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關鍵詞:電廠安全生產;遠程監控;自動控制;遠程監控

中圖分類號:TM764

文獻標識碼:A

文章編號:1009-2374(2009)19-0033-02

隨著計算機技術、控制技術、通信技術、網絡技術等的快速發展,逐漸形成了工業控制的數字化、智能化與網絡化,使計算機控制系統逐步從集散控制系統(Distributed Control System,DCS)走向以現場總線為基礎的分布式現場總線控制系統(Fieldbus Control System,FCS)。FCS是集當今計算機技術、網絡通信技術和自動控制技術為一體的當代最先進的數字化網絡計算機控制技術,是一種全分散、全數字、全開放的控制系統,是自動控制技術發展的焦點和熱點,被譽為工業自動化領域具有革命性的新技術。

目前全國很多電廠都在實施生產系統的遠程自動化控制改造,采用FCS技術構建環繞全電廠的安全生產遠程監控系統是必然趨勢,因此,本論文將主要針對電廠內安全生產遠程監控系統的構建進行分析,以期和同行共同討論。

一、基于CSS架構的遠程監控系統設計

(一)系統的架構模式選擇

按照系統終端情況的不同,可將該數據采集監控系統的開發模式總的分為B/S(瀏覽器/服務器)和C/S(客戶端/服務器)兩種結構模式。B/S結構的系統以服務器為核心,程序處理和數據存儲基本上都在服務器端完成,用戶使用IE瀏覽器就可以進行事務處理。C/S結構的系統以服務器作為數據處理和存儲平臺,用戶在終端安裝特定的程序來進行事務處理,然后再將數據傳遞到服務器端。

結合上述分析,本論文采用C/S/S模式結構。C/S/S模式也叫客戶/應用服務器/數據庫服務器結構Client/Application Server/Database Server(C/S/S)模式,是從C/S模式發展而來的。這種模式中的三層架構“分工”明確。客戶端負責程序的應用和數據的讀取、分析等前臺操作,應用服務器存放并運行信息系統的業務邏輯,數據庫服務器存放并管理信息系統的數據。由于在客戶端和數據庫服務器之間使用了應用服務器來處理業務邏輯,大大減輕了數據庫服務器的壓力,極大地提高了系統的并發處理能力;另外,由于用戶的請求是發向應用服務器而不是數據庫服務器,使得數據的安全性大大提高,數據庫服務器的主要職責由應付客戶端的數據請求,也為了實現數據的網絡共享,故這種結構非常適合實時響應性、安全性、數據吞吐率等性能要求較高的系統,同時它也繼承了C/S結構的優點,目前這種方式是最可靠、最能完美體現電廠大范圍內的遠程監控系統的控制特點及要求。

(二)系統層次結構設計

1.上位機系統層次分析。電廠安全生產遠程監控系統采用三層C/S/S體系結構,使得用戶只需要通過客戶端即可輕松完成和實現豐富的信息管理等多種功能,整個上位機系統由客戶端應用程序、應用程序服務器和數據庫服務器三個層次構成,其中客戶端應用程序主要完成對電廠遠程監控系統的信息管理及控制等操作;應用程序服務器主要集成對全電廠安全生產管理系統的控制、管理程序;數據庫服務器主要是用于存儲電廠安全監控系統的生產、監測監控數據,以備查用。

2.下位機系統層次分析。既然要實現全電廠安全生產的遠程監控,就必須要借助網絡層實現對底層電廠生產設備、生產過程的遠程監測監控,如對鍋爐設備、水輪發電機組等生產設備的遠程監測及監控,因此對于下位機系統的層次構成,主要是由傳感采集設備(即傳感器)完成對生產設備的特征數據的采集,通過數據采集卡加載網絡通信模塊完成數據的網絡遠程傳輸,傳輸到上位機系統的數據庫服務器,并由用戶通過客戶端應用程序,通過調用應用程序服務器中的遠程管理控制程序,實現對底層設備的遠程監測與監控。

3.網絡傳輸層分析。根據電廠生產設備分布式的特點,以及對電廠生產過程遠程監控的要求,本論文采用現場總線技術,同時借鑒工業以太網的統一通信協議的特點,對面向全電廠布置的分布式安全生產系統實施遠程監控。遠程通信網絡布置要合理,這是在網絡傳輸層布置時必須遵守的。

(三)遠程監控系統的控制實現方式

電廠的遠程控制系統的控制方式采用遠程控制與現場手動控制相結合的方式。首先要實現相關生產設備及生產過程的遠程控制功能,這主要依賴于對底層設備的控制數據的組態而實現,通過上位機的客戶端程序,實現對電廠安全生產的遠程控制功能;其次,是要在相應的生產設備或生產過程現場配備手動控制開關,以滿足不同的優先級控制需求,也有利于對相關生產設備的現場檢修、維護和系統改造升級等。

二、電廠安全生產遠程監控系統的實現

(一) 遠程視頻監視系統設計

1.視頻信號傳輸方式。工業電視系統的信號傳輸有兩種方式:電纜傳輸和光纖網絡傳輸。這里選定光纖作為電廠遠程視頻監控系統的傳輸介質,結合目前現場總線發展的新技術,依靠最先進的工業以太網通信技術實現電視監控系統的聯網傳輸。

2.系統設計。電廠生產遠程視頻監控系統主要由前端攝像設備、視頻控制設備、光纖數據傳輸設備和視頻輸出設備等部分組成。(1)前端攝像設備。前端攝像設備即為安裝在社區內的各個布點場所的攝像機。地面使用的攝像機由于監控范圍較大,大部分使用的是云臺攝像機,云臺是一個能進行水平和垂直兩個方面運動的裝置,安裝于其上的攝像頭能夠實現水平350°,垂直90°全方位攝像,因此選用彩色全方位攝像儀。(2)視頻控制設備。視頻控制設備是監控系統的心臟,可以分前向設備與后向設備,前向設備主要包括視頻服務器,主要功能是實現視頻信號的聯網;后向設備主要由光發射機、光接收機、視頻分配器、視頻矩陣控制切換系統、處理器、云臺控制器等組成,一般安裝在總調度室,完成視頻圖像的接收與處理,遙控云臺的全方位移動,調節鏡頭焦距的變化以及各種輸出信號的控制。(3)光纖數據傳輸設備。數據傳輸設備主要采用光纖進行傳輸,同時需要為整個傳輸系統配備交換機及流媒體服務器等設備,實現視頻信號的全數字化傳輸。采用光纖的最大優勢就在于可以遠距離而無失真的傳輸視頻數據信號。(4)視頻輸出設備。視頻輸出設備主要包括監視器、DLP大屏幕和硬盤錄像機,調度室的工作人員可以通過監視器、DLP大屏幕對控點進行24h監控,也可通過硬盤錄像機將攝像機圖像保存下來,為電廠安全生產提供必要的數據信息。

(二)遠程數據傳輸通信協議設計

通信應用服務程序和監控終端間的通信方式是基于TCP/IP網絡的Windows Socket通信,因為這種通信協議是目前現場總線中最為主流和應用最為廣泛的通信協議之一,用來傳送各種監控數據、信息和控制命令等,具體的通信協議如下:

幀組成字段的意義:

1.IP地址用來標識發送者的網絡地址,用long表示。

2.類型表示通信類型,共分為2種,即:查詢和應答,用byte表示,其中0x01表示查詢,0x02表示應答。

3.時間指當前系統時間,表示幀發出時的本機系統時間,在中心服務器發向端局監控機的查詢幀中用于校對監控機的系統時間,用time_t表示,即精確到秒級。

4.數據長度用來表示后跟數據的總長(字節,不包括長度本身及以前數據),用long表示。

5.數據是指具體的數據,其組成及解釋隨類型不同而變化。只要在需要實現遠程監控的設備或機房內布置了采用該通信協議的現場總線,那么該生產設備或生產過程就可以被集成到全電廠安全生產監控系統的平臺上,實現安全生產的遠程監測與監控。

(三)遠程監控系統的接口設計

接口是指通信服務器和底層的遠程監控終端之間的通信接口。

通信服務器和監控終端之間的通信接口,采用基于TCP/IP網絡的Windows Socket通信方式,包括以下部分:

1.系統對時:監控終端定時向通信服務器查詢系統時間,把本機時間和通信服務器時間進行同步。

2.查詢一個機房運行狀態。

3.查詢一個班組:當監控終端主機監控一個班組時,定時向通信服務器發查詢本班組所有機房運行狀態的命令。對獲得的機房數據進行處理。

4.查詢所有機房:當監控終端主機監控所有機房時,定時向通信服務器發查詢所有機房運行狀態的命令。對獲得的機房數據進行處理。

5.查詢通信狀態:監控終端主機定時發送查詢交換機當前通信是否正常的命令。

6.接收報警:監控終端主機接受通信服務器發送的報警信息并進行處理、顯示。

三、結語

電廠是我國重要的電力能源輸出基地,對于全國數千個電廠而言,實現生產過程的遠程自動化控制,是提高我國工業生產自動化、智能化水平的重要要求,同時對于生產設備和生產過程的遠程安全監控,也是不可缺少的。本論文對電廠安全生產遠程監控系統進行了分析設計和討論,給出了完整的遠程控制方案和遠程監控的實現手段,對于提高自動化水平和計算機自動控制在電廠安全生產遠程監控系統中的應用具有一定的指導和推廣意義。

參考文獻

[1]劉桂芝.智能社區網絡視頻監控報警聯動系統的設計[J].微計算機信息,2005,(28).

[2]倪海燕,馬常旺,胡超.基于多線程技術的智能小區管理服務系統構建[J].寧波大學學報(理工版),2006,19(1).

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關鍵詞：葉片加料精度，壓力變送器，霧化效果

 

制絲車間六千葉片線加料機主要由加料泵、料缸、加料管路、蒸汽管路等組成，是煙葉加工環節的關鍵過程，對產品的內在吸味影響很大。免費論文參考網。它的主要工藝任務是：將葉料按照配方的要求準確、均勻的施加到葉片中去。在每一批的煙葉的生產中。工藝要求是：葉片瞬時加料精度不能超過2％，總體加料精度不能超過1％。所有在生產中，如果出現加料不穩定的情況，對產品的內在質量影響極大。

1.存在問題

在正常的生產中，料液與霧化蒸汽在加料噴嘴處匯合，使香料成霧狀均勻的噴到物料中。目前，所施加到物料中的香料的霧化效果如何，沒有科學、有效的方法進行檢測。

六千葉片線加料系統的簡圖如下所示：

2.問題原因分析

1）經過我們的觀察，發現在改造前，六千葉片線加料的正常生產中，操作工僅憑手感調節霧化蒸汽管路截門，觀察蒸汽壓力表的讀數，憑借經驗值來調整加料霧化蒸汽的大小。免費論文參考網。此種操作方法，因為操作人員的差異、各自的經驗值不同，加料的霧化效果也就不相同，會造成加料過程的不穩定，而此過程對產品的影響很大，就不能實現產品的“批次穩定”。

2）在六千葉片線的正常生產中，加料系統所需的蒸汽源是波動的，是否達到規定的要求，沒有準確數據可供參考，也就沒有可追溯性，致使六千加料料液霧化效果這一關鍵過程缺少可靠的保障。

3.解決辦法

通過對六千葉片線加料霧化蒸汽管路的物理位置、壓力范圍等情況進行綜合分析后，我們決定采用E+H公司的壓力變送器來進行壓力檢測。其工作原理是：介質壓力直接作用于陶瓷膜片，正常的壓力使膜片偏移0.025mm,超壓狀態也只使膜片偏移0.1mm，此時測量膜片貼到了陶瓷支架上，避免了損壞。膜片位移產生的電容量，由與其直接連接的電子部件檢測、放大和轉換為標準信號進行輸出。改造方案確定后，我們主要進行了以下四個方面的改進：（1）根據現場情況，選擇合適的位置，在霧化蒸汽管路上安裝E+H公司的壓力變送器（見后付圖一所示），并設定相應的參數，進行了相應的調試與校驗。（2）安裝完畢后，通過多次的試驗最終確定了恰當的霧化蒸汽壓力，并及時通知了相關的技術、操作人員。免費論文參考網。（3）現場調試完畢后，在801電控柜的PLC中編寫了相應的數據采集的程序（見后付圖二所示），并將此數據采集到制絲集控室的上位機中。（4）修改制絲集控室的上位機數據采集程序，實現通過“歷史趨勢圖”可以及時的查看六千葉片線加料霧化蒸汽壓力值的目的（見后付圖三所示）。改造后，經過三個月的運行，六千葉片線加料霧化效果十分的穩定，保證了產品的質量，取得了良好的效果，在以后的工作中會繼續跟蹤檢查其運行效果。

4.采用的關鍵技術及創造點

（1）此次改造使用的E+H公司生產的壓力變送器，是第一次應用到制絲車間相關設備的蒸汽檢測回路中，是一種新檢測方法的實際使用，為以后更好的推廣使用打下了基礎。（2）我們通過分析采集到的六千葉片線加料霧化蒸汽壓力趨勢圖，總結出經驗，協助工藝面制定出了操作規范，保證了產品的“批次穩定”，提高了產品的質量；使車間的設備管理更加科學，為車間的“數據文化”提供了更加翔實的記錄。 （3）在制絲車間部分設備上使用的檢測蒸汽壓力的元器件主要的是壓力表、電接點壓力表等，其主要用于蒸汽壓力的顯示，屬于普通機械式壓力表，不能實現電控信號的傳輸，也不便于遠程監控、記錄。此次使用的E+H公司的壓力變送器功能強大，能夠實現電控信號的傳輸，便于遠程監控、記錄，性能穩定、可靠。（4）項目的推廣、應用情況。六千葉片線加料霧化檢測方法的成功改進，取得了良好的使用效果。以此為借鑒，我們又把此次改造后的成果應用到四千葉片線加料系統，同樣取得了成功。

5.預期達到的技術指標與經濟效益

改造前：在六千葉片線加料的正常生產中，操作工僅憑手感調節霧化蒸汽管路截門，觀察蒸汽壓力表的讀數，憑借經驗值來調整霧化蒸汽的大小。此種操作方法，因為操作人員的差異，各自的經驗值不同，加料的霧化效果也就不相同，會造成加料過程的不穩定。改造后：通過分析采集到的霧化蒸汽壓力趨勢圖，總結出經驗，制定出操作規范，保證了加料過程的穩定，也就保證了產品的“批次穩定”，提高了產品的質量；通過遠程監控，方便了設備的維修檢查。 改造后所帶來的效益也是非常可觀的：一是保證了產品的“批次穩定”，提高了產品的內在質量；二是實現了遠程監控，方便了設備的維修檢查；三是實現了六千葉片加料過程的“可追溯性”。

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關鍵詞：物聯網技術；遠程管理；中藥種植

1前言

近年來，遠程監控技術應用于現代化農業的研究十分熱門。它起源于20世紀末西方國家提出的"數字農業"思想，是結合了GIS、GPS技術、智能決策系統、自動控制理論的一種現代化農業生產形式。據報道，截止2013年已有中藥材種植面積達110萬畝，有20余萬農民從事中藥產業，約1/4的農田種植藥材。今天，中藥材生產已經成為亳州農業的支柱產業。盡管種植中藥材的面積大，品種多，但卻存在著種植以散戶為主、技術低下，操作不規范，偏面追求產量和效益，忽視質量等問題。亳州種植中藥材的問題在全國有普遍性。中藥種植屬于高風險行業，天氣、病蟲害、化肥和農藥價格、油價、市場需求等因素都會影響收成。所以運用信息化手段管理農場將成為了一個趨勢和向導。

2現代化中藥農場管理系統基本框架

整個物聯網應用可以分為三層，見表1。

本系統由各種特征傳感器構成一個微型監護網絡，傳感器節點上使用中央控制器對所需要監測的植物生命指標、環境指標等傳感器進行控制來采集數據。通過SIM900無線接發模塊和Arduino Yun模塊二種聯網方式將數據發送至終端設備，并由該設備將數據傳輸至網絡上，通過網絡可將數據傳輸至遠程監控中心，由專業人員對數據進行分析統計，提供必要的咨詢服務，實現遠程管理。

3系統技術關鍵

3.1遠程監控技術

3.1.1遠程監控控制端介紹 本系統的一大優點就是在于其便利的遠程監控，共有兩種方式。

一種是基于"ArduinoYun模塊"聯網方式的監控（簡稱"網頁端"），該方式的好處就在于可以很方便的查看和控制。我們采用的Arduino Yun主板，自帶路由器（即無線傳輸功能），將傳感器采集到的信息傳輸到互聯網，同時移動電子設備（包括筆記本電腦、ipad、手機等一切可上網的設備）連接到互聯網網絡。就可以實現遠程監控管理操作。

該方法非常便捷使用，不限制于所使用的設備，對比手機App或PC端軟件的好處是：免去了下載安裝，避免換設備時因沒有安裝而不能使用的情況；同時網頁端的操作不受電子設備本身操作系統的影響（無論是安卓或IOS平臺都可以使用），省去了開發App時需要兼顧系統平臺的問題。

另外，考慮到系統的安全性，我們在使用網頁端時，設置了用戶名和密碼進行加密保護，避免有其他人員的使用。

目前已經可以完成：自動灌溉、實時溫濕度獲取、實時圖像獲取、檢測入侵、系統自動報警等。

操作界面，見圖1。

圖1 "網頁端"在電腦操作界面示意圖

在"網頁端"的電腦操作界面上，還可切換數據視圖，如：折線圖、柱狀圖、文本數據。同時設計有圖片保存功能，可將所需要的數據以圖片格式保存。

同時，將這些采集到的數據建立數據庫，為后期研究作準備（詳見技術關鍵信息整合部分）。

另一種則是基于"SIM900模塊"的聯網方式（簡稱"手機端"），它是基于電話撥號、短信功能。可以在沒有無線網絡的狀況下使用，保證了單一故障情況下系統的可靠性。由現場的傳感器實時監測當時的溫濕度、光強等環境數據，并把數據通過無線接發模塊SIM900定時發送到管理人員的手機上。或需主動查詢時，即通過撥號到指定號碼，隨后可以短信形式接收到實時的農場參數信息（T為溫度、H為濕度、L為光強），

目前已完成的有：短信接收溫濕度、光照度、有無人員闖入等信息，見圖2。

圖2 "手機端"系統工作流程圖

3.1.2遠程監控功能介紹 遠程監控主要可實現以下4方面的功能：①實時數據檢測：主控制器定時輪詢傳感器節點，檢測環境實時數據，包括實時圖像、溫度、濕度、光照等數據，將信息存儲到主控器的芯片卡中，用于后期環境數據的記錄，同時建立數據庫，實時獲取檢測數據的信息，便于計算機完成對數據處理和分析。②系統自動報警：當主控制器檢測到本地監控參數，會對數據進行分析，如果監控參數達到報警閾值，主控制器將根據預警方案向控制中心發送報警信息，從而提醒管理者，隨后可立即采取相應措施。以板藍根為例，當溫度超過25℃，土壤濕度超過80%時，系統就會自動報警提示，見圖3。③入侵檢測：系統可以根據人體紅外傳感器進行入侵檢測。當有動物或人員進入檢測范圍內（5～7m），系統將會發送短信提示管理者。同時觸發蜂鳴器工作，發出警報聲意圖趕走入侵者并提示現場人員采取相應措施。④反饋控制：用戶可以通過手機發送相關控制命令到主控制器，主控制器接收到指令后會根據預設規則采集相應數據信息，并將數據信息反饋至用戶終端。如用手機或電腦遠程"開啟/關閉"農場的自動灌溉裝置等。

圖3 自動報警示意圖（紅色字為報警提示）

3.2硬件平臺選擇 在硬件選擇上，我們采用當今比較流行的開源硬件-Arduino。Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，包含硬件（各種型號的Arduino板）和軟件（Arduino IDE）。

Arduino是一個基于開放原始碼的軟硬件平臺，構建于開放原始碼simple I/O介面版，并且具有使用類似Java、C語言的Processing/Wiring開發環境。

3.3傳感器的選擇 傳感器采集中藥植物各種生長參數，這些參數將通過下位機進行數據處理及融合，通過無線數據傳輸將數據發送到終端節點并由Internet發送到遠程監控中心，為管理人員提供各種重要的生長參數變化，幫助他們實時監測遠端中藥植物的生長狀況，并可以及時地采取相應措施。無線傳感器網絡節點的點框圖和處理器單元如下圖所示：

圖4 點框圖和處理器單元示意圖

對于該系統，我們將采用如下的傳感器：①光強度-BH1750；②溫濕度-SHT1x和SHT11；③生長情況-東芝MJPG UVC 720P高清攝像頭；④人體紅外感應模塊--HC-SR501；⑤有源蜂鳴器--AC-S701。

3.4充電技術與功耗 充電技術我們將采用太陽能充電的形式，但是太陽能充電的電流過小，不能很快速的充滿一節鋰電池，所以在系統中我們將加入低功耗模式。即傳感部分及數據處理部分將采每隔一段時間采集并上傳數據的形式，而非循環采集。

在設備喚醒上，我們優先采用WDT看門狗進行喚醒。

3.5數據獲取--建立數據庫 對于由分布在農場中的各個傳感器裝置采集到的數據資料，通過電腦將這些數據存儲到數據庫中。另外，作為備份，采用在軟件中建立數據庫和在Arduino YUN硬件中放置儲存芯片記錄實時檢測數據。

4總結與展望

在傳統人工逐漸被代替的今天，中藥材生產必須徹底打破小農經濟的模式，走規模化規范化的改革道路，引進高科技先進的管理模式和技術。故我們所設計的"現代化農場遠程監控管理系統"是符合當下改革潮流趨勢的，本系統有助于推動中藥種植的發展、質量控制與普及提高，并朝著客觀化、標準化、規范化方向邁上新臺階，對推動中醫藥事業實現數字化、現代化具有深遠的意義。

參考文獻：

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[2]徐小龍.無線傳感器網絡技術與應用[R].南京郵電大學.

[3]楊林楠.三化螟、斑潛蠅發生預測模型研究與應用[D].電子科技大學博士論文.

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關鍵詞：系統原理 結構 功能 集中報警

1. 引言

隨著電梯大量地投入使用，電梯困人現象也隨之增多，困人時若施救不及時或施救不適當，都將可能發生事故，為了確保電梯安全運行，迫切需要能夠有個自動報警、及時響應、及時救助的系統。

經市場調研，國內對電梯的監控報警基本都是被動式的，一般有三種型式：一是簡單的在電梯轎廂加裝監視探頭，由值班室人員時時關注轎廂內的動態，一有情況馬上組織營救，這種雖有效但要求值班人員責任心強，有專業營救知識，這一點許多單位難以做到，如2005年7月8日邵武某賓館在電梯轎廂中雖然安裝了攝像頭，但由于保安人員吃飯不在值班室，求救無人應答，被困人員掰門逃生，結果墜落死亡；二是在轎廂內加裝有線或無線的通訊設備，對于老年人和小孩常不知如何打電話求救，延誤了救援時間；三是電梯制造廠家原機配備的遠程監控，但由于造價高，且許多電梯制造、維保單位沒有配備相應運作系統，即使使用單位有配備遠程控制，也得不到利用，其次一個廠家一個設計型式，很難把一個城市所有品牌電梯整合成一個集中系統。

為此，我們研制了《電梯故障停機集中報警系統》，本報警系統通過高可靠性的通訊協議、功能齊全的管理軟件和人性化的界面，將電梯運行記錄、檔案管理、事故記錄與統計分析等功能集于一體，系統還具有遠程無線遙控、短信報警、維保人員調度、維保企業資質考評、電梯運行信息統計分析、查詢、數據打印等功能。遠程無線通信方式采用GPRS/GSM短信模式，并能在故障發生時，立即定點報警，以手機短信方式，及時把故障發生的狀況通知電梯管理員和有關部門。

2、系統的工作原理

在調研分析電梯運行狀態的主要對象之機械電氣性質和特征的基礎上，通過仿真和實驗提煉其關鍵參數識別方法，運用先進的遠程自動監測與控制技術，借助數字移動通信網絡的數據通信平臺功能，采用現代數字傳感技術，構建一套完整的智能化實時自動監測系統，實現對大量、分布廣泛的工業及民用電梯設備運行狀態的自動監測，一旦發生電梯設備故障或故障征兆時能夠自動報警，在第一時間通知有關部門進行搶修救援，盡可能避免人身和財產損失。本系統能夠實現對電梯設備日常運行情況進行跟蹤記錄，對電梯設備的維護保養情況進行分析統計，對維護保養人員的例行保養工作情況進行精細化管理，提高設備完好率、降低設備使用成本、減少事故征兆，并且對改善用戶方和維保單位的和諧關系有積極的作用。

2.1故障信號的采集

由安裝在電梯上的電梯故障監測儀收集分析接在電梯上的信號采集端口的數據信息，不間斷的對電梯運行狀況作出診斷，一旦采集到故障信號，就采用雙重信道自動選擇進行遠程數據傳輸，將電梯故障上報給維保遠程監控中心，直至得到系統主站確認并作出響應。

2.2、故障報警的處理

維保遠程監控中心接到故障監測儀的報警后，啟動報警響應系統及警鈴，自動呼叫實時通知維保人員及相關管理人員，值班人員或維保單位負責人可以根據報警類型啟動相應的應急狀態，指揮調度維保人員到現場解救被關人員或解除故障。

3、系統網絡結構

該系統由前端數據采集裝置、維保遠程監控中心、特檢監督中心組成。其中前端數據采集裝置采用GPRS( GMS備用) 通道與維保遠程監控中心進行通訊。維保遠程監控中心通過公網或專網定時將故障信息及處理結果數據上報至特檢監督中心。系統網絡結構如圖1所示：

圖1 系統網絡結構

本系統為大型軟件系統，采用分布式計算，但考慮目前一些用戶實際情況，仍支持單機運行方式。典型系統物理組成及網絡結構：電梯、監控終端、通信通道(GPRS/GSM)、查詢工作站軟件、監控工作站軟件、短信發射器(科能短信發射終端)、數據庫服務器、WEB服務器。將來可擴充WEB服務器提供Internet查詢方式等擴展服務器。

監控工作站主要是負責接收電梯監控終端上報的故障信息、維保信息，對故障信息進行統計整理生成相關的報表數據，通過短信發射器實時通知維保人員及相關管理人員，定時上報數據到特檢監督站，可查詢電梯歷史運行情況及故障信息，同時具有基本信息檔案維護功能及報表設計功能。

查詢工作站具有基本信息檔案維護功能及報表設計功能，同時可查詢電梯歷史運行情況及故障信息。

數據庫服務器包含特檢站信息、維保單位信息、維保人員信息、電梯檔案信息、電梯參數信息、電梯故障及處理信息、電梯維保信息等等組成的數據庫，同時運行數據庫管理系統，目前采用SQLServer2000系統。為了達到數據安全目的，除了在數據庫服務器運行自動備份程序外，最根本的解決方案是采用系統級的雙機熱備份方式，可達到故障自動轉移，無須停機的目的，系統的可用性相當高。

4、系統具有的功能

4.1 具有對電梯故障信號采集功能

通過15個信號采集端口接入，采用單片機技術、短距離無線通信技術、傳感器技術、GPRS網絡通信技術、射頻卡通信技術、語音技術等技術的電梯故障監測儀實現。

本系統可對電梯的運行狀況進行實時監測和記錄，當電梯出現即使是輕微或短暫的故障時，系統均能自動判斷出故障的類型并將其全部記錄在內部的存儲器中。這樣，電梯維護管理人員即可通過分析一段時間內的電梯運行記錄數據，全面了解電梯的實際運行狀態和故障分布情況，包括電梯的運行時間、啟動次數、發生故障的時刻及持續時間、故障類型等等。通過系統的故障統計功能，就可以知道該電梯在什么時候發生故障的頻率比較高、那一種類型的故障出現的幾率大、那一種故障正在呈現發展擴大的趨勢，維修人員即可據此對電梯的狀況進行全面的準確的判斷，有針對性地對問題部位進行檢查修復，消除故障和事故的隱患。并可大大加快故障處理速度，提高電梯檢修的效率，有效地降低電梯故障和運行事故發生的幾率。最重要的是當電梯發生故障后出現電梯轎廂出現困人的情況后，系統能夠及時的檢測并可以組織有效的救援調度和實施。

4.2 具有的故障信息短信通知功能及GIS地理信息顯示功能

故障信號傳輸及故障信息統計, 由前端數據采集裝置（故障監測儀）采集電梯運行數據，通過GPRS網絡或GSM網將這些事件上報給維保遠程監控中心（系統主站平臺），采用雙重信道自動選擇進行遠程數據傳輸，直至得到系統主站確認。

本系統所具有的故障信息短信通知功能及GIS地理信息顯示功能，可將故障信息及時通知相關人員，并可通過GIS直觀查看發生故障電梯的所在的地理位置，同時系統會發出報警提示聲音。對每種故障信息進行分級管理。所獨有的故障信息記錄數據庫功能夠方便地使維保中心建立起一套電梯運行、故障及維修檔案庫，被保養電梯何時出現故障、維修人員何時到現場(采用實名IC卡維保)、電梯恢復正常等數據都會記錄在數據庫中。所提供的數據記錄不是簡單的數據列表，而是標準數據庫文件（基于微軟SQL SERVSER）。維保中心的操作員可以定期進行數據整理、統計、報表打印等工作。例如可以對某臺電梯，或某組電梯，或某一特定時間段的電梯故障及維修情況進行統計。通過這些數據文件（不是記錄列表），可以清楚了解到維保中心所管轄的電梯的運行狀況以及故障狀況，還可以對維修人員在電梯故障后的到位情況、維修情況科學地、有效地監督管理。

4.3 具有安全監察功能

由維保遠程監控中心通過GPRS網絡或GSM網將故障信息、維保信息進行統計整理生成相關的報表數據，定時上報數據到安全監察中心。安全監察中心（遠程監控、調度平臺）具備接收各個維保遠程監控中心（系統主站平臺）上報的電梯運行數據，電梯報警后監督維保人員是否按要求及時趕到現場處理故障，必要時調度人員組織現場施救。安全監察中心還具有基本信息檔案維護功能及報表設計功能，同時可查詢電梯歷史運行情況及故障信息。其數據庫服務器包含特檢機構信息、維保單位信息、維保人員信息、電梯檔案信息、電梯參數信息、電梯故障及處理信息、電梯維保信息等等組成的數據。

4.4 具有電梯故障停機集中報警系統可升級為電梯安全運行信息化管理系統功能

本版電梯故障停機集中報警系統留有升級版的功能。為了實現電梯安全運行信息化管理的區域，電梯維保單位可以有效的提高維保的到位率、維保質量，通過系統分析提供的維保重點及時消除電梯安全隱患；安全監察機構可以經授權調閱電梯運行數據和故障信息，巡查該區域電梯運行安全狀況，同步實現安全監察工作信息化；電梯制造單位，可以通信協議，對該區域本單位制造的電梯運行狀況和維保狀況實現遠程實時監控，對自身產品質量、維保質量進行信息化管理。 當電梯安全運行信息化管理的區域覆蓋范圍為全國時，就實現了全國的電梯安全運行的信息化管理。電梯故障停機集中報警系統即可升級為電梯安全運行信息化管理系統。

5、結束語

公共事務的信息化管理已經成為當今政府各個職能部門的重要發展戰略，對電梯安全運行實行信息化管理必將成為國家質檢總局信息化發展戰略不可或缺的組成部分，推廣應用電梯故障停機集中報警系統關系到民生問題，能夠提升電梯安全監督部門的管理水平，在民眾中樹立質量技術監督科學管理的形象。該項目的推廣，不僅可以產生極大的經濟效益，還可以形成一個與電梯產業配套的附屬產業，既符合國家拉動內需的產業政策，又適應信息技術產業化的社會發展需求。

篇5

論文摘要:介紹了八鋼物流道路運輸實現可視化的設想，將其分為公路運輸和鐵路運拾兩個部分，分別介紹了實現可視化的方式、所需技術和主要功能.

    冶金工業企業生產過程指從原材料的入廠開始，到半成品的流動、產成品的存儲和交付、廢棄物的處理等全過程，整個生產過程實際上就是系列化的物流活動。八鋼是有50多年歷史的老企業，通過艱苦奮斗，不斷積累，形成了現在的發展格局。從目前的視角看，為使八鋼整體生產物流順暢，在物流布局及技術手段等方面都需要優化。以八鋼物流道路運輸為例，進行探討。

    在八鋼的生產過程中，運輸是生產的直接組成部分，八鋼各生產單元通過運輸使其空間狀態聯接在一起。在物流過程中很大一部分責任是由運輸擔任的，運輸是物流的基礎和主要組成部分.八鋼本部的大宗原燃料的運輸形式主要是道路運輸和皮帶運輸，相對而言道路運輸的不可控因素更多，主要探討道路運輸的兩種方式:公路運輸和鐵路運輸。

1公路運輸可視化分析

    可視化公路運輸主要內容包括:車輛動態識別和定位技術應用、電子地圖技術應用、車輛導航技術應用、交通管理、協作運輸管理等。

1.1車輛識別

    為了實時掌握公路運輸的狀況，對公路運輸的基本單元的狀態即車輛狀態必須知道，這就涉及到車輛識別。基于空間信息技術的移動式車輛偵測自動識別技術在公路運輸方面具有無可比擬的優勢。

1.2電子地圖

    電子地圖是公路運輸實現可視化必需的人機界面(interface)，它具備了地理信息系統(gis)的大多數功能。公路運輸可視化的大部分信息都需要通過電子地圖來表示。電子地圖能夠把數字信號(包括對數字地圖、遙感數字圖象及自行數字化采集的數據進行可視化處理后形成的數字信號)和模擬信號顯示在計算機屏幕上。

    電子地圖主要有兩方面作用:一是多維地圖的靜態顯示和動態顯示作用;二是動態環境下空間數據庫與物流信息管理系統數據庫的交流作用。總之電子地圖要完成gis中空間數據視覺化的任務。

    電子地圖主要通過點狀要素(出入口、道口、交通燈等)、線狀要素(公路、鐵路等)、面狀要素(停車場、料場等)來反映交通詳細信息，滿通運輸服務的要求。

1.3車輛導航

    車輛導航是指為具體的在廠內道路上的運輸車輛提供導航，它是車輛駕乘人員重要的輔助工具，使之能在正常情況先按照預定的線路行駛，異常情況下按照指定的線路移動。

    為實現車輛導航，必須將gp導航系統與電子地圖、無線電通信網絡及交通管理信息系統結合起來，最終通過車載gp設備為駕乘人員傳遞相關的圖像和聲音信息。

1. 4交通管理

    隨著八鋼產能的不斷擴大，廠內運輸的車流量將進一步增加，為使道路交通完全處于受控狀態，制定相關規則并監督執行非常必要(尤其對大型運輸車輛的控制)。交通管理具體內容包括:車輛行進線路規劃、車輛監控(路線、速度等)、停車位管理、交通道口監控、車輛指揮、故障處理和緊急救援等。

    首先對所有進出八鋼的大型運輸車輛的行進線路按物品(對應相應的物資編碼)做好規劃，線路規’劃本著線路最簡捷的原則進行，同時要考慮出入口、道口、回車場地、道路狀況、車流量、其它公路運輸等因素，盡可能避免迂回運輸和重復運輸。線路規劃是動態的，可根據需要適時調整。線路規劃在大型運輸車輛進入門禁的時候，以聲、光和圖像的形式通過車載gps設備傳遞給駕乘人員，為其提供導航。

    大型運輸車輛進入八鋼廠區的導航是強制的，為此需要實時跟蹤和監控，確保其按照指定的線路、速度行駛，發現錯誤及時糾正。

    隨著車流量的增加，靠車輛自律管理廠內交通將不能滿足要求，為此需要在重要道口建立交通信號控制系統和視頻監控系統。交通信號系統主要用于管理道口現場交通;視頻監控系統主要是將被監控點實時采集的交通視頻圖像傳輸給監控中心，以便監督和及時調整控制流量。

    八鋼有必要建立類似于城市交通指揮系統的交通管理系統，可以作為勺又鋼物流信息管理系統”的一個獨立的子系統。交通管理系統以電子地圖和gps數據庫為工作平臺，運用計算機網絡，集成交通信號控制系統、電視監控系統、交通誘導系統、電子警察系統、通信系統和車輛導航等系統，實現各種交通管理信息集成整合，深化處理和增值服務，便于駕乘人員了解相應信息和交通狀況，使指揮人員能夠迅速決斷、快速反應、及時修正交通計劃，保證交通的安全與暢通。

1.5協作運輸管理

    從實現物流可視化的角度來探討協作運輸管理。

    將來八鋼的大宗原燃料的公路運輸主要通過社會協作的方式進行，為使公路運輸能夠按照八鋼的要求和意愿進行管理，在商談協作的時候，必須要求協作方按照八鋼的要求做一些必要的工作。

    由于公路運輸處于買方市場，在商談協作運輸時掌握一定的主動權。

    首先，要考慮軟硬件配備，主要包括:必須配備承擔運輸所需的車輛，車輛應裝備符合實現八鋼可視化物流所必須的gps車載設備和車輛自動識別裝置，具備車輛實時監控系統(主要監控八鋼外部運輸)，具備與八鋼聯網的信息系統等。

    其次是運輸管理，主要包括:為了避免集中到達，要求公路運輸商(可能是多家)按八鋼的交通容量編制運輸計劃，盡可能減小每批次的車輛數量;為充分利用社會資源，要求公路運輸商能實時控制在途車輛(必要時能提交八鋼共享)，按照預定的計劃時間到達，同時要保證“運輸的一致性”;在途車輛出現意外，有應急預案應對;對進入八鋼廠區的車輛能夠服從八鋼交通管理的要求;按照八鋼統一的電子結算方式進行運雜費結算等。

2鐵路運輸可視化分析

    鐵路運輸占道路運輸的比重在今后幾年會逐步增加(大宗原燃料運輸里程一般在200km以上)，鐵路運輸需要高度關注。可視化鐵路運輸主要內容包括:車輛識別和定位技術應用、電子地圖技術應用、鐵路信號系統數據交換、車輛動態調度等。

2. 1車輛識別和定位技術應用

    著重從機車跟蹤的角度探討車輛識別和定位。

    為實現鐵路運輸可視化，需要知道機車行進方向、車輛數、車輛順序、車廂數、車輛標簽、所對應車輛的物品編碼(含品名、規格、產地等信息)、計量信息、列檢信息、裝卸信息、運行時間和運行位置等信息。這些都需要依靠車輛識別和定位技術來實現。

    鐵路區域計算機連鎖系統(rcis)、動態自動識別稱量系統、全球定位系統(g ps )、電視監控系統是進行車輛識別和定位的技術基礎，它們各有側重。

    gps在車輛定位方面有無可比擬的優勢，是實現車輛定位的重要手段，在gps基礎上結合rcis獲取的各節點信息，可實現車輛全過程精確定位和車輛動態跟蹤。

    鐵路區域計算機連鎖系統和電視監控系統相結合，借助模擬運算工具，也可實現車輛定位和跟蹤的功能。

    用于車輛識別的技術手段包括圖像自動識別技術、射頻識別技術和移動式車輛偵測自動識別技術(cps技術)，由于車廂經常倒換，采用圖像自動識別技術、射頻識別技術進行識別更經濟適用，尤其是射頻識別技術在我國鐵路運輸管理中已得到廣泛使用，也有相應的技術規范支撐。采用gps用于機車識別無疑是最佳選擇。將機車信息、車箱信息、編組信息等有效結合，即可得到完整的車列信息。

2.2電子地圖技術應用

    電子地圖是鐵路運輸可視化重要的視覺平臺，作用同公路運輸，通過它可直接、快捷地了解到機車運行狀況。

    電子地圖是實現可視化動態車輛調度十分重要的工具。電子地圖有兩類:一是基于地理信息系統(g is)的電子地圖，與實際地形相符，真實感強，但受幅面限制，一些信息不能直接反映在地圖上;二是模擬的示意性的電子地圖，可能與實際相差很大，但它幅面利用率高，可清晰顯示更多信息。以前更多的選擇后者，“鷹眼”技術使得前者的應用領域和范圍越來愈多。通過“鷹眼”技術可以詳細了解到每個區域的細部信息，通過鏈接甚至可以獲取包括某個信號燈的狀態、某個道岔的位置、某個攝像機獲取的車輛和行人圖像等信息。

2.3遠程監控系統

    在調度中心實現對道口、車站、鐵路沿線環境和現場的遠程監控，一是可大大減輕日常人員巡視的工作量;二是便于及時發現危險隱患，保障安全生產。

    遠程監控系統的主要功能包括:實時視頻監控、信息存儲、報警聯動、遠程遙控和校驗等。

    遠程監控系統由現場設備(可變焦紅外線數字攝像機、活動云臺)、傳輸通道(有線或無線)、主站設備(服務器、存儲裝置、軟件)、監控終端等組成。

    遠程監控系統已成為鐵路運輸管理不可缺失的一個重要組成部分，隨著信息技術的發展，運用多媒體技術、基于web服務器的遠程監視系統，可以為有權限的局域網用戶提供實時的信息服務。

2．4鐵路信號系統數據交換

    八鋼內部的鐵路運輸系統與公共鐵路運輸系統關聯度很高，隨著八鋼產能不斷提高，與外部公共鐵路運輸系統建立實時數字信息交換制度對雙方都有必要。可通過約定數據交換范圍、方式和格式，在雙方的數據服務器之間設置防火墻，實現信息共享并融入各自的管理系統。

    內部可視化的相關信息需要集成在電子地圖上，這樣就需要在“八鋼物流信息管理系統鐵路運輸子系統”和現有的區域計算機連鎖系統(rcls)、擬建的車輛識別和定位系統、遠程電視監控系統等之間實現信息無縫鏈接.由于現有的區域計算機連鎖系統(rbi)建設時未考慮與其它系統信息交換，相應的軟硬件不一定能滿足要求，屆時需要對服務器部分做相應的改動或升級。新建系統要充分考慮今后的拓展需求。

2．5車輛動態調度

    車輛動態調度是“八鋼物流信息管理系統鐵路運輸子系統”重要組成部分，結合物流管制中心的建設就可視化的鐵路運輸管理和車輛動態調度的功能和內容展開描述。

    車輛識別和定位技術應用、電子地圖技術應用、鐵路信號系統數據交換等都是為可視化的鐵路運輸管理和車輛動態調度服務的。鐵路運輸管理系統主要功能包括鐵路運輸計劃的管理、車輛運行信息顯示、車輛追蹤、物流信息顯示、調車作業圖表管理、列車運行圖的管理、運行數據統計分析、系統自診斷等。

    鐵路車輛動態調度需要一個可視化的信息平臺，其主界面就是集合各種相關信息的鐵路運輸電子地圖(或稱之為八鋼鐵路地理信息系統圖)。鐵路車輛動態調度是計劃管理體系的一個重要組成部分，以計劃為驅動，實現產供銷運的緊密銜接，對采購、銷售、生產物流實施跟蹤管理。通過車輛調度模塊生成、調整和發送車輛運行計劃、維護和調整調度作業圖表、發送調度指令;鐵路運輸過程中的物流管理作業過程(如列檢、計量、裝卸等)也需要依靠車輛調度模塊來動態的實現控制;為使運輸過程處于可控狀態，車輛調度模塊還要對車輛的動態跟蹤;實時(或定時)對鐵路運輸計劃的預測統計分析是車輛調度的重要工具和手段，通過它可獲得與鐵路運輸相關的信息(如庫存、消耗、待運、在途等信息)，以便提前判斷和制定相應的措施。

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【關鍵詞】無線 防火 監控

森林火災是一種突發性強、破壞性大、救助困難的自然災害。做好森林防火工作，有效預防和撲救森林火災，是確保人民生命財產安全的迫切需要.當森林發生火災時，只有做到早發現、早解決，才能把損失降到最小。針對我國森林防火的實際需要，專門設計了一整套森林防火的解決方案。

1 系統設計

系統設計圖，如圖1所示。

1.1 圖像傳輸設備的選擇及技術參數

模擬圖像傳輸系統采用調頻體制，信號帶寬27MHz。為了保證信號之間互不干擾，兩路信號中心頻率間隔應大于38MHz。目前國產模擬圖像傳輸系統主要有L波段、S波段、Ku波段幾種，頻率范圍分別為：L波段：950～1750MHz；S波段：2200～2700MHz；Ku波段：11～13GHz。

如果以38MHz頻率間隔計算，各頻段可同時傳輸的最多路數分別為：L波段：21路；S波段：13路；Ku波段：50路。

本系統共需同時傳輸15路圖像信號，L波段利用頻率復用技術可以做到30路圖像傳輸，從系統要求整體設備性能及造價來考慮，選擇L波段。微波傳輸需滿足視距傳輸條件，即監控點至控制中心傳輸路徑上無遮擋（收發天線間可視）。

該系統方便安裝，傳輸圖像鮮明，主要是利用微波頻段傳輸，包括報警信號、伴音和視頻。

微波圖像傳輸系統：主要技術指標：頻段：L波段950～1750MHz、KU波段11～13GHz；功率：10～40dBm；

微波工程接收機技術指標：輸入頻率： 950-2050MHz；輸入阻抗：75Ω；輸入電平：-65-- -35dBm；中頻帶寬：27MHz；噪聲門限：6dB典型值；視頻制式：PAL；去加重：CCIR405-1 625行；視頻輸出：1V峰-峰值；頻率響應：+1- -2dB（10KHz-5MHz）；工作電壓： AC150V-AC270V；功耗：15W；LNA電源：18V/100mA。

1.2 無線指令遙控系統

無線遙控是指實現對被控目標的非接觸遙遠控制，在工業控制、航空航天、家電領域應用廣泛。我們設計的系統提供的數據接口，以適應各種協儀。由發射和接收部分組成，可以控制云臺、鏡頭。

2 原理設計

如圖2所示。

2.1 功能簡述

在森林內多個地點放攝像機，通過無線發射C（帶煙傳感接收）發射各種信號，接收機能夠看到森林中各個監控點的實時狀況。

前端指令機能接收到監控點發出的指令，解碼器來執行中心的指令，控制云平臺左右上下的轉動，以及對鏡頭進行長焦、短焦的改變等。

2.2 控制原理

2.2.1 無線圖像傳輸的過程

無線圖像傳輸頻率復用采用分割方式，圖像通道采用微波點對點的方式。攝像機通過采集的視頻信號輸送給發射機，然后輸出給天線，以微波的無線形式傳送給監控設備的天線，接收設備接收到信號了以后，再經過解調還原視頻信號，這樣就可以有確盤錄像機中顯示圖像了。

在實際使用的微波通信線路中，總是使用方向性非常強的天線，并把收、發天線對準，以使接收端收到較強的直射波。但是，由于受天線的方向性所限，總會有一部分電磁波透射到地表面，經地表面反射后到達收信端的天線，或散射進入太空；其次，由于大氣層中存在不均勻的氣體，也會造成電磁波的折射和吸收，損失掉一部分能量；另外，由于微波無法穿過傳輸線路上的固體物，所以，在傳輸路線上的固體物，特別是高大的建筑物，就會使微波造成繞射和電平損耗。因此，微波通信既有直線傳輸特性，又有多徑傳輸特性，在無遮擋的情況下，傳輸距離可達70公里。廣泛用于公安、武警、消防、交通、金融、油田、廠礦等領域的遠距離無線監控系統。

2.2.2 無線指令控制的過程

控制通道采用碼分多址、一對多點方式。指令信號通過主機輸入指令參數，再通過發射天線發射到森林中的各個監控點中，監控點接收到主機發射過來的信號，先通過校驗，再通過無線指令接收機解調出控制數據給解碼器，解碼器再根據地址碼來判斷是否解碼，同時具備雙向語音功能，可以適時對話。

3 結束語

實驗證明：通過采用硬盤錄像系統，進行實時錄象，上級領導可以通過聯網的計算機進行遠程監控并查詢錄像資料，能真實記錄火災發生及救火的過程，提供有效真實的資料，其性能可靠；高清晰、高畫質，成為技術先驅。

參考文獻

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作者簡介

李慶華（1979-），男，湖南省郴州市人。現為東莞市同門電子科技有限公司高級電工。研究方向為電路設計與開發。

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關鍵詞：數據采集，J2ME，TC65，GPRS

 

0引言

無線數據采集目前廣泛應用在電力自動抄表、水文氣象監測、工業數據采集、交通、安防等領域的應用越來越廣泛，傳統的無線數據采集終端多采用GSM網絡收發短信來實現數據無線傳輸，隨著GPRS網絡的發展，基于GPRS網絡的數據傳輸終端也開始得到大量應用。

為此本文設計了基于TC65的GPRS遠程無線數據采集終端，采用 ATmega128單片機來采集數據，Siemens公司的TC65 GPRS無線通信模塊來實現數據遠程傳輸。

1GPRS和J2ME概述

GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業務的簡稱，是通過在現有GSM系統硬件的基礎上增加了SGSN（GPRS服務支持結點），GGSN（GPRS網關支持結點），PCU（分組控制單元）三個主要的組件，通過軟件升級來實現。它采用了分組交換的傳輸模式，用戶只有在發送或接收數據期間才獨占無線信道，從而大大提高了資源的利用率。GPRS網絡傳輸速率高，可以提供115Kbit/s的傳輸速率，GSM只有9.6kbit/s。由于GPRS網絡，只有在發送或接收數據時才占用信道，可以按流量或包月等方式來收取，大大降低了數據傳輸的成本。GPRS支持因特網上應用最廣泛的IP協議和X.25協議，能提供Internet和其它分組網絡的全球性無線接入，方便用戶組網需要。

J2ME（Java 2 Platform，Micro Edition），又稱為Java微型版，是Sun公司專門為滿足移動終端設備而設計的。Java技術具有開放性、安全性和跨平臺性的優點，不同設備廠商的設備可以更好兼容。

在工業控制中利用J2ME技術，不但可以實現嵌入式環境中基于服務級的互操作，而且可以使系統靈活可靠，降低開發難度，與傳統的開發手段相比：

1）有利于節省開發成本。

2）易于開發維護，可以根據需要及時對終端的軟件系統進行遠程升級維護。

3）代碼重用，通過Java虛擬機可以產生一種結構中立的目標文件，可以在多種設備上運行，實現了“一次編程，到處可用” 。論文參考網。

2數據終端硬件設計

2.1系統的整體構成

2.2數據采集終端設計

數據采集主要通過單片機來實現。單片機選用ATmega128。ATMEGA128是AVR8位RISC系列微控制器，工作頻率最快可達到16MHZ，有兩個USART口，53個通用I/O口，128K的內置FLASH存儲器，在設計上采用低功耗的CMOS技術，并在軟件上有效地支持C高級語言，能夠作為嵌入式操作系統的嵌入式處理器。

數據通過RS485總線，經過RS485/232轉換，將數據傳送至單片機ATMEGA128，ATMEGA128再將數據通過RS232串口0傳送到無線通信模塊，由無線通信模塊進行打包處理后，通過GPRS網絡進行數據傳輸。

2.3數據傳輸終端設計

數據傳輸通過TC65模塊實現。TC65模塊是Siemens公司設計的一款基于GSM/GPRS引擎的無線通信模塊，主要工作于900MHZ和1800MHZ兩種頻率。帶有十個通用接口，兩個串口以及語音模塊，為用戶提供了1.7MBFlash和400KBRAM，內置JAVA虛擬機和TCP/IP協議棧，通過J2ME平臺進行軟件設計，通過TCP/IP協議傳輸采集數據，可通過OTA（OverTheAir）進行遠程軟件升級。

電源電路圖如圖2所示：

TC65模塊工作的電壓范圍是+3.2—4.5V，在數據通信的過程中它還會產生2A的峰值電流,會產生0.35的電壓損失,所以電源電壓一般選用典型值3.8V。LM2596 開關電壓調節器是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出3A 的驅動電流，輸出電壓

==3.8V

TC65的基帶處理器集成了符合ISO8716 IC卡標準的SIM接口，可以通過板到板連接器連到外部SIM卡座，其硬件連接電路圖如圖3所示：

TC65作為一個DCE使用，ASC0為8線串行接口，是TC65模塊AT指令控制接口，同時也是Java程序下載接口。在Java運行模式下ASC0作為RS-232接口可進行程序調試。系統采用了MAX3237E芯片來實現電平的轉換。

3數據采集終端軟件設計

數據采集終端軟件設計主要從兩個方面來考慮：儀表數據采集和數據通過突出TC65GPRS遠程無線網路發送到監控中心。

3.1數據采集終端軟件設計

ATmega128串口USART1負責采集數據，并將數據進行打包，通過串口USART0傳輸到TC65數據傳輸模塊。

開始采集數據時，通過TC65發送指令，ATmega128根據接收到的指令將數據發送到TC65,然后通GPRS網絡發送到遠程監控中心。論文參考網。程序部分代碼如下：

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數據傳輸終端軟件設計

TC65數據傳輸終端將數據通過GPRS網絡傳送到服務器，服務器端通過Internet訪問遠程采集到的數據。在小批量數據采集應用，例如無線監控系統中，可以將數據傳送到個人手機，實現實時監控。此時手機可以直接發送短信控制TC65無線模塊。論文參考網。因此TC65數據傳輸終端軟件設計充分利用JAVA多線程的特點，根據終端功能設計要求及軟件程序設計需要，程序包括以下幾個線程:短信息處理線程、數據采集線程、GPRS通信線程。

TC65數據傳輸終端主程序流程圖如圖4所示：

短信息處理程序負責實現對TC65遠程控制；數據采集線程負責將ATmega128采集的數據存儲到TC65指定緩沖區；GPRS通信線程負責將緩沖區數據發送到監控中心服務器，主要包括GPRS網絡連接和收發數據。

TC65無線通信模塊在進行數據通信的時候要遵循TCP/IP協議，IP層和網絡接入層是通過PPP協議來實現。GPRS通信線程流程圖如圖5所示：

TC65數據傳輸終端通過PPP協議實現GPRS網絡連接，可以一直在線，連接成功獲取IP地址后就可以和服務器端通過HTTPS實現數據通信。

4結束語

本文提出了基于TC65的GPRS遠程無線數據數據傳輸終端設計。結合了J2ME和GPRS網絡的特點，系統適用性強，而且運營成本也比較低，適合我國的基本國情，將在遠程無線通信領域得到大量應用。

參考文獻

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

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關鍵詞：物聯網，智能家居，控制器，單片機

 

0.引言

物聯網智能家居系統是通過互聯網，構成集家庭通信、設備自動控制、安全防范等功能于一體的控制系統，即把家庭中各種家用電器、保安裝置和計量設備連接到一起組成家庭內部網絡，由家庭智能控制器（中央控制器）進行統一管理。使用該系統，用戶可通過短信及互聯網等方式實現家居智能無線監控。

1.物聯網簡介

物聯網的英文名稱為'TheInternet of Things” 。由該名稱可見，物聯網就是“物物相連的互聯網”。這有兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎之上的延伸和擴展的一種網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。論文參考網。因此，物聯網的定義是通過射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、 全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

這里的“物”要滿足一定條件才能夠被納入“物聯網”的范圍：本方案可以滿足物聯網條件。1、有信號接收器，2、利用GSM無線通信技術。3、CPU自帶存儲功能。4、使用單片機與DSP芯片微控制器。5、操作系統界面是手機或者電腦。6、擁有專門的單片機和DSP應用程序。7、數據發送器是模擬啟動器。8、遵守互聯網協議。9、 唯一編碼就是電子標簽上唯一的代碼，也可以是小型遠程控制器的程序編碼序列。

2.物聯網智能家居系統的工作原理與功能

物聯網智能家居系統有四部分組成，分別是信號接收器、中央控制單元、模擬啟動器和遠程遙控控制器四部分組成，下面分別介紹。

2.1 信號接收器

由單片機控制的軟件程序的單元，用來接收主人發來的指令。

2.2 模擬啟動器

指令的執行者，通過各種智能家居小型遠程遙控器的接口和相關指令來控制各種智能家居的相應功能，類似于電腦中的主板，通過它與各種各樣的智能家居相連。模擬啟動器是執行單元，它需要按不同家電的要求，執行相應的功能。

2.3 小型遠程遙控器

可嵌入手機中的信號收發芯片，通過它將主人的指令發送到信號接收器。

2.4 中央控制器

中央控制器是由單片機和DSP芯片以及其他相關器件組成的控制單元，它內部集成了四大系統：室內環境控制系統、安詳生活系統、夢幻燈光系統和安全家居系統，所有對智能家居的操作指令都是由中央控制器發出的。論文參考網。

具體工作圖原理為：

解釋為：用戶將要所達到的效果以文字的形式發送出去，信號接收器接收到信息后，轉化為可識別的代碼傳送到中央控制器，中央控制器進行必要的處理和分析后，一面將指令傳送到模擬啟動器，一面將指令傳遞到實時顯示模塊進行顯示，模擬啟動器根據指令，分別啟動相關的遠程控制器，從而達到對相應智能家居的控制與操作。完成相應操作后，遠程控制端口會返回一條完成指令，再由中央控制器通過信號接收器反饋給使用者，用戶可根據反饋信息決定下一步操作。

用戶不操作的情況下，中央控制器會自動接受、監控各類傳感器，根據不同的設置要求，實時監控各類環境數據，一旦變化超出設定范圍，中央控制器會自動產生指令，模擬啟動器會控制相應的智能設備進行調節，從而營造安全舒適的家居條件。

3.具體應用

本系統采用的是GSM無線通信技術，將手機或者電腦信號轉換為具體的發送指令，來遠程控制室內的家居，中央控制器則要按照具體的指令來啟動模擬啟動器，讓它在預定的步驟下，準確、及時地控制各種智能家居的工作。在本系統內部集成了四大系統：室內環境控制系統、安詳生活系統、夢幻燈光系統和安全家居系統，以安全居家系統為例說明其應用。

安全家居系統組成：

功能特點：

將系統中的防盜裝置裝在門窗上，當盜賊靠近門窗時，傳感器檢測到人體信號,門窗(窗簾)控制器發出指令,門窗自動關閉，如果盜賊滯留不走或強行突入，智能主控器會發出報警聲阻嚇盜賊并自動循環撥打15組報警電話，通知您和小區報警中心有盜賊入侵，以便及時采取相應措施。

在門上安裝報警器，當主人離家時，在遙控器上啟動設防狀態，如遇盜賊強行撬門，智能主控器便會發出報警聲阻嚇盜賊，同時還會自動循環撥打多組報警電話，通知保安人員或戶主及時應對。

若遭遇壞人入室，可即時發送報警信號，方便求救,也可用于家中老人、小孩意外事故和急病呼救報警。論文參考網。

當遇到大風來臨或雨雪將至，窗門還會自動關閉。窗戶立即自行關閉，令您出門無憂無慮。

當燃氣監測器檢測到煤氣、液化氣.等有害氣體，智能控制器自動發出相應的指令，將窗戶、排氣扇自動開啟，同時發出警聲并將警情傳遞給主人手機或者電腦和保衛處。

一旦有火災發生，傳感器會第一時間檢測到煙霧信號，智能控制器發出指令 ，將門窗打開，同時發出警聲并將警情傳報警中心或給主人手機或者電腦上。

具體執行如下：

4.結束語

當今快速發展的時代，人們對生活快節奏的要求越來越迫切，對生活質量的要求日益提高，尤其在發展比較快的大都市里，人們對時間的利用也越來越合理，而科技在迅猛發展，手機和電腦的普及率又達到了前所未有的水平，這樣就為物聯網的興起創造了先機。所以基于物聯網的智能家居系統，必然會成為現代人生活中不可缺少的一部分。

參考文獻

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篇9

本項目主要完成了以聯合站為調度中心，實現了在中控畫面上對全廠工藝流程數據實時采集、控制與管理；單井功圖量油系統實現站外100余口油井生產狀態監控；視頻監控系統實現廠區及重點設備的視頻監控，降低了安全風險。

關鍵詞：自動化 功圖量油技術 視頻監控 數據監控

一、論文背景

將自動化技術應用到生產和經營管理過程，在技術上可實現生產過程全面監控，數據采集齊全準確；在管理上可實現管理自動化、網絡化、保證運行組織迅捷高效；在安全上可實現安全防范靈敏可靠，避免安全事故的發生，從而改變生產現狀、提高生產效率、提升管理水平、加強安全防范，由此可見三塘湖采油廠自動化系統建設的重要性。

三塘湖采油廠管轄著牛圈湖、牛東、西峽溝、北小湖4個區塊油田，牛圈湖聯合站、牛東接轉站、三塘湖至哈密原油外輸管道及各類生產設備。可將三塘湖采油廠的管轄范圍分為站內和站外。三塘湖采油廠的自動化現狀：一是站外油井，大都分布在戈壁灘上，單井信號未采集，工況無法監測，不利于油井的管理與維護，不能及時發現并處理工況異常的油井； 二是站外配水間僅有就地流量顯示，無法準確調整配注量；三是站內僅有聯合站一套DCS自控系統，只能滿足自身需求，牛東接轉站未實施自控系統；四是廠區及重點設備無視頻監控。由此可見，三塘湖采油廠自動化系統不能滿足生產與安全需要，急需擴建與完善。

二、建設內容及原則

1.建設內容

針對三塘湖采油廠自動化系統現狀，我們提出如下建設方案：

一是擴建自控系統：完成牛東接轉站PLC系統建設，實現聯合站和牛東接轉站站內實時數據的監測與控制，保障站內設備安全運行。

二是應用功圖量油系統：實時監測站外油井參數，實現生產井液量查詢、工況診斷及數據展示。

三是實施視頻監控系統：實現廠區、周界重點設備以及重點生產生活場所的遠程監控。

2.建設原則

三塘湖采油廠自動化系統建設遵循以下原則：

一是數據傳輸可靠：選用可靠性高，實用性強的遠傳儀表及設備。

二是設備監控到位：實時、準確地監測站內重點設備、重點部位場區的運行狀況，確保圖像清晰與監控質量。

三是控制系統穩定：根據自動化前沿技術，選用成熟、可靠、穩定、可擴展的自控系統。

四是產品實用先進：選用口碑好，具有實力的公司的產品。

三、關鍵技術及創新點

1.關鍵技術

1.1擴建自控系統

PLC雙機熱備技術保證數據傳輸的高效性；交換機冗余保證系統安全；兩臺上位服務器熱備與同步實現主從服務器的同步、實時檢測和無擾切換，實現了自控系統的冗余，保證了系統的穩定。如圖1：自控冗余系統。

1.2單井功圖量油系統

該系統采用北京雅丹的YD-2功圖量油系統，主要由工況監控子系統、計量分析優化系統、網絡瀏覽子系統三個部分組成。工況監控系統實現數據采集和遠程控制，數據通過計量分析優化系統的分析子系統和模塊進行分析后，最后通過網絡瀏覽子系統將數據進行。

其中數據采集與通訊是依靠現場采用的無線傳感器采集油井載荷、示功圖等工藝變量值。采集的數據經油井智能控制終端（RTU）整理后，通過無線GPRS網絡將其傳送到中心監控室，在單井自動化服務器上實現數據展示。

1.3視頻監控系統

為了避免視頻線纜信號受強弱電信號干擾，保證視頻圖像清晰可靠，除中控室及門廳的監控攝像機外，其余監控點的傳輸部分均采用光纜傳輸。

在聯合站中控室設立一個監控中心，運用歐亞2.0視頻監控軟件實現本地及企業局域網內圖像的瀏覽、控制及錄像調用；通過VGA畫面分割器可將操作臺的8臺計算機中任意一臺的顯示內容同步顯示到65寸液晶電視上。

四、實施效果

1.實現生產實時數據集中監控

通過對牛東PLC自控系統的擴建，實現了牛圈湖聯合站、牛東接轉站生產實時數據的集中統一監視、控制和管理，累計增加159個模擬量、480個數字量及30副主體流程圖。兩套系統都進行WEB，只要在油田公司局域網范圍內就能通過IE瀏覽實時了解生產工藝參數。

2.實現7套單體設備統一管理

通過modbus數據傳輸方式，實現了聯合站2套稱重計量器，2套加熱爐，1套過濾器，2套牛東接轉站加熱爐共計7套單體設備在中控室畫面的集中監控。

3.實現單井功圖量油

采用RTU通訊技術，實現采油廠所有抽油井油壓、套壓、載荷、沖程、沖次等變量自動采集和遠程傳輸，通過“油水井遠程監控液量自動計量及分析優化系統”進行產液量的計算和抽油機工況分析，自動生成相應生產報表及分析結果。

4.視頻監控系統

三塘湖采油廠工業電視監控系統實現了聯合站11套，牛東接轉站6套，管道首站3套共計17個監控點的監控，實現了重點生產區域和要害崗位視頻監控，確保了采油廠安全生產。

五、效益及結論

1.效益

通過三塘湖采油廠自動化系統擴建與實施，帶來了以下效益：

一是為基層：根據工藝參數實時監控，給操作人員帶來便利，最大程度的降低了安全操作風險，提高了生產效率。

二是為管理：齊全準確的采集數據與WEB，通過網絡即可全面監控生產各個過程，從而實現了三塘湖采油廠自動化管理的網絡化。

三是為安全：工業電視的實施，使得監控圖像清晰可靠，網上同步傳送，加強了安全防范的可靠性。

2.結論

一是聯合站自控系統采用羅克韋爾的產品，在吐哈實現了首例冗余系統。

二是應用web卡件實現web，它為油田的不同自控系統提供了一種思路。

三是吐哈油田首次采用功圖量油技術，且數據傳輸采用GPRS通信方式，這種傳輸方式，相比電臺傳輸，不受天氣影響，故障率低，不受頻段限制，可在其他油田推廣應用。

篇10

【關鍵詞】RCMS 甚高頻監控 GV201

由于甚高頻機房距離設備大廳較遠，實現電臺遙控是監視電臺運行的重要手段。通過RCMS監控系統，維護人員可以遠程監控各收發信機狀態，并根據告警信息及時處理電臺運行問題。故加深對RCMS監控系統的認識，保障監控系統的正常工作對VHF系統的穩定運行意義重大。

R&S公司RS200模擬電臺是投產較早的VHF設備，但是由于運行穩定，故障率低，其在現行的VHF設備中仍然起著重要的作用。而其監控RCMS是基于電臺模塊化和數字化的技術產物。使用電臺監控單元GV201進行遠端電臺的信息處理和轉發，功能簡單，穩定性強。在實際使用中，根據傳輸距離選擇網線直連或利用Modem局域聯網傳輸。

1 GV201和RCMS軟件簡介

1.1 GV201簡介

REM總線驅動單元GV201是R&S公司生產的RCMS配套設備，GV201有2個REM總線驅動接口，使用RS232接口連接電腦。GV201能夠儲存電臺的配置，然后按照配置的地址掃描REM總線上的電臺，再通過RS232把掃描的電臺數據傳輸給電腦，實現遠程控制。

1.2 RCMS軟件簡介

RCMS軟件主要任務是實時監控電臺運行狀態、參數遠程配置和顯示記錄電臺運行過程中的告警信息以方便對電臺故障的及時處理。

2 RCMS平臺的搭建和測試

2.1RCMS平臺的搭建

RCMS監控主要使用的傳輸總線接口X1/X2/X3和 X13。接口X1至X3為9針母頭連接電臺，最多達24臺。X13為25針RS232接口。

RCMS監控電腦通過GV201的X13口連接，提取連接電臺當前參數配置及狀態信息，而GV201通過X2/X3口用REM BUS總線連接監控電臺X8口，實現設備監控信號傳輸。

2.1.1 RCMS軟件的安裝及配置

RCMS安裝默認操作平臺為win NT，但目前主流使用的操作系統為win XP和win7。分別在XP和win7下安裝RCMS，在XP下可正常安裝，在win7下安裝將會自動終止安裝進程，可以在推薦配置下安裝。

2.1.2 GV201和RCMS軟件配置

GV201軟件的配置：完成GV201CFG.EXE安裝；在配置菜單下有兩個基本配置，X14的基本配置和X13的設備配置；在X14口讀出基本數據，在X13口讀出驅動數據，若成功，則GV201處于正常工作狀態；若不成功，需配置基本配置，然后通過X14口發送。

RCMS軟件的配置：通信端口波特率設置。基本配置：設置供電類型、終端地址和波特率等。波特率：X13口設300-19200，X14口設9600;使用電臺對應機型設置。設備配置：設置有效總線地址、連接設備地址、設備類型、頻率和頻偏設置。

2.2 RCMS平臺測試

對RCMS平臺的測試主要體現在三個方面：測試軟件配置是否正確；測試線路連接是否正常；測試監控軟件RCMS是否能夠對電臺進行正確的實時監控。

2.2.1 軟件配置測試

對RCMS軟件的配置主要體現在系統配置和信道配置。

系統配置：首先選擇監控計算機的工作角色為主用方式；選擇連接總線驅動單元GV201或者Modem的COM接口，COM1為計算機自帶接口，其它接口需要額外配置多串口卡，對發射機和接收機的監控需要分別選擇不同的COM接口，數據傳輸速率選擇9.6kbit/s；目標選項選擇GV201，輸入監控的發射和接收電臺的命名；最后，對GV201進行配置，點擊ADD，選擇GV201的地址，默認為90。

信道配置：首先選擇監控電臺的編號及電臺的類型為多信道方式，選擇合適的電臺類型，在可選項中選擇激活及無直流供電選項；根據發射機或者接收機選擇對應電臺主備機的地址。

對上述配置保存之后，在操作菜單中選擇上傳配置，則可將配置寫入軟件。

2.2.2 RCMS平臺電臺的監控

RCMS軟件配置和平臺搭建完成后，就可以在PC嘗試對電臺的監控。若能夠正常監控，則GV201和電臺在RCMS軟件的狀態指示為綠色，反之為紅色。

正確監控電臺后，可以點擊電臺查看信息，當某電臺斷電后，該電臺對應的狀態指示會變為紅色，出現告警信息。

3 RCMS故障處理

3.1 故障描述

在2013年某次華東地區設備部門周維護設備巡檢中，發現模擬電臺RCMS監控PC死機，重啟計算機，不能正常啟動。故障發生后，通過更換PC部分硬件無效，采取安裝一臺新監控的方式以盡快恢復電臺監控。

3.2 故障的解決

3.2.1 收發信機監控信道數目擴大

R&S公司提供不同的軟件安裝權限，在安裝過程中，發現現有的權限提供信道數目不足。為解決該受限問題，復制故障監控PC中安裝配置文件于新監控。將軟件配置信息文件GV201.ini中權限部分替代，將以前的安裝文件除程序文件外覆蓋新安裝的RCMS下，重啟計算機后即可擴大監控信道數目。

使用舊文件替代安裝文件后，只須系統配置即可。

3.2.2 RCMS通信連接測試

線路的連接測試主要需要的確定的方面為：GV201 X14口與PC COM口針腳對應關系；通信建立所需針腳；MODEM的數據傳輸協議；電臺與GV201針腳對應關系。

經測試，GV201與PC間的通信建立對各針腳對應關系要求很高，需根據兩端針腳的對應關系正確焊接。這里用Telindus的ASTER 4的MODEM，使用超級終端對鏈路分段測試，MODEM前端鏈路可以正確回環，而在收發信機房無法正確回環，通過網絡搜索對應型號MODEM，發現支持協議不包括V.24/RS-232，使用舊的多串口連接線代替測試，PC可與GV201建立通信。電臺的X8可與GV201電臺接口連接。本次故障中，GV201和電臺的線路連接正常。

4 總結與展望

本次論文的重點是介紹RCMS相關知識，軟件配置，線路連接和平臺通信測試，通過故障分析、研究、解決，進一步對RCMS進行了相關研究，并對運行中的潛在問題提出了相關的建議。

甚高頻電臺是空管地空通信主要設備，RCMS作為主要監控手段，保障其正常運行十分重要。RS模擬電臺由于穩定性高，故在華東地區地空通信領域仍起重要作用，本論文對其他地區RCMS問題也有參考意義。