监控系统设计论文范文

监控系统设计论文范文第1篇

系统由分布在育苗架中的多个传感器节点、数据采集单元、设备控制单元和存放在嵌入式ARM设备中的监控软件4部分组成，如图1所示。育苗架由钢制材料构成，共有4层。每一层上面都布有4个温度传感器和加热、加湿装置，苗架内布有1个湿度传感器。苗架工作时处于完全密封状态，苗体生长所需的温湿度环境均由外部智能控制。数据采集单元负责向传感器节点发送指令，进行温湿度数据采集，并通过处理、打包过程，将数据通过RS－485总线接口发送到嵌入式设备上的智能监控软件中，数据传输所使用的协议为Modbus［3］。智能监控软件收到采集单元发来的数据之后，进行解包、分析、处理等过程，然后显示到用户界面上，同时软件具有记录历史数据的功能。用户在监控软件上可以设定期望达到的温度、湿度值，软件会发送包含这些期望值的指令给数据采集单元。数据采集单元收到这些指令之后，会判断当前是否符合条件。当条件符合后，数据处理单元会自动调用设备控制单元对育苗架进行相应的加热、加湿操作［4］。

2系统硬件设计

2．1嵌入式平台

嵌入式平台CPU型号为博通公司的BCM2835，采用ARM11微架构，主频为700MHz，同时平台配有512MBDDRRAM和8GBNandFlash，提供高效、稳定的运行和存储环境。平台配有HDMI高清视频接口，用来外接显示器，可以直观地显示系统操作界面。配有RJ－45网络接口和多个USB接口，用来连接网络、键盘鼠标和USB转RS－285数据线。平台搭载开源的嵌入式Linux操作系统，该操作系统稳定性好并且具有丰富的扩展功能，适合作为嵌入式监控平台［5］。

2．2传感器节点和设备控制单元

温度传感器采用Pt100。Pt100温度传感器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号(4～20mA)的仪表，其本质是铂热电阻，阻值会随着温度的变化而改变，主要用于温度参数的测量和控制，测量量程为－200℃～+200℃，精度为0．1℃。湿度传感器采用NWSF－1AT，它是一种集传感、变送为一体的湿度传感器，适于室内环境的湿度测量。其测量量程为0～100%RH，精度为±5%RH，响应时间小于15s，是一种两线制的标准化输出信号(4～20mA)传感器。设备控制单元采用继电器控制。加热装置分布在育苗架的每一层，且可以独立工作，加热装置的核心是碳纤维加热毯，它使用碳纤维作为加热介质。碳纤维(carbonfiber，简称CF)，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的导热性能好，热膨胀系数小且具有各向异性。因此，碳纤维加热毯的功耗低、加热速度快，适合在农业上使用。加湿装置分布在育苗架的每一层，核心是双向高压喷头，可以均匀覆盖待加湿区域。本单元既可以接收由数据采集单元发来的指令，打开或者关闭加热、加湿装置;也可以设定一个阈值，自动地打开或者关闭加热、加湿装置。

3系统软件设计

系统软件设计由通信协议和上位机程序两部分组成。其中，通信协议采用Modbus、上位机程序使用Qt开发。

3．1通信协议

Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一种控制器请求访问其它设备的过程，制定了消息域格局和内容的公共格式。Modbus协议规定，在进行通信时，每个控制器需要设定唯一的设备地址，交换消息时根据设备地址进行响应，确保一条指令对应的设备是唯一的。Modbus协议查询指令数据示例如表1所示。其中，数据均为16进制，CRC错误校验位高位在前、低位在后。

3．2上位机程序

本系统上位机程序采用Qt开发，它是一款开源的界面设计库，使用C++类编写。其最大特点是跨平台，支持市面上所有主流平台，如Windows、桌面Linux、嵌入式Linux、MacOS、Android等。用户只需要编写一次代码，就可以在不同平台上进行编译、运行，可移植性较好。在正式编写Qt代码之前，需要在目标平台上搭建相应的开发环境，即本系统需要搭建适用于嵌入式Linux的Qt开发环境，Qt版本为4．8．5。首先将Qt源代码解压，在其根目录下执行．/configure命令，对源码进行配置;然后执行make和makeinstall命令编译源码，并安装编译好的库文件到lib文件夹下;最后将这些库文件拷贝到嵌入式平台根目录下的lib文件夹中，并为其增加export变量路径: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环境搭建完毕。嵌入式平台用户界面如图2所示。上位机程序由查询指令发送模块、查询指令接受模块、控制指令发送模块、历史记录生成模块和通信控制模块组成。对各模块进行独立开发，最后在主界面中采用多线程机制进行结合，将各模块分别放置在单独线程中执行，既确保了各模块的独立性，又提高了程序的安全性和总体的运行效率。系统总体的软件流程如图3所示。系统启动后，会首先初始化硬件(内部寄存器、串口等)和传感器节点［6］。采集单元通过RS－485串行通信口与嵌入式设备进行通信。本系统可以选择手动查询模式或自动查询模式。安装在ARM设备上的上位机程序能够给数据采集单元发送查询或控制指令。当发送查询指令之后，采集单元会根据指令中包含的设备地址信息，匹配相应的传感器节点，并采集数据;将采集到的数据进行压缩、打包，然后传回上位机程序;上位机程序接收到数据之后，进行分析、解包、处理，最终显示到用户界面上，同时自动存储历史数据。当上位机发送控制指令之后，采集单元会把待设定的参数传递给控制单元，使其可以根据需求对加热、加湿装置进行控制［7］。

4实验及结果

为了验证系统的性能，将育苗架放置在室内环境中，分多个时间点记录育苗架周边环境的温度、湿度数据。给育苗架分别设定一个温度目标值和湿度目标值，每10min记录一次育苗架内的温湿度情况。为保证精度，周边环境的温湿度数据由小型气象站采集。育苗架内部的传感器放置如下:每层分成4个区域，每个区域的中心放置1个温度传感器，传感器距离每层顶部距离为20cm，用来采集温度数据;在育苗架内同时放置1个湿度传感器，用来采集湿度数据。育苗架内部的加热、加湿装置放置如下:加热装置铺在每层底部，使该层各部分可以均匀受热，且加热装置下再铺一层隔热层，避免每层热量相互串扰;加湿装置安装在每层的顶部，距离顶部5cm，采用360°双向设计，保证可以对该层各部分进行加湿。数据采集单元放置在苗架的外面，并且对苗架内的连线进行密封处理［8］。

4．1温度控制实验

将苗架温度目标值设定为25℃，湿度不设定，连续采集6h并记录数据，作出变化曲线图。图4为育苗架内温度曲线图，图中虚线为苗架外环境温度变化曲线。

4．2湿度控制实验

将苗架湿度目标值设定为40%Rh，温度不设定，连续采集6h并记录数据，做出变化曲线图。图5为湿度曲线图，图中虚线为苗架外湿度变化曲线。由两次实验可知，在系统刚开始工作的时候，不论苗架内外的温度还是湿度情况基本一致，各点的温度情况处于混沌状态，苗架内的温度和湿度都不等于设定值。随着时间的推移，苗架内各点的温度均趋向于设定值(25℃)，湿度能维持在设定值(40%Rh)左右，且可以稳定保持。

5结论

设计了一种基于ARM嵌入式和Qt的育苗架智能监控系统，并利用Pt100温度传感器、NWSF－1AT湿度传感器进行温湿度采集，利用碳纤维加热毯和高压喷头进行加热加湿。该系统硬件采用ARM平台，具有高可靠性、高稳定性、低成本、低功耗等特点，布线方式简单，使用灵活;软件采用嵌入式Linux，具有高稳定性、扩展能力强等特点。本系统将催芽育苗过程中繁琐的环境因素控制由传统转向智能，有效解决了传统方式中时效性差、易受干扰、准确性低等一系列问题，提高了工作效率以及催芽育苗的成活率和产量。由实验结果可知，本系统可以较好地将苗架内温度、湿度维持在设定值，并且能够长期保持。

监控系统设计论文范文第2篇

关键词:低压配电监控系统;电力系统;计算机;监控

配电监控系统是将智能配电设备更加数字化的信息进行采集，从而实现了配电站的成本缩减。为了满足用户的实际需求，笔者结合某机场建设来分析常见低压配电系统元件的选择、监控系统现场通信协议及总线的应用。

1监控构成与原理

配电监控系统，主要是由三个部分的工作站而组成的。这三个部分分别为打印机管理员工作站，工程师工作站以及最后的智能化开关柜。而如果想要工控机进行正常的通讯，这就需要我们结合之前所提到的三个部分中的电力仪表，由此而进行开关柜的通讯系统，以及开关系统。同时，我们还应该安装几个分屏，比如说功率因数补偿屏以及过桥屏模块和另外的其他分屏。

2监控系统构成

2．1服务器

如果进行监控网络的设计，要重新配置底层配电源元件，且需要进行通信网络的设计和施工。传统配电系统不具备通信电缆的条件，为了保证通信的基础，加入无线通信也是配电监控系统的发展趋势，其可以透明地把配电系统串口信号进行双向无线传输，还能使用工频段，不需要进行申请。会随着上网的普及，转换器运用也会在逐步增加，对于这些产品提供标准的通信接口，还要提供双向透明数据，让大家不用知道复杂的通信原理协议下，不用麻烦的更改原有程序，就能让工业串口设备的串口通信转换为无线网络通信，目前已经很多国内系统厂商都在实行提出了无线组网的方案。

2．2光纤交换机

该监控系统之中的光纤交换机，是由一个网络体系而组成的，这一网络系统的主用功能就是为了储存。其中这一系统之中的通讯功能，都是由这一设备在网络之中进行的。因此，光纤交换机这一设备不仅仅可以帮助我们储存资料，而且还可以帮助我们进行大部分情况之下的监控任务。同时，可以提高了数据备份速度，更增加了对存储系统的冗余连接，并且我们还可以通过使用循环嵌套来使得我们的光纤交换机减少用电量。作为程序中存放所采集到的电量参数的地址，我们需要使用到DB数据块。如果要从技术上来讲，连接设备、设备接口和通信控制协议，可以构成一个SAN系统。

3监控软件系统设计

监控软件系统的设计，主要作用是为了能够帮助我们进行远处信息的采集，这一系统的设计采用了独立的运行系统以及数据库，它的工程师工作站用的是运行Windows2000。专业网络版组态软件是基于组态软件TelePower为基础，而开发使用的监控系统。这一监控系统可以有效的降低电压的使用度数，同时增加软件的画面效果。由此而使得我们所看到的，呈现出来的画面是高配置的模拟画面。该监控系统的主要功能是为了能够的将登录，以及各种表格，和各种数据，乃至于操作记录等，其中，甚至是较为困难的，难以解决的任务，都可以使用这一监控系统。因此，这一监控系统不仅仅可以做到较为高难度的监控要求，还可以确保一定的安全;可通过网络状态检测、综合判断等，进而提高整个配电系统的可靠性。

3．1PLC设计

笔者所在的某国际机场低压配电监控系统所使用的软件，其特点主要就是能依据循环嵌套的这一种模式，从而实现了这一控制系统在使用的时候能够尽可能的较少电压的使用。而在另外一种形态的时候，这一软件又可以DB数据块作为程序中存放所采集到的电量参数的地址:(1)功能块FC31(Measurement)主要实现通过移动定义的变量P，实现开关远程分合;(2)功能块FC32(Commstatesum)这一功能块的主要目的就是为了能够更好的采取一一对应的方式，由此而进行数量的采集。

3．2人机操作界面

国际机场低压配电监控系统是西门子的专业软件作为使用的平台，然后以WINDOWM7作为这一人机操作界面的操作系统的一部分，同时另外使用不同的服务器作为这一操作系统的另一部分，由此而组成的人机操作界面。(1)用户管理及操作权限。这是需要工程师级别的用户才可以使用的操作权限，对于一般的操作人员，是不具有这一操作权利的。这一做法的主要目的就是为了使得人机操作界面，能够处于一个较为安全的环境之中。而这一操作权限的控制，主要原理为低电压的配置。(2)图形化系统。图形化系统不仅仅可以实现传统的监视任务，更加值得称赞的是图形化系统还可以实现复杂化的监控任务。这都是通过图形化设计器这一机型，从而使得图形化系统能够在运行的时候，做到这一成果。在图形化系统在进行运行的时候，可以依靠图形化设计器呈现出现场的实时监控，这就很大程度上的保证了机场之中的安全。(3)数据的采集与处理。人机操作界面之中的数据，主要采集来源是数据库储存。对于数据的采集以及处理来说，正是因为配备了低电压的系统来进行数据采集设备的开关，因此重要的信息都会被采集进数据库之中。并且，这一设备同时配合以多功能的电力系统开关，就可以直接采集到监控系统的信息。(4)报表管理。报表管理主要使用的是电能报表，这一管理可以自动的运行关于报表的各个方面的内容，其中包括了报表的历史，报表的操作记录，报表的查询以及等等其他的各个方面的报表数值。这些报表数值不仅仅可以给我们呈现出关于电能费率的相关数据的表格，还可以让我们方便的查询在这些数值形成过程之中的具体细节。(5)事件记录和故障报警。事件纪录以及故障报警，是可以详细给我们呈现出事件发生时候的所存在的所有内容。甚至于，这一内容之中还包括了值班人员的信息等等，并且还可以自动对运行设备发送控制指令。(6)打印。对于给需要打印的作业进行打印，在这一机器进行运行的时候，需要有动态内容的设定，并且同时还需要设置打印作业的时候所需要的相对应的数据，这样才可以在低压的情况之下，进行打印。

4结语

由以上的实践研究，我们可以清楚的知道，这一电子监控系统具有很高的可实用性。这一监控系统，不仅仅可以很好的做到了安全简单这一基础要求，同时也可以更好的提高了工作人员们的工作效率。使得工作人们能够在远程就可以进行这一监控系统的操作使用，并且这一设备也很好的实现了数据储存这一要求。因此，这一电子监控设备不仅仅达到了我们所需要的设计目的，同时这一监控设备在实际的运用之中，发挥了更好的使用效果。

作者:唐澜剑 单位:成都双流国际机场股份有限公司

参考文献

［1］赵文龙，赵德，许光泞，等．低压配电监控系统的设计［J］．电气应用，2003(06):47－49．

［2］赵鹏，张艳．对配电监控装置的几点思考［J］．中小企业管理与科技(下旬刊)，2009(33):249－250．

监控系统设计论文范文第3篇

采用结构化设计方法实现漳州市重大危险源信息管理系统的开发。这种设计方法是把系统作为一系列数据流的转换，输入数据被转换为期望的输出值，通过模块化来完成系统的构建，每个模块执行一个功能。自顶向下逐层分解系统工作过程，在分解的同时结合相关的数据流和数据字典等内容确定系统功能。总体技术路线如下：1）根据漳州市安监局对重大危险源企业监管的需要，确定系统的建设目标，从而获得系统总体设计的构想。2）根据系统总体设计的构想，推导出当前系统相应的业务逻辑，并生成数据字典和基元描述。3）对逻辑模型进行系统功能模块化，并对模块结构进行优化，得到更为合理的软件结构。4）为目标系统的功能模型作补充，如人机界面的要求等，从而完成系统的构建。在已有的成熟技术基础上，引入GIS的设计思想，深入挖掘系统的业务需求，建立数据的采集及更新机制，从而确定系统的数据库建设方案并建立重大危险源数据库。危险源专题数据的管理采用基于元数据的数据管理方式。

2系统结构设计

基于GIS的重大危险源监控系统包括数据层、系统层和用户层。其中，数据层是整个系统运行应用的数据基础，统一存储管理系统所有信息；系统层包括后台管理子系统和浏览查询子系统，实现重大危险源专题数据的采集、建库、更新，并利用各种形式输出信息；用户层为使用系统的用户根据不同权限进行相应的操作，管理员可操作业务数据，也可以进行系统的管理，授权用户可以管理相应的数据，普通用户只能进行数据的查询浏览等操作。其总体架构如图1所示。系统层为总体架构的核心部分，在各子系统开发过程中充分考虑到后期的扩充和升级，将各功能细化为若干个模块，各模块的设计和开发按照层次结构组织单独进行，互不影响。模块的设计采用自上而下的方法，根据用户提供的需求，确定需求包含的信息并确定其实体属性，再综合具体的业务需求，针对模块分别设计信息查询统计、图文互动方式。

3数据库建设

系统所涉及到的空间数据主要包含基础地理数据和重大危险源专题数据,其中基础地理数据主要由数字漳州提供。作为数字城市的漳州市节点，数字漳州为漳州市各专题应用提供了权威的基础地理数据，实现了全市专题应用的“一张图”。漳州市重大危险源监控系统依托数字漳州提供的OGCWMTS矢量和影像地图服务，这些基础地图数据能够满足对重大危险源监控管理的需要。系统的数据库设计应充分考虑业务数据的存储管理和危险源专题空间数据和属性数据一体化管理的要求。系统采用SQLServer2012数据库，危险源空间数据的存储通过geometry字段类型存储，属性数据则通过常规的字段类型存储。从SQLServer2008开始空间数据类型作为CLR系统类型来执行。它增加了数据库中的CLR类型的最大规模，提高了字段的限制，可以存储非常复杂的空间数据。通过在关系表中存储空间数据，能做高性能查询，而不需要结合从多个外部获得的数据，也在一定程度上能更直观方便地管理系统的专题数据。

4系统实现

系统的GIS地图浏览及专题数据的查询展示采用数字漳州地理空间框架提供的二次开发接口开发实现。系统包括后台管理子系统和前台监控管理子系统，前者主要用于重大危险源专题数据的管理、应急资源管理和应急预案的。后者主要实现危险源企业的监控管理及应急指挥。系统运行界面如图2、图3所示。

5结语

漳州市重大危险源监控系统充分利用先进的计算机软件技术、网络技术、数据库技术及WebGIS技术等进行开发，以重大危险源信息数据库做后台支撑，相关资料的显示和输出与电子地图紧密结合，具有良好的可视化效果。将GIS技术应用到重大危险源的监管工作中，必将使重大危险源的安全管理、政府安全监督部门的跟踪监督以及全社会的安全保障都提升到一个新的层次，使重大危险源的监控提高到一个新的水平，能更大限度地减少社会资源的损失，保障人民生命、财产的安全。

监控系统设计论文范文第4篇

为了全面提高煤矿企业安全生产水平,国务院《关于进一步加强企业安全生产工作的通知》,强制推行先进适用的技术装备。目前,国内的各煤矿基本安装了煤矿安全监控系统,煤矿安全监控系统主要功能是保证安全监管部门能及时了解煤矿井下的实时信息,发现各种异常情况及报警信息,督促煤矿能及时处理,以减少事故的发生。而现有的煤矿安全监控网络这门课程的实训平台必须依赖于真实的安全监控分站和传感器,而一套最简单的安全监控系统至少需要5,6万元,若单独为每位实训的学生配置一套安全监控系统不切实际,因此迫切需要一套虚拟实训平台能真是模拟整个安全监控系统的安装及配置过程,并且具备验证系统参数设置正确性的功能,能让每位学生都能独立的完成所有参数设置。

2需求分析

按照网络化教育系统的任务、特点,将该门课程的虚拟实训平台各功能模块设计下:(1)配置文件正确性验证。具备系统安装正确性验证功能,如果配置文件参数设置错误,会根据错误情况提示用户进行相关参数的修改。(2)产生测点信息。虚拟平台能随机产生需要定义的测点以及该测点的各种虚拟参数,由于在系统配置完毕后需要验证整套系统是否能有效的实现风电瓦斯闭锁,因此该虚拟数据还应支持用户自行修改。(3)测点定义。结合系统给出的各类测点,用户能对测点的详细参数进行设置。包含模拟量传感器的报警值、断电值、浮点值、预警值的设置以及控制口的关联;开关量传感器的断线、正常状态、非正常状态的设置以及控制口关联;控制量的常开与常闭状态的设置;交叉断电等。(4)报警信息提示及查询。对于虚拟平台产生的报警、断电等异常信息,系统能通过语音等方式及时提醒用户,并具备对于历史信息提供查询的功能。(5)统计报表管理。虚拟平台能够对模拟量及开关量的数据,分站的运行状态统计形成报表,并提供打印、导出功能。

3总体设计

煤矿安全监控虚拟实训平台采用B/S结构,应用Web服务器、JSP动态网页设计及网络模拟器等技术,构建虚拟实训环境。网络模拟器包可以安装在网络互联实训室的服务器上,也可以安装在校园网的服务器上。学生只要在浏览器页面中输入服务器的IP地址,即可登录到虚拟实训平台对各项参数进行配置和调试。整个虚拟实训平台的核心是测点定义以及正确性验证这部分功能,而用户的测点定义必须遵循《煤矿安全规程》、《AQ1029-2007》以及其他相关规程规范的要求,并结合平台提供的虚拟数据详细设置传感器的报警值、断电值、复电值等参数。

4详细设计

(1)传感器的设置。在采煤工作面上隅角设置瓦斯传感器1个;在工作面回风巷距工作面10米处设置瓦斯传感器1个;在工作面回风巷末端10-15米的范围内设置瓦斯传感器1个、风速传感器1个,若是自然矿井还应增加一氧化碳传感器1个、温度传感器1个;在工作面进风顺槽工作面移变处设置馈电传感器、开停传感器若干,用于检测工作面主要设备的开停和馈电状态;工作面回风巷长度若超过1000米,则还应在中部增设瓦斯传感器1个;煤与瓦斯突出矿井,在工作面进风顺槽处设置瓦斯传感器1个;采用串联通风的采煤工作面,被串工作面的进风巷10-15米处设置瓦斯传感器1个;有专用排瓦斯巷道的工作面,必须在专用排瓦斯靠近回风巷10-15米处设置瓦斯传感器。以上为虚拟实训平台自带的已定义好的虚拟测点,考虑到系统扩展性,支持自定义各类模拟量和开关量传感器的定义。修改数据库中的表t_point即可实现。其中tpointNo为定义测点编号,fzID为定义分站号,lxID为定义传感器测点类型,dwID为定义传感器量产单位,Val为虚拟数据初始值,Wave为虚拟数据波动比例。(2)测点定义正确性验证。当用户对已有的测点定义完毕,需要虚拟实训平台对其正确性进行验证,而验证其正确性的依据是《AQ1029-2007》。如:工作面及上隅角瓦斯传感器报警值应≥1%,断电值应≥1.5%,复电值应<1%;回风巷的瓦斯传感器报警值应≥1%,断电值应≥1%,复电值应<1%等。

5结语

煤矿安全监控系统作为井下安全避险六大系统最重要的一个,本文设计的虚拟实训平台能让学生充分利用所学的知识对安全监控软件进行参数配置和测点定义,并能智能验证参数设置的正确性,目前该系统已经上线用于教学,并取得较好的教学效果。

监控系统设计论文范文第5篇

监控系统的硬件是系统运行的保障。在本设计中，底层数据采集层采用了各种温度、湿度及电压电流传感器来采集数据，为了将所采集的数据及时地传送至现场数据汇总节点，采用了基于ZigBee技术的无线传感网技术。传统监控系统的底层数据传输大多采用类似于CAN的总线结构，这种方式可靠性强且速度快，但是不太适用于经常有所变化的场合。而无线传感网可以很好地解决这一问题。图2所示是每一个监控节点的结构，主要由传感器单元、处理器单元、无线通信单元来组成，每个电源模块的数据采集后，首先在这里进行简单的处理，然后传至汇节点。在每一个数据采集现场，都会设置一个数据处理中心，这个数据处理中心由嵌入式系统来担任。本设计选择了Atmel公司的AT91SAM9G45处理器，该处理器频率可达400MHz，结合了通常需要用到的用户界面功能与高速数据传输接口，包括一个7寸LCD显示屏和一个触摸屏、摄像头接口、音频、10/100M以太网以及高速USB以及SDIO，拥有极高的性能以及网络带宽，足以满足系统的应用。操作系统选用嵌入式Linux。该处理器接受来自于底层数据采集模块的数据，对数据进行相应的处理并上传至控制中心，而同时接受来自于控制中心的命令，对现场电源模块的运行进行控制。系统通过CGI(commongatewayinterface)接口完成WEB客户端与WEB服务器的连接，从而使操作人员可以从任何一个浏览器上实现系统数据的查询与控制命令的下达。CGI接口原理图如图3所示，Web服务器把接收到的有关信息放入环境变量，然后再去启动所指定的CGI脚本以完成特定的工作，CGI脚本从环境变量中获取相关信息来运行，最后以HTML格式输出相应的执行结果返回给浏览器端。由于用户能传递不同的参数给CGI脚本，所以CGI技术使浏览器和服务器之间具有良好的交互性[2]。

2监控系统软件系统设计

监控系统的软件部分采用模块化开发方式。整个系统共分为初始化、数据采集管理、控制与维护、人机界面、通信、系统维护等六个模块。在这六个模块中，数据采集管理模块及控制维护模块是整个监控系统的核心模块。数据采集模块可以分为模拟量采集与处理模块、数字量采集与处理模块、报警处理模块三个部分，分别负责系统模拟量和数字量的采集、汇总、处理、存储、转发等工作，同时在分析数据的基础上对系统的运行状态进行分析和判断，如果系统运行状态存在发生故障的可能性，就相应发出报警信号。系统的控制和维护模块的主要功能是接收来自于数据采集模块的数据及初判结果，并根据结果进行电源运行状态的管理，其中包括对系统的自检、故障自诊断、程序复位、系统安全等方面的功能。除此之处，还要完成对其他模块的调度。

3总结

本文所设计的通信电源监控系统分为三层。第一层为数据采集层，采用以ZigBee技术为核心的无线传感网来作为数据采集和短距离传输的媒介，具有灵活性强且传输速度快的特点。但是由于无线传感节点的工作稳定性不高，因此，在设计时应该加大数据的冗余度，以保证数据的可靠性。在数据采集层设置现场数据融合中心，由基于AT91SAM9G45处理器的嵌入式系统担负，负责接受来自于无线传感网数据的收集、融合、初步处理、上传，以及接受来自于上层的指令，完成远程控制功能；第二层为数据传输层，本设计利用了3G网络来构建远程通信网，具有工作范围广、传输速率高及可靠性好的优点，如果通信基站是建在了没有3G信号的地方，则可以利用当地的公共通信网，如2G或者Internet网络来构建通信层；第二层为远程控制中心，在远程控制中心设置大型服务器，其上运行应用程序，完成数据的汇总、处理、分析、显示等功能，同时根据相应结果进行故障判断及发出报警信号。为了加强远程控制功能，系统还利用CGI接口与WEB服务器相连，以实现只要是有浏览器的地方，就可以进行远程监控的功能。

监控系统设计论文范文第6篇

1.1远程监控需求分析

1）具有远程控制休眠、唤醒地震仪功能。地震仪在放炮之前唤醒，在停止施工期间休眠，地震仪可有选择的进行采集工作，这样大大节省了数据存储空间，降低了采集系统的功耗，延长了仪器的待机时间。

2）可查询如CF卡剩余空间，内置电池电量，位置经纬度，采集站状态等信息。对剩余空间、电池电量不足，采集站状态错误且不能远程修复的采集站及时安排工作人员更换。提高野外勘探作业的工作效率和灵活性，增强采集系统数据的可靠性。对读取回来的地震仪经纬度信息在上位机端进一步处理，可用于研发地震仪排列位置监测及远程防盗系统，保障野外勘探仪器的安全性。

3）远程控制地震仪自检功能，并能回收自检数据。地震仪系统自检内容包括检波器内阻、噪声、隔离度测试等，一次完整的自检过程通常需要2-5分钟，因此无缆存储式地震数据采集系统一般只在开机时自检一次，之后则无自检过程，因此采集站的部分工作状态，如检波器连接状态等仅仅反映了系统开机时的状态，不能作为现场质量监控的标准。法国UNITE系统由于没有远程监控功能，在自存储模式下通常是定时自检，自检时间为5分钟，在系统自检期间，地震仪停止其它一切工作，这样就减弱了地震仪野外勘探作业工作的灵活性。

4）有一定的远程修复及设置功能。如配置系统采样率、增益，系统复位等，出工前对地震仪的工作参数进行统一配置，布设到野外后，根据自检结果对有问题的地震仪进行参数设置和系统复位等操作，远程修复和解决问题，节省人力物力，提高无缆地震仪智能化控制程度。

1.2无线通信技术的选择

目前成熟的无线通信技术较多，如Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth、GPRS、3G等，这些通信技术被广泛应用到生活及工业生产中，北斗短报文是近几年才发展起来的一种远距离通信技术，表1列出了应用以上几种通信技术典型模块的最大数据传输速率、传输距离、通信频带的参数值。

1.2.1Wi-Fi

Wi-Fi是IEEE802.11系列标准的统称，其传输速率快、安全性高，可集成到已有的宽带网络中，配合路由器组建有线、无线混合网络快捷方便。地震勘探仪器中Wi-Fi常用的组网模式有两种，即AP（无线访问接入点）模式和AdHoc（点对点）模式，在野外我们可以用架设AP基站的方式来拓扑无线局域网络的覆盖面积[3]，而AP之间可以通过网桥设备连接，从而完成更大面积的网络覆盖范围，然而在实际勘探应用中AP基站和网桥设备架设困难，尤其应用于大道距的二维或者三维勘探工作中，需要更多的基站与网桥，较大的影响了施工进度。AdHoc是一种无中心、自组织、多跳移动通信网络，结点间通过分层的网络协议和分布式算法相互协调，实现了网络的自动组织和数据的相互交换，这种模式下地震仪可将其采集数据及工作状态信息接力式的传输回控制中心，美国WirelessSeismic公司的RT2无线遥测系统就是应用了这种多跳的数据传输方式，两个节点间通信距离的范围约为25~70m，然而这种工作模式会导致越靠近中央记录系统的节点积累的数据量越大，且在线性的网络拓扑结构中，数据传输的稳定性受通信距离与地形环境影响较大，数据通信的质量和速率难以得到有效的保证。

1.2.2GPRS、3G移动网络通信技术

移动网络通信技术已经成为人们工作生活中不可或缺的重要组成部分。该技术具有抗干扰能力强、传输速率高、网络覆盖面广、接入时间短、建设成本低等特点[10]，在地震勘探中可被应用于移动网络信号覆盖范围内的地震台网远程监控，它提高了远程仪器维护的工作效率[11]。然而在地震勘探大道距（道距大于1km）地震深反射、折射探测作业中，由于其基站的信号覆盖范围有限，对于远程监控地震采集站工作存在一定的局限性。

1.2.3北斗短报文通信技术

北斗卫星作为北斗通信技术的中继，转发来自地面用户端的定位及通信请求，地面中心站控制端接收到请求后，解析消息后将解算出的位置信息传回用户端或将接收到的接收信息通过北斗卫星转发至另一地面用户端，达到卫星定位及通信的目的。北斗短报文通信技术在应用时具有信号覆盖范围广、安全、可靠性高和控制简单等特点，用户一次最大可以传送120个汉字的报文信息，而民用信息发送的频度通常为30-60s，接收信息则没有频度的要求，对于地震仪基本的控制命令收发及状态信息的传送，北斗短报文通信技术可以满足无缆地震仪基本状态监控数据传送的要求。

1.3系统结构设计

基于北斗的无缆存储式地震仪远程监控系统工作，系统由主控中心、北斗卫星、采集单元三部分组成，主控中心通过北斗指挥机完成对采集单元远程的控制及状态数据的回收工作，并对接收到的数据进行管理和存储。采集单元完成地震数据采集的同时，通过北斗通信模块可接收来自主控中心端的控制命令，并反馈执行结果信息。北斗卫星是控制命令及反馈信息传递的媒介。

2采集站单元设计

2.1硬件设计

地震检波器将地面振动信号转化为模拟电信号传输到FPGA数据采集单元，由FPGA完成数据的采集、缓存，并提供必要的测试、控制功能。AT91RM9200作为中央处理器，读取FPGA中存储的数据，并转存到CF存储卡中；通过SPI接口与Wi-Fi模块连接，实现近距离的无线数据传输功能；通过UART与GPS、北斗模块连接，为采集站提供高精度的授时、定位、远程通信功能，完成数据同步采集、位置信息获取、工作质量远程监控。采集站也可通过以太网接口与电脑终端连接，完成数据的回收及参数设置、检查工作。采集站在野外应用时采用太阳能和内置锂电池两种供电模式，电源智能管理系统会根据采集站当前工作的天气条件转换供电模式，保证仪器可靠、稳定的工作[12]。

2.2软件设计

采集单元的主控制器ARM9运行嵌入式Linux内核版本为2.6.31的操作系统，北斗通信进程完成对北斗模块接收信息的解析与执行，及执行结果的反馈。北斗短报文通信系统包括指挥机与用户机，指挥机是北斗短报文通信系统的中央控制器，它相当于一个服务器，负责接收来自多个用户机的报文，并可以控制多台用户机来完成相应的指令。用户机是北斗短报文通信系统的子节点，相当于一个客户端，负责将节点工作信息上传到指挥机，和接收来自指挥机的命令。北斗用户机在接收到指挥机传来的信息时，用户机会通过UART将信息内容上传给下位机系统，下位机会根据其数据传输的格式将信息进行解析，并根据信息包含的指令内容来执行相应的任务。

3上位机服务器软件设计及测试

主控中心由上位机、打印机、存储器、发电设备、北斗指挥机组成。上位机与北斗指挥机完成命令的选择与打包发送，及对采集站反馈信息的接收、显示、存储和打印处理。发电设备输出220V的交流电压，为上位机及其外设供电。此外上位机服务器软件通过对GoogleEarthAPI接口的调用，实现了对野外采集站排列位置的远程监测，为微动勘探实验中按两个嵌套式三角形方式排列的采集站传回的GPS位置信息在GoogleEarth中的显示。操作人员可根据地图显示软件中采集站的排列位置了解施工进度，获取采集站排列班报，完成布站人员调度等工作。为了了解远程监控系统的性能及数据传输丢包、误码情况，设计如下测试实验：将7台内置有北斗通信模块的采集站接好检波器放置在室外采集，由主控中心完成与各个采集站间的数据包收发，采用60s一次通讯频度，数据包长度为200字节，从500个样本数据中任选7个，分别用于七个站的通讯测试，主控中心将样本数据依次发给各个子站，并重复500次，子站收到数据包后向主控中心返回相同的样本数据。主控中心计算从开始发包到收包完成的时间间隔作为通信的延时，主控中心与采集站分别记录通信时丢包数，并根据与标准样本数据对比的结果记录错包数。

4结论

本文在现有无缆存储式地震数据采集系统中引入北斗卫星通信技术，实现对野外排列中采集站运行过程、工作状态及排列位置信息的可靠远程监控,且其监控范围不受道距限制。通过远程监测、修复采集站，合理的调度施工人员，提高施工效率，节省人力、物力。通过远程控制采集站休眠与唤醒，降低系统功耗，节省了存储空间。通过对采集站位置信息的监测，了解施工信息和进度，获取采集站排列班报。随着国家对北斗卫星导航系统的大力发展，以及对民用北斗卫星通信频度及带宽限制的逐步放开，基于北斗远程监控技术的引入将加快无缆地震仪器的在资源勘探领域的推广应用。

监控系统设计论文范文第7篇

1.1缺乏日常维护

电网设备就好比日常生活中常用到的家用电器，一样需要使用者定期地进行维护或者保养。尤其是对于长距离电网线路这种高频率使用的线路而言，日常的维护以及保养就更显得有必要了。很多的操作人员往往忽略了这一重要步骤，使得电网送电的工作效率以及质量得不到有效的保障，给工业生产带来了影响，甚至是经济上的损失。

1.2工作环境不稳定

电网设备用于工业生产部门中，可以切实保证工业产品的生产质量，有效提高企业的生产效益。然而，值得注意的是，长距离线路输电过程中，对于其工作环境也是有着一定要求。例如外界的温度、湿度，所含的杂质，甚至是噪音都成为导致电网长距离输电电流过大的因素。部分工作人员没能认识到规范设备的工作环境的必要性，而导致电网长距离线路长期处于非正常工作环境，极容易造成安全事故，以及人员的伤亡等。

1.3变电站运行故障

变电站变电运行故障主要是包括PT保险熔断故障、谐振故障及线路断线故障等。这些故障都是比较常见的，我们必须找出排除故障的方法，只有这样才能在故障发生时，找到合理的解决方法。通常情况下，在不直接和经消弧线圈小电流接地系统中，如果发生上述几种故障，中央信号将会发出“10kV系统接地”光字牌或者是发出报文。产生这种现象主要是因为小电流的接地系统母线的PT辅助线圈开口三角处连接着电压继电器，我们可以通过这个现象，来判断故障的发生。

2长距离供电大电流监控系统设计的具体措施

2.1实时监控主变低压侧向开关跳闸

对于主变低压侧向开关跳闸的排除方法来说，如果变电运行中因主变低压侧向而造成过流保护动作时，就需要对电网设备进行仔细的检查，然后再对现象进行判断。我们在进行检查时，不仅仅要检查主变保护，同时也要也要检查线路保护。最后利用对输入端设备的检验工作，对过流保护的故障进行处理。因此为了更好地开展故障维修这一系统工作，应该建立一个有效的信息处理平台，作为计算机中心，实行对电网设备维修控制以及管理的有效场所。此外，还应该完善相应的环节，例如信息的传递中心、机电设备的诊断及检查中心等，通过完善每个信息步骤进行有效的执行。现在是一个信息化时代，电网设备常常和计算机技术结合使用，大大方便了工业生产，提高了对于长距离供电的效率。然而，在电网设备的具体应用中，常会出现种种不良状况以致于影响了其正常作业，给企业生产带来了不同程度的损失。所以我们必须要找出合理的解决方法，来进一步促进电网的合理发展。

2.2建立主变三侧开关跳闸应急处理方案

主变三侧开关跳闸的处理方法为:应利用检验保护掉牌及输入端设备来进行判定。假如出现瓦斯保护的情况，则可判定其故障为变压器内部或二次回路的故障，可以通过对压力释放阀门及呼吸器进行检查、查找二次回路的接地情况、变压器自身的形变情况，并进行处理。我们知道，机电设备用于工业生产部门中，可以切实保证工业产品的生产质量，有效提高企业的生产效益。如果出现差动保护的现象，应对输入端设备的主变压三侧差动区进行检查。例如外界的温度、湿度，所含的杂质，甚至是噪音都成为影响电网设备正常工作的因素。由于差动保护对主变线圈的相间及短路情况进行反应，所以，当发现这种状况时，应先认真对主变进行检查，包含其油色、油位、继电器等。如果继电器内有气体，则要对气体进行提取，由气体的颜色及可燃性能对其故障性质进行判定。然而，值得注意的是，机电设备在作业过程中，对于其工作环境也是有着一定的要求。

2.3积极引入交流小型电网来分担电网压力

交流小型电网是指系统中含有交流母线，通过母线将小型电网系统中的能源存储设备、DG以及电网负载等装置通过电子转换进行传递，最终将信号传递给电网中枢控制系统，通过对公共联结点处开关的控制，实现交流电网孤单运行模式以及并网模式的来回切换。因此，交流小型电网可以实现对不同电压的交流电与直流电的切换以及对交流负载提供电能补充，DG以及电网负载的电能流失可以通过电能补偿器来进行补偿。交流小型电网能够对现有的电器进行直接负载，不需要附加电流转换器就可以实现电器的正常使用。同时，由于交流小型电网自带过流保护器，能够在漏电侦测、过流保护及触电防护等放方面很容易实现监控。此外，交流小型电网能够实现孤岛运行模式和并网运行模式的自由切换，且与外部电网的衔接程度较好，不需要附加转换器就可以直接并入外部的电网系统。小型交流电网组建与安全运行能够将现有的各种分布式发电系统进行供电系统的合理改造以及优化，实现各类资源的合理配给，实现提高电网的运营能力以及负荷能力。

3结语

随着科技的不断发展，长距离供电应用于社会生产的范围还将持续扩大，相对应地受到来自社会各界的关注也将日益增多。因此，相关工业生产部门切实掌握长距离供电关键技术非常必要。只有这样，才能有力确保变电力系统正常、安全、稳定地运行，从根本上最大限度杜绝长距离供电运行故障，为我国社会主义经济建设和人民稳定安全的生活做出贡献。

监控系统设计论文范文第8篇

关键词：单片机；逆变电源；锁相；抗干扰

引言

本监控系统是为铁路用4kVA/25Hz主从热备份逆变电源系统设计的。

4kVA/25Hz主从逆变电源是电气化铁路区段信号系统的关键设备，有两相输出：110V/1.6kVA局部电压（A相）；220V/2.4kVA轨道电压（B相）；两相均为25Hz，且要求A相恒超前B相90°。由于逆变器是给重要负载供电，且负载不允许断电，故采用双机热备份系统，一旦主机发生故障，要求在规定时间内实现切换，因此，备份逆变器一直处于开机状态。由于逆变器经过了整流，逆变两级能量变换，功率较大，且指标要求较高，必须要采用先进的控制技术；同时为了安全实现主从切换，也必须要有完善的监控系统来实现锁相，保证整机的安全。

1监控系统总体设计要求

根据实际情况，本系统主要完成以下功能：

1）主从切换功能主从控制之间实现准确无误的切换，具有自动和手动两种功能，保证切换时电压同频率，同相位，同幅值；

2）锁相功能主从机组局部电压同频同相，同一机组内A相恒超前B相90°；

3）完善的保护功能具有软起动功能，以避免启动瞬间电压过冲对逆变器及负载的冲击，以及输出过压、过流保护，频率、相位超差保护，桥臂直通保护，过热保护等；

4）显示功能实时显示运行参数及工作状态并具有声光报警功能，以提示值班人员及时排除故障；

5）通信功能具有主从机组之间通信，与监控中心（上位机）通信等功能；

6）抗干扰功能系统具有良好的抗干扰能力。

2系统硬件电路设计

2.1DS80C320单片机简介

DS80C320是DALLAS公司的高速低功耗8位单片机。它与80C31/80C32兼容，使用标准8051指令集。与普通单片机相比有以下新特点：

1）为P1口定义了第二功能，从而共有13个中断源（其中外部中断6个），3个16位定时/计数器，两个全双工硬串行口；

2）高速性能，4个时钟周期/机器周期，最高振荡频率可达33MHz，双数据指针DPTR；

3）内置可编程看门狗定时器，掉电复位电路；

4）提供DIP，PLCC和TQFP三种封装。

2.2基于DS80C320的监控系统硬件电路设计

按照上述系统设计要求，设计了如图1所示的监控系统。监控系统采用模块化的设计思想，分为微处理器及外设模块，模拟量采集模块，开关量采集模块，频率及相差测量模块，控制量输出模块，人机接口模块，同步信号模块以及通信模块。

1）微处理器及外设模块微处理器采用DS80C320，非常适合于监控。本系统充分利用前面已提及的特点，简化了硬件设计与编程，从而提高了整个系统的可靠性。根据系统需要扩展了一片8255，一片E2PROM和一片8254。

2）模拟量采集模块根据采集精度要求以及被采集量变化缓慢的特点，采用AD公司的高速12位逐次逼近式模数转换器AD574A，其内部集成有转换时钟，参考电压源和三态输出锁存器，转换时间25μs，并通过ADG508A扩展模拟量输入通道。

3）开关量采集模块首先经光耦进行隔离后，再通过与门送入单片机的外部中断口，同时通过8255送入单片机，采取先中断后查询的方式。

4）频率及相差测量模块信号先经过具有迟滞特性的过零比较器转换为方波，然后通过双四选一开关4052送入单片机，通过定时器T0来计算频率和相差。

5）控制量输出模块通过光耦控制输出，实现可靠隔离。

6）人机接口模块包括按键和显示部分。通过简单的按键选择，实现电流、电压、频率及相差的显示。显示部分采用8279驱动8位七段LED显示，同时通过发光二极管和蜂鸣器提示运行状态。

7）同步信号模块本模块用来实现锁相。单片机控制8254产生局部同步脉冲和轨道同步脉冲，同步脉冲用来复位正弦基准。通过软件控制同步信号的频率，可实现主从锁相和局部及轨道的相位跟踪。具体实现过程将在下文详述。

8）通信模块采用了RS232和RS485两种通信方式。利用串口0采用RS232实现与另一机组监控单元的双机通信，获取对方机组状态信息；利用串口1采用RS485标准接口实现与上位机的通信，完成传输数据和远程报警等功能。

3系统软件设计

3.1系统软件流程

主程序流程图如图2所示。系统上电复位后，首先对单片机，芯片及控制状态进行初始化；然后读取AC/DC模块的工作状态，若正常则启动DC/AC模块，否则转故障处理；开启DC/AC后，读入其工作状态并判断输出电压是否满足要求，有故障转故障处理，正常则开启故障中断；接下来进行主从机组判断和相位跟踪，实现主从相位同步和局部及轨道电压的锁相；只有在实现锁相后，才采用查询方式处理键盘及测量显示。在软件编制中，键盘中断是关闭的。实验证明，对人机交互通道采用这种查询处理方法，完全可以满足系统的实时要求。开关量的输入采取先产生中断，后查询的方法，保证了响应的实时性和逆变系统的安全性。

3.2系统采用的主要算法和技术

3.2.1交流采样算法

测量显示大信号的交流量时，通过互感器得到适合A/D转换的交流小信号，然后对小信号进行采样，最后对采样数据采用一定的算法，得到正确的显示值。均方根法是目前常用的算法，其基本思想是依据周期连续函数的有效值定义，将连续函数离散化，从而得出电压的表达式

式中：n为每个周期均匀采样的点数；

ui为第i点的电压采样值。

3.2.2数字滤波算法

A/D转换时，被采样的信号可能受到干扰，从采样数据列中提取逼近真值数据时采用的软件算法，称为数字滤波算法。目前常用的方法有程序判断滤波、中值滤波、算术平均滤波、加权平均滤波、滑动平均滤波等。根据本系统对采集精度有较高要求以及被采集的模拟量变化缓慢的特点，采用程序判断滤波法和算术平均滤波法相结合的滤波方法，即进行多周期采样，取其算术平均值作为有效采样值。每次采样后和上次有效采样值比较，如果变化幅度不超过一定幅值，采样有效；否则视为无效放弃。

3.2.3单片机锁相技术

本监控系统一个很重要的功能是实现相位同步，即保证主从机组的相位同步和机组内局部电压相位恒超前轨道电压相位90°。本系统锁相的基本原理是，对于频率相同而相位不同步的两路信号，比如A路和B路，若A路为基准，B路超前（滞后）一定的相位，可以通过适当降低（增大）B路信号的频率来实现相位调整进而锁相，最后再把B路频率置为原频率值。

本系统中，单片机控制8254产生25Hz同步脉冲，同步脉冲用来复位正弦基准，使基准正弦波重新从零值开始。基准正弦波与三角波比较产生SPWM波，经逆变得到与基准正弦同频的交流输出，因此，通过调整同步脉冲的频率可改变正弦基准的频率，进而可改变被调整输出电压的相位。要实现系统的锁相要求，需要从机组局部电压跟踪主机组的局部电压，各机组轨道电压跟踪本机组的局部电压。因此，要有主从局部锁相和局部轨道相位跟踪两个子程序。

锁相的流程图如图3及图4所示。首先由多路开关选择要锁相的两路信号，由单片机测量相位差，并对所得相位差数据进行必要的运算和处理后，判断有无超差。倘若相位超差，则根据超差范围确定同步脉冲的频率值。如果是主从局部锁相，则应同时改变从机组局部和轨道的同步脉冲；否则，若为局部、轨道相位跟踪，则只改变本机组轨道的同步脉冲。通过调整同步脉冲，可实现相位调整。实现锁相后，同步脉冲的频率置为25Hz返回。

4抗干扰措施

由于该监控系统工作于强电环境，很容易受到各种干扰的影响。干扰一旦串入系统，轻则会引起误报，严重时就会导致整个系统瘫痪，甚至造成重大事故。本系统从硬件和软件两方面采取了抗干扰措施，保证了监控系统的可靠运行。

4.1硬件抗干扰措施

1）光电隔离在输入和输出通道上采用光耦合器件进行信息传输，在电气上将单片机与各种传感器、开关、执行机构隔离开来，可以较好地防止串模干扰。

2）加去耦电路在电源进线端加去耦电容，削弱各类高频干扰。

3）合理布置地线系统中的数字地与模拟地分开，最后在一点相连，避免了数字信号对模拟信号的干扰。

4）数字信号采用负逻辑传输骚扰源作用于高阻线路时易形成较大干扰，而在数字信号系统中，输出低电平时内阻要小些，因此，定义低电平为有效（使能）信号，高电平为无效信号，可减少干扰引起的误动作，提高控制信号的可靠性。

4.2软件抗干扰措施

1）利用可编程硬逻辑看门狗将单片机从死循环和跑飞状态中拉出，使单片机复位。而DS80C320提供了内部可编程硬逻辑看门狗，不须外加电路，就能够实现可靠的超时复位。同时，DS80C320还为一些重要的看门狗控制位提供了访问保护，防止单片机失控后对这些重要的控制位进行非法操作，进一步保证了程序的安全性。

2）对于数字信号采集，利用干扰信号多呈毛刺状且作用时间短这一特点，多次重复采集，直到连续两次或两次以上采集结果完全一致才认为有效。数字信号输出时，重复输出同一个数据，其重复周期尽可能短，使外部设备对干扰信号来不及作出有效反应。

3）对模拟量的采样和处理，采用数字滤波技术。

4）采用指令冗余和软件陷阱，防止程序跑飞。

5结语

监控系统设计论文范文第9篇

工控机的IS

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申明:本网站内容仅用于学术交流，如有侵犯您的权益，请及时告知我们，本站将立即删除有关内容。 摘 要： 本文结合一个具体的CAN总线工业控制系统，先分析了CAN卡的功能和体系结构，接着分析了

工控机的ISA总线和CAN卡的接口电路设计方法以及CAN总线的收发电路。给出了一个完整远

监控系统设计论文范文第10篇

关键词：视频监控；嵌入式；摄像头；视频压缩；视频采集

中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）26-0201-02

The Design And Implement Of Video Monitoring System Based On Embedded Linux

HE Yi

（School of Information Engineering，Guangdong University of Technology，Guangzhou 510006，China）

Abstract： With the rapid development of Internet， embedded network video monitoring is hotspot that attracting extensive attention in the present， and have involved in all fields， so the research for the video monitoring system has a certain significance. So in the direction of video monitoring， this paper proposes a system design scheme， The system using the Linux as operating system， S3C2410 as development platform and Collecting video image data by USB camera， after compression coding， the video image data is transmitted to the video server and client through the network， achieve the basic monitoring function.

Key words： video monitoring； embedded； camera； video compression； video capture

1 概述

在当前科技迅速发展的环境下，视频监控系统已经在安防、交通监控和家居生活等重要领域得到了广泛的应用。视频监控系统经过了三个发展阶段，第一是基于模拟摄像机的模拟视频监控系统阶段，第二是基于PC 端的数字视频监控阶段，第三是基于嵌入式Linux的网络视频监控系统阶段[1-2]。传统的模拟视频监控系统存在传输距离和系统数据量有限、图像质量低和不易扩展等不足，数字监控系统虽慢慢取代了模拟视频监控系统，但其本身也存在视频前端采集复杂、系统稳定可靠性差等局限。网络视频监控系统在各类技术的不断发展的基础上也在不断发展中。在网络技术快速发展的趋势下，通过网络传输视频图像[3-5]，是目前实现视频监控最好的方法。本文设计并实现一套以S3C2410为开发平台，以Linux为操作系统的基于嵌入式视频监控系统，客户端只要和监控终端在同一局域网内均可实时监控。

2 系统整体设计方案

该嵌入式视频监控系统以Linux系统和S3C2410开发板作为系统核心平台，由在前端的USB摄像头实时采集视频数据，经压缩编码后通过TCP网络传输到后台服务器，客户端可实现实时监控。此系统主要由视频服务器端和客户端组成；服务器端包括视频图像采集模块和TCP网络传输模块，它们的职责就是将视频数据进行压缩、编码后通过TCP网络传输到远程终端设备上。客户端主要实现远程终端设备的视频显示。

3 系统硬件设计

在该系统中，硬件结构包括视频图像采集模块、视频服务器模块和TCP网络传输模块。视频图像采集模块主要完成视频数据的实时采集，ARM开发板通过摄像头采集获取视频图像数据，然后进行压缩存储和处理，然后通过网络传输模块将视频数据传输到远程移动终端上显示。

4 系统软件设计

软件部分的设计主要包括：嵌入式Linux系统的裁剪和移植、视频图像的采集、视频的网络传输以及客户端网络连接程序。系统的裁剪和移植等技术本文不再作详细的论述。以下主要介绍视频图像采集模块和网络传输模块的设计。

进行视频采集[6]必须加入video4Linux模块，要从摄像头设备中采集视频图像帧，必须依靠此模块所提供的接口。video4Linux是摄像头设备的相关内核驱动，它为摄像头提供了编程所需的最基本的接口函数，比如ioctl（）函数、打开函数、写函数和读函数等的实现。并把它们定义在file_operation中，当应用程序对设备文件进行打开读写等一系列系统调用的操作时，系统将通过此结构去访问内核驱动程序[7-9]所提供的一些基本函数。video4Linux中的数据结构为视频采集提供了各种视频图像的相关数据信息，其中包括有：

video_window ：包含获取的视频图像区域的基本信息

video_capability：包含设备信息，比如设备的分辨率范围、设备的名称和信号的来源信息等

video_picture：包含了所获取图像属性；

video_channel：各个信号源的属性；

video_mmapf：用于内存映射；

video_mbuf：包含映射的帧的属性和信息，比如所支持的最多帧数、每一帧图像的大小和每一帧图像相对基址的偏移等属性；

video_buffer：最底层对缓冲区的描述。图3为整个的视频图像采集流程，视频图像的采集程序包括以下流程，一是初始化设备，二是打开设备，三是获取视频设备和视频图像信息，四是图像参数设定，五是视频图像采集。

视频数据网络传输模块本文采用B/S模式，以此模式来实现网络视频监控。本文采Boa来搭建Web服务器[10]。Boa 有它自己的特点，首先它支持CGI；其次它是单任务的，它与传统的web服务器不同，第一，对于每一个连接，它不会去重新启动一个新的进程，第二，对于二个或者多个连接，它也不会去启动多个对自身的复制；再次，对于所有在进行活动的连接，Boa只会在内部对它进行相应的处理，而且，对每一个CGI连接，它都会重新去开启一个进程。Boa支持的CGI公共网关接口适用于各种不同的平台，是用户应用程序与Web服务器最常用的通信接口。

5 系统仿真和测试

本文提出的构架方案和实现方案已经通过测试。客户端监控界面如图4所示。整个系统开发不仅简洁，而且高效，同时成本比较低，稳定性非常可靠，能够被移动设备应用，实现实时视频监控。

参考文献：

[1] 顾永建，高守乐.基于嵌入式系统的网络数字视频监控系统[J].计算机技术与应用， 2005（1）：40-42.

[2] 杨建全， 梁华， 王成友. 视频监控技术的发展与现状[J]. 现代电子技术， 2006（21）.

[3] 李保国. 基于嵌入式 ARM 的远程视频监控系统研究[D]. 南京： 南京理工大学， 2009.

[4] 张建. 基于 S3C2410 和嵌入式 Internet 的家庭视频监控系统设计[D].上海：上海交通大硕士学位论文，2007，1.

[5] 赵春媛，李萌，韩会山.基于ARM9的无线视频监控系统设计与实现[J].计算机工程与设计， 2012.

[6] 张蕾.基于嵌入式 Linux 的视频采集系统的研究设计[D].西安： 西安电子科技大学硕士学位论文，2010.

[7] 朱小远，谢龙汉.Linux 嵌入式系统开发[M].北京：电子工业出版社，2012.

[8] 韦东山. 嵌入式Linux应用开发完全手册[M] .北京： 人民邮电出版社， 2009.

[9] 宋宝华. Linux 设备驱动开发详解 [M]. 2版.北京： 人民邮电出版社， 2010.