远程监控技术论文范文

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关键词:电厂安全生产;远程监控;自动控制;远程监控

中图分类号:TM764

文献标识码:A

文章编号:1009-2374(2009)19-0033-02

随着计算机技术、控制技术、通信技术、网络技术等的快速发展,逐渐形成了工业控制的数字化、智能化与网络化,使计算机控制系统逐步从集散控制系统(Distributed Control System,DCS)走向以现场总线为基础的分布式现场总线控制系统(Fieldbus Control System,FCS)。FCS是集当今计算机技术、网络通信技术和自动控制技术为一体的当代最先进的数字化网络计算机控制技术,是一种全分散、全数字、全开放的控制系统,是自动控制技术发展的焦点和热点,被誉为工业自动化领域具有革命性的新技术。

目前全国很多电厂都在实施生产系统的远程自动化控制改造,采用FCS技术构建环绕全电厂的安全生产远程监控系统是必然趋势,因此,本论文将主要针对电厂内安全生产远程监控系统的构建进行分析,以期和同行共同讨论。

一、基于CSS架构的远程监控系统设计

(一)系统的架构模式选择

按照系统终端情况的不同,可将该数据采集监控系统的开发模式总的分为B/S(浏览器/服务器)和C/S(客户端/服务器)两种结构模式。B/S结构的系统以服务器为核心,程序处理和数据存储基本上都在服务器端完成,用户使用IE浏览器就可以进行事务处理。C/S结构的系统以服务器作为数据处理和存储平台,用户在终端安装特定的程序来进行事务处理,然后再将数据传递到服务器端。

结合上述分析,本论文采用C/S/S模式结构。C/S/S模式也叫客户/应用服务器/数据库服务器结构Client/Application Server/Database Server(C/S/S)模式,是从C/S模式发展而来的。这种模式中的三层架构“分工”明确。客户端负责程序的应用和数据的读取、分析等前台操作,应用服务器存放并运行信息系统的业务逻辑,数据库服务器存放并管理信息系统的数据。由于在客户端和数据库服务器之间使用了应用服务器来处理业务逻辑,大大减轻了数据库服务器的压力,极大地提高了系统的并发处理能力;另外,由于用户的请求是发向应用服务器而不是数据库服务器,使得数据的安全性大大提高,数据库服务器的主要职责由应付客户端的数据请求,也为了实现数据的网络共享,故这种结构非常适合实时响应性、安全性、数据吞吐率等性能要求较高的系统,同时它也继承了C/S结构的优点,目前这种方式是最可靠、最能完美体现电厂大范围内的远程监控系统的控制特点及要求。

(二)系统层次结构设计

1.上位机系统层次分析。电厂安全生产远程监控系统采用三层C/S/S体系结构,使得用户只需要通过客户端即可轻松完成和实现丰富的信息管理等多种功能,整个上位机系统由客户端应用程序、应用程序服务器和数据库服务器三个层次构成,其中客户端应用程序主要完成对电厂远程监控系统的信息管理及控制等操作;应用程序服务器主要集成对全电厂安全生产管理系统的控制、管理程序;数据库服务器主要是用于存储电厂安全监控系统的生产、监测监控数据,以备查用。

2.下位机系统层次分析。既然要实现全电厂安全生产的远程监控,就必须要借助网络层实现对底层电厂生产设备、生产过程的远程监测监控,如对锅炉设备、水轮发电机组等生产设备的远程监测及监控,因此对于下位机系统的层次构成,主要是由传感采集设备(即传感器)完成对生产设备的特征数据的采集,通过数据采集卡加载网络通信模块完成数据的网络远程传输,传输到上位机系统的数据库服务器,并由用户通过客户端应用程序,通过调用应用程序服务器中的远程管理控制程序,实现对底层设备的远程监测与监控。

3.网络传输层分析。根据电厂生产设备分布式的特点,以及对电厂生产过程远程监控的要求,本论文采用现场总线技术,同时借鉴工业以太网的统一通信协议的特点,对面向全电厂布置的分布式安全生产系统实施远程监控。远程通信网络布置要合理,这是在网络传输层布置时必须遵守的。

(三)远程监控系统的控制实现方式

电厂的远程控制系统的控制方式采用远程控制与现场手动控制相结合的方式。首先要实现相关生产设备及生产过程的远程控制功能,这主要依赖于对底层设备的控制数据的组态而实现,通过上位机的客户端程序,实现对电厂安全生产的远程控制功能;其次,是要在相应的生产设备或生产过程现场配备手动控制开关,以满足不同的优先级控制需求,也有利于对相关生产设备的现场检修、维护和系统改造升级等。

二、电厂安全生产远程监控系统的实现

(一) 远程视频监视系统设计

1.视频信号传输方式。工业电视系统的信号传输有两种方式:电缆传输和光纤网络传输。这里选定光纤作为电厂远程视频监控系统的传输介质,结合目前现场总线发展的新技术,依靠最先进的工业以太网通信技术实现电视监控系统的联网传输。

2.系统设计。电厂生产远程视频监控系统主要由前端摄像设备、视频控制设备、光纤数据传输设备和视频输出设备等部分组成。(1)前端摄像设备。前端摄像设备即为安装在社区内的各个布点场所的摄像机。地面使用的摄像机由于监控范围较大,大部分使用的是云台摄像机,云台是一个能进行水平和垂直两个方面运动的装置,安装于其上的摄像头能够实现水平350°,垂直90°全方位摄像,因此选用彩色全方位摄像仪。(2)视频控制设备。视频控制设备是监控系统的心脏,可以分前向设备与后向设备,前向设备主要包括视频服务器,主要功能是实现视频信号的联网;后向设备主要由光发射机、光接收机、视频分配器、视频矩阵控制切换系统、处理器、云台控制器等组成,一般安装在总调度室,完成视频图像的接收与处理,遥控云台的全方位移动,调节镜头焦距的变化以及各种输出信号的控制。(3)光纤数据传输设备。数据传输设备主要采用光纤进行传输,同时需要为整个传输系统配备交换机及流媒体服务器等设备,实现视频信号的全数字化传输。采用光纤的最大优势就在于可以远距离而无失真的传输视频数据信号。(4)视频输出设备。视频输出设备主要包括监视器、DLP大屏幕和硬盘录像机,调度室的工作人员可以通过监视器、DLP大屏幕对控点进行24h监控,也可通过硬盘录像机将摄像机图像保存下来,为电厂安全生产提供必要的数据信息。

(二)远程数据传输通信协议设计

通信应用服务程序和监控终端间的通信方式是基于TCP/IP网络的Windows Socket通信,因为这种通信协议是目前现场总线中最为主流和应用最为广泛的通信协议之一,用来传送各种监控数据、信息和控制命令等,具体的通信协议如下:

帧组成字段的意义:

1.IP地址用来标识发送者的网络地址,用long表示。

2.类型表示通信类型,共分为2种,即:查询和应答,用byte表示,其中0x01表示查询,0x02表示应答。

3.时间指当前系统时间,表示帧发出时的本机系统时间,在中心服务器发向端局监控机的查询帧中用于校对监控机的系统时间,用time_t表示,即精确到秒级。

4.数据长度用来表示后跟数据的总长(字节,不包括长度本身及以前数据),用long表示。

5.数据是指具体的数据,其组成及解释随类型不同而变化。只要在需要实现远程监控的设备或机房内布置了采用该通信协议的现场总线,那么该生产设备或生产过程就可以被集成到全电厂安全生产监控系统的平台上,实现安全生产的远程监测与监控。

(三)远程监控系统的接口设计

接口是指通信服务器和底层的远程监控终端之间的通信接口。

通信服务器和监控终端之间的通信接口,采用基于TCP/IP网络的Windows Socket通信方式,包括以下部分:

1.系统对时:监控终端定时向通信服务器查询系统时间,把本机时间和通信服务器时间进行同步。

2.查询一个机房运行状态。

3.查询一个班组:当监控终端主机监控一个班组时,定时向通信服务器发查询本班组所有机房运行状态的命令。对获得的机房数据进行处理。

4.查询所有机房:当监控终端主机监控所有机房时,定时向通信服务器发查询所有机房运行状态的命令。对获得的机房数据进行处理。

5.查询通信状态:监控终端主机定时发送查询交换机当前通信是否正常的命令。

6.接收报警:监控终端主机接受通信服务器发送的报警信息并进行处理、显示。

三、结语

电厂是我国重要的电力能源输出基地,对于全国数千个电厂而言,实现生产过程的远程自动化控制,是提高我国工业生产自动化、智能化水平的重要要求,同时对于生产设备和生产过程的远程安全监控,也是不可缺少的。本论文对电厂安全生产远程监控系统进行了分析设计和讨论,给出了完整的远程控制方案和远程监控的实现手段,对于提高自动化水平和计算机自动控制在电厂安全生产远程监控系统中的应用具有一定的指导和推广意义。

参考文献

[1]刘桂芝.智能社区网络视频监控报警联动系统的设计[J].微计算机信息,2005,(28).

[2]倪海燕,马常旺,胡超.基于多线程技术的智能小区管理服务系统构建[J].宁波大学学报(理工版),2006,19(1).

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关键词：叶片加料精度，压力变送器，雾化效果

 

制丝车间六千叶片线加料机主要由加料泵、料缸、加料管路、蒸汽管路等组成，是烟叶加工环节的关键过程，对产品的内在吸味影响很大。免费论文参考网。它的主要工艺任务是：将叶料按照配方的要求准确、均匀的施加到叶片中去。在每一批的烟叶的生产中。工艺要求是：叶片瞬时加料精度不能超过2％，总体加料精度不能超过1％。所有在生产中，如果出现加料不稳定的情况，对产品的内在质量影响极大。

1.存在问题

在正常的生产中，料液与雾化蒸汽在加料喷嘴处汇合，使香料成雾状均匀的喷到物料中。目前，所施加到物料中的香料的雾化效果如何，没有科学、有效的方法进行检测。

六千叶片线加料系统的简图如下所示：

2.问题原因分析

1）经过我们的观察，发现在改造前，六千叶片线加料的正常生产中，操作工仅凭手感调节雾化蒸汽管路截门，观察蒸汽压力表的读数，凭借经验值来调整加料雾化蒸汽的大小。免费论文参考网。此种操作方法，因为操作人员的差异、各自的经验值不同，加料的雾化效果也就不相同，会造成加料过程的不稳定，而此过程对产品的影响很大，就不能实现产品的“批次稳定”。

2）在六千叶片线的正常生产中，加料系统所需的蒸汽源是波动的，是否达到规定的要求，没有准确数据可供参考，也就没有可追溯性，致使六千加料料液雾化效果这一关键过程缺少可靠的保障。

3.解决办法

通过对六千叶片线加料雾化蒸汽管路的物理位置、压力范围等情况进行综合分析后，我们决定采用E+H公司的压力变送器来进行压力检测。其工作原理是：介质压力直接作用于陶瓷膜片，正常的压力使膜片偏移0.025mm,超压状态也只使膜片偏移0.1mm，此时测量膜片贴到了陶瓷支架上，避免了损坏。膜片位移产生的电容量，由与其直接连接的电子部件检测、放大和转换为标准信号进行输出。改造方案确定后，我们主要进行了以下四个方面的改进：（1）根据现场情况，选择合适的位置，在雾化蒸汽管路上安装E+H公司的压力变送器（见后付图一所示），并设定相应的参数，进行了相应的调试与校验。（2）安装完毕后，通过多次的试验最终确定了恰当的雾化蒸汽压力，并及时通知了相关的技术、操作人员。免费论文参考网。（3）现场调试完毕后，在801电控柜的PLC中编写了相应的数据采集的程序（见后付图二所示），并将此数据采集到制丝集控室的上位机中。（4）修改制丝集控室的上位机数据采集程序，实现通过“历史趋势图”可以及时的查看六千叶片线加料雾化蒸汽压力值的目的（见后付图三所示）。改造后，经过三个月的运行，六千叶片线加料雾化效果十分的稳定，保证了产品的质量，取得了良好的效果，在以后的工作中会继续跟踪检查其运行效果。

4.采用的关键技术及创造点

（1）此次改造使用的E+H公司生产的压力变送器，是第一次应用到制丝车间相关设备的蒸汽检测回路中，是一种新检测方法的实际使用，为以后更好的推广使用打下了基础。（2）我们通过分析采集到的六千叶片线加料雾化蒸汽压力趋势图，总结出经验，协助工艺面制定出了操作规范，保证了产品的“批次稳定”，提高了产品的质量；使车间的设备管理更加科学，为车间的“数据文化”提供了更加翔实的记录。 （3）在制丝车间部分设备上使用的检测蒸汽压力的元器件主要的是压力表、电接点压力表等，其主要用于蒸汽压力的显示，属于普通机械式压力表，不能实现电控信号的传输，也不便于远程监控、记录。此次使用的E+H公司的压力变送器功能强大，能够实现电控信号的传输，便于远程监控、记录，性能稳定、可靠。（4）项目的推广、应用情况。六千叶片线加料雾化检测方法的成功改进，取得了良好的使用效果。以此为借鉴，我们又把此次改造后的成果应用到四千叶片线加料系统，同样取得了成功。

5.预期达到的技术指标与经济效益

改造前：在六千叶片线加料的正常生产中，操作工仅凭手感调节雾化蒸汽管路截门，观察蒸汽压力表的读数，凭借经验值来调整雾化蒸汽的大小。此种操作方法，因为操作人员的差异，各自的经验值不同，加料的雾化效果也就不相同，会造成加料过程的不稳定。改造后：通过分析采集到的雾化蒸汽压力趋势图，总结出经验，制定出操作规范，保证了加料过程的稳定，也就保证了产品的“批次稳定”，提高了产品的质量；通过远程监控，方便了设备的维修检查。 改造后所带来的效益也是非常可观的：一是保证了产品的“批次稳定”，提高了产品的内在质量；二是实现了远程监控，方便了设备的维修检查；三是实现了六千叶片加料过程的“可追溯性”。

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关键词：物联网技术；远程管理；中药种植

1前言

近年来，远程监控技术应用于现代化农业的研究十分热门。它起源于20世纪末西方国家提出的"数字农业"思想，是结合了GIS、GPS技术、智能决策系统、自动控制理论的一种现代化农业生产形式。据报道，截止2013年已有中药材种植面积达110万亩，有20余万农民从事中药产业，约1/4的农田种植药材。今天，中药材生产已经成为亳州农业的支柱产业。尽管种植中药材的面积大，品种多，但却存在着种植以散户为主、技术低下，操作不规范，偏面追求产量和效益，忽视质量等问题。亳州种植中药材的问题在全国有普遍性。中药种植属于高风险行业，天气、病虫害、化肥和农药价格、油价、市场需求等因素都会影响收成。所以运用信息化手段管理农场将成为了一个趋势和向导。

2现代化中药农场管理系统基本框架

整个物联网应用可以分为三层，见表1。

本系统由各种特征传感器构成一个微型监护网络，传感器节点上使用中央控制器对所需要监测的植物生命指标、环境指标等传感器进行控制来采集数据。通过SIM900无线接发模块和Arduino Yun模块二种联网方式将数据发送至终端设备，并由该设备将数据传输至网络上，通过网络可将数据传输至远程监控中心，由专业人员对数据进行分析统计，提供必要的咨询服务，实现远程管理。

3系统技术关键

3.1远程监控技术

3.1.1远程监控控制端介绍 本系统的一大优点就是在于其便利的远程监控，共有两种方式。

一种是基于"ArduinoYun模块"联网方式的监控（简称"网页端"），该方式的好处就在于可以很方便的查看和控制。我们采用的Arduino Yun主板，自带路由器（即无线传输功能），将传感器采集到的信息传输到互联网，同时移动电子设备（包括笔记本电脑、ipad、手机等一切可上网的设备）连接到互联网网络。就可以实现远程监控管理操作。

该方法非常便捷使用，不限制于所使用的设备，对比手机App或PC端软件的好处是：免去了下载安装，避免换设备时因没有安装而不能使用的情况；同时网页端的操作不受电子设备本身操作系统的影响（无论是安卓或IOS平台都可以使用），省去了开发App时需要兼顾系统平台的问题。

另外，考虑到系统的安全性，我们在使用网页端时，设置了用户名和密码进行加密保护，避免有其他人员的使用。

目前已经可以完成：自动灌溉、实时温湿度获取、实时图像获取、检测入侵、系统自动报警等。

操作界面，见图1。

图1 "网页端"在电脑操作界面示意图

在"网页端"的电脑操作界面上，还可切换数据视图，如：折线图、柱状图、文本数据。同时设计有图片保存功能，可将所需要的数据以图片格式保存。

同时，将这些采集到的数据建立数据库，为后期研究作准备（详见技术关键信息整合部分）。

另一种则是基于"SIM900模块"的联网方式（简称"手机端"），它是基于电话拨号、短信功能。可以在没有无线网络的状况下使用，保证了单一故障情况下系统的可靠性。由现场的传感器实时监测当时的温湿度、光强等环境数据，并把数据通过无线接发模块SIM900定时发送到管理人员的手机上。或需主动查询时，即通过拨号到指定号码，随后可以短信形式接收到实时的农场参数信息（T为温度、H为湿度、L为光强），

目前已完成的有：短信接收温湿度、光照度、有无人员闯入等信息，见图2。

图2 "手机端"系统工作流程图

3.1.2远程监控功能介绍 远程监控主要可实现以下4方面的功能：①实时数据检测：主控制器定时轮询传感器节点，检测环境实时数据，包括实时图像、温度、湿度、光照等数据，将信息存储到主控器的芯片卡中，用于后期环境数据的记录，同时建立数据库，实时获取检测数据的信息，便于计算机完成对数据处理和分析。②系统自动报警：当主控制器检测到本地监控参数，会对数据进行分析，如果监控参数达到报警阈值，主控制器将根据预警方案向控制中心发送报警信息，从而提醒管理者，随后可立即采取相应措施。以板蓝根为例，当温度超过25℃，土壤湿度超过80%时，系统就会自动报警提示，见图3。③入侵检测：系统可以根据人体红外传感器进行入侵检测。当有动物或人员进入检测范围内（5～7m），系统将会发送短信提示管理者。同时触发蜂鸣器工作，发出警报声意图赶走入侵者并提示现场人员采取相应措施。④反馈控制：用户可以通过手机发送相关控制命令到主控制器，主控制器接收到指令后会根据预设规则采集相应数据信息，并将数据信息反馈至用户终端。如用手机或电脑远程"开启/关闭"农场的自动灌溉装置等。

图3 自动报警示意图（红色字为报警提示）

3.2硬件平台选择 在硬件选择上，我们采用当今比较流行的开源硬件-Arduino。Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（Arduino IDE）。

Arduino是一个基于开放原始码的软硬件平台，构建于开放原始码simple I/O介面版，并且具有使用类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。

3.3传感器的选择 传感器采集中药植物各种生长参数，这些参数将通过下位机进行数据处理及融合，通过无线数据传输将数据发送到终端节点并由Internet发送到远程监控中心，为管理人员提供各种重要的生长参数变化，帮助他们实时监测远端中药植物的生长状况，并可以及时地采取相应措施。无线传感器网络节点的点框图和处理器单元如下图所示：

图4 点框图和处理器单元示意图

对于该系统，我们将采用如下的传感器：①光强度-BH1750；②温湿度-SHT1x和SHT11；③生长情况-东芝MJPG UVC 720P高清摄像头；④人体红外感应模块--HC-SR501；⑤有源蜂鸣器--AC-S701。

3.4充电技术与功耗 充电技术我们将采用太阳能充电的形式，但是太阳能充电的电流过小，不能很快速的充满一节锂电池，所以在系统中我们将加入低功耗模式。即传感部分及数据处理部分将采每隔一段时间采集并上传数据的形式，而非循环采集。

在设备唤醒上，我们优先采用WDT看门狗进行唤醒。

3.5数据获取--建立数据库 对于由分布在农场中的各个传感器装置采集到的数据资料，通过电脑将这些数据存储到数据库中。另外，作为备份，采用在软件中建立数据库和在Arduino YUN硬件中放置储存芯片记录实时检测数据。

4总结与展望

在传统人工逐渐被代替的今天，中药材生产必须彻底打破小农经济的模式，走规模化规范化的改革道路，引进高科技先进的管理模式和技术。故我们所设计的"现代化农场远程监控管理系统"是符合当下改革潮流趋势的，本系统有助于推动中药种植的发展、质量控制与普及提高，并朝着客观化、标准化、规范化方向迈上新台阶，对推动中医药事业实现数字化、现代化具有深远的意义。

参考文献：

[1]陈吕洲.Arduino程序设计基础[M].北京航空航天大学出版社，2010.

[2]徐小龙.无线传感器网络技术与应用[R].南京邮电大学.

[3]杨林楠.三化螟、斑潜蝇发生预测模型研究与应用[D].电子科技大学博士论文.

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关键词：系统原理 结构 功能 集中报警

1. 引言

随着电梯大量地投入使用，电梯困人现象也随之增多，困人时若施救不及时或施救不适当，都将可能发生事故，为了确保电梯安全运行，迫切需要能够有个自动报警、及时响应、及时救助的系统。

经市场调研，国内对电梯的监控报警基本都是被动式的，一般有三种型式：一是简单的在电梯轿厢加装监视探头，由值班室人员时时关注轿厢内的动态，一有情况马上组织营救，这种虽有效但要求值班人员责任心强，有专业营救知识，这一点许多单位难以做到，如2005年7月8日邵武某宾馆在电梯轿厢中虽然安装了摄像头，但由于保安人员吃饭不在值班室，求救无人应答，被困人员掰门逃生，结果坠落死亡；二是在轿厢内加装有线或无线的通讯设备，对于老年人和小孩常不知如何打电话求救，延误了救援时间；三是电梯制造厂家原机配备的远程监控，但由于造价高，且许多电梯制造、维保单位没有配备相应运作系统，即使使用单位有配备远程控制，也得不到利用，其次一个厂家一个设计型式，很难把一个城市所有品牌电梯整合成一个集中系统。

为此，我们研制了《电梯故障停机集中报警系统》，本报警系统通过高可靠性的通讯协议、功能齐全的管理软件和人性化的界面，将电梯运行记录、档案管理、事故记录与统计分析等功能集于一体，系统还具有远程无线遥控、短信报警、维保人员调度、维保企业资质考评、电梯运行信息统计分析、查询、数据打印等功能。远程无线通信方式采用GPRS/GSM短信模式，并能在故障发生时，立即定点报警，以手机短信方式，及时把故障发生的状况通知电梯管理员和有关部门。

2、系统的工作原理

在调研分析电梯运行状态的主要对象之机械电气性质和特征的基础上，通过仿真和实验提炼其关键参数识别方法，运用先进的远程自动监测与控制技术，借助数字移动通信网络的数据通信平台功能，采用现代数字传感技术，构建一套完整的智能化实时自动监测系统，实现对大量、分布广泛的工业及民用电梯设备运行状态的自动监测，一旦发生电梯设备故障或故障征兆时能够自动报警，在第一时间通知有关部门进行抢修救援，尽可能避免人身和财产损失。本系统能够实现对电梯设备日常运行情况进行跟踪记录，对电梯设备的维护保养情况进行分析统计，对维护保养人员的例行保养工作情况进行精细化管理，提高设备完好率、降低设备使用成本、减少事故征兆，并且对改善用户方和维保单位的和谐关系有积极的作用。

2.1故障信号的采集

由安装在电梯上的电梯故障监测仪收集分析接在电梯上的信号采集端口的数据信息，不间断的对电梯运行状况作出诊断，一旦采集到故障信号，就采用双重信道自动选择进行远程数据传输，将电梯故障上报给维保远程监控中心，直至得到系统主站确认并作出响应。

2.2、故障报警的处理

维保远程监控中心接到故障监测仪的报警后，启动报警响应系统及警铃，自动呼叫实时通知维保人员及相关管理人员，值班人员或维保单位负责人可以根据报警类型启动相应的应急状态，指挥调度维保人员到现场解救被关人员或解除故障。

3、系统网络结构

该系统由前端数据采集装置、维保远程监控中心、特检监督中心组成。其中前端数据采集装置采用GPRS( GMS备用) 通道与维保远程监控中心进行通讯。维保远程监控中心通过公网或专网定时将故障信息及处理结果数据上报至特检监督中心。系统网络结构如图1所示：

图1 系统网络结构

本系统为大型软件系统，采用分布式计算，但考虑目前一些用户实际情况，仍支持单机运行方式。典型系统物理组成及网络结构：电梯、监控终端、通信通道(GPRS/GSM)、查询工作站软件、监控工作站软件、短信发射器(科能短信发射终端)、数据库服务器、WEB服务器。将来可扩充WEB服务器提供Internet查询方式等扩展服务器。

监控工作站主要是负责接收电梯监控终端上报的故障信息、维保信息，对故障信息进行统计整理生成相关的报表数据，通过短信发射器实时通知维保人员及相关管理人员，定时上报数据到特检监督站，可查询电梯历史运行情况及故障信息，同时具有基本信息档案维护功能及报表设计功能。

查询工作站具有基本信息档案维护功能及报表设计功能，同时可查询电梯历史运行情况及故障信息。

数据库服务器包含特检站信息、维保单位信息、维保人员信息、电梯档案信息、电梯参数信息、电梯故障及处理信息、电梯维保信息等等组成的数据库，同时运行数据库管理系统，目前采用SQLServer2000系统。为了达到数据安全目的，除了在数据库服务器运行自动备份程序外，最根本的解决方案是采用系统级的双机热备份方式，可达到故障自动转移，无须停机的目的，系统的可用性相当高。

4、系统具有的功能

4.1 具有对电梯故障信号采集功能

通过15个信号采集端口接入，采用单片机技术、短距离无线通信技术、传感器技术、GPRS网络通信技术、射频卡通信技术、语音技术等技术的电梯故障监测仪实现。

本系统可对电梯的运行状况进行实时监测和记录，当电梯出现即使是轻微或短暂的故障时，系统均能自动判断出故障的类型并将其全部记录在内部的存储器中。这样，电梯维护管理人员即可通过分析一段时间内的电梯运行记录数据，全面了解电梯的实际运行状态和故障分布情况，包括电梯的运行时间、启动次数、发生故障的时刻及持续时间、故障类型等等。通过系统的故障统计功能，就可以知道该电梯在什么时候发生故障的频率比较高、那一种类型的故障出现的几率大、那一种故障正在呈现发展扩大的趋势，维修人员即可据此对电梯的状况进行全面的准确的判断，有针对性地对问题部位进行检查修复，消除故障和事故的隐患。并可大大加快故障处理速度，提高电梯检修的效率，有效地降低电梯故障和运行事故发生的几率。最重要的是当电梯发生故障后出现电梯轿厢出现困人的情况后，系统能够及时的检测并可以组织有效的救援调度和实施。

4.2 具有的故障信息短信通知功能及GIS地理信息显示功能

故障信号传输及故障信息统计, 由前端数据采集装置（故障监测仪）采集电梯运行数据，通过GPRS网络或GSM网将这些事件上报给维保远程监控中心（系统主站平台），采用双重信道自动选择进行远程数据传输，直至得到系统主站确认。

本系统所具有的故障信息短信通知功能及GIS地理信息显示功能，可将故障信息及时通知相关人员，并可通过GIS直观查看发生故障电梯的所在的地理位置，同时系统会发出报警提示声音。对每种故障信息进行分级管理。所独有的故障信息记录数据库功能够方便地使维保中心建立起一套电梯运行、故障及维修档案库，被保养电梯何时出现故障、维修人员何时到现场(采用实名IC卡维保)、电梯恢复正常等数据都会记录在数据库中。所提供的数据记录不是简单的数据列表，而是标准数据库文件（基于微软SQL SERVSER）。维保中心的操作员可以定期进行数据整理、统计、报表打印等工作。例如可以对某台电梯，或某组电梯，或某一特定时间段的电梯故障及维修情况进行统计。通过这些数据文件（不是记录列表），可以清楚了解到维保中心所管辖的电梯的运行状况以及故障状况，还可以对维修人员在电梯故障后的到位情况、维修情况科学地、有效地监督管理。

4.3 具有安全监察功能

由维保远程监控中心通过GPRS网络或GSM网将故障信息、维保信息进行统计整理生成相关的报表数据，定时上报数据到安全监察中心。安全监察中心（远程监控、调度平台）具备接收各个维保远程监控中心（系统主站平台）上报的电梯运行数据，电梯报警后监督维保人员是否按要求及时赶到现场处理故障，必要时调度人员组织现场施救。安全监察中心还具有基本信息档案维护功能及报表设计功能，同时可查询电梯历史运行情况及故障信息。其数据库服务器包含特检机构信息、维保单位信息、维保人员信息、电梯档案信息、电梯参数信息、电梯故障及处理信息、电梯维保信息等等组成的数据。

4.4 具有电梯故障停机集中报警系统可升级为电梯安全运行信息化管理系统功能

本版电梯故障停机集中报警系统留有升级版的功能。为了实现电梯安全运行信息化管理的区域，电梯维保单位可以有效的提高维保的到位率、维保质量，通过系统分析提供的维保重点及时消除电梯安全隐患；安全监察机构可以经授权调阅电梯运行数据和故障信息，巡查该区域电梯运行安全状况，同步实现安全监察工作信息化；电梯制造单位，可以通信协议，对该区域本单位制造的电梯运行状况和维保状况实现远程实时监控，对自身产品质量、维保质量进行信息化管理。 当电梯安全运行信息化管理的区域覆盖范围为全国时，就实现了全国的电梯安全运行的信息化管理。电梯故障停机集中报警系统即可升级为电梯安全运行信息化管理系统。

5、结束语

公共事务的信息化管理已经成为当今政府各个职能部门的重要发展战略，对电梯安全运行实行信息化管理必将成为国家质检总局信息化发展战略不可或缺的组成部分，推广应用电梯故障停机集中报警系统关系到民生问题，能够提升电梯安全监督部门的管理水平，在民众中树立质量技术监督科学管理的形象。该项目的推广，不仅可以产生极大的经济效益，还可以形成一个与电梯产业配套的附属产业，既符合国家拉动内需的产业政策，又适应信息技术产业化的社会发展需求。

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论文摘要:介绍了八钢物流道路运输实现可视化的设想，将其分为公路运输和铁路运拾两个部分，分别介绍了实现可视化的方式、所需技术和主要功能.

    冶金工业企业生产过程指从原材料的入厂开始，到半成品的流动、产成品的存储和交付、废弃物的处理等全过程，整个生产过程实际上就是系列化的物流活动。八钢是有50多年历史的老企业，通过艰苦奋斗，不断积累，形成了现在的发展格局。从目前的视角看，为使八钢整体生产物流顺畅，在物流布局及技术手段等方面都需要优化。以八钢物流道路运输为例，进行探讨。

    在八钢的生产过程中，运输是生产的直接组成部分，八钢各生产单元通过运输使其空间状态联接在一起。在物流过程中很大一部分责任是由运输担任的，运输是物流的基础和主要组成部分.八钢本部的大宗原燃料的运输形式主要是道路运输和皮带运输，相对而言道路运输的不可控因素更多，主要探讨道路运输的两种方式:公路运输和铁路运输。

1公路运输可视化分析

    可视化公路运输主要内容包括:车辆动态识别和定位技术应用、电子地图技术应用、车辆导航技术应用、交通管理、协作运输管理等。

1.1车辆识别

    为了实时掌握公路运输的状况，对公路运输的基本单元的状态即车辆状态必须知道，这就涉及到车辆识别。基于空间信息技术的移动式车辆侦测自动识别技术在公路运输方面具有无可比拟的优势。

1.2电子地图

    电子地图是公路运输实现可视化必需的人机界面(interface)，它具备了地理信息系统(gis)的大多数功能。公路运输可视化的大部分信息都需要通过电子地图来表示。电子地图能够把数字信号(包括对数字地图、遥感数字图象及自行数字化采集的数据进行可视化处理后形成的数字信号)和模拟信号显示在计算机屏幕上。

    电子地图主要有两方面作用:一是多维地图的静态显示和动态显示作用;二是动态环境下空间数据库与物流信息管理系统数据库的交流作用。总之电子地图要完成gis中空间数据视觉化的任务。

    电子地图主要通过点状要素(出入口、道口、交通灯等)、线状要素(公路、铁路等)、面状要素(停车场、料场等)来反映交通详细信息，满通运输服务的要求。

1.3车辆导航

    车辆导航是指为具体的在厂内道路上的运输车辆提供导航，它是车辆驾乘人员重要的辅助工具，使之能在正常情况先按照预定的线路行驶，异常情况下按照指定的线路移动。

    为实现车辆导航，必须将gp导航系统与电子地图、无线电通信网络及交通管理信息系统结合起来，最终通过车载gp设备为驾乘人员传递相关的图像和声音信息。

1. 4交通管理

    随着八钢产能的不断扩大，厂内运输的车流量将进一步增加，为使道路交通完全处于受控状态，制定相关规则并监督执行非常必要(尤其对大型运输车辆的控制)。交通管理具体内容包括:车辆行进线路规划、车辆监控(路线、速度等)、停车位管理、交通道口监控、车辆指挥、故障处理和紧急救援等。

    首先对所有进出八钢的大型运输车辆的行进线路按物品(对应相应的物资编码)做好规划，线路规’划本着线路最简捷的原则进行，同时要考虑出入口、道口、回车场地、道路状况、车流量、其它公路运输等因素，尽可能避免迂回运输和重复运输。线路规划是动态的，可根据需要适时调整。线路规划在大型运输车辆进入门禁的时候，以声、光和图像的形式通过车载gps设备传递给驾乘人员，为其提供导航。

    大型运输车辆进入八钢厂区的导航是强制的，为此需要实时跟踪和监控，确保其按照指定的线路、速度行驶，发现错误及时纠正。

    随着车流量的增加，靠车辆自律管理厂内交通将不能满足要求，为此需要在重要道口建立交通信号控制系统和视频监控系统。交通信号系统主要用于管理道口现场交通;视频监控系统主要是将被监控点实时采集的交通视频图像传输给监控中心，以便监督和及时调整控制流量。

    八钢有必要建立类似于城市交通指挥系统的交通管理系统，可以作为勺又钢物流信息管理系统”的一个独立的子系统。交通管理系统以电子地图和gps数据库为工作平台，运用计算机网络，集成交通信号控制系统、电视监控系统、交通诱导系统、电子警察系统、通信系统和车辆导航等系统，实现各种交通管理信息集成整合，深化处理和增值服务，便于驾乘人员了解相应信息和交通状况，使指挥人员能够迅速决断、快速反应、及时修正交通计划，保证交通的安全与畅通。

1.5协作运输管理

    从实现物流可视化的角度来探讨协作运输管理。

    将来八钢的大宗原燃料的公路运输主要通过社会协作的方式进行，为使公路运输能够按照八钢的要求和意愿进行管理，在商谈协作的时候，必须要求协作方按照八钢的要求做一些必要的工作。

    由于公路运输处于买方市场，在商谈协作运输时掌握一定的主动权。

    首先，要考虑软硬件配备，主要包括:必须配备承担运输所需的车辆，车辆应装备符合实现八钢可视化物流所必须的gps车载设备和车辆自动识别装置，具备车辆实时监控系统(主要监控八钢外部运输)，具备与八钢联网的信息系统等。

    其次是运输管理，主要包括:为了避免集中到达，要求公路运输商(可能是多家)按八钢的交通容量编制运输计划，尽可能减小每批次的车辆数量;为充分利用社会资源，要求公路运输商能实时控制在途车辆(必要时能提交八钢共享)，按照预定的计划时间到达，同时要保证“运输的一致性”;在途车辆出现意外，有应急预案应对;对进入八钢厂区的车辆能够服从八钢交通管理的要求;按照八钢统一的电子结算方式进行运杂费结算等。

2铁路运输可视化分析

    铁路运输占道路运输的比重在今后几年会逐步增加(大宗原燃料运输里程一般在200km以上)，铁路运输需要高度关注。可视化铁路运输主要内容包括:车辆识别和定位技术应用、电子地图技术应用、铁路信号系统数据交换、车辆动态调度等。

2. 1车辆识别和定位技术应用

    着重从机车跟踪的角度探讨车辆识别和定位。

    为实现铁路运输可视化，需要知道机车行进方向、车辆数、车辆顺序、车厢数、车辆标签、所对应车辆的物品编码(含品名、规格、产地等信息)、计量信息、列检信息、装卸信息、运行时间和运行位置等信息。这些都需要依靠车辆识别和定位技术来实现。

    铁路区域计算机连锁系统(rcis)、动态自动识别称量系统、全球定位系统(g ps )、电视监控系统是进行车辆识别和定位的技术基础，它们各有侧重。

    gps在车辆定位方面有无可比拟的优势，是实现车辆定位的重要手段，在gps基础上结合rcis获取的各节点信息，可实现车辆全过程精确定位和车辆动态跟踪。

    铁路区域计算机连锁系统和电视监控系统相结合，借助模拟运算工具，也可实现车辆定位和跟踪的功能。

    用于车辆识别的技术手段包括图像自动识别技术、射频识别技术和移动式车辆侦测自动识别技术(cps技术)，由于车厢经常倒换，采用图像自动识别技术、射频识别技术进行识别更经济适用，尤其是射频识别技术在我国铁路运输管理中已得到广泛使用，也有相应的技术规范支撑。采用gps用于机车识别无疑是最佳选择。将机车信息、车箱信息、编组信息等有效结合，即可得到完整的车列信息。

2.2电子地图技术应用

    电子地图是铁路运输可视化重要的视觉平台，作用同公路运输，通过它可直接、快捷地了解到机车运行状况。

    电子地图是实现可视化动态车辆调度十分重要的工具。电子地图有两类:一是基于地理信息系统(g is)的电子地图，与实际地形相符，真实感强，但受幅面限制，一些信息不能直接反映在地图上;二是模拟的示意性的电子地图，可能与实际相差很大，但它幅面利用率高，可清晰显示更多信息。以前更多的选择后者，“鹰眼”技术使得前者的应用领域和范围越来愈多。通过“鹰眼”技术可以详细了解到每个区域的细部信息，通过链接甚至可以获取包括某个信号灯的状态、某个道岔的位置、某个摄像机获取的车辆和行人图像等信息。

2.3远程监控系统

    在调度中心实现对道口、车站、铁路沿线环境和现场的远程监控，一是可大大减轻日常人员巡视的工作量;二是便于及时发现危险隐患，保障安全生产。

    远程监控系统的主要功能包括:实时视频监控、信息存储、报警联动、远程遥控和校验等。

    远程监控系统由现场设备(可变焦红外线数字摄像机、活动云台)、传输通道(有线或无线)、主站设备(服务器、存储装置、软件)、监控终端等组成。

    远程监控系统已成为铁路运输管理不可缺失的一个重要组成部分，随着信息技术的发展，运用多媒体技术、基于web服务器的远程监视系统，可以为有权限的局域网用户提供实时的信息服务。

2．4铁路信号系统数据交换

    八钢内部的铁路运输系统与公共铁路运输系统关联度很高，随着八钢产能不断提高，与外部公共铁路运输系统建立实时数字信息交换制度对双方都有必要。可通过约定数据交换范围、方式和格式，在双方的数据服务器之间设置防火墙，实现信息共享并融入各自的管理系统。

    内部可视化的相关信息需要集成在电子地图上，这样就需要在“八钢物流信息管理系统铁路运输子系统”和现有的区域计算机连锁系统(rcls)、拟建的车辆识别和定位系统、远程电视监控系统等之间实现信息无缝链接.由于现有的区域计算机连锁系统(rbi)建设时未考虑与其它系统信息交换，相应的软硬件不一定能满足要求，届时需要对服务器部分做相应的改动或升级。新建系统要充分考虑今后的拓展需求。

2．5车辆动态调度

    车辆动态调度是“八钢物流信息管理系统铁路运输子系统”重要组成部分，结合物流管制中心的建设就可视化的铁路运输管理和车辆动态调度的功能和内容展开描述。

    车辆识别和定位技术应用、电子地图技术应用、铁路信号系统数据交换等都是为可视化的铁路运输管理和车辆动态调度服务的。铁路运输管理系统主要功能包括铁路运输计划的管理、车辆运行信息显示、车辆追踪、物流信息显示、调车作业图表管理、列车运行图的管理、运行数据统计分析、系统自诊断等。

    铁路车辆动态调度需要一个可视化的信息平台，其主界面就是集合各种相关信息的铁路运输电子地图(或称之为八钢铁路地理信息系统图)。铁路车辆动态调度是计划管理体系的一个重要组成部分，以计划为驱动，实现产供销运的紧密衔接，对采购、销售、生产物流实施跟踪管理。通过车辆调度模块生成、调整和发送车辆运行计划、维护和调整调度作业图表、发送调度指令;铁路运输过程中的物流管理作业过程(如列检、计量、装卸等)也需要依靠车辆调度模块来动态的实现控制;为使运输过程处于可控状态，车辆调度模块还要对车辆的动态跟踪;实时(或定时)对铁路运输计划的预测统计分析是车辆调度的重要工具和手段，通过它可获得与铁路运输相关的信息(如库存、消耗、待运、在途等信息)，以便提前判断和制定相应的措施。

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【关键词】无线 防火 监控

森林火灾是一种突发性强、破坏性大、救助困难的自然灾害。做好森林防火工作，有效预防和扑救森林火灾，是确保人民生命财产安全的迫切需要.当森林发生火灾时，只有做到早发现、早解决，才能把损失降到最小。针对我国森林防火的实际需要，专门设计了一整套森林防火的解决方案。

1 系统设计

系统设计图，如图1所示。

1.1 图像传输设备的选择及技术参数

模拟图像传输系统采用调频体制，信号带宽27MHz。为了保证信号之间互不干扰，两路信号中心频率间隔应大于38MHz。目前国产模拟图像传输系统主要有L波段、S波段、Ku波段几种，频率范围分别为：L波段：950～1750MHz；S波段：2200～2700MHz；Ku波段：11～13GHz。

如果以38MHz频率间隔计算，各频段可同时传输的最多路数分别为：L波段：21路；S波段：13路；Ku波段：50路。

本系统共需同时传输15路图像信号，L波段利用频率复用技术可以做到30路图像传输，从系统要求整体设备性能及造价来考虑，选择L波段。微波传输需满足视距传输条件，即监控点至控制中心传输路径上无遮挡（收发天线间可视）。

该系统方便安装，传输图像鲜明，主要是利用微波频段传输，包括报警信号、伴音和视频。

微波图像传输系统：主要技术指标：频段：L波段950～1750MHz、KU波段11～13GHz；功率：10～40dBm；

微波工程接收机技术指标：输入频率： 950-2050MHz；输入阻抗：75Ω；输入电平：-65-- -35dBm；中频带宽：27MHz；噪声门限：6dB典型值；视频制式：PAL；去加重：CCIR405-1 625行；视频输出：1V峰-峰值；频率响应：+1- -2dB（10KHz-5MHz）；工作电压： AC150V-AC270V；功耗：15W；LNA电源：18V/100mA。

1.2 无线指令遥控系统

无线遥控是指实现对被控目标的非接触遥远控制，在工业控制、航空航天、家电领域应用广泛。我们设计的系统提供的数据接口，以适应各种协仪。由发射和接收部分组成，可以控制云台、镜头。

2 原理设计

如图2所示。

2.1 功能简述

在森林内多个地点放摄像机，通过无线发射C（带烟传感接收）发射各种信号，接收机能够看到森林中各个监控点的实时状况。

前端指令机能接收到监控点发出的指令，解码器来执行中心的指令，控制云平台左右上下的转动，以及对镜头进行长焦、短焦的改变等。

2.2 控制原理

2.2.1 无线图像传输的过程

无线图像传输频率复用采用分割方式，图像通道采用微波点对点的方式。摄像机通过采集的视频信号输送给发射机，然后输出给天线，以微波的无线形式传送给监控设备的天线，接收设备接收到信号了以后，再经过解调还原视频信号，这样就可以有确盘录像机中显示图像了。

在实际使用的微波通信线路中，总是使用方向性非常强的天线，并把收、发天线对准，以使接收端收到较强的直射波。但是，由于受天线的方向性所限，总会有一部分电磁波透射到地表面，经地表面反射后到达收信端的天线，或散射进入太空；其次，由于大气层中存在不均匀的气体，也会造成电磁波的折射和吸收，损失掉一部分能量；另外，由于微波无法穿过传输线路上的固体物，所以，在传输路线上的固体物，特别是高大的建筑物，就会使微波造成绕射和电平损耗。因此，微波通信既有直线传输特性，又有多径传输特性，在无遮挡的情况下，传输距离可达70公里。广泛用于公安、武警、消防、交通、金融、油田、厂矿等领域的远距离无线监控系统。

2.2.2 无线指令控制的过程

控制通道采用码分多址、一对多点方式。指令信号通过主机输入指令参数，再通过发射天线发射到森林中的各个监控点中，监控点接收到主机发射过来的信号，先通过校验，再通过无线指令接收机解调出控制数据给解码器，解码器再根据地址码来判断是否解码，同时具备双向语音功能，可以适时对话。

3 结束语

实验证明：通过采用硬盘录像系统，进行实时录象，上级领导可以通过联网的计算机进行远程监控并查询录像资料，能真实记录火灾发生及救火的过程，提供有效真实的资料，其性能可靠；高清晰、高画质，成为技术先驱。

参考文献

[1]杜建华，张认成.火灾探测器的研究现状与发展趋势[J].消防技术，2004（07）：10-15.

[2]徐春燕.火灾探测技术的发展及其应用[J].鞍钢技术，2000（09）：60-62.

[3]花铁森.消防报警产品和系统的技术现状与市场[J].安防科技，2003（06）：4-12.

[4]祁勇.火灾自动探测技术的发展和今后的方向[J].消防技术与产品信息，2002（04）：3-4.

[5]谢磊.基于ZigBee的仓库数据采集传输管理系统研究[D].西安：西安工业大学[硕士学位论文]，2011.

[6]李志华.基于无线传感器网络的火灾预警系统设计[D].汕头：汕头大学[硕士学位论文]，2009.

[7]颜学义.基于ZigBee的智能火灾报警系统[D].长沙：国防科学技术大学[硕士学位论文]，2008.

[8]吴起，蒋军成.基于BP神经网络技术的实验数据分析处理[J].中国安全科学报，2006，16（01）：39-43.

[9]田亚.基于ZigBee无线传感器网络系统设计和实现[D].上海：同济大学[硕士学位论文]，2007.

作者简介

李庆华（1979-），男，湖南省郴州市人。现为东莞市同门电子科技有限公司高级电工。研究方向为电路设计与开发。

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关键词：数据采集，J2ME，TC65，GPRS

 

0引言

无线数据采集目前广泛应用在电力自动抄表、水文气象监测、工业数据采集、交通、安防等领域的应用越来越广泛，传统的无线数据采集终端多采用GSM网络收发短信来实现数据无线传输，随着GPRS网络的发展，基于GPRS网络的数据传输终端也开始得到大量应用。

为此本文设计了基于TC65的GPRS远程无线数据采集终端，采用 ATmega128单片机来采集数据，Siemens公司的TC65 GPRS无线通信模块来实现数据远程传输。

1GPRS和J2ME概述

GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的简称，是通过在现有GSM系统硬件的基础上增加了SGSN（GPRS服务支持结点），GGSN（GPRS网关支持结点），PCU（分组控制单元）三个主要的组件，通过软件升级来实现。它采用了分组交换的传输模式，用户只有在发送或接收数据期间才独占无线信道，从而大大提高了资源的利用率。GPRS网络传输速率高，可以提供115Kbit/s的传输速率，GSM只有9.6kbit/s。由于GPRS网络，只有在发送或接收数据时才占用信道，可以按流量或包月等方式来收取，大大降低了数据传输的成本。GPRS支持因特网上应用最广泛的IP协议和X.25协议，能提供Internet和其它分组网络的全球性无线接入，方便用户组网需要。

J2ME（Java 2 Platform，Micro Edition），又称为Java微型版，是Sun公司专门为满足移动终端设备而设计的。Java技术具有开放性、安全性和跨平台性的优点，不同设备厂商的设备可以更好兼容。

在工业控制中利用J2ME技术，不但可以实现嵌入式环境中基于服务级的互操作，而且可以使系统灵活可靠，降低开发难度，与传统的开发手段相比：

1）有利于节省开发成本。

2）易于开发维护，可以根据需要及时对终端的软件系统进行远程升级维护。

3）代码重用，通过Java虚拟机可以产生一种结构中立的目标文件，可以在多种设备上运行，实现了“一次编程，到处可用” 。论文参考网。

2数据终端硬件设计

2.1系统的整体构成

2.2数据采集终端设计

数据采集主要通过单片机来实现。单片机选用ATmega128。ATMEGA128是AVR8位RISC系列微控制器，工作频率最快可达到16MHZ，有两个USART口，53个通用I/O口，128K的内置FLASH存储器，在设计上采用低功耗的CMOS技术，并在软件上有效地支持C高级语言，能够作为嵌入式操作系统的嵌入式处理器。

数据通过RS485总线，经过RS485/232转换，将数据传送至单片机ATMEGA128，ATMEGA128再将数据通过RS232串口0传送到无线通信模块，由无线通信模块进行打包处理后，通过GPRS网络进行数据传输。

2.3数据传输终端设计

数据传输通过TC65模块实现。TC65模块是Siemens公司设计的一款基于GSM/GPRS引擎的无线通信模块，主要工作于900MHZ和1800MHZ两种频率。带有十个通用接口，两个串口以及语音模块，为用户提供了1.7MBFlash和400KBRAM，内置JAVA虚拟机和TCP/IP协议栈，通过J2ME平台进行软件设计，通过TCP/IP协议传输采集数据，可通过OTA（OverTheAir）进行远程软件升级。

电源电路图如图2所示：

TC65模块工作的电压范围是+3.2—4.5V，在数据通信的过程中它还会产生2A的峰值电流,会产生0.35的电压损失,所以电源电压一般选用典型值3.8V。LM2596 开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A 的驱动电流，输出电压

==3.8V

TC65的基带处理器集成了符合ISO8716 IC卡标准的SIM接口，可以通过板到板连接器连到外部SIM卡座，其硬件连接电路图如图3所示：

TC65作为一个DCE使用，ASC0为8线串行接口，是TC65模块AT指令控制接口，同时也是Java程序下载接口。在Java运行模式下ASC0作为RS-232接口可进行程序调试。系统采用了MAX3237E芯片来实现电平的转换。

3数据采集终端软件设计

数据采集终端软件设计主要从两个方面来考虑：仪表数据采集和数据通过突出TC65GPRS远程无线网路发送到监控中心。

3.1数据采集终端软件设计

ATmega128串口USART1负责采集数据，并将数据进行打包，通过串口USART0传输到TC65数据传输模块。

开始采集数据时，通过TC65发送指令，ATmega128根据接收到的指令将数据发送到TC65,然后通GPRS网络发送到远程监控中心。论文参考网。程序部分代码如下：

void ringrx()

{

unsigned char tr; unsigned char i;

for(i=0;i<16;i++)

{

if(rx_counter0>1)

{

if(getchar()=='T')

{

if(getchar()=='I')

{

tr=PINA; tr&=0x07;

printf('ATE0 '); printf('ATH ');

printf('AT+CMGR=1 ');

readdata();

…

}; };

};

};

}

3．2 TC65数据传输终端软件设计

TC65数据传输终端将数据通过GPRS网络传送到服务器，服务器端通过Internet访问远程采集到的数据。在小批量数据采集应用，例如无线监控系统中，可以将数据传送到个人手机，实现实时监控。此时手机可以直接发送短信控制TC65无线模块。论文参考网。因此TC65数据传输终端软件设计充分利用JAVA多线程的特点，根据终端功能设计要求及软件程序设计需要，程序包括以下几个线程:短信息处理线程、数据采集线程、GPRS通信线程。

TC65数据传输终端主程序流程图如图4所示：

短信息处理程序负责实现对TC65远程控制；数据采集线程负责将ATmega128采集的数据存储到TC65指定缓冲区；GPRS通信线程负责将缓冲区数据发送到监控中心服务器，主要包括GPRS网络连接和收发数据。

TC65无线通信模块在进行数据通信的时候要遵循TCP/IP协议，IP层和网络接入层是通过PPP协议来实现。GPRS通信线程流程图如图5所示：

TC65数据传输终端通过PPP协议实现GPRS网络连接，可以一直在线，连接成功获取IP地址后就可以和服务器端通过HTTPS实现数据通信。

4结束语

本文提出了基于TC65的GPRS远程无线数据数据传输终端设计。结合了J2ME和GPRS网络的特点，系统适用性强，而且运营成本也比较低，适合我国的基本国情，将在远程无线通信领域得到大量应用。

参考文献

[1] 毛诗柱．基于J2ME的GPRS远程无线自动抄表的研究 [D]．广州：广东工业大学，2007．

[2]张小玮．J2ME无线平台应用开发[M]．北京：清华大学出版社,2004．

[3]TC65 Cellular Engine Hardware InterfaceDescription. Siemens Corporation.2005．

[4]徐敏．GSM/GPRS无线数据通信终端技术的研究与实现[D]．上海：华东师范大学，2004．

[5]AT­ Command set for TC65. Siemens Corporation.2005.

[6] TC65 HardwareInterface Description, Version 02.000.siemens 2006

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关键词：物联网，智能家居，控制器，单片机

 

0.引言

物联网智能家居系统是通过互联网，构成集家庭通信、设备自动控制、安全防范等功能于一体的控制系统，即把家庭中各种家用电器、保安装置和计量设备连接到一起组成家庭内部网络，由家庭智能控制器（中央控制器）进行统一管理。使用该系统，用户可通过短信及互联网等方式实现家居智能无线监控。

1.物联网简介

物联网的英文名称为'TheInternet of Things” 。由该名称可见，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础之上的延伸和扩展的一种网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。论文参考网。因此，物联网的定义是通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、 全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

这里的“物”要满足一定条件才能够被纳入“物联网”的范围：本方案可以满足物联网条件。1、有信号接收器，2、利用GSM无线通信技术。3、CPU自带存储功能。4、使用单片机与DSP芯片微控制器。5、操作系统界面是手机或者电脑。6、拥有专门的单片机和DSP应用程序。7、数据发送器是模拟启动器。8、遵守互联网协议。9、 唯一编码就是电子标签上唯一的代码，也可以是小型远程控制器的程序编码序列。

2.物联网智能家居系统的工作原理与功能

物联网智能家居系统有四部分组成，分别是信号接收器、中央控制单元、模拟启动器和远程遥控控制器四部分组成，下面分别介绍。

2.1 信号接收器

由单片机控制的软件程序的单元，用来接收主人发来的指令。

2.2 模拟启动器

指令的执行者，通过各种智能家居小型远程遥控器的接口和相关指令来控制各种智能家居的相应功能，类似于电脑中的主板，通过它与各种各样的智能家居相连。模拟启动器是执行单元，它需要按不同家电的要求，执行相应的功能。

2.3 小型远程遥控器

可嵌入手机中的信号收发芯片，通过它将主人的指令发送到信号接收器。

2.4 中央控制器

中央控制器是由单片机和DSP芯片以及其他相关器件组成的控制单元，它内部集成了四大系统：室内环境控制系统、安详生活系统、梦幻灯光系统和安全家居系统，所有对智能家居的操作指令都是由中央控制器发出的。论文参考网。

具体工作图原理为：

解释为：用户将要所达到的效果以文字的形式发送出去，信号接收器接收到信息后，转化为可识别的代码传送到中央控制器，中央控制器进行必要的处理和分析后，一面将指令传送到模拟启动器，一面将指令传递到实时显示模块进行显示，模拟启动器根据指令，分别启动相关的远程控制器，从而达到对相应智能家居的控制与操作。完成相应操作后，远程控制端口会返回一条完成指令，再由中央控制器通过信号接收器反馈给使用者，用户可根据反馈信息决定下一步操作。

用户不操作的情况下，中央控制器会自动接受、监控各类传感器，根据不同的设置要求，实时监控各类环境数据，一旦变化超出设定范围，中央控制器会自动产生指令，模拟启动器会控制相应的智能设备进行调节，从而营造安全舒适的家居条件。

3.具体应用

本系统采用的是GSM无线通信技术，将手机或者电脑信号转换为具体的发送指令，来远程控制室内的家居，中央控制器则要按照具体的指令来启动模拟启动器，让它在预定的步骤下，准确、及时地控制各种智能家居的工作。在本系统内部集成了四大系统：室内环境控制系统、安详生活系统、梦幻灯光系统和安全家居系统，以安全居家系统为例说明其应用。

安全家居系统组成：

功能特点：

将系统中的防盗装置装在门窗上，当盗贼靠近门窗时，传感器检测到人体信号,门窗(窗帘)控制器发出指令,门窗自动关闭，如果盗贼滞留不走或强行突入，智能主控器会发出报警声阻吓盗贼并自动循环拨打15组报警电话，通知您和小区报警中心有盗贼入侵，以便及时采取相应措施。

在门上安装报警器，当主人离家时，在遥控器上启动设防状态，如遇盗贼强行撬门，智能主控器便会发出报警声阻吓盗贼，同时还会自动循环拨打多组报警电话，通知保安人员或户主及时应对。

若遭遇坏人入室，可即时发送报警信号，方便求救,也可用于家中老人、小孩意外事故和急病呼救报警。论文参考网。

当遇到大风来临或雨雪将至，窗门还会自动关闭。窗户立即自行关闭，令您出门无忧无虑。

当燃气监测器检测到煤气、液化气.等有害气体，智能控制器自动发出相应的指令，将窗户、排气扇自动开启，同时发出警声并将警情传递给主人手机或者电脑和保卫处。

一旦有火灾发生，传感器会第一时间检测到烟雾信号，智能控制器发出指令 ，将门窗打开，同时发出警声并将警情传报警中心或给主人手机或者电脑上。

具体执行如下：

4.结束语

当今快速发展的时代，人们对生活快节奏的要求越来越迫切，对生活质量的要求日益提高，尤其在发展比较快的大都市里，人们对时间的利用也越来越合理，而科技在迅猛发展，手机和电脑的普及率又达到了前所未有的水平，这样就为物联网的兴起创造了先机。所以基于物联网的智能家居系统，必然会成为现代人生活中不可缺少的一部分。

参考文献

[1] 艾红．基于ARM 的嵌入式远程监控系统[J]．工业控制计算机,2008.2l

[2] 王永初著，最佳控制系统设计基础[M].科学出版社．2000

[3] 韩江洪．智能家居系统与技术[D].合肥工业大学出版社，2005．

[4] 赵继春．基于GPRS无线智能家居安防系统的研究与实现[D]．邯郸：河北工程大学，2007．

篇9

本项目主要完成了以联合站为调度中心，实现了在中控画面上对全厂工艺流程数据实时采集、控制与管理；单井功图量油系统实现站外100余口油井生产状态监控；视频监控系统实现厂区及重点设备的视频监控，降低了安全风险。

关键词：自动化 功图量油技术 视频监控 数据监控

一、论文背景

将自动化技术应用到生产和经营管理过程，在技术上可实现生产过程全面监控，数据采集齐全准确；在管理上可实现管理自动化、网络化、保证运行组织迅捷高效；在安全上可实现安全防范灵敏可靠，避免安全事故的发生，从而改变生产现状、提高生产效率、提升管理水平、加强安全防范，由此可见三塘湖采油厂自动化系统建设的重要性。

三塘湖采油厂管辖着牛圈湖、牛东、西峡沟、北小湖4个区块油田，牛圈湖联合站、牛东接转站、三塘湖至哈密原油外输管道及各类生产设备。可将三塘湖采油厂的管辖范围分为站内和站外。三塘湖采油厂的自动化现状：一是站外油井，大都分布在戈壁滩上，单井信号未采集，工况无法监测，不利于油井的管理与维护，不能及时发现并处理工况异常的油井； 二是站外配水间仅有就地流量显示，无法准确调整配注量；三是站内仅有联合站一套DCS自控系统，只能满足自身需求，牛东接转站未实施自控系统；四是厂区及重点设备无视频监控。由此可见，三塘湖采油厂自动化系统不能满足生产与安全需要，急需扩建与完善。

二、建设内容及原则

1.建设内容

针对三塘湖采油厂自动化系统现状，我们提出如下建设方案：

一是扩建自控系统：完成牛东接转站PLC系统建设，实现联合站和牛东接转站站内实时数据的监测与控制，保障站内设备安全运行。

二是应用功图量油系统：实时监测站外油井参数，实现生产井液量查询、工况诊断及数据展示。

三是实施视频监控系统：实现厂区、周界重点设备以及重点生产生活场所的远程监控。

2.建设原则

三塘湖采油厂自动化系统建设遵循以下原则：

一是数据传输可靠：选用可靠性高，实用性强的远传仪表及设备。

二是设备监控到位：实时、准确地监测站内重点设备、重点部位场区的运行状况，确保图像清晰与监控质量。

三是控制系统稳定：根据自动化前沿技术，选用成熟、可靠、稳定、可扩展的自控系统。

四是产品实用先进：选用口碑好，具有实力的公司的产品。

三、关键技术及创新点

1.关键技术

1.1扩建自控系统

PLC双机热备技术保证数据传输的高效性；交换机冗余保证系统安全；两台上位服务器热备与同步实现主从服务器的同步、实时检测和无扰切换，实现了自控系统的冗余，保证了系统的稳定。如图1：自控冗余系统。

1.2单井功图量油系统

该系统采用北京雅丹的YD-2功图量油系统，主要由工况监控子系统、计量分析优化系统、网络浏览子系统三个部分组成。工况监控系统实现数据采集和远程控制，数据通过计量分析优化系统的分析子系统和模块进行分析后，最后通过网络浏览子系统将数据进行。

其中数据采集与通讯是依靠现场采用的无线传感器采集油井载荷、示功图等工艺变量值。采集的数据经油井智能控制终端（RTU）整理后，通过无线GPRS网络将其传送到中心监控室，在单井自动化服务器上实现数据展示。

1.3视频监控系统

为了避免视频线缆信号受强弱电信号干扰，保证视频图像清晰可靠，除中控室及门厅的监控摄像机外，其余监控点的传输部分均采用光缆传输。

在联合站中控室设立一个监控中心，运用欧亚2.0视频监控软件实现本地及企业局域网内图像的浏览、控制及录像调用；通过VGA画面分割器可将操作台的8台计算机中任意一台的显示内容同步显示到65寸液晶电视上。

四、实施效果

1.实现生产实时数据集中监控

通过对牛东PLC自控系统的扩建，实现了牛圈湖联合站、牛东接转站生产实时数据的集中统一监视、控制和管理，累计增加159个模拟量、480个数字量及30副主体流程图。两套系统都进行WEB，只要在油田公司局域网范围内就能通过IE浏览实时了解生产工艺参数。

2.实现7套单体设备统一管理

通过modbus数据传输方式，实现了联合站2套称重计量器，2套加热炉，1套过滤器，2套牛东接转站加热炉共计7套单体设备在中控室画面的集中监控。

3.实现单井功图量油

采用RTU通讯技术，实现采油厂所有抽油井油压、套压、载荷、冲程、冲次等变量自动采集和远程传输，通过“油水井远程监控液量自动计量及分析优化系统”进行产液量的计算和抽油机工况分析，自动生成相应生产报表及分析结果。

4.视频监控系统

三塘湖采油厂工业电视监控系统实现了联合站11套，牛东接转站6套，管道首站3套共计17个监控点的监控，实现了重点生产区域和要害岗位视频监控，确保了采油厂安全生产。

五、效益及结论

1.效益

通过三塘湖采油厂自动化系统扩建与实施，带来了以下效益：

一是为基层：根据工艺参数实时监控，给操作人员带来便利，最大程度的降低了安全操作风险，提高了生产效率。

二是为管理：齐全准确的采集数据与WEB，通过网络即可全面监控生产各个过程，从而实现了三塘湖采油厂自动化管理的网络化。

三是为安全：工业电视的实施，使得监控图像清晰可靠，网上同步传送，加强了安全防范的可靠性。

2.结论

一是联合站自控系统采用罗克韦尔的产品，在吐哈实现了首例冗余系统。

二是应用web卡件实现web，它为油田的不同自控系统提供了一种思路。

三是吐哈油田首次采用功图量油技术，且数据传输采用GPRS通信方式，这种传输方式，相比电台传输，不受天气影响，故障率低，不受频段限制，可在其他油田推广应用。

篇10

【关键词】RCMS 甚高频监控 GV201

由于甚高频机房距离设备大厅较远，实现电台遥控是监视电台运行的重要手段。通过RCMS监控系统，维护人员可以远程监控各收发信机状态，并根据告警信息及时处理电台运行问题。故加深对RCMS监控系统的认识，保障监控系统的正常工作对VHF系统的稳定运行意义重大。

R&S公司RS200模拟电台是投产较早的VHF设备，但是由于运行稳定，故障率低，其在现行的VHF设备中仍然起着重要的作用。而其监控RCMS是基于电台模块化和数字化的技术产物。使用电台监控单元GV201进行远端电台的信息处理和转发，功能简单，稳定性强。在实际使用中，根据传输距离选择网线直连或利用Modem局域联网传输。

1 GV201和RCMS软件简介

1.1 GV201简介

REM总线驱动单元GV201是R&S公司生产的RCMS配套设备，GV201有2个REM总线驱动接口，使用RS232接口连接电脑。GV201能够储存电台的配置，然后按照配置的地址扫描REM总线上的电台，再通过RS232把扫描的电台数据传输给电脑，实现远程控制。

1.2 RCMS软件简介

RCMS软件主要任务是实时监控电台运行状态、参数远程配置和显示记录电台运行过程中的告警信息以方便对电台故障的及时处理。

2 RCMS平台的搭建和测试

2.1RCMS平台的搭建

RCMS监控主要使用的传输总线接口X1/X2/X3和 X13。接口X1至X3为9针母头连接电台，最多达24台。X13为25针RS232接口。

RCMS监控电脑通过GV201的X13口连接，提取连接电台当前参数配置及状态信息，而GV201通过X2/X3口用REM BUS总线连接监控电台X8口，实现设备监控信号传输。

2.1.1 RCMS软件的安装及配置

RCMS安装默认操作平台为win NT，但目前主流使用的操作系统为win XP和win7。分别在XP和win7下安装RCMS，在XP下可正常安装，在win7下安装将会自动终止安装进程，可以在推荐配置下安装。

2.1.2 GV201和RCMS软件配置

GV201软件的配置：完成GV201CFG.EXE安装；在配置菜单下有两个基本配置，X14的基本配置和X13的设备配置；在X14口读出基本数据，在X13口读出驱动数据，若成功，则GV201处于正常工作状态；若不成功，需配置基本配置，然后通过X14口发送。

RCMS软件的配置：通信端口波特率设置。基本配置：设置供电类型、终端地址和波特率等。波特率：X13口设300-19200，X14口设9600;使用电台对应机型设置。设备配置：设置有效总线地址、连接设备地址、设备类型、频率和频偏设置。

2.2 RCMS平台测试

对RCMS平台的测试主要体现在三个方面：测试软件配置是否正确；测试线路连接是否正常；测试监控软件RCMS是否能够对电台进行正确的实时监控。

2.2.1 软件配置测试

对RCMS软件的配置主要体现在系统配置和信道配置。

系统配置：首先选择监控计算机的工作角色为主用方式；选择连接总线驱动单元GV201或者Modem的COM接口，COM1为计算机自带接口，其它接口需要额外配置多串口卡，对发射机和接收机的监控需要分别选择不同的COM接口，数据传输速率选择9.6kbit/s；目标选项选择GV201，输入监控的发射和接收电台的命名；最后，对GV201进行配置，点击ADD，选择GV201的地址，默认为90。

信道配置：首先选择监控电台的编号及电台的类型为多信道方式，选择合适的电台类型，在可选项中选择激活及无直流供电选项；根据发射机或者接收机选择对应电台主备机的地址。

对上述配置保存之后，在操作菜单中选择上传配置，则可将配置写入软件。

2.2.2 RCMS平台电台的监控

RCMS软件配置和平台搭建完成后，就可以在PC尝试对电台的监控。若能够正常监控，则GV201和电台在RCMS软件的状态指示为绿色，反之为红色。

正确监控电台后，可以点击电台查看信息，当某电台断电后，该电台对应的状态指示会变为红色，出现告警信息。

3 RCMS故障处理

3.1 故障描述

在2013年某次华东地区设备部门周维护设备巡检中，发现模拟电台RCMS监控PC死机，重启计算机，不能正常启动。故障发生后，通过更换PC部分硬件无效，采取安装一台新监控的方式以尽快恢复电台监控。

3.2 故障的解决

3.2.1 收发信机监控信道数目扩大

R&S公司提供不同的软件安装权限，在安装过程中，发现现有的权限提供信道数目不足。为解决该受限问题，复制故障监控PC中安装配置文件于新监控。将软件配置信息文件GV201.ini中权限部分替代，将以前的安装文件除程序文件外覆盖新安装的RCMS下，重启计算机后即可扩大监控信道数目。

使用旧文件替代安装文件后，只须系统配置即可。

3.2.2 RCMS通信连接测试

线路的连接测试主要需要的确定的方面为：GV201 X14口与PC COM口针脚对应关系；通信建立所需针脚；MODEM的数据传输协议；电台与GV201针脚对应关系。

经测试，GV201与PC间的通信建立对各针脚对应关系要求很高，需根据两端针脚的对应关系正确焊接。这里用Telindus的ASTER 4的MODEM，使用超级终端对链路分段测试，MODEM前端链路可以正确回环，而在收发信机房无法正确回环，通过网络搜索对应型号MODEM，发现支持协议不包括V.24/RS-232，使用旧的多串口连接线代替测试，PC可与GV201建立通信。电台的X8可与GV201电台接口连接。本次故障中，GV201和电台的线路连接正常。

4 总结与展望

本次论文的重点是介绍RCMS相关知识，软件配置，线路连接和平台通信测试，通过故障分析、研究、解决，进一步对RCMS进行了相关研究，并对运行中的潜在问题提出了相关的建议。

甚高频电台是空管地空通信主要设备，RCMS作为主要监控手段，保障其正常运行十分重要。RS模拟电台由于稳定性高，故在华东地区地空通信领域仍起重要作用，本论文对其他地区RCMS问题也有参考意义。