检测系统设计论文范文

导语：如何才能写好一篇检测系统设计论文，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。

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考虑到仅是文本的储存，且该软件为小型单机软件，占用空间较小，所以我们选择了MicrosoftOfficeAc-cess数据库。此举不仅节约了空间，降低了开发成本，也提高了软件的性能。基于MicrosoftOfficeAccess数据库，图2系统框架图通过开发环境实现了电磁兼容检测信息管理系统，同时采用MicrosoftOfficeWord文字编辑软件作为电磁兼容检测报告的基础软件，采用MicrosoftOfficeExcel电子表格作为部分数据的导入、导出文件格式。这四个软件都源自同一公司，因此四者之间的交互相对来说会比较简易快捷。

1.1检测信息的输入

电磁兼容检测需要输入的主要信息包括：(1)被测件的名称、型号、编号、生产厂家；(2)被测件供电情况，被测件的供电类型及供电电压大小，包括直流还是交流，若是交流，则输入供电频率；(3)被测件电缆情况，被测件的电缆的类型，包括电源线、信号线等；(4)委托单位名称和地址；(5)检测依据的技术文件的名称、编号，包括被测件电磁兼容检测所依据的试验大纲；(6)被测件描述，被测件工作状态、被测件敏感判据；(7)检测说明，被测件在检测过程中需要说明的内容，例如一些同标准测试不同的地方，或被测件整改后的情况等；(8)报告编号、密级；(9)检测项目及检测结论，每个检测项目符合要求与否的结论；(10)检测费用及结算情况等。根据所输入的信息，并进行数据校验，校验正确后存入数据库。

1.2软件配置

为了提高软件的使用效率，通过配置ComboBox控件的下拉列表，可大大提高软件信息输入的效率，例如委托单位的名称，一般一个委托单位会多次对个产品到电磁兼容实验室进行电磁兼容检测，那么，提前配置好委托单位名称的下拉列表，实际使用时，只需要通过点选即可，提高了数据录入的速度和准确性，大大节省输入的时间，提高输入效率。

1.3报告自动生成

通常一个产品的电磁兼容实验涉及到多个电磁兼容项目，而每个电磁兼容项目都需要原始记录和检测报告。而不少信息是需要重复输入的，例如原始记录的表头信息，完全可以通过编程的方法来自动生成。事先分别建立每个电磁兼容项目的报告模板，把这些报告模板放在一个文件夹下以方便软件调用。在自动生成某产品电磁兼容检测报告时，根据产品所检测的电磁兼容项目在报告模板文件夹中选择相应的模板，并根据已经输入的信息，根据报告模板中的书签和表格等样式定位位置，自动生成电磁兼容检测报告。这样可以避免由于人工书写检测报告时由于个人因素编制不慎出现的错误，也提高了报告编制的工作效率。通过电磁兼容检测报告自动生成功能，可以避免由于人员水平参差不齐导致的检测报告不规范，从而满足检测报告的质量要求。

1.4检测仪器设备管理

电磁兼容检测仪器设备的基本信息包括名称、型号规格、编号、测量范围、准确度、计量的有效期、安放位置、保管人、设备状态等。在出具电磁兼容检测报告时，可方便地调用，选择某仪器设备后可自动显示该仪器设备的详细信息，同时根据被测件的具体检测日期同该仪器设备的计量有效期进行比较，可方便快捷的提示哪些仪器设备的计量有效期需要更新，以免在最终的电磁兼容检测报告中出现计量有效期过期的低级错误。同时，根据仪器设备的校准周期，计算下次校准日期，制定送检计划，实验室人员定时检查仪器设备情况，填写校准记录。

1.5查询与统计

提供电磁兼容检测的基本查询和统计功能。可根据客户进行查询统计，研究系统中委托单位、被测件信息和检测项目的关系，分析不同的客户群体，方便采取不同的市场开发策略、不同折扣等级，提供更个性化服务；可根据原始的测试费用来统计电磁兼容实验室的产值情况；可根据实际收到的测试费用统计电磁兼容实验室的实际创收情况；统计检测费用的结算情况，可根据此做好年底时的催款、请款工作；根据检测人员所检测的被测件，统计不同检测人员的工作量，方便实验室的管理和考核。

2结束语

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1河段与工程概况

1.1河段概况

三峡工程施工区从伍相庙至鹰子咀长约12km，面积15.28km2。为较好地掌握施工区水文、河道、水环境变化情势，水文监测河段上起太平溪、下至莲沱，全长22km，水域面积约为22km2（以下简称坝区河段）。大坝轴线以上1.5km至大坝轴线以下1km为明渠截流水文监测河段（以下简称截流河段），全长2.5km，面积约为3.0km2。三峡工程明渠截流河段水文监测布置见图1。

图1三峡工程明渠截流河段水文监测布置图

1.2工程概况

三峡工程明渠截流继一期导流明渠开挖、二期大江截流导流和通航之后、为修筑三期围堰而实现戗堤进占与合龙的关键性工程。

（1）三期围堰工程。三期围堰位于导流明渠内。三期上游围堰为Ⅳ级临时建筑物，围堰轴线长427m，设计洪水标准为4月份实测最大流量17600m3/s（1877年～1990年资料，下同），相应上游水位81.05m，堰顶高程83.0m，最大堰高33.0m。三期下游围堰为Ⅲ级临时建筑物，围堰轴线长415m，设计洪水标准为频率2%的洪水流量79000m3/s，相应挡水位78.3m，堰顶高程81.5m，最大堰高36.5m。上、下围堰均由风化砂、石渣、石渣混合料和块石以及反滤料构筑而成，总填筑量分别为146.58万m3和152.48万m3。

（2）明渠截流分流工程

明渠截流期采用大坝泄洪坝段导流底孔分流。22个导流底孔分别布设在泄洪坝段的表孔正下方跨缝处，其有压出流口尺寸为6m×8.5m，中间16孔进口底高程56.0m，两侧各3孔进口底高程57.0m。大坝底孔泄流能力受二期上下游围堰拆除高程和底宽的影响，设计明渠截流前，上游围堰拆除高程57m，底宽不小于550m；下游围堰拆除高程53m，底宽不小于410m。

（3）明渠截流戗堤工程

三期截流采用上、下游戗堤立堵，上游双向、下游单向进占的施工方案。设计按上游戗堤承担截流总落差的2/3，下游戗堤承担截流总落差的1/3。上、下截流戗堤总抛投量分别为35.85万m3和38.38万m3。戗堤施工进占分为非龙口进占和龙口进占两个阶段,设计上、下截流龙口宽度分别为150m和140m，抛投量分别为20.4万m3和20.5万m3。设计截流流量10300m3/s，经模型试验表明，上、下龙口最大平均流速分别达5.14m/s和4.01m/s，截流终落差4.11m。合龙能量指标达40.4万kw，为葛洲坝工程截流的2.6倍，是巴西伊泰普工程截流的1.4倍，居当今世界龙口能量指标之首。

1.3水文监测的目的、主要内容及作用

鉴于明渠截流的难度，水文监测的目的主要为三期截流设计、施工、截流指挥提供可靠数据，同时也为模型跟踪试验、水文预报、水文及水力学计算提供基本资料。特别要为在明渠截流过程中可能出现的突况进行跟踪监测，以指导明渠截流施工决策和调度管理。水文监测的主要内容包括水下地形、截流落差、龙口流速、坝址流量及导流底孔分流量等，其主要作用是为掌握截流边界条件、截流水流条件和截流环境影响的动态变化，见表1。

表1三期截流水文监测的主要内容及作用

项目名称

主要内容

主要作用

截

流

边

界

条

件

水下地形

水下地形形象

掌握水下地形形象、口门水面宽及床沙的变化情况，为截流设计优化、调整截流施工方案及进度、模型跟踪试验、水文预报及水文、水力学计算提供基本资料

固定断面

固定断面形象（含口门水面宽）

床沙

床沙（抛投料）颗粒级配

截

流

水

流

条

件

水位

坝区沿程水面线

是监测截流落差及其变化的基本资料。同时监测葛洲坝水库调节对截流水力学指标的影响

龙口落差、戗堤落差

掌握上、下戗堤落差及其分配，指导上、下戗堤施工进占的时机及进度

流速及流态

护底加糙区流速、戗堤头及挑角流速、龙口纵横断面流速、截流河段流态

掌握戗堤口门区（以龙口为重点）的流速变化特征，指导戗堤进占的抛投体块径、形状、抛投方式及推填角度的选择，以利戗堤头的防冲和稳定

流量

坝址流量、茅坪溪支流流量、大坝底孔及龙口分流量

掌握坝址来水流量及导流、截流的分流量

截

流

环

境

影

响

河床演变

永久船闸下游引航道口门河势及两坝间河道演变

截流对河道、航道口门区的河势影响及抛投料对水环境的影响

水环境

截流河段及下游水质

2水文监测系统设计

根据三峡工程明渠截流施工布局和截流工程设计、监理、施工、水文预报、水文及水力学计算、模型跟踪试验等部门对截流水文监测的要求，为确保水文数据全面、可靠、精度和时效，建立包括水文信息采集—传输—处理—与反馈等四个子系统的三期截流水文监测系统，见框图2。为系统实施成立了五个专业组，即水文组、河道组、水质组、水文信息处理中心和综合组。

2.1信息采集子系统。包括水位降水、龙口流速、流量、流态、口门水面宽、河道冲淤、水环境等，根据三峡坝区现有监测站网条件，结合截流所需的水文信息，共布设18个水位站、2个水文站、17个流速或流量监测断面、32个河道固定断面、5个水质监测断面。

2.2信息传输子系统。采用计算机有线或无线数传方式，辅以电话、电台或对讲机等方式，将自动、半自动或人工采集的水文、河道地形数据，经无线或有线数传、或无线人工、有线人工传至水文数据处理中心截流数据库。各专业组之间的联系采用短波电台、电话（有线或WAP电话）等。

2.3信息处理、信息与反馈子系统。利用现代信息技术，建立明渠截流水文信息处理中心，使用计算机网络与通讯技术合理集成，实现水文信息接收、处理、存贮、检索和e水文情报的网络化与自动化。

水文信息处理中心建立截流水文数据库和计算机局域网，实现数据、图表自动处理与共享。截流水文数据库包括水文数据库、河道数据库、施工信息数据库等，数据库采用表结构设计方案。计算机局域网挂靠长江三峡工程开发总公司局域网，其间专设“截流水文网站”，以动态方式直接从数据库生成《水文实测信息》、《水文快报》以及其他信息网页，水文监测信息。

内容包括水位、流量、流速、水面流速流向、泥沙、固定断面、水下地形等信息和相关的分析成果。信息以截流指挥专用通信系统和“截流水文网站”为主，并以电子邮件、电传、电话、电台等为辅的方案。《水文实测信息》全面反映坝区河段水文变化情势，在戗堤进占和龙口合拢期每天一期；根据水情变化确定《水文快报》频次，如在龙口合拢期，实时水位、流速、落差等信息。系统还具有实时查询、信息反馈、整编归档及检索等功能。

3水文监测仪器设备与技术措施

截流水文监测除采用常规的、成熟的测验方法和技术手段外，尽可能采用新的监测仪器设备与技术措施。截流水文监测是在特殊环境条件下的水文观测，其仪器设备将经受各种不利因素的制约，如明渠截流施工场地窄小、截流龙口水流湍急和高强度施工形成的复杂水域，以及无线电波干扰等，都将影响到水文监测工作，也对仪器设备提出了更高的要求。根据明渠截流水文监测的特点，应立足于成熟的先进仪器设备、先进的技术手段，以收集、传输、水文资料。经过调研和大量的仪器设备技术指标分析，确定在明渠截流水文监测中使用以下关键仪器设备与技术措施。

3.1ADCP测流系统。ADCP（AcousticDopplerCurrentProfilers）是目前世界上最先进的水文测验仪器之一，具有不扰动流场、测验历时短、测速范围大等特点。对截流河段多断面的水文监测，采用船载型ADCP测流系统，辅以GPS导航技术，能快速、准确地巡测各断面的流速分布及流量或分流比，还可解决船舶无锚定位和全天候测验等问题；对龙口流速测验，采用无人测艇ADCP测流系统，可精确地获取龙口流速分布。

3.2无人测艇测量技术。该方法是通过龙口上游150m左右的锚锭船，用钢丝绳牵引无人测艇（艇上安装ADCP等仪器）深入龙口进行水文测验。无人测艇采用全密封双体船结构，具有稳性好、阻力小、安全可靠等特点。锚锭船安装有以计算机为主的控制中心及机电设备，控制无人测艇测验。

3.3GPS水道测绘系统。利用GPS接收机，配备数字测深仪或多波束测深仪、绘图仪、计算机与数据链、通讯等设备组成的GPS水道测绘系统，可高效地施测水下地形和冲淤断面，具有全天候、多功能、精度高、成图快等特点。

3.4无人立尺测量技术。对戗堤头水位观测，传统的方法难以达到安全、高效的要求，选用成熟的无人立尺测量技术，并配以高精度的激光全站仪，可测量未知点的三维坐标，用于龙口戗堤头水位和口门宽度的测量。

3.5计算机网络技术。实现水文信息远传、处理、计算机化，具有快速、准确等特点。

3.6监测系统在明渠截流中的运用实践

三峡明渠截流从2002年9月15日导流底孔闸门调试开始，至11月6日龙口合龙结束，明渠截流水文监测系统实时监测了明渠截流水文情势变化，收集到全过程多要素完整的水文成果，并实时动态更新截流水文网页，为指导截流施工、调度、水文预报、提供了大量科学的水文信息。

4结语

三峡工程明渠截流是一项非常复杂的系统工程，水文监测成为重要组成部分，是截流不可缺少的技术保障服务系统。

三峡工程明渠截流水文监测采用高新的监测技术、选进的仪器设备、高素质的监测人员以及合理可靠的组织措施保证系统的高效运行，充分发挥水文监测在三峡工程截流中的耳目和参谋作用，体现一流工程和一流的水文服务。

参考文献：

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结合铁路基础设施健康监测的特点，从硬件和软件两个方面设计数据采集子系统；首先，分析振动传感器的选用原则和输出信号的特点，在此基础上进行数据采集系统的硬件设计；然后，提出利用软件进行数据采集的模拟，详细论述各个模拟模块的建立过程；最后利用所属方法建立用于铁路基础设施检测的数据采集子系统，系统的建立为铁路基础设施监测理论研究提供了方法，为同类型数据采集系统设计提供参考。

关键词：

铁路基础设施；监测；振动传感器；数据采集

0.引言

进入21世纪以来，我国铁路建设发展迅猛，取得了良好的经济与社会效益。随着铁路运输速度的迅速提升，再加上其相对方便舒适的环境和价格上的优势，势必能吸引越来越多的人选择铁路作为他们旅行的交通工具，然而，伴随着铁路运输的飞速发展给人们带来的交通上的快捷与方便，车体与铁轨的振动故障对公共财产及人身安全构成了前所未有的威胁。伴随着我国铁路立体跨越式的迅猛发展，轮轨间激扰力与激扰频率随着车辆行驶速度的不断提高，逐渐增大，变宽，结果会造成电机等吊挂设备和车内设备的高频高幅振动，引起车体设备振动能量的急速加剧。如果超过了铁路各设备所允许的振动强度范围，未来的工作性能指标及使用寿命将会受到过大的动态载荷和噪声的严重影响，情况越发严重会导致零部件的早期失效。当前大量事实表明，在长期作用的情况下，铁路振动故障可能会导致货物破损，轨道破坏，列车脱轨等危险情况。为确保铁路“安全、经济、快捷、舒适”的特点和优势，铁路建设要不断发展完善其各项功能，才能在越发激烈的市场竞争中取得优势，因此，各国都加强了对铁路振动的检测及分析，也增加了对其的投入力度。今年我国对铁路振动检测领域的人力物力投入有明显增加，并且研究范围扩展到众多方面。以往铁路振动检测系统只配备在一些重要单位或者要害部门，而在2000年以后，各个铁路站段及各个振动检测站点基本都已经涉及发展应用到。铁路振动检测系统的重要性越来越被人们所认可，近些年又不断完善各项相应的标准和规范。为了保证铁路的运输安全、高效舒适的科学发展及以人为本的发展要求，确保铁路的优势和特点，如何准确检测高速铁路的振动并判断故障是摆在铁路工作者面前不容缓的实际问题。

1.数据采集系统设计方案

本论文用于铁路基础设施监测的振动传感器数据采集系统主要由下位机系统和上位机节点两个大的部分组成。系统设计方案的结构框图下位机系统里包含了振动传感器数据采集模块、IIC实时数据传输模块、微处理器模块和电源模块五个单元。振动传感器把接收到的振动信号数字化，通过IIC数字传输方式，将数据发送给微处理器STM32F103ZET6。微处理器作为控制单元，用于接收振动传感器数据并进行数据处理分析计算，通过RS-232串口通信，运用MAX3232电平转换芯片及CH340RS-232串口转USB芯片，实现了XYZ三轴振动数值发送到上位机进行控制显示。因为目前个人电脑上已很少有串口，所以我们使用RS-232串口转USB口芯片CH340G，数据可以从USB口进入PC上位机。由于每一个节点的检测范围有限，使用多个这样的节点共同检测则可以扩大系统的监测范围，提高系统的整体工作性能。整个铁路振动检测系统是由多个下位机节点互相协作共同完成系统功能的。

2.系统硬件设计

2.1系统硬件设计思想

本论文的铁路振动检测系统是由振动传感器数据采集模块，IIC实时数据传输模块，微处理器模块以及RS-232有线通信模块和电源模块组成。振动传感器数据采集模块对铁路振动的振动数据信号进行实时采集，将采集到的数据数字化，并通过IIC实时数据传输方式与单片机处理器通信，接着单片机处理器模块将采集的数据进行数据处理分析，通过有线通信模块上传到上位机进行实时显示及存储，为铁路振动故障的判断提供合理依据。微处理器中有数据处理分析算法的设计，完成对采集到的实时振动信号进行数据处理分析，判断当前得到的振动数据是否在铁路设备所能产生的振动范围之内并对数据进行干扰点剔除，去直流及多项式趋势项和平滑处理，计算出与自然坐标系夹角的角度，使整个铁路振动检测系统的性能与数据准确性得到大幅度提高，很大程度上降低了系统的错误上报率。

2.2系统介绍

系统硬件部分可以分为五个部分：振动传感器数据采集模块、IIC实时数据传输模块、微处理器模块、RS-232有线通信模块和电源模块。数据采集模块：由单片机处理器模块发出相应的控制指令配置振动传感器的控制寄存器，内部控制寄存器来决定信号的采集速度、通信方式、数据输出格式与带宽，振动传感器根据内部控制寄存器的值按要求采集振动信号。实时数据传输模块：振动传感器采集的实时数据通过IIC传输方式，将数据发送给处理器，为之后的数据处理分析奠定了基础。微处理器模块：主要工作是通过系统软件控制数据采集模块完成振动数据信号的采集，并对数据进行处理分析，然后控制RS-232有线通信模块将处理完成的数据上传至PC上位机进行显示及存储。该模块是振动传感器数据采集模块和RS-232有线通信模块进行联系的核心部分。RS-232有线通信模块：将微处理器模块处理完毕的数据，通过RS-232串口通信的方式传递给上位机，上位机会自动显示及存储数据，供振动故障的判断使用。电源模块：通过该模块，将5V外部直流电源转换成系统所使用的3.3V电源。

结论

本论文设计了一套铁路振动检测系统，该系统采用下位机整体检测模块PC上位机整体控制数据流向，并对上传的检测数据进行显示保存。从与传统检测方法的比较来看，它能够更加高效、深入、细致的对铁路振动信号进行检测、处理分析及显示存储，并为铁路振动故障的判断提供可靠依据。

作者：鲁楠 唐岚 廖若冰 朱加豪 单位：西华大学汽车与交通学院 西华大学西华学院

参考文献

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[3]柴东明.铁路实用微型振动测试仪研究[J].设备管理与维修，1994（11）：18-21.

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关键词：入侵检测；免疫原理；r连续位匹配；检测集生成

中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)26-6348-03

Network Intrusion Detection Based on Immune Theory

WU Xiang1, HAN Liang2

(1.Naval Headquarters, Beijing 100841, China; 2.The East China Sea Fleet of Navy, Ningbo 315122, China)

Abstract: After analysis of the immune algorithm characteristics, the metaphor mechanism which is associated with the intrusion detection is extracted and studied in-depth. And then on the basis of artificial immune system, intrusion Detection system based on immune mechanism is built and the definition of system self and system non-self, immune matching rules set, and also the generation and life cycle of the immune detector are explained. Finally, the model is validated by the simulation experiments. The establishment of the immune intrusion detection system and the simulation work is the cornerstone of this research.

Key words: intrusion detection; immune theory; r contiguous bits matching; detector set generation

人体的免疫系统功能是通过大量不同类型的细胞之间的相互作用实现的[1-2]。在这些不同类型的细胞主要作用是区分“自体”和“非自体”。“自体”是指人体自身的细胞，而“非自体”是指病原体、毒性有机物和内源的突变细胞或衰老细胞。淋巴细胞能对“非自体”成分产生应答，以消除它们对机体的危害；但对“自体”成分，则不产生应答，以保持内环境动态稳定，维持机体健康。

可以看出入侵检测系统和免疫系统具有一定程度的相似性。对于一个入侵检测系统，特别是网络入侵检测系统，免疫系统的组成、结构、特征、免疫机理、算法等都为入侵检测系统设计有着重要的借鉴意义。它们要解决的问题都可以被描述为：识别“自体”和“非自体”，并消除“非自体”。

1自体和非自体的定义

计算机安全的免疫系统保护的是计算机系统的数据文件，所以将“自体”定义为计算机中合法的数据，这些数据包括合法用户、授权活动、原始源代码、未被欺诈的数据等；将“非自体”定义为其它一切非法数据，这些数据包括自身遭受非法篡改的数据、病毒感染的数据以及外来数据等。

2免疫匹配规则

在计算机中，所有的数据都是以二进制来表示的，这就表明在进行仿真的过程中，使用免疫匹配规则的对象都应该是针对二进制字符串的，因此需要采用二进制的匹配算法。采用何种二进制字符串的匹配算法，这是一个十分关键的问题，因为只有采用了合适的匹配算法，才能有效的构造免疫检测器集[4]。目前有很多的近似匹配算法，如r连续位的匹配算法、海明距离匹配算法等。r连续位匹配规则能更好地反映抗体绑定的真实提取，即能更真实地反映检测器字符串与被检测字符串的匹配情况，所以它比海明匹配规则更常用，因此文章采用r连续位的匹配算法。

r连续位的匹配规则可以描述如下：对于任意的两个字符串x，y，如果两个字符串x，y在相应位置上至少连续r位相同，那么这两个字符串是r连续位匹配的，即Match(x,y)|r=true。例如，如果设定r=5，字符串x=“10111010”和字符串y=“11011010”，由于它们在相应位置4-8位上都为“11010”，因此这两个字符串是匹配的。

在训练阶段，首先随机生成候选检测器集合，然后让候选检测器与自体集进行匹配，这个过程也叫阴性选择过程。在匹配的过程中，那些与与自体集相匹配的候选检测器就被丢弃，而不与自体集匹配的候选检测器则作为成熟检测器，存储于检测器集合中。

[1] Oscar A,Fabio A G, Fernando N,et al.Search and Optimization：A Solution Concept for Artificial Immune Networks: A Coevo? lutionary Perspective [C].Proceedings of 6th international conference on Artificial Immune systems，Brazil，2007：26-29.

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关键词：AT89C51单片机，节水，智能控制

 

1 引言

目前，水资源的管理和节约成为世界性的难题。在控制人们意识上浪费的同时，各种节水设备也应运而生。目前大多都是着眼于用水节约和效率，却忽视了废水的循环使用。为此，本文基于“绿色设计”的原则，设计了一种基于单片机控制的家庭智能节水系统，最大限度的做到“水尽其用”。

2 智能节水系统设计思路

该设计用MCS-51单片机作为控制电路的核心控制部件来构成控制器,单片机输出不同程序信息，经过移位寄存器74LS164驱动，使得数码管显示相应内容，红外传感器以及混浊度传感器和水位传感器检测到的模拟信号经过8位模数转换器ADC0809转变成数字信号写入单片机，经过单片机处理再把数字信号经过8255A送给电磁阀电路和继电器电路，控制其工作与否。从结构来说该设计包括A/D转换和扩展I/O口。输入部分包括按键设置、水位传感器、浑浊度传感器和红外传感器。输出部分包括LED显示、继电器驱动电路、电磁阀驱动电路和发光二极管。系统设计框图如图1所示：

图1 系统设计框图

3 智能节水系统硬件选择

家庭节水系统通常包括4个主要构成部分，分别是收集器、处理器、储存器和供给器。系统中要用水位传感器和浑浊度传感器及多个电磁阀、继电器等，既有模拟量又有数字量。

3.1单片机的选取

ATMEL公司的89系列单片机也称Flash单片机是以8031为核心构成，它和 INTEL公司的MCS-S1系列单片机完全兼容，扩展了它的功能。89系列单片机存在下列很显著的优点:

(1)内部含Flash存储器;(2)和AT80C51插座兼容;(3)静态时钟方式;

(4)错误编程亦无废品产生;(5)可反复进行系统试验。

鉴于以上的优点，经过分析比较，根据本系统的特点，选用ATMEL公司89系列的标准型单片机AT89C51。其片内含有128字节的数据存储器(RAM)和4K字节的可电擦电写闪烁程序存储器E2PROM，这足以满足系统实现其功能。

3.2模数转换芯片

在众多的转换器中以逐次逼近式A/D转换器的性价比最高，应用最广泛，国内使用较多的芯片有ADC0808/0809,ADC0801-ADCO805及ADC0816/0817和AD574等，根据本系统的特点和要求选用中速、低廉的逐次逼近式ADC0809模数转换芯片。它包括一个高阻抗斩波比较器；一个带有256个电阻分压器的树状开关网络；一个逻辑控制环节和8 位逐次比较寄存器(SAR)；一个8位三态输出缓冲器。

该系统中ADC0809与AT89C51单片机的连接如图2所示，采用等待延时方式。论文大全。ADC0809的时钟频率范围要求在10-1280kHz。ADC0809的CLOCK脚的频率是单片机时钟频率的1/6，因此当单片机的时钟频率采用6MHz。ADC0809输入时钟频率即为CLOCK=1MHz，发生启动脉冲后需延时100μs才可读取A/D转换数据。

图2 模数转换电路

3.3 按键的识别和输出显示

常用的键盘有阵列式键盘、独立式键盘。本设计中有4个按键，不必采用阵列式，而采用独立式键盘键接一个上拉电阻与P1口的一个管脚连接。对于按键的识别，有动态扫描和中断两种方式，在该设计中，按键的使用并不是很频繁，所以采用了中断的方式进行按键的识别．

对于输出，有动态并行输出、LCD液晶显示屏和静态译码输出三种方式。水箱中的液位要提供给用户，采用了最简单的八段数码管作为显示部分的硬件电路。该设计中只用到两个数码管显示，不会占用很多硬件资源，所以采用了静态显示。这样在发光二极管导通电流一定的情况下，显示器的亮度大，而且显示稳定。在输出方式上，由于对数码管响应速度不高，采用了串行移位的方式。这里采用74LS164进行显示驱动。

3.4电磁阀与继电器的控制

为使系统安全、稳定，采用了24V电磁阀和12V 继电器。由于电磁阀不能直接与单片机相连，采用了光电隔离，再通过IRF 530进行驱动。继电器的驱动采用的是最简单的方法，即三极管驱动，通过I/O脚电平的翻转来对电磁阀进行开/关控制。论文大全。电磁阀开关动作的控制脉冲宽度可选为30ms。其控制电路如图3所示。

图3 电磁阀控制电路

3.5浑浊度传感器、液位传感器和红外传感器

APMS-10G浑浊度传感器可以根据溶液含有的杂质、灰尘的颗粒大小、密度不同，产生光电经滤波后输出即得到浑浊度检测信号。采用AT89C51单片机与APMS-10G浑浊度传感器通信,读出浑浊度值,再将数据通过串行口传给主机，采用可控三态门74LS125将两路串行通道隔离,通过可控端分时使用，当P17输出高电平时,与APMS-10G的通道导通；当P17引脚低电平时,与主机的通信回路导通。从机串口平时与主机保持通信畅通,将串口设为中断状态,随时可以接收主机发来的指令。

众多的的传感器当中。谐振式水位传感器采用了先进的传感原理,高Q值的谐振电路,具有较强的抗干扰能力、结构灵巧、精密、简单易于制造。该设计中采用了谐振式水位传感器作为中位水箱和低位水箱中的水位检测装置。

红外传感器安装在水龙头内,当人手触发传感器时,信号传递给单片机。对于红外传感器，则利用热释电红外传感器直接接收运动人体的信号，使用574S红外探头。此电路只需要接收系统，不需要发射系统，通过技术处理，可以只接受运动的人体信号，比常规红外光接收器抗干扰性强。论文大全。

4 智能节水系统主程序流程图

系统主程序流程图如图4所示。设计的思路是首先初始化，让所有芯片都恢复最开始的设置，等所有芯片都准备好了之后，则读取E2PROM内的数据，接着进行A/D采样，读取水位传感器和浑浊度传感器采集到的数据，再对数据进行数据处理，若有数据输入，则转入相应的子程序并显示水位的高度；没有数据输入则继续下面的按键判断。有键按下时，判断是哪个按键按下，然后再转入相应的子程序；若无按键按下，则转回A/D采样子程序，重复上述的程序，如此往复进行下去。

5 结束语

提出了家庭智能节水系统控制器的设计方案、硬件电路和主程序流程图。

（1）从人性化、性价比方面综合考虑器件的优略，为该系统的优化提供了基础。

（2）红外感应水龙头、LED显示和延时可调开关不仅方面使用，便于监控，而且方便自如的调节水流时间，达到了节约用水的目的。

（3）结构简单，使用方便，经济节能环保。

参考文献

[1] 张建钢. 模糊控制洗衣机浑浊度检测系统[J]. 湖北工学院学报,2002(1)

[2] 肖景和、赵健 红外线热释电与超声波遥控电路[M],人民邮电出版社，2003

[3] 张 伟. 单片机原理及应用[M],机械工业出版社，2002.1

[4] 戈 民. 一种智能节水机控制系统的设计[J]. 微计算机信息，2007.1

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关键词：入侵诱骗技术；蜜罐；网络安全

近年来计算机网络发展异常迅猛，各行各业对网络的依赖已越发严重。这一方面提高了信息的高速流动，但另一方面却带来了极大的隐患。由于网络的开放性、计算机系统设计的非安全性导致网络受到大量的攻击。如何提高网络的自我防护能力是目前研究的一个热点。论文通过引入入侵诱骗技术，设计了一个高效的网络防护系统。

    一、入侵诱骗技术简介

通过多年的研究表明，网络安全存在的最大问题就是目前采用的被动防护方式，该方式只能被动的应对攻击，缺乏主动防护的功能。为应对这一问题，就提出了入侵诱骗技术。该技术是对被动防护的扩展，通过积极的进行入侵检测，并实时的将可疑目标引向自身，导致攻击失效，从而有效的保护目标。

上个世纪80年代末期由stoll首先提出该思想。到上世纪90年代初期由Bill Cheswish进一步丰富了该思想。他通过在空闲的端口上设置一些用于吸引入侵者的伪造服务来获取入侵者的信息，从而研究入侵者的规律。到1996年Fred Cohen 提出将防火墙技术应用于入侵诱骗技术中，实现消除入侵资源。为进一步吸引入侵目标，在研究中提出了引诱其攻击自身的特殊目标“蜜罐”。研究者通过对蜜罐中目标的观察，可清晰的了解入侵的方法以及自身系统的漏洞，从而提升系统的安全防护水平。

二、蜜罐系统的研究

在这个入侵诱骗技术中，蜜罐的设计是关键。按交互级别，可对蜜罐进行分类：低交互度蜜罐、中交互度蜜罐和高交互度蜜罐。低交互度蜜罐由于简单的设计和基本的功能，低交互度的honeypot通常是最容易安装、部署和维护的。在该系统中，由于没有真正的操作系统可供攻击者远程登录，操作系统所带来的复杂性被削弱了，所以它所带来的风险是最小的。但也让我们无法观察一个攻击者与系统交互信息的整个过程。它主要用于检测。通过中交互度蜜罐可以获得更多有用的信息，同时能做出响应，是仍然没有为攻击者提供一个可使用的操作系统。部署和维护中交互度的蜜罐是一个更为复杂的过程。高交互度蜜罐的主要特点是提供了一个真实的操作系统。该系统能够收集更多的信息、吸引更多的入侵行为。

构建一个有用的蜜罐系统是一个十分复杂的过程，主要涉及到蜜罐的伪装、采集信息、风险控制、数据分析。其中，蜜罐的伪装就是将一个蜜罐系统通过一定的措施构造成一个十分逼真的环境，以吸引入侵者。但蜜罐伪装的难度是既不能暴露太多的信息又不能让入侵者产生怀疑。最初采用的是伪造服务，目前主要采用通过修改的真实系统来充当。蜜罐系统的主要功能之一就是获取入侵者的信息，通常是采用网络sniffer或IDS来记录网络包从而达到记录信息的目的。虽然蜜罐系统可以获取入侵者的信息，并能有效的防护目标，但蜜罐系统也给系统带来了隐患，如何控制这些潜在的风险十分关键。蜜罐系统的最后一个过程就是对采用数据的分析。通过分析就能获得需要的相关入侵者规律的信息。

对于设计蜜罐系统，主要有三个步骤：首先，必须确定自己蜜罐的目标。因为蜜罐系统并不能完全代替传统的网络安全机制，它只是网络安全的补充，所以必须根据自己的目标定位蜜罐系统。通常蜜罐系统可定位于阻止入侵、检测入侵等多个方面。其次，必须确定自己蜜罐系统的设计原则。在这里不仅要确定蜜罐的级别还有确定平台的选择。目前，对用于研究目的的蜜罐系统一般采用高交互蜜罐系统，其目的就是能够更加广泛的收集入侵者的信息，获取需要的资料。在平台的选择上，目前我们选择的范围很有限，一般采用Linux系统。其原因主要是Linux的开源、广泛应用和卓越的性能。最后，就是对选定环境的安装和配置。

三、蜜罐系统在网络中的应用

为更清晰的研究蜜罐系统，将蜜罐系统应用于具体的网络中。在我们的研究中，选择了一个小规模的网络来实现。当设计完整个网络结构后，我们在网络出口部分配置了设计的蜜罐系统。在硬件方面增加了安装了snort的入侵检测系统、安装了Sebek的数据捕获端。并且都构建在Vmware上实现虚拟蜜罐系统。在实现中，主要安装并配置了Honeyd、snort和sebek.其蜜罐系统的结构图，见图1。

图1 蜜罐结构图

论文从入侵诱骗技术入手系统的分析了该技术的发展历程，然后对入侵诱骗技术中的蜜罐系统进行了深入的研究，主要涉及到蜜罐系统的分类、设计原则、设计方法，最后，将一个简易的蜜罐系统应用于具体的网络环境中，并通过严格的测试，表明该系统是有效的。

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无

(f0003)《武汉理工大学学报（信息与管理工程版）》征稿启事 无

科技信息

(i0001)《武汉理工大学学报（信息与管理工程版）》第34卷（2012）总目次 无

学术论文

(667)开沟铺管机自动导航系统设计与试验 伟利国 胡小安 王丽丽

(671)基于虚拟样机的减振器阻尼特性仿真与调试 张杰 谌文思 李伯华 毛利剑 胡三宝

(675)混合数据模型在建筑物三维建模中的应用 王育坚 许承福 刘立平

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(687)凹版印刷电雕网点自动检测系统研究与设计 孟艳敏

(690)基于evm矩阵求解关键路径的方法 林铭德 戴一?

(695)基于floyd算法的校园最短路径问题分析与实现 严晓凤 陆济湘 唐双平

(699)基于本体的移动商务信息检索 毛一梅

(704)城市应急平台地名查询方法研究 张郁 王叙泉

(708)柴油机添蓝供给系统试验研究平台设计及应用 颜伏伍 芮鹏飞 刘传宝 胡杰

(712)大功率智能充电机的设计 罗冰洋 徐文静 刘思宁 莫易敏

(715)基于空间扩散模型的重金属污染源位置的研究 方玺 葛权耕 何朗

(719)外转子谐波电机的研究与分析 吴应军 乔维高 蹇林旎

(723)一类负系数解析函数族的子族 李小飞 朱志锋 王今朝

(726)基于克隆选择的免疫算法研究 周金龙 王仲君

(729)网格环境下汽车营销资源配置及其效率评估 王虎 张建友 李冰

(733)基于危机周期理论的应急管理技术创新体系 冯艳飞 黄宏纯

(737)新时期下我国经济增长传导路径的实证研究 张泉乐

(742)基于主成分分析的运输型物流企业竞争力研究 刘丹 陈丽芳

(746)名人微博的影响力评价指标研究 刘雁妮 贺和平 彭文莎

(751)基于arcgis的三维辅助规划设计 龚珍 吴浩 黎华

(754)个人所得税和企业所得税的一体化研究 徐进 杨双

(759)舰船维修经费投向的群决策分析 李璐 张亚迪 彭志高

(763)上市公司社会责任绩效影响因素实证研究 陈晓芳 孔繁国

(767)基于garch模型的证券市场风险的var度量 程淑芳 陈盛双

(772)校园一卡通资金的财务核算与核对问题研究 龚林红

(776)基于粗糙集的空管安全风险预警指标优选 杨智 罗帆

(781)b2b市场中基于mediator调节的双边协商模型 库洪锋 吴清烈

(785)动态产品供应链绩效及其驱动因素结构分析 刘进

(789)厦

市住宅地价预警研究 孙宇 叶青

(793)厦门市地价时空动态变化分析与研究 袁琳 叶青

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论文关键词：计算机网络安全 入侵检测技术

一、入侵检测系统的分类

在计算机网络中，入侵检测通常可以分为两大类，即入侵检测和入侵防御。入侵检测是指在网络中，用其特定的安全方案，对网络的操作进行及时的检测和控制，如果有恶意的程序对其发起攻击，要能及时的发现并进行阻止，从而提高网络监测的安全性、保密性和完整性。但是随着计算机网络的不断发展，越来越多的黑客来时蓄意破坏网站，盗取资料，安全隐患也越来越大，我们使用的传统的入侵检测技术和防火墙已经应付不了目前存在的很多安全问题，所以就诞生了新的入侵防御系统，它通过对经过的数据进行检测来了解其中存在的潜在的危险，从而摒弃那些存在危险或者有可能存在危险的数据和文件，从根源阻断它们对系统带来的威胁从而保护网络的安全性和保密性。

入侵监测系统和入侵防御系统两者之间也存在很明显的区别，入侵检测系统只是对网络进行一个“体检”，找出可能存在问题的地方，但是不能对整个网络作出防御措施；而入侵防御系统无法自身识别出存在危险的数据和文件，它需要入侵检测系统的相互合作，通过入侵检测系统检测出存在危险的数据，及时阻止这些数据的扩散，把它们拦在门外，保证网络的安全性。

二、入侵检测技术在维护计算机网络安全中的应用

2.1 基于网络的入侵检测

基于网络的入侵检测有两种基本形式，即软件的和硬件的，但是这两种形式的检测方式在工作流程上有着异曲同工之处。为了将整个网络的数据进行实时的检测和控制，就必须把网络接口设置为混杂模式，这样就可以在数据流过的时候对经过的数据进行控制分析，将这些数据和那些具备攻击性质的数据作比较，找出那些存在攻击性或者存在潜在危险的数据，将这些数据拦截下来，保障网络的安全运行，对于拦截下的存在问题的数据，要做好及时的记录，作为以后遇到问题可以参考的依据。

2.1.1 入侵检测的体系结构

网络入侵检测主要由Agent、Console以及Manager三个部分组成。其中Agent是用来对经过的数据作出检测，找出那些存在威胁的数据，并及时把这些数据发送到管理器；Console主要是搜集信息和数据，显示那些存在危险的数据，并从现实的这些数据中找出真正有攻击性的数据并把它们发送到管理器上；Manager主要是给警告信息发出的信号给予响应，同时Manager也执行从控制台发来的指令，再把接收来的警告信息发送到控制台。

2.1.2 入侵检测的工作模式

基于网络的入侵检测，在整个网络中要布置多个入侵检测，一般都是部署在每个网段的中部，而且不同的网络结构也不一样，所以自然网络连接形式也不一样。如果在网段中连接方式是总线式集线器，那么就把和集线器力的任何一个端口连接；如果是太网交换机，因为交换机自身存在一定的缺陷，是无法实现资源的共享的，所以在整个网段中只安排一个是不可行的，因此，可以把入侵检测系统和交换机中用于调试的端口进行连接，也可以把它放在数据流经过的关键地段，这样就可以取得经过的全部数据。

2.1.3 攻击响应及升级攻击特征库、自定义攻击特征

入侵检测系统响应恶意文件的方式有很多种，如发送邮件、查杀进程、通知管理员、记录日志、把用户的账号自动注销、把正在进行的会话切断、建立一个报告并发送等等。堆攻击特征库进行升级时可以自动从相关网站或者是地址中把有用的信息下载下来，在把这些信息反馈给控制台，由控制台把这些信息添加带攻击特征库中。对网络进行管理的人员可以按照自身的设备条件和资源状况来自定义设定特征库，对单位的网络系统和整体资源进行全面的保护。

2.2 对于主机的入侵检测

对公司主机的入侵检测一般不会对所有电脑全部进行，而是从中挑选重点检测的主机，分析和判断该主机在日志审核系统、网络连接上存在的问题。一旦发现可疑情况，那么入侵检测系统就会对主机上存在问题的部分采取相应的措施来保护网络系统。基于主机的入侵检测系统具有以下功能：全程监控用户在网络上的一切操作；对阵个系统进行持续的评估，保持数据的完整性；及时更新特征库的数据，建立全新的安全维护系统；对未经允许的操作或者是存在危险的数据做出及时的警报；将有用的信息收集起来，作为以后的参考资料。基于主机的入侵检测系统全面细致的主机进行了保护，提高了网络的安全性和保密性，节约了资源，节省了成本。

三、入侵检测技术存在的问题

虽然入侵检测系统既有很大的优势，但是在很多方面它还存在很多的缺陷，主要是体现在以下几个方方面：

第一：虽然网络入侵检测系统可以对网段里的数据进行检测和控制，发现存在的问题，但是如果不在这一网段，那么该系统就无法检测出来，所如期能检测系统的检测范围有一定的局限性，无法对全局作出检测，但是如果增加传感器的数量，就势必会增加成本。

第二：入侵检测系统的检测方法一般是通过对数据进行特征分析，这种检测方法对一般普通的问题成效较为明显，但是有一些复杂的难以识别的问题，检测系统就可能无法分辨，这就造成存在一定的安全隐患。

第三：入侵检测系统在网络上数据检测时需要进行大量的数据分析，这也可能会影响网络的质量和性能。

第四：网络入侵检测技术在处理会话加密问题上存在一定的困难，因为由于现阶段的技术，对加密通道的攻击较少，但是随着社会发展，这类问题会越来越多。

第五：虽然入侵检测系统可以检测网络上存在的问题，但是它自身的防御能力却很弱，如果它一旦受到恶意数据的攻击，那么就很难抵抗，但是它可以与防火墙进行联动，那些攻击文件通过防火墙，防火墙就会立即采取隔离措施，这样也能达到保护自身的目的。

四、总结

虽然现在入侵检测系统已经得到广泛的应用，但是它自身还是存在很多局限性，所以在发展上还不是很成熟，很多单位在入侵检测系统的选择上都是采用了基于主机和网络相结合的方式。但是这会在发展，所以入侵检测系统也在不断的发展，在数据收集和检测、网络异常的检测、专家系统滥用检测以及贝叶斯推理异常检测等等检测技术上发展的越来越成熟。总之，提高计算机网络的安全性不仅仅需要自身技术的发展，同时还需要政府以及企业进行维护和管理，只有这样我国的计算机网络事业才能发展的更好，才能给人们的生活带来更多的方便。

参考文献：

[1]胥琼丹.入侵检测技术在计算机网络安全维护中的应用[J].电脑知识与技术，2010，11

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关键词：可编程控制器 车停位检测传感器 辅助停车装置 红外检测预警

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0017-02

1 引言

随着我国迈入小康社会，停车难的问题萦绕在每个人的心头。通过对松江区的万达商业广场等多个地下停车库进行实地调研，发现在照明昏暗的情况下很难发现地面上的白色车位边界线，这对司机停车造成了困扰，降低了司机停车的效率；另外，在司机停车过程中并没有对车辆的运行位置进行监控，也没有对驶出左右边界的车辆进行提示，这样很容易导致剐蹭事故。本装置属于电气控制技术领域，特别涉及一种车库运行管理系统中的车位辅助停车电气控制装置。

2 项目设计要求

车库车位按照某种功能分为若干区域，各区域有若干车位；每个停车位的下方放置停车压力传感器用于检测该位置是否拥有车停放，车停位检测传感器与控制器相连，将停车位信息传送至控制器；停车车位边界指示有若干个嵌入地下的指示灯构成，所有指示灯距离分布在停车车位边界上，当有汽车需要停入该车位时，车位边界指示灯点亮，司机可以非常清晰的看到车位边界；车位边界检测采用红外线检测对车停过程中的车行位置进行实时检测，车位边界检测的检测装置与控制器相连，将检测信号传送给控制器，当停车过程中出现待停车辆驶出车位边界线时启动声光报警器，提醒司机及时调整停车路径。车库车位平面图如图2.1所示。

3 基于PLC的车库车位辅助停车装置的设计

3.1 功能描述

基于PLC的车库车位辅助停车装置示意图如图3.1所示，主要功能器件包括车停位检测传感器、停车位边界指示装置、车位边界内、外检测、声光报警器、LED指引灯。

功能1：当控制器接收到选位信号后，车行指示灯以流水灯的工作方式点亮指引车辆进入待停车位。

功能2：停车车位边界指示由若干个嵌入地下的指示灯组成，所有指示灯等距离分布在停车车位边界上。当停车车位边界指示处于工作状态时，指示灯点亮，待停车辆的驾驶员能清晰地看清楚地面的停车位边界线，照明光线和积水带来的视觉干扰被极大地降低，有利于驾驶员安全的泊车。当检测车辆停放到位后，经过一定时间的延时，停车车位边界指示灯熄灭，恢复待机状态。

功能3：在驾驶员泊车过程中，车位边界检测将全程监控车行的位置是否在停车位的安全范围内。车位边界检测采用红外线检测，检测装置包含内、外两侧。内侧边界检测进行预警，外侧边界检测进行报警。车位边界检测的检测装置与控制器相连，将检测到的车行信号送给控制器。当内侧边界检测器检测到待停车辆行驶信号时，报警灯低频闪烁，报警器发出低频预警声，说明该车辆的位置已经偏离了停车安全范围，驾驶员应当及时调整停车的行车方向；当外侧边界检测器检测到待停车辆行驶信号时，声光报警器报警灯高频闪烁，并发出高频报警声，说明该车辆的位置已经超出了停车安全范围，驾驶员应当立即调整停车操作，以免发生待停车辆与左右两边车辆的剐蹭事故。

功能4：当车停位检测传感器检测停车位车辆停放时间超过5分钟未发生变化，视为泊车操作结束，相应的停车车位边界指示、车位边界检测和声光报警器的工作状态复位。

3.2 输入输出端子分配

本装置设计包括车库的所有车位的功能，各区域可采用工业控制网络来实现信号的传输并实现功能控制。本文主要对某一特定库位的功能实现进行设计与实现。以1号库位为例，经过分析确定输入信号为内侧红外检测等6个信号，输出控制端包括停车位边界指示灯等7个信号，共计13个信号，如表3.1所示，所以确定可编程序控制器的型号为FX2N64MR，每个PLC可实现对4个库位的控制。

3.3 基于PLC的车库车位辅助停车装置结构框图

“基于PLC的车库车位辅助停车装置”的控制涉及PLC控制技术、工业控制网络、LED显示技术，传感器技术等，系统控制框图如图3.2所示。

3.4 基于PLC的车库车位辅助停车装置控制功能实现

整个控制装置以接收到选位控制信号为启动，车位边界指示灯点亮，同时Y1～Y4以1S间隔流水灯状态工作指引车辆入库；当车位停车检测传感器检测到信号超过5S，表示车辆在车位中停放静止状态；当车位内侧检测装置检测到信号时，系统发出周期为1S的低频声光预警；当车位外侧检测装置检测到信号时，系统发出不间断的声光报警。装置控制功能部分程序实现如图3.3所示。

4 结语

本装置实现了对待停车辆指引到位、车停位检测、车位边界指示、停车过程预警和出界报警等功能，使停车过程更加安全和人性化。整个控制使用三菱FX2N可编程序控制器控制，通过对实验设备进行调试，最终实现了设计要求。本装置进行简单额改进就可以应用于别墅中的独立私家车库；地面行车指引机构也可以用于高架路、高速公路等道路交通，尤其是在阴雨天晚上，地面有积水的路况下能够有效的提高行车的安全性。

参考文献

[1]张静之，刘建华.PLC编程技术与应用[M].北京：电子工业出版社，2015.

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[4]孙博.智能车库系统的研究与实现[D].昆明理工大学硕士论文，2014.4

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关键词 矿用高压电缆；在线监测系统；总体设计；监测子站

中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）103-0235-02

1电力电缆在线监测技术

电力电缆检测技术是电力电缆状态评估的基础，国外在此方面起步较早，始于上个世纪中期，开始主要是定期试验维修，即离线检测。到七十年代，随着电子技术、传感器技术、信息处理技术和的网络通信技术发展，才使得电力电缆的在线监测技术取得较大的突破，并逐步进入实用化阶段，而随后的数字技术的出现，使电力电缆的监测上了一个新的台阶。我国的电力电缆检测技术始于上世纪八十年代，虽然起步有点晚，但在不断发展和进步的同时也取得一些研究成果，如1989年，我国自主研制出第一台电力电缆故障检测仪。

为了避免事故发生，使煤矿能够安全生产，电力部门会对有关部门进行电缆预防性试验。预防性试验分为非破坏性试验和破坏性试验两种。非破坏性试验是在不会破坏电缆绝缘前提下或较低的电压下进行的相关试验，通过电缆表现出来的各种特性间接判断电缆的绝缘状况；破坏性试验也称绝缘耐压试验，绝缘耐压试验通过现场模拟各种实际电压以考验其绝缘水平，此试验对电缆本身具有不可逆转的破坏性。

实践经验表明，预防性试验对电力设备的安全运行起着至关重要的作用。但传统的预防性试验有着固有的缺陷，因为预防性试验需要停电检测，而许多重要设备又不允许轻易停电，况且停电后的设备状态与运行中的状态相比具有较大的差异，这也大大影响了判断准度。除此之外，周期性的停电检查不仅需要耗费大量的人力物力，而且由于不能实时在线监测，也不能保证电缆在检修间隔期不出现故障。因此，十分有必要大力发展电缆在线监测技术。目前，国内外正在积极探索的几种在线监测方法主要有谐波分量法 、直流成分法、介质损耗tgδ、交流叠加法、接地电流法、直流叠加法、局部放电法。

本论文以矿用高压电缆为研究对象，根据一定的筛选原则对矿用高压电缆在线监测系统进行构建，能有效提高系统预警的准确性和可信性。

2 矿用高压电缆在线监测系统总体框架

本设计将矿用高压电缆的监测系统分为监测子站、传输网络和监控中心三大部分，单个监测子站就可以独立完成数据采集、处理、存储、现场报警显示等功能，是整个系统的核心。其中，数据采集量应包括一系列参数（电压、负荷电流、接地电流、局部放电温湿度等），但由于条件限制，本系统仅选择了温度参量，若需采集其他数据，可直接在微处理器单元上开发接口，并增加相应的硬件电路和控制程序即可。

2.1 监测子站设计

我们采用如下方案来完成监测子站系统设计，首先选用DS18B20数字温度传感器采集温度数据，MSP430F149单片机作为微处理器；然后由处理器对采集的信号按特定的算法做深度挖掘和分析处理；最后，微处理器根据数据处理结果一方面对现场情况进行数据存储、显示或现场报警显示，另一方面将评估结论传送给无线通信网络，由监控中心接收。

2.2 系统软件设计

本设计将系统的软件设计分为监控中心运行管理程序和监测子站控制程序两大部分。监控中心运行管理程序负责整个系统的管理、运行和维护，该程序运行在监控中心的上位机上。本设计将该程序分为主界面层和应用层两大部分：主界面层为一个操作面板，可控制一些操作命令的发送，也可用于数据显示；应用层主要包括系统设置和调试、数据查询等。

监控中心的作用是接收来自监测子站的所有结论性数据，使工作人员可以实时了解整个系统的运行状况。首先是由监控中心的工作人员发出启动命令，系统便开始完成初始化工作，主要包括无线通信网络的初始化，数据检测系统初始化，数据处理系统初始化等；初始化工作完成后，工作人员可发送操作指令，操作指令通过无线传感网络传送到各个监测子站；监测子站收到命令后，便开始运行监测子站控制程序，最后再由无线网络将程序运行结果返回至监控中心。

监测子站控制程序主要作用是完成一个监测点的数据检测，数据处理，现场报警显示等工作。另外，监测子站作为无线传感网络的一个无线终端，还负责将程序运行结果通过无线网络传送至监控中心。

监测子站作为整个系统的核心，需要完成数据采集，数据传输，数据处理，算法实现等所有工作，所以监测子站的控制程序在本系统中地位十分重要。按照模块化的设计要求，本设计将监测子站的控制程序分为五大部分，主要由数据采集模块（接收温度数据采集命令，然后检测电缆表皮的温度数据）、数据处理模块、数据存储模块、结果显示模块、数据通信模块等组成。

3 结论与展望

本文实现了矿用高压电缆在线监测系统的设计，包括总体框架和监测子站的软硬件设计。但由于条件限制，本系统仅选择了温度参量，若需采集其他数据，可直接在微处理器单元上开发接口，并增加相应的硬件电路和控制程序即可。由于篇幅限制，本文仅仅给出了矿用高压电缆在线监测系统的设计方案，并未给出对收集到的数据的处理方法，按照目前我们的研究结果，对收集到的数据进行灰关联分析会比较有效果，在以后的研究中，我们会从这一方面着手。

参考文献

[1]张海龙.110～220KV XLPE电缆绝缘在线监测技术研究[D].武汉： 武汉大学，2009.

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