时间：2022-10-15 05:57:08
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建筑技术的发展，使得人们对自动化远程监控系统有了深入的了解，可以说此系统的应用，是智能建筑发展最为典型的表现。该系统主要是由三部分组成，分别为管理层网络、自动层网络、楼层级网络等，这三个层次各自负责不同的任务，相互连接，实现信息数据的传输与共享，其中楼层级网络将所采集到的数据传输到管理层网络中，由管理层进行统一管理，而自动层网络与楼层级网络相互连接，以此达到信息共享。
1 楼宇自动化的定义
楼宇自动化系统是指通过计算机集散控制，对楼宇设备进行分散控制集中管理。现代化办公大楼、多功能大厦要对各种设备以及各种子系统进行监控和能源管理。这样的智能化大楼的自动化目前采用3A技术，即：楼宇自动化（BUILDING AUTOMATION）、办公自动化（OFFICE AUTOMATION）及通讯自动化（COMMUNICATION AUTOMATION），通过结构化的布线和计算机网络进行有机的结合，从而实现对这些自动化系统进行集中统一管理，适应现代楼宇安全、高效、灵活、舒适和便捷的特点。
楼宇自动化系统主要包括：照明监控系统、电力供应监控系统、电梯运行监控系统、给排水监控系统、空调与通风监控系统、消防监控系统、综合保安系统和结构化综合布线系统。楼宇自动化系统最重要的特征就在于它的自动化和智能化。
通过监控、管理、多远信息运输、一体化集成等先进技术来实现资源、信息和任务的共享。楼宇自动化远程监控系统典型地体现了智能楼宇集成的特点，对各个子系统进行实时监控和数据测量，并通过自动控制来实现其智能化，确保整个楼宇系统的安全、高效运行。
2 楼宇自动化远程监控系统的体系结构
楼宇自动化远程监控系统应用的技术主要是计算机集散式控制技术，此种控制技术，能够对楼宇中的各项设备及其子系统进行分散控制，还可以实现集中监控，以此来实现有效管理。
如果系统中，某一节点发生异常情况，自动化远程系统依然会正常运行，不会间断信号传输，这主要是由于每个子系统并不是相互连接，而是独立控制，这些子系统只有在终端服务机上，通过相应的程序进行集中管理，另外，每个子系统可以按照需要随时进行互通、互联、也可以进行联动操作，以此保证整个远程监控系统安全稳定运行。自动化远程监控系统主要有分为三层：最高层、中间层以及最底层。
最高层主要是负责各方面的管理工作，因此被称之为管理层网络，而中间层主要负责自动化运作，因此被称之为自动层网络;最底层主要是负责楼层信息传输等，因此被称之为楼层级网络。中间层与最底层连接紧密，两者主要是利用以太网终端来达到数据共享的目的，同时完成数据信息处理工作，中间层总线，既有自己厂家生产的接口，也有其他厂家生产的接口，以此其他厂家生产的设备也可以连接到中间自动化网络。最低层主要是由控制器以及传感器组成，通过总线的连接，最底层可以对现场进行信息监控，同时将监控到的信息全部传输到最高层，由最高层进行管理。
管理层网络，也就是楼宇自动化远程监控系统的最高层，也被称之为控制平台，在这一平台之上，管理人员可以完成监控、监视、管理、调度等各项任务，与此同时还需要随时应对来自外界的突况。最高层运用的是总线拓扑结构，其主干线主要是以太网，此种主干线便于信息管理以及安全传输。楼宇自动化远程监控系统最显著的优势就是用户应用软件功能强大、性能优良、同时界面友好。最高层与中间层主要是依靠通信程序组件来完成信息传输的任务，通信程序组件将客户端与服务器有效连接起来，这样监控系统中Web服务器可以满足用户的需求，用户利用浏览器即可访问页面，查看自己所需要的数据，利用远程监控，可以帮助用户随时随地的掌握楼宇信息。
3 楼宇自动化远程监控系统的组成
楼宇自动化远程监控系统主要由数字系统、报警系统、对讲系统和调控系统四个部分组成，具体如下：
3.1 数字系统
数字系统是楼宇自动化远程监控系统的重要组成部分，把图像处理后转化为数字信号，从而实现对监控系统信号的传输。管理层需要及时了解楼宇的运行状况，通过数字系统就能够把楼宇的实际情况转化为数字信号在系统中进行传输。
3.2 报警系统
报警系统的作用就是将系统监控到的异常信号及时反馈给管理层，并提醒相关的保安人员或者技术人员采取相应的处理措施。报警系统要安装在监控中心，各个子系统也应该配备有报警信号灯，当系统监控到异常情况时，监控中心就能够及时安排人员处理，消除祸患。
3.3 对讲系统
对讲系统的主要作用就是便于工作人员之间的沟通交流，楼宇自动化远程监控系统引入对讲系统的目的就是为了实施更加方便快捷的管理。例如，当楼宇内发生火灾险情时，监控中心监测到火灾信号时，就能够及时通过对讲系统通知相关人员处理火灾险情。
3.4 调控系统
调控系统是楼宇自动化远程监控系统中非常重要的一环。楼宇自动化远程监控系统的作用不仅仅是对楼宇进行实时监控，还需要对相关设备和子系统进行控制和调控，以实现楼宇的正常安全运行。调控系统的作用就是调控设备和子系统完成各项操作，及时对监控到的异常信号采取处理措施，防止造成不良影响。
4 楼宇自动化远程监控系统的监控软件及主要模块
楼宇自动化远程监控系统的监控软件需要实现多项功能，例如，数据收集、图形化的实时监控和远程管理、自动报警、科学决策和管理等。监控软件主要包含用户权限管理、报警管理、系统操作记录追踪、监控点资料构建、监控图像图形管理、报表管理、远程登录管理等模块。
用户权限管理主要是对不同级别的用户设定不同的权限;报警管理主要是对报警信号进行传递，为各个监控点定义不同等级的报警，便于监控中心及时发现异常并判断异常的具体情况;系统操作记录追踪主要是便于对系统发生的各项事件进行追踪记录;监控点资料构建主要是便于对各个监控点进行控制和管理，对各个监控点进行命名和初始化，并输入报警说明;监控图像图形管理主要是将各个监控点和相关设备的结构整合成为动态的图形，从而监控中心可以根据监控点和设备的各类动态图形判断异常，提高监控中心的管理效率;报表管理主要是对各个监控点收集到的信息进行科学分析之后，形成具体的报表，将相关的信号变化绘制成为曲线，便于监控中心对数据进行分析;远程登录管理主要是便于用户远程登录查看系统的数据，及时了解楼宇的运行状况。
结束语
综上所述，可知自动化远程监控系统在未来势必会在楼宇中广泛的应用，为楼宇的安全与舒适提供条件。此系统融合了各项先进的技术，比如计算机技术、信息技术以及通信技术等。作为新型系统，自动化远程监控系统还有很多地方需要完善，因此相关人员还需要不断的钻研，使得该系统运行更加的安全可靠，不会出现任何的差池，影响楼宇中人们的生活。
参考文献
[1]李颖.浅谈智能建筑楼宇自动控制系统[J].中国科技信息，2009（4）：78.
[2]吴栋，葛宝荣.关于智能建筑楼宇自控系统的研究[J].中国新技术新产品，2010（6）：149.
[3]杨利强，黄卫，张宁.前端处理机与服务器融合的综合监控系统设计[J]，都市快轨交通，2010，23（6）：94-97.
一、需求分析
矿政管理需要一套从根本上来有效制止和杜绝超层开采的全新监控和管理手段。另外，国土部门对矿业生产进行监控，需要对辖区内矿业生产进行集中监控，这就要求各监控点监控数据集中传输到国土中心机房，需要一个既能满足分布式监控又能满足数据远程传输的方案，进而实现足不出户便可巡检的目的。
二、概要设计
本系统融合了数字矿山技术，为“物联网”（Internet of things，IoT）在矿产资源开发上的应用，拓扑结构如图1所示。系统设计为生产人员配备RFID卡、在采矿设备上安装RFID卡、在运输轨道上安装车辆传感器、在关键生产区部署被动式红外传感器，采集这些移动目标的位置信息，通过有线或者GPRS/CDMA同互联网连接起来，形成了各种移动设备之间的物联网。然后通过数字矿山技术，把井下GIS地图同物联网联系起来，通过WEBGIS技术表现出来，实现对这些设备的智能化识别、定位、跟踪、监控，进而实现矿山资源开发的远程监控。
三、详细设计
系统整体结构主要包括监控查询系统、电子地图系统、后台管理系统、短信报警系统、射频卡定位系统、数据通讯系统六部分。
（一）监控查询系统，完成属性数据监控及查询功能，主要功能如下。
1.实时监控。该模块为软件的主界面，用于监控井下设备数量、设备实时位置、设备运行轨迹和告警状态
2.历史轨迹。该模块可以按照设定的时间段显示设备的历史运行轨迹
3.迎头跟进。显示需要前移的迎头定位分站
4.越界报警。显示越界开采的矿井及越界的定位信息
5.路由信息。显示设备经由定位分站的详细信息
6.故障分站。显示发生故障的定位分站
（二）电子地图系统由“电子地图显示管理单元”、“ 电子地图后台管理单元”和“CAD数据转换入库单元”三部分组成，其核心部分是“电子地图显示管理单元”。系统构建所需要的相关软件是SQL Server 2000 + SP4、Visual Studio 2008 ，ArcGIS Desktop 9.3、ArcGIS Server 9.3、ArcGIS Engine 9.3、ArcSDE 9.3 for SQL Server和AutoCAD 2008。各单元的开发语言均为C#。
电子地图显示管理单元硬件设备为塔式服务器，光盘驱动器为一般的IDE CD-ROM。处理器类型Intel Pentium 4主频（MHz）3000以上，内存类型ECC DDR内存容量要1G之上。硬盘类型SATA150支持热插拔硬盘，容量在160G之上，网卡类型10/100/1000M自适应以太网卡，额定电压（V） 220V /50Hz，110V-264V，额定功率（W） 300。
网络要求10Mbps光纤以上带宽，网络唤醒支持ACPI标准及“Magic Packet”标准。
（三）后台管理系统设计对系统进行管理和进行数据初始化，功能设计如下。
1.监控点管理。添加和修改监控点
2.定位分站管理。通过电子地图界面为每一个监控点添加定位分站，并且设置定位分站的位置和属性
3.电子地图管理。把各监控点CAD图导入为GIS电子地图，进而实现对电子地图进行动态管理
（四）短信报警采用短信Modem实现，设备通过串口安装在数据中心服务器，报警软件由数据中心集成。
（五）射频定位系统由射频卡和射频识别设备组成，射频识别设备在本系统中称为射频定位分站。射频识别设备为了能同时快速识别多个快速移动标识卡，且相互不干扰，采用技术如下：
1.加密计算与认证，确保数据安全，防止链路窃听与数据破解；
2.使用频道隔离技术，多个设备互不干扰；
3.先进的防碰撞技术，支持多标签读写。
（六）数据通讯系统监控现场数据通讯采用485工业总线方式，通讯距离最大可达1219M，信号衰减严重或距离过长科采取假装485中继器方案。
监控现场数据远程传输到数据中心采用互联网TCP/IP传输方案，传输线路可以使用无线GPRS，传输模块采用GPRS或CDMA无线DTU；也可以使用互联网有线传输方式，传输模块使用串口服务器。
四、系统测试
该项目首次在矿山资源开发管理中把物联网同WEBGIS系统结合起来，实现矿山资源开发的远程监控、超层告警。主要创新点有以下几个方面：本项目采用物联网技术和GIS技术相结合的技术对矿山资源开发进行远程监控的方案，在国内属于首先研究和应用，通过在苍山市17个矿井进行实践验证，达到以下设计目的：
（一）监控自动化，无人值守；
（二）监控数据准确，告警准确；
（三）用户使用成本低，便于推广；
（四）查询监控界面简单。
五、小结
通过远程监控，能够实时了解掌握矿山产量数据和采矿活动信息，大幅提高资源收益，促进矿业秩序好转，稳定矿山生产安全形势。远程监控系统正式运行后，产生了很大的经济效益和社会效益。矿政管理员通过监控系统对矿山生产实行实时远程监控，使辖区内远在数十千米之外的各个矿井口的动态生产图像和自动称重数据尽收眼底，极大地降低了管理成本，提高了工作效率；在技术上保证了执法和管理的客观公正。
参考文献：
[1]韩华峰.杜克明.孙忠富. 赵伟.陈冉.梁聚宝. 基于ZigBee网络的温室环境远程监控系统设计与应用. 农业工程学报.2009（7）：158-163.
关键词:电厂安全生产;远程监控;自动控制;远程监控
中图分类号:TM764
文献标识码:A
文章编号:1009-2374(2009)19-0033-02
随着计算机技术、控制技术、通信技术、网络技术等的快速发展,逐渐形成了工业控制的数字化、智能化与网络化,使计算机控制系统逐步从集散控制系统(Distributed Control System,DCS)走向以现场总线为基础的分布式现场总线控制系统(Fieldbus Control System,FCS)。FCS是集当今计算机技术、网络通信技术和自动控制技术为一体的当代最先进的数字化网络计算机控制技术,是一种全分散、全数字、全开放的控制系统,是自动控制技术发展的焦点和热点,被誉为工业自动化领域具有革命性的新技术。
目前全国很多电厂都在实施生产系统的远程自动化控制改造,采用FCS技术构建环绕全电厂的安全生产远程监控系统是必然趋势,因此,本论文将主要针对电厂内安全生产远程监控系统的构建进行分析,以期和同行共同讨论。
一、基于CSS架构的远程监控系统设计
(一)系统的架构模式选择
按照系统终端情况的不同,可将该数据采集监控系统的开发模式总的分为B/S(浏览器/服务器)和C/S(客户端/服务器)两种结构模式。B/S结构的系统以服务器为核心,程序处理和数据存储基本上都在服务器端完成,用户使用IE浏览器就可以进行事务处理。C/S结构的系统以服务器作为数据处理和存储平台,用户在终端安装特定的程序来进行事务处理,然后再将数据传递到服务器端。
结合上述分析,本论文采用C/S/S模式结构。C/S/S模式也叫客户/应用服务器/数据库服务器结构Client/Application Server/Database Server(C/S/S)模式,是从C/S模式发展而来的。这种模式中的三层架构“分工”明确。客户端负责程序的应用和数据的读取、分析等前台操作,应用服务器存放并运行信息系统的业务逻辑,数据库服务器存放并管理信息系统的数据。由于在客户端和数据库服务器之间使用了应用服务器来处理业务逻辑,大大减轻了数据库服务器的压力,极大地提高了系统的并发处理能力;另外,由于用户的请求是发向应用服务器而不是数据库服务器,使得数据的安全性大大提高,数据库服务器的主要职责由应付客户端的数据请求,也为了实现数据的网络共享,故这种结构非常适合实时响应性、安全性、数据吞吐率等性能要求较高的系统,同时它也继承了C/S结构的优点,目前这种方式是最可靠、最能完美体现电厂大范围内的远程监控系统的控制特点及要求。
(二)系统层次结构设计
1.上位机系统层次分析。电厂安全生产远程监控系统采用三层C/S/S体系结构,使得用户只需要通过客户端即可轻松完成和实现丰富的信息管理等多种功能,整个上位机系统由客户端应用程序、应用程序服务器和数据库服务器三个层次构成,其中客户端应用程序主要完成对电厂远程监控系统的信息管理及控制等操作;应用程序服务器主要集成对全电厂安全生产管理系统的控制、管理程序;数据库服务器主要是用于存储电厂安全监控系统的生产、监测监控数据,以备查用。
2.下位机系统层次分析。既然要实现全电厂安全生产的远程监控,就必须要借助网络层实现对底层电厂生产设备、生产过程的远程监测监控,如对锅炉设备、水轮发电机组等生产设备的远程监测及监控,因此对于下位机系统的层次构成,主要是由传感采集设备(即传感器)完成对生产设备的特征数据的采集,通过数据采集卡加载网络通信模块完成数据的网络远程传输,传输到上位机系统的数据库服务器,并由用户通过客户端应用程序,通过调用应用程序服务器中的远程管理控制程序,实现对底层设备的远程监测与监控。
3.网络传输层分析。根据电厂生产设备分布式的特点,以及对电厂生产过程远程监控的要求,本论文采用现场总线技术,同时借鉴工业以太网的统一通信协议的特点,对面向全电厂布置的分布式安全生产系统实施远程监控。远程通信网络布置要合理,这是在网络传输层布置时必须遵守的。
(三)远程监控系统的控制实现方式
电厂的远程控制系统的控制方式采用远程控制与现场手动控制相结合的方式。首先要实现相关生产设备及生产过程的远程控制功能,这主要依赖于对底层设备的控制数据的组态而实现,通过上位机的客户端程序,实现对电厂安全生产的远程控制功能;其次,是要在相应的生产设备或生产过程现场配备手动控制开关,以满足不同的优先级控制需求,也有利于对相关生产设备的现场检修、维护和系统改造升级等。
二、电厂安全生产远程监控系统的实现
(一) 远程视频监视系统设计
1.视频信号传输方式。工业电视系统的信号传输有两种方式:电缆传输和光纤网络传输。这里选定光纤作为电厂远程视频监控系统的传输介质,结合目前现场总线发展的新技术,依靠最先进的工业以太网通信技术实现电视监控系统的联网传输。
2.系统设计。电厂生产远程视频监控系统主要由前端摄像设备、视频控制设备、光纤数据传输设备和视频输出设备等部分组成。(1)前端摄像设备。前端摄像设备即为安装在社区内的各个布点场所的摄像机。地面使用的摄像机由于监控范围较大,大部分使用的是云台摄像机,云台是一个能进行水平和垂直两个方面运动的装置,安装于其上的摄像头能够实现水平350°,垂直90°全方位摄像,因此选用彩色全方位摄像仪。(2)视频控制设备。视频控制设备是监控系统的心脏,可以分前向设备与后向设备,前向设备主要包括视频服务器,主要功能是实现视频信号的联网;后向设备主要由光发射机、光接收机、视频分配器、视频矩阵控制切换系统、处理器、云台控制器等组成,一般安装在总调度室,完成视频图像的接收与处理,遥控云台的全方位移动,调节镜头焦距的变化以及各种输出信号的控制。(3)光纤数据传输设备。数据传输设备主要采用光纤进行传输,同时需要为整个传输系统配备交换机及流媒体服务器等设备,实现视频信号的全数字化传输。采用光纤的最大优势就在于可以远距离而无失真的传输视频数据信号。(4)视频输出设备。视频输出设备主要包括监视器、DLP大屏幕和硬盘录像机,调度室的工作人员可以通过监视器、DLP大屏幕对控点进行24h监控,也可通过硬盘录像机将摄像机图像保存下来,为电厂安全生产提供必要的数据信息。
(二)远程数据传输通信协议设计
通信应用服务程序和监控终端间的通信方式是基于TCP/IP网络的Windows Socket通信,因为这种通信协议是目前现场总线中最为主流和应用最为广泛的通信协议之一,用来传送各种监控数据、信息和控制命令等,具体的通信协议如下:
帧组成字段的意义:
1.IP地址用来标识发送者的网络地址,用long表示。
2.类型表示通信类型,共分为2种,即:查询和应答,用byte表示,其中0x01表示查询,0x02表示应答。
3.时间指当前系统时间,表示帧发出时的本机系统时间,在中心服务器发向端局监控机的查询帧中用于校对监控机的系统时间,用time_t表示,即精确到秒级。
4.数据长度用来表示后跟数据的总长(字节,不包括长度本身及以前数据),用long表示。
5.数据是指具体的数据,其组成及解释随类型不同而变化。只要在需要实现远程监控的设备或机房内布置了采用该通信协议的现场总线,那么该生产设备或生产过程就可以被集成到全电厂安全生产监控系统的平台上,实现安全生产的远程监测与监控。
(三)远程监控系统的接口设计
接口是指通信服务器和底层的远程监控终端之间的通信接口。
通信服务器和监控终端之间的通信接口,采用基于TCP/IP网络的Windows Socket通信方式,包括以下部分:
1.系统对时:监控终端定时向通信服务器查询系统时间,把本机时间和通信服务器时间进行同步。
2.查询一个机房运行状态。
3.查询一个班组:当监控终端主机监控一个班组时,定时向通信服务器发查询本班组所有机房运行状态的命令。对获得的机房数据进行处理。
4.查询所有机房:当监控终端主机监控所有机房时,定时向通信服务器发查询所有机房运行状态的命令。对获得的机房数据进行处理。
5.查询通信状态:监控终端主机定时发送查询交换机当前通信是否正常的命令。
6.接收报警:监控终端主机接受通信服务器发送的报警信息并进行处理、显示。
三、结语
电厂是我国重要的电力能源输出基地,对于全国数千个电厂而言,实现生产过程的远程自动化控制,是提高我国工业生产自动化、智能化水平的重要要求,同时对于生产设备和生产过程的远程安全监控,也是不可缺少的。本论文对电厂安全生产远程监控系统进行了分析设计和讨论,给出了完整的远程控制方案和远程监控的实现手段,对于提高自动化水平和计算机自动控制在电厂安全生产远程监控系统中的应用具有一定的指导和推广意义。
参考文献
[1]刘桂芝.智能社区网络视频监控报警联动系统的设计[J].微计算机信息,2005,(28).
[2]倪海燕,马常旺,胡超.基于多线程技术的智能小区管理服务系统构建[J].宁波大学学报(理工版),2006,19(1).
【关键词】；塔吊监控；AJAX
0 引言
塔吊使用过程中，塔吊的相关管理人员，如塔吊租赁用户、安监站管理员、塔吊产权单位需要了解塔吊的使用与运行情况，因此需要开发一个B/S模式的塔吊远程监控系统，该系统能实获取远程塔吊的实时运行数据与报警信息，在WEB网页上实时显示，实现了塔吊的远程监控。
1 系统分析
1.1 系统功能
塔吊远程监控系统的功能框图如图1所示。
图1 塔吊远程监控系统功能结构图
1.2 技术架构
本系统采用了技术，数据库选用SQLSERVER2005，为了实时显示数据，采用了Ajax进行局部刷新；为了模拟塔吊运行情况，采用SilverLight技术。
1.3 数据库设计
系统使用了工地信息表、监管部门表、监理单位表、角色表、即时数据表、报警表等十多个表；其中即时数据表、报警表的设计如图2、图3所示。
图2 报警表
图3 即时数据表
2 关键技术
2.1 基于角色的权限管理
在本系统中，采用基于角色的访问控制（ Role Based Access Control ， RBAC），它可以减少授权管理的复杂性，降低管理开销。RBAC在用户和权限之间引入了角色的概念，根据实际需要定义各种角色，并设置和角色相对应的访问权限，而用户根据其职责被指派为不同的角色。这样，访问权限和角色相关联，角色再与用户关联，从而实现了用户与访问权限的逻辑分离。RBAC的基本思想如图4所示。
本系统的角色有系统管理员、区域、工地、租赁公司＼建设单位、监管部门、施工单位、监理单位；权限为系统的各功能模块，如备案管理模块的增加、删除、修改等。
图4 RBAC的基本思想
2.2 Ajax局部刷新
系统需要实时显示远程数据，如总共台数、在线台数、今日报警等（如图5所示），采用Ajax进行局部刷新。
图5 实时统计信息
部分实现代码如下：
3 结束语
B/S塔吊远程监控系统获取GPRS系统传输的远程塔吊的运行数据与报警信息，在WEB网页上实时显示，实现了塔吊的远程监控。目前该系统已投入使用，运行稳定，满足了管理员、区域、工地、租赁公司、建设单位、监管部门、施工单位、监理单位等多种类型用户对塔吊监控的需要。
【参考文献】
[1]马军.精通2.0网络应用系统开发[M].北京：人民邮电出版社，2007.
[关键词]数字视频远程监控视频压缩
中图分类号:TN92文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1210036-01
一、概述
远程监控是工业生产自动化的关键。利用视频会议系统进行远程监控,可以全面监视生产现场,迅速及时地对各种情况作出相应的反应,同时具有价格低廉、性能优越的特点。比如,如果在家里安装一台桌面型视频会议电视系统,就可以实现家庭办公、购物等,使工作和学习变得更加方便轻松。
数字视频监控以其直观、方便、信息内容丰富而被广泛应用于许多场合。在电子技术与通信技术的发展过程中,数字视频监控系统的技术水平直接反映了不同阶段电子与通讯的技术状况,而计算机及网络技术的发展将数字视频监控技术提到了一个新的高度。
网络多媒体技术的发展导致了基于IP技术的网络远程现场视频浏览应运而生。从模拟监控到数字监控,实现了数字视频监控技术的一次飞跃,目前最先进的技术就是通过专用视频服务器(瘦服务器)把模拟图像信号转化为数字图像信号后上网,同时通过管理程序对多个视频流进行统一管理,获得授权的用户便可以通过网络看到任何一个监控现场的实时图像,并且可以控制监视器的视角和焦距。
二、数字视频监控系统的特点
(一)以平台为核心,以网络为纽带。我们现在的安防系统以及工业生产监控岗位,靠人力已经不能解决大规模监控系统出现的管理问题了,所以打造一个管理平台的需求就显得非常迫切。一个好的管理平台可以将所有的摄像头纳入管理,将所有的报警点纳入管理,将所有的编解码设备纳入管理,将所有的后台服务器纳入管理,从而使得整套系统能够顺畅运行。
(二)接入多个不同的设备,实现互联互通。由于安防系统过去以独立的小规模应用为主,造成了设备的生产厂家非常众多,而且各个厂家都有自己的一套编解码和网络传输的做法。这要求大型监控系统平台能够接入多家厂商的设备。一者保护用户原有的投资,充分利用现有资源,避免资源浪费;二者在用户在新系统建设时减少投入提供解决办法。
三、数字视频远程监控技术
数字化视频可以在计算机网络(局域网或广域网)上传输图像数据,基本上不受距离限制,信号不易受干扰,可大幅度提高图像品质和稳定性;数字视频可利用计算机网络联网,网络带宽可复用,无须重复布线。
(一)组播技术。在传统的网络传输中,大都采用点对点的传输方式,这种方式比较可靠,但对于一点向多点传输相同的数据的情况下,这种方式就不能充分利用带宽,使传输的路数有限。以确保需要数据的用户能够得到所需的数据;采用IP组播就是为了解决这个棘手问题而开发出来的。IP组播采用了组地址的概念,把需要视频流数据的用户编入用户组,并利用一些高级的网络协议来确保最经济地利用带宽,把数据通过用户组传递给真正需要的用户。
目前,IP Multicast是使用最广泛的传输技术。IP Multicast组播是一种合理利用网络资源和频谱带宽的技术,它是标准IP网络协议技术的一个扩展。IP组播的核心思想是:通过一个IP地址(组播地址)向一组主机发送同一个数据包(UDP包),即一对多的工作方式。发送方仅仅需要向一个组播地址发送一份信息,就能保证所有的接收方(前提是必须加入到同一组播)能够收到相同的信息。组中的成员是动态的,可以根据自己的意愿随时加入、离开,并且,每台主机可以同时加入到多个组中去。IP组播技术可以有效地避免由于重复发送造成的发送方负担过重以及广播风暴,组播数据可以突破路由器的限制,将数据包发送到不同的物理网段。
(二)视频数据的压缩\解压缩技术。数字视频图像数据巨大,传输极其不便。视频图像播放的关键是做到平滑显示,帧率一般应为22～30帧/s。低于20帧/s,就会感到视频跳动。因此要实时显示,其关键在于保证图像更新的帧速率不小于20帧/s。但是,假设1幅640*480中分辨度的彩色图像(24bit/像素),则其数据量为0.92MB,如果以每秒30帧的速度播放,则视频信号的数码率就高达27.6Mbps。显然,视频压缩技术数字化是压缩技术的关键。目前,适用于远程视频监控的图像压缩标准有H.261,MPEG-1。两者的核心技术都是离散余弦变换及运动补偿算法,它的主要思想是通过减少每帧图像间时间上和空间上的冗余性和相关性信息来减少数据量。H.261适合在64-384Kbps的低带宽下传输实时视频图像、但图像质量不理想;MPEG-l在800KbPs-2Mbps的传输速率下图像清晰度能达到较好的图像效果。用户可根据不同的场合和需求选用不同的压缩标准。
(三)多线程技术在视频数据传输的应用。在数字视频网络传输中,发送方和接收方工作步骤如下:
1.启动视频压缩卡;
2.取出复合数据流(视频流和音频流的复合流);
3.复合数据流的打包、传输;数据流的接收;
4.对数据进行解码、播放。
因此,如果采用单线程工作方式,发送和接收播放就不能同时进行。采用系统的抢先式多线程任务机制,采用线程这个最小执行体作为CPC分配时间的实体,同时运行多个线程,并且按线程的优先级别调度多个线程。这样在发送方“取流”和“传输”共享与同一内存区域,采用多个线程同时进行“取流”和“传输”等几个过程,提高了CPC的利用率,保证了系统的实时性。接收方“接收”和“播放”同时进行,保证了画面的连续性。
四、远程监控系统的应用
在监控领域中、数字化和网络化是一种趋势,可厂泛应用在电信、电力、交通、银行等领域。利用各种数据通信网络如:DDN、ISDN、E1、xDSL,把经过数字化压缩、编码的视频、音频、报警感应数据传输置监控中心,中心的计算机对各种数据进行解压缩、解编码同时回放视频、音频,对报警事件进行告警处理。
随着TCP/IP技术与视频编码技术各个领域都得到发展和应用,基于IP技术与图像编码技术的视频监控系统必将电信、电力、交通、银行等领域的安全及生产监控上得到更广泛的应用,超媒体的综合自动化系统在不久的将来将会成为主流。在现今的社会,数字视频远程监控系统的发展也将标志着一个国家、一个产业的进步程度,它的发展对世界工业的发展进程来说起着举足轻重的作用。
参考文献:
[1]刘富强、钱建生等,多媒体图象技术及应用[M].北京:人民邮电出版社,2000,88-90.
关键词：控制系统；技术；核心；远程；监控系统
1.前言
随着信息技术的不断发展，国内外各大铝厂对铝电解控制的需求也不断的变化。鉴于铝电解自动控制系统是电解铝生产过程中最重要的自控系统之一，其运行效果的好坏直接影响到电解生产能否稳定运行。
2.系统总体结构及功能
2.1 数据传递模式
铝电解远程监控系统的基本数据传递模式是：槽控机通过光纤向接口机传递数据信息，接口机将数据存入后台数据库，完成数据的“写”操作;管理机通过网络与数据接口，将数据库中的相关数据取出，进行统计、汇总，从而完成数据的“读”操作。作为系统的终端，要具备管理机功能，即完成将数据从数据库中实时的读出。
2.2 网络结构
网络结构系统中的网络构成包括局域网和CAN通讯网。CAN通讯总线协议，是德国奔驰汽车公司自行研制开发的通讯处理方式，现已广泛的应用于现场控制。CAN卡的主要作用是完成工控机与现场控制设备的通讯处理与输送，是工业控制过程中不可或缺的通讯设备。
2.3 软件结构及功能描述
现阶段，铝电解铝电解远程监控系统由三大部分组成，分别是后台数据库、接口机子系统、管理机子系统。
1)后台数据库负责数据的存储和部分应用逻辑的实现，根据行业需要，能满足生产需要的大型数据库主要是ORACLE与SQL SERVER两种，我公司在实践过程用所应用的数据库是SQL SERVER。
2)接口机子系统
接口机子系统处于后台数据库和CAN总线之间，重点完成下位机数据的及时反馈和设定参数的准确下发。如果在数据库无法正常工作的状况下，接口机能够独立完成数据的存储与下发功能，保证了生产的正常进行。
图2-3 接口机子系统功能结构图
3)管理机子系统
管理机子系统是铝电解远程监控系统的最高层，负责综合监控、语音报警、报表打印等功能的实现，特别是对生产数据的各项汇总与计算以及历史数据查询与分析。
2.4参数管理
参数管理模块的功能是实现所有的与生产密切相关的各种参数的查询、修改和存储。参数设置的好坏，直接关系到槽子的运行情况与控制效果。
2.5系统设置
系统设置模块主要对系统运行的一些必要配置信息进行设置，确保上位机系统运行的稳定性，以及语音报警系统的正常工作。
2.6系统操作
系统操作模块完成各种监控界面的切换，以及槽控机的控制面板的仿真显示。
2.7报表管理
报表管理模块以组态的方式向用户提供了单槽和系列槽的各种报表，方便用户进行各种考核和分析，并进行生产成本的有效控制；同时，通过故障报表，用户可以详细了解电解槽的运行状态，对各类故障进行有效的防范，减少风险。
2.8权限管理
主要是为了加强上位机系统的安全和管理而设置。
2.9实用工具
是为了定期对数据库数据进行清理，保障系统通讯的稳定；通讯测试是帮助维修人员及时解决通讯故障。
3.系统的设计与实现
铝电解监控系统以局域网和CAN网作为数据传输的基础环境，引入了大型的关系型数据库SQL SERVER；同时采用了数据仓库的思想，实现历史数据的存储和查询。
3.1 运行环境
服务器操作系统：Microsoft Windows 2000 Server 中文标准版。客户端操作系统：Microsoft Windows 2000中文版。后台数据库：SQL SERVER。
3.2 监控表的建立
监控表是铝电解厂生产过程中所需要的各种监控数据，电解槽生产情况的好坏、监控系统的控制效果的好坏，直接来源于监控表的信息采集。
在铝电解生产中，每个系列的生产情况各异，其电解槽的台数和槽号分布各不相同，监控表的建立也千差万别。基于这种实际情况，采用了动态建表的方式，每个系列可以根据自己的实际情况完成监控表的建立过程。这种动态建表的应用逻辑，主要由后台数据库来完成。
3.3 数据的采集与提取
数据的采集与提取，主要负责两个功能：接收CAN网来的实时采样信息，并进行解析；将需要下发的各种参数和控制信息进行反向解析，转换成符合CAN标准的信号，发送至CAN总线。
3.4 数据的组织与存储
数据的组织与存储是系统另一个核心问题，数据结构设计的好坏、数据库性能的优化与否，将直接对网络客户产生影响，因此我们采用了大型的关系型数据库SQL SERVER。对于历史数据，则采用数据仓库进行处理。
3.5 信息的显示
信息的显示，是系统与用户交互的主要部分。信息显示主要由显示面板、动态曲线、历史曲线和报表输出四部分组成。
3.6 基于网络的信息的传输
基于网络的铝电解监控系统的设计，需要考虑网络信息的传输，这主要包括动态数据、管理数据和控制数据。
4.结论
铝电解监控系统作为铝电解生产过程中不可缺少的一部分，它的设计直接关系到生产的好坏。本文讨论了基于网络、大型数据库和数据仓库思想的铝电解监控系统平台的设计与实现技术。铝电解远程系统运行安全、稳定、可靠，节约了成本，提高了管理水平，可以为电解铝工业生产行业带来丰厚经济效益。
参考文献：
[1] 黄永忠、王化章、王平甫等 《铝电解生产》 中南工业大学，1994年10月
[2] 邹忠、张文根、周诗国等 《32位预焙铝电解槽控制系统上位机监控软件开发》 中南工业大学学报，2001.3，255-258
[3] 陈湘涛、车铁强 《网络用户使用手册》 中南大学业翔公司，2004年12月
[4] 黄永忠,王化章,王平甫,等 《铝电解生产》 长沙:中南工业大学出版社, 1994.
关键词:雨污水泵站；监视；控制；系统
城镇雨水管网、污水管网及雨污水泵站对保障城市的正常运作起到关键作用，此排污原理是将城区范围内的雨污水通过地下管网到提升泵站，然后污水经过处理排入江河，雨水直接排入江河。泵站控制系统的自动化监控和管理具有重要意义，能达到增效和提高管理水平的目的，实现了对雨水泵房和污水泵房的自动化监测和控制。利用计算机及通信技术,提高泵站的自动化水平,通过公共网络资源,实现整个城市雨污水泵站的集中监控。
1系统总体方案
根据城市雨污水泵站的分布情况、运行状况及现有资源,结合当前技术的发展,在城市一点设立远程监控站,操作人员能实现远程监控、诊断以及优化调度,管理人员可在任何时间通过网络平台利用标准化的、统一的图形界面了解各泵站的设备运转情况,实现系统内的人员管理、统一报表。系统以公用网为载体,实现整个城市泵站的视频监控和自动控制。图1为系统主节点配置图。整个系统可以分为自动化系统、视频监控系统和网络系统3部分。
图1系统主节点配置图
1.1自动化系统
整个自动化系统采用分层分布式体系结构,纵向分为管理层、控制层、设备层3个部分。管理层由管理计算机和数据服务器等组成,以WEB服务器为中心，各管理计算机可通过网页界面轻松浏览各泵站的运行情况。
控制层由主控站及现场控制单元组成。主控站设置在中心控制室,包括监控计算机、监控软件和网络互通设备,主要完成现场控制单元及通信的检测、数据采集、设备的启停控制、故障报警及系统管理。控制单元采集现场数据并接收主控站的指令,通过分析判断,完成相应的控制任务,并将数据传输到主控站显示。
设备层主要由现场设备、仪表及电量采集模块等组成,提供设备的状态信号及工艺参数及电量参数到现场控制单元。
1.2视频监控系统
它由现场控制站及中心控制站组成,完成视频信号的采集、编码、传输、解码和显示。现场控制站由摄像头、视频服务器、交换机等组成,主要对现场重点区域和重点工艺段工况进行监视,将采集的视频信号数字化,并采用最新的视频压缩技术压缩后发送到主站。中心控制站由视频控制计算机、解码器、硬盘录像机、电视机等组成,它将现场视频服务器传输来的信号解码后显示和录像保存。
1.3网络系统
整个网络系统以公共网络系统为传输平台,即以网通程控交换系统为载体,进行数据的采集和通讯。各泵站基本都有电话线,以此为基础的上传传输速率可以达到1Mb/s,它为视频等大数据的传输和城市各泵站的互联监控提供了可能。中控室数据量大,各泵站的数据需通过网通中心发往中控室,通过往中控室铺设一条光纤,下行传输速率可以达到10Mb/s。
2系统的配置
2.1中央控制室配置
中央控制室配置包括操作台、监控计算机、视频计算机、数据服务器、UPS电源、电视、打印机、模拟屏、交换机及网络系统。
监控计算机主要完成城市各泵站工艺参数的监视、控制和管理,计算机实时记录各泵站的设备运行情况,供管理人员进行数据查询、历史趋势显示,同时系统自动形成各种报表打印。模拟屏以单片机或PLC为控制中心,以LED灯和数显仪为节点,马赛克形式显示泵站在城市的分布位置、泵站的设备运行状况和流量等工业参数。视频计算机收集各泵站的视频信号,供计算机和电视显示。数据服务器作为WEB服务器,供管理计算机登录浏览,查看监控设备的运行情况。服务器配用大容量硬盘,一方面存储监控数据,另一方面存储视频信息,供管理人员查询播放。在线UPS电源为系统提供高质量的供电和紧急备用电源。网络系统为静态IP局域网,各泵站的控制信息和数字视频信息通过网通程控交换中心上传到泵站控制中心进行显示。
2.2现场控制站配置
现场控制站包括PLC监控柜和视频控制箱。PLC监控柜以施耐德小型PLC为中心,将采集到的现场设备状态信息和工艺参数送到PLC并经分析运算后,经ADSL以太网通讯送中控室显示。监视摄像机安装在现场各主要工艺段和泵站,监视现场的工艺运转情况。视频服务器将摄像机采集的视频信号进行专业处理和压缩并数字化后送中控室视频计算机显示。
3控制系统功能
3.1监控软件的功能
中央控制室监控计算机监控软件采用力控6.0,可实现如下功能。
(1)数据采集:力控的实时数据库与现场设备信息链接,数据点的采集时间为1s,可实时采集现场设备的状态信息、故障信息、操作信息和工艺参数。所有这些信息将被保存在数据库中。
(2)工艺监视:操作员可通过工艺画面实时监视城市各泵站的设备运转状况及工艺参数。其画面包括:①以城市地图为背景,标注各泵站所在位置的城市泵站运转总图,泵站运行与否用不同的颜色表示,能直观地了解整个城市泵站的投运情况；②各泵站的工艺流程图,画面采用系统内嵌泵、阀门、管道的图库,形象地表现了雨污水现场的生产工艺,现场设备的运转及参数以文字、图符、颜色、数字、棒图、动画等很直观地表现出来,让操作人员随时了解各泵站的设备运行情况。
(3)工艺控制:系统设置有设备控制画面和工艺调整画面。在泵站工艺流程图或工艺监视画面上,将鼠标移到相应的泵或阀图符上,将有操作框提示,点击鼠标,将弹出相应画面,可进行设备控制和调整。
(4)趋势显示:实时趋势一般供操作员实时监视工艺参数,历史趋势供管理人员查询一些重要的工艺参数的变化趋势和设备操作及工艺调整记录,作为事故分析、工艺调整和管理手段。
(5)用户登录:系统初始进入运行,将以公用账户登录并注册。在公用账户平台,操作人员或其他人员只能监视和浏览画面,无法进行设备操作,操作人员用授权的账号登录后才能进行操作。账户分为管理员级别、管理者级别、操作员级别和普通级别。管理员级别有最大权限,可进行系统的维护和组态；管理者级别可进行历史趋势的查询、报表数据的查询及打印、操作员操作记录的查询、关键工艺事件记录查询等；操作员级别可进行工艺监视、设备控制和实时趋势的查看、报警的确认和抑制等；普通级别只能浏览画面。
(6)事件记录:包括操作员记录和重要事件记录。操作员记录是操作员对设备的操作和工艺调整的记录,包括操作员用户名、操作的数据、操作的设备或调整参数的设定值等。重要事件记录包括重要设备的启停、重要设备的停运、设备的异常停止、设备的故障、重要工艺参数的越限报警、传感器故障等。
(7)报表:系统自动生成报表,包括设备的运行时间和液位等模拟量的变化、设备的运行次数,并以最小值、平均值、最大值的方式形成不同的报表。
(8)报警:在工艺画面和报警栏显示报警信息。
3.2模拟屏
通过OPC方式,各泵站的实时信息被传送到模拟屏,模拟屏同步显示阀门、泵等设备的运转状况,同时直观显示各泵站集水池液位、泵站的出水流量、总的出水流量等信息。
3.3 PLC控制站的功能
系统设为远控、自动、手动3种工作方式。远控方式时,由中控室指令进行控制；手动方式时,通过电气操作柜手动启停设备操作；自动方式时,PLC系统自动运行,根据设定的工艺参数自动启停设备。其主要功能如下。
①数据采集
实时采集设备的状态信息和工艺参数,送上位机显示。
②数据处理和控制
(1)启停控制:根据上位机指令和工艺参数分析判断后,自动启动相应的设备。
(2)连锁控制:泵阀启停的连锁,可有效保护泵和系统安全,根据集水池的液位自动连锁启停泵,泵的启停控制按最优控制原理运行。液位高时,运行时间短的泵先启动；液位降低时,运行时间长的泵先停。
(3)调节控制:根据集水池的液位自动调节变频器的输出,控制水位在给定值。
(4)通讯:与电量数据模块、电度表进行通讯,实现电量的数据采集；完成与ADSL宽带的互联,实现通讯控制与数据交换。
3.4视频监视功能
在泵站现场安装摄像机,实时采集现场的视频信号送控制室。各泵站的ADSL时刻保持畅通,现场采集的视频信号经以太网发送到上位机显示。
在中控室视频计算机装有视频监视软件,现场来的视频信号经解码后送计算机和电视机显示,可实现多画面显示,也可以是单站单屏某个泵站重点区域的单画面显示,还可实现多个画面定时轮询显示。系统配置大容量硬盘,可供数据的长时间保存,以便将来查询。
4结束语
综上所述，该系统具有完善的泵站监测和控制功能，满足安全监视、控制调节及生产管理等多方面的要求，现场运行稳定可靠、经济节能，它提高了公用网络系统的利用率,也提高了城市给排水的自动化和管理水平,更大大减轻了泵站运行人员的劳动强度。
关键词：集中供热；远程监控；软硬件设计
中图分类号：TP277 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2010) 09-0000-02
Remote Monitoring System of District Heating
Chen Lunqin
(Anhui Huaibei Mining Group Railway Transport Department)
Abstract:This paper describes the status of district heating control, analysis of problems,designed a district heating remote monitoring system,and gave details of the system software and hardware.
Keywords:District heating;Remote monitoring;Software and hardware design
一、集中供热控制的现状
集中供热可以有效的减少二氧化碳排放，提高能源利用率。但由于在技术方面仍然存在各种瓶颈，影响集中供热优越性的充分发挥。主要有以下方面：供热参数未能在最佳工况下运行，供热量与需热量不匹配；系统运行工况失调难以消除，导致供暖用户冷热不均；运行数据不全，难以实现科学化管理。
目前，集中供热系统的温度和压力等工艺参数，依然是供暖工程中控制难题。当前大多数供暖设备是基于普通的PID以及鲁棒性很强的内模PID设计方法实现这些工艺参数的闭环控制；同时，在现代化的监控系统整体设计上充分考虑了企业管控一体化的必然发展趋势，多数采用了先进B／S架构的研华WebAccess监控软件。该监控方案可以通过网络浏览器访问生产现场的实时数据，实现了系统的远程监控，远程指挥调度，远程设备管理和故障诊断，等。最终实现对热力系统的良好控制与监测。
二、系统的软硬件设计
本系统主要有四部分，分别为PC（电脑）机、RS－485通信、中央控制板、采集变换、驱动变换等部分。PC采用工控机，负责人机交互，显示实时数据和对热交换站进行远程控制。PC机和中央控制板之间使用差分方式的RS-485通讯，并采用软件校验（CRC-8），大大提高了抗干扰能力。以下为系统控制原理图：
（一）系统硬件设计
1.系统通信接口
该系统以PC机作为上位主机，下位机由ATmega16单片机完成，从实际出发，要求信息传输距离远，成本低。所以，PC与中央控制板之间的通讯使用RS-485通讯方式。
由于微机串行接口通常采用RS-232方式，而单片机串口是TTL电平，二者不兼容。并且二者都不利于远程传输。所以，接口必须做电平转换处理。单片机串行口的TXD、RXD经MAX232电平转换为RS-232电平再经过MAX485转换为485数据接口，再与微机的RxD、TxD和相连。
2.中央控制板中央控制芯片（ATmega16L）
AVR系列单片机在吸收PIC及8051单片机优点的基础上，做出了重大的改进。解决了速度和功耗之间的矛盾。
ATmega16是AVR系列单片机中的高端产品。采用了大型快速存取寄存器文件和快速单周期指令，数据吞吐率高达1MIPS/MHz。其快速存取RISC寄存器由32个通用工作寄存器组成。通用寄存器代替累加器，避免了传统的累加器与存储器之间的数据传送，实现一个时钟周期内执行一条指令来访问两个独立的寄存器，代码效率比常规CISC微控制器快十倍。
使用Atmel公司的高密度非易失性存储器技术生产。可通过芯片的SPI串行接口或专用编程器进行程序升级和更新，给新产品的开发、老产品升级级和维护带来极大的方便。
ATmega16单片机速度快、功耗低、片上资源丰富、驱动能力强、工作电源范围宽、抗干扰能力强等优点。为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。
3.驱动变换电路
为实现弱电控制强电，并使工频交流电与单片机隔离使用小型继电器实现，原理图如下：
D7用于指示继电器的吸合状态，D5用于保护三极管，在继电器断电瞬间产生二倍供电电压的浪涌电流，可经d5释放，起到保护三极管的作用。DJ1与单片机相连，当单片机端口输出‘1’时继电器就吸合。
4.采集变换电路
为调高电路的抗干扰能力，采用差动输入，有效抑制共模信号的干扰。电路中运算放大器采用低零漂的高精度直流放大器OP07。
差动放大把传感信号采集回来后，为0-5V变化的电压信号，由于单片机的AD所采集的范围为0-2.56V。传感器电压超过了AD采集的采集范围。使用减法器对采回的电压数据进行除2计算。滑动电阻是为调节飘移而设置。
（二）系统软件设计
软件主要有2部分组成：上位机软件和下位机软件，上位机软件采用DELPHI7.0软件编写，下位机采用C语言编写。
1.上位机软件
采用Borland 公司开发的Delphi编写，Delphi是一款可视化软件开发工具。
项目中选择串口为通信端口，主要考虑成本低，可靠性高，通信协议简单易于控制的优点，在用DELphi中对串口进行控制时，使用了MSComm 控件。
MSComm 控件通过串行端口传输和接收数据，为应用程序提供串行通讯功能。MSComm控件在串口编程时非常方便，程序员不必去花时间去了解较为复杂的API函数，而且在VC、VB、Delphi等语言中均可使用。 Microsoft Communications Control（以下简称MSComm）是Microsoft公司提供的简化Windows下串行通信编程的ActiveX控件，它为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法。
2.下位机软件
采用C语言编程，编译效率高，对底层硬件操作方便，代码效率高，方便移植等特点。
为提高控制准确精度，抗干扰能力，在程序代码中加入，用于抗干扰的特殊软件算法和打开硬件看门狗程序。使下位机软件运行更稳定，实现控制的安全可靠。
三、结语
设备经现场试用，系统整体运行稳定，提高了集中供热的自动化水平和供热效率，改善了供热质量。同时人机界面友好，可适应不同用户的监控需求。
参考文献
[1]樊昌信,张甫翊,徐炳祥等.通信原理[M].北京：国防工业出版社,2001
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[3]柯节成.简明电子元器件手册[K].北京：高等教育出版社,1991
环境感应节点的作用是采集孵化仓的工作环境参数，并将数据按设定的周期通过Zigbee网络传送给协调器。还可以通过Zigbee网络接收协调器的各项指令控制孵化器相应子系统工作，使各项参数满足孵化要求。环境感应节点由传感器模块、数据处理传输模块、控制模块和电源模块构成，结构见图2。传感器模块的主要作用是收集孵化仓内工作环境参数，并传送给数据处理传输模块。传感器模块的核心部件是各类传感器，主要包括温度、湿度、微量氧等传感器元件。数据处理传输模块的主要作用是将传感器模块传送来的模拟信号处理为数字信号，并通过内置的射频收发器将信号通过Zigbee网络传送给协调器。还可以将协调器转送过来的控制信号发送给控制器模块。本系统选用CC2530为数据处理传输模块的核心器件。CC2530内置了一颗高性能8051微控制器内核，拥有128kB的可编程闪存和8kBRAM，还集成了支持2．4GHzIEEE802．15．4的兼容无线收发器，以及12位分辨率ADC模块。控制模块的主要作用是接收数据处理传输模块的指令，控制相关继电器的导通与阻断，产生控制信号。控制信号通过红外传输的方式，控制孵化器加热、加湿、通风、翻蛋等子系统的工作。电源模块使用孵化器电源，将交流电经变压、整流、滤波转换为直流电后，直接供给环境感应节点各部分。
2协调器
协调器的主要作用包括发起组建Zigbee网络的命令，接受环境感应节点加入网络;接收各环境感应节点发送的数据，通过RS232串行接口发送给嵌入式网关;接收嵌入式网关发送过来的指令，通过Zig-bee网络传送给环境感应节点，进而实现对孵化器的控制。协调器的结构与环境感应节点结构相同，区别在于写入CC2530内的程序不同，但不具备环境参数数据处理功能。
3嵌入式网关
嵌入式网关主要作用是接收传感器网络采集的数据，并将数据存入本地数据库备份;对采集的数据进行分析，并根据预先的设定值相应指令;接受远程控制端的访问请求，响应远程控制端配置指令和查询指令，将处理结果反馈给远程控制端。嵌入式网关分硬件和软件两个部分，其中硬件部分由主控模块、LCD显示模块、通信模块等部分组成，结构见图3。
3．1主控模块
主控模块是嵌入式网关的核心部分。系统采用SAMSUNGS5PV210AH－A0作为处理器，该处理器集成了ARMCortexTM－A8内核、1GHz主频、64位内部总线、32KB一级缓存、512KB二级缓存，拥有2000DMIPS的运算能力。除处理器外，另行配备SA-MSUNG140K9K8G08U0B－PIB0可编程FLASH1片，SECK4T1G084QFSDRAM4片，保证了主控模块的数据处理性能。
3．2通信模块
通信模块的主要作用是帮助嵌入式网关实现与外部的通信，由USBOTG、RJ45、DB9三个接口组成，分别负责与上位机的通信、与Intener网络的连接和与协调器间的信息交换。USBOTG模块。与USB相比，USBOTG扩充了原USB协议，电源管理功能更加严谨，减少了功耗，同时允许电子设备担任主端或角色。USBOTG模块在本系统的作用主要是与PC机通信，方便管理者根据实际情况更新主控模块中的控制程序或修改参数范围。RJ45以太网模块。该模块的作用主要是使嵌入式网关接入Internet网络，保证管理者可以使用任何装有客户端的智能终端远程访问嵌入式网关数据库，实时查询孵化器温度、湿度、含氧量等数据，并可以根据情况控制孵化器子系统工作。DB9串行接口模块。该模块的作用主要是完成嵌入式网关与协调器间的信息交换，接收由协调器转发过来的孵化器环境参数，转发由控制模块发出的控制指令。
3．3嵌入式网关的软件设计
本系统选用微软嵌入式系统WindowsCE为操作系统，WindowsCE是微软公司面向非PC领域推出的一款操作系统，具有高度模块化的特点，设计者可以根据实际具体要求选择必要的模块或必要的组件，减小系统体积，保证系统效率;选用MicrosoftVisualStu-dio为开发工具，MicrosoftVisualStudio是微软公司推出的一款集成开发环境，支持ASP．NETWeb程序、XMLWebServices程序和一般性的桌面应用程序开发，支持C#、C++、VB．NET、J#等多种开发语言，操作方便，兼容性强。本系统的嵌入式网关软件主要分为本地控制和远程控制两个部分。本地控制是指用户通过网关上的键盘和显示屏，在控制室内完成对智能孵化系统的监控。远程控制是指用户通过任何可以介入Internet或GPRS网络的设备，完成对智能孵化系统的监控。监控的数据主要包括温度、湿度、含氧量等指标，通过指标的检查，用户可以控制加热器、加湿器、换气扇、翻蛋器等部件是否工作。主程序流程图见图4。嵌入式网关除接受用户本地的控制指令外，还需将采集的数据传送到远程浏览器上，并接受监控者的远程控制指令。
4远程控制端
远程控制端主要作用是访问嵌入式网关、监测孵化器工作数据和发送指令。远程控制有浏览器控制和短信控制两种形式。浏览器控制可以用PC机操作，数据以表格和曲线的形式表现。将网关与GPRS模块连接后，可以实现手机短信控制，数据以文字的形式表现。使用浏览器监控孵化仓温度数据见图5，采样频率设定为1h/次。
5数据跟踪
保持孵化仓内温度、湿度以及含氧量在要求的范围之内是提高孵化率的关键。为测试智能孵化远程监控系统的工作状态，连续9d对系统进行人工跟踪，实际跟踪数值见表1，其中设定温度为37．7℃，空气湿度为50%～60%，含氧量为19%～21%。经过对孵化仓内温度、湿度、含氧量等参数的人工跟踪，该系统能够为禽蛋孵化提供精确的孵化环境，保证孵化率。
6结论
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