監控系統設計論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇監控系統設計論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

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1.1遠程監控需求分析

1）具有遠程控制休眠、喚醒地震儀功能。地震儀在放炮之前喚醒，在停止施工期間休眠，地震儀可有選擇的進行采集工作，這樣大大節省了數據存儲空間，降低了采集系統的功耗，延長了儀器的待機時間。

2）可查詢如CF卡剩余空間，內置電池電量，位置經緯度，采集站狀態等信息。對剩余空間、電池電量不足，采集站狀態錯誤且不能遠程修復的采集站及時安排工作人員更換。提高野外勘探作業的工作效率和靈活性，增強采集系統數據的可靠性。對讀取回來的地震儀經緯度信息在上位機端進一步處理，可用于研發地震儀排列位置監測及遠程防盜系統，保障野外勘探儀器的安全性。

3）遠程控制地震儀自檢功能，并能回收自檢數據。地震儀系統自檢內容包括檢波器內阻、噪聲、隔離度測試等，一次完整的自檢過程通常需要2-5分鐘，因此無纜存儲式地震數據采集系統一般只在開機時自檢一次，之后則無自檢過程，因此采集站的部分工作狀態，如檢波器連接狀態等僅僅反映了系統開機時的狀態，不能作為現場質量監控的標準。法國UNITE系統由于沒有遠程監控功能，在自存儲模式下通常是定時自檢，自檢時間為5分鐘，在系統自檢期間，地震儀停止其它一切工作，這樣就減弱了地震儀野外勘探作業工作的靈活性。

4）有一定的遠程修復及設置功能。如配置系統采樣率、增益，系統復位等，出工前對地震儀的工作參數進行統一配置，布設到野外后，根據自檢結果對有問題的地震儀進行參數設置和系統復位等操作，遠程修復和解決問題，節省人力物力，提高無纜地震儀智能化控制程度。

1.2無線通信技術的選擇

目前成熟的無線通信技術較多，如Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth、GPRS、3G等，這些通信技術被廣泛應用到生活及工業生產中，北斗短報文是近幾年才發展起來的一種遠距離通信技術，表1列出了應用以上幾種通信技術典型模塊的最大數據傳輸速率、傳輸距離、通信頻帶的參數值。

1.2.1Wi-Fi

Wi-Fi是IEEE802.11系列標準的統稱，其傳輸速率快、安全性高，可集成到已有的寬帶網絡中，配合路由器組建有線、無線混合網絡快捷方便。地震勘探儀器中Wi-Fi常用的組網模式有兩種，即AP（無線訪問接入點）模式和AdHoc（點對點）模式，在野外我們可以用架設AP基站的方式來拓撲無線局域網絡的覆蓋面積[3]，而AP之間可以通過網橋設備連接，從而完成更大面積的網絡覆蓋范圍，然而在實際勘探應用中AP基站和網橋設備架設困難，尤其應用于大道距的二維或者三維勘探工作中，需要更多的基站與網橋，較大的影響了施工進度。AdHoc是一種無中心、自組織、多跳移動通信網絡，結點間通過分層的網絡協議和分布式算法相互協調，實現了網絡的自動組織和數據的相互交換，這種模式下地震儀可將其采集數據及工作狀態信息接力式的傳輸回控制中心，美國WirelessSeismic公司的RT2無線遙測系統就是應用了這種多跳的數據傳輸方式，兩個節點間通信距離的范圍約為25~70m，然而這種工作模式會導致越靠近中央記錄系統的節點積累的數據量越大，且在線性的網絡拓撲結構中，數據傳輸的穩定性受通信距離與地形環境影響較大，數據通信的質量和速率難以得到有效的保證。

1.2.2GPRS、3G移動網絡通信技術

移動網絡通信技術已經成為人們工作生活中不可或缺的重要組成部分。該技術具有抗干擾能力強、傳輸速率高、網絡覆蓋面廣、接入時間短、建設成本低等特點[10]，在地震勘探中可被應用于移動網絡信號覆蓋范圍內的地震臺網遠程監控，它提高了遠程儀器維護的工作效率[11]。然而在地震勘探大道距（道距大于1km）地震深反射、折射探測作業中，由于其基站的信號覆蓋范圍有限，對于遠程監控地震采集站工作存在一定的局限性。

1.2.3北斗短報文通信技術

北斗衛星作為北斗通信技術的中繼，轉發來自地面用戶端的定位及通信請求，地面中心站控制端接收到請求后，解析消息后將解算出的位置信息傳回用戶端或將接收到的接收信息通過北斗衛星轉發至另一地面用戶端，達到衛星定位及通信的目的。北斗短報文通信技術在應用時具有信號覆蓋范圍廣、安全、可靠性高和控制簡單等特點，用戶一次最大可以傳送120個漢字的報文信息，而民用信息發送的頻度通常為30-60s，接收信息則沒有頻度的要求，對于地震儀基本的控制命令收發及狀態信息的傳送，北斗短報文通信技術可以滿足無纜地震儀基本狀態監控數據傳送的要求。

1.3系統結構設計

基于北斗的無纜存儲式地震儀遠程監控系統工作，系統由主控中心、北斗衛星、采集單元三部分組成，主控中心通過北斗指揮機完成對采集單元遠程的控制及狀態數據的回收工作，并對接收到的數據進行管理和存儲。采集單元完成地震數據采集的同時，通過北斗通信模塊可接收來自主控中心端的控制命令，并反饋執行結果信息。北斗衛星是控制命令及反饋信息傳遞的媒介。

2采集站單元設計

2.1硬件設計

地震檢波器將地面振動信號轉化為模擬電信號傳輸到FPGA數據采集單元，由FPGA完成數據的采集、緩存，并提供必要的測試、控制功能。AT91RM9200作為中央處理器，讀取FPGA中存儲的數據，并轉存到CF存儲卡中；通過SPI接口與Wi-Fi模塊連接，實現近距離的無線數據傳輸功能；通過UART與GPS、北斗模塊連接，為采集站提供高精度的授時、定位、遠程通信功能，完成數據同步采集、位置信息獲取、工作質量遠程監控。采集站也可通過以太網接口與電腦終端連接，完成數據的回收及參數設置、檢查工作。采集站在野外應用時采用太陽能和內置鋰電池兩種供電模式，電源智能管理系統會根據采集站當前工作的天氣條件轉換供電模式，保證儀器可靠、穩定的工作[12]。

2.2軟件設計

采集單元的主控制器ARM9運行嵌入式Linux內核版本為2.6.31的操作系統，北斗通信進程完成對北斗模塊接收信息的解析與執行，及執行結果的反饋。北斗短報文通信系統包括指揮機與用戶機，指揮機是北斗短報文通信系統的中央控制器，它相當于一個服務器，負責接收來自多個用戶機的報文，并可以控制多臺用戶機來完成相應的指令。用戶機是北斗短報文通信系統的子節點，相當于一個客戶端，負責將節點工作信息上傳到指揮機，和接收來自指揮機的命令。北斗用戶機在接收到指揮機傳來的信息時，用戶機會通過UART將信息內容上傳給下位機系統，下位機會根據其數據傳輸的格式將信息進行解析，并根據信息包含的指令內容來執行相應的任務。

3上位機服務器軟件設計及測試

主控中心由上位機、打印機、存儲器、發電設備、北斗指揮機組成。上位機與北斗指揮機完成命令的選擇與打包發送，及對采集站反饋信息的接收、顯示、存儲和打印處理。發電設備輸出220V的交流電壓，為上位機及其外設供電。此外上位機服務器軟件通過對GoogleEarthAPI接口的調用，實現了對野外采集站排列位置的遠程監測，為微動勘探實驗中按兩個嵌套式三角形方式排列的采集站傳回的GPS位置信息在GoogleEarth中的顯示。操作人員可根據地圖顯示軟件中采集站的排列位置了解施工進度，獲取采集站排列班報，完成布站人員調度等工作。為了了解遠程監控系統的性能及數據傳輸丟包、誤碼情況，設計如下測試實驗：將7臺內置有北斗通信模塊的采集站接好檢波器放置在室外采集，由主控中心完成與各個采集站間的數據包收發，采用60s一次通訊頻度，數據包長度為200字節，從500個樣本數據中任選7個，分別用于七個站的通訊測試，主控中心將樣本數據依次發給各個子站，并重復500次，子站收到數據包后向主控中心返回相同的樣本數據。主控中心計算從開始發包到收包完成的時間間隔作為通信的延時，主控中心與采集站分別記錄通信時丟包數，并根據與標準樣本數據對比的結果記錄錯包數。

4結論

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(1)信息采集:通過視頻監控、交通數據信息采集系統，為交通管理人員提供各路段區域的交通路段狀況。

(2)數據處理:系統通過對信息采集系統采集信息進行交通狀況監測的模型算法，能夠檢測擁擠與確認擁擠類型，提高系統的自動化程度。

(3)信息:通過可變信息標志等外場信息設備及網絡等多種方式交通信息，將實時交通信息傳遞給車輛，以便駕駛員安全、及時地適應交通變化，有利于交通流在時空上得以合理分布，充分發揮道路運行能力和交通服務水平。

(4)信息共享:形成以路段監控分中心為道路交通信息源頭，以存儲與共享平臺為樞紐的信息共享與交換體系。

2監控系統需發揮的作用

(1)重點做好立交區、長下坡、易多霧積雪結冰路段、隧道及沿線設施的交通運行狀況的監測，并注意長下坡路段降雨、橫風的情況，做好該氣象條件下的交通流疏導提示。

(2)能夠實現在大監控業務量中，快速、準確的提取出交通隱患和交通事故信息，并在第一時間發出警報，使交通管控人員能夠快速做出相應，并通過聯網監控，迅速通知監控中心，開展聯動救援，在最短時間內采取有效措施，控制住事態的范圍和規模，保證整個高速公路運營的安全有序。

(3)如果路段所在區內存在凍雨、大霧、冰凌等季節性氣象災害，運營管理宜作兩個工況考慮:①晴好天氣等條件下的正常交通;②凍雨、大霧、雪、結冰等條件下的非正常交通。

3監控外場設備布設方案

(1)攝像機

路段監控采用視頻全程監控的模式，在重點區域(連續長下坡、服務區、特大橋、小半徑路段、自救助匝道、季節性多霧及結冰路段)設置攝像機，實現無盲區覆蓋。其余一般路段每間隔2km設置1套攝像機，均采用激光夜視高清攝像機，隧道作為重點監控區域已由隧道機電專業設置了攝像機。

(2)氣象檢測系統

云南境內的重要路段，某些高速公路路線途徑的地區群山連綿，山地、溝谷、丘陵、河谷平原和山間盆地相互交錯，橋隧比極高，冬季易出現雨、霧、雪、冰等情況，再加上連續長下坡等因素，會對道路行車安全產生不利影響。按照交通運輸部及中國氣象局《公路交通氣象觀測站網建設暫行技術要求》的相關規定，結合地域氣候特點，干線公路需要設置兩種類型的氣象觀測站:局地站和普通站。局地站代表的是較短路段、特殊地形地物處或橋梁結構物的特定交通天氣狀況，如低能見度大霧頻發路段、易結冰橋梁、易發生水淹水毀路段等，主要針對局地惡劣天氣頻發且嚴重影響交通的氣象條件。普通站代表的是較大范圍或較長路段的一般天氣狀況，主要是為滿足路線、路網層次的氣象信息需求，起到加密和補充氣象觀測網的作用，支持公路及其沿線天氣狀況的監測與預報，有利于提高天氣預報的準確性和精細程度。普通站盡可能選取在相對開闊無遮擋的地方。局地站:在同樣低溫的情況下，隧道洞口路面及特大橋橋面相對路基段更易結冰。橋隧比超高，路基段少，橋隧相連的情況十分普遍，特別是海拔2000m以上的地區冬季氣溫較低，易出現大霧，上述問題將更加突出。針對上述情況，結合特大橋、隧道的分布情況，需在橋隧相連的特大橋、超過500米的單獨特大橋附近均設置了遙感式路面狀態及能見度檢測器作為局地站，使運管部門及時掌握路面狀態(干燥、濕滑、水冰雪等覆蓋物)、能見度(雨、霧、霾、沙塵等造成能見度降低的原因)，對外提供實時準確地公眾服務信息，對內及時有效地調用相應的人力物力資源，采取路面處理等措施消除危險隱患。普通站:氣候具有垂直分帶明顯、水平變化不大的特點，按照布設間距，根據海拔分布，在具有典型區域氣候特點地區均設置全要素氣象檢測器作為普通站，與路段或橋梁攝像機合并設置，配合攝像機的視頻檢測功能，及時掌握區域氣象條件，采取有效的交通控制措施，實現異常氣候條件的安全管理。

(3)信息標志

某些路段橋隧相連的情況普遍，路基段較少，上述區域發生異常事件時，車輛無法掉頭或掉頭困難，這就更加增大了緊急情況下交通組織和事故救援的難度，只有互通立交是高速公路向區域路網進行交通疏散的唯一手段，因此根據構造物的分布特點，需要砸在交通管控的重要位置設置情報板用以路況信息，引導車輛行駛，輔助完成交通組織。結合立交分布特點，立交附近設置F型情報板，在交通量較大的立交設置門架式可變情報板。服務區兩側均設置服務區信息標志，用以向駕乘人員提供路況消息，隧道洞口作為交通組織的重點區域已由隧道機電專業設置情報板。

(4)車輛檢測器

根據規范，在各立交、主線站附近均設置車輛檢測器用以反映路段內交通流分布情況，采用在云南省已廣泛使用并且效果較好的雙波長微波車檢器。

(5)交通量調查站

按照《國家高速公路網交通量調查觀測點布局規劃》的要求，屬國高網項目路段需要設置一類調查站和二類調查站。一類調查站的調查數據以反映路網宏觀交通量特征為主，主要為宏觀決策提供支撐，在功能上兼容二類調查站;二類調查站的調查數據以反映道路運行狀態和運行質量為主，主要為路網監控、應急處置、公眾出行信息服務提供信息支撐。具體設置方案如下:一類調查站:根據里程長度，設置于交通量平穩路段，與全程監控攝像機合并設置。

4傳輸模式

(1)外場設備

監控數據與視頻圖像均采用全數字的傳輸方式，所有外場監控設備通過工業以太網交換機接入收費站內的視頻傳輸交換機，再由通信系統提供的以太網電路上傳至監控分中心。各交換機之間利用主干光纜組成千兆光纖自愈環網，保證數據、圖像傳輸的穩定可靠性。

(2)隧道監控設施

各隧道視頻圖像、控制信號先傳輸至隧道管理所視頻傳輸交換機，再由隧管所上傳至站內通信點，最后經通信系統匯總至監控分中心。

(3)網絡性能要求

路段分中心內部網絡及外場設備至路段分中心互聯的IP網絡性能指標滿足《IP網絡技術要求－網絡性能參數與指標》(YD/T1171－2001)所規定的1級(交互式)或1級以上服務質量(QoS)等級要求。具體指標如下:網絡時延上限值為400ms;時延抖動上限值為50ms;丟包率上限值為1×10－3。

5高清攝像機的應用

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基于ZigBee的智能家居控制系統的設計

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基于Cortex—A9的智能家居控制系統的硬件設計與實現

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智能家居實訓室在高校的建設與實踐

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基于Cortex—M3的智能家居監控系統的設計

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摘要：火災監控系統作為當前各類建筑中設備自動化系統的一個子系統，是建筑防火安全體系的核心與消防系統集成的關鍵。但由于其自身特點，如結構復雜、易受環境影響、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本應具有的監控能力，因此需要通過一定的評定手段來進一步提高火災監控系統的可靠性，降低系統的誤報率，防止控制誤啟動。

關鍵詞：火災監控系統； 層次分析法； 可靠性

1引言

1.1 研究的背景和意義

根據可靠性理論，可靠性分析的前提是確定系統的結構。國家標準《火災自動報警系統設計規范》（GB50116-1998）規定，火災監控系統一般由火災探測器、輸入輸出模塊、各類火災報警控制器和消防聯動控制設備等共同構成。通過結合故障樹分析法與層次分析法建立合適的數學模型對其可靠性進行評定可以有效地分析火災監控系統發生故障的因素的主次關系，從而可以提高整個系統運行的穩定性，以針對不同的實際情況采取相應的措施，保證在節約成本省時省力的前提下達到火災監控系統最佳工作狀態。

1.2國內外研究現狀

近年來，世界各發達國家已把可靠性技術和全面質量管理緊密地集合起來，有力的提高了產品的可靠性水平。在火災監控系統中，一般由火災探測器和報警控制器來完成火災探測功能?；馂奶綔y技術是傳感技術和火災探測算法相互結合的產物，其實質是將火災中出現的物理特征，利用傳感器進行接收，將其變為易于處理的物理量，通過火災探測算法判斷火災是否發生?；馂奶綔y器是探測和預報火災的信息源頭，其靈敏度、可靠性、響應速度、抗干擾能力、誤報率的高低直接決定了火災探測和預報的成敗。美國在可靠性的理論研究及工業應用方面堪稱是代表。

在我國，最早是由電子工業部門開始可靠性工作的，在60年代初進行了有關可靠性評估的開拓性工作。我國火災監控系統起步較發達國家晚幾十年，在此方面所進的可靠性分析也相對要晚。早前中國火災科學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模的火陣列羽流與火旋風實驗，這也標志著中國火災科學研究已達到國際領先水平。但同國外相比，還是存在一定差距，主要表現在可靠性、穩定性差，未能很好的解決探測器靈敏度和誤報率之間的矛盾等。同時還需要發展新的火災判定依據、新的火災識別模式和基于此的火災探測器或復合探測器。同時向智能化方向發展，與各種新技術相結合發展，以提高系統的可靠性。

1.3論文研究的內容、目的

火災監控系統是以火災為監控對象，可以及時發現和通報火情，并采取有效措施控制和撲滅火災，及時采取滅火、疏散等措施，最大限度地降低因火災帶來的損失，因此對其進行可靠性分析非常重要。根據可靠性理論，可靠性分析的前提是確定系統的結構，在火災監控系統設計中，決定系統結構的關鍵是部件，即探測器的選型。本課題主要是通過建立合適的數學模型對其可靠性進行評定可以有效地分析火災監控系統的提高整個系統運行的穩定性，針對不同的實際情況采取相應的措施，以保證在節約成本省時省力的前提下達到火災監控系統最佳工作狀態。

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科。近年來，世界各發達國家已把可靠性技術和全面質量管理緊密地集合起來，有力的提高了產品的可靠性水平。可靠性的評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電子工業的發展密切相關的，電子產品的復雜程度在不斷增加，電子設備的使用環境日益嚴酷導致產品失效的可能性增大，電子設備的裝置密度不斷增加，可靠性已經列為產品的重要質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構，且反過來刺激了概率論中一些新領域的發展。因此，可靠性數學成了應用概率和應用數理統計的一個重要分支。同時，在可靠性的研究中，又與決策問題和各種最優化問題有緊密的關系，這又決定了可靠性數學又是運籌學的一個重要分支?？煽啃缘姆治霾襟E主要可分為：確定可靠性目標、可靠性數據采集、選擇方案分析、可靠性評審。

火災監控系統可靠性分析問題是一個多目標、多準則的復雜決策問題，分析應從多個角度進行，同時也應建立較強的層次關系。根據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火災監控系統功能分析

3.1火災監控系統結構、組成及工作原理

火災監控系統是以火災為監控對象，根據防火要求和特點而設計、構成和工作的，是一種及時發現和通報火情，并采取有效措施控制和撲滅火災而設置在建筑物中或其他場所的自動消防設施?；馂谋O控系統可提高建筑物中或其他場所的防災自救能力，是將火災消滅在萌發狀態，最大限度地減少火災危害的有力工具。一般由火災探測器、輸入輸出模塊、各類火災報警控制器和消防聯動控制設備等共同構成，火災監控系統應根據被保護對象的特點和要求，綜合考慮建筑物的規模性質、火災荷載、火災危險性、疏散和撲救的難易程度、火災事故的可能后果等因素，確定相應的系統設計形成并完成設備配套。

3.2火災監控系統故障原因分析

由于火災監控系統結構及組成復雜，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監控系統建設的調查問卷，對象是實習所在城市張家界市所有消防安全重點單位，通過問卷調查的形式綜合考察單位現有火災監控系統出現故障的主次因素從而實現危險性分級。調查問卷從火災監控系統自身硬件故障、外界干擾因素及管理因素等方面出發，綜合考察了火災探測器、輸入輸出模塊、各類火災報警控制器、消防聯動控制設備、電源、線路等硬件設施工作狀態及用后維護、管理以及人員值班管理等各方面的基本情況，從而作為衡量火災危險性分級的一部分依據。

4提高火災監控系統可靠性的方法

4.1硬件設備方面

為提高火災監控系統的可靠性，則需要優化系統設計，提高硬件質量并加強維護，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境的接口，提高人員素質是必需。在火災監控系統安裝調試完畢后，用戶應將設計、施工、安裝單位移交的有關系統的施工圖紙和技術資料，安裝中的技術記錄、系統各部分的測試記錄、調試開通報告、竣工驗收情況報告等加以整理，建立技術檔案，妥善保管，以備查詢。同時，還應建立相應的操作規程、值班人員職責、值班記錄、顯示系統在所保護建筑物內位置的平面圖或模擬圖、系統運行登記表、設備維修記錄等，以使管理人員在工作中有章可循。

5結論

本文研究了可靠性分析的方法，結合火災監控系統的組成和主要功能，依據各類規范建立了影響火災監控系統可靠性因素故障樹層次關系，在指標選取、評價模型構建、軟件分析計算等一系列過程中，得到了以下幾方面結論：

（1）構建了影響火災監控系統可靠性因素故障樹層次關系。

（2）計算分析后所得結果表明：影響火災監控系統可靠性的因素中，管理因素占主導，其次則為硬件設備故障與外界環境干擾。

參考文獻：

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【關鍵詞】隧道；通風監控；組態軟件；PLC

隧道是一個相對封閉的區域，自然風和交通風無法完成隧道內空氣的轉換。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生概率。所以必須采取機械通風方式，有效及時地排出隧道內的有害物質，降低空氣的污染程度。尤其在隧道內發生交通事故或者火災的特殊情況下，機械通風就越發顯得重要。因此在隧道中建立通風監控系統意義十分重大。

1.通風監控系統的組成

隧道通風監控系統主要由監控中心計算機、CO/VI檢測器、風向風速檢測器、風機和區域控制器等組成。

1.1 監控中心上位機

此隧道監控系統軟件的上位機系統是利用北京三維力控公司的Forcecontrol 6.1組態軟件進行設計。上位機可以發出指令給區域控制器，以便來控制隧道內的機電設備，也可以接受區域控制器的數據來分析和處理。

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，把這一變量又用數字信號傳至隧道監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，由發射/接收單元發射光波，通過10米測量通道到達反射單元，反射光再經原來的10米測量路徑反射到發射/接受單元，光束經過衰減，得到的信號經過評價控制單元處理為測量值，就是能見度檢測值。

1.3 風速風向檢測器

風速風向檢測器采用超聲波的原理測量隧道的環境溫度和風速風向，由二個超聲波發射/接受單元、數據處理評價單元、安裝支架、連接電纜等部分組成，具有現場顯示功能。

1.4 區域控制器

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

2.隧道通風的方式

目前隧道機械通風方式可分為縱向式通風、半橫向通風和橫向式通風三種方式。縱向式通風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。這種通風方式一般適用于單向行車的隧道；半橫向式通風是將新鮮空氣經送風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，經過兩端洞門排出洞外。使用這種方式的隧道僅需設置排風道，比較經濟；橫向式通風的特點是風在隧道的橫斷面方向流動，一般不發生縱向流動，因此有害氣體的濃度在隧道軸線方向的分布均勻。該通風方式有利于防止火災蔓延和處理煙霧。但需設置送風道和排風道，增加建設費用和運營費用[4]。在本系統中采取縱向式通風方式。

3.隧道通風監控系統的功能

3.1 數據的采集及顯示功能

該通風監控系統能檢測出隧道內CO濃度、能見度、風速和風向，并顯示在上位機監控界面上。

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。風速主要采集的是縱向風速（單位：m/s），風向指隧道內的縱向風向，分為正向和反向，用箭頭表示，數據由風速風向檢測儀檢測所得，輸出形式為一個繼電器輸出。

檢測到的CO/VI值和風速為模擬信號，在4-20MA之間。數據采集后要把模擬量轉換為數字量之后才能顯示在界面上。

3.2 風機狀態的監控功能

通風監控系統可以返回每一臺射流風機的運行狀態，包括風機的正/反轉、停止、故障等狀態信號，然后將這些狀態清晰、明了的顯示在監控系統界面上。該系統把處在一個斷面上的兩臺風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出指令；遠程手動控制就是操作員根據現場實際情況人工發出指令來控制風機運行；本地控制就是操作人員在現場低壓柜按下風機的啟停按鈕。

3.3 輔助功能

1）報警功能：能夠對采集的數據進行分析和判斷，如果數據超過規定的報警限值或低于規定的報警限值，實時報警窗口就會自動彈出，報警數據、設備和區域就會在報警窗口顯示出來。用戶也可以設計報警聲音，以便更好的對操作員進行提示。

2）趨勢曲線：現場采集到的數據經過處理后依照實時數據和歷史數據進行儲存，通過趨勢曲線可以更好的對數據進行分析顯示。

3）報表：能夠對采集的數據進行顯示、存儲和打印等功能。

4）事件記錄：記錄操作人員的操作過程，并可記錄系統上位機相關程序的啟動、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、安全區管理、系統安全管理及工程加密管理。

4.隧道通風監控系統設計

4.1 上位機軟件設計

（1）I/O設備建立

力控組態軟件實時數據庫通過I/O驅動程序對I/O設備進行數據采集與下置，實時數據庫與I/O驅動程序之間為客戶/服務器運行模式，一臺運行實時數據庫的計算機可通過多個I/O驅動程序完成與多臺I/O設備之間的通信。本監控系統中，首先對Honeywell PLC進行設備設置，通過標準MODBUS（TCP）協議建立相應的I/O設備，并輸入IP地址，以便和下位機建立通訊。I/O設備建立如圖1所示。

（2）數據庫組態點建立

點是實時數據庫系統保存和處理信息的基本單位。在創建一個新點時首先要選擇點類型和所在區域。點類型分為數字I/O點和模擬I/O點兩種，本系統中CO值、VI值和風速值為模擬點，風向、風機運行狀態的反饋及控制點均為數字點。每個點都需要對基本參數、報警參數、數據連接和歷史參數進行設置。

（3）界面建立及動畫連接

根據監控系統的要求，設計了監控主界面、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，這樣就可以對系統中的各種設備進行監控。在監控主界面上可以清楚的顯示各檢測數據、風機在隧道中所處的位置以及風機的運行狀況。在監控界面上點擊風機控制按鈕，進入風機手動控制界面，操作員根據不同情況點擊正轉/反轉/停止狀態按鈕進行操作。隧道通風監控系統主界面如圖2所示。

（4）腳本程序

在隧道通風監控系統的設計中除了監控界面的建立，編寫腳本程序也是一項重要任務。

在本系統中需要編寫的腳本程序有如下幾項：

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

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

3）通風系統遠程自動控制。

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

4.2 下位機軟件設計

本系統區域控制器應用的是Honeywe-ll MasterLogic-200系列PLC，采用SoftMaster-200作為編程軟件。用戶可以進行系統配置和程序的編寫、調試、仿真、在線診斷PLC硬件配置狀態、控制PLC的運行狀態和I/O通道的狀態等。

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

（2）配置I/O設備信息，明確上位機軟件數據庫組態點與PLC輸入點的對應關系，各輸出點與各輸出執行單元的對應關系，創建全局變量和本地變量。調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軟件數據庫組態中變量的對應關系；風機的延時啟動；風機的單點控制及自動控制；上位機監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“聯機[Online]”-“寫入數據[Write]”，然后選擇要傳輸到PLC的數據，然后點擊“確定[OK]”，將選定的數據傳輸到PLC。

（5）進行聯機調試。

5.結論

本設計對通風監控系統進行了詳細的工程設計，包括系統的結構設計，功能設計和模塊劃分和上下位軟件設計。應用力控Forcecontrol 6.1組態軟件設計了通風監控系統的主界面、風機顯示界面、風機控制界面和風機預案管理等。應用honeywell PLC進行區域控制器設計，并編寫了后臺控制程序，實現了通風監控系統的各項監控功能。

本系統有效地保證駕駛員、隧道養護人員免受有害氣體的危害，提高了車輛運行安全系數。整套系統已投入運行，經過多次現場驗證，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。

參考文獻

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作者簡介：

篇(6)

【關鍵詞】LPC2119;CAN;實時;監控系統

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生大量的有化學氣體，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生危害，可燃氣體達到一定的濃度還會產生爆炸，帶來的危害就相當大。所以設計一種高效準確的監控系統是非常必要的。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計了焊接車間的實時監控系統。

1.系統結構

系統用恩智浦半導體公司的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、甲荃的濃度以及環境的濕度和溫度。當檢測到氣體超出設定的標準值時就會產生聲光報警，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。監控中心隨時可以通過CAN總線讀焊接車間的環境信息，顯示電路用來顯示當前環境狀況，供工作人員隨時查詢。由于CAN總線的優勢監控中心隨時都可以準確的掌握焊接車間的環境狀況，及時處理突況。

圖1 系統結構圖

圖2 SO2取樣電路

2.系統硬件電路設計

2.1 取樣檢測電路

氣體傳感器選用的是煒盛公司的ME3系統和德國Drger公司生產的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顯示數據端口，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總線數據端口，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.系統軟件設計

軟件設計是基于μC/OS-II系統設計的，μC/OS-II是一個多任務的操作系統，模塊化設計可移植性強。本系統的設計流程圖如圖5所示。

圖5 系統軟件設計

4.結束語

本系統設計微處理器選用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品，通過CAN總線組網并與監控中心相連，CAN總線傳送速度快，可靠性好，監控中心可以實時準備的知道焊接車間的環境參數，預防為]災難性事故發生，同時監控中心也可以通過CAN總線對本產品的各節點進行設置，防止節點產品誤操作。

參考文獻

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篇(7)

[關鍵字]提升系統 可移動無線雙頻監測監控技術

[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

提升系統是礦山生產的關鍵環節，對安全生產起著決定性的作用，根據集團要求，井筒設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，由于井筒狹小，且存在淋水、上部落物、高空作業、井上下難以聯系等安全隱患，作業過程安全系數低、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。

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，沂南金礦組織開發應用了可移動無線雙頻監測監控系統。該系統把現場情況用數字信號傳輸到地面電腦，實現對現場多方位檢測，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。該系統可提高檢測速度，節省檢修時間，確保檢修人員安全，提高生產效率。

2可移動無線雙頻監測監控技術：

可移動無線雙頻監測監控系統是由音視頻采集系統、信號轉換系統、音視頻接收系統三部分組成。

（1）音視頻采集系統。聲音由采集器輸入音頻放大器，經信號壓縮放大輸入發射模塊；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，輸入發射模塊；

（2）信號轉換系統。信號轉換系統采用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制，后經功率放大器（采用德國西門子公司GaAs芯片）作功率放大，形成圖像清晰、音頻穩定的信號。在長距離傳輸中，通過中繼器放大來保證數字信號的完整；

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

全系統采用DC12V電源；保證使用安全。

3技術應用

方案確定后，經調試組裝，在銅井分礦進行了試應用。經驗證，該系統運行狀態良好，安全性能可靠，較好地解決了生產難題，目前該系統在本礦進行了推廣使用。

設備組成：音視頻采集傳輸系統是由攝像頭、拾音器、發射模塊、音頻放大器、平板放大器、防水機箱、DC12V電源組成。信號轉換系統由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。音視頻接收系統是由DC12V電源、信號接收模塊、電腦組成。

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

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

發射功率 ：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 ）發射接收模塊工作溫度：-10-120度，根據礦井的深度采用平板接受放大模塊，增加接收數字信號數據的強度。

使用方法：把音視頻采集傳輸系統固定在罐籠上面，根據井筒設施調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各種設施安全隱患。

可移動無線雙頻監測監控系統方案示意圖（圖1）：

可移動無線雙頻監測監控系統音視頻采集器外觀圖（圖2）：

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

參考文獻

[1]劉鵬.基于無線網絡的視頻監控系統設計與實現[D].浙江大學碩士論文，2006年.