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建筑技術的發展，使得人們對自動化遠程監控系統有了深入的了解，可以說此系統的應用，是智能建筑發展最為典型的表現。該系統主要是由三部分組成，分別為管理層網絡、自動層網絡、樓層級網絡等，這三個層次各自負責不同的任務，相互連接，實現信息數據的傳輸與共享，其中樓層級網絡將所采集到的數據傳輸到管理層網絡中，由管理層進行統一管理，而自動層網絡與樓層級網絡相互連接，以此達到信息共享。
1 樓宇自動化的定義
樓宇自動化系統是指通過計算機集散控制，對樓宇設備進行分散控制集中管理。現代化辦公大樓、多功能大廈要對各種設備以及各種子系統進行監控和能源管理。這樣的智能化大樓的自動化目前采用3A技術，即：樓宇自動化（BUILDING AUTOMATION）、辦公自動化（OFFICE AUTOMATION）及通訊自動化（COMMUNICATION AUTOMATION），通過結構化的布線和計算機網絡進行有機的結合，從而實現對這些自動化系統進行集中統一管理，適應現代樓宇安全、高效、靈活、舒適和便捷的特點。
樓宇自動化系統主要包括：照明監控系統、電力供應監控系統、電梯運行監控系統、給排水監控系統、空調與通風監控系統、消防監控系統、綜合保安系統和結構化綜合布線系統。樓宇自動化系統最重要的特征就在于它的自動化和智能化。
通過監控、管理、多遠信息運輸、一體化集成等先進技術來實現資源、信息和任務的共享。樓宇自動化遠程監控系統典型地體現了智能樓宇集成的特點，對各個子系統進行實時監控和數據測量，并通過自動控制來實現其智能化，確保整個樓宇系統的安全、高效運行。
2 樓宇自動化遠程監控系統的體系結構
樓宇自動化遠程監控系統應用的技術主要是計算機集散式控制技術，此種控制技術，能夠對樓宇中的各項設備及其子系統進行分散控制，還可以實現集中監控，以此來實現有效管理。
如果系統中，某一節點發生異常情況，自動化遠程系統依然會正常運行，不會間斷信號傳輸，這主要是由于每個子系統并不是相互連接，而是獨立控制，這些子系統只有在終端服務機上，通過相應的程序進行集中管理，另外，每個子系統可以按照需要隨時進行互通、互聯、也可以進行聯動操作，以此保證整個遠程監控系統安全穩定運行。自動化遠程監控系統主要有分為三層：最高層、中間層以及最底層。
最高層主要是負責各方面的管理工作，因此被稱之為管理層網絡，而中間層主要負責自動化運作，因此被稱之為自動層網絡;最底層主要是負責樓層信息傳輸等，因此被稱之為樓層級網絡。中間層與最底層連接緊密，兩者主要是利用以太網終端來達到數據共享的目的，同時完成數據信息處理工作，中間層總線，既有自己廠家生產的接口，也有其他廠家生產的接口，以此其他廠家生產的設備也可以連接到中間自動化網絡。最低層主要是由控制器以及傳感器組成，通過總線的連接，最底層可以對現場進行信息監控，同時將監控到的信息全部傳輸到最高層，由最高層進行管理。
管理層網絡，也就是樓宇自動化遠程監控系統的最高層，也被稱之為控制平臺，在這一平臺之上，管理人員可以完成監控、監視、管理、調度等各項任務，與此同時還需要隨時應對來自外界的突況。最高層運用的是總線拓撲結構，其主干線主要是以太網，此種主干線便于信息管理以及安全傳輸。樓宇自動化遠程監控系統最顯著的優勢就是用戶應用軟件功能強大、性能優良、同時界面友好。最高層與中間層主要是依靠通信程序組件來完成信息傳輸的任務，通信程序組件將客戶端與服務器有效連接起來，這樣監控系統中Web服務器可以滿足用戶的需求，用戶利用瀏覽器即可訪問頁面，查看自己所需要的數據，利用遠程監控，可以幫助用戶隨時隨地的掌握樓宇信息。
3 樓宇自動化遠程監控系統的組成
樓宇自動化遠程監控系統主要由數字系統、報警系統、對講系統和調控系統四個部分組成，具體如下：
3.1 數字系統
數字系統是樓宇自動化遠程監控系統的重要組成部分，把圖像處理后轉化為數字信號，從而實現對監控系統信號的傳輸。管理層需要及時了解樓宇的運行狀況，通過數字系統就能夠把樓宇的實際情況轉化為數字信號在系統中進行傳輸。
3.2 報警系統
報警系統的作用就是將系統監控到的異常信號及時反饋給管理層，并提醒相關的保安人員或者技術人員采取相應的處理措施。報警系統要安裝在監控中心，各個子系統也應該配備有報警信號燈，當系統監控到異常情況時，監控中心就能夠及時安排人員處理，消除禍患。
3.3 對講系統
對講系統的主要作用就是便于工作人員之間的溝通交流，樓宇自動化遠程監控系統引入對講系統的目的就是為了實施更加方便快捷的管理。例如，當樓宇內發生火災險情時，監控中心監測到火災信號時，就能夠及時通過對講系統通知相關人員處理火災險情。
3.4 調控系統
調控系統是樓宇自動化遠程監控系統中非常重要的一環。樓宇自動化遠程監控系統的作用不僅僅是對樓宇進行實時監控，還需要對相關設備和子系統進行控制和調控，以實現樓宇的正常安全運行。調控系統的作用就是調控設備和子系統完成各項操作，及時對監控到的異常信號采取處理措施，防止造成不良影響。
4 樓宇自動化遠程監控系統的監控軟件及主要模塊
樓宇自動化遠程監控系統的監控軟件需要實現多項功能，例如，數據收集、圖形化的實時監控和遠程管理、自動報警、科學決策和管理等。監控軟件主要包含用戶權限管理、報警管理、系統操作記錄追蹤、監控點資料構建、監控圖像圖形管理、報表管理、遠程登錄管理等模塊。
用戶權限管理主要是對不同級別的用戶設定不同的權限;報警管理主要是對報警信號進行傳遞，為各個監控點定義不同等級的報警，便于監控中心及時發現異常并判斷異常的具體情況;系統操作記錄追蹤主要是便于對系統發生的各項事件進行追蹤記錄;監控點資料構建主要是便于對各個監控點進行控制和管理，對各個監控點進行命名和初始化，并輸入報警說明;監控圖像圖形管理主要是將各個監控點和相關設備的結構整合成為動態的圖形，從而監控中心可以根據監控點和設備的各類動態圖形判斷異常，提高監控中心的管理效率;報表管理主要是對各個監控點收集到的信息進行科學分析之后，形成具體的報表，將相關的信號變化繪制成為曲線，便于監控中心對數據進行分析;遠程登錄管理主要是便于用戶遠程登錄查看系統的數據，及時了解樓宇的運行狀況。
結束語
綜上所述，可知自動化遠程監控系統在未來勢必會在樓宇中廣泛的應用，為樓宇的安全與舒適提供條件。此系統融合了各項先進的技術，比如計算機技術、信息技術以及通信技術等。作為新型系統，自動化遠程監控系統還有很多地方需要完善，因此相關人員還需要不斷的鉆研，使得該系統運行更加的安全可靠，不會出現任何的差池，影響樓宇中人們的生活。
參考文獻
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一、需求分析
礦政管理需要一套從根本上來有效制止和杜絕超層開采的全新監控和管理手段。另外，國土部門對礦業生產進行監控，需要對轄區內礦業生產進行集中監控，這就要求各監控點監控數據集中傳輸到國土中心機房，需要一個既能滿足分布式監控又能滿足數據遠程傳輸的方案，進而實現足不出戶便可巡檢的目的。
二、概要設計
本系統融合了數字礦山技術，為“物聯網”（Internet of things，IoT）在礦產資源開發上的應用，拓撲結構如圖1所示。系統設計為生產人員配備RFID卡、在采礦設備上安裝RFID卡、在運輸軌道上安裝車輛傳感器、在關鍵生產區部署被動式紅外傳感器，采集這些移動目標的位置信息，通過有線或者GPRS/CDMA同互聯網連接起來，形成了各種移動設備之間的物聯網。然后通過數字礦山技術，把井下GIS地圖同物聯網聯系起來，通過WEBGIS技術表現出來，實現對這些設備的智能化識別、定位、跟蹤、監控，進而實現礦山資源開發的遠程監控。
三、詳細設計
系統整體結構主要包括監控查詢系統、電子地圖系統、后臺管理系統、短信報警系統、射頻卡定位系統、數據通訊系統六部分。
（一）監控查詢系統，完成屬性數據監控及查詢功能，主要功能如下。
1.實時監控。該模塊為軟件的主界面，用于監控井下設備數量、設備實時位置、設備運行軌跡和告警狀態
2.歷史軌跡。該模塊可以按照設定的時間段顯示設備的歷史運行軌跡
3.迎頭跟進。顯示需要前移的迎頭定位分站
4.越界報警。顯示越界開采的礦井及越界的定位信息
5.路由信息。顯示設備經由定位分站的詳細信息
6.故障分站。顯示發生故障的定位分站
（二）電子地圖系統由“電子地圖顯示管理單元”、“ 電子地圖后臺管理單元”和“CAD數據轉換入庫單元”三部分組成，其核心部分是“電子地圖顯示管理單元”。系統構建所需要的相關軟件是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。各單元的開發語言均為C#。
電子地圖顯示管理單元硬件設備為塔式服務器，光盤驅動器為一般的IDE CD-ROM。處理器類型Intel Pentium 4主頻（MHz）3000以上，內存類型ECC DDR內存容量要1G之上。硬盤類型SATA150支持熱插拔硬盤，容量在160G之上，網卡類型10/100/1000M自適應以太網卡，額定電壓（V） 220V /50Hz，110V-264V，額定功率（W） 300。
網絡要求10Mbps光纖以上帶寬，網絡喚醒支持ACPI標準及“Magic Packet”標準。
（三）后臺管理系統設計對系統進行管理和進行數據初始化，功能設計如下。
1.監控點管理。添加和修改監控點
2.定位分站管理。通過電子地圖界面為每一個監控點添加定位分站，并且設置定位分站的位置和屬性
3.電子地圖管理。把各監控點CAD圖導入為GIS電子地圖，進而實現對電子地圖進行動態管理
（四）短信報警采用短信Modem實現，設備通過串口安裝在數據中心服務器，報警軟件由數據中心集成。
（五）射頻定位系統由射頻卡和射頻識別設備組成，射頻識別設備在本系統中稱為射頻定位分站。射頻識別設備為了能同時快速識別多個快速移動標識卡，且相互不干擾，采用技術如下：
1.加密計算與認證，確保數據安全，防止鏈路竊聽與數據破解；
2.使用頻道隔離技術，多個設備互不干擾；
3.先進的防碰撞技術，支持多標簽讀寫。
（六）數據通訊系統監控現場數據通訊采用485工業總線方式，通訊距離最大可達1219M，信號衰減嚴重或距離過長科采取假裝485中繼器方案。
監控現場數據遠程傳輸到數據中心采用互聯網TCP/IP傳輸方案，傳輸線路可以使用無線GPRS，傳輸模塊采用GPRS或CDMA無線DTU；也可以使用互聯網有線傳輸方式，傳輸模塊使用串口服務器。
四、系統測試
該項目首次在礦山資源開發管理中把物聯網同WEBGIS系統結合起來，實現礦山資源開發的遠程監控、超層告警。主要創新點有以下幾個方面：本項目采用物聯網技術和GIS技術相結合的技術對礦山資源開發進行遠程監控的方案，在國內屬于首先研究和應用，通過在蒼山市17個礦井進行實踐驗證，達到以下設計目的：
（一）監控自動化，無人值守；
（二）監控數據準確，告警準確；
（三）用戶使用成本低，便于推廣；
（四）查詢監控界面簡單。
五、小結
通過遠程監控，能夠實時了解掌握礦山產量數據和采礦活動信息，大幅提高資源收益，促進礦業秩序好轉，穩定礦山生產安全形勢。遠程監控系統正式運行后，產生了很大的經濟效益和社會效益。礦政管理員通過監控系統對礦山生產實行實時遠程監控，使轄區內遠在數十千米之外的各個礦井口的動態生產圖像和自動稱重數據盡收眼底，極大地降低了管理成本，提高了工作效率；在技術上保證了執法和管理的客觀公正。
參考文獻：
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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
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【關鍵詞】；塔吊監控；AJAX
0 引言
塔吊使用過程中，塔吊的相關管理人員，如塔吊租賃用戶、安監站管理員、塔吊產權單位需要了解塔吊的使用與運行情況，因此需要開發一個B/S模式的塔吊遠程監控系統，該系統能實獲取遠程塔吊的實時運行數據與報警信息，在WEB網頁上實時顯示，實現了塔吊的遠程監控。
1 系統分析
1.1 系統功能
塔吊遠程監控系統的功能框圖如圖1所示。
圖1 塔吊遠程監控系統功能結構圖
1.2 技術架構
本系統采用了技術，數據庫選用SQLSERVER2005，為了實時顯示數據，采用了Ajax進行局部刷新；為了模擬塔吊運行情況，采用SilverLight技術。
1.3 數據庫設計
系統使用了工地信息表、監管部門表、監理單位表、角色表、即時數據表、報警表等十多個表；其中即時數據表、報警表的設計如圖2、圖3所示。
圖2 報警表
圖3 即時數據表
2 關鍵技術
2.1 基于角色的權限管理
在本系統中，采用基于角色的訪問控制（ Role Based Access Control ， RBAC），它可以減少授權管理的復雜性，降低管理開銷。RBAC在用戶和權限之間引入了角色的概念，根據實際需要定義各種角色，并設置和角色相對應的訪問權限，而用戶根據其職責被指派為不同的角色。這樣，訪問權限和角色相關聯，角色再與用戶關聯，從而實現了用戶與訪問權限的邏輯分離。RBAC的基本思想如圖4所示。
本系統的角色有系統管理員、區域、工地、租賃公司＼建設單位、監管部門、施工單位、監理單位；權限為系統的各功能模塊，如備案管理模塊的增加、刪除、修改等。
圖4 RBAC的基本思想
2.2 Ajax局部刷新
系統需要實時顯示遠程數據，如總共臺數、在線臺數、今日報警等（如圖5所示），采用Ajax進行局部刷新。
圖5 實時統計信息
部分實現代碼如下：
3 結束語
B/S塔吊遠程監控系統獲取GPRS系統傳輸的遠程塔吊的運行數據與報警信息，在WEB網頁上實時顯示，實現了塔吊的遠程監控。目前該系統已投入使用，運行穩定，滿足了管理員、區域、工地、租賃公司、建設單位、監管部門、施工單位、監理單位等多種類型用戶對塔吊監控的需要。
【參考文獻】
[1]馬軍.精通2.0網絡應用系統開發[M].北京：人民郵電出版社，2007.
[關鍵詞]數字視頻遠程監控視頻壓縮
中圖分類號:TN92文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1210036-01
一、概述
遠程監控是工業生產自動化的關鍵。利用視頻會議系統進行遠程監控,可以全面監視生產現場,迅速及時地對各種情況作出相應的反應,同時具有價格低廉、性能優越的特點。比如,如果在家里安裝一臺桌面型視頻會議電視系統,就可以實現家庭辦公、購物等,使工作和學習變得更加方便輕松。
數字視頻監控以其直觀、方便、信息內容豐富而被廣泛應用于許多場合。在電子技術與通信技術的發展過程中,數字視頻監控系統的技術水平直接反映了不同階段電子與通訊的技術狀況,而計算機及網絡技術的發展將數字視頻監控技術提到了一個新的高度。
網絡多媒體技術的發展導致了基于IP技術的網絡遠程現場視頻瀏覽應運而生。從模擬監控到數字監控,實現了數字視頻監控技術的一次飛躍,目前最先進的技術就是通過專用視頻服務器(瘦服務器)把模擬圖像信號轉化為數字圖像信號后上網,同時通過管理程序對多個視頻流進行統一管理,獲得授權的用戶便可以通過網絡看到任何一個監控現場的實時圖像,并且可以控制監視器的視角和焦距。
二、數字視頻監控系統的特點
(一)以平臺為核心,以網絡為紐帶。我們現在的安防系統以及工業生產監控崗位,靠人力已經不能解決大規模監控系統出現的管理問題了,所以打造一個管理平臺的需求就顯得非常迫切。一個好的管理平臺可以將所有的攝像頭納入管理,將所有的報警點納入管理,將所有的編解碼設備納入管理,將所有的后臺服務器納入管理,從而使得整套系統能夠順暢運行。
(二)接入多個不同的設備,實現互聯互通。由于安防系統過去以獨立的小規模應用為主,造成了設備的生產廠家非常眾多,而且各個廠家都有自己的一套編解碼和網絡傳輸的做法。這要求大型監控系統平臺能夠接入多家廠商的設備。一者保護用戶原有的投資,充分利用現有資源,避免資源浪費;二者在用戶在新系統建設時減少投入提供解決辦法。
三、數字視頻遠程監控技術
數字化視頻可以在計算機網絡(局域網或廣域網)上傳輸圖像數據,基本上不受距離限制,信號不易受干擾,可大幅度提高圖像品質和穩定性;數字視頻可利用計算機網絡聯網,網絡帶寬可復用,無須重復布線。
(一)組播技術。在傳統的網絡傳輸中,大都采用點對點的傳輸方式,這種方式比較可靠,但對于一點向多點傳輸相同的數據的情況下,這種方式就不能充分利用帶寬,使傳輸的路數有限。以確保需要數據的用戶能夠得到所需的數據;采用IP組播就是為了解決這個棘手問題而開發出來的。IP組播采用了組地址的概念,把需要視頻流數據的用戶編入用戶組,并利用一些高級的網絡協議來確保最經濟地利用帶寬,把數據通過用戶組傳遞給真正需要的用戶。
目前,IP Multicast是使用最廣泛的傳輸技術。IP Multicast組播是一種合理利用網絡資源和頻譜帶寬的技術,它是標準IP網絡協議技術的一個擴展。IP組播的核心思想是:通過一個IP地址(組播地址)向一組主機發送同一個數據包(UDP包),即一對多的工作方式。發送方僅僅需要向一個組播地址發送一份信息,就能保證所有的接收方(前提是必須加入到同一組播)能夠收到相同的信息。組中的成員是動態的,可以根據自己的意愿隨時加入、離開,并且,每臺主機可以同時加入到多個組中去。IP組播技術可以有效地避免由于重復發送造成的發送方負擔過重以及廣播風暴,組播數據可以突破路由器的限制,將數據包發送到不同的物理網段。
(二)視頻數據的壓縮\解壓縮技術。數字視頻圖像數據巨大,傳輸極其不便。視頻圖像播放的關鍵是做到平滑顯示,幀率一般應為22～30幀/s。低于20幀/s,就會感到視頻跳動。因此要實時顯示,其關鍵在于保證圖像更新的幀速率不小于20幀/s。但是,假設1幅640*480中分辨度的彩色圖像(24bit/像素),則其數據量為0.92MB,如果以每秒30幀的速度播放,則視頻信號的數碼率就高達27.6Mbps。顯然,視頻壓縮技術數字化是壓縮技術的關鍵。目前,適用于遠程視頻監控的圖像壓縮標準有H.261,MPEG-1。兩者的核心技術都是離散余弦變換及運動補償算法,它的主要思想是通過減少每幀圖像間時間上和空間上的冗余性和相關性信息來減少數據量。H.261適合在64-384Kbps的低帶寬下傳輸實時視頻圖像、但圖像質量不理想;MPEG-l在800KbPs-2Mbps的傳輸速率下圖像清晰度能達到較好的圖像效果。用戶可根據不同的場合和需求選用不同的壓縮標準。
(三)多線程技術在視頻數據傳輸的應用。在數字視頻網絡傳輸中,發送方和接收方工作步驟如下:
1.啟動視頻壓縮卡;
2.取出復合數據流(視頻流和音頻流的復合流);
3.復合數據流的打包、傳輸;數據流的接收;
4.對數據進行解碼、播放。
因此,如果采用單線程工作方式,發送和接收播放就不能同時進行。采用系統的搶先式多線程任務機制,采用線程這個最小執行體作為CPC分配時間的實體,同時運行多個線程,并且按線程的優先級別調度多個線程。這樣在發送方“取流”和“傳輸”共享與同一內存區域,采用多個線程同時進行“取流”和“傳輸”等幾個過程,提高了CPC的利用率,保證了系統的實時性。接收方“接收”和“播放”同時進行,保證了畫面的連續性。
四、遠程監控系統的應用
在監控領域中、數字化和網絡化是一種趨勢,可廠泛應用在電信、電力、交通、銀行等領域。利用各種數據通信網絡如:DDN、ISDN、E1、xDSL,把經過數字化壓縮、編碼的視頻、音頻、報警感應數據傳輸置監控中心,中心的計算機對各種數據進行解壓縮、解編碼同時回放視頻、音頻,對報警事件進行告警處理。
隨著TCP/IP技術與視頻編碼技術各個領域都得到發展和應用,基于IP技術與圖像編碼技術的視頻監控系統必將電信、電力、交通、銀行等領域的安全及生產監控上得到更廣泛的應用,超媒體的綜合自動化系統在不久的將來將會成為主流。在現今的社會,數字視頻遠程監控系統的發展也將標志著一個國家、一個產業的進步程度,它的發展對世界工業的發展進程來說起著舉足輕重的作用。
參考文獻:
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關鍵詞：控制系統；技術；核心；遠程；監控系統
1.前言
隨著信息技術的不斷發展，國內外各大鋁廠對鋁電解控制的需求也不斷的變化。鑒于鋁電解自動控制系統是電解鋁生產過程中最重要的自控系統之一，其運行效果的好壞直接影響到電解生產能否穩定運行。
2.系統總體結構及功能
2.1 數據傳遞模式
鋁電解遠程監控系統的基本數據傳遞模式是：槽控機通過光纖向接口機傳遞數據信息，接口機將數據存入后臺數據庫，完成數據的“寫”操作;管理機通過網絡與數據接口，將數據庫中的相關數據取出，進行統計、匯總，從而完成數據的“讀”操作。作為系統的終端，要具備管理機功能，即完成將數據從數據庫中實時的讀出。
2.2 網絡結構
網絡結構系統中的網絡構成包括局域網和CAN通訊網。CAN通訊總線協議，是德國奔馳汽車公司自行研制開發的通訊處理方式，現已廣泛的應用于現場控制。CAN卡的主要作用是完成工控機與現場控制設備的通訊處理與輸送，是工業控制過程中不可或缺的通訊設備。
2.3 軟件結構及功能描述
現階段，鋁電解鋁電解遠程監控系統由三大部分組成，分別是后臺數據庫、接口機子系統、管理機子系統。
1)后臺數據庫負責數據的存儲和部分應用邏輯的實現，根據行業需要，能滿足生產需要的大型數據庫主要是ORACLE與SQL SERVER兩種，我公司在實踐過程用所應用的數據庫是SQL SERVER。
2)接口機子系統
接口機子系統處于后臺數據庫和CAN總線之間，重點完成下位機數據的及時反饋和設定參數的準確下發。如果在數據庫無法正常工作的狀況下，接口機能夠獨立完成數據的存儲與下發功能，保證了生產的正常進行。
圖2-3 接口機子系統功能結構圖
3)管理機子系統
管理機子系統是鋁電解遠程監控系統的最高層，負責綜合監控、語音報警、報表打印等功能的實現，特別是對生產數據的各項匯總與計算以及歷史數據查詢與分析。
2.4參數管理
參數管理模塊的功能是實現所有的與生產密切相關的各種參數的查詢、修改和存儲。參數設置的好壞，直接關系到槽子的運行情況與控制效果。
2.5系統設置
系統設置模塊主要對系統運行的一些必要配置信息進行設置，確保上位機系統運行的穩定性，以及語音報警系統的正常工作。
2.6系統操作
系統操作模塊完成各種監控界面的切換，以及槽控機的控制面板的仿真顯示。
2.7報表管理
報表管理模塊以組態的方式向用戶提供了單槽和系列槽的各種報表，方便用戶進行各種考核和分析，并進行生產成本的有效控制；同時，通過故障報表，用戶可以詳細了解電解槽的運行狀態，對各類故障進行有效的防范，減少風險。
2.8權限管理
主要是為了加強上位機系統的安全和管理而設置。
2.9實用工具
是為了定期對數據庫數據進行清理，保障系統通訊的穩定；通訊測試是幫助維修人員及時解決通訊故障。
3.系統的設計與實現
鋁電解監控系統以局域網和CAN網作為數據傳輸的基礎環境，引入了大型的關系型數據庫SQL SERVER；同時采用了數據倉庫的思想，實現歷史數據的存儲和查詢。
3.1 運行環境
服務器操作系統：Microsoft Windows 2000 Server 中文標準版。客戶端操作系統：Microsoft Windows 2000中文版。后臺數據庫：SQL SERVER。
3.2 監控表的建立
監控表是鋁電解廠生產過程中所需要的各種監控數據，電解槽生產情況的好壞、監控系統的控制效果的好壞，直接來源于監控表的信息采集。
在鋁電解生產中，每個系列的生產情況各異，其電解槽的臺數和槽號分布各不相同，監控表的建立也千差萬別。基于這種實際情況，采用了動態建表的方式，每個系列可以根據自己的實際情況完成監控表的建立過程。這種動態建表的應用邏輯，主要由后臺數據庫來完成。
3.3 數據的采集與提取
數據的采集與提取，主要負責兩個功能：接收CAN網來的實時采樣信息，并進行解析；將需要下發的各種參數和控制信息進行反向解析，轉換成符合CAN標準的信號，發送至CAN總線。
3.4 數據的組織與存儲
數據的組織與存儲是系統另一個核心問題，數據結構設計的好壞、數據庫性能的優化與否，將直接對網絡客戶產生影響，因此我們采用了大型的關系型數據庫SQL SERVER。對于歷史數據，則采用數據倉庫進行處理。
3.5 信息的顯示
信息的顯示，是系統與用戶交互的主要部分。信息顯示主要由顯示面板、動態曲線、歷史曲線和報表輸出四部分組成。
3.6 基于網絡的信息的傳輸
基于網絡的鋁電解監控系統的設計，需要考慮網絡信息的傳輸，這主要包括動態數據、管理數據和控制數據。
4.結論
鋁電解監控系統作為鋁電解生產過程中不可缺少的一部分，它的設計直接關系到生產的好壞。本文討論了基于網絡、大型數據庫和數據倉庫思想的鋁電解監控系統平臺的設計與實現技術。鋁電解遠程系統運行安全、穩定、可靠，節約了成本，提高了管理水平，可以為電解鋁工業生產行業帶來豐厚經濟效益。
參考文獻：
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關鍵詞:雨污水泵站；監視；控制；系統
城鎮雨水管網、污水管網及雨污水泵站對保障城市的正常運作起到關鍵作用，此排污原理是將城區范圍內的雨污水通過地下管網到提升泵站，然后污水經過處理排入江河，雨水直接排入江河。泵站控制系統的自動化監控和管理具有重要意義，能達到增效和提高管理水平的目的，實現了對雨水泵房和污水泵房的自動化監測和控制。利用計算機及通信技術,提高泵站的自動化水平,通過公共網絡資源,實現整個城市雨污水泵站的集中監控。
1系統總體方案
根據城市雨污水泵站的分布情況、運行狀況及現有資源,結合當前技術的發展,在城市一點設立遠程監控站,操作人員能實現遠程監控、診斷以及優化調度,管理人員可在任何時間通過網絡平臺利用標準化的、統一的圖形界面了解各泵站的設備運轉情況,實現系統內的人員管理、統一報表。系統以公用網為載體,實現整個城市泵站的視頻監控和自動控制。圖1為系統主節點配置圖。整個系統可以分為自動化系統、視頻監控系統和網絡系統3部分。
圖1系統主節點配置圖
1.1自動化系統
整個自動化系統采用分層分布式體系結構,縱向分為管理層、控制層、設備層3個部分。管理層由管理計算機和數據服務器等組成,以WEB服務器為中心，各管理計算機可通過網頁界面輕松瀏覽各泵站的運行情況。
控制層由主控站及現場控制單元組成。主控站設置在中心控制室,包括監控計算機、監控軟件和網絡互通設備,主要完成現場控制單元及通信的檢測、數據采集、設備的啟停控制、故障報警及系統管理。控制單元采集現場數據并接收主控站的指令,通過分析判斷,完成相應的控制任務,并將數據傳輸到主控站顯示。
設備層主要由現場設備、儀表及電量采集模塊等組成,提供設備的狀態信號及工藝參數及電量參數到現場控制單元。
1.2視頻監控系統
它由現場控制站及中心控制站組成,完成視頻信號的采集、編碼、傳輸、解碼和顯示。現場控制站由攝像頭、視頻服務器、交換機等組成,主要對現場重點區域和重點工藝段工況進行監視,將采集的視頻信號數字化,并采用最新的視頻壓縮技術壓縮后發送到主站。中心控制站由視頻控制計算機、解碼器、硬盤錄像機、電視機等組成,它將現場視頻服務器傳輸來的信號解碼后顯示和錄像保存。
1.3網絡系統
整個網絡系統以公共網絡系統為傳輸平臺,即以網通程控交換系統為載體,進行數據的采集和通訊。各泵站基本都有電話線,以此為基礎的上傳傳輸速率可以達到1Mb/s,它為視頻等大數據的傳輸和城市各泵站的互聯監控提供了可能。中控室數據量大,各泵站的數據需通過網通中心發往中控室,通過往中控室鋪設一條光纖,下行傳輸速率可以達到10Mb/s。
2系統的配置
2.1中央控制室配置
中央控制室配置包括操作臺、監控計算機、視頻計算機、數據服務器、UPS電源、電視、打印機、模擬屏、交換機及網絡系統。
監控計算機主要完成城市各泵站工藝參數的監視、控制和管理,計算機實時記錄各泵站的設備運行情況,供管理人員進行數據查詢、歷史趨勢顯示,同時系統自動形成各種報表打印。模擬屏以單片機或PLC為控制中心,以LED燈和數顯儀為節點,馬賽克形式顯示泵站在城市的分布位置、泵站的設備運行狀況和流量等工業參數。視頻計算機收集各泵站的視頻信號,供計算機和電視顯示。數據服務器作為WEB服務器,供管理計算機登錄瀏覽,查看監控設備的運行情況。服務器配用大容量硬盤,一方面存儲監控數據,另一方面存儲視頻信息,供管理人員查詢播放。在線UPS電源為系統提供高質量的供電和緊急備用電源。網絡系統為靜態IP局域網,各泵站的控制信息和數字視頻信息通過網通程控交換中心上傳到泵站控制中心進行顯示。
2.2現場控制站配置
現場控制站包括PLC監控柜和視頻控制箱。PLC監控柜以施耐德小型PLC為中心,將采集到的現場設備狀態信息和工藝參數送到PLC并經分析運算后,經ADSL以太網通訊送中控室顯示。監視攝像機安裝在現場各主要工藝段和泵站,監視現場的工藝運轉情況。視頻服務器將攝像機采集的視頻信號進行專業處理和壓縮并數字化后送中控室視頻計算機顯示。
3控制系統功能
3.1監控軟件的功能
中央控制室監控計算機監控軟件采用力控6.0,可實現如下功能。
(1)數據采集:力控的實時數據庫與現場設備信息鏈接,數據點的采集時間為1s,可實時采集現場設備的狀態信息、故障信息、操作信息和工藝參數。所有這些信息將被保存在數據庫中。
(2)工藝監視:操作員可通過工藝畫面實時監視城市各泵站的設備運轉狀況及工藝參數。其畫面包括:①以城市地圖為背景,標注各泵站所在位置的城市泵站運轉總圖,泵站運行與否用不同的顏色表示,能直觀地了解整個城市泵站的投運情況；②各泵站的工藝流程圖,畫面采用系統內嵌泵、閥門、管道的圖庫,形象地表現了雨污水現場的生產工藝,現場設備的運轉及參數以文字、圖符、顏色、數字、棒圖、動畫等很直觀地表現出來,讓操作人員隨時了解各泵站的設備運行情況。
(3)工藝控制:系統設置有設備控制畫面和工藝調整畫面。在泵站工藝流程圖或工藝監視畫面上,將鼠標移到相應的泵或閥圖符上,將有操作框提示,點擊鼠標,將彈出相應畫面,可進行設備控制和調整。
(4)趨勢顯示:實時趨勢一般供操作員實時監視工藝參數,歷史趨勢供管理人員查詢一些重要的工藝參數的變化趨勢和設備操作及工藝調整記錄,作為事故分析、工藝調整和管理手段。
(5)用戶登錄:系統初始進入運行,將以公用賬戶登錄并注冊。在公用賬戶平臺,操作人員或其他人員只能監視和瀏覽畫面,無法進行設備操作,操作人員用授權的賬號登錄后才能進行操作。賬戶分為管理員級別、管理者級別、操作員級別和普通級別。管理員級別有最大權限,可進行系統的維護和組態；管理者級別可進行歷史趨勢的查詢、報表數據的查詢及打印、操作員操作記錄的查詢、關鍵工藝事件記錄查詢等；操作員級別可進行工藝監視、設備控制和實時趨勢的查看、報警的確認和抑制等；普通級別只能瀏覽畫面。
(6)事件記錄:包括操作員記錄和重要事件記錄。操作員記錄是操作員對設備的操作和工藝調整的記錄,包括操作員用戶名、操作的數據、操作的設備或調整參數的設定值等。重要事件記錄包括重要設備的啟停、重要設備的停運、設備的異常停止、設備的故障、重要工藝參數的越限報警、傳感器故障等。
(7)報表:系統自動生成報表,包括設備的運行時間和液位等模擬量的變化、設備的運行次數,并以最小值、平均值、最大值的方式形成不同的報表。
(8)報警:在工藝畫面和報警欄顯示報警信息。
3.2模擬屏
通過OPC方式,各泵站的實時信息被傳送到模擬屏,模擬屏同步顯示閥門、泵等設備的運轉狀況,同時直觀顯示各泵站集水池液位、泵站的出水流量、總的出水流量等信息。
3.3 PLC控制站的功能
系統設為遠控、自動、手動3種工作方式。遠控方式時,由中控室指令進行控制；手動方式時,通過電氣操作柜手動啟停設備操作；自動方式時,PLC系統自動運行,根據設定的工藝參數自動啟停設備。其主要功能如下。
①數據采集
實時采集設備的狀態信息和工藝參數,送上位機顯示。
②數據處理和控制
(1)啟停控制:根據上位機指令和工藝參數分析判斷后,自動啟動相應的設備。
(2)連鎖控制:泵閥啟停的連鎖,可有效保護泵和系統安全,根據集水池的液位自動連鎖啟停泵,泵的啟停控制按最優控制原理運行。液位高時,運行時間短的泵先啟動；液位降低時,運行時間長的泵先停。
(3)調節控制:根據集水池的液位自動調節變頻器的輸出,控制水位在給定值。
(4)通訊:與電量數據模塊、電度表進行通訊,實現電量的數據采集；完成與ADSL寬帶的互聯,實現通訊控制與數據交換。
3.4視頻監視功能
在泵站現場安裝攝像機,實時采集現場的視頻信號送控制室。各泵站的ADSL時刻保持暢通,現場采集的視頻信號經以太網發送到上位機顯示。
在中控室視頻計算機裝有視頻監視軟件,現場來的視頻信號經解碼后送計算機和電視機顯示,可實現多畫面顯示,也可以是單站單屏某個泵站重點區域的單畫面顯示,還可實現多個畫面定時輪詢顯示。系統配置大容量硬盤,可供數據的長時間保存,以便將來查詢。
4結束語
綜上所述，該系統具有完善的泵站監測和控制功能，滿足安全監視、控制調節及生產管理等多方面的要求，現場運行穩定可靠、經濟節能，它提高了公用網絡系統的利用率,也提高了城市給排水的自動化和管理水平,更大大減輕了泵站運行人員的勞動強度。
關鍵詞：集中供熱；遠程監控；軟硬件設計
中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A文章編號：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、集中供熱控制的現狀
集中供熱可以有效的減少二氧化碳排放，提高能源利用率。但由于在技術方面仍然存在各種瓶頸，影響集中供熱優越性的充分發揮。主要有以下方面：供熱參數未能在最佳工況下運行，供熱量與需熱量不匹配；系統運行工況失調難以消除，導致供暖用戶冷熱不均；運行數據不全，難以實現科學化管理。
目前，集中供熱系統的溫度和壓力等工藝參數，依然是供暖工程中控制難題。當前大多數供暖設備是基于普通的PID以及魯棒性很強的內模PID設計方法實現這些工藝參數的閉環控制；同時，在現代化的監控系統整體設計上充分考慮了企業管控一體化的必然發展趨勢，多數采用了先進B／S架構的研華WebAccess監控軟件。該監控方案可以通過網絡瀏覽器訪問生產現場的實時數據，實現了系統的遠程監控，遠程指揮調度，遠程設備管理和故障診斷，等。最終實現對熱力系統的良好控制與監測。
二、系統的軟硬件設計
本系統主要有四部分，分別為PC（電腦）機、RS－485通信、中央控制板、采集變換、驅動變換等部分。PC采用工控機，負責人機交互，顯示實時數據和對熱交換站進行遠程控制。PC機和中央控制板之間使用差分方式的RS-485通訊，并采用軟件校驗（CRC-8），大大提高了抗干擾能力。以下為系統控制原理圖：
（一）系統硬件設計
1.系統通信接口
該系統以PC機作為上位主機，下位機由ATmega16單片機完成，從實際出發，要求信息傳輸距離遠，成本低。所以，PC與中央控制板之間的通訊使用RS-485通訊方式。
由于微機串行接口通常采用RS-232方式，而單片機串口是TTL電平，二者不兼容。并且二者都不利于遠程傳輸。所以，接口必須做電平轉換處理。單片機串行口的TXD、RXD經MAX232電平轉換為RS-232電平再經過MAX485轉換為485數據接口，再與微機的RxD、TxD和相連。
2.中央控制板中央控制芯片（ATmega16L）
AVR系列單片機在吸收PIC及8051單片機優點的基礎上，做出了重大的改進。解決了速度和功耗之間的矛盾。
ATmega16是AVR系列單片機中的高端產品。采用了大型快速存取寄存器文件和快速單周期指令，數據吞吐率高達1MIPS/MHz。其快速存取RISC寄存器由32個通用工作寄存器組成。通用寄存器代替累加器，避免了傳統的累加器與存儲器之間的數據傳送，實現一個時鐘周期內執行一條指令來訪問兩個獨立的寄存器，代碼效率比常規CISC微控制器快十倍。
使用Atmel公司的高密度非易失性存儲器技術生產。可通過芯片的SPI串行接口或專用編程器進行程序升級和更新，給新產品的開發、老產品升級級和維護帶來極大的方便。
ATmega16單片機速度快、功耗低、片上資源豐富、驅動能力強、工作電源范圍寬、抗干擾能力強等優點。為許多嵌入式控制應用提供了靈活而低成本的解決方案。
3.驅動變換電路
為實現弱電控制強電，并使工頻交流電與單片機隔離使用小型繼電器實現，原理圖如下：
D7用于指示繼電器的吸合狀態，D5用于保護三極管，在繼電器斷電瞬間產生二倍供電電壓的浪涌電流，可經d5釋放，起到保護三極管的作用。DJ1與單片機相連，當單片機端口輸出‘1’時繼電器就吸合。
4.采集變換電路
為調高電路的抗干擾能力，采用差動輸入，有效抑制共模信號的干擾。電路中運算放大器采用低零漂的高精度直流放大器OP07。
差動放大把傳感信號采集回來后，為0-5V變化的電壓信號，由于單片機的AD所采集的范圍為0-2.56V。傳感器電壓超過了AD采集的采集范圍。使用減法器對采回的電壓數據進行除2計算。滑動電阻是為調節飄移而設置。
（二）系統軟件設計
軟件主要有2部分組成：上位機軟件和下位機軟件，上位機軟件采用DELPHI7.0軟件編寫，下位機采用C語言編寫。
1.上位機軟件
采用Borland 公司開發的Delphi編寫，Delphi是一款可視化軟件開發工具。
項目中選擇串口為通信端口，主要考慮成本低，可靠性高，通信協議簡單易于控制的優點，在用DELphi中對串口進行控制時，使用了MSComm 控件。
MSComm 控件通過串行端口傳輸和接收數據，為應用程序提供串行通訊功能。MSComm控件在串口編程時非常方便，程序員不必去花時間去了解較為復雜的API函數，而且在VC、VB、Delphi等語言中均可使用。 Microsoft Communications Control（以下簡稱MSComm）是Microsoft公司提供的簡化Windows下串行通信編程的ActiveX控件，它為應用程序提供了通過串行接口收發數據的簡便方法。
2.下位機軟件
采用C語言編程，編譯效率高，對底層硬件操作方便，代碼效率高，方便移植等特點。
為提高控制準確精度，抗干擾能力，在程序代碼中加入，用于抗干擾的特殊軟件算法和打開硬件看門狗程序。使下位機軟件運行更穩定，實現控制的安全可靠。
三、結語
設備經現場試用，系統整體運行穩定，提高了集中供熱的自動化水平和供熱效率，改善了供熱質量。同時人機界面友好，可適應不同用戶的監控需求。
參考文獻
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環境感應節點的作用是采集孵化倉的工作環境參數，并將數據按設定的周期通過Zigbee網絡傳送給協調器。還可以通過Zigbee網絡接收協調器的各項指令控制孵化器相應子系統工作，使各項參數滿足孵化要求。環境感應節點由傳感器模塊、數據處理傳輸模塊、控制模塊和電源模塊構成，結構見圖2。傳感器模塊的主要作用是收集孵化倉內工作環境參數，并傳送給數據處理傳輸模塊。傳感器模塊的核心部件是各類傳感器，主要包括溫度、濕度、微量氧等傳感器元件。數據處理傳輸模塊的主要作用是將傳感器模塊傳送來的模擬信號處理為數字信號，并通過內置的射頻收發器將信號通過Zigbee網絡傳送給協調器。還可以將協調器轉送過來的控制信號發送給控制器模塊。本系統選用CC2530為數據處理傳輸模塊的核心器件。CC2530內置了一顆高性能8051微控制器內核，擁有128kB的可編程閃存和8kBRAM，還集成了支持2．4GHzIEEE802．15．4的兼容無線收發器，以及12位分辨率ADC模塊。控制模塊的主要作用是接收數據處理傳輸模塊的指令，控制相關繼電器的導通與阻斷，產生控制信號。控制信號通過紅外傳輸的方式，控制孵化器加熱、加濕、通風、翻蛋等子系統的工作。電源模塊使用孵化器電源，將交流電經變壓、整流、濾波轉換為直流電后，直接供給環境感應節點各部分。
2協調器
協調器的主要作用包括發起組建Zigbee網絡的命令，接受環境感應節點加入網絡;接收各環境感應節點發送的數據，通過RS232串行接口發送給嵌入式網關;接收嵌入式網關發送過來的指令，通過Zig-bee網絡傳送給環境感應節點，進而實現對孵化器的控制。協調器的結構與環境感應節點結構相同，區別在于寫入CC2530內的程序不同，但不具備環境參數數據處理功能。
3嵌入式網關
嵌入式網關主要作用是接收傳感器網絡采集的數據，并將數據存入本地數據庫備份;對采集的數據進行分析，并根據預先的設定值相應指令;接受遠程控制端的訪問請求，響應遠程控制端配置指令和查詢指令，將處理結果反饋給遠程控制端。嵌入式網關分硬件和軟件兩個部分，其中硬件部分由主控模塊、LCD顯示模塊、通信模塊等部分組成，結構見圖3。
3．1主控模塊
主控模塊是嵌入式網關的核心部分。系統采用SAMSUNGS5PV210AH－A0作為處理器，該處理器集成了ARMCortexTM－A8內核、1GHz主頻、64位內部總線、32KB一級緩存、512KB二級緩存，擁有2000DMIPS的運算能力。除處理器外，另行配備SA-MSUNG140K9K8G08U0B－PIB0可編程FLASH1片，SECK4T1G084QFSDRAM4片，保證了主控模塊的數據處理性能。
3．2通信模塊
通信模塊的主要作用是幫助嵌入式網關實現與外部的通信，由USBOTG、RJ45、DB9三個接口組成，分別負責與上位機的通信、與Intener網絡的連接和與協調器間的信息交換。USBOTG模塊。與USB相比，USBOTG擴充了原USB協議，電源管理功能更加嚴謹，減少了功耗，同時允許電子設備擔任主端或角色。USBOTG模塊在本系統的作用主要是與PC機通信，方便管理者根據實際情況更新主控模塊中的控制程序或修改參數范圍。RJ45以太網模塊。該模塊的作用主要是使嵌入式網關接入Internet網絡，保證管理者可以使用任何裝有客戶端的智能終端遠程訪問嵌入式網關數據庫，實時查詢孵化器溫度、濕度、含氧量等數據，并可以根據情況控制孵化器子系統工作。DB9串行接口模塊。該模塊的作用主要是完成嵌入式網關與協調器間的信息交換，接收由協調器轉發過來的孵化器環境參數，轉發由控制模塊發出的控制指令。
3．3嵌入式網關的軟件設計
本系統選用微軟嵌入式系統WindowsCE為操作系統，WindowsCE是微軟公司面向非PC領域推出的一款操作系統，具有高度模塊化的特點，設計者可以根據實際具體要求選擇必要的模塊或必要的組件，減小系統體積，保證系統效率;選用MicrosoftVisualStu-dio為開發工具，MicrosoftVisualStudio是微軟公司推出的一款集成開發環境，支持ASP．NETWeb程序、XMLWebServices程序和一般性的桌面應用程序開發，支持C#、C++、VB．NET、J#等多種開發語言，操作方便，兼容性強。本系統的嵌入式網關軟件主要分為本地控制和遠程控制兩個部分。本地控制是指用戶通過網關上的鍵盤和顯示屏，在控制室內完成對智能孵化系統的監控。遠程控制是指用戶通過任何可以介入Internet或GPRS網絡的設備，完成對智能孵化系統的監控。監控的數據主要包括溫度、濕度、含氧量等指標，通過指標的檢查，用戶可以控制加熱器、加濕器、換氣扇、翻蛋器等部件是否工作。主程序流程圖見圖4。嵌入式網關除接受用戶本地的控制指令外，還需將采集的數據傳送到遠程瀏覽器上，并接受監控者的遠程控制指令。
4遠程控制端
遠程控制端主要作用是訪問嵌入式網關、監測孵化器工作數據和發送指令。遠程控制有瀏覽器控制和短信控制兩種形式。瀏覽器控制可以用PC機操作，數據以表格和曲線的形式表現。將網關與GPRS模塊連接后，可以實現手機短信控制，數據以文字的形式表現。使用瀏覽器監控孵化倉溫度數據見圖5，采樣頻率設定為1h/次。
5數據跟蹤
保持孵化倉內溫度、濕度以及含氧量在要求的范圍之內是提高孵化率的關鍵。為測試智能孵化遠程監控系統的工作狀態，連續9d對系統進行人工跟蹤，實際跟蹤數值見表1，其中設定溫度為37．7℃，空氣濕度為50%～60%，含氧量為19%～21%。經過對孵化倉內溫度、濕度、含氧量等參數的人工跟蹤，該系統能夠為禽蛋孵化提供精確的孵化環境，保證孵化率。
6結論