监控系统设计论文范文

导语：如何才能写好一篇监控系统设计论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

系统由分布在育苗架中的多个传感器节点、数据采集单元、设备控制单元和存放在嵌入式ARM设备中的监控软件4部分组成，如图1所示。育苗架由钢制材料构成，共有4层。每一层上面都布有4个温度传感器和加热、加湿装置，苗架内布有1个湿度传感器。苗架工作时处于完全密封状态，苗体生长所需的温湿度环境均由外部智能控制。数据采集单元负责向传感器节点发送指令，进行温湿度数据采集，并通过处理、打包过程，将数据通过RS－485总线接口发送到嵌入式设备上的智能监控软件中，数据传输所使用的协议为Modbus［3］。智能监控软件收到采集单元发来的数据之后，进行解包、分析、处理等过程，然后显示到用户界面上，同时软件具有记录历史数据的功能。用户在监控软件上可以设定期望达到的温度、湿度值，软件会发送包含这些期望值的指令给数据采集单元。数据采集单元收到这些指令之后，会判断当前是否符合条件。当条件符合后，数据处理单元会自动调用设备控制单元对育苗架进行相应的加热、加湿操作［4］。

2系统硬件设计

2．1嵌入式平台

嵌入式平台CPU型号为博通公司的BCM2835，采用ARM11微架构，主频为700MHz，同时平台配有512MBDDRRAM和8GBNandFlash，提供高效、稳定的运行和存储环境。平台配有HDMI高清视频接口，用来外接显示器，可以直观地显示系统操作界面。配有RJ－45网络接口和多个USB接口，用来连接网络、键盘鼠标和USB转RS－285数据线。平台搭载开源的嵌入式Linux操作系统，该操作系统稳定性好并且具有丰富的扩展功能，适合作为嵌入式监控平台［5］。

2．2传感器节点和设备控制单元

温度传感器采用Pt100。Pt100温度传感器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号(4～20mA)的仪表，其本质是铂热电阻，阻值会随着温度的变化而改变，主要用于温度参数的测量和控制，测量量程为－200℃～+200℃，精度为0．1℃。湿度传感器采用NWSF－1AT，它是一种集传感、变送为一体的湿度传感器，适于室内环境的湿度测量。其测量量程为0～100%RH，精度为±5%RH，响应时间小于15s，是一种两线制的标准化输出信号(4～20mA)传感器。设备控制单元采用继电器控制。加热装置分布在育苗架的每一层，且可以独立工作，加热装置的核心是碳纤维加热毯，它使用碳纤维作为加热介质。碳纤维(carbonfiber，简称CF)，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的导热性能好，热膨胀系数小且具有各向异性。因此，碳纤维加热毯的功耗低、加热速度快，适合在农业上使用。加湿装置分布在育苗架的每一层，核心是双向高压喷头，可以均匀覆盖待加湿区域。本单元既可以接收由数据采集单元发来的指令，打开或者关闭加热、加湿装置;也可以设定一个阈值，自动地打开或者关闭加热、加湿装置。

3系统软件设计

系统软件设计由通信协议和上位机程序两部分组成。其中，通信协议采用Modbus、上位机程序使用Qt开发。

3．1通信协议

Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一种控制器请求访问其它设备的过程，制定了消息域格局和内容的公共格式。Modbus协议规定，在进行通信时，每个控制器需要设定唯一的设备地址，交换消息时根据设备地址进行响应，确保一条指令对应的设备是唯一的。Modbus协议查询指令数据示例如表1所示。其中，数据均为16进制，CRC错误校验位高位在前、低位在后。

3．2上位机程序

本系统上位机程序采用Qt开发，它是一款开源的界面设计库，使用C++类编写。其最大特点是跨平台，支持市面上所有主流平台，如Windows、桌面Linux、嵌入式Linux、MacOS、Android等。用户只需要编写一次代码，就可以在不同平台上进行编译、运行，可移植性较好。在正式编写Qt代码之前，需要在目标平台上搭建相应的开发环境，即本系统需要搭建适用于嵌入式Linux的Qt开发环境，Qt版本为4．8．5。首先将Qt源代码解压，在其根目录下执行．/configure命令，对源码进行配置;然后执行make和makeinstall命令编译源码，并安装编译好的库文件到lib文件夹下;最后将这些库文件拷贝到嵌入式平台根目录下的lib文件夹中，并为其增加export变量路径:exportQTDIR=/usr/local/Trolltech/Qt－4．8．2exportPATH=/usr/local/Trolltech/Qt－4．8．2/bin:$PATHexportMANPATH=$QTDIR/man:$MANPATHexportLD_LIBRARY_PATH=$QTDIR/lib:$LD_LIBRARY_PATH至此，Qt环境搭建完毕。嵌入式平台用户界面如图2所示。上位机程序由查询指令发送模块、查询指令接受模块、控制指令发送模块、历史记录生成模块和通信控制模块组成。对各模块进行独立开发，最后在主界面中采用多线程机制进行结合，将各模块分别放置在单独线程中执行，既确保了各模块的独立性，又提高了程序的安全性和总体的运行效率。系统总体的软件流程如图3所示。系统启动后，会首先初始化硬件(内部寄存器、串口等)和传感器节点［6］。采集单元通过RS－485串行通信口与嵌入式设备进行通信。本系统可以选择手动查询模式或自动查询模式。安装在ARM设备上的上位机程序能够给数据采集单元发送查询或控制指令。当发送查询指令之后，采集单元会根据指令中包含的设备地址信息，匹配相应的传感器节点，并采集数据;将采集到的数据进行压缩、打包，然后传回上位机程序;上位机程序接收到数据之后，进行分析、解包、处理，最终显示到用户界面上，同时自动存储历史数据。当上位机发送控制指令之后，采集单元会把待设定的参数传递给控制单元，使其可以根据需求对加热、加湿装置进行控制［7］。

4实验及结果

为了验证系统的性能，将育苗架放置在室内环境中，分多个时间点记录育苗架周边环境的温度、湿度数据。给育苗架分别设定一个温度目标值和湿度目标值，每10min记录一次育苗架内的温湿度情况。为保证精度，周边环境的温湿度数据由小型气象站采集。育苗架内部的传感器放置如下:每层分成4个区域，每个区域的中心放置1个温度传感器，传感器距离每层顶部距离为20cm，用来采集温度数据;在育苗架内同时放置1个湿度传感器，用来采集湿度数据。育苗架内部的加热、加湿装置放置如下:加热装置铺在每层底部，使该层各部分可以均匀受热，且加热装置下再铺一层隔热层，避免每层热量相互串扰;加湿装置安装在每层的顶部，距离顶部5cm，采用360°双向设计，保证可以对该层各部分进行加湿。数据采集单元放置在苗架的外面，并且对苗架内的连线进行密封处理［8］。

4．1温度控制实验

将苗架温度目标值设定为25℃，湿度不设定，连续采集6h并记录数据，作出变化曲线图。图4为育苗架内温度曲线图，图中虚线为苗架外环境温度变化曲线。

4．2湿度控制实验

将苗架湿度目标值设定为40%Rh，温度不设定，连续采集6h并记录数据，做出变化曲线图。图5为湿度曲线图，图中虚线为苗架外湿度变化曲线。由两次实验可知，在系统刚开始工作的时候，不论苗架内外的温度还是湿度情况基本一致，各点的温度情况处于混沌状态，苗架内的温度和湿度都不等于设定值。随着时间的推移，苗架内各点的温度均趋向于设定值(25℃)，湿度能维持在设定值(40%Rh)左右，且可以稳定保持。

5结论

篇2

杏鲍菇在食用菌中属于环境敏感型菌类，由于中国南北方气候的差异，不同地区栽培杏鲍菇所采取的调控策略也不相同［9］。因此，在以前学者对杏鲍菇栽培环境的研究基础之上，结合宁夏彭阳当地的气候条件，探寻到杏鲍菇子实体生长发育期环境因子调控的最佳范围:温度最佳点16℃，调节范围15～17℃;湿度的调节点90%，调节范围75%～95%;CO2浓度的最佳调节范围1200×10－6～2500×10－6;光照度的最佳理论值为100lux。群落式杏鲍菇生长环境监控系统主要是在单个菇棚环境监控的基础之上实现四区域环境监控，再以四区域监控为一个控制单元，逐渐拓展单元数量;由上位机接收汇总各个控制单元发送的数据，然后根据调控策略进行调控，达到宁夏彭阳食用菌标准化示范基地出菇区112间杏鲍菇菇棚群落式监控的目的。群落式和单栋温室监控系统构架如图1所示。系统底层利用温湿度传感器、CO2浓度传感器、光照度传感器，将杏鲍菇菇棚内的温度、湿度、CO2浓度、光照度等模拟量环境因子转变为0～5V的标准电压信号;通过AL－4AI4DO数据采集模块将电压信号转变为数字量，由RS485串口传送到GPRS无线传输模块(DTU);再通过GPRS网络将实时采集到的现场数据传递给上位机，在上位机自主开发的组态监控界面中完成数据的动态显示、历史数据存储、超限报警等功能。根据杏鲍菇子实体生长期间环境因子调控的上、下限值，由上位机经过DTU无线发送开关量信号给采集模块的继电器输出接口，从而控制现场的S7－200PLC，使其继电器线圈输出状态改变来控制执行器工作，调控各个环境因子在需求范围内。

2系统硬件组成

2．1传感器模块

系统需要采集菇棚内的温度、湿度、CO2浓度、光照度这4个环境因子，所以选择JWSL－3VB型温湿度传感器工作量程分别为0～50℃、0～100%RH，精度为±0．5℃、3%RH;LCO2－V1型CO2浓度传感器工作量程为0～5000×10－6，精度为±30℃、10－6±5%;GZD－V1型光照度传感器工作量程为0～1000lux;传感器的输出均为0～5V电压信号。

2．2数据采集模块

系统选用AL－4AI4DO经济实用型数据采集模块。其集成了4路0～5V/0～20mA采集、4路继电器输出功能。采集接口分辨率12位，精度为±0．01V。继电器接口为干接点输出，触点容量为5A/30VDC、5A/250VAC。模块采用工业级STM32F10x单片机作为控制核心，配备两路RS485接口，采用标准ModbusRTU通信协议，完成读取4路采集数据、读取或设置4路继电器状态等功能。

2．3无线通讯模块

GPRS(通用分组无线业务的简称)是一种以GSM为基础的无线数据传输技术，在基于电路交换方式的GSM网络上增加了SGSN和GGSN等功能。GPRS通讯网络具有通讯速度快、持久在线性强、不受地域限制、延时短、成本低等特点［10－11］。系统选用COMWAYWG－8010GPRSDTU内置工业级GPRS无线模块，其提供标准的RS485数据接口，可以方便地连接AL－4AI4DO采集模块，即可与服务器端通过GPRS无线网络和Internet网络建立连接，实现上位机与采集模块间数据的全透明传输。通过RS485数据接口，可以控制和协调多台终端数据采集模块与上位机通信。同时，如果需要维持双向通信，必须设置GPRS－DTU定时发送的心跳数据包，从而保持NAT端口映射。

2．4可编程控制器(PLC)

可编程控制器简称PLC(ProgrammableLogicCon-troller)，它是基于微处理器的通用工业控制装置［12］。系统选用西门子公司的S7－200系列PLC，它具有极高的可靠性、强大的通信能力、较强的抗干扰能力和丰富的扩展模块。CPU选用的是S7－226CN，它集成了24点输入/16点输出共40个数字量I/O点，最大可扩展数字量I/O点为128点输入/128点输出，充分满足了杏鲍菇温室内多点控制的需求。2．5电源模块系统中的各个设备对供电电源的要求不同:采集器使用12VDC供电电源，传感器使用24VDC供电电源，DTU使用5V的供电电源。2．6执行机构执行机构接收上位机发出的控制命令，通过S7－200PLC输出端继电器输出，控制执行器动作。每间菇棚内主要执行器包括空调机、喷淋装置、换气扇及散光灯。其中，空调机组具备制冷、制热等功能，自动控制程度高，换气扇分进气和排气两种安装方式，杏鲍菇属暗箱培养只需两展散光灯。

3上位机监控软件设计

上位机监控软件处于监控层，完成对现场数据采集和执行机构控制。系统的上位机为组态王King-View6．55，具有操作简单、功能齐全、丰富的图形化设计资源、数据的动态显示、报警设置以及报表显示等功能，内部提供与多种类型硬件连接的接口［13］。系统通过建立DTU和AL－4AI4DO采集模块连接，组态王和AL－4AI4DO采集模块通讯，完成动态的数据交换，以实现对现场数据的实时采集、处理和对现场设备的实时控制。

3．1DTU与采集模块的通讯

系统将DTU进行初始化配置后，在DTU标识的卡槽内插入一张开通GPRS流量的SIM卡，再通过RS－485线将DTU的串口与采集器串口连接，即可实现采集数据向DTU的传送。其中，系统采用全双工方式传输模式的串行通讯，两根数据线均可进行数据的发送和接收，发送和接收信息可以同时实现，互不冲突。

3．2组态王与采集模块的通讯

组态王通过虚拟串口与远程设备进行数据通讯。AL－4AI4DO采集模块在组态王中支持modbus(RTU)设备。首先，在组态王工程的COM口建立莫迪康PLC设备，设备地址必须与AL－4AI4DO采集模块设置的地址保持一致，并设定COM口通讯参数。然后，在组态王软件内部将DTU虚拟接入上位机的串口，配置运行DTU无线串口服务软件，从而实现采集模块与组态王之间的无线数据交换。

3．3数据采集功能设计

系统通过DTU无线通讯模块经GPRS网络实现菇棚内传感器数据的无线远传，上位机接收、处理、储存现场数据。系统处于运行状态时，在上位机上必须事先运行无线串口服务软件，确保DTU处于online状态。当无线串口服务软件的虚拟串口有数据收发时，软件窗口中即能显示数据收发的字节数。系统在单个菇棚监控的基础上将4个菇棚的数据采集模块(AL－4DI4DO)采取并联的方式，通过地址的不同选择实现多对一的传输模式，利用上位机监控软件接收显示所有的实时数据，从而实现四区域环境监控，并以拓扑的方式将其扩展到整栋温室，达到群落式远程监控的目的。每一个采集模块对应每个菇棚内的3类传感器，采集到的多路数据只用一个DTU无线串口进行传输。4个数据采集模块并联同一个无线串口，需要用软件编程实现串口共享的方法，以12s为1个周期，将其划分成4个时间段，每3s采集1次数据。采集模块分时发送数据流程图如图2所示。

3．4PLC控制程序设计

结合宁夏南部山区的气候特性和杏鲍菇子实体生长期的最佳调控策略，需要对菇棚内进行降温、升温、增加湿度、通风换气、补充光照的调节。系统上位机的组态王软件通过设定的程序对采集到的实时数据与环境因子的上下限值进行比较，然后发出控制命令经DTU无线传给数据采集模块的继电器端口，控制现场的S7－200PLC工作，使相应的执行器动作。菇棚内的温度过高时，控制空调制冷机工作;温度过低时，控制空调加热器工作;湿度过低时，控制喷淋装置工作。由于杏鲍菇在生长过程中释放CO2，使CO2浓度不断升高，因此需控制CO2不超过规定的上限值。当CO2超过上限时，通过控制换气扇工作降低棚内CO2浓度。同时，通过控制散光灯的开关进行光照补充。控制程序流程图如图3所示。3．5组态王的监控界面设计基于组态王丰富的设备驱动程序、灵活的组态方式以及动态数据交换的功能，设计了群落式杏鲍菇生长环境远程监控系统，满足了多间菇棚的实时数据采集、动态显示、参数调整、超限报警等设备调控的要求，提高了杏鲍菇生产过程的自动化程度。系统部分监控界面如图4、图5、图6所示。

4系统运行

系统在宁夏彭阳食用菌标准化生产示范基地进行示范性推广应用。该示范基地占地33．3hm2，对其中生产杏鲍菇的112间菇棚进行群落式无线远程监控系统的应用试验。实践证明，该系统是可行的，性能稳定可靠，监测精度高，能够实时与上位机进行无线通讯，实现了菇棚内环境参数的实时监测，且设备调控平稳准确，达到了群落式无线远程监控的目的。如图7所示，选取2013年9月正处在出菇期的某间杏鲍菇菇棚8:00－16:00的监测数据，采集频率30min。从数据曲线可以直观地看到，系统运行正常且稳定，能够依据调控策略调节环境参数保持在杏鲍菇子实体发育期需求的范围内，综合应用效果良好。

5结论

篇3

1.1通过对网络服务软件适当修改实现监控功能

网络服务软件具有修改服务器软件与程序功能。当在其中嵌入特殊信息则具有过滤功能，从而可以对设定信息内容进行监测与过滤。

1.2通过服务器技术实现信息监控与过滤

服务器集群的监控与过滤，属于规则过滤技术。许多网络交换机使用这一技术充当防火墙。当信息流进入proxy后，需要过滤器过滤才能转发；依照服务器集群中的规则要求过滤“非法”信息，将合法信息转发至用户。

1.3通过Sniffer实现路由器报文捕获功能

与前两种监控技术相比，Sniffer信息监控技术最大的优点就是对网络性能不产生任何影响。只需在边界路由器上设置一至多个监听端口，就能捕获所有途经报文。目前许多网络设备支持此类功能，通过端口映射获取交换机上的数据。

2、网络在线文化信息监控平台设计的思路

设计思路从3个层面进行：一是在采用探针技术或sniffer技术，对链路层、途经边界路由器上的所有报文数据进行捕获。二是使用TCP/IP协议软件方式，在网络层实现数据包处理。

（1）对分片报文数据进行IP重组，使其成为完整的IP报文；

（2）对TCP层报文进行数据还原，使其成为传输原始内容数据；

（3）根据应用层协议进行具体还原数据分析。三是对还原数据进行特征关键字匹配过滤。

3、网络在线文化信息监控平台数据采集的结构

数据采集结构有两种：一种是类似防火墙功能的边界路由器与内网间的监控主机，由其检测、拦截所有进出数据包，但此类采集方法容易影响网速、带宽等性能；另一种是Sniffer监听方式，该方式有传统、现代方式两种。传统方式将主机网卡设置成了接收局域网报文的混杂模式，现代方式是对网络原有设置不做任何变动，使用支持探针技术的交换机端口映射技术实施监听，这样对网络带宽无影响，即使在监控主机出现故障不能正常工作时，对网络正常活动也无影响。如图1（网络信息监控系统结构图）所示，系统为支持探针技术的Sniffer监听方式。它采用交换机映射端口转发途经数据包，主机网卡为混杂模式，专门用于接收被转发数据。但由于在高速环境下主机对数据包重组、监测，负载过重，数据丢失率较高。所以在数据处理与信息监测模块设计上，需采用分布式集群结构以达到均衡负载的目的。交换机转发的数据由数据接收机负责接收，接收后转发给集群中各机器进行数据处理与信息监测。这种分布式集群结构与传统结构相比较，具有系统可扩充性等优点，更能满足多协议信息监控的需要。

4、网络在线文化信息监控平台模块功能的实现

网络在线文化信息监控的本质是对网络数据实施监查与对比，实现监控的目的。要使每个数据包都接受监查，就必须将流经数据截留下来，因此，怎样快速、高效地截获数据包是实现系统功能的关键。截获后，还要对数据进行分离，应用还原技术进行比对，只有通过信息监控策略与模式匹配算法，最后才能实现信息有效监控。系统监控功能由以下模块实现。

4.1网络数据捕获的实现

对网络底层信息实施监听，一是利用以太网络系统的广播特性来实现，二是通过设置路由器监听端口来实现，两种方式（方法）分别应用于不同的工作情况。

4.2网络协议分析与实现

进行网络协议分析，先应将符合截获要求的数据截获，并滤掉有关不需要的数据报本机，后应在与其连接源端及目的端均无TCP连接的情况下，实现简化的TCP/IP协议组。这实际上是数据链路层数据帧的问题。因为一个完整的物理层以太帧的组成有4部分：一是头部，是以太网原始MAC地址头；二是IP数据报头；三是TCP/UDP数据报头，四是实际数据。

4.3网络TCP还原的实现

实现TCP还原的方法与IP重组的方法类似，即对接受的数据报进行分析处理，如属同一TCP连接，则要先用同一排序树按数据报的Sequence排序起来，而后遍历这一排序树就能实现TCP还原。实现TCP还原的过程，即是对iptree遍历，对IP数据报文内容进行还原的过程。通过报文分析，从还原结果中可监测到在进行数据捕获时，客户端、服务端之间命令的使用情况。

4.4网络应用层协议的分析

4.4.1HTTP协议的分析设计与实现要对原始数据进行分析，就要浏览一个网页，建立多个连接。为此，选定哪个网页、哪些连接，传送哪些内容，就成了HTTP还原的核心。HTTP的分析设计如下：

（1）端口局部性与单调递增性。从客户端浏览器向Http服务器发出第一个请求指令开始，服务器为后续连接分配的端口号是单调递增的，且具有局部性，端口号相对连续，偶尔有跳跃。

（2）模块原始数据的组织方式。模块原始数据来源于TCP／IP协议模块的还原结果。为表示端口号，数据文件命名体现了源端口号、目的端口号、源IP地址、目的IP地址连接的四元组，这正是一个网页必备的基本信息。

（3）合成网页的处理时间窗口。在合成一个网页时，如遇无效文件存在，在一定时间内要删除以加快处理时间，这样不免形成一个处理时间的窗口。在时间窗口的一定时间内：一要确定哪些连接(传送的内容)可以合成；二要尽量还原网页所需全部资源；三要将还原网页尽快写入数据库管理。

4.4.2Smtp、Pop3协议分析

（1）Smtp协议分析。监听邮件时，需对邮件内容进行分析，当监测到Smtp的“Data”的命令报文时，对其后的数据就要进行捕获，从而获取发送邮件数据，进行数据语法分析、编码部分解码，以致获得整个邮件的相关信息。

（2）Pop3协议分析。在Pop3协议分析时，要重点考虑Retr命令，这是因为Retr命令的出现代表着协议状态阶段进入了数据传送阶段。接下来，对其后数据包分析，就可获得用户完整邮件数据。

5、网络在线文化信息监控服务机制的创新

网络在线文化信息监控平台建设除在系统设计上进行技术创新外，还应通过计算机科学、管理学、政治学、传播学、社会学等多学科交融理论推动服务机制的创新。

（1）以思想政治教育为先导，完善在线文化信息监控与引导工作机制，进一步提高在线文化信息监控服务的科学性和有效性，切实增强网络文化信息的“正能量”的辐射力、吸引力和感染力。首先要不断倡导网民积极传播健康信息，自觉抵制有害信息、网络滥用行为和低俗之风。其次要加强管控措施，发现有害信息及时报告、立即删除或围绕社会关注的热点、焦点问题，主动撰写贴文，吸引网民点击和跟贴，弘扬网络文化正气。再次要建设网络文化信息宣传与评论工作队伍，抢占网络文化信息阵地，针对各种危急情况，第一时间进行正确引导和疏通，最大程度地减少负面效力。

（2）以敏感信息和舆情疏导治理为抓手，建设网络在线文化信息分析与甄别工作机制，准确把握网络信息整体动态，敏锐捕捉倾向性、群体性的信息和舆情危机苗头，提高网络在线文化信息应对服务的及时性和针对性。首先，要加强IP地址管理，建立IP地址分配使用逐级责任制和用户实名信息登记制度，保证所有文化活动的信息能够实现“溯前追查”。其次，通过认真分析敏感和舆情信息产生的原因、发展趋势及对人们思想的影响，准确把握网群动态，敏锐捕捉危机苗头。第三，通过分析与甄别工作，加强对网络文化活动重点部位、重点人员、重点方向、重点领域的关注，提高网民思想政治教育工作的针对性和时效性。

（3）以开发应用网络技术统计工具为支撑，建立网络文化信息收集和反馈工作机制，实现收集工作的即时化、经常化和全面化，进一步提升网络在线文化信息监控服务机制的效能和水平。在创新网络文化信息监控机制过程中，应调查掌握现代网民从事网络文化活动的基本特点，实现信息收集工作的常态化。形成统一协调、反应灵敏、高效畅通的网络文化信息收集反馈机制，尤其在国内外发生重大事件的重要敏感时期，要做到不断线的网络文化信息搜集和管控工作，发现问题，及时应对。

6、结束语

篇4

1．自觉向民族传统文化回归

中国的现代艺术设计需要建立在民族文化、民族风格的基础上，因此必须重视向民间艺术学习，坚信中华民族文化传统的主流在民间。所以在城市空间设计中，要通过对环境的理解，对传统的认知，自觉地借鉴，而不是直接挪用。中国传统民间艺术形式变化万千、风格种类异彩纷呈，凝聚了中华民族几千年的智慧精华，也传承了中华民族特有的艺术精神，值得当代城市设计师深入学习和研究。设计师在设计实践中，通过元素剥离、创意整合和情感传达，特别是与新技术巧妙融合，就能创造出独具中国特色的现代艺术设计作品。当然，这需要一个过程，要靠城市设计师与民间艺术大师、民间艺术教育人才的融合。所以说，城市设计师必须以民间艺术为基础，重视向传统民间艺术学习，只有亲身体会这笔文化遗产的魅力所在，了解传统民间艺术中所蕴含的深厚的民族本源文化、本源哲学、本源艺术的基因，以及多姿多彩的具有生命活力的民族语言形态，才会对它加以自觉应用［2］。

2．传统民间艺术语言

现代化现代城市空间越来越相似，传统特色逐渐消褪，因此如何保持城市的独特气质就成为十分迫切的问题。传统民间艺术语言体现了独特的审美传统，蕴含着深厚的精神文化内涵，将其作为城市空间设计的思想源泉，在城市空间中直接或间接地运用，对强调和延续历史文脉有着重要意义。但是，源于自然崇拜的原始文化的民间艺术，所代表的是不同于现代文化的农耕文明，它虽有着特定的社会基础，但其中也有不适合现代生活方式、不符合现代审美、伦理观的地方，这样就限制了其在当代城市设计中的广泛应用。有些民间艺术图式如果不经过调整、创新，就很难为现代社会所接受，因而应用时不能简单、机械地复制、拼贴，而应该在理解其文化含义的基础上，取其精髓，去其糟粕，使其艺术语言现代化，为当代大众所认同并接受。中国传统民间艺术的很多内容和形式有相对的稳定性及程式化特征，在艺术认知上有更为直接的优势，因而是可以应用到城市空间设计中的。其应用方式有两种，第一种是物品本身、题材、造型及艺术手法的直接运用;第二种是间接运用，即可以从民间艺术的形、色、质等方面着手，进行形的简化与再造、色彩的沿用与重组以及材料的选用与更新等，来再现或表现民间艺术。在城市空间设计中，设计师要将传统文化经过现代设计思维的选择与消化，融入到现代设计之中，这样，民间艺术元素才可能真正发挥它的艺术价值，作为一种新的视觉传递语言，在现代设计中重现生机。

3．在社会场域上的对接虽然城市空间设计

一直以来都以较快的速度发展，但在当代，与公众联系紧密的传统民间艺术才逐渐走进人们的生活之中。民间艺术形式以合理、合情的方式融于城市开放空间中，其较大的辐射面和难以抗拒的视觉冲击力，使与它发生接触的人都会或多或少地接受它传达的信息，从而在心中产生一种熟悉的、能产生共鸣的集体性的感受。为城市居民营造一种心理归属感，满足社会心理情感的需要，可以使城市居民对城市产生心理依赖感，对环境产生身份认同、心理认同，直至文化认同。另外，当代城市空间设计追求绿色生存空间，提倡低碳设计。传统民间艺术如陶艺、编织等，其原生态性契合了当代城市设计的需求。在设计中，对民间艺术中传统的工艺、材料和形式的毫无偏见的借鉴，体现出了强烈的环境保护意识，同时也体现出了一种社会的进步，因而是一种设计伦理和设计道德的体现。传统民间艺术一旦融入城市空间艺术中，就会逐渐走进人们的生活，其审美对象就会直指社会公众，就会以公众的精神需要为目的，以公众的审美评价为借鉴，生存于公众之间。这就使得公众对自己生活的公共空间艺术享有话语权，同时享有艺术创作的参与权，从而提高了社区居民的和谐氛围，促进了社会和谐。

二、传统民间艺术在城市空间设计中的具体应用

1．城市空间墙面艺术与传统民间艺术

传统民间艺术的民间性和贴近生活的特点，迎合了城市特色营造的需要。城市空间的墙面围合成居民生活的空间，在城市空间的墙面上揉进诸多传统民间图式元素，可以体现城市的独特个性和其融合性。同时，利用民间艺术形式改造城市建筑墙面，可以增加建筑的历史、艺术价值，也将提升整个城市的艺术品位。墙面艺术的丰富多彩使城市居民在街道上除了广告外，有可看的内容，也可彰显该城市与其它城市的差异。同时，融入传统民间艺术的城市墙面，除提升城市形象外，也能满足城市公众的精神需求。如高雄驳二艺术特区中的墙面设计借鉴了民间皮影和乡土绘画，使原本废弃的墙面换上了新妆，焕发了新的生命。同时，建筑室内墙面设计也常常采用民间艺术元素来活跃空间氛围，提升空间亲和力。譬如大连甘井子实验小学的教学楼设计，局部采用了民间艺术元素，将传统红灯笼悬挂在大门入口的过厅天花板上，每盏灯笼上面都有不同的两个字，比如“幽默”、“温柔”、“爱笑”、“漂亮”、“耐心”、“善良”、“公平”等。这种设计既体现了艺术文化特色，又具有亲切感和历史厚重性，深得家长、老师、孩子们的喜爱。

2．当代建筑设计与传统民间艺术

篇5

参考文献

[1]张延宇，曾鹏，臧传治.智能电网环境下家庭能源管理系统研究综述[J].电力系统保護与控制，2014，42（18）：144-154.

[2]王春梅，李扬.计及用户舒适性的家庭智能用电调度优化[J].电网与清洁能源，2016，32（4）：58-62.

[3]刘经浩，贺蓉.一种基于实时电价的HEMS家电最优调度方法[J].计算机应用研究，2015，32（1）：132-137.

[4]高思远.智能家居能源调度算法研究[D].河北工程大学，2015.

[5]SHAOS，PIPATTANASOMPORNM，RAHMANS.Developmentofphysical-baseddemandresponse

[6]袁泉.大功率储能变流器的研究[D].北京：北京交通大学，2012：3-5.

基于ZigBee的智能家居控制系统的设计

参考文献

[1]邱凌.浅谈智能家居[J].网络信息技术应用与自动化，2008（5）：1-2.

[2]周怡.ZigBee无线通信技术及其应用探讨[J].自动化仪表，2005，26（6）.

[3]王权平.ZigBee技术及其应用[J].现代电信科技，2004（1）：33-37.

[4]高小平.中国智能家居的现状及其发展趋势[J].电器与能效管理技术，2005（4）：18-21.

[5]杨诚，聂章龙.ZigBee网络层协议的分析与设计[J].计算机应用与软

基于Cortex—A9的智能家居控制系统的硬件设计与实现

参考文献

[1]范丽娜.智能家居系统中家电控制的研究与实现[D].南京：南京邮电大学，2011.

[2]徐金波.基于Android与Zigbee的智能家居系统设计与实现[D].南昌：南昌航空大学，2015.

[3]张亮.嵌入式智能家居控制系统的设计[J].城市建设理论研究：电子版，2015（25）：55-57.

[4]熊琼.基于ARMCortex-A8与Android平台的智能家居系统设计[D].太原：太原理工大学，2014.

智能家居实训室在高校的建设与实践

参考文献：

[1]夏长凤.高职院校智能家居实训室建设的探讨与实践[J].电气自动化，2014，36（3）：28-30.

[2]江进，王浩存.物联网智能家居实训系统的设计与实现[J].电子技术与软件工程，2014（10）：38-39.

[3]胡軍.智能家居体验中心系统的硬件设计与实现[D].浙江：浙江工业大学，2014.

[4]徐鲁宁，郭晓功，胡斌.高职院校物联网专业实训平台建设探索[J].河南科技，2014（10）：258-259.

[5]彭玲，黄松发.关于高校物联网实训室建设的研究[J].电脑知识与技术，2014，36（10）：8848-8849.

[6]兰宇飞.高职院校实验实训室建设的实践与探讨[J].高等职业教育—天津职业大学学报，2012，21（3）：24-26.

[7]彭文华.高职院校“物联网应用实训室”建设方案初探[J].电脑知识与技术，2011，7（27）：6782-6783.

基于Cortex—M3的智能家居监控系统的设计

参考文献：

[1]郑魏，李智敏，骆德汉.智能家居无线网络设计与实现[J].电视技术，2013，（21）.

[2]申斌，张桂青，汪明，李成栋.基于物联网的智能家居设计与实现[J].自动化与仪表，2013，（02）.

[3]张佳茜.基于WIFI的家庭无线网络设计研究[J].科技致富向导，2012，（26）.

[4]崔小玲，侯思祖，张璇，吴胜明，岑彦.基于STM32的智能终端的设计与实现[J].电力系统通信，2012，（05）.

[5]李江权，张兴敢.基于Cortex-M3处理器的智能家居监控系统设计[J].现代电子技术，2012，（07）.

篇6

摘要：火灾监控系统作为当前各类建筑中设备自动化系统的一个子系统，是建筑防火安全体系的核心与消防系统集成的关键。但由于其自身特点，如结构复杂、易受环境影响、故障率偏高等很多影响可靠性的因素的存在大大削减了系统本应具有的监控能力，因此需要通过一定的评定手段来进一步提高火灾监控系统的可靠性，降低系统的误报率，防止控制误启动。

关键词：火灾监控系统； 层次分析法； 可靠性

1引言

1.1 研究的背景和意义

根据可靠性理论，可靠性分析的前提是确定系统的结构。国家标准《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-1998）规定，火灾监控系统一般由火灾探测器、输入输出模块、各类火灾报警控制器和消防联动控制设备等共同构成。通过结合故障树分析法与层次分析法建立合适的数学模型对其可靠性进行评定可以有效地分析火灾监控系统发生故障的因素的主次关系，从而可以提高整个系统运行的稳定性，以针对不同的实际情况采取相应的措施，保证在节约成本省时省力的前提下达到火灾监控系统最佳工作状态。

1.2国内外研究现状

近年来，世界各发达国家已把可靠性技术和全面质量管理紧密地集合起来，有力的提高了产品的可靠性水平。在火灾监控系统中，一般由火灾探测器和报警控制器来完成火灾探测功能。火灾探测技术是传感技术和火灾探测算法相互结合的产物，其实质是将火灾中出现的物理特征，利用传感器进行接收，将其变为易于处理的物理量，通过火灾探测算法判断火灾是否发生。火灾探测器是探测和预报火灾的信息源头，其灵敏度、可靠性、响应速度、抗干扰能力、误报率的高低直接决定了火灾探测和预报的成败。美国在可靠性的理论研究及工业应用方面堪称是代表。

在我国，最早是由电子工业部门开始可靠性工作的，在60年代初进行了有关可靠性评估的开拓性工作。我国火灾监控系统起步较发达国家晚几十年，在此方面所进的可靠性分析也相对要晚。早前中国火灾科学国家重点实验室与日本国立消防研究院共同合作，在合合肥完成了迄今国际上最大规模的火阵列羽流与火旋风实验，这也标志着中国火灾科学研究已达到国际领先水平。但同国外相比，还是存在一定差距，主要表现在可靠性、稳定性差，未能很好的解决探测器灵敏度和误报率之间的矛盾等。同时还需要发展新的火灾判定依据、新的火灾识别模式和基于此的火灾探测器或复合探测器。同时向智能化方向发展，与各种新技术相结合发展，以提高系统的可靠性。

1.3论文研究的内容、目的

火灾监控系统是以火灾为监控对象，可以及时发现和通报火情，并采取有效措施控制和扑灭火灾，及时采取灭火、疏散等措施，最大限度地降低因火灾带来的损失，因此对其进行可靠性分析非常重要。根据可靠性理论，可靠性分析的前提是确定系统的结构，在火灾监控系统设计中，决定系统结构的关键是部件，即探测器的选型。本课题主要是通过建立合适的数学模型对其可靠性进行评定可以有效地分析火灾监控系统的提高整个系统运行的稳定性，针对不同的实际情况采取相应的措施，以保证在节约成本省时省力的前提下达到火灾监控系统最佳工作状态。

2可靠性方法

2.1可靠性简介

可靠性是一门新兴的工程学科。近年来，世界各发达国家已把可靠性技术和全面质量管理紧密地集合起来，有力的提高了产品的可靠性水平。可靠性的评价可以使用概率指标或时间指标，这些指标有：可靠度、失效率、平均无故障工作时间、平均失效前时间、有效度等。可靠性是与电子工业的发展密切相关的，电子产品的复杂程度在不断增加，电子设备的使用环境日益严酷导致产品失效的可能性增大，电子设备的装置密度不断增加，可靠性已经列为产品的重要质量指标加以考核和检验。

2.2可靠性分析步骤及方法

可靠性问题有它本身的结构，且反过来刺激了概率论中一些新领域的发展。因此，可靠性数学成了应用概率和应用数理统计的一个重要分支。同时，在可靠性的研究中，又与决策问题和各种最优化问题有紧密的关系，这又决定了可靠性数学又是运筹学的一个重要分支。可靠性的分析步骤主要可分为：确定可靠性目标、可靠性数据采集、选择方案分析、可靠性评审。

火灾监控系统可靠性分析问题是一个多目标、多准则的复杂决策问题，分析应从多个角度进行，同时也应建立较强的层次关系。根据以上列出的方法的使用范围和特点，较合适的方法有模糊综合评价法、层次分析法及故障树法，具体选用哪种方法要综合考虑分析的过程。

3火灾监控系统功能分析

3.1火灾监控系统结构、组成及工作原理

火灾监控系统是以火灾为监控对象，根据防火要求和特点而设计、构成和工作的，是一种及时发现和通报火情，并采取有效措施控制和扑灭火灾而设置在建筑物中或其他场所的自动消防设施。火灾监控系统可提高建筑物中或其他场所的防灾自救能力，是将火灾消灭在萌发状态，最大限度地减少火灾危害的有力工具。一般由火灾探测器、输入输出模块、各类火灾报警控制器和消防联动控制设备等共同构成，火灾监控系统应根据被保护对象的特点和要求，综合考虑建筑物的规模性质、火灾荷载、火灾危险性、疏散和扑救的难易程度、火灾事故的可能后果等因素，确定相应的系统设计形成并完成设备配套。

3.2火灾监控系统故障原因分析

由于火灾监控系统结构及组成复杂，因此对其危险性分级也较困难，笔者此次制作了一份针对消防安全重点单位火灾监控系统建设的调查问卷，对象是实习所在城市张家界市所有消防安全重点单位，通过问卷调查的形式综合考察单位现有火灾监控系统出现故障的主次因素从而实现危险性分级。调查问卷从火灾监控系统自身硬件故障、外界干扰因素及管理因素等方面出发，综合考察了火灾探测器、输入输出模块、各类火灾报警控制器、消防联动控制设备、电源、线路等硬件设施工作状态及用后维护、管理以及人员值班管理等各方面的基本情况，从而作为衡量火灾危险性分级的一部分依据。

4提高火灾监控系统可靠性的方法

4.1硬件设备方面

为提高火灾监控系统的可靠性，则需要优化系统设计，提高硬件质量并加强维护，总体说来要从硬件选型、施工、维修各方面严要求。

4.2管理方面

管理方面，合理处理好人与机和环境的接口，提高人员素质是必需。在火灾监控系统安装调试完毕后，用户应将设计、施工、安装单位移交的有关系统的施工图纸和技术资料，安装中的技术记录、系统各部分的测试记录、调试开通报告、竣工验收情况报告等加以整理，建立技术档案，妥善保管，以备查询。同时，还应建立相应的操作规程、值班人员职责、值班记录、显示系统在所保护建筑物内位置的平面图或模拟图、系统运行登记表、设备维修记录等，以使管理人员在工作中有章可循。

5结论

本文研究了可靠性分析的方法，结合火灾监控系统的组成和主要功能，依据各类规范建立了影响火灾监控系统可靠性因素故障树层次关系，在指标选取、评价模型构建、软件分析计算等一系列过程中，得到了以下几方面结论：

（1）构建了影响火灾监控系统可靠性因素故障树层次关系。

（2）计算分析后所得结果表明：影响火灾监控系统可靠性的因素中，管理因素占主导，其次则为硬件设备故障与外界环境干扰。

参考文献：

[1] 朱栋华. 建筑防火防灾监控系统及应用[M]. 北京： 化学工业出版社， 2008.

篇7

【关键词】隧道；通风监控；组态软件；PLC

隧道是一个相对封闭的区域，自然风和交通风无法完成隧道内空气的转换。当CO浓度很大时，会危及人的身体；烟雾粉尘则会给驾驶员的视野造成障碍，增大了交通事故的发生概率。所以必须采取机械通风方式，有效及时地排出隧道内的有害物质，降低空气的污染程度。尤其在隧道内发生交通事故或者火灾的特殊情况下，机械通风就越发显得重要。因此在隧道中建立通风监控系统意义十分重大。

1.通风监控系统的组成

隧道通风监控系统主要由监控中心计算机、CO/VI检测器、风向风速检测器、风机和区域控制器等组成。

1.1 监控中心上位机

此隧道监控系统软件的上位机系统是利用北京三维力控公司的Forcecontrol 6.1组态软件进行设计。上位机可以发出指令给区域控制器，以便来控制隧道内的机电设备，也可以接受区域控制器的数据来分析和处理。

1.2 CO/VI检测器

CO/VI检测器由一氧化碳/能见度检测探头、评价控制单元、安装支架、连接电缆等部分组成。一氧化碳检测采用的是非扩散检测红外波段中的一定波长对非对称分子吸收能力的变化值（即δ值），再变换成电流的变量，把这一变量又用数字信号传至隧道监控室中心计算机并显示出来[1]。能见度测量是通过另一分离通道，由发射/接收单元发射光波，通过10米测量通道到达反射单元，反射光再经原来的10米测量路径反射到发射/接受单元，光束经过衰减，得到的信号经过评价控制单元处理为测量值，就是能见度检测值。

1.3 风速风向检测器

风速风向检测器采用超声波的原理测量隧道的环境温度和风速风向，由二个超声波发射/接受单元、数据处理评价单元、安装支架、连接电缆等部分组成，具有现场显示功能。

1.4 区域控制器

此次设计下位机的区域控制器采用honeywell高性能可编程控制器（PLC），负责管理和控制相关区域的现场设备。区域控制器由机架、CPU、电源模块、I/O模块、通讯模块等组成。主要设备清单如表1所示。

2.隧道通风的方式

目前隧道机械通风方式可分为纵向式通风、半横向通风和横向式通风三种方式。纵向式通风是从一个洞口直接引进新鲜空气，由另一洞口排出污染空气的方式。这种通风方式一般适用于单向行车的隧道；半横向式通风是将新鲜空气经送风道直接吹向汽车的排气孔高度附近，直接稀释排气，污染空气在隧道上部扩散，经过两端洞门排出洞外。使用这种方式的隧道仅需设置排风道，比较经济；横向式通风的特点是风在隧道的横断面方向流动，一般不发生纵向流动，因此有害气体的浓度在隧道轴线方向的分布均匀。该通风方式有利于防止火灾蔓延和处理烟雾。但需设置送风道和排风道，增加建设费用和运营费用[4]。在本系统中采取纵向式通风方式。

3.隧道通风监控系统的功能

3.1 数据的采集及显示功能

该通风监控系统能检测出隧道内CO浓度、能见度、风速和风向，并显示在上位机监控界面上。

CO浓度（单位：PPM）和能见度（单位：1/km）都由CO/VI检测仪检测所得。风速主要采集的是纵向风速（单位：m/s），风向指隧道内的纵向风向，分为正向和反向，用箭头表示，数据由风速风向检测仪检测所得，输出形式为一个继电器输出。

检测到的CO/VI值和风速为模拟信号，在4-20MA之间。数据采集后要把模拟量转换为数字量之后才能显示在界面上。

3.2 风机状态的监控功能

通风监控系统可以返回每一台射流风机的运行状态，包括风机的正/反转、停止、故障等状态信号，然后将这些状态清晰、明了的显示在监控系统界面上。该系统把处在一个断面上的两台风机作为一组来进行控制。控制方式分为远程自动、远程手动和本地控制三种。远程自动控制就是监控中心上位机将采集到的信息处理后，当达到一定的限值时实时地发出指令；远程手动控制就是操作员根据现场实际情况人工发出指令来控制风机运行；本地控制就是操作人员在现场低压柜按下风机的启停按钮。

3.3 辅助功能

1）报警功能：能够对采集的数据进行分析和判断，如果数据超过规定的报警限值或低于规定的报警限值，实时报警窗口就会自动弹出，报警数据、设备和区域就会在报警窗口显示出来。用户也可以设计报警声音，以便更好的对操作员进行提示。

2）趋势曲线：现场采集到的数据经过处理后依照实时数据和历史数据进行储存，通过趋势曲线可以更好的对数据进行分析显示。

3）报表：能够对采集的数据进行显示、存储和打印等功能。

4）事件记录：记录操作人员的操作过程，并可记录系统上位机相关程序的启动、退出及异常的详情。用户可以通过记录来对系统进行维护。

5）安全管理：安全管理主要包括用户级别管理、安全区管理、系统安全管理及工程加密管理。

4.隧道通风监控系统设计

4.1 上位机软件设计

（1）I/O设备建立

力控组态软件实时数据库通过I/O驱动程序对I/O设备进行数据采集与下置，实时数据库与I/O驱动程序之间为客户/服务器运行模式，一台运行实时数据库的计算机可通过多个I/O驱动程序完成与多台I/O设备之间的通信。本监控系统中，首先对Honeywell PLC进行设备设置，通过标准MODBUS（TCP）协议建立相应的I/O设备，并输入IP地址，以便和下位机建立通讯。I/O设备建立如图1所示。

（2）数据库组态点建立

点是实时数据库系统保存和处理信息的基本单位。在创建一个新点时首先要选择点类型和所在区域。点类型分为数字I/O点和模拟I/O点两种，本系统中CO值、VI值和风速值为模拟点，风向、风机运行状态的反馈及控制点均为数字点。每个点都需要对基本参数、报警参数、数据连接和历史参数进行设置。

（3）界面建立及动画连接

根据监控系统的要求，设计了监控主界面、手动控制界面、报警界面、趋势曲线界面和报表界面等。画面建立完成后，将画面中图像对象与变量或表达式建立连接，这样就可以对系统中的各种设备进行监控。在监控主界面上可以清楚的显示各检测数据、风机在隧道中所处的位置以及风机的运行状况。在监控界面上点击风机控制按钮，进入风机手动控制界面，操作员根据不同情况点击正转/反转/停止状态按钮进行操作。隧道通风监控系统主界面如图2所示。

（4）脚本程序

在隧道通风监控系统的设计中除了监控界面的建立，编写脚本程序也是一项重要任务。

在本系统中需要编写的脚本程序有如下几项：

1）每台风机启动时需要短暂的延时，上一台风机达到额定转速后，再启动下一台风机，以减少对变电站供电的冲击。

2）风机控制时如果在左转，此时右转按钮灰掉（即被屏蔽了），必须先按停止后，才能再按右转按钮启动风机。

3）通风系统远程自动控制。

在正常行车条件下，若隧道内测点CO浓度或能见度值时，正常交通状况下交通活塞作用所产生的风速足够完成隧道通风，则射流风机组无需启动；若隧道内CO浓度或能见度并持续10分钟时，每一组开启一台风机；若测点CO浓度或烟雾浓度并持续10分钟，射流风机全部启动。此时风机转向应同风向是一致的；若隧道发生火灾，则开启隧道内的全部风机。此时风机的转向应向距离火灾点较近的洞口吹去。

4.2 下位机软件设计

本系统区域控制器应用的是Honeywe-ll MasterLogic-200系列PLC，采用SoftMaster-200作为编程软件。用户可以进行系统配置和程序的编写、调试、仿真、在线诊断PLC硬件配置状态、控制PLC的运行状态和I/O通道的状态等。

（1））首先通过CPU的USB接口连接PC机，在SoftMaster-200软件中对PLC进行配置网络地址并写入，建立PC机与PLC之间的通信。

（2）配置I/O设备信息，明确上位机软件数据库组态点与PLC输入点的对应关系，各输出点与各输出执行单元的对应关系，创建全局变量和本地变量。调用全局变量的步骤如图3所示。

（3）按照控制要求编写梯形图程序。

在编写梯形图时要注意变量与上位机组态软件数据库组态中变量的对应关系；风机的延时启动；风机的单点控制及自动控制；上位机监控界面中按钮之间的互锁等。梯形图编写界面如图4所示。

（4）程序编程完成后，选择“联机[Online]”-“写入数据[Write]”，然后选择要传输到PLC的数据，然后点击“确定[OK]”，将选定的数据传输到PLC。

（5）进行联机调试。

5.结论

本设计对通风监控系统进行了详细的工程设计，包括系统的结构设计，功能设计和模块划分和上下位软件设计。应用力控Forcecontrol 6.1组态软件设计了通风监控系统的主界面、风机显示界面、风机控制界面和风机预案管理等。应用honeywell PLC进行区域控制器设计，并编写了后台控制程序，实现了通风监控系统的各项监控功能。

本系统有效地保证驾驶员、隧道养护人员免受有害气体的危害，提高了车辆运行安全系数。整套系统已投入运行，经过多次现场验证，取得了良好的效果。在本文中我们所做的研究工作还仅仅是初步的，今后仍有大量的工作值得深入探讨。

参考文献

[1]曹力.高速公路隧道监控系统的组成与作用[J].湖南交通科技，2009，35（3）：159-175.

[2]刘嘉群，郭泽宜.对某高速公路隧道监控系统的研究[J].科技资讯，2009，19（1）：39.

[3]李林锋.高速公路隧道通风监控系统综述[J].交通科技，2011（4）：44-49.

[4]叶建华，钱虹，张蕊，黄张青，王潇鋆.高速公路隧道风机/防火门监控系统组态软件的实现[J].上海电力学院学报，2008，24（4）：346-348.

[5]孙巧燕.隧道通风和火灾报警系统研究[D].长安大学硕士学位论文，2002.

[6]任桂山.城市公路隧道通风智能控制系统研究[D].武汉理工大学硕士学位论文，2008.

[7]袁杰.基于模糊控制的城市隧道智能通风系统的研究[D].武汉理工大学硕士学位论文，2008.

[8]潘胜.城市公路隧道汽车尾气排放浓度的研究及通风方案的设计[D].武汉理工大学硕士学位论文，2009.

作者简介：

篇8

【关键词】LPC2119;CAN;实时;监控系统

Abstract：In this paper，the microprocessor as the core design of awelding shop real-time monitoring system based on LPC2119，can sample circuit testing of welding workshop of toxic and harmful substances，when welding workshopenvironment parameter exceeds the set value will open theventilation system and through sound and light alarm，and the environmental parameters to the monitoring center through the CAN bus，the monitoring center environmentreal time monitoring of welding workshop，to prevent a catastrophic accident.

Key Words：LPC2119;CAN;Real time;Monitoring system

焊接车间里常存有大量的可燃和有毒物品，同时在焊接操作过程中还会产生大量的有化学气体，如果没有及时准确的检测这些气体的存在可能会对工作人员身体产生危害，可燃气体达到一定的浓度还会产生爆炸，带来的危害就相当大。所以设计一种高效准确的监控系统是非常必要的。本文利用CAN总线的通信实时性强、容错率高、抗干扰能力强等特点设计了焊接车间的实时监控系统。

1.系统结构

系统用恩智浦半导体公司的LPC2119芯片，该芯片功耗低。电路通过8路传感器传送在焊接车间里的环境信息，分别是氧、一氧化碳、硫化氢、甲烷、二氧化硫、甲荃的浓度以及环境的湿度和温度。当检测到气体超出设定的标准值时就会产生声光报警，微处理器给换气继电器电路信号开启焊接车间换气并通过CAN接口电路向临控中心送报警信息。监控中心随时可以通过CAN总线读焊接车间的环境信息，显示电路用来显示当前环境状况，供工作人员随时查询。由于CAN总线的优势监控中心随时都可以准确的掌握焊接车间的环境状况，及时处理突况。

图1 系统结构图

图2 SO2取样电路

2.系统硬件电路设计

2.1 取样检测电路

气体传感器选用的是炜盛公司的ME3系统和德国Drger公司生产的miniPac系列定电位电解式传感器，传感器电路如图2所示。各检测电路基本一样，这里只给出了二氧化硫（SO2）的取样检测电路，AD623是一个集成单电源放大器，它的增益可以由外接电路控制。湿度取样检测电路是由湿敏电容HS11XX和TLC555组成，具体电路如图3所示。取样检测电路得到的检测信息分别送到LPC2119的P0.16、P0.20和P0.25-P0.30八个端口作为采集信号输入端。

图3 湿度取样电路

2.2 CAN接口电路

LPC2119芯片中自带CAN控制模块，CAN接口电路就由6N137和82C250组成，P0.23端口与RX0相连，P0.24与TX0相连。

图4 CAN接口电路

2.3 LPC2119端口分配

系统微处理器LPC2119各端口连接是：P0.16为湿度取样检测电路信号输入端口;P0.20为温度取样电路信号输入端口;P0.25-P0.30为气体取样检测电路信号输入端口;P0.0-P0.7为LCD显示数据端口，P0.8-P0.15为LCD显示控制端口。LCD显示屏用深圳市川航科技有限公司的CH240128C液晶模块;P0.23和P0.24为CAN总线数据端口，P0.17为换气继电器控制端口;P0.18为声音报警输出端口;P0.19为光报警输出端口。P0.21-P0.22为按键输入端口。

3.系统软件设计

软件设计是基于μC/OS-II系统设计的，μC/OS-II是一个多任务的操作系统，模块化设计可移植性强。本系统的设计流程图如图5所示。

图5 系统软件设计

4.结束语

本系统设计微处理器选用LPC2119功耗低、处理能力强、性价比高，可在一个焊接车间安装多个本产品，通过CAN总线组网并与监控中心相连，CAN总线传送速度快，可靠性好，监控中心可以实时准备的知道焊接车间的环境参数，预防为]灾难性事故发生，同时监控中心也可以通过CAN总线对本产品的各节点进行设置，防止节点产品误操作。

参考文献

[1]王娟.环境监测在环境影响评价中的分析[J].科技创业家，2013，12（23）：188-190.

[2]李明俊.高效气体监测方案应对空气环境监控需求[J].集成电路应用，2013，35（11）：101-106.

[3]米娟芳，高楠.无线环境监测模拟装置的设计[J].山西电子技术，2013，3：15-26.

[4]陈宣扬.可燃气体检测报警技术研究[D].浙江工业大学学硕士学位论文，2011.

[5]周立功.ARM嵌入式系统基础教程（第2版）[M].北京：北京航空航天大学出版社.2008.

篇9

[关键字]提升系统 可移动无线双频监测监控技术

[中图分类号] X924.3 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-2-278-1

1提升系统

提升系统是矿山生产的关键环节，对安全生产起着决定性的作用，根据集团要求，井筒设施由原来的月检提升到每周例检一次。以往每次检测、检修都是检修人员站在罐笼上作业，由于井筒狭小，且存在淋水、上部落物、高空作业、井上下难以联系等安全隐患，作业过程安全系数低、劳动强度大、检测效率低，致使安全隐患排查不细，影响正常生产。

为解决检修过程中存在的安全隐患、降低检修劳动强度，提高工作效率，沂南金矿组织开发应用了可移动无线双频监测监控系统。该系统把现场情况用数字信号传输到地面电脑，实现对现场多方位检测，可疑检测点可局部放大，给检修人员提供准确信息，从而对可疑检测点有针对性的进行检修。该系统可提高检测速度，节省检修时间，确保检修人员安全，提高生产效率。

2可移动无线双频监测监控技术：

可移动无线双频监测监控系统是由音视频采集系统、信号转换系统、音视频接收系统三部分组成。

（1）音视频采集系统。声音由采集器输入音频放大器，经信号压缩放大输入发射模块；视频采集器由4台6毫米摄像头组成，形成多方位视频采集信号，输入发射模块；

（2）信号转换系统。信号转换系统采用2.4GHZ国际通用频率，使用RF CMOS集成IC，整合功率放大器（ PA ）和压控振荡器（ VCO ）集双声道音频视频于一体调制，后经功率放大器（采用德国西门子公司GaAs芯片）作功率放大，形成图像清晰、音频稳定的信号。在长距离传输中，通过中继器放大来保证数字信号的完整；

（3）音视频接收系统。音视频接收系统由信号接收模块和显示终端组成，信号接收模块接收到数字信号后输入电脑显示终端形成视频图像及声音。

全系统采用DC12V电源；保证使用安全。

3技术应用

方案确定后，经调试组装，在铜井分矿进行了试应用。经验证，该系统运行状态良好，安全性能可靠，较好地解决了生产难题，目前该系统在本矿进行了推广使用。

设备组成：音视频采集传输系统是由摄像头、拾音器、发射模块、音频放大器、平板放大器、防水机箱、DC12V电源组成。信号转换系统由RF CMOS集成IC，整合功率放大器（ PA ）和压控振荡器（ VCO ）、功率放大器（采用德国西门子公司GaAs芯片）组成。音视频接收系统是由DC12V电源、信号接收模块、电脑组成。

调制方式：FM /FSK 频率范围：CH 1= 2414MHZ；CH 2= 2432MHZ；CH 3= 2450MHZ；CH 4= 2468MHZ（可选一拖七套设备即七个发射配七个接收）。

技术参数视频输入（ 1 路 ）双声道伴音输入 （ 2 路 ）（ 6.0MHZ NTSC；6.5MHZ PAL ）

发射功率 ：34dBM最大消耗电流：700mA；输入电压：12V接收机频率：CH 1=2414MHZ；CH 2=2432MHZ；CH 3=2450MHZ；CH 4=2468MHZ

接收灵敏度：-90dBm；接收机最大消耗电流：160mA；输入电压：12V，视频输出 （ 1 路 ）；双声道伴音输出（ 2 路 ）（6.0MHZ NTSC；6.5MHZ PAL ）发射接收模块工作温度：-10-120度，根据矿井的深度采用平板接受放大模块，增加接收数字信号数据的强度。

使用方法：把音视频采集传输系统固定在罐笼上面，根据井筒设施调整安装摄像头采集信号，卷扬机以每秒0.5米的速度运行，检修人员在井口接收终端检测竖井井筒内各种设施安全隐患。

可移动无线双频监测监控系统方案示意图（图1）：

可移动无线双频监测监控系统音视频采集器外观图（图2）：

通过使用可移动无线双频监测监控系统彻底改变了以往检测井筒需要多人站在罐笼上作业的弊端，实现了全程音频和视频的监控，降低了安全事故的发生，有力的保证了提升系统的安全运行。

参考文献

[1]刘鹏.基于无线网络的视频监控系统设计与实现[D].浙江大学硕士论文，2006年.

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关键词：移动通信；网络信息监控；系统设计

中图分类号：TN929.5　文献标识码：A文章编号：1000-8136(2009)24-0144-02

1　引言

目前。各个移动通信网络的运营商的网络环境是异质的，其中包括了GSM网、IP网、智能网、信令网、GPRS等，它们的结构比较复杂，而且管理和控制的费用相对较高，更重要的是目前还不能将全网的管理信息集中起来进行统一处理。随着未来几年IN、GPRS、移动IP、WAP等新业务的高速发展，这一切都迫切要求加快网管建设，提高维护管理水平和规划能力，保证移动通信业务向更深更广层次的发展。

研发移动通信网络智能监控系统是为了能够实时监控移动通信网络的通信质量，从而为移动通信网络优化工作人员优化网络提供有力的科学依据。我国移动通信发展速度很快，而相应的网络管理和维护水平滞后，从而出现通信容量不够、小区划分和话务量分配不合理、同频干扰严重、无线覆盖不好等亟待解决的问题。因此，加强网络监控，搞好运行维护，改善网络通信质量，保证网络的正常运行和安全，已成为一项重要的课题。

2　移动通信网络监控系统总体设计

2．1　层次架构分析

移动通信多业务智能监控系统是基于GSM网络的无线通信多业务仿真平台。该仿真平台可根据需要加载不同业务并对其运行质量进行分析和评估，满足多种移动业务的需求。此外，该平台还可建立与BSC的连接，通过对特定通信过程中上行和下行信令的比较来对网络故障进行深入分析。

监控系统通常有两种结构形式：集中式和分布式。前者的优点在于结构简单、成本低，但由于信号电缆过长，信号易失真、易受干扰，且由于数据采集通道数和存储量的增加导致监测实时性差，只适用于测点较少且比较集中的场合；后者可靠性高、易于扩展、适用于大规模且监测点分散的场合。根据移动通信网络分布的特点，要能监控移动通信网络在任意点的通信质景，必须采用分布式的监控系统。本文所设计的智能监控系统是分布式的。

从体系结构上，智能监控系统一般包括3个层次：

(1)数据采集层主要包括由智能数据采集模块和数据上传功能的数据采集前端。

(2)网络通信层主要完成采集终端和监控中心之间的数据传输。

(3)监控中心层主要面向具有管理和调度权限的管理人员，由计算机在此完成集中监测。

2．2　系统的结构设计

根据终端监测仪离散分布的特点，移动通信网络智能监控系统采用分布式的监控系统。整个系统主要有终端监控子系统、监控中心和通信网络组成。

(1)测试监控子系统：测试监控子系统可以分布在任意测试监控点，负责采集监控系统所要监测的内容，同时能够将采集到的数据按照设计的协议通过短消息的方式发送到监控中心。终端监控子系统由GSM模块和测试控制两部分组成，用于测试移动网络在固定点的网络通信质量的相关参数，同时可以使用短消息的方式将数据及时传送到监控中心。本系统中是采用单片机来实现的。

(2)移动短消息服务中心：完成系统中终端监控子系统和监控中心的短消息互发功能。

(3)监控中心：通过短消息的方式和各个终端监测仪进行数据交互，从而设置终端监测仪的工作参数和控制它们采集数据。同时监测中心软件系统可以分析处理终端监控子系统传送的数据，为移动网络维护工作人员提供查询和报表功能。所以监控中心必须设计开发一套独立的软件系统。

3　移动网络监控系统的实现

3．1　监控平台中的硬件设计分析

本系统的硬件核心设备由放置在基站或者直放站(主要)附近的监控点组成，它们通过服务器端的终端进行拨测。监测点终端系统由手机终端和控制系统两部分组成，该终端系统接收服务器命令，进行业务测试，并将测试结果以短信方式发送至服务器控制终端以备查询。

监控系统的硬件主要使用两套终端设备，终端设备由手机终端和终端控制系统构成：一套是安置在监控主服务器端的控制终端系统，负责发送测试命令和测试数据的接收，并将数据传递到监控系统的监控服务器；另一套是安置在监测，该终端接收服务器命令，进行业务测试，并将测试结果以短信的方式发送至控制终端。这两套系统在硬件方面都是相同的，只是在具体的控制程序上有所不同。

3．2　监控平台中的软件设计分析

移动业务监控系统平台软件的设计的总原则是：在不影响现有网络的正常运行或者降低原网络的性能和安全性的前提下，进行分层次，模块化设计，不仅可以集中操作维护，而且可以灵活的升级和扩展。下面以网络监控系统的主要构成：监控主服务器、监控从服务器和DB服务器为例进行说明分析。

(1)监控主服务器

它是监控系统的核心所在。完成监控系统的所有功能，包括：用户的管理策略、监控系统的接口配置(055接口、DB服务器、从服务器、监测点、SMS、GPRS)、不同业务的处理单元(语音／SMS／GPRS)、信令分析和统计指标形成模块、告警信息的处理和生成、数据采集分析模块、平台配置模块和日记文件系统。一个监测系统只能有—个主服务器。

(2)监控从服务器

从服务器是Web Service服务器。一个监控系统可以有多个从服务器组成，根据不同的业务需要可以增加相应的从服务器来扩充功能。主服务器和从服务器直接的通信是通过基于XML的SOAP(简单对象访问协议)进行通信。它的功能是监控任务的定制和调度，SMS短信收发和配置管理。

(3)DB服务器

数据库服务器主要完成数据的存储：基础数据，统计信息等所有设计到的数据的存储。各个服务器与DB的数据交互通过ADO．NET高效数据访问技术和SQL语句。