监控系统设计论文精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇监控系统设计论文范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

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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

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(1)信息采集:通过视频监控、交通数据信息采集系统，为交通管理人员提供各路段区域的交通路段状况。

(2)数据处理:系统通过对信息采集系统采集信息进行交通状况监测的模型算法，能够检测拥挤与确认拥挤类型，提高系统的自动化程度。

(3)信息:通过可变信息标志等外场信息设备及网络等多种方式交通信息，将实时交通信息传递给车辆，以便驾驶员安全、及时地适应交通变化，有利于交通流在时空上得以合理分布，充分发挥道路运行能力和交通服务水平。

(4)信息共享:形成以路段监控分中心为道路交通信息源头，以存储与共享平台为枢纽的信息共享与交换体系。

2监控系统需发挥的作用

(1)重点做好立交区、长下坡、易多雾积雪结冰路段、隧道及沿线设施的交通运行状况的监测，并注意长下坡路段降雨、横风的情况，做好该气象条件下的交通流疏导提示。

(2)能够实现在大监控业务量中，快速、准确的提取出交通隐患和交通事故信息，并在第一时间发出警报，使交通管控人员能够快速做出相应，并通过联网监控，迅速通知监控中心，开展联动救援，在最短时间内采取有效措施，控制住事态的范围和规模，保证整个高速公路运营的安全有序。

(3)如果路段所在区内存在冻雨、大雾、冰凌等季节性气象灾害，运营管理宜作两个工况考虑:①晴好天气等条件下的正常交通;②冻雨、大雾、雪、结冰等条件下的非正常交通。

3监控外场设备布设方案

(1)摄像机

路段监控采用视频全程监控的模式，在重点区域(连续长下坡、服务区、特大桥、小半径路段、自救助匝道、季节性多雾及结冰路段)设置摄像机，实现无盲区覆盖。其余一般路段每间隔2km设置1套摄像机，均采用激光夜视高清摄像机，隧道作为重点监控区域已由隧道机电专业设置了摄像机。

(2)气象检测系统

云南境内的重要路段，某些高速公路路线途径的地区群山连绵，山地、沟谷、丘陵、河谷平原和山间盆地相互交错，桥隧比极高，冬季易出现雨、雾、雪、冰等情况，再加上连续长下坡等因素，会对道路行车安全产生不利影响。按照交通运输部及中国气象局《公路交通气象观测站网建设暂行技术要求》的相关规定，结合地域气候特点，干线公路需要设置两种类型的气象观测站:局地站和普通站。局地站代表的是较短路段、特殊地形地物处或桥梁结构物的特定交通天气状况，如低能见度大雾频发路段、易结冰桥梁、易发生水淹水毁路段等，主要针对局地恶劣天气频发且严重影响交通的气象条件。普通站代表的是较大范围或较长路段的一般天气状况，主要是为满足路线、路网层次的气象信息需求，起到加密和补充气象观测网的作用，支持公路及其沿线天气状况的监测与预报，有利于提高天气预报的准确性和精细程度。普通站尽可能选取在相对开阔无遮挡的地方。局地站:在同样低温的情况下，隧道洞口路面及特大桥桥面相对路基段更易结冰。桥隧比超高，路基段少，桥隧相连的情况十分普遍，特别是海拔2000m以上的地区冬季气温较低，易出现大雾，上述问题将更加突出。针对上述情况，结合特大桥、隧道的分布情况，需在桥隧相连的特大桥、超过500米的单独特大桥附近均设置了遥感式路面状态及能见度检测器作为局地站，使运管部门及时掌握路面状态(干燥、湿滑、水冰雪等覆盖物)、能见度(雨、雾、霾、沙尘等造成能见度降低的原因)，对外提供实时准确地公众服务信息，对内及时有效地调用相应的人力物力资源，采取路面处理等措施消除危险隐患。普通站:气候具有垂直分带明显、水平变化不大的特点，按照布设间距，根据海拔分布，在具有典型区域气候特点地区均设置全要素气象检测器作为普通站，与路段或桥梁摄像机合并设置，配合摄像机的视频检测功能，及时掌握区域气象条件，采取有效的交通控制措施，实现异常气候条件的安全管理。

(3)信息标志

某些路段桥隧相连的情况普遍，路基段较少，上述区域发生异常事件时，车辆无法掉头或掉头困难，这就更加增大了紧急情况下交通组织和事故救援的难度，只有互通立交是高速公路向区域路网进行交通疏散的唯一手段，因此根据构造物的分布特点，需要砸在交通管控的重要位置设置情报板用以路况信息，引导车辆行驶，辅助完成交通组织。结合立交分布特点，立交附近设置F型情报板，在交通量较大的立交设置门架式可变情报板。服务区两侧均设置服务区信息标志，用以向驾乘人员提供路况消息，隧道洞口作为交通组织的重点区域已由隧道机电专业设置情报板。

(4)车辆检测器

根据规范，在各立交、主线站附近均设置车辆检测器用以反映路段内交通流分布情况，采用在云南省已广泛使用并且效果较好的双波长微波车检器。

(5)交通量调查站

按照《国家高速公路网交通量调查观测点布局规划》的要求，属国高网项目路段需要设置一类调查站和二类调查站。一类调查站的调查数据以反映路网宏观交通量特征为主，主要为宏观决策提供支撑，在功能上兼容二类调查站;二类调查站的调查数据以反映道路运行状态和运行质量为主，主要为路网监控、应急处置、公众出行信息服务提供信息支撑。具体设置方案如下:一类调查站:根据里程长度，设置于交通量平稳路段，与全程监控摄像机合并设置。

4传输模式

(1)外场设备

监控数据与视频图像均采用全数字的传输方式，所有外场监控设备通过工业以太网交换机接入收费站内的视频传输交换机，再由通信系统提供的以太网电路上传至监控分中心。各交换机之间利用主干光缆组成千兆光纤自愈环网，保证数据、图像传输的稳定可靠性。

(2)隧道监控设施

各隧道视频图像、控制信号先传输至隧道管理所视频传输交换机，再由隧管所上传至站内通信点，最后经通信系统汇总至监控分中心。

(3)网络性能要求

路段分中心内部网络及外场设备至路段分中心互联的IP网络性能指标满足《IP网络技术要求－网络性能参数与指标》(YD/T1171－2001)所规定的1级(交互式)或1级以上服务质量(QoS)等级要求。具体指标如下:网络时延上限值为400ms;时延抖动上限值为50ms;丢包率上限值为1×10－3。

5高清摄像机的应用

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基于ZigBee的智能家居控制系统的设计

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基于Cortex—A9的智能家居控制系统的硬件设计与实现

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智能家居实训室在高校的建设与实践

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基于Cortex—M3的智能家居监控系统的设计

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摘要：火灾监控系统作为当前各类建筑中设备自动化系统的一个子系统，是建筑防火安全体系的核心与消防系统集成的关键。但由于其自身特点，如结构复杂、易受环境影响、故障率偏高等很多影响可靠性的因素的存在大大削减了系统本应具有的监控能力，因此需要通过一定的评定手段来进一步提高火灾监控系统的可靠性，降低系统的误报率，防止控制误启动。

关键词：火灾监控系统； 层次分析法； 可靠性

1引言

1.1 研究的背景和意义

根据可靠性理论，可靠性分析的前提是确定系统的结构。国家标准《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-1998）规定，火灾监控系统一般由火灾探测器、输入输出模块、各类火灾报警控制器和消防联动控制设备等共同构成。通过结合故障树分析法与层次分析法建立合适的数学模型对其可靠性进行评定可以有效地分析火灾监控系统发生故障的因素的主次关系，从而可以提高整个系统运行的稳定性，以针对不同的实际情况采取相应的措施，保证在节约成本省时省力的前提下达到火灾监控系统最佳工作状态。

1.2国内外研究现状

近年来，世界各发达国家已把可靠性技术和全面质量管理紧密地集合起来，有力的提高了产品的可靠性水平。在火灾监控系统中，一般由火灾探测器和报警控制器来完成火灾探测功能。火灾探测技术是传感技术和火灾探测算法相互结合的产物，其实质是将火灾中出现的物理特征，利用传感器进行接收，将其变为易于处理的物理量，通过火灾探测算法判断火灾是否发生。火灾探测器是探测和预报火灾的信息源头，其灵敏度、可靠性、响应速度、抗干扰能力、误报率的高低直接决定了火灾探测和预报的成败。美国在可靠性的理论研究及工业应用方面堪称是代表。

在我国，最早是由电子工业部门开始可靠性工作的，在60年代初进行了有关可靠性评估的开拓性工作。我国火灾监控系统起步较发达国家晚几十年，在此方面所进的可靠性分析也相对要晚。早前中国火灾科学国家重点实验室与日本国立消防研究院共同合作，在合合肥完成了迄今国际上最大规模的火阵列羽流与火旋风实验，这也标志着中国火灾科学研究已达到国际领先水平。但同国外相比，还是存在一定差距，主要表现在可靠性、稳定性差，未能很好的解决探测器灵敏度和误报率之间的矛盾等。同时还需要发展新的火灾判定依据、新的火灾识别模式和基于此的火灾探测器或复合探测器。同时向智能化方向发展，与各种新技术相结合发展，以提高系统的可靠性。

1.3论文研究的内容、目的

火灾监控系统是以火灾为监控对象，可以及时发现和通报火情，并采取有效措施控制和扑灭火灾，及时采取灭火、疏散等措施，最大限度地降低因火灾带来的损失，因此对其进行可靠性分析非常重要。根据可靠性理论，可靠性分析的前提是确定系统的结构，在火灾监控系统设计中，决定系统结构的关键是部件，即探测器的选型。本课题主要是通过建立合适的数学模型对其可靠性进行评定可以有效地分析火灾监控系统的提高整个系统运行的稳定性，针对不同的实际情况采取相应的措施，以保证在节约成本省时省力的前提下达到火灾监控系统最佳工作状态。

2可靠性方法

2.1可靠性简介

可靠性是一门新兴的工程学科。近年来，世界各发达国家已把可靠性技术和全面质量管理紧密地集合起来，有力的提高了产品的可靠性水平。可靠性的评价可以使用概率指标或时间指标，这些指标有：可靠度、失效率、平均无故障工作时间、平均失效前时间、有效度等。可靠性是与电子工业的发展密切相关的，电子产品的复杂程度在不断增加，电子设备的使用环境日益严酷导致产品失效的可能性增大，电子设备的装置密度不断增加，可靠性已经列为产品的重要质量指标加以考核和检验。

2.2可靠性分析步骤及方法

可靠性问题有它本身的结构，且反过来刺激了概率论中一些新领域的发展。因此，可靠性数学成了应用概率和应用数理统计的一个重要分支。同时，在可靠性的研究中，又与决策问题和各种最优化问题有紧密的关系，这又决定了可靠性数学又是运筹学的一个重要分支。可靠性的分析步骤主要可分为：确定可靠性目标、可靠性数据采集、选择方案分析、可靠性评审。

火灾监控系统可靠性分析问题是一个多目标、多准则的复杂决策问题，分析应从多个角度进行，同时也应建立较强的层次关系。根据以上列出的方法的使用范围和特点，较合适的方法有模糊综合评价法、层次分析法及故障树法，具体选用哪种方法要综合考虑分析的过程。

3火灾监控系统功能分析

3.1火灾监控系统结构、组成及工作原理

火灾监控系统是以火灾为监控对象，根据防火要求和特点而设计、构成和工作的，是一种及时发现和通报火情，并采取有效措施控制和扑灭火灾而设置在建筑物中或其他场所的自动消防设施。火灾监控系统可提高建筑物中或其他场所的防灾自救能力，是将火灾消灭在萌发状态，最大限度地减少火灾危害的有力工具。一般由火灾探测器、输入输出模块、各类火灾报警控制器和消防联动控制设备等共同构成，火灾监控系统应根据被保护对象的特点和要求，综合考虑建筑物的规模性质、火灾荷载、火灾危险性、疏散和扑救的难易程度、火灾事故的可能后果等因素，确定相应的系统设计形成并完成设备配套。

3.2火灾监控系统故障原因分析

由于火灾监控系统结构及组成复杂，因此对其危险性分级也较困难，笔者此次制作了一份针对消防安全重点单位火灾监控系统建设的调查问卷，对象是实习所在城市张家界市所有消防安全重点单位，通过问卷调查的形式综合考察单位现有火灾监控系统出现故障的主次因素从而实现危险性分级。调查问卷从火灾监控系统自身硬件故障、外界干扰因素及管理因素等方面出发，综合考察了火灾探测器、输入输出模块、各类火灾报警控制器、消防联动控制设备、电源、线路等硬件设施工作状态及用后维护、管理以及人员值班管理等各方面的基本情况，从而作为衡量火灾危险性分级的一部分依据。

4提高火灾监控系统可靠性的方法

4.1硬件设备方面

为提高火灾监控系统的可靠性，则需要优化系统设计，提高硬件质量并加强维护，总体说来要从硬件选型、施工、维修各方面严要求。

4.2管理方面

管理方面，合理处理好人与机和环境的接口，提高人员素质是必需。在火灾监控系统安装调试完毕后，用户应将设计、施工、安装单位移交的有关系统的施工图纸和技术资料，安装中的技术记录、系统各部分的测试记录、调试开通报告、竣工验收情况报告等加以整理，建立技术档案，妥善保管，以备查询。同时，还应建立相应的操作规程、值班人员职责、值班记录、显示系统在所保护建筑物内位置的平面图或模拟图、系统运行登记表、设备维修记录等，以使管理人员在工作中有章可循。

5结论

本文研究了可靠性分析的方法，结合火灾监控系统的组成和主要功能，依据各类规范建立了影响火灾监控系统可靠性因素故障树层次关系，在指标选取、评价模型构建、软件分析计算等一系列过程中，得到了以下几方面结论：

（1）构建了影响火灾监控系统可靠性因素故障树层次关系。

（2）计算分析后所得结果表明：影响火灾监控系统可靠性的因素中，管理因素占主导，其次则为硬件设备故障与外界环境干扰。

参考文献：

[1] 朱栋华. 建筑防火防灾监控系统及应用[M]. 北京： 化学工业出版社， 2008.

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【关键词】隧道；通风监控；组态软件；PLC

隧道是一个相对封闭的区域，自然风和交通风无法完成隧道内空气的转换。当CO浓度很大时，会危及人的身体；烟雾粉尘则会给驾驶员的视野造成障碍，增大了交通事故的发生概率。所以必须采取机械通风方式，有效及时地排出隧道内的有害物质，降低空气的污染程度。尤其在隧道内发生交通事故或者火灾的特殊情况下，机械通风就越发显得重要。因此在隧道中建立通风监控系统意义十分重大。

1.通风监控系统的组成

隧道通风监控系统主要由监控中心计算机、CO/VI检测器、风向风速检测器、风机和区域控制器等组成。

1.1 监控中心上位机

此隧道监控系统软件的上位机系统是利用北京三维力控公司的Forcecontrol 6.1组态软件进行设计。上位机可以发出指令给区域控制器，以便来控制隧道内的机电设备，也可以接受区域控制器的数据来分析和处理。

1.2 CO/VI检测器

CO/VI检测器由一氧化碳/能见度检测探头、评价控制单元、安装支架、连接电缆等部分组成。一氧化碳检测采用的是非扩散检测红外波段中的一定波长对非对称分子吸收能力的变化值（即δ值），再变换成电流的变量，把这一变量又用数字信号传至隧道监控室中心计算机并显示出来[1]。能见度测量是通过另一分离通道，由发射/接收单元发射光波，通过10米测量通道到达反射单元，反射光再经原来的10米测量路径反射到发射/接受单元，光束经过衰减，得到的信号经过评价控制单元处理为测量值，就是能见度检测值。

1.3 风速风向检测器

风速风向检测器采用超声波的原理测量隧道的环境温度和风速风向，由二个超声波发射/接受单元、数据处理评价单元、安装支架、连接电缆等部分组成，具有现场显示功能。

1.4 区域控制器

此次设计下位机的区域控制器采用honeywell高性能可编程控制器（PLC），负责管理和控制相关区域的现场设备。区域控制器由机架、CPU、电源模块、I/O模块、通讯模块等组成。主要设备清单如表1所示。

2.隧道通风的方式

目前隧道机械通风方式可分为纵向式通风、半横向通风和横向式通风三种方式。纵向式通风是从一个洞口直接引进新鲜空气，由另一洞口排出污染空气的方式。这种通风方式一般适用于单向行车的隧道；半横向式通风是将新鲜空气经送风道直接吹向汽车的排气孔高度附近，直接稀释排气，污染空气在隧道上部扩散，经过两端洞门排出洞外。使用这种方式的隧道仅需设置排风道，比较经济；横向式通风的特点是风在隧道的横断面方向流动，一般不发生纵向流动，因此有害气体的浓度在隧道轴线方向的分布均匀。该通风方式有利于防止火灾蔓延和处理烟雾。但需设置送风道和排风道，增加建设费用和运营费用[4]。在本系统中采取纵向式通风方式。

3.隧道通风监控系统的功能

3.1 数据的采集及显示功能

该通风监控系统能检测出隧道内CO浓度、能见度、风速和风向，并显示在上位机监控界面上。

CO浓度（单位：PPM）和能见度（单位：1/km）都由CO/VI检测仪检测所得。风速主要采集的是纵向风速（单位：m/s），风向指隧道内的纵向风向，分为正向和反向，用箭头表示，数据由风速风向检测仪检测所得，输出形式为一个继电器输出。

检测到的CO/VI值和风速为模拟信号，在4-20MA之间。数据采集后要把模拟量转换为数字量之后才能显示在界面上。

3.2 风机状态的监控功能

通风监控系统可以返回每一台射流风机的运行状态，包括风机的正/反转、停止、故障等状态信号，然后将这些状态清晰、明了的显示在监控系统界面上。该系统把处在一个断面上的两台风机作为一组来进行控制。控制方式分为远程自动、远程手动和本地控制三种。远程自动控制就是监控中心上位机将采集到的信息处理后，当达到一定的限值时实时地发出指令；远程手动控制就是操作员根据现场实际情况人工发出指令来控制风机运行；本地控制就是操作人员在现场低压柜按下风机的启停按钮。

3.3 辅助功能

1）报警功能：能够对采集的数据进行分析和判断，如果数据超过规定的报警限值或低于规定的报警限值，实时报警窗口就会自动弹出，报警数据、设备和区域就会在报警窗口显示出来。用户也可以设计报警声音，以便更好的对操作员进行提示。

2）趋势曲线：现场采集到的数据经过处理后依照实时数据和历史数据进行储存，通过趋势曲线可以更好的对数据进行分析显示。

3）报表：能够对采集的数据进行显示、存储和打印等功能。

4）事件记录：记录操作人员的操作过程，并可记录系统上位机相关程序的启动、退出及异常的详情。用户可以通过记录来对系统进行维护。

5）安全管理：安全管理主要包括用户级别管理、安全区管理、系统安全管理及工程加密管理。

4.隧道通风监控系统设计

4.1 上位机软件设计

（1）I/O设备建立

力控组态软件实时数据库通过I/O驱动程序对I/O设备进行数据采集与下置，实时数据库与I/O驱动程序之间为客户/服务器运行模式，一台运行实时数据库的计算机可通过多个I/O驱动程序完成与多台I/O设备之间的通信。本监控系统中，首先对Honeywell PLC进行设备设置，通过标准MODBUS（TCP）协议建立相应的I/O设备，并输入IP地址，以便和下位机建立通讯。I/O设备建立如图1所示。

（2）数据库组态点建立

点是实时数据库系统保存和处理信息的基本单位。在创建一个新点时首先要选择点类型和所在区域。点类型分为数字I/O点和模拟I/O点两种，本系统中CO值、VI值和风速值为模拟点，风向、风机运行状态的反馈及控制点均为数字点。每个点都需要对基本参数、报警参数、数据连接和历史参数进行设置。

（3）界面建立及动画连接

根据监控系统的要求，设计了监控主界面、手动控制界面、报警界面、趋势曲线界面和报表界面等。画面建立完成后，将画面中图像对象与变量或表达式建立连接，这样就可以对系统中的各种设备进行监控。在监控主界面上可以清楚的显示各检测数据、风机在隧道中所处的位置以及风机的运行状况。在监控界面上点击风机控制按钮，进入风机手动控制界面，操作员根据不同情况点击正转/反转/停止状态按钮进行操作。隧道通风监控系统主界面如图2所示。

（4）脚本程序

在隧道通风监控系统的设计中除了监控界面的建立，编写脚本程序也是一项重要任务。

在本系统中需要编写的脚本程序有如下几项：

1）每台风机启动时需要短暂的延时，上一台风机达到额定转速后，再启动下一台风机，以减少对变电站供电的冲击。

2）风机控制时如果在左转，此时右转按钮灰掉（即被屏蔽了），必须先按停止后，才能再按右转按钮启动风机。

3）通风系统远程自动控制。

在正常行车条件下，若隧道内测点CO浓度或能见度值时，正常交通状况下交通活塞作用所产生的风速足够完成隧道通风，则射流风机组无需启动；若隧道内CO浓度或能见度并持续10分钟时，每一组开启一台风机；若测点CO浓度或烟雾浓度并持续10分钟，射流风机全部启动。此时风机转向应同风向是一致的；若隧道发生火灾，则开启隧道内的全部风机。此时风机的转向应向距离火灾点较近的洞口吹去。

4.2 下位机软件设计

本系统区域控制器应用的是Honeywe-ll MasterLogic-200系列PLC，采用SoftMaster-200作为编程软件。用户可以进行系统配置和程序的编写、调试、仿真、在线诊断PLC硬件配置状态、控制PLC的运行状态和I/O通道的状态等。

（1））首先通过CPU的USB接口连接PC机，在SoftMaster-200软件中对PLC进行配置网络地址并写入，建立PC机与PLC之间的通信。

（2）配置I/O设备信息，明确上位机软件数据库组态点与PLC输入点的对应关系，各输出点与各输出执行单元的对应关系，创建全局变量和本地变量。调用全局变量的步骤如图3所示。

（3）按照控制要求编写梯形图程序。

在编写梯形图时要注意变量与上位机组态软件数据库组态中变量的对应关系；风机的延时启动；风机的单点控制及自动控制；上位机监控界面中按钮之间的互锁等。梯形图编写界面如图4所示。

（4）程序编程完成后，选择“联机[Online]”-“写入数据[Write]”，然后选择要传输到PLC的数据，然后点击“确定[OK]”，将选定的数据传输到PLC。

（5）进行联机调试。

5.结论

本设计对通风监控系统进行了详细的工程设计，包括系统的结构设计，功能设计和模块划分和上下位软件设计。应用力控Forcecontrol 6.1组态软件设计了通风监控系统的主界面、风机显示界面、风机控制界面和风机预案管理等。应用honeywell PLC进行区域控制器设计，并编写了后台控制程序，实现了通风监控系统的各项监控功能。

本系统有效地保证驾驶员、隧道养护人员免受有害气体的危害，提高了车辆运行安全系数。整套系统已投入运行，经过多次现场验证，取得了良好的效果。在本文中我们所做的研究工作还仅仅是初步的，今后仍有大量的工作值得深入探讨。

参考文献

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[2]刘嘉群，郭泽宜.对某高速公路隧道监控系统的研究[J].科技资讯，2009，19（1）：39.

[3]李林锋.高速公路隧道通风监控系统综述[J].交通科技，2011（4）：44-49.

[4]叶建华，钱虹，张蕊，黄张青，王潇鋆.高速公路隧道风机/防火门监控系统组态软件的实现[J].上海电力学院学报，2008，24（4）：346-348.

[5]孙巧燕.隧道通风和火灾报警系统研究[D].长安大学硕士学位论文，2002.

[6]任桂山.城市公路隧道通风智能控制系统研究[D].武汉理工大学硕士学位论文，2008.

[7]袁杰.基于模糊控制的城市隧道智能通风系统的研究[D].武汉理工大学硕士学位论文，2008.

[8]潘胜.城市公路隧道汽车尾气排放浓度的研究及通风方案的设计[D].武汉理工大学硕士学位论文，2009.

作者简介：

篇(6)

【关键词】LPC2119;CAN;实时;监控系统

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

焊接车间里常存有大量的可燃和有毒物品，同时在焊接操作过程中还会产生大量的有化学气体，如果没有及时准确的检测这些气体的存在可能会对工作人员身体产生危害，可燃气体达到一定的浓度还会产生爆炸，带来的危害就相当大。所以设计一种高效准确的监控系统是非常必要的。本文利用CAN总线的通信实时性强、容错率高、抗干扰能力强等特点设计了焊接车间的实时监控系统。

1.系统结构

系统用恩智浦半导体公司的LPC2119芯片，该芯片功耗低。电路通过8路传感器传送在焊接车间里的环境信息，分别是氧、一氧化碳、硫化氢、甲烷、二氧化硫、甲荃的浓度以及环境的湿度和温度。当检测到气体超出设定的标准值时就会产生声光报警，微处理器给换气继电器电路信号开启焊接车间换气并通过CAN接口电路向临控中心送报警信息。监控中心随时可以通过CAN总线读焊接车间的环境信息，显示电路用来显示当前环境状况，供工作人员随时查询。由于CAN总线的优势监控中心随时都可以准确的掌握焊接车间的环境状况，及时处理突况。

图1 系统结构图

图2 SO2取样电路

2.系统硬件电路设计

2.1 取样检测电路

气体传感器选用的是炜盛公司的ME3系统和德国Drger公司生产的miniPac系列定电位电解式传感器，传感器电路如图2所示。各检测电路基本一样，这里只给出了二氧化硫（SO2）的取样检测电路，AD623是一个集成单电源放大器，它的增益可以由外接电路控制。湿度取样检测电路是由湿敏电容HS11XX和TLC555组成，具体电路如图3所示。取样检测电路得到的检测信息分别送到LPC2119的P0.16、P0.20和P0.25-P0.30八个端口作为采集信号输入端。

图3 湿度取样电路

2.2 CAN接口电路

LPC2119芯片中自带CAN控制模块，CAN接口电路就由6N137和82C250组成，P0.23端口与RX0相连，P0.24与TX0相连。

图4 CAN接口电路

2.3 LPC2119端口分配

系统微处理器LPC2119各端口连接是：P0.16为湿度取样检测电路信号输入端口;P0.20为温度取样电路信号输入端口;P0.25-P0.30为气体取样检测电路信号输入端口;P0.0-P0.7为LCD显示数据端口，P0.8-P0.15为LCD显示控制端口。LCD显示屏用深圳市川航科技有限公司的CH240128C液晶模块;P0.23和P0.24为CAN总线数据端口，P0.17为换气继电器控制端口;P0.18为声音报警输出端口;P0.19为光报警输出端口。P0.21-P0.22为按键输入端口。

3.系统软件设计

软件设计是基于μC/OS-II系统设计的，μC/OS-II是一个多任务的操作系统，模块化设计可移植性强。本系统的设计流程图如图5所示。

图5 系统软件设计

4.结束语

本系统设计微处理器选用LPC2119功耗低、处理能力强、性价比高，可在一个焊接车间安装多个本产品，通过CAN总线组网并与监控中心相连，CAN总线传送速度快，可靠性好，监控中心可以实时准备的知道焊接车间的环境参数，预防为]灾难性事故发生，同时监控中心也可以通过CAN总线对本产品的各节点进行设置，防止节点产品误操作。

参考文献

[1]王娟.环境监测在环境影响评价中的分析[J].科技创业家，2013，12（23）：188-190.

[2]李明俊.高效气体监测方案应对空气环境监控需求[J].集成电路应用，2013，35（11）：101-106.

[3]米娟芳，高楠.无线环境监测模拟装置的设计[J].山西电子技术，2013，3：15-26.

[4]陈宣扬.可燃气体检测报警技术研究[D].浙江工业大学学硕士学位论文，2011.

[5]周立功.ARM嵌入式系统基础教程（第2版）[M].北京：北京航空航天大学出版社.2008.

篇(7)

[关键字]提升系统 可移动无线双频监测监控技术

[中图分类号] X924.3 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-2-278-1

1提升系统

提升系统是矿山生产的关键环节，对安全生产起着决定性的作用，根据集团要求，井筒设施由原来的月检提升到每周例检一次。以往每次检测、检修都是检修人员站在罐笼上作业，由于井筒狭小，且存在淋水、上部落物、高空作业、井上下难以联系等安全隐患，作业过程安全系数低、劳动强度大、检测效率低，致使安全隐患排查不细，影响正常生产。

为解决检修过程中存在的安全隐患、降低检修劳动强度，提高工作效率，沂南金矿组织开发应用了可移动无线双频监测监控系统。该系统把现场情况用数字信号传输到地面电脑，实现对现场多方位检测，可疑检测点可局部放大，给检修人员提供准确信息，从而对可疑检测点有针对性的进行检修。该系统可提高检测速度，节省检修时间，确保检修人员安全，提高生产效率。

2可移动无线双频监测监控技术：

可移动无线双频监测监控系统是由音视频采集系统、信号转换系统、音视频接收系统三部分组成。

（1）音视频采集系统。声音由采集器输入音频放大器，经信号压缩放大输入发射模块；视频采集器由4台6毫米摄像头组成，形成多方位视频采集信号，输入发射模块；

（2）信号转换系统。信号转换系统采用2.4GHZ国际通用频率，使用RF CMOS集成IC，整合功率放大器（ PA ）和压控振荡器（ VCO ）集双声道音频视频于一体调制，后经功率放大器（采用德国西门子公司GaAs芯片）作功率放大，形成图像清晰、音频稳定的信号。在长距离传输中，通过中继器放大来保证数字信号的完整；

（3）音视频接收系统。音视频接收系统由信号接收模块和显示终端组成，信号接收模块接收到数字信号后输入电脑显示终端形成视频图像及声音。

全系统采用DC12V电源；保证使用安全。

3技术应用

方案确定后，经调试组装，在铜井分矿进行了试应用。经验证，该系统运行状态良好，安全性能可靠，较好地解决了生产难题，目前该系统在本矿进行了推广使用。

设备组成：音视频采集传输系统是由摄像头、拾音器、发射模块、音频放大器、平板放大器、防水机箱、DC12V电源组成。信号转换系统由RF CMOS集成IC，整合功率放大器（ PA ）和压控振荡器（ VCO ）、功率放大器（采用德国西门子公司GaAs芯片）组成。音视频接收系统是由DC12V电源、信号接收模块、电脑组成。

调制方式：FM /FSK 频率范围：CH 1= 2414MHZ；CH 2= 2432MHZ；CH 3= 2450MHZ；CH 4= 2468MHZ（可选一拖七套设备即七个发射配七个接收）。

技术参数视频输入（ 1 路 ）双声道伴音输入 （ 2 路 ）（ 6.0MHZ NTSC；6.5MHZ PAL ）

发射功率 ：34dBM最大消耗电流：700mA；输入电压：12V接收机频率：CH 1=2414MHZ；CH 2=2432MHZ；CH 3=2450MHZ；CH 4=2468MHZ

接收灵敏度：-90dBm；接收机最大消耗电流：160mA；输入电压：12V，视频输出 （ 1 路 ）；双声道伴音输出（ 2 路 ）（6.0MHZ NTSC；6.5MHZ PAL ）发射接收模块工作温度：-10-120度，根据矿井的深度采用平板接受放大模块，增加接收数字信号数据的强度。

使用方法：把音视频采集传输系统固定在罐笼上面，根据井筒设施调整安装摄像头采集信号，卷扬机以每秒0.5米的速度运行，检修人员在井口接收终端检测竖井井筒内各种设施安全隐患。

可移动无线双频监测监控系统方案示意图（图1）：

可移动无线双频监测监控系统音视频采集器外观图（图2）：

通过使用可移动无线双频监测监控系统彻底改变了以往检测井筒需要多人站在罐笼上作业的弊端，实现了全程音频和视频的监控，降低了安全事故的发生，有力的保证了提升系统的安全运行。

参考文献

[1]刘鹏.基于无线网络的视频监控系统设计与实现[D].浙江大学硕士论文，2006年.