的变频器节能自动通风系统中，通风机能够开展软启动，灵活地切换运行方式，通风机的运行状态可以在工频以及变频之间进行调整。其次，运行状态为变频的通风机能够以管网阻力的具体实际情况为依据对自身的转速进行自动化的调节，使风机的风量始终能够满足实际的需求，另外，还能够以有害气体的浓度为依据对通风机的转速进行自动化的调整，减少或者杜绝了有害气体浓度过高造成的影响。发生异常情况时，变频器调速系统能够及时的进行报警，并采取行之有效的处理措施，对风机的状态进行适当的调整。最后，综合应用上位机控制软件以及PLC进行监控系统的设计，能够以在线控制的方式对通风机的局部运行情况进行监视、控制以及管理，并以有关的参量为依据开展实时性的监控。

2．2系统整体设计方案

基于PLC的变频器调速系统是以PLC为主控单元，以变频通风机为被控元件，以有害气体浓度为主控参数的，以模糊控制为具体的控制算法。PLC能够运用传感器及时的在内存中录入有害气体的浓度，通过模糊控制对变频器的输出进行调节，以此对风机的转速进行全面的控制，实现清新空气、环保节能的效果。一般情况下，通风系统包含了触摸屏、气体传感器、PLC、变频器以及通风机等基本的设施设备和技术，其工作方式具有自动、手动以及工频三种，其中，手动调频方式为开环控制系统，自动调频方式为闭环控制系统。在发生故障等异常情况时，工作方式能够进行自动化的调节，有利于维护生产运行的稳定性以及安全性。

2．3系统硬件选择

系统设计经过验证具有一定的可行性后，设计意图的实现必须依靠硬件的有力支撑，所以，硬件的选择相当关键。首先，PLC型号的选择要充分的考虑系统的实际需要，特别是要充分的考虑系统的稳定性、可靠性以及控制的精度。另外，PLC还要具备较快的执行速度和较为齐全的通讯功能，只有这样，才能切实的满足工厂自动化的需求，全面的提高系统的控制能力以及灵活性，保障指令具有较快的执行速度。其次，在选择变频器时，要综合全面的考虑变频器的性能、功能、运行状况以及参数设定，为系统提供更加丰富的应用功能，切实的提高控制力度和速度，实现对电路、电压以及相关设备的保护，有效的规避故障问题。在选用通风机时，要考虑其具体的配置和运行状况，尽量的选择具有较高强度、较轻重量以及较好的通风机。在选择触摸屏时，要重点考虑触摸屏的显示和保密功能、参数的修改以及设置功能，要优先选用具有较快的触键反应、较丰富的系统和用户画面的触摸屏，另外，要能够对变频器的工作状态进行实时的监控和控制。最后，由于系统监测精度同有害气体浓度息息相关、密不可分，所以，气敏传感器的选用相当关键。在选用气敏传感器时，要充分考虑工艺、材料以及敏感性，能够对有关场所和设备的气体检验提供报警、提醒等功能。

3基于PLC的变频器调速系统软件设计

系统设计质量的高低同硬件以及软件的组合有着紧密的联系，所以，系统软件设计也是一个不容忽视的环节。1）通信程序设计原则。通信系统作为通风系统中不可或缺的构成，对系统的整体性能有着深刻的影响。通信系统不仅可以以其良好的可靠性、稳定性以及较大的容量服务于通风系统，还能在故障发生时提供一定的解决措施，有利于维护系统的正常稳定运行。一般情况下，通信设计的原则包含开放性、标准性、可行性以及经济性等，本文在此就不进行深入的研究了。2）系统主程序设计。系统控制程序主要包含五个部分。其中，主控制程序主要是对工频、手动以及自动等运行方式进行控制，调用程序以及设置时间，当有害气体浓度超过一定的范围时及时的进行报警，当发生异常情况或者有关的设备发生故障时，进行报警并提供相应的解决措施，能够充分的保障系统的正常运行。子程序0可以初始化有关的参数，执行完控制程序后，当风机运行是以自动变频的方式时，子程序0就会得到应用。当有害气体浓度极限值超出了有关的范围时，在子程序调用前，还应对拓展模块的存在性进行仔细的检验，对电源的实际状况进行检查，一旦发生异常情况时，就要及时的关闭主程序；当一切正常后接下来就调用子程序2，子程序2的主要功能在于对有害气体的浓度进行采集，并计算有关数值的平均值。当有害气体浓度值超过一定范围时，中断程序就要进行断电标志的设置，否则，就进行寄存器的录入，将电压值转化为数字量，并通过模拟控制器对通风机变频方式进行调节。在主程序中，中断程序的执行次数是以设置的中断控制时间为依据的。

4结语

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1.基本概念

狭义的安防监控系统仅仅指视频监控系统，是指应用光纤、同轴电缆或微波在其闭合的环路内传输视频等信号，并从摄像到图像显示和记录构成独立完整的系统。它能实时、形象、真实地反映被监控对象，它可以在恶劣的环境下代替人工进行长时间监视，通过录像机记录下来。同时报警系统设备对非法入侵进行报警。这是一种监控当中的最重要也是最有效的手段之一，但是不是安防监控的唯一，也有自己的一些缺点。广义的楼宇安防监控系统是指所以对小区安全进行监控报警的系统的全称，其中不仅包括视频监控，也包括对讲系统、红外线监控、报警系统等等，主要包括的要素有：摄像传输显示监控系统、自动报警系统、对讲系统等。笔者认为：当前楼宇智能化趋势要求各种控制系统高度集成，顺应时代的发展，科学意义上的安防监控系统应该是广义上的，而且是高度集成的安防系统，不仅有视频设备，还有有针对小区周边地区进行监控的红外线、自动报警系统、火灾报警系统等构成的集成系统，所以仅研究视频系统是片面的。

2.发展前景

从市场需求来看，随着社会服务的发展，小区业主对安全的考虑越来越重视，而传统的巡查制度管理困难，成本高昂，所以安全防控系统对于小区管理极其重要，是为了各大型建筑、居民建筑以及别墅式建筑的发展趋势。其次，现代通讯技术、计算机网络信息技术以及自动控制技术的发展，智能化建筑技术的提升与普及，楼房的安防监控系统发展也非常迅速。未来的发展市场前景广阔，将成为建筑必备设施，而且技术手段更加先进，与数字技术的联系更加紧密。从国家政策层面来讲，政府构建和谐社区的目标将推动安防监控系统的发展与普及。，例如：北京市2010年社区主要道路视频监控设施覆盖面达到80%以上；社区平房、未封闭楼房安装使用门磁报警器、楼宇对讲器系统等设施达到80%以上。

二．国内楼宇安防监控发展现状与趋势

中国安防监控技术大致起源于上世纪60年代初故宫博物院的安防报警系统。之后的若干年，中国安防监控一直是以防盗报警系统为主。目前从市场来讲，楼宇安防监控系统已经成为城市建筑的必选项目，也是小区建设的重点项目，这几年技术发展也非常迅速，智能化建筑的发展推动了此项目的发展。但是，目前国内的安防监控体系制造商竞争激烈，一些规模较大的通信、IT、家电企业纷纷推出视频监控产品，传统视频监控市场竞争格局逐渐发生变化。更多领域的厂商进入视频监控领域，说明视频监控市场本身蕴藏着巨大的机会。但相对于网络市场的高度竞争，视频监控市场的竞争还处在相对较低的层面，参与竞争的厂商实力，包括企业规模、研发能力、营销能力等普遍不强，主要依靠价格竞争。随着数字视频压缩编码技术的不断成熟，从上世纪90年代中后期开始，基于数字视频压缩编码技术的硬盘录像机开始出现在安防视频监控领域，基于多媒体计算机的多媒体监控系统以及基于网络传输的网络视频监控系统亦成为现代电视监控系统的主流。如今，国内很多从事电视监控设备生产或系统集成的厂家已经在上述综合型电视监控系统的研发上投入了很大的精力，并已取得初步成果。未来，数字化、IP化、智能化是视频监控发展的趋势，视频监控的IT化趋势也将更加明显。

三．楼宇监控安防系统的设计

1.系统设计思想

智能化安防监控系统的设计，必须充分应用现代电子信息技术、计算机技术与高科技通信技术，使得监控的效果更佳。

（1）模块化

必须坚持完整地一次性完成总方案设计。整个系统的综合布线和诸多自动化通信网络工程系统线缆布局，应同步地与土建工程同步进行实施预埋。防止边施工边修改，施工后在修改的情况出现。对于智能化大楼的建设，楼宇监控系统的设计还需要与其他的设备如通信、办公、自动控制等多方面地有机自动结合，实现智能化集成管理，这是安防系统发展的趋势。

（2）超前化

如果条件不成熟，也应该预留管道与接口，为未来施工留下余地。尤其要注意系统和自控设备的功能超前、创新实用、高效优化的组合。在建立完善网络结构化全面综合布线的前提下，整个智能化管理系统的主设备、关键部件及终端控制设施，可根据住户的实际经济能力，按分期分批逐步实施原则进入安装、调试运行。

（3）实用性

所开发的实用功能应能为用户实实在在地感受和使用，以人为本，充分体现幽雅舒适便利快捷的工作环境，并因此而提高工作效率，同时应与国情相符，与城市的基础设施和周边环境适应。在保证整个系统先进性、可靠性的前提下，力争做到性能价格比的最优化。

2.整个系统设计的要素

楼宇监控安防系统主要有几个方面的设备单元通过电路整合而成，主要包括：楼宇视频监控系统、楼宇对讲系统、楼宇报警系统等，以及各个部分均有相关的部件和设备组成。

（1）楼宇视频监控系统

摄像机设备是楼宇安防监控体系的主要设备，也是数量最多的设备，它就如整个楼宇监控的眼睛，24小时紧盯着楼宇的关键区域的动静。同时，它把视频信号转变成为数字信号，传输给显示器，显示器设备中的软件系统对信息进行处理，形成同步的集成视频。这样，只需要一两个监控人员就可以环视整个楼宇关键区域发生的异常情况。视频监控系统对所传输的图像信息具有切换、记录、重放、加工和复制等功能。

（2）楼宇门户对讲系统

对讲系统是一种成本低廉的安防系统。是在各单元口安装防盗门，小区总控中心的管理员总机、楼宇出入口的对讲主机、电控锁、闭门器及用户家中的可视对讲分机通过专用网络组成，以实现访客与住户对讲。住户可遥控开启防盗门，各单元梯口访客再通过对讲主机呼叫住户，对方同意后方可进入楼内，从而限制了非法人员进入。同时，若住户在家发生抢劫或突发疾病，可通过该系统通知保安人员以得到及时的支援和处理。

（3）周围红外线探测系统

一些建筑周边地区难以用视频设备实现完全监控，所以对于建筑或者小区周边安装红外探测器，利用主动红外移动探测器对越界行为进行监控，并连接到监控中心的报警中心，当有人非法进入时，探头即自动感应，触发报警，主机显示报警部位，同时联动相应的探照灯和摄像机，并在主机上自动切换成报警摄像画面，报警中心监控用计算机弹出电子地图并作报警记录。

（4）信号传输系统

传输部分是安防监控系统图像、声音、红外线等多种信号的传输路径。主要由同轴电缆、互联网线路等组成。视频传输部分要求在前端摄像机摄录的图像进行实时传输，同时要求传输具有损耗小，可靠的传输质量，图像在录像控制中心能够清晰还原显示。传输线路的设计应避开恶劣或磁场强的环境或易使管线损伤的地段，与其他管线不要交叉。在线路敷设方式上，对于扩建、改建工程可采用明敷设，可采用钢管或PVC管或线槽保护电缆。

（5）安防监控中心

控制部分就是安防监控系统的指挥中心，就是系统的大脑。它将视频摄像机获得的信号通过网络统一集成到这个指挥中心，负责视频信号的处理、记录、遥控等。同时，中心负责门户对讲系统的集中管理，负责集成报警系统的监控以及供电系统的维护等。指挥中心对内与业主联网，对外还可与公安"110"处警中心实现联网。当视频监控、对讲系统、红外探测等系统提出报警信息的时候，监控中心将立即自动进行报警，包括进行语音警告、警报器蜂鸣，同时在监控中心现实发生警报的位置，视频自动录像，链接110指挥中心等。

（6）辅助供电系统

电源的供给对于保证整个闭路监控报警系统的正常运转起到至关重要的作用，一旦电源受破坏即会导致整个系统处于瘫痪状态。系统的供电可以采用集中供电和分散供电两部分，用户可以根据实际的需要进行选择。

3.系统关键部分设计要求

（1）视频监控系统设计

摄像机的布控是设计关键。布控设计的时候主要考虑这样几个因素：监控范围的关键性与完整性、设备安装的美观性、设备安装的隐蔽性。关键性只要是指设备要安装在楼宇的关键区域，这个区域要能够对人员必经的出入之处以及容易发生安全问题的死角进行监控；完整性是指摄像机的分布要形成互相衔接，较少监控的盲区与死角；美观性是指摄像机的位置、形状、角度要得体、大方美观、与环境协调，一些内部元器件要安装在防护罩内；隐蔽性是指摄像机的安装尽力放在不易关注的地方，要照顾一般人员的感受，不要咄咄逼人地随时注视着业主，同时对于一些不法分子进行隐蔽的监视，可以让其防不胜防地暴露在显示器上。例如：摄像机的布防设计类型主要有：

a.大厅布控。

在大厅中央安装吸顶式集成式摄像机，将摄像机、云台、解码器等部件均安装在半球型防护罩内，能作水平360º、垂直90º运行旋转。如果使用可变焦的摄像机镜头，基本上能够对大厅的情况一目了然。

b.电梯布控。

电梯是容易激发违法分子犯法动机的易发点。处于美观与隐蔽的考虑，电梯内可以安装针孔型摄像机，它能与楼层显示器实施方便的连接，可正确清楚地观察与记录在电梯运行时进出人员的实际情况。

c.走廊布控。

走廊也适合安装集成摄像机，安装在走廊的顶端或者一段的角落。走廊不一定需要很大的旋转视角，但是需要变焦镜头（具体看走廊通道的长度），因为走廊的亮度相对较差，所以需要安装亮度较高的摄像机，以便在比较暗的灯光情况下也能看清楼内通道内人员的面容和相关活动情况，由于它具备隐蔽的特点，不影响大楼美观大方得体的布局。

d.楼宇周边地区布控。

楼宇的周边地区比较复杂，需要根据具体地形进行布控，做好防风防雨防晒措施，可以在楼宇的墙面，周围的路灯上，绿化地带内等地段进行安装，特别是要关注停车场这样的地段，进出大楼的相关人员都可观察与记录下来。

（2）门户对讲系统设计

视频监控属于小区集中监控系统，而楼宇对讲系统属于业主主动防御系统，具有积极的意义。通过楼寓对讲系统，实现控制开门，来访者在单元的可视门口机上选通住户，由住户确任后，按开门键开启单元门。选购楼宇对讲系统应该针对不同的住宅结构、小区分布和功能要求来选择，有些适宜于非封闭式管理的住宅，能够实现呼叫、对讲和开锁功能，并具有夜光指示的功能。封闭式管理的小区则可选用带有安全报警功能的室内机，用户可根据各自需要安装门磁、红外探头、烟雾报警、煤气泄漏报警装置等。一般在户数容较小的的多层房中采用直按式多线式产品，则既可达到对讲的基本功能，也可以合理配置节约系统投资成本。未来如要扩展为联网系统，只需在每个单元楼里，配置1台通讯转换器，即可将室内机传出的求助信号转换成数字信号，并发送到小区管理中心，在系统主机上显示和存储房号。为方便工程布线，根据不同的小区分布，大系统总线可采用星型布线和环型布线。为解决大系统信号衰减，在同一根电缆上视频双相传输双项放大可采用智能化信号增强器。封闭式的小区还可设置管理中心。管理中心机可储存报警记录，可随时查阅报警类型、时间和报警住户的楼栋号和房号，中心机可监控和呼叫整个小区与楼栋门口。

（3）红外线探头

小区园区及周界不可能都安装摄像机监控设备，所以摄像监控区总会有盲区。所以，选择防止越界的地点安装红外线探头，采用远距离主动红外对射探头，利用接口与总线相连，实现小区的周边防范。一旦小区周边有非法侵入，报警主机发出报警，指出报警的区域、时间、探头编号等。该系统主要由红外对射探头、系统主机及警号等组成。当周界有报警时，保安中心的报警控制主机，发出报警声并显示报警区域编号。系统采用总线结构，便于以后的扩展。系统具有防剪线功能，一旦出现剪线或损坏，能及时向管理中心报警。系统由红外、微波双探测器及闪光报警器构成，信号送至防控中心，并与电视系统合用矩阵控制系统/画面分割器、电视墙等控制设备。

（4）自动报警系统设计

自动报警系统是建立在视频监控、对讲系统、红外线探头监控系统的基础上，建立的信号警告系统。自动报警系统与电视监控系统相连接，将从用户对讲系统、户外红外线探头系统、消防火灾监控系统方面接受到的报警信号通过系统将信号送至电视监控系统，当有报警发生时，电视监控系统会自动将报警现场的图像切换到主监视器上。同时报警系统可按分区单独撤防布防。通过在大楼出入口、各层楼梯间出入口、走道、房门口等部位设置探头、摄影机，在室内安装火灾探头，通过这些设备完成报警监测。当报警发生时驱动声光报警装置，同时配语言报警单元，实现模拟人工报警，将警报通知公安部门。

4.互联网技术在安防监控中的运用

从楼宇安防设计的发展趋势来看，互联网技术的嵌入是未来发展的主要趋势。目前，大楼内安装的监控系统根据用户监控要求的不同大致可分为两种网络环境：主要提供大楼内部的安全保卫和物业管理需要，可利用大楼内的局域网络；对于个人用户，还比较关注的是可在办公室等异地，通过互联网络的支持随时可以监控到家里的安全和小孩生活的情况。利用楼宇内部现有的局域网资源，可将前端的摄像机和报警设备(如烟感、红外、门磁等)接入视频服务器，通过视频服务器的数字压缩处理，可将视频信号直接连入局域网内。在监控中心，安装网络视频监控系统，该系统在后台运行视频监控服务器程序，主要完成现场图像接收，用户登录管理，优先权的分配，控制信号的协调，图像的实时监控，录象的存储、检索、回放、备份、恢复等。保安和物业管理人员可利用自己的办公微机，在网络中随时监控现场的环境。通过网络视频监控系统，可以将一些公共区域的情况开放给业主，业主经过系统授权，可观看到指定的监控画面。

四．设计案例——***花园小区网络视频监控系统设计

作为广州十大明星楼盘之一的***花园小区，其开发商从系统应用的实际需求出发，在综合比较分析国内监控市场上各种监控模式及解决方案的基础上，在小区楼盘中采用基于网络视频服务器的第三代全数字网络视频监控管理系统。按照实际需求规划配置108台摄像机，分别对小区内部楼道、楼内大堂与电梯口、地下室停车场、小区周边出入口等重要地点进行视频图像监控。系统共配备27台网络视频服务器，分别安放在各楼栋的弱电房内。楼栋内以及附近地下车库的监控摄像机每4台摄像机就近接入弱电房内的网络视频服务器。网络视频服务器连入小区内部局域网将数字图像信号发送到监控中心。

根据上述开发商要求，系统设计单位和设备厂家协商做出以下解决方式：

1、由于网络视频服务器后台的"网络视频集中监控系统"管理软件具备最多16画面分割显示功能，而本系统总共有108路视频图像，全部要求实时录像和显示，因此，监控中心配置8台电脑并安装配套的"网络视频集中监控系统"管理软件，其中1台作为监控主机，执行系统管理以及对前端网络视频服务器设置的功能，实时调用显示任意一路视频图像或回放任意一路的历史录像资料，执行对任意监控点摄像机云台镜头的控制，但不执行录像功能；另外7台电脑作为监控副机（其中6台每台负责系统内指定的16路视频图像的显示、录像功能，另外1台负责系统内余下的12路视频图像的显示、录像功能。）执行指定视频图像的显示、录像功能。

2、监控副机均配备17英寸显示器，显示器固定安放在电视墙柜里，全屏显示直接组合成监视墙（即电视墙）；监控主机的显示器直接摆放在操作台上以便于日常操作管理；监控电脑机箱全部放置在机柜里。

3、考虑到操作台空间的有限性，再加上日常控制操作以监控主机为主，因此所有电脑通过切换器共用一套鼠标键盘实现控制管理操作。

4、监控电脑配置为：CPUP42.4G，内存512MDDR，显卡GFORCE4128M，工控主板及机箱电源，每台电脑内置3个120G硬盘，用于存储录像资料（要求保存所有视频录像资料1周每天24小时，之后录像资料自动覆盖更新。通过以上的监控中心电脑管理解决方式，不仅完全实现了系统的功能要求，在图像显示效果上更胜于传统方式，而且监控中心无须配备复杂、昂贵的大路数矩阵切换系统、画面分割器等就可以实现画面分割、切换、调用放大等功能。

篇8

关键词：串行通信无线通信机器人

足球机器人是一个极富挑战性的高技术密集密集型项目，融小车机械、机器人学、机电一体化、单片机、数据融合、精密仪器、实时数字信号处理、图像处理与图像识别、知识工程与专家系统、决策、轨迹规划、自组织与自学习理论、多智能体协调以及无线通信等理论和技术于一体，既是一个典型的智能机器人系统，又为研究发展多智能体系统、多机器人之间的合作与对抗提供了生动的研究模型。它通过提供一个标准任务，使研究人员利用各种技术获得更好的解决方案，从而有效促进各个领域的发展。其听理论与技术可应用于工业生产、自动化流水线、救援、教育等实践领域，从而有效推动国家科技经济等方面的发展。机器人足球从一个侧面反映了一个国家信息与自动化领域的基础研究和高技术发展水平。

目前，国际上有机器人足球比赛分为两大系列——FIRA和Robocup。本文所要论述的系统所应用的F-180小型足球机器人比赛就是RoboCup系列中应用较广泛的一种。

F-180小型足球机器人足球比赛的示意图如图1所示，比赛双方各有5名机器人小车在场上。足球机器人系统在硬件设备方面包括机器人小车、摄像装置、计算机主机和无线发射装置；从功能上分，它包括机器人小车、视觉、决策和无线通信四个子系统。

其中无线通信系统是衔接主机和底层机器人不可缺少的一环，它必须保证从主机端到机器人底层之间的数据传送是可靠的，从而使得机器人比较能够顺利流畅进行。由于比赛双方都有多个机器人同时在场地上跑动，要求无线通信有一定的抗干扰性。无线通信系统的性能相当程度上直接影响着机器人的场上表现。

1系统的设计及实现

比赛中从摄像头来的视频信号经过计算机处理之后得到控制小车用的数据信息，而无线通信系统的就是将这些数据信息及时准确地送达场上的每一个机器人小车，系统采用广播方式，各机器人根据特定标志识别发给自己的有用数据，从而进行决策与行动。整个系统的框图如图2所示。

1.1发送端的硬件设计

发送端主要用PIC16F877单片机实现编码和对发射机的控制，计算机通过串行口发送数据，经过PIC16F877编码后再通过PTR3000无线通信模块将数据发送出去。

所采用的PIC16F877单处机是MICROCHIP公司推出的8位单片机。采用RISC指令系统和哈佛总线结构，最高运行的时钟频率可达20MHz，因而指令运行速度快。它有很宽的工作电压范围，可直接与3.3V的PTR3000无线通信模块配合使用。

TR3000无线数据收发模块是一种半双工收发器，采用NORDIC公司的nrf903无线收发芯片，工作频率采用国际通用的数传频段ISM，频段915MHz，工作频率可以在902MHz～928MHz可变。采用GMSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制。灵敏度高，达到-100dBm，最大发射功率+10dBm，工作电压为2.7V～3.3V。它最多有169个频道，可满足需要多频道的场合，最高数据速率可达76.8kbps。因而完全可以满足小型组机器人通信的数传速率与距离的需要。

本系统中PIC16F877就是采用20MHz的时钟信号，能够满足即时收发数据以及编码的需要。整个系统中包含两种电源，无线通信模块的电源为3.3V，而MAX232又需要+5电源。信号线的连接也要考虑两种电平的匹配问题，在必要的地方要加上电平转换电路。

首先单片机要接收来自计算机端的数据，计算机串口输出的信号经过MAX232由232电平转换为TTL电平。但是由于单片机采用3.3V电平，因而MAX232输出的信号需经过电平转换才能输入单片机，电平转换可以采用TI公司提供的典型电平匹配电路（见图3），也可采用74LVCXX系列逻辑门来转换。

由于PIC16F877只有一个异步串行口，因而要通过16C550通用同步异步收发器（USART）芯片来扩展一个异步串行口。这样就可以保证从计算机串口输出的数据与无线通信的数据速率不同，从而使原始数据经过通信编码及打包数据量增加之后也能及时传送，并且在必要时也能将接收数据送回计算机端，实现半双工通道。系统的电路图如图4。从图4可以看出PIC单片机采用并口对16C550进行初始化配置。由于16C550共有10个寄存器，且占用了8个地址，因而PIC单片机用RA0、RA1、RA2三个通用I/O口做地址线选择16C550的各个寄存器。单片机可以不断通过RB1、RB2引脚检测TXRDY、RXRDY信号获知ST16C550是否接收到数据，还是已经发送了数据。还可以通过把16C550设置成中断方式使每接收到一个字节数据便产生一次中断使INT信号有效，单片机进入中断处理程序，从而使单片机的执行效率更高。

单片机通过自带的异步串行口输出数据到PTR3000通信模块。由于nrf903芯片接收和发送数据共用一个引脚，因而需要其他电路来解复用。最简单的方法就是在单片机的TX引脚先接一个10kΩ的隔离电阻，再与RX和PTR3000的DATA引脚相连。但是这种方法有两个缺点，它会造成发送的数据串入到单片机的接收引脚中，另外发送信号的驱动能力受到了极大的限制。因此，本系统采用了74HC244三态缓冲器作为隔离（见图4中虚线框内所示），并且通过单片机的RB4控制收发状态，因而在半双工方式下发送信号与接收信号可以互不干扰地传送。

对于通信模块工作状态的控制主要包含表1所列的这几个信号，通过单片机的普通I/O口即可控制。

表1PTR3000工作工作模式配置表

PTR3000工作模式STBYPWR-DWNTXENCS

正常工作:接收0000

正常工作:发射0010

掉电模式01XX

待机模式10XX

1.2发送端的软件设计

当系统复位时，单片机首先要对PTR3000无线通信模块和16C550的寄存器进行编程初始化。PTR3000的初始化编程是通过同步串行信号进行的，总共有三个信号CFG_CLK、CS和CFG_DATA，分别连接到单片机RC3、RB7、RC5引脚。PIC16F877单片机本身就有同步串行口功能模块，但是由于PTR3000的同步串行数据位为14位，并非整数字节，而且14位数据必须一次初始化完成，因此实际通过普通的I/O口编程来实现这14位的同步串行信号更方便一些。在整个初始化期间CS信号必须一直为高电平。这14位初始化字的定义见表2。在初始化同步串行信号输出时最高有效位在先。在对PTR3000编程前先其状态为接收状态以免在其他频率造成无线干扰，编程完成后就可以将状态改为发射状态了。

表2PTR3000初始化控制字各位定义

Bit参数名称符号参数

位数

0～1频段FB必须为了10(表示为选择频段915±13MHz)2

2～9频点CHf=902.1696+CH·0.1536(MHz)

10～11输出功率POUT发射功率≈-8dBm+6dBm·POUT2

12～13时钟分频输出Fup"00"=>Fup=fxtal

"01"=>Fup=fxtal/2

"10"=>Fup=fxtal/4

"11"=>Fup=fxtal/82

接下来对16C550的初始化设置。由于PIC16F877自身的并行口对16C550进行初始化编程设置各个寄存器，需要注意的只是在输出每一个字节之前先要通过RA0～RA2输出相应字节的地址信号。在初始化设置时将16C550的波特率设置低于76.8kbps，以保证接收的数据能够通过PTR3000即时发送。

1.3接收端的硬件设计

接收端装在每个机器人小车上，由于机器人小车的控制采用DSP控制器TMS320LF2407，因而在接收端PTR3000无线通信模块就采用TMS320LF2407来控制。通过PTR3000接收的数据直接输入DSP，由DSP进行解码，从而做出决策和发出控制信号。因而无线通信系统的接收端电路相对发送端要简单得多，只需用TMS320LF2407代替发送电路中的单片机与PTR3000模块相连接即可。PTR3000的初始化编程也就由2407的普通I/O口来实现，只不过在初始化编程之后依旧保持PTR3000处在接收状态。

2协议的设计

2.1物理层的编码设计

物理层的编码设计要根据所采用的物理器件和物理信道的特性来决定。本系统采用PTR3000无线通信模块在接收模块中为了获得0直流电平就需要在所传输的数据中逻辑“0”和逻辑“1”的数量相等。只有满足上述条件接收部分才会获得很高的接收正确率。长时间空闲也会导致接收部分的0直流电平漂移，因为长时间的空闲实际上一直发送的是逻辑“1”。

由于PTR3000的这些特性，很自然就想到采用曼彻斯特编码（Manchester）（也称为数字双向码（DigitalBiphase）或分相码（Biphase,Split-phase）。它采用一个周期的方波表示“1”，而且它的反向波形表示“0”。由于方波的正负周期各占一半，因而信号中不存在直流分量。在异步串行通信中有一个起始位“0”，因此将停止位“1”长度也设为一位，这样在一个字节共10位信号中也就不存在直流分量了。只是加了曼彻斯特编码之后原来一个字节的数据现在要两个字节才能传送。

图4

有一些数字节，不会在进行曼彻斯特编码之后的数据串口出现，但是在一个字节中也具有0直流分量的特性，也有很高的接收正确率。这类数据字节如：0xF0、0x0F、0xCC、0x33等。从码型看来其中0xF0码型定时性能是最好的（其码型见图5），它很容易使异步接收器达到同步并且不会发生错误。由于0xF0的这种特性就可以用它做同步码元，在空闲的时间内通信系统就通过一直发送同步码元，使接收端保持同步，而且也可以保持接收模块的0直流电平状态。

2.2纠错编码设计

为了在有一定外界干扰的情况下，保证主要与机器人之间的无线通信依然稳定可靠，必须采取一定的抗干扰措施，这可以采用纠错编码来实现。可以选择纠错编码方案有（14，8）分组码、（7，4）分组码和循环码，需要使用两字节的长度发送一字节的有效信息；（5，2）分组码和循环码，交错码、（21，8）分组码和缩短循环码、（21，9）BCH码、（21，12）BCH码，需要使用三字节的长度发送一字节的有效信息。

系统中使用了（7，4）分组码，并在实际中取得了较好的效果。它的构成方式如下：

假定不做任何处理的原码格式为：

其高四位的监督码为：

A2A1A0

其低四位的监督码为：

B2B1B0

则编码后成为两个byte长度：

1X7X6X5X4A2A1A0

0X3X2X1X0B2B1B0

其中每个字节的最高位作为标志位，用于表示高四位和低四位，高四位用“1”做标志，低四位用“0”做标志。接收端通过检测标志进行重组和解码。对于译码基本方法有维特比译码和使用监督矩阵译码，可根据具体的编码方案灵活选用。

2.3帧格式设计

一般数据帧包括帧头、机器人标识、数据、数据校验、保留字节等内容，通常按照下面的格式排列：

帧头机器人标识数据保留字数据校验

为了保证帧能够准确接收，帧头的设计至关重要。一般帧头需要两个或两个以上的字节，并且应该选择数据中出现几率较低的数值和组合。在这个系统中可以采用一般数据中根本不会出现的数据字节如0xF0、0xCC作为数据帧头。而其它类型的帧（如开球或暂停等命令帧），则可以选择在0xF0之后加上其它的字0x33、0xC3、0x3C、0x0F等构成。这种帧头组合在一般的数据中是不会出现的，因而可保证帧同步不会出错。场上的每个机器人通过数据帧中的机器人标识来识别属于自己的数据，由于场上只有5个机器人，因而机器人标识只占用一个字节。

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用户层通信接口模块

用户层通信接口模块建立Netlink套接字，同用户层建立连接，负责解析用户层发来的命令，将真实服务器流量信息和连接分配记录信息发到用户层，增加、删除或者修改真实服务器。调用netlink_kernel_create()函数建立Netlink内核层套接字。将连接转换记录消息链表填充到send_conn_load，调用函数send_to_usr()将end_conn_load发送到用户层。然后清空连接转换记录消息链表。

若操作码为1-3，则将消息负载中的真实服务器ID提取出来，活动状态值status设为1，调用modServer()，修改真实服务器链表中的对应真实服务器。若操作码为4-6，则将消息负载中的真实服务器ID提取出来，活动状态值status设为0，调用modServer()，修改真实服务器链表中的对应真实服务器。

用户层主控模块

模块功能描述。用户层主控模块负责初始化负载均衡服务器IP地址、用户层真实服务器链表。与数据库建立连接。建立并启动各个线程。程序处理流程。初始化负载均衡服务器IP地址，在ARP探测发送模块中会用到，调用db_connect()与Mysql数据库连接。

系统的设计与实现

1ARP探测发送模块

模块功能描述。ARP探测发送模块通过Libnet来构造ARP请求包，真实服务器链表各个真实服务器超时次数递减，每隔十秒将ARP请求包广播发送到同一网段。程序处理流程。设置源IP地址为负载均衡器的IP地址。初始化源MAC地址和目的MAC地址。目的MAC地址设置为{0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff}。然后初始化Libnet句柄，进入循环sleep(10)，调用outdateServerList()，将用户层真实服务器各个真实服务器的超时次数减1。

2ARP回复接收模块

模块功能描述。ARP回复接收模块设置ARP过滤规则，用来循环捕获数据包，判断操作位，收到ARP回复，以便更新服务器状态，维护服务器链表。程序处理流程。在arp_protocol_packet_callback()函数中，对以太网协议进行分析，对ARP协议进行分析。判断operation_code操作位，如果是2，则是ARP回复数据包，通过调用函数renewServerList()来对用户层真实服务器链表进行维护。如果得到的ARP回复包源地址对应的真实服务器的状态位是0，则置1，将超时次数重新设置为5。

3内核层通信接口模块

模块功能描述。内核层通信接口模块通过Netlink和后台内核层通信，定时发送连接转换记录消息命令和真实服务器流量消息命令。从内核层接收连接转换记录信息、真实服务器流量信息。并将服务器流量信息通过TCP连接的socket接口发送到前台，同时将连接转换记录信息写到数据库。程序处理流程。

该模块分成两个线程执行，一个是Netlink用户层套接字建立，定时向内核层发送命令；另一个是从内核层接收消息，将连接转换记录信息写入数据库或者将真实服务器流量信息发送到前台。

在与内核层连接通信线程usr_to_kernel_connect_thread中，先创建Netlink用户层套接字，获取自身进程号。然后初始化用户层地址结构，绑定套接字和地址结构。接着初始化内核层地址结构。进入循环，每隔2秒向内核层发送消息负载结构命令字段分别为1和2，分别代表连接转换记录消息命令和真实服务器流量消息命令。循环退出关闭Netlink套接字。

在从内核层接收数据线程recv_from_kernel_thread中，先构造Netlink包头结构和通用消息结构。进入循环，调用函数recvmsg()从内核接收消息。读取Netlink数据字段，判断命令字段。若收到连接转换记录消息，则获取当前时间，遍历连接转换记录消息链表，提取各个字段，格式化执行语句，并写入数据库中。若收到真实服务器流量消息，则遍历真实服务器流量消息链表，将流量信息格式化写入缓冲区中，最后调用函数write()将缓冲区内容发送到前台客户端。

4系统前台功能模块的设计

流量分配统计实时显示模块。模块功能描述.与后台建立TCP连接，接收流量信息，对各个真实服务器流活跃的连接数（TCP、UDP、总连接数）以柱状图的形式进行动态显示。程序处理流程.该模块包括用户权限认证，查询用户信息列表和增加、删除用户信息。点击查询菜单，选择用户信息选项。主窗体mainForm菜单按钮“用户信息”单击事件触发，将该事件写入数据库操作日志表中。

点击配置菜单，选择用户管理选项。主窗体mainForm菜单按钮“用户管理”单击事件触发，将该事件写入数据库操作日志表中。通过权限认证以后输入用户名、密码和确认密码，点击增加或删除按钮，然后根据输入信息查询数据库进行正确性验证，增加或删除是否成功有对话框提示。

5真实服务器配置模块

模块功能描述。真实服务器配置模块中，先进行权限认证，查询真实服务器信息列表。输入ID和IP地址来添加和删除真实服务器。程序处理流程。点击查询菜单，选择服务器配置选项。主窗体mainForm菜单按钮“服务器配置”单击事件触发，将该事件写入数据库操作日志表中。

主窗体mainForm菜单按钮“服务器管理”单击事件触发，将该事件写入数据库操作日志表中。子窗体arrangeServer显示并激活为当前活动窗口。首先查询数据库，验证当前登录用户权限，只有管理员级的用户才可以配置真实服务器信息。通过权限认证以后输入真实服务器ID和IP地址，点击增加或删除按钮，然后根据输入信息查询数据库进行正确性验证，增加或删除是否成功有对话框提示。

6流量分配记录查询模块

模块功能描述。在流量分配记录查询模块中，用户根据源IP地址和目的IP地址查询历史流量分配记录。

程序处理流程。点击查询菜单，选择流量分配选项。主窗体mainForm菜单按钮“流量分配”单击事件触发，将该事件写入数据库操作日志表中。输入源IP地址或目的IP地址查询条件，根据组合查询条件查询数据库，将流量分配信息导出，用DataGridView控件和BindingNavigator逆序分页显示在窗体面板中。

7操作日志管理模块

本系统涉及到四个实体：用户，服务器，流量信息和操作日志。其中流量信息表示一条连接的分配记录。服务器表示真实流量分析服务器。它们的属性和联系如图1所示。

系统功能测试

如图2所示，TCP流量发送负载均衡测试，经过一段时间，虽然有些连接超时，流量递减，测试成功，说明系统能够完成设计要求。

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开发工具，服务器操作系统采用MicrosoftWindows2003Server；数据库系统采用MicrosoftSQLServer2005；运行平台IIS5.0以上。客户端操作系统采用Windowsxp及以上版本，IE浏览器要求6.0以上。

2.系统功能实现

系统根据集团实际需要，华彬能源集团薪酬管理系统分为两大平台：集团公司管理平台和二级单位管理平台。

2.1集团公司管理集团公司管理平台包括：岗位管理、考核管理、人员管理、工资管理、系统管理。

2.1.1岗位管理岗位管理包括1）基础数据：可以添加下属企业和维护企业信息。2）基本岗位信息维护管理：可以添加岗位和岗位信息维护。3）试用期岗位：可以添加试用期岗位和对使用其岗位维护。

2.1.2人员管理人员管理包括1）生成人员岗位信息：生成人员信息和生成岗位信息。2）人员信息维护：添加人员信息和人员信息维护3）人员单位调整：单位调动。

2.1.3考核管理考核管理包括：1）工资计算表下载：标准月度工资计算表和标准年度工资计算表。2）集团公司考核录入：集团公司月度考核录入和集团公司年度考核录入。3）月度考核审核：月考核结果审核。4）年度考核审核：年度考核结果审核。

2.1.4工资管理工资管理包括：1）月度工资发放：月度工资制表和月度工资查询。2）年度工资发放：年度工资制表和年度工资发放。

2.1.5系统管理对管理员进行维护。包括：1）管理员管理：管理员添加和管理员维护。2）口令维护：口令更改。

2.2二级单位管理平台

二级单位管理平台包括：考核管理、人员管理、工资管理、系统管理。

2.2.1考核管理考核管理包括：1）标准工资计算表下载：标准月度工资表下载和标准年度工资表下载。2）月度考核信息：月度考核数据录入和月度考核记录。3）年度考核信息：年度考核数据录入和年度考核记录。

2.2.2人员管理人员管理包括：1）人员信息维护：添加人员信息。2）人员信息修改、查询、删除、调级：人员信息维护。3）生成人员岗位信息：生成人员信息和生成岗位信息。

2.2.3工资管理工资管理包括1）月度工资：月度工资查询和月度工资下载。2）年度工资：年度工资查询和年度工资下载。

2.2.4系统管理系统管理员管理：密码修改。

3.结论