監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計論文范文

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篇1

系統(tǒng)由分布在育苗架中的多個傳感器節(jié)點、數(shù)據(jù)采集單元、設(shè)備控制單元和存放在嵌入式ARM設(shè)備中的監(jiān)控軟件4部分組成，如圖1所示。育苗架由鋼制材料構(gòu)成，共有4層。每一層上面都布有4個溫度傳感器和加熱、加濕裝置，苗架內(nèi)布有1個濕度傳感器。苗架工作時處于完全密封狀態(tài)，苗體生長所需的溫濕度環(huán)境均由外部智能控制。數(shù)據(jù)采集單元負責(zé)向傳感器節(jié)點發(fā)送指令，進行溫濕度數(shù)據(jù)采集，并通過處理、打包過程，將數(shù)據(jù)通過RS－485總線接口發(fā)送到嵌入式設(shè)備上的智能監(jiān)控軟件中，數(shù)據(jù)傳輸所使用的協(xié)議為Modbus［3］。智能監(jiān)控軟件收到采集單元發(fā)來的數(shù)據(jù)之后，進行解包、分析、處理等過程，然后顯示到用戶界面上，同時軟件具有記錄歷史數(shù)據(jù)的功能。用戶在監(jiān)控軟件上可以設(shè)定期望達到的溫度、濕度值，軟件會發(fā)送包含這些期望值的指令給數(shù)據(jù)采集單元。數(shù)據(jù)采集單元收到這些指令之后，會判斷當前是否符合條件。當條件符合后，數(shù)據(jù)處理單元會自動調(diào)用設(shè)備控制單元對育苗架進行相應(yīng)的加熱、加濕操作［4］。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計

2．1嵌入式平臺

嵌入式平臺CPU型號為博通公司的BCM2835，采用ARM11微架構(gòu)，主頻為700MHz，同時平臺配有512MBDDRRAM和8GBNandFlash，提供高效、穩(wěn)定的運行和存儲環(huán)境。平臺配有HDMI高清視頻接口，用來外接顯示器，可以直觀地顯示系統(tǒng)操作界面。配有RJ－45網(wǎng)絡(luò)接口和多個USB接口，用來連接網(wǎng)絡(luò)、鍵盤鼠標和USB轉(zhuǎn)RS－285數(shù)據(jù)線。平臺搭載開源的嵌入式Linux操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)穩(wěn)定性好并且具有豐富的擴展功能，適合作為嵌入式監(jiān)控平臺［5］。

2．2傳感器節(jié)點和設(shè)備控制單元

溫度傳感器采用Pt100。Pt100溫度傳感器是一種將溫度變量轉(zhuǎn)換為可傳送的標準化輸出信號(4～20mA)的儀表，其本質(zhì)是鉑熱電阻，阻值會隨著溫度的變化而改變，主要用于溫度參數(shù)的測量和控制，測量量程為－200℃～+200℃，精度為0．1℃。濕度傳感器采用NWSF－1AT，它是一種集傳感、變送為一體的濕度傳感器，適于室內(nèi)環(huán)境的濕度測量。其測量量程為0～100%RH，精度為±5%RH，響應(yīng)時間小于15s，是一種兩線制的標準化輸出信號(4～20mA)傳感器。設(shè)備控制單元采用繼電器控制。加熱裝置分布在育苗架的每一層，且可以獨立工作，加熱裝置的核心是碳纖維加熱毯，它使用碳纖維作為加熱介質(zhì)。碳纖維(carbonfiber，簡稱CF)，是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的導(dǎo)熱性能好，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性。因此，碳纖維加熱毯的功耗低、加熱速度快，適合在農(nóng)業(yè)上使用。加濕裝置分布在育苗架的每一層，核心是雙向高壓噴頭，可以均勻覆蓋待加濕區(qū)域。本單元既可以接收由數(shù)據(jù)采集單元發(fā)來的指令，打開或者關(guān)閉加熱、加濕裝置;也可以設(shè)定一個閾值，自動地打開或者關(guān)閉加熱、加濕裝置。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計由通信協(xié)議和上位機程序兩部分組成。其中，通信協(xié)議采用Modbus、上位機程序使用Qt開發(fā)。

3．1通信協(xié)議

Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如以太網(wǎng))和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標準。此協(xié)議定義了一個控制器能認識使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進行通信的。它描述了一種控制器請求訪問其它設(shè)備的過程，制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。Modbus協(xié)議規(guī)定，在進行通信時，每個控制器需要設(shè)定唯一的設(shè)備地址，交換消息時根據(jù)設(shè)備地址進行響應(yīng)，確保一條指令對應(yīng)的設(shè)備是唯一的。Modbus協(xié)議查詢指令數(shù)據(jù)示例如表1所示。其中，數(shù)據(jù)均為16進制，CRC錯誤校驗位高位在前、低位在后。

3．2上位機程序

本系統(tǒng)上位機程序采用Qt開發(fā)，它是一款開源的界面設(shè)計庫，使用C++類編寫。其最大特點是跨平臺，支持市面上所有主流平臺，如Windows、桌面Linux、嵌入式Linux、MacOS、Android等。用戶只需要編寫一次代碼，就可以在不同平臺上進行編譯、運行，可移植性較好。在正式編寫Qt代碼之前，需要在目標平臺上搭建相應(yīng)的開發(fā)環(huán)境，即本系統(tǒng)需要搭建適用于嵌入式Linux的Qt開發(fā)環(huán)境，Qt版本為4．8．5。首先將Qt源代碼解壓，在其根目錄下執(zhí)行．/configure命令，對源碼進行配置;然后執(zhí)行make和makeinstall命令編譯源碼，并安裝編譯好的庫文件到lib文件夾下;最后將這些庫文件拷貝到嵌入式平臺根目錄下的lib文件夾中，并為其增加export變量路徑: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環(huán)境搭建完畢。嵌入式平臺用戶界面如圖2所示。上位機程序由查詢指令發(fā)送模塊、查詢指令接受模塊、控制指令發(fā)送模塊、歷史記錄生成模塊和通信控制模塊組成。對各模塊進行獨立開發(fā)，最后在主界面中采用多線程機制進行結(jié)合，將各模塊分別放置在單獨線程中執(zhí)行，既確保了各模塊的獨立性，又提高了程序的安全性和總體的運行效率。系統(tǒng)總體的軟件流程如圖3所示。系統(tǒng)啟動后，會首先初始化硬件(內(nèi)部寄存器、串口等)和傳感器節(jié)點［6］。采集單元通過RS－485串行通信口與嵌入式設(shè)備進行通信。本系統(tǒng)可以選擇手動查詢模式或自動查詢模式。安裝在ARM設(shè)備上的上位機程序能夠給數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送查詢或控制指令。當發(fā)送查詢指令之后，采集單元會根據(jù)指令中包含的設(shè)備地址信息，匹配相應(yīng)的傳感器節(jié)點，并采集數(shù)據(jù);將采集到的數(shù)據(jù)進行壓縮、打包，然后傳回上位機程序;上位機程序接收到數(shù)據(jù)之后，進行分析、解包、處理，最終顯示到用戶界面上，同時自動存儲歷史數(shù)據(jù)。當上位機發(fā)送控制指令之后，采集單元會把待設(shè)定的參數(shù)傳遞給控制單元，使其可以根據(jù)需求對加熱、加濕裝置進行控制［7］。

4實驗及結(jié)果

為了驗證系統(tǒng)的性能，將育苗架放置在室內(nèi)環(huán)境中，分多個時間點記錄育苗架周邊環(huán)境的溫度、濕度數(shù)據(jù)。給育苗架分別設(shè)定一個溫度目標值和濕度目標值，每10min記錄一次育苗架內(nèi)的溫濕度情況。為保證精度，周邊環(huán)境的溫濕度數(shù)據(jù)由小型氣象站采集。育苗架內(nèi)部的傳感器放置如下:每層分成4個區(qū)域，每個區(qū)域的中心放置1個溫度傳感器，傳感器距離每層頂部距離為20cm，用來采集溫度數(shù)據(jù);在育苗架內(nèi)同時放置1個濕度傳感器，用來采集濕度數(shù)據(jù)。育苗架內(nèi)部的加熱、加濕裝置放置如下:加熱裝置鋪在每層底部，使該層各部分可以均勻受熱，且加熱裝置下再鋪一層隔熱層，避免每層熱量相互串擾;加濕裝置安裝在每層的頂部，距離頂部5cm，采用360°雙向設(shè)計，保證可以對該層各部分進行加濕。數(shù)據(jù)采集單元放置在苗架的外面，并且對苗架內(nèi)的連線進行密封處理［8］。

4．1溫度控制實驗

將苗架溫度目標值設(shè)定為25℃，濕度不設(shè)定，連續(xù)采集6h并記錄數(shù)據(jù)，作出變化曲線圖。圖4為育苗架內(nèi)溫度曲線圖，圖中虛線為苗架外環(huán)境溫度變化曲線。

4．2濕度控制實驗

將苗架濕度目標值設(shè)定為40%Rh，溫度不設(shè)定，連續(xù)采集6h并記錄數(shù)據(jù)，做出變化曲線圖。圖5為濕度曲線圖，圖中虛線為苗架外濕度變化曲線。由兩次實驗可知，在系統(tǒng)剛開始工作的時候，不論苗架內(nèi)外的溫度還是濕度情況基本一致，各點的溫度情況處于混沌狀態(tài)，苗架內(nèi)的溫度和濕度都不等于設(shè)定值。隨著時間的推移，苗架內(nèi)各點的溫度均趨向于設(shè)定值(25℃)，濕度能維持在設(shè)定值(40%Rh)左右，且可以穩(wěn)定保持。

5結(jié)論

篇2

杏鮑菇在食用菌中屬于環(huán)境敏感型菌類，由于中國南北方氣候的差異，不同地區(qū)栽培杏鮑菇所采取的調(diào)控策略也不相同［9］。因此，在以前學(xué)者對杏鮑菇栽培環(huán)境的研究基礎(chǔ)之上，結(jié)合寧夏彭陽當?shù)氐臍夂驐l件，探尋到杏鮑菇子實體生長發(fā)育期環(huán)境因子調(diào)控的最佳范圍:溫度最佳點16℃，調(diào)節(jié)范圍15～17℃;濕度的調(diào)節(jié)點90%，調(diào)節(jié)范圍75%～95%;CO2濃度的最佳調(diào)節(jié)范圍1200×10－6～2500×10－6;光照度的最佳理論值為100lux。群落式杏鮑菇生長環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要是在單個菇棚環(huán)境監(jiān)控的基礎(chǔ)之上實現(xiàn)四區(qū)域環(huán)境監(jiān)控，再以四區(qū)域監(jiān)控為一個控制單元，逐漸拓展單元數(shù)量;由上位機接收匯總各個控制單元發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)調(diào)控策略進行調(diào)控，達到寧夏彭陽食用菌標準化示范基地出菇區(qū)112間杏鮑菇菇棚群落式監(jiān)控的目的。群落式和單棟溫室監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。系統(tǒng)底層利用溫濕度傳感器、CO2濃度傳感器、光照度傳感器，將杏鮑菇菇棚內(nèi)的溫度、濕度、CO2濃度、光照度等模擬量環(huán)境因子轉(zhuǎn)變?yōu)?～5V的標準電壓信號;通過AL－4AI4DO數(shù)據(jù)采集模塊將電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，由RS485串口傳送到GPRS無線傳輸模塊(DTU);再通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將實時采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳遞給上位機，在上位機自主開發(fā)的組態(tài)監(jiān)控界面中完成數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示、歷史數(shù)據(jù)存儲、超限報警等功能。根據(jù)杏鮑菇子實體生長期間環(huán)境因子調(diào)控的上、下限值，由上位機經(jīng)過DTU無線發(fā)送開關(guān)量信號給采集模塊的繼電器輸出接口，從而控制現(xiàn)場的S7－200PLC，使其繼電器線圈輸出狀態(tài)改變來控制執(zhí)行器工作，調(diào)控各個環(huán)境因子在需求范圍內(nèi)。

2系統(tǒng)硬件組成

2．1傳感器模塊

系統(tǒng)需要采集菇棚內(nèi)的溫度、濕度、CO2濃度、光照度這4個環(huán)境因子，所以選擇JWSL－3VB型溫濕度傳感器工作量程分別為0～50℃、0～100%RH，精度為±0．5℃、3%RH;LCO2－V1型CO2濃度傳感器工作量程為0～5000×10－6，精度為±30℃、10－6±5%;GZD－V1型光照度傳感器工作量程為0～1000lux;傳感器的輸出均為0～5V電壓信號。

2．2數(shù)據(jù)采集模塊

系統(tǒng)選用AL－4AI4DO經(jīng)濟實用型數(shù)據(jù)采集模塊。其集成了4路0～5V/0～20mA采集、4路繼電器輸出功能。采集接口分辨率12位，精度為±0．01V。繼電器接口為干接點輸出，觸點容量為5A/30VDC、5A/250VAC。模塊采用工業(yè)級STM32F10x單片機作為控制核心，配備兩路RS485接口，采用標準ModbusRTU通信協(xié)議，完成讀取4路采集數(shù)據(jù)、讀取或設(shè)置4路繼電器狀態(tài)等功能。

2．3無線通訊模塊

GPRS(通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱)是一種以GSM為基礎(chǔ)的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，在基于電路交換方式的GSM網(wǎng)絡(luò)上增加了SGSN和GGSN等功能。GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)具有通訊速度快、持久在線性強、不受地域限制、延時短、成本低等特點［10－11］。系統(tǒng)選用COMWAYWG－8010GPRSDTU內(nèi)置工業(yè)級GPRS無線模塊，其提供標準的RS485數(shù)據(jù)接口，可以方便地連接AL－4AI4DO采集模塊，即可與服務(wù)器端通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)建立連接，實現(xiàn)上位機與采集模塊間數(shù)據(jù)的全透明傳輸。通過RS485數(shù)據(jù)接口，可以控制和協(xié)調(diào)多臺終端數(shù)據(jù)采集模塊與上位機通信。同時，如果需要維持雙向通信，必須設(shè)置GPRS－DTU定時發(fā)送的心跳數(shù)據(jù)包，從而保持NAT端口映射。

2．4可編程控制器(PLC)

可編程控制器簡稱PLC(ProgrammableLogicCon-troller)，它是基于微處理器的通用工業(yè)控制裝置［12］。系統(tǒng)選用西門子公司的S7－200系列PLC，它具有極高的可靠性、強大的通信能力、較強的抗干擾能力和豐富的擴展模塊。CPU選用的是S7－226CN，它集成了24點輸入/16點輸出共40個數(shù)字量I/O點，最大可擴展數(shù)字量I/O點為128點輸入/128點輸出，充分滿足了杏鮑菇溫室內(nèi)多點控制的需求。2．5電源模塊系統(tǒng)中的各個設(shè)備對供電電源的要求不同:采集器使用12VDC供電電源，傳感器使用24VDC供電電源，DTU使用5V的供電電源。2．6執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)接收上位機發(fā)出的控制命令，通過S7－200PLC輸出端繼電器輸出，控制執(zhí)行器動作。每間菇棚內(nèi)主要執(zhí)行器包括空調(diào)機、噴淋裝置、換氣扇及散光燈。其中，空調(diào)機組具備制冷、制熱等功能，自動控制程度高，換氣扇分進氣和排氣兩種安裝方式，杏鮑菇屬暗箱培養(yǎng)只需兩展散光燈。

3上位機監(jiān)控軟件設(shè)計

上位機監(jiān)控軟件處于監(jiān)控層，完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和執(zhí)行機構(gòu)控制。系統(tǒng)的上位機為組態(tài)王King-View6．55，具有操作簡單、功能齊全、豐富的圖形化設(shè)計資源、數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示、報警設(shè)置以及報表顯示等功能，內(nèi)部提供與多種類型硬件連接的接口［13］。系統(tǒng)通過建立DTU和AL－4AI4DO采集模塊連接，組態(tài)王和AL－4AI4DO采集模塊通訊，完成動態(tài)的數(shù)據(jù)交換，以實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集、處理和對現(xiàn)場設(shè)備的實時控制。

3．1DTU與采集模塊的通訊

系統(tǒng)將DTU進行初始化配置后，在DTU標識的卡槽內(nèi)插入一張開通GPRS流量的SIM卡，再通過RS－485線將DTU的串口與采集器串口連接，即可實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)向DTU的傳送。其中，系統(tǒng)采用全雙工方式傳輸模式的串行通訊，兩根數(shù)據(jù)線均可進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，發(fā)送和接收信息可以同時實現(xiàn)，互不沖突。

3．2組態(tài)王與采集模塊的通訊

組態(tài)王通過虛擬串口與遠程設(shè)備進行數(shù)據(jù)通訊。AL－4AI4DO采集模塊在組態(tài)王中支持modbus(RTU)設(shè)備。首先，在組態(tài)王工程的COM口建立莫迪康PLC設(shè)備，設(shè)備地址必須與AL－4AI4DO采集模塊設(shè)置的地址保持一致，并設(shè)定COM口通訊參數(shù)。然后，在組態(tài)王軟件內(nèi)部將DTU虛擬接入上位機的串口，配置運行DTU無線串口服務(wù)軟件，從而實現(xiàn)采集模塊與組態(tài)王之間的無線數(shù)據(jù)交換。

3．3數(shù)據(jù)采集功能設(shè)計

系統(tǒng)通過DTU無線通訊模塊經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)菇棚內(nèi)傳感器數(shù)據(jù)的無線遠傳，上位機接收、處理、儲存現(xiàn)場數(shù)據(jù)。系統(tǒng)處于運行狀態(tài)時，在上位機上必須事先運行無線串口服務(wù)軟件，確保DTU處于online狀態(tài)。當無線串口服務(wù)軟件的虛擬串口有數(shù)據(jù)收發(fā)時，軟件窗口中即能顯示數(shù)據(jù)收發(fā)的字節(jié)數(shù)。系統(tǒng)在單個菇棚監(jiān)控的基礎(chǔ)上將4個菇棚的數(shù)據(jù)采集模塊(AL－4DI4DO)采取并聯(lián)的方式，通過地址的不同選擇實現(xiàn)多對一的傳輸模式，利用上位機監(jiān)控軟件接收顯示所有的實時數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)四區(qū)域環(huán)境監(jiān)控，并以拓撲的方式將其擴展到整棟溫室，達到群落式遠程監(jiān)控的目的。每一個采集模塊對應(yīng)每個菇棚內(nèi)的3類傳感器，采集到的多路數(shù)據(jù)只用一個DTU無線串口進行傳輸。4個數(shù)據(jù)采集模塊并聯(lián)同一個無線串口，需要用軟件編程實現(xiàn)串口共享的方法，以12s為1個周期，將其劃分成4個時間段，每3s采集1次數(shù)據(jù)。采集模塊分時發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖如圖2所示。

3．4PLC控制程序設(shè)計

結(jié)合寧夏南部山區(qū)的氣候特性和杏鮑菇子實體生長期的最佳調(diào)控策略，需要對菇棚內(nèi)進行降溫、升溫、增加濕度、通風(fēng)換氣、補充光照的調(diào)節(jié)。系統(tǒng)上位機的組態(tài)王軟件通過設(shè)定的程序?qū)Σ杉降膶崟r數(shù)據(jù)與環(huán)境因子的上下限值進行比較，然后發(fā)出控制命令經(jīng)DTU無線傳給數(shù)據(jù)采集模塊的繼電器端口，控制現(xiàn)場的S7－200PLC工作，使相應(yīng)的執(zhí)行器動作。菇棚內(nèi)的溫度過高時，控制空調(diào)制冷機工作;溫度過低時，控制空調(diào)加熱器工作;濕度過低時，控制噴淋裝置工作。由于杏鮑菇在生長過程中釋放CO2，使CO2濃度不斷升高，因此需控制CO2不超過規(guī)定的上限值。當CO2超過上限時，通過控制換氣扇工作降低棚內(nèi)CO2濃度。同時，通過控制散光燈的開關(guān)進行光照補充?？刂瞥绦蛄鞒虉D如圖3所示。3．5組態(tài)王的監(jiān)控界面設(shè)計基于組態(tài)王豐富的設(shè)備驅(qū)動程序、靈活的組態(tài)方式以及動態(tài)數(shù)據(jù)交換的功能，設(shè)計了群落式杏鮑菇生長環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)，滿足了多間菇棚的實時數(shù)據(jù)采集、動態(tài)顯示、參數(shù)調(diào)整、超限報警等設(shè)備調(diào)控的要求，提高了杏鮑菇生產(chǎn)過程的自動化程度。系統(tǒng)部分監(jiān)控界面如圖4、圖5、圖6所示。

4系統(tǒng)運行

系統(tǒng)在寧夏彭陽食用菌標準化生產(chǎn)示范基地進行示范性推廣應(yīng)用。該示范基地占地33．3hm2，對其中生產(chǎn)杏鮑菇的112間菇棚進行群落式無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用試驗。實踐證明，該系統(tǒng)是可行的，性能穩(wěn)定可靠，監(jiān)測精度高，能夠?qū)崟r與上位機進行無線通訊，實現(xiàn)了菇棚內(nèi)環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)測，且設(shè)備調(diào)控平穩(wěn)準確，達到了群落式無線遠程監(jiān)控的目的。如圖7所示，選取2013年9月正處在出菇期的某間杏鮑菇菇棚8:00－16:00的監(jiān)測數(shù)據(jù)，采集頻率30min。從數(shù)據(jù)曲線可以直觀地看到，系統(tǒng)運行正常且穩(wěn)定，能夠依據(jù)調(diào)控策略調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù)保持在杏鮑菇子實體發(fā)育期需求的范圍內(nèi)，綜合應(yīng)用效果良好。

5結(jié)論

篇3

1.1通過對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件適當修改實現(xiàn)監(jiān)控功能

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件具有修改服務(wù)器軟件與程序功能。當在其中嵌入特殊信息則具有過濾功能，從而可以對設(shè)定信息內(nèi)容進行監(jiān)測與過濾。

1.2通過服務(wù)器技術(shù)實現(xiàn)信息監(jiān)控與過濾

服務(wù)器集群的監(jiān)控與過濾，屬于規(guī)則過濾技術(shù)。許多網(wǎng)絡(luò)交換機使用這一技術(shù)充當防火墻。當信息流進入proxy后，需要過濾器過濾才能轉(zhuǎn)發(fā)；依照服務(wù)器集群中的規(guī)則要求過濾“非法”信息，將合法信息轉(zhuǎn)發(fā)至用戶。

1.3通過Sniffer實現(xiàn)路由器報文捕獲功能

與前兩種監(jiān)控技術(shù)相比，Sniffer信息監(jiān)控技術(shù)最大的優(yōu)點就是對網(wǎng)絡(luò)性能不產(chǎn)生任何影響。只需在邊界路由器上設(shè)置一至多個監(jiān)聽端口，就能捕獲所有途經(jīng)報文。目前許多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持此類功能，通過端口映射獲取交換機上的數(shù)據(jù)。

2、網(wǎng)絡(luò)在線文化信息監(jiān)控平臺設(shè)計的思路

設(shè)計思路從3個層面進行：一是在采用探針技術(shù)或sniffer技術(shù)，對鏈路層、途經(jīng)邊界路由器上的所有報文數(shù)據(jù)進行捕獲。二是使用TCP/IP協(xié)議軟件方式，在網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)數(shù)據(jù)包處理。

（1）對分片報文數(shù)據(jù)進行IP重組，使其成為完整的IP報文；

（2）對TCP層報文進行數(shù)據(jù)還原，使其成為傳輸原始內(nèi)容數(shù)據(jù)；

（3）根據(jù)應(yīng)用層協(xié)議進行具體還原數(shù)據(jù)分析。三是對還原數(shù)據(jù)進行特征關(guān)鍵字匹配過濾。

3、網(wǎng)絡(luò)在線文化信息監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)采集的結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)有兩種：一種是類似防火墻功能的邊界路由器與內(nèi)網(wǎng)間的監(jiān)控主機，由其檢測、攔截所有進出數(shù)據(jù)包，但此類采集方法容易影響網(wǎng)速、帶寬等性能；另一種是Sniffer監(jiān)聽方式，該方式有傳統(tǒng)、現(xiàn)代方式兩種。傳統(tǒng)方式將主機網(wǎng)卡設(shè)置成了接收局域網(wǎng)報文的混雜模式，現(xiàn)代方式是對網(wǎng)絡(luò)原有設(shè)置不做任何變動，使用支持探針技術(shù)的交換機端口映射技術(shù)實施監(jiān)聽，這樣對網(wǎng)絡(luò)帶寬無影響，即使在監(jiān)控主機出現(xiàn)故障不能正常工作時，對網(wǎng)絡(luò)正?；顒右矡o影響。如圖1（網(wǎng)絡(luò)信息監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖）所示，系統(tǒng)為支持探針技術(shù)的Sniffer監(jiān)聽方式。它采用交換機映射端口轉(zhuǎn)發(fā)途經(jīng)數(shù)據(jù)包，主機網(wǎng)卡為混雜模式，專門用于接收被轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。但由于在高速環(huán)境下主機對數(shù)據(jù)包重組、監(jiān)測，負載過重，數(shù)據(jù)丟失率較高。所以在數(shù)據(jù)處理與信息監(jiān)測模塊設(shè)計上，需采用分布式集群結(jié)構(gòu)以達到均衡負載的目的。交換機轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)接收機負責(zé)接收，接收后轉(zhuǎn)發(fā)給集群中各機器進行數(shù)據(jù)處理與信息監(jiān)測。這種分布式集群結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比較，具有系統(tǒng)可擴充性等優(yōu)點，更能滿足多協(xié)議信息監(jiān)控的需要。

4、網(wǎng)絡(luò)在線文化信息監(jiān)控平臺模塊功能的實現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)在線文化信息監(jiān)控的本質(zhì)是對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)實施監(jiān)查與對比，實現(xiàn)監(jiān)控的目的。要使每個數(shù)據(jù)包都接受監(jiān)查，就必須將流經(jīng)數(shù)據(jù)截留下來，因此，怎樣快速、高效地截獲數(shù)據(jù)包是實現(xiàn)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵。截獲后，還要對數(shù)據(jù)進行分離，應(yīng)用還原技術(shù)進行比對，只有通過信息監(jiān)控策略與模式匹配算法，最后才能實現(xiàn)信息有效監(jiān)控。系統(tǒng)監(jiān)控功能由以下模塊實現(xiàn)。

4.1網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)捕獲的實現(xiàn)

對網(wǎng)絡(luò)底層信息實施監(jiān)聽，一是利用以太網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的廣播特性來實現(xiàn)，二是通過設(shè)置路由器監(jiān)聽端口來實現(xiàn)，兩種方式（方法）分別應(yīng)用于不同的工作情況。

4.2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與實現(xiàn)

進行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析，先應(yīng)將符合截獲要求的數(shù)據(jù)截獲，并濾掉有關(guān)不需要的數(shù)據(jù)報本機，后應(yīng)在與其連接源端及目的端均無TCP連接的情況下，實現(xiàn)簡化的TCP/IP協(xié)議組。這實際上是數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)幀的問題。因為一個完整的物理層以太幀的組成有4部分：一是頭部，是以太網(wǎng)原始MAC地址頭；二是IP數(shù)據(jù)報頭；三是TCP/UDP數(shù)據(jù)報頭，四是實際數(shù)據(jù)。

4.3網(wǎng)絡(luò)TCP還原的實現(xiàn)

實現(xiàn)TCP還原的方法與IP重組的方法類似，即對接受的數(shù)據(jù)報進行分析處理，如屬同一TCP連接，則要先用同一排序樹按數(shù)據(jù)報的Sequence排序起來，而后遍歷這一排序樹就能實現(xiàn)TCP還原。實現(xiàn)TCP還原的過程，即是對iptree遍歷，對IP數(shù)據(jù)報文內(nèi)容進行還原的過程。通過報文分析，從還原結(jié)果中可監(jiān)測到在進行數(shù)據(jù)捕獲時，客戶端、服務(wù)端之間命令的使用情況。

4.4網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議的分析

4.4.1HTTP協(xié)議的分析設(shè)計與實現(xiàn)要對原始數(shù)據(jù)進行分析，就要瀏覽一個網(wǎng)頁，建立多個連接。為此，選定哪個網(wǎng)頁、哪些連接，傳送哪些內(nèi)容，就成了HTTP還原的核心。HTTP的分析設(shè)計如下：

（1）端口局部性與單調(diào)遞增性。從客戶端瀏覽器向Http服務(wù)器發(fā)出第一個請求指令開始，服務(wù)器為后續(xù)連接分配的端口號是單調(diào)遞增的，且具有局部性，端口號相對連續(xù)，偶爾有跳躍。

（2）模塊原始數(shù)據(jù)的組織方式。模塊原始數(shù)據(jù)來源于TCP／IP協(xié)議模塊的還原結(jié)果。為表示端口號，數(shù)據(jù)文件命名體現(xiàn)了源端口號、目的端口號、源IP地址、目的IP地址連接的四元組，這正是一個網(wǎng)頁必備的基本信息。

（3）合成網(wǎng)頁的處理時間窗口。在合成一個網(wǎng)頁時，如遇無效文件存在，在一定時間內(nèi)要刪除以加快處理時間，這樣不免形成一個處理時間的窗口。在時間窗口的一定時間內(nèi)：一要確定哪些連接(傳送的內(nèi)容)可以合成；二要盡量還原網(wǎng)頁所需全部資源；三要將還原網(wǎng)頁盡快寫入數(shù)據(jù)庫管理。

4.4.2Smtp、Pop3協(xié)議分析

（1）Smtp協(xié)議分析。監(jiān)聽郵件時，需對郵件內(nèi)容進行分析，當監(jiān)測到Smtp的“Data”的命令報文時，對其后的數(shù)據(jù)就要進行捕獲，從而獲取發(fā)送郵件數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)語法分析、編碼部分解碼，以致獲得整個郵件的相關(guān)信息。

（2）Pop3協(xié)議分析。在Pop3協(xié)議分析時，要重點考慮Retr命令，這是因為Retr命令的出現(xiàn)代表著協(xié)議狀態(tài)階段進入了數(shù)據(jù)傳送階段。接下來，對其后數(shù)據(jù)包分析，就可獲得用戶完整郵件數(shù)據(jù)。

5、網(wǎng)絡(luò)在線文化信息監(jiān)控服務(wù)機制的創(chuàng)新

網(wǎng)絡(luò)在線文化信息監(jiān)控平臺建設(shè)除在系統(tǒng)設(shè)計上進行技術(shù)創(chuàng)新外，還應(yīng)通過計算機科學(xué)、管理學(xué)、政治學(xué)、傳播學(xué)、社會學(xué)等多學(xué)科交融理論推動服務(wù)機制的創(chuàng)新。

（1）以思想政治教育為先導(dǎo)，完善在線文化信息監(jiān)控與引導(dǎo)工作機制，進一步提高在線文化信息監(jiān)控服務(wù)的科學(xué)性和有效性，切實增強網(wǎng)絡(luò)文化信息的“正能量”的輻射力、吸引力和感染力。首先要不斷倡導(dǎo)網(wǎng)民積極傳播健康信息，自覺抵制有害信息、網(wǎng)絡(luò)濫用行為和低俗之風(fēng)。其次要加強管控措施，發(fā)現(xiàn)有害信息及時報告、立即刪除或圍繞社會關(guān)注的熱點、焦點問題，主動撰寫貼文，吸引網(wǎng)民點擊和跟貼，弘揚網(wǎng)絡(luò)文化正氣。再次要建設(shè)網(wǎng)絡(luò)文化信息宣傳與評論工作隊伍，搶占網(wǎng)絡(luò)文化信息陣地，針對各種危急情況，第一時間進行正確引導(dǎo)和疏通，最大程度地減少負面效力。

（2）以敏感信息和輿情疏導(dǎo)治理為抓手，建設(shè)網(wǎng)絡(luò)在線文化信息分析與甄別工作機制，準確把握網(wǎng)絡(luò)信息整體動態(tài)，敏銳捕捉傾向性、群體性的信息和輿情危機苗頭，提高網(wǎng)絡(luò)在線文化信息應(yīng)對服務(wù)的及時性和針對性。首先，要加強IP地址管理，建立IP地址分配使用逐級責(zé)任制和用戶實名信息登記制度，保證所有文化活動的信息能夠?qū)崿F(xiàn)“溯前追查”。其次，通過認真分析敏感和輿情信息產(chǎn)生的原因、發(fā)展趨勢及對人們思想的影響，準確把握網(wǎng)群動態(tài)，敏銳捕捉危機苗頭。第三，通過分析與甄別工作，加強對網(wǎng)絡(luò)文化活動重點部位、重點人員、重點方向、重點領(lǐng)域的關(guān)注，提高網(wǎng)民思想政治教育工作的針對性和時效性。

（3）以開發(fā)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)統(tǒng)計工具為支撐，建立網(wǎng)絡(luò)文化信息收集和反饋工作機制，實現(xiàn)收集工作的即時化、經(jīng)?；腿婊?，進一步提升網(wǎng)絡(luò)在線文化信息監(jiān)控服務(wù)機制的效能和水平。在創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)文化信息監(jiān)控機制過程中，應(yīng)調(diào)查掌握現(xiàn)代網(wǎng)民從事網(wǎng)絡(luò)文化活動的基本特點，實現(xiàn)信息收集工作的常態(tài)化。形成統(tǒng)一協(xié)調(diào)、反應(yīng)靈敏、高效暢通的網(wǎng)絡(luò)文化信息收集反饋機制，尤其在國內(nèi)外發(fā)生重大事件的重要敏感時期，要做到不斷線的網(wǎng)絡(luò)文化信息搜集和管控工作，發(fā)現(xiàn)問題，及時應(yīng)對。

6、結(jié)束語

篇4

1．自覺向民族傳統(tǒng)文化回歸

中國的現(xiàn)代藝術(shù)設(shè)計需要建立在民族文化、民族風(fēng)格的基礎(chǔ)上，因此必須重視向民間藝術(shù)學(xué)習(xí)，堅信中華民族文化傳統(tǒng)的主流在民間。所以在城市空間設(shè)計中，要通過對環(huán)境的理解，對傳統(tǒng)的認知，自覺地借鑒，而不是直接挪用。中國傳統(tǒng)民間藝術(shù)形式變化萬千、風(fēng)格種類異彩紛呈，凝聚了中華民族幾千年的智慧精華，也傳承了中華民族特有的藝術(shù)精神，值得當代城市設(shè)計師深入學(xué)習(xí)和研究。設(shè)計師在設(shè)計實踐中，通過元素剝離、創(chuàng)意整合和情感傳達，特別是與新技術(shù)巧妙融合，就能創(chuàng)造出獨具中國特色的現(xiàn)代藝術(shù)設(shè)計作品。當然，這需要一個過程，要靠城市設(shè)計師與民間藝術(shù)大師、民間藝術(shù)教育人才的融合。所以說，城市設(shè)計師必須以民間藝術(shù)為基礎(chǔ)，重視向傳統(tǒng)民間藝術(shù)學(xué)習(xí)，只有親身體會這筆文化遺產(chǎn)的魅力所在，了解傳統(tǒng)民間藝術(shù)中所蘊含的深厚的民族本源文化、本源哲學(xué)、本源藝術(shù)的基因，以及多姿多彩的具有生命活力的民族語言形態(tài)，才會對它加以自覺應(yīng)用［2］。

2．傳統(tǒng)民間藝術(shù)語言

現(xiàn)代化現(xiàn)代城市空間越來越相似，傳統(tǒng)特色逐漸消褪，因此如何保持城市的獨特氣質(zhì)就成為十分迫切的問題。傳統(tǒng)民間藝術(shù)語言體現(xiàn)了獨特的審美傳統(tǒng)，蘊含著深厚的精神文化內(nèi)涵，將其作為城市空間設(shè)計的思想源泉，在城市空間中直接或間接地運用，對強調(diào)和延續(xù)歷史文脈有著重要意義。但是，源于自然崇拜的原始文化的民間藝術(shù)，所代表的是不同于現(xiàn)代文化的農(nóng)耕文明，它雖有著特定的社會基礎(chǔ)，但其中也有不適合現(xiàn)代生活方式、不符合現(xiàn)代審美、倫理觀的地方，這樣就限制了其在當代城市設(shè)計中的廣泛應(yīng)用。有些民間藝術(shù)圖式如果不經(jīng)過調(diào)整、創(chuàng)新，就很難為現(xiàn)代社會所接受，因而應(yīng)用時不能簡單、機械地復(fù)制、拼貼，而應(yīng)該在理解其文化含義的基礎(chǔ)上，取其精髓，去其糟粕，使其藝術(shù)語言現(xiàn)代化，為當代大眾所認同并接受。中國傳統(tǒng)民間藝術(shù)的很多內(nèi)容和形式有相對的穩(wěn)定性及程式化特征，在藝術(shù)認知上有更為直接的優(yōu)勢，因而是可以應(yīng)用到城市空間設(shè)計中的。其應(yīng)用方式有兩種，第一種是物品本身、題材、造型及藝術(shù)手法的直接運用;第二種是間接運用，即可以從民間藝術(shù)的形、色、質(zhì)等方面著手，進行形的簡化與再造、色彩的沿用與重組以及材料的選用與更新等，來再現(xiàn)或表現(xiàn)民間藝術(shù)。在城市空間設(shè)計中，設(shè)計師要將傳統(tǒng)文化經(jīng)過現(xiàn)代設(shè)計思維的選擇與消化，融入到現(xiàn)代設(shè)計之中，這樣，民間藝術(shù)元素才可能真正發(fā)揮它的藝術(shù)價值，作為一種新的視覺傳遞語言，在現(xiàn)代設(shè)計中重現(xiàn)生機。

3．在社會場域上的對接雖然城市空間設(shè)計

一直以來都以較快的速度發(fā)展，但在當代，與公眾聯(lián)系緊密的傳統(tǒng)民間藝術(shù)才逐漸走進人們的生活之中。民間藝術(shù)形式以合理、合情的方式融于城市開放空間中，其較大的輻射面和難以抗拒的視覺沖擊力，使與它發(fā)生接觸的人都會或多或少地接受它傳達的信息，從而在心中產(chǎn)生一種熟悉的、能產(chǎn)生共鳴的集體性的感受。為城市居民營造一種心理歸屬感，滿足社會心理情感的需要，可以使城市居民對城市產(chǎn)生心理依賴感，對環(huán)境產(chǎn)生身份認同、心理認同，直至文化認同。另外，當代城市空間設(shè)計追求綠色生存空間，提倡低碳設(shè)計。傳統(tǒng)民間藝術(shù)如陶藝、編織等，其原生態(tài)性契合了當代城市設(shè)計的需求。在設(shè)計中，對民間藝術(shù)中傳統(tǒng)的工藝、材料和形式的毫無偏見的借鑒，體現(xiàn)出了強烈的環(huán)境保護意識，同時也體現(xiàn)出了一種社會的進步，因而是一種設(shè)計倫理和設(shè)計道德的體現(xiàn)。傳統(tǒng)民間藝術(shù)一旦融入城市空間藝術(shù)中，就會逐漸走進人們的生活，其審美對象就會直指社會公眾，就會以公眾的精神需要為目的，以公眾的審美評價為借鑒，生存于公眾之間。這就使得公眾對自己生活的公共空間藝術(shù)享有話語權(quán)，同時享有藝術(shù)創(chuàng)作的參與權(quán)，從而提高了社區(qū)居民的和諧氛圍，促進了社會和諧。

二、傳統(tǒng)民間藝術(shù)在城市空間設(shè)計中的具體應(yīng)用

1．城市空間墻面藝術(shù)與傳統(tǒng)民間藝術(shù)

傳統(tǒng)民間藝術(shù)的民間性和貼近生活的特點，迎合了城市特色營造的需要。城市空間的墻面圍合成居民生活的空間，在城市空間的墻面上揉進諸多傳統(tǒng)民間圖式元素，可以體現(xiàn)城市的獨特個性和其融合性。同時，利用民間藝術(shù)形式改造城市建筑墻面，可以增加建筑的歷史、藝術(shù)價值，也將提升整個城市的藝術(shù)品位。墻面藝術(shù)的豐富多彩使城市居民在街道上除了廣告外，有可看的內(nèi)容，也可彰顯該城市與其它城市的差異。同時，融入傳統(tǒng)民間藝術(shù)的城市墻面，除提升城市形象外，也能滿足城市公眾的精神需求。如高雄駁二藝術(shù)特區(qū)中的墻面設(shè)計借鑒了民間皮影和鄉(xiāng)土繪畫，使原本廢棄的墻面換上了新妝，煥發(fā)了新的生命。同時，建筑室內(nèi)墻面設(shè)計也常常采用民間藝術(shù)元素來活躍空間氛圍，提升空間親和力。譬如大連甘井子實驗小學(xué)的教學(xué)樓設(shè)計，局部采用了民間藝術(shù)元素，將傳統(tǒng)紅燈籠懸掛在大門入口的過廳天花板上，每盞燈籠上面都有不同的兩個字，比如“幽默”、“溫柔”、“愛笑”、“漂亮”、“耐心”、“善良”、“公平”等。這種設(shè)計既體現(xiàn)了藝術(shù)文化特色，又具有親切感和歷史厚重性，深得家長、老師、孩子們的喜愛。

2．當代建筑設(shè)計與傳統(tǒng)民間藝術(shù)

篇5

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篇6

摘要：火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)作為當前各類建筑中設(shè)備自動化系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，是建筑防火安全體系的核心與消防系統(tǒng)集成的關(guān)鍵。但由于其自身特點，如結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易受環(huán)境影響、故障率偏高等很多影響可靠性的因素的存在大大削減了系統(tǒng)本應(yīng)具有的監(jiān)控能力，因此需要通過一定的評定手段來進一步提高火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的誤報率，防止控制誤啟動。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)； 層次分析法； 可靠性

1引言

1.1 研究的背景和意義

根據(jù)可靠性理論，可靠性分析的前提是確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。國家標準《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50116-1998）規(guī)定，火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)一般由火災(zāi)探測器、輸入輸出模塊、各類火災(zāi)報警控制器和消防聯(lián)動控制設(shè)備等共同構(gòu)成。通過結(jié)合故障樹分析法與層次分析法建立合適的數(shù)學(xué)模型對其可靠性進行評定可以有效地分析火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生故障的因素的主次關(guān)系，從而可以提高整個系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，以針對不同的實際情況采取相應(yīng)的措施，保證在節(jié)約成本省時省力的前提下達到火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)最佳工作狀態(tài)。

1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

近年來，世界各發(fā)達國家已把可靠性技術(shù)和全面質(zhì)量管理緊密地集合起來，有力的提高了產(chǎn)品的可靠性水平。在火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中，一般由火災(zāi)探測器和報警控制器來完成火災(zāi)探測功能。火災(zāi)探測技術(shù)是傳感技術(shù)和火災(zāi)探測算法相互結(jié)合的產(chǎn)物，其實質(zhì)是將火災(zāi)中出現(xiàn)的物理特征，利用傳感器進行接收，將其變?yōu)橐子谔幚淼奈锢砹浚ㄟ^火災(zāi)探測算法判斷火災(zāi)是否發(fā)生?；馂?zāi)探測器是探測和預(yù)報火災(zāi)的信息源頭，其靈敏度、可靠性、響應(yīng)速度、抗干擾能力、誤報率的高低直接決定了火災(zāi)探測和預(yù)報的成敗。美國在可靠性的理論研究及工業(yè)應(yīng)用方面堪稱是代表。

在我國，最早是由電子工業(yè)部門開始可靠性工作的，在60年代初進行了有關(guān)可靠性評估的開拓性工作。我國火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)起步較發(fā)達國家晚幾十年，在此方面所進的可靠性分析也相對要晚。早前中國火災(zāi)科學(xué)國家重點實驗室與日本國立消防研究院共同合作，在合合肥完成了迄今國際上最大規(guī)模的火陣列羽流與火旋風(fēng)實驗，這也標志著中國火災(zāi)科學(xué)研究已達到國際領(lǐng)先水平。但同國外相比，還是存在一定差距，主要表現(xiàn)在可靠性、穩(wěn)定性差，未能很好的解決探測器靈敏度和誤報率之間的矛盾等。同時還需要發(fā)展新的火災(zāi)判定依據(jù)、新的火災(zāi)識別模式和基于此的火災(zāi)探測器或復(fù)合探測器。同時向智能化方向發(fā)展，與各種新技術(shù)相結(jié)合發(fā)展，以提高系統(tǒng)的可靠性。

1.3論文研究的內(nèi)容、目的

火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是以火災(zāi)為監(jiān)控對象，可以及時發(fā)現(xiàn)和通報火情，并采取有效措施控制和撲滅火災(zāi)，及時采取滅火、疏散等措施，最大限度地降低因火災(zāi)帶來的損失，因此對其進行可靠性分析非常重要。根據(jù)可靠性理論，可靠性分析的前提是確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中，決定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是部件，即探測器的選型。本課題主要是通過建立合適的數(shù)學(xué)模型對其可靠性進行評定可以有效地分析火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的提高整個系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，針對不同的實際情況采取相應(yīng)的措施，以保證在節(jié)約成本省時省力的前提下達到火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)最佳工作狀態(tài)。

2可靠性方法

2.1可靠性簡介

可靠性是一門新興的工程學(xué)科。近年來，世界各發(fā)達國家已把可靠性技術(shù)和全面質(zhì)量管理緊密地集合起來，有力的提高了產(chǎn)品的可靠性水平?？煽啃缘脑u價可以使用概率指標或時間指標，這些指標有：可靠度、失效率、平均無故障工作時間、平均失效前時間、有效度等?？煽啃允桥c電子工業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)的，電子產(chǎn)品的復(fù)雜程度在不斷增加，電子設(shè)備的使用環(huán)境日益嚴酷導(dǎo)致產(chǎn)品失效的可能性增大，電子設(shè)備的裝置密度不斷增加，可靠性已經(jīng)列為產(chǎn)品的重要質(zhì)量指標加以考核和檢驗。

2.2可靠性分析步驟及方法

可靠性問題有它本身的結(jié)構(gòu)，且反過來刺激了概率論中一些新領(lǐng)域的發(fā)展。因此，可靠性數(shù)學(xué)成了應(yīng)用概率和應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計的一個重要分支。同時，在可靠性的研究中，又與決策問題和各種最優(yōu)化問題有緊密的關(guān)系，這又決定了可靠性數(shù)學(xué)又是運籌學(xué)的一個重要分支。可靠性的分析步驟主要可分為：確定可靠性目標、可靠性數(shù)據(jù)采集、選擇方案分析、可靠性評審。

火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可靠性分析問題是一個多目標、多準則的復(fù)雜決策問題，分析應(yīng)從多個角度進行，同時也應(yīng)建立較強的層次關(guān)系。根據(jù)以上列出的方法的使用范圍和特點，較合適的方法有模糊綜合評價法、層次分析法及故障樹法，具體選用哪種方法要綜合考慮分析的過程。

3火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)功能分析

3.1火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成及工作原理

火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是以火災(zāi)為監(jiān)控對象，根據(jù)防火要求和特點而設(shè)計、構(gòu)成和工作的，是一種及時發(fā)現(xiàn)和通報火情，并采取有效措施控制和撲滅火災(zāi)而設(shè)置在建筑物中或其他場所的自動消防設(shè)施?；馂?zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可提高建筑物中或其他場所的防災(zāi)自救能力，是將火災(zāi)消滅在萌發(fā)狀態(tài)，最大限度地減少火災(zāi)危害的有力工具。一般由火災(zāi)探測器、輸入輸出模塊、各類火災(zāi)報警控制器和消防聯(lián)動控制設(shè)備等共同構(gòu)成，火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)被保護對象的特點和要求，綜合考慮建筑物的規(guī)模性質(zhì)、火災(zāi)荷載、火災(zāi)危險性、疏散和撲救的難易程度、火災(zāi)事故的可能后果等因素，確定相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計形成并完成設(shè)備配套。

3.2火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)故障原因分析

由于火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組成復(fù)雜，因此對其危險性分級也較困難，筆者此次制作了一份針對消防安全重點單位火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的調(diào)查問卷，對象是實習(xí)所在城市張家界市所有消防安全重點單位，通過問卷調(diào)查的形式綜合考察單位現(xiàn)有火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障的主次因素從而實現(xiàn)危險性分級。調(diào)查問卷從火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)自身硬件故障、外界干擾因素及管理因素等方面出發(fā)，綜合考察了火災(zāi)探測器、輸入輸出模塊、各類火災(zāi)報警控制器、消防聯(lián)動控制設(shè)備、電源、線路等硬件設(shè)施工作狀態(tài)及用后維護、管理以及人員值班管理等各方面的基本情況，從而作為衡量火災(zāi)危險性分級的一部分依據(jù)。

4提高火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可靠性的方法

4.1硬件設(shè)備方面

為提高火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，則需要優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計，提高硬件質(zhì)量并加強維護，總體說來要從硬件選型、施工、維修各方面嚴要求。

4.2管理方面

管理方面，合理處理好人與機和環(huán)境的接口，提高人員素質(zhì)是必需。在火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)安裝調(diào)試完畢后，用戶應(yīng)將設(shè)計、施工、安裝單位移交的有關(guān)系統(tǒng)的施工圖紙和技術(shù)資料，安裝中的技術(shù)記錄、系統(tǒng)各部分的測試記錄、調(diào)試開通報告、竣工驗收情況報告等加以整理，建立技術(shù)檔案，妥善保管，以備查詢。同時，還應(yīng)建立相應(yīng)的操作規(guī)程、值班人員職責(zé)、值班記錄、顯示系統(tǒng)在所保護建筑物內(nèi)位置的平面圖或模擬圖、系統(tǒng)運行登記表、設(shè)備維修記錄等，以使管理人員在工作中有章可循。

5結(jié)論

本文研究了可靠性分析的方法，結(jié)合火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的組成和主要功能，依據(jù)各類規(guī)范建立了影響火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可靠性因素故障樹層次關(guān)系，在指標選取、評價模型構(gòu)建、軟件分析計算等一系列過程中，得到了以下幾方面結(jié)論：

（1）構(gòu)建了影響火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可靠性因素故障樹層次關(guān)系。

（2）計算分析后所得結(jié)果表明：影響火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可靠性的因素中，管理因素占主導(dǎo)，其次則為硬件設(shè)備故障與外界環(huán)境干擾。

參考文獻：

[1] 朱棟華. 建筑防火防災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)及應(yīng)用[M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 2008.

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【關(guān)鍵詞】隧道；通風(fēng)監(jiān)控；組態(tài)軟件；PLC

隧道是一個相對封閉的區(qū)域，自然風(fēng)和交通風(fēng)無法完成隧道內(nèi)空氣的轉(zhuǎn)換。當CO濃度很大時，會危及人的身體；煙霧粉塵則會給駕駛員的視野造成障礙，增大了交通事故的發(fā)生概率。所以必須采取機械通風(fēng)方式，有效及時地排出隧道內(nèi)的有害物質(zhì)，降低空氣的污染程度。尤其在隧道內(nèi)發(fā)生交通事故或者火災(zāi)的特殊情況下，機械通風(fēng)就越發(fā)顯得重要。因此在隧道中建立通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)意義十分重大。

1.通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)的組成

隧道通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心計算機、CO/VI檢測器、風(fēng)向風(fēng)速檢測器、風(fēng)機和區(qū)域控制器等組成。

1.1 監(jiān)控中心上位機

此隧道監(jiān)控系統(tǒng)軟件的上位機系統(tǒng)是利用北京三維力控公司的Forcecontrol 6.1組態(tài)軟件進行設(shè)計。上位機可以發(fā)出指令給區(qū)域控制器，以便來控制隧道內(nèi)的機電設(shè)備，也可以接受區(qū)域控制器的數(shù)據(jù)來分析和處理。

1.2 CO/VI檢測器

CO/VI檢測器由一氧化碳/能見度檢測探頭、評價控制單元、安裝支架、連接電纜等部分組成。一氧化碳檢測采用的是非擴散檢測紅外波段中的一定波長對非對稱分子吸收能力的變化值（即δ值），再變換成電流的變量，把這一變量又用數(shù)字信號傳至隧道監(jiān)控室中心計算機并顯示出來[1]。能見度測量是通過另一分離通道，由發(fā)射/接收單元發(fā)射光波，通過10米測量通道到達反射單元，反射光再經(jīng)原來的10米測量路徑反射到發(fā)射/接受單元，光束經(jīng)過衰減，得到的信號經(jīng)過評價控制單元處理為測量值，就是能見度檢測值。

1.3 風(fēng)速風(fēng)向檢測器

風(fēng)速風(fēng)向檢測器采用超聲波的原理測量隧道的環(huán)境溫度和風(fēng)速風(fēng)向，由二個超聲波發(fā)射/接受單元、數(shù)據(jù)處理評價單元、安裝支架、連接電纜等部分組成，具有現(xiàn)場顯示功能。

1.4 區(qū)域控制器

此次設(shè)計下位機的區(qū)域控制器采用honeywell高性能可編程控制器（PLC），負責(zé)管理和控制相關(guān)區(qū)域的現(xiàn)場設(shè)備。區(qū)域控制器由機架、CPU、電源模塊、I/O模塊、通訊模塊等組成。主要設(shè)備清單如表1所示。

2.隧道通風(fēng)的方式

目前隧道機械通風(fēng)方式可分為縱向式通風(fēng)、半橫向通風(fēng)和橫向式通風(fēng)三種方式?？v向式通風(fēng)是從一個洞口直接引進新鮮空氣，由另一洞口排出污染空氣的方式。這種通風(fēng)方式一般適用于單向行車的隧道；半橫向式通風(fēng)是將新鮮空氣經(jīng)送風(fēng)道直接吹向汽車的排氣孔高度附近，直接稀釋排氣，污染空氣在隧道上部擴散，經(jīng)過兩端洞門排出洞外。使用這種方式的隧道僅需設(shè)置排風(fēng)道，比較經(jīng)濟；橫向式通風(fēng)的特點是風(fēng)在隧道的橫斷面方向流動，一般不發(fā)生縱向流動，因此有害氣體的濃度在隧道軸線方向的分布均勻。該通風(fēng)方式有利于防止火災(zāi)蔓延和處理煙霧。但需設(shè)置送風(fēng)道和排風(fēng)道，增加建設(shè)費用和運營費用[4]。在本系統(tǒng)中采取縱向式通風(fēng)方式。

3.隧道通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)的功能

3.1 數(shù)據(jù)的采集及顯示功能

該通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)能檢測出隧道內(nèi)CO濃度、能見度、風(fēng)速和風(fēng)向，并顯示在上位機監(jiān)控界面上。

CO濃度（單位：PPM）和能見度（單位：1/km）都由CO/VI檢測儀檢測所得。風(fēng)速主要采集的是縱向風(fēng)速（單位：m/s），風(fēng)向指隧道內(nèi)的縱向風(fēng)向，分為正向和反向，用箭頭表示，數(shù)據(jù)由風(fēng)速風(fēng)向檢測儀檢測所得，輸出形式為一個繼電器輸出。

檢測到的CO/VI值和風(fēng)速為模擬信號，在4-20MA之間。數(shù)據(jù)采集后要把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量之后才能顯示在界面上。

3.2 風(fēng)機狀態(tài)的監(jiān)控功能

通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)可以返回每一臺射流風(fēng)機的運行狀態(tài)，包括風(fēng)機的正/反轉(zhuǎn)、停止、故障等狀態(tài)信號，然后將這些狀態(tài)清晰、明了的顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面上。該系統(tǒng)把處在一個斷面上的兩臺風(fēng)機作為一組來進行控制?？刂品绞椒譃檫h程自動、遠程手動和本地控制三種。遠程自動控制就是監(jiān)控中心上位機將采集到的信息處理后，當達到一定的限值時實時地發(fā)出指令；遠程手動控制就是操作員根據(jù)現(xiàn)場實際情況人工發(fā)出指令來控制風(fēng)機運行；本地控制就是操作人員在現(xiàn)場低壓柜按下風(fēng)機的啟停按鈕。

3.3 輔助功能

1）報警功能：能夠?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)進行分析和判斷，如果數(shù)據(jù)超過規(guī)定的報警限值或低于規(guī)定的報警限值，實時報警窗口就會自動彈出，報警數(shù)據(jù)、設(shè)備和區(qū)域就會在報警窗口顯示出來。用戶也可以設(shè)計報警聲音，以便更好的對操作員進行提示。

2）趨勢曲線：現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后依照實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行儲存，通過趨勢曲線可以更好的對數(shù)據(jù)進行分析顯示。

3）報表：能夠?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)進行顯示、存儲和打印等功能。

4）事件記錄：記錄操作人員的操作過程，并可記錄系統(tǒng)上位機相關(guān)程序的啟動、退出及異常的詳情。用戶可以通過記錄來對系統(tǒng)進行維護。

5）安全管理：安全管理主要包括用戶級別管理、安全區(qū)管理、系統(tǒng)安全管理及工程加密管理。

4.隧道通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

4.1 上位機軟件設(shè)計

（1）I/O設(shè)備建立

力控組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫通過I/O驅(qū)動程序?qū)/O設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集與下置，實時數(shù)據(jù)庫與I/O驅(qū)動程序之間為客戶/服務(wù)器運行模式，一臺運行實時數(shù)據(jù)庫的計算機可通過多個I/O驅(qū)動程序完成與多臺I/O設(shè)備之間的通信。本監(jiān)控系統(tǒng)中，首先對Honeywell PLC進行設(shè)備設(shè)置，通過標準MODBUS（TCP）協(xié)議建立相應(yīng)的I/O設(shè)備，并輸入IP地址，以便和下位機建立通訊。I/O設(shè)備建立如圖1所示。

（2）數(shù)據(jù)庫組態(tài)點建立

點是實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)保存和處理信息的基本單位。在創(chuàng)建一個新點時首先要選擇點類型和所在區(qū)域。點類型分為數(shù)字I/O點和模擬I/O點兩種，本系統(tǒng)中CO值、VI值和風(fēng)速值為模擬點，風(fēng)向、風(fēng)機運行狀態(tài)的反饋及控制點均為數(shù)字點。每個點都需要對基本參數(shù)、報警參數(shù)、數(shù)據(jù)連接和歷史參數(shù)進行設(shè)置。

（3）界面建立及動畫連接

根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的要求，設(shè)計了監(jiān)控主界面、手動控制界面、報警界面、趨勢曲線界面和報表界面等。畫面建立完成后，將畫面中圖像對象與變量或表達式建立連接，這樣就可以對系統(tǒng)中的各種設(shè)備進行監(jiān)控。在監(jiān)控主界面上可以清楚的顯示各檢測數(shù)據(jù)、風(fēng)機在隧道中所處的位置以及風(fēng)機的運行狀況。在監(jiān)控界面上點擊風(fēng)機控制按鈕，進入風(fēng)機手動控制界面，操作員根據(jù)不同情況點擊正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)/停止狀態(tài)按鈕進行操作。隧道通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)主界面如圖2所示。

（4）腳本程序

在隧道通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計中除了監(jiān)控界面的建立，編寫腳本程序也是一項重要任務(wù)。

在本系統(tǒng)中需要編寫的腳本程序有如下幾項：

1）每臺風(fēng)機啟動時需要短暫的延時，上一臺風(fēng)機達到額定轉(zhuǎn)速后，再啟動下一臺風(fēng)機，以減少對變電站供電的沖擊。

2）風(fēng)機控制時如果在左轉(zhuǎn)，此時右轉(zhuǎn)按鈕灰掉（即被屏蔽了），必須先按停止后，才能再按右轉(zhuǎn)按鈕啟動風(fēng)機。

3）通風(fēng)系統(tǒng)遠程自動控制。

在正常行車條件下，若隧道內(nèi)測點CO濃度或能見度值時，正常交通狀況下交通活塞作用所產(chǎn)生的風(fēng)速足夠完成隧道通風(fēng)，則射流風(fēng)機組無需啟動；若隧道內(nèi)CO濃度或能見度并持續(xù)10分鐘時，每一組開啟一臺風(fēng)機；若測點CO濃度或煙霧濃度并持續(xù)10分鐘，射流風(fēng)機全部啟動。此時風(fēng)機轉(zhuǎn)向應(yīng)同風(fēng)向是一致的；若隧道發(fā)生火災(zāi)，則開啟隧道內(nèi)的全部風(fēng)機。此時風(fēng)機的轉(zhuǎn)向應(yīng)向距離火災(zāi)點較近的洞口吹去。

4.2 下位機軟件設(shè)計

本系統(tǒng)區(qū)域控制器應(yīng)用的是Honeywe-ll MasterLogic-200系列PLC，采用SoftMaster-200作為編程軟件。用戶可以進行系統(tǒng)配置和程序的編寫、調(diào)試、仿真、在線診斷PLC硬件配置狀態(tài)、控制PLC的運行狀態(tài)和I/O通道的狀態(tài)等。

（1））首先通過CPU的USB接口連接PC機，在SoftMaster-200軟件中對PLC進行配置網(wǎng)絡(luò)地址并寫入，建立PC機與PLC之間的通信。

（2）配置I/O設(shè)備信息，明確上位機軟件數(shù)據(jù)庫組態(tài)點與PLC輸入點的對應(yīng)關(guān)系，各輸出點與各輸出執(zhí)行單元的對應(yīng)關(guān)系，創(chuàng)建全局變量和本地變量。調(diào)用全局變量的步驟如圖3所示。

（3）按照控制要求編寫梯形圖程序。

在編寫梯形圖時要注意變量與上位機組態(tài)軟件數(shù)據(jù)庫組態(tài)中變量的對應(yīng)關(guān)系；風(fēng)機的延時啟動；風(fēng)機的單點控制及自動控制；上位機監(jiān)控界面中按鈕之間的互鎖等。梯形圖編寫界面如圖4所示。

（4）程序編程完成后，選擇“聯(lián)機[Online]”-“寫入數(shù)據(jù)[Write]”，然后選擇要傳輸?shù)絇LC的數(shù)據(jù)，然后點擊“確定[OK]”，將選定的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC。

（5）進行聯(lián)機調(diào)試。

5.結(jié)論

本設(shè)計對通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)進行了詳細的工程設(shè)計，包括系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，功能設(shè)計和模塊劃分和上下位軟件設(shè)計。應(yīng)用力控Forcecontrol 6.1組態(tài)軟件設(shè)計了通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)的主界面、風(fēng)機顯示界面、風(fēng)機控制界面和風(fēng)機預(yù)案管理等。應(yīng)用honeywell PLC進行區(qū)域控制器設(shè)計，并編寫了后臺控制程序，實現(xiàn)了通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)的各項監(jiān)控功能。

本系統(tǒng)有效地保證駕駛員、隧道養(yǎng)護人員免受有害氣體的危害，提高了車輛運行安全系數(shù)。整套系統(tǒng)已投入運行，經(jīng)過多次現(xiàn)場驗證，取得了良好的效果。在本文中我們所做的研究工作還僅僅是初步的，今后仍有大量的工作值得深入探討。

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作者簡介：

篇8

【關(guān)鍵詞】LPC2119;CAN;實時;監(jiān)控系統(tǒng)

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

焊接車間里常存有大量的可燃和有毒物品，同時在焊接操作過程中還會產(chǎn)生大量的有化學(xué)氣體，如果沒有及時準確的檢測這些氣體的存在可能會對工作人員身體產(chǎn)生危害，可燃氣體達到一定的濃度還會產(chǎn)生爆炸，帶來的危害就相當大。所以設(shè)計一種高效準確的監(jiān)控系統(tǒng)是非常必要的。本文利用CAN總線的通信實時性強、容錯率高、抗干擾能力強等特點設(shè)計了焊接車間的實時監(jiān)控系統(tǒng)。

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)用恩智浦半導(dǎo)體公司的LPC2119芯片，該芯片功耗低。電路通過8路傳感器傳送在焊接車間里的環(huán)境信息，分別是氧、一氧化碳、硫化氫、甲烷、二氧化硫、甲荃的濃度以及環(huán)境的濕度和溫度。當檢測到氣體超出設(shè)定的標準值時就會產(chǎn)生聲光報警，微處理器給換氣繼電器電路信號開啟焊接車間換氣并通過CAN接口電路向臨控中心送報警信息。監(jiān)控中心隨時可以通過CAN總線讀焊接車間的環(huán)境信息，顯示電路用來顯示當前環(huán)境狀況，供工作人員隨時查詢。由于CAN總線的優(yōu)勢監(jiān)控中心隨時都可以準確的掌握焊接車間的環(huán)境狀況，及時處理突況。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 SO2取樣電路

2.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

2.1 取樣檢測電路

氣體傳感器選用的是煒盛公司的ME3系統(tǒng)和德國Drger公司生產(chǎn)的miniPac系列定電位電解式傳感器，傳感器電路如圖2所示。各檢測電路基本一樣，這里只給出了二氧化硫（SO2）的取樣檢測電路，AD623是一個集成單電源放大器，它的增益可以由外接電路控制。濕度取樣檢測電路是由濕敏電容HS11XX和TLC555組成，具體電路如圖3所示。取樣檢測電路得到的檢測信息分別送到LPC2119的P0.16、P0.20和P0.25-P0.30八個端口作為采集信號輸入端。

圖3 濕度取樣電路

2.2 CAN接口電路

LPC2119芯片中自帶CAN控制模塊，CAN接口電路就由6N137和82C250組成，P0.23端口與RX0相連，P0.24與TX0相連。

圖4 CAN接口電路

2.3 LPC2119端口分配

系統(tǒng)微處理器LPC2119各端口連接是：P0.16為濕度取樣檢測電路信號輸入端口;P0.20為溫度取樣電路信號輸入端口;P0.25-P0.30為氣體取樣檢測電路信號輸入端口;P0.0-P0.7為LCD顯示數(shù)據(jù)端口，P0.8-P0.15為LCD顯示控制端口。LCD顯示屏用深圳市川航科技有限公司的CH240128C液晶模塊;P0.23和P0.24為CAN總線數(shù)據(jù)端口，P0.17為換氣繼電器控制端口;P0.18為聲音報警輸出端口;P0.19為光報警輸出端口。P0.21-P0.22為按鍵輸入端口。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計

軟件設(shè)計是基于μC/OS-II系統(tǒng)設(shè)計的，μC/OS-II是一個多任務(wù)的操作系統(tǒng)，模塊化設(shè)計可移植性強。本系統(tǒng)的設(shè)計流程圖如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.結(jié)束語

本系統(tǒng)設(shè)計微處理器選用LPC2119功耗低、處理能力強、性價比高，可在一個焊接車間安裝多個本產(chǎn)品，通過CAN總線組網(wǎng)并與監(jiān)控中心相連，CAN總線傳送速度快，可靠性好，監(jiān)控中心可以實時準備的知道焊接車間的環(huán)境參數(shù)，預(yù)防為]災(zāi)難性事故發(fā)生，同時監(jiān)控中心也可以通過CAN總線對本產(chǎn)品的各節(jié)點進行設(shè)置，防止節(jié)點產(chǎn)品誤操作。

參考文獻

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篇9

[關(guān)鍵字]提升系統(tǒng) 可移動無線雙頻監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)

[中圖分類號] X924.3 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2013）-2-278-1

1提升系統(tǒng)

提升系統(tǒng)是礦山生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對安全生產(chǎn)起著決定性的作用，根據(jù)集團要求，井筒設(shè)施由原來的月檢提升到每周例檢一次。以往每次檢測、檢修都是檢修人員站在罐籠上作業(yè)，由于井筒狹小，且存在淋水、上部落物、高空作業(yè)、井上下難以聯(lián)系等安全隱患，作業(yè)過程安全系數(shù)低、勞動強度大、檢測效率低，致使安全隱患排查不細，影響正常生產(chǎn)。

為解決檢修過程中存在的安全隱患、降低檢修勞動強度，提高工作效率，沂南金礦組織開發(fā)應(yīng)用了可移動無線雙頻監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)把現(xiàn)場情況用數(shù)字信號傳輸?shù)降孛骐娔X，實現(xiàn)對現(xiàn)場多方位檢測，可疑檢測點可局部放大，給檢修人員提供準確信息，從而對可疑檢測點有針對性的進行檢修。該系統(tǒng)可提高檢測速度，節(jié)省檢修時間，確保檢修人員安全，提高生產(chǎn)效率。

2可移動無線雙頻監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)：

可移動無線雙頻監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是由音視頻采集系統(tǒng)、信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、音視頻接收系統(tǒng)三部分組成。

（1）音視頻采集系統(tǒng)。聲音由采集器輸入音頻放大器，經(jīng)信號壓縮放大輸入發(fā)射模塊；視頻采集器由4臺6毫米攝像頭組成，形成多方位視頻采集信號，輸入發(fā)射模塊；

（2）信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)采用2.4GHZ國際通用頻率，使用RF CMOS集成IC，整合功率放大器（ PA ）和壓控振蕩器（ VCO ）集雙聲道音頻視頻于一體調(diào)制，后經(jīng)功率放大器（采用德國西門子公司GaAs芯片）作功率放大，形成圖像清晰、音頻穩(wěn)定的信號。在長距離傳輸中，通過中繼器放大來保證數(shù)字信號的完整；

（3）音視頻接收系統(tǒng)。音視頻接收系統(tǒng)由信號接收模塊和顯示終端組成，信號接收模塊接收到數(shù)字信號后輸入電腦顯示終端形成視頻圖像及聲音。

全系統(tǒng)采用DC12V電源；保證使用安全。

3技術(shù)應(yīng)用

方案確定后，經(jīng)調(diào)試組裝，在銅井分礦進行了試應(yīng)用。經(jīng)驗證，該系統(tǒng)運行狀態(tài)良好，安全性能可靠，較好地解決了生產(chǎn)難題，目前該系統(tǒng)在本礦進行了推廣使用。

設(shè)備組成：音視頻采集傳輸系統(tǒng)是由攝像頭、拾音器、發(fā)射模塊、音頻放大器、平板放大器、防水機箱、DC12V電源組成。信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由RF CMOS集成IC，整合功率放大器（ PA ）和壓控振蕩器（ VCO ）、功率放大器（采用德國西門子公司GaAs芯片）組成。音視頻接收系統(tǒng)是由DC12V電源、信號接收模塊、電腦組成。

調(diào)制方式：FM /FSK 頻率范圍：CH 1= 2414MHZ；CH 2= 2432MHZ；CH 3= 2450MHZ；CH 4= 2468MHZ（可選一拖七套設(shè)備即七個發(fā)射配七個接收）。

技術(shù)參數(shù)視頻輸入（ 1 路 ）雙聲道伴音輸入 （ 2 路 ）（ 6.0MHZ NTSC；6.5MHZ PAL ）

發(fā)射功率 ：34dBM最大消耗電流：700mA；輸入電壓：12V接收機頻率：CH 1=2414MHZ；CH 2=2432MHZ；CH 3=2450MHZ；CH 4=2468MHZ

接收靈敏度：-90dBm；接收機最大消耗電流：160mA；輸入電壓：12V，視頻輸出 （ 1 路 ）；雙聲道伴音輸出（ 2 路 ）（6.0MHZ NTSC；6.5MHZ PAL ）發(fā)射接收模塊工作溫度：-10-120度，根據(jù)礦井的深度采用平板接受放大模塊，增加接收數(shù)字信號數(shù)據(jù)的強度。

使用方法：把音視頻采集傳輸系統(tǒng)固定在罐籠上面，根據(jù)井筒設(shè)施調(diào)整安裝攝像頭采集信號，卷揚機以每秒0.5米的速度運行，檢修人員在井口接收終端檢測豎井井筒內(nèi)各種設(shè)施安全隱患。

可移動無線雙頻監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)方案示意圖（圖1）：

可移動無線雙頻監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)音視頻采集器外觀圖（圖2）：

通過使用可移動無線雙頻監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)徹底改變了以往檢測井筒需要多人站在罐籠上作業(yè)的弊端，實現(xiàn)了全程音頻和視頻的監(jiān)控，降低了安全事故的發(fā)生，有力的保證了提升系統(tǒng)的安全運行。

參考文獻

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篇10

關(guān)鍵詞：移動通信；網(wǎng)絡(luò)信息監(jiān)控；系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：TN929.5　文獻標識碼：A文章編號：1000-8136(2009)24-0144-02

1　引言

目前。各個移動通信網(wǎng)絡(luò)的運營商的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是異質(zhì)的，其中包括了GSM網(wǎng)、IP網(wǎng)、智能網(wǎng)、信令網(wǎng)、GPRS等，它們的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且管理和控制的費用相對較高，更重要的是目前還不能將全網(wǎng)的管理信息集中起來進行統(tǒng)一處理。隨著未來幾年IN、GPRS、移動IP、WAP等新業(yè)務(wù)的高速發(fā)展，這一切都迫切要求加快網(wǎng)管建設(shè)，提高維護管理水平和規(guī)劃能力，保證移動通信業(yè)務(wù)向更深更廣層次的發(fā)展。

研發(fā)移動通信網(wǎng)絡(luò)智能監(jiān)控系統(tǒng)是為了能夠?qū)崟r監(jiān)控移動通信網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量，從而為移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作人員優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)提供有力的科學(xué)依據(jù)。我國移動通信發(fā)展速度很快，而相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)管理和維護水平滯后，從而出現(xiàn)通信容量不夠、小區(qū)劃分和話務(wù)量分配不合理、同頻干擾嚴重、無線覆蓋不好等亟待解決的問題。因此，加強網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，搞好運行維護，改善網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量，保證網(wǎng)絡(luò)的正常運行和安全，已成為一項重要的課題。

2　移動通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計

2．1　層次架構(gòu)分析

移動通信多業(yè)務(wù)智能監(jiān)控系統(tǒng)是基于GSM網(wǎng)絡(luò)的無線通信多業(yè)務(wù)仿真平臺。該仿真平臺可根據(jù)需要加載不同業(yè)務(wù)并對其運行質(zhì)量進行分析和評估，滿足多種移動業(yè)務(wù)的需求。此外，該平臺還可建立與BSC的連接，通過對特定通信過程中上行和下行信令的比較來對網(wǎng)絡(luò)故障進行深入分析。

監(jiān)控系統(tǒng)通常有兩種結(jié)構(gòu)形式：集中式和分布式。前者的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但由于信號電纜過長，信號易失真、易受干擾，且由于數(shù)據(jù)采集通道數(shù)和存儲量的增加導(dǎo)致監(jiān)測實時性差，只適用于測點較少且比較集中的場合；后者可靠性高、易于擴展、適用于大規(guī)模且監(jiān)測點分散的場合。根據(jù)移動通信網(wǎng)絡(luò)分布的特點，要能監(jiān)控移動通信網(wǎng)絡(luò)在任意點的通信質(zhì)景，必須采用分布式的監(jiān)控系統(tǒng)。本文所設(shè)計的智能監(jiān)控系統(tǒng)是分布式的。

從體系結(jié)構(gòu)上，智能監(jiān)控系統(tǒng)一般包括3個層次：

(1)數(shù)據(jù)采集層主要包括由智能數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)上傳功能的數(shù)據(jù)采集前端。

(2)網(wǎng)絡(luò)通信層主要完成采集終端和監(jiān)控中心之間的數(shù)據(jù)傳輸。

(3)監(jiān)控中心層主要面向具有管理和調(diào)度權(quán)限的管理人員，由計算機在此完成集中監(jiān)測。

2．2　系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)終端監(jiān)測儀離散分布的特點，移動通信網(wǎng)絡(luò)智能監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式的監(jiān)控系統(tǒng)。整個系統(tǒng)主要有終端監(jiān)控子系統(tǒng)、監(jiān)控中心和通信網(wǎng)絡(luò)組成。

(1)測試監(jiān)控子系統(tǒng)：測試監(jiān)控子系統(tǒng)可以分布在任意測試監(jiān)控點，負責(zé)采集監(jiān)控系統(tǒng)所要監(jiān)測的內(nèi)容，同時能夠?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)按照設(shè)計的協(xié)議通過短消息的方式發(fā)送到監(jiān)控中心。終端監(jiān)控子系統(tǒng)由GSM模塊和測試控制兩部分組成，用于測試移動網(wǎng)絡(luò)在固定點的網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量的相關(guān)參數(shù)，同時可以使用短消息的方式將數(shù)據(jù)及時傳送到監(jiān)控中心。本系統(tǒng)中是采用單片機來實現(xiàn)的。

(2)移動短消息服務(wù)中心：完成系統(tǒng)中終端監(jiān)控子系統(tǒng)和監(jiān)控中心的短消息互發(fā)功能。

(3)監(jiān)控中心：通過短消息的方式和各個終端監(jiān)測儀進行數(shù)據(jù)交互，從而設(shè)置終端監(jiān)測儀的工作參數(shù)和控制它們采集數(shù)據(jù)。同時監(jiān)測中心軟件系統(tǒng)可以分析處理終端監(jiān)控子系統(tǒng)傳送的數(shù)據(jù)，為移動網(wǎng)絡(luò)維護工作人員提供查詢和報表功能。所以監(jiān)控中心必須設(shè)計開發(fā)一套獨立的軟件系統(tǒng)。

3　移動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

3．1　監(jiān)控平臺中的硬件設(shè)計分析

本系統(tǒng)的硬件核心設(shè)備由放置在基站或者直放站(主要)附近的監(jiān)控點組成，它們通過服務(wù)器端的終端進行撥測。監(jiān)測點終端系統(tǒng)由手機終端和控制系統(tǒng)兩部分組成，該終端系統(tǒng)接收服務(wù)器命令，進行業(yè)務(wù)測試，并將測試結(jié)果以短信方式發(fā)送至服務(wù)器控制終端以備查詢。

監(jiān)控系統(tǒng)的硬件主要使用兩套終端設(shè)備，終端設(shè)備由手機終端和終端控制系統(tǒng)構(gòu)成：一套是安置在監(jiān)控主服務(wù)器端的控制終端系統(tǒng)，負責(zé)發(fā)送測試命令和測試數(shù)據(jù)的接收，并將數(shù)據(jù)傳遞到監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控服務(wù)器；另一套是安置在監(jiān)測，該終端接收服務(wù)器命令，進行業(yè)務(wù)測試，并將測試結(jié)果以短信的方式發(fā)送至控制終端。這兩套系統(tǒng)在硬件方面都是相同的，只是在具體的控制程序上有所不同。

3．2　監(jiān)控平臺中的軟件設(shè)計分析

移動業(yè)務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)平臺軟件的設(shè)計的總原則是：在不影響現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的正常運行或者降低原網(wǎng)絡(luò)的性能和安全性的前提下，進行分層次，模塊化設(shè)計，不僅可以集中操作維護，而且可以靈活的升級和擴展。下面以網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的主要構(gòu)成：監(jiān)控主服務(wù)器、監(jiān)控從服務(wù)器和DB服務(wù)器為例進行說明分析。

(1)監(jiān)控主服務(wù)器

它是監(jiān)控系統(tǒng)的核心所在。完成監(jiān)控系統(tǒng)的所有功能，包括：用戶的管理策略、監(jiān)控系統(tǒng)的接口配置(055接口、DB服務(wù)器、從服務(wù)器、監(jiān)測點、SMS、GPRS)、不同業(yè)務(wù)的處理單元(語音／SMS／GPRS)、信令分析和統(tǒng)計指標形成模塊、告警信息的處理和生成、數(shù)據(jù)采集分析模塊、平臺配置模塊和日記文件系統(tǒng)。一個監(jiān)測系統(tǒng)只能有—個主服務(wù)器。

(2)監(jiān)控從服務(wù)器

從服務(wù)器是Web Service服務(wù)器。一個監(jiān)控系統(tǒng)可以有多個從服務(wù)器組成，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需要可以增加相應(yīng)的從服務(wù)器來擴充功能。主服務(wù)器和從服務(wù)器直接的通信是通過基于XML的SOAP(簡單對象訪問協(xié)議)進行通信。它的功能是監(jiān)控任務(wù)的定制和調(diào)度，SMS短信收發(fā)和配置管理。

(3)DB服務(wù)器

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器主要完成數(shù)據(jù)的存儲：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計信息等所有設(shè)計到的數(shù)據(jù)的存儲。各個服務(wù)器與DB的數(shù)據(jù)交互通過ADO．NET高效數(shù)據(jù)訪問技術(shù)和SQL語句。