无线电话及寻呼系统
无线电话及寻呼系统（精选11篇）
无线电话及寻呼系统 第1篇
矿用机车无线通信及定位系统由中煤科工集团常州自动化研究院研制推出。该系统以矿用WiFi无线通信系统为基础, 以以太网络为骨干, 在机车沿线设立若干基站, 通过无线通信网络实现机车司机的语音通信、视频监控、机车定位、运行状态跟踪、机车管理等功能, 保障机车运行安全, 提高调度效率。
该系统主要特点: (1) 既可单独组网, 也可与矿井安全监控系统等共用井下工业以太环网, 多网合一; (2) 集语音调度、机车定位、视频监控、机车管理等功能于一体; (3) 通信设备采用标准TCP/IP协议, 具有远程Web管理功能, 维护操作简单; (4) 无线传输速率达54 Mbit/s, 可实现语音、数据、图像的综合传输; (5) 采用开放的WiFi协议, 任何符合WiFi协议标准的设备均可接入, 从而实现全矿井安全生产各环节的无线数据传输; (6) 无线基站、车载台等设备均采用本质安全型设计, 可在危险场所使用。
无线电话及寻呼系统 第2篇
航模动力及飞行环境无线实时监测系统设计
介绍一种航模动力及飞行环境无线实时监测系统以及该系统的组成、硬件设计、通信协议、软件设计及系统的应用.测试结果表明,该系统具有测试精度高,可靠性好、操作和维护方便等特点,可用于航模等小型飞行器的生产、科研、试飞及教学过程等.
作 者：施阁 卢江丽 孙延伟 李青 SHI Ge LU Jiang-li SUN Yan-wei LI Qing 作者单位：中国计量学院机电工程学院,浙江,杭州,310018刊 名：中国计量学院学报 ISTIC英文刊名：JOURNAL OF CHINA JILIANG UNIVERSITY年，卷(期)：20(1)分类号：V216.8关键词：航模动力 飞行环境 实时监测
无线传感器系统的建设及应用要点 第3篇
一、无线传感器的构成
无线传感器网络系统的基本架构包括三部分，第一部分是无线收发芯片，其职责是将数字信息转换为高频无线信号传送出去和将接收到的高频无线信号恢复成数字信息。就无线传感器收发芯片而言，为了一个无线传感器的网络节点和路由器功能的实现，可以采用多芯片的方案。
第二部分是运行于单片机或者无线单片机的内部嵌入式软件，也称软件协议栈。网络堆栈主要有两个职责，第一网络堆栈具有自组织、自恢复的能力，可以处理节点间的联捷通讯因质量和环境因素干扰无法正常进行通信的现象；第二个职能是具有很强的算法能力，可以确保信息数据准确搞笑的通过网络拓扑在节点之间传输，确保信息的实时性的要求。
第三部分为应用软件，这部分主要是各种开发用的软件代码，通过计算机语言进行编写、开发，调用软件协议栈的功能。
二、无线传感器系统的特点
无线传感器网络通常具有以下特点：①自组织性：无线传感器网络系统的节点可以进行自动组网，节点相互之间可以进行通讯工作。②路由多跳性：通信具体、节能和功率控制等因素有时候会对节点进行限制，使节点无法正常进行通信，这时就需要通过其他节点来完成信息数据的传输，所以网络数据的传输路由具有多跳性。③网络拓扑动态性：无线传感器在一些特殊的应用中是移动的，节点会因能量或故障等一些因素停止工作，这时的网络拓扑就会发生变化。④节点有限性：主要受到技术的要求和有限的能量，导致了节点资源的有限性。
三、传感器系统建设要点
（一）网络拓扑管理
对于无线传感器系统来说，网络结构是自组织的，建设的目的是在满足网络的连通度和覆盖度的情况下，选择路由路径，建立一个能够高效转发数据的拓扑结构。网络拓扑结构有层次型拓扑结构和节点功率控制这两种形式，层次型拓扑结构利用分簇机制控制，节点功率控制则是通过控制节点完成总的网络拓扑管理。
（二）网络协议
对于传感器的网络协议来说，主要功能是对信息传递的路径进行控制，目前的建设重点主要是MAC层和网络层。在设计MAC协议时，首先要考虑到MAC层的可拓展性以及能不能节省能量，通过MAC层的合理设计，达到控制节点的工作模式和通信过程的要求，从而降低系统的损耗，延长节点使用的时间。
（三）网络安全建设
传感器系统的网络安全建设，主要的控制方法有两种：维护路由器的安全和完善安全协议的建设。首先，找出节点和真实值之间的关系，然后在真实值的基础上生成路由，能够保证路由器建设的质量。其次，在设计合理的安全协议时，可以先假设基站的工作条件正常，在这种情况下满足合适的存储容量和计算速度，基站的功率能够达到加密的功率需求，在这个基础上设计出的安全协议才能满足传感器运行的需要。
（四）定位技术
定位技术指的是针对传感器上的每一个节点进行准确的定位设计，一般采用的方法是分布定位和集中定位，常用的定位技术是以距离为中心的定位和与距离无关的定位。以距离为中心的定位对于硬件的要求高，精度也比较好，与距离无关的定位受到环境的影响比较大，所以应该根据传感器的具体要求进行选择和设计。
（五）数据融合
传感器的内容和计算能力通常是有限的，在这种情况下，在收集数据的时候要进行有效的数据融合，删除无用的信息，节省容量。对于数据融合，可以在多个层次中进行，首先在应用层应该利用分布式的数据库技术，对于数据进行实时筛选，其次在网络层运用路由协议与数据融合相结合的方法，最后对于MAC层来说，可以减少头部开销。
（六）时间的同步设计
在传感器的运用过程中，例如基于TDMA的MAC协议的监测和运行，基本的要求是节点之间的问题保持同步。首先，节点通过自己记录时间，然后反馈到第三方进行校正，所以，时间精度的大小主要的影响因素是这段校正时间的长度。
四、无线传感器网络应用现状
传感器网络的应用与具体的应用环境密切相关，因此针对不同的应用领域，存在性能不同的无线传感器网络系统。
（一）在军事领域方面的应用
在军事领域方面的应用，可以利用无线传感器网络对敌我区域进行实时监控，监控敌军兵力、装备等，对战场情况有个全面的把握，监测导弹轨迹，定位目标进行攻击等。
（二）在环境监测方面的应用
无线传感器网络在环境检测方面的应用，能够做到传统的系统无法完成的任务。对动植物的活动、生长环境进行检测，使其更好地进行生长发育；对生化和农业的监测，可以掌控其进度；还可以提前对森林火灾和洪水等灾难进行检测。
（三）对建筑结构方面的监测
无线传感器网络可以实时监控建筑物的情况，一旦发现建筑物的健康出现问题，可以及时解决，弥补了传统监控线路易老化、损坏和布线复杂的弊端，而且成本还很低廉。
（四）在医疗卫生方面的应用
无线传感器在医疗方面的应用，主要是让人随身佩戴相应的传感器节点，可通过人体的提问、肌肉收缩、体内电流的相关数据，对人体的健康状况进行非常直观的监测。目前有针对老年人设计的，监测老年人的身体状况的无线传感器的网络系统，可以除了对老年人的健康状况进行检测外，还可以做到在其发病时准确报告其地理位置和身体情况的功能。
（五）在智能交通方面的应用
无线传感器在交通监测方面的应用，将节点布置在主要街道附近，对声音、视频、温度等因素进行实时的监控，还可在车上放置相应的GPS全球定位设备的节点。在整个交通检测系统中，要将重点放在数据的安全传输。整合。网络的安全上面。
结束语
无线传感器网络系统虽然现在还没有在国内实现真正的普及开来，但是很多公司一直投入相当多的精力去研究，相信随着人们生活水平的不断提高、通信技术、网络技术的快速发展和通行成本的不断降低，在不久的将来可以实现无线传感器网络系统的登门入户。
参考文献
[1]武斌.无线传感器网络覆盖控制策略研究[D].西安电子科技大学.2011.
[2]邢二庆.无线传感器网络数据融合算法的研究[D].沈阳航空工业学院.2010.
[3]胡玲.无线传感器网络网络信息融合与目标跟踪的研究[D].华东理工大学.2012.
[4]李霖.传感器应用中的常见干扰分析及对策[J]. 信息与电脑（理论版）.2011（04）
医院无线临床信息系统架构及实现 第4篇
医疗行业作为与人民生活息息相关的行业,在计算机技术高速发展的今天,它的信息化建设就显得尤为重要。特别是具有灵活、方便性的无线局域网技术在安全、稳定性得到保证的前提下,其在医疗领域的应用就更加广泛和有效了。目前,国内外颇具影响力的医院纷纷采用以WLAN为基础的医院无线网络,来进一步提高工作效率,改善服务质量,而且取得了非常好的效果。
我院秉承“真诚、善意、精致、完美”的理念,处处为病人的健康、安全为己任,力争做病人所信得过的放心医院,提高医院的竞争力。医院领导非常关注医院信息化的建设,关注信息化与临床服务的结合点,对医院信息化的规划和建设提出了战略性方针。在开业的第一年(2007年)就率先在省城杭州推行了整体化的电子病历系统、无线临床信息系统的试点工作,目标是解决临床医师在大病历、病程记录、手术记录等大量的文本书写所花费大量宝贵时间的问题,让医师有更多时间为病人服务,更多时间贴近病人。实现移动查房,医生能够在床边阅读病人的医嘱、检查、检验结果,包括PACS系统中的图像,浏览电子体温表单,可根据病情直接开列医嘱,及时把医嘱、检查、检验申请单下达到相关科室,及早安排预约登记。真正实现病人的信息在“移动中”让医护人员共享。
2 方案及实施
2.1 无线网络的架构
无线局域网(Wireless Local Area Network),简称WLAN,是计算机网络与无线通信技术相结合的产物,取代了常规LAN中使用的线缆介质,提高了网络的灵活性与可移动性。
无线网络技术带来的核心优势就是移动性,医院信息系统非常庞大,无线网络在医疗机构中的应用才能满足建立“以人为本”医疗模式的需要。
2.1.1 选择无线产品和设计的原则
医院要求零维护无线局域网覆盖及其他无线业务设计,必须满足医院无线网络的可靠性、先进性、实用性、可兼容及可扩展性。新建立的系统能够最大限度地适应今后技术和业务发展的需要;能够最大限度地满足实际工作的要求;可兼容及可扩展性,进行方案建设时,力求做到网络结构清晰、合理并具有扩展能力;硬件配置先进、可靠,能够满足网络及软件运行的需要;系统软件安全、可靠,界面友好,易于操作和维护;包括以后医院VOIP及病人定位等服务。
2.1.2 无线网络架构
根据医院实际情况,网络拓扑描述如下:
移动数据终端(Symbol MC50):MC50是移动数据终端中首款结合了增强的PDA改进结构,优化了操作企业级应用程序性能的产品。在MC50安装通信软件,接入无线局域网,实现终端在CCM上的注册。最终实现了病区护士、输液室护士、手术区等使用MOTO MC50的护士间的通话联系,也同样完成了与护士服务台的IP话机工作通讯,MC50与手机等终端高质量的语音通话。完成了病人呼叫到护士服务台后,由当班护士通过IP电话通知持有MC50、正在病区巡视或处理其他治疗项目的护士,及时去处理病人的呼叫请求,或护士之间的相互协调处理工作的通讯;
病区移动终端(MOTO MCA):它是第一个集成了Intel Health技术的移动临床助理终端。Intel Health的技术允许在MCA T10Y上可以完成:医护人员的医嘱及各类检查结果查询及执行、临床记录笔记和拍照、RFID标签阅读等。Intel®Centrin的移动计算技术和高速无线连接,为移动临床信息系统增添了强有力的助手。
2.2 医师、护士移动查房
医师移动终端,基本上可实现无纸化的查房、医嘱处理、查阅各类检查、检验结果和影像图像等关键信息,查阅电子体温曲线图及护理的记录。可根据病情直接输入医嘱或修改医嘱。护士的手持移动终端EDA(MC50等),查对医嘱,现场输入生命体征信息,通过无线网络实时把数据传送到数据中心,同时可采集护理评估记录等数据.
我院移动查房系统最大特点的“整合”。包括界面上医护人员能够直观的操作所有的临床指令,即界面的整合;另一类是在书写病历过程中,相互数据的流通,即数据的整合。这两者都做到,才能算是真正意义上的电子病历集成移动查房。
2.2.1 界面的整合
移动查房时,能够最直观看到已经开过的医嘱、检查、检验项目和数据、病人的体温变化曲线,同时可下达医嘱等指令。
2.2.2 数据的整合
主要有电子病历系统与HIS、LIS、PACS等系统数据的整合。病历书写中,特别是入院记录中,大量用到了病人基本信息数据。在电子病历系统中,入院记录直接采集了HIS中病人的基本信息数据,减少了医生书写工作量,同时实现数据的共享。
2.2.3 数据的共享
通过电子病历系统把原有的分离、孤立的数据整合或实现共享,病案首页与HIS数据的整合,病案首页中大量重复了HIS系统已经存在的数据如:病人基本信息、费用手术、转科情况等。所有这些信息在电子病历系统中进行了集成,可以自动采集数据。一般体格检查表、专科检查表的结构化的模板设置,既方便医师的输入又能兼顾相对标准化的选择。
2.3 门急诊无线输液管理系统
系统的应用呈现出一个全新的管理模式,关键技术是二维条形码标签、无线网络、手持PDA(MC50)、RFID的无线呼叫和接收系统。该功能的实现改变了病人大声呼喊甚至举着输液袋到护士站去找护士的局面,给护士和病人营造了一个安静的治疗环境。
2.4 营养点餐系统
“营养点餐系统”与医师的饮食医嘱及时共享,后勤人员及时(每天上午9:00)来到病人床边预定第二天就餐明细,根据事先制定的菜单让病人选择,用EDA刷病人腕带或直接查找到病人后,录入病人各餐次的就餐明细。通过无线网络,把住院病人信息、病区医师医嘱、护理执行、病区食堂的点餐、配菜、采购等流程一体化,实现信息共享,使病区营养点餐流程更流畅,真正营造了一个无病人投诉的温馨的就医环境。
2.5 手术室护理信息管理系统
病人入关前:手术室护士可在病人术前通过登陆无线手术管理系统查看病人的基本信息、医嘱、检验检查报告。用EDA刷病人腕带,确认病人身份的同时查看手术病人的手术安排信息、麻醉安排情况,记录手术开始时间。
病人入关后:手术室洗手护士用EDA先刷抗生素输液上的二维条码,再刷病人腕带,确认身份并执行。待准备开始麻醉后,记录麻醉开始时间。
病人出关后:手术完成后,洗手护士用EDA刷病人腕带,默认手术结束,记录手术结束时间,通过EDA可看到手术的开始、结束时间。在离开手术室时,记录离室时间。这样的流程记录了各过程的关键节点的信息,有效保证了病人安全,达到了JCI认证的要求。
2.6 电子体温单和电子式三卡
病区的常规的“输液及注射卡、口服药卡、治疗卡”全部推行电子表单,同时延伸到EDA中。借助EDA的实时床边数据采集,根据医嘱自动生成每床病人的体温、脉搏、呼吸、血压、血糖、出入量等,系统汇这些体征信息,自动生成体温护理文书,由病案统计室批量打印存档。为减轻护理的繁重手工的操作,迈出了坚实的一步。
2.7 检验标本的安全管理
在医师开列检验医嘱后,护士执行时,打印出印有检验项目名称、病人信息等的标签(二维条码),标签粘贴在试管(另一张留给检验科,便于扫描),流程中的关键节点时间详细记录(计算机系统自动完成),有效监控样本准确采集,及时送达和检验结果安全有效的整个采样检验的全过程。
3 实施结果及展望
3.1 移动临床信息系统让医师、护士的时间更多地交给病人,体现我院以“病人为中心、于细微处见爱心”的宗旨。
病区医生在临床诊断和临床决策的过程中,基本上可以通过移动查房系统或放置在医师办公室的台式电脑,在电子病历系统中直接查阅医嘱资料、病程记录资料、检查数据、检验数据、手术资料、病人生命体征资料、下达医嘱,护士核对执行;医生还可以在书写病程记录的过程中随时使用检查、检验数据,辅助医生快速完成病程记录等文书的书写工作,把医生的更多时间和精力用在了病人身上,大大提高了医生的工作质量和工作效率。护士使用手持EDA后,无论到床边把病人生命体征实时录入、查询医师的医嘱、护理评估数据现场采集等,都充分体现的无线移动临床信息系统的强大优势。
3.2 实现传统医疗质量控制方法和监管模式的变革
移动临床信息系统的运行,把护士围着病人的床边转,及时按医师医嘱执行操作的各环节的状态(时间病人、操作内容)全部记录,护士接药确认、输液配置、注射、接瓶、巡视,口服药服用、检验标本接送流程、体温单的生命体征数据、入院评估、每日护理记录、重症护理记录数据采集等等操作均变得有案可查,使医疗质量从原来的“终末管理”转变为“环节控制”,和“实时的、全过程”控制:
3.3 展望
移动临床信息系统的实施,真正实现了“让医师、护士的时间更多地交给病人”理念,体现绿城医院“做医就是做良心,做人就是所人品”的高风亮节准则。严格遵循JCI认证的要求,把病人的安全永远放在第一位,这必将是医院发展的最终趋势,赢得病人,赢得发展。
参考文献
[1]陈鹏主编,病历书写规范。浙江大学出版社2003.4.
[2]魏永华,李包罗.新一代医院信息系统的核心技术—集成.2005中华医院信息网络大会暨中外医院信息化高层论坛论文集.
[3]李包罗.医院信息学-信息管理分册.人民卫生出版社.
[4]Institute of Medicine,The Computer-Based Patient Record,National Academy Press,1997:55-56.
[5]李小华,刘晓辉,傅军,等.“临床信息系统”建设的实践与体会.中国数字医学,2007,2(3):42.
无线电话及寻呼系统 第5篇
笔记本电脑使用过程中总会有这样那样的问题出现，有时严重到需要重装系统，然重装后也有可能出现其他问题，
Win7系统重装后搜不到无线信号的原因及解决方法
。常见的现象就是搜索不到无线信号，让我们以Win7系统为例一起来分析下原因及处理措施。
一、重装后无线网卡驱动没有安装：
无线的连接自然少不了无线网卡，而驱动则是对无线网卡来说最重要的，要是没有安装或安装不正确的驱动，那么是无法使用无法网络的。
解决方法：
1、按你笔记本的型号去 下载属于win7系统的无线网卡驱动并安装，
2、如果找不到的话可以使用“驱动精灵”一类的软件进行检测并安装驱动。
二、你可能关闭了无线网卡
在笔记本中一般都配有关闭/打开 无线网络接收的功能，所以在无线无法搜索到的时候可以尝试找到无线开关检查一下有没有开启。
1、一部份笔记本拥有物理开关，在笔记本侧面或面板中可以找到;
电梯远程无线监测系统 第6篇
摘要：随着城市化进程的加速，电梯已成为百姓出行必备的垂直交通工具，电梯安全问题不仅与每个公民的日常生活息息相关，更事关人们的健康发展和安全。为能够迅速准确地掌握电梯的日常运转情况、及时发现电梯故障、提高工作效率和经济效益，设计电梯远程安全监控系统，是集仪表检测、红外视频监控、无线网络通讯、计算机技术于一体的新一代远程智能管理控制系统，该系统可实现对电梯运转的数据采集、远程传输、计算机存储和处理、远程设备操控及远程视频监控，以便实时监控电梯的运行状态和各种随机状况。
关键词：电梯远程无线监控；安全监测；无线网络通讯；计算机系统管理
1、电梯监控现状
我国电梯已成为与居民联系紧密的一种公共交通工具。但是，作为一种复杂的机电设备，电梯的安全属性与人民群众日益增长的安全需求是有差距的。2011年7月5日，北京地铁4号线上行自动扶梯突然发生倒转，造成电梯上的乘客1死3重伤，27人轻伤的惨剧。事故发生后，北京市对地铁站内涉及事故的OTIS电梯同型号电梯177台自动扶梯停运整改，期间乘客只能步行进出车站，涉及人次以百万计，其影响甚至直到2012年春运。虽然过去10年间我国万台电梯事故率由1.56起降至0.15起，但随着电梯保有量的上升，在用电梯的使用加剧，加之维护不及时、不规范的现象的存在，电梯运行的安全隐患必然将进一步加大。现今我国的电梯仍采用传统的人工报修方式。由于发现存在问题的以第三方维保居多，老旧电梯居多，居民使用的乘客电梯居多，其所有的电梯都处于一个较低的技术状态，真正发生安全事故无法及时阻止和处理。
2、电梯远程无线监控
电梯远程无线监控系统已摆脱了传统的监控模式，电梯采用远程控制智能管理，信息采集准确、快捷；为电梯日常管理运行提供保障；可及时发现故障隐患，确保人员安全。针对电梯的特点，电梯处于楼宇井道内，环境恶劣，该系统前端传感器如位移、压力、电量等传感器均为防爆壳体、卡装或强磁吸附安装，安装拆卸便捷；现场控制柜内装有控制和数据处理单元，接线、安装均符合电梯行业相关标准要求。北方地区全年温差较大，该系统前端传感器、网络红外摄像机、现场主控柜内设备均选用宽温产品可适应-40℃～+65℃温度范围，保证系统可全天候稳定运行。
3、电梯远程无线监控系统主要构成
现场数据采集部分：根据电梯的实际情况，可采用载荷位移传感器、压力传感器、网络红外摄像机等设备。无线设备内部使用高能电池，在井道只进行一次性安装，没有任何外接电源，不仅简化了现场安装，减少了干扰，后期维护更简单方便。
控制柜：柜内配有电量模块、三相电参数检测传感器、启停控制器和数据采集控制器，进行现场所需数据的采集、处理，及电梯的启停控制等，并为相关设备提供现场电源。
无线通讯：如数据采用有线传输方式则耗费巨大，且由于距离遥远现场情况复杂布线难度很大，采用其他如GPRS/CDMA等传输方式需要高昂的使用费，而无线网桥接入方式使用民用自由辐射频段，不用申请也无需另行付费，更不必担心与其他无线信号发生干扰。接入方式灵活方便、性能稳定、可靠、高速，可满足实时视频传输要求。
终端服务器：在远程中控室内设有终端服务器，配有终端组态软件，用于数据接收、处理和显示。软件包括数据采集模块、数据转换模块、网络管理模块、显示模块、控制模块、数据库等多个模块，具有良好的人机交互界面，操作人员可以在计算机上远程监控现场设备的各项数据、控制电梯远程启停等。
4.电梯远程无线监控系统主要功能
可远程对电机等重要设备运行数据进行实时监控，如三相电流、电压、功率；可给出上电流、下电流、电流平衡度及冲次时间，便于操作人员掌控电梯前端信息采集与上报，然后通过网络将数据和视频信息上传至市级监测平台进行分析、应用，并可以和其他政府部门互联互通。电梯远程无线监控系统的实施，有利于加强电梯安全性能的监管，能够解决长期以来电梯安全监察工作中存在的电梯管理被动后置、专业管理部门职责不明、缺乏有效的监控和安全评价的手段的问题，实现风险关口前移，提高监管的前瞻性，保证电梯安全监察的动态性和时效性。
采用网络红外摄像机进行井道内视频监控，可直观的监控传动部位发热烧伤和抱轴，造成滚动或滑动部位的零部件损坏。可通过远程视频方式观看电梯情况，判断现场故障问题，减少人工工作量，降低劳动强度，增加工作效率。
5、电梯远程无线监控系统发展前景
若想大幅降低国内电梯的故障，就一定要在继续加强电梯可靠性设计和制造技术的同时，加强管理和及时维修，保证维保资金的到位，是使电梯在整个使用寿命中一直处于良好的工作状态。在加强改进电梯可靠性设计的同时，加强使用的维护保养和建立可靠性管理系统也是很重要的。实践证明，很多故障是可以在日常工作的检查和维护保养时消除的。电梯的远程无线监控系统前端传感器与控制柜内的数据采集控制器间采用短程无线数据传输方式，无需挖沟排管布线，不会对现场的环境产生大的改动；一个数据采集控制器可对相邻距离较近的几台电梯传感器数据进行采集处理，综合成本较低，性价比较高。前端传感器采用卡夹等方式，安装方便，在维修和作业时便于拆卸和重新安装。该系统不仅减少事故的发生率，降低事故的严重程度，使事故的损失大大降低，而且减少了设备的磨损，延长设备的寿命，同时还降低设备的能耗，降低设备的维修率，节省人力资源。这样就大大的提高了电梯的使用寿命。为保障使用者的人身安全提供了有力的技术支持，采用无线的传输方式可以远程监控，大大提高管理水平和效率。这种技术在交通安全日益提高重视的今天，显得尤为主要和突出，在以后的电梯安装使用中一定会非常的受欢迎。
6. 结束语
以上所有论述都围绕一个论点，电梯远程无线监控系统的使用必然成为趋势，将成為电梯科学管理维护不可缺少的保护系统。在电梯频繁出现安全事故等情况的今天，准确有效的事故预报警保护系统对电梯安全运行将起到重要的支持作用。
参考文献：
[1]郭伟.省级电网互联网信息安全关键技术研究与应用[J].电力信息化，2012，06：82-86.
远程无线视频监控系统设计及实现 第7篇
在当今的网络体系中,有线网和无线网广泛应用在视频监控中,为视频数据的远程传输、智能化管理提供了强有力的支持。有线网络在现实的监控需求中难以胜任于复杂恶劣的地理环境中(如交通监控、电力、旅游区、油田、森林防火等众多领域),而且建设成本高,网络建设周期长,阻碍了有线网络在视频监控中的发展[1,2]。因此如何合理地解决复杂环境的视频传输问题已经成为现在人们研究的热点。无线网络以其灵活性、便捷性、移动性、低成本等特性成为远程视频监控的最佳网络解决方案[3]。
无线视频监控系统的发送端由视频信号采集端、采集端处理器、无线发送模块组成。接收端由无线接收模块、接收端处理、视频输出设备构成。
无线视频传输技术不仅受信道带宽有限、干扰多等不利因素的影响,同时也面临着传输数据量大、实时性要求高的两大挑战[4]。目前,无线通信技术主要包括蓝牙、Wi-Fi、Ir DA、UWB、Zig Bee等技术[5]。Zig Bee技术具有2.4 GHz、ISM免费频段、功耗低、成本低、抗干扰能力强、高保密性、高集成度、高可靠性、自动动态组网、网络容量大等优点[6]。因此本系统选用Zig Bee作为本设计的无线通信技术。IEEE 802.15.4/Zig Bee网络协议是基于开放系统互连模型(OSI)的[7]。此标准定义了PHY层和数据链路层的MAC子层。协议定义了三种拓扑结构:星型结构(Star)、树型结构(Cluster tree)和网状结构(Mesh)。协议中具有通信能力的设备分为全功能设备(Full function device,FFD)和精减功能设备(Reduced function device,RFD)。全功能设备支持任何一种拓扑结构,作为网络协调器可以和任何一种设备进行通信。而精减功能设备,仅支持星型结构,只和网络协调器进行简单通信。物理层定义物理无线信道和MAC子层之间的接口,提供物理层数据服务和物理层管理服务。PHY层总共提供27个信道用于收发数据。868 MHz频段1个信道,915 MHz频段10个信道,2 450 MHz频段有16个信道[8,9]。载波调制分配如表1。
1 硬件电路设计
硬件电路主要包括电源、JN5139模块、摄像头、复位和编程按键,设计原理如图1所示。
J1主要是和PC机连接下载用的数据线端口。
J2是与摄像头连接的数据端口,摄像头的2脚VCC与JN5139的24脚VDD相连,摄像头的3脚GND与JN5139的25脚GND相连,摄像头的4脚TX与JN5139的36脚RX相连,摄像头的5脚RX与JN5139的35脚TX相连。
REST 按键和PROG按键主要在程序下载时使用。
为了适应远程传输,本设计选择JENNIC公司推出的高性能、低功耗的无线SOC模块JN51XX。JN5139-Z01-M02带有功率放大器和SMA天线接口的高功率模块,其应用在ISM 2.4 GHz频段、兼容IEEE802.15.4协议、具有16 MHz 32位的RISC处理器、96 K RAM、192 K ROM、具有深度休眠模式、四路12位模拟量输入、2路11位模拟量输出、天线接收器的灵敏度高,功耗低,通讯距离远等特点。
JN5139在深度休眠模式下电流为0.2 μA,但是在发射时功耗较高,电池持续时间短,电源问题成为制约ZigBee发展的瓶颈,因此本设计提出采用清洁能源太阳能电池板对可充电锂电池进行充电作为电源。图2为TPS63020电源控制管理芯片构成的充电电路。
TPS6302X芯片是一款直流/直流升降压转换器电源控制管理芯片,可为双重或三重碱性电池、镍镉、镍氢电池供电,提供1.8 V5.5 V的典型输出电压。具有效率高、动态输入电流限制、2.4 MHz的固定频率、具有过压、过热保护电路等优点。
FB管脚的输入电流为0.01 μA, VFB电压为0.5 V, 为保证分压器电流为1 μA ,选取R2=200 kΩ。R1的阻值取决于VOUT,可由公式(1)得:
若使用TPS63021芯片时,R1=0 Ω。为正确配置TPS6302X器件,在L1和 L2管脚之间需连接电感L,可由公式(2)、式(3)求得。
VIN1最大输入电压;
L1降压模式下的电感计算值;
L2升压模式下的电感;
锂电池充电电压从2.5 V上升到4.2 V时,电感L值约为1.5 μH4.7 μH,选L=1.5 μH。为维持控制回路的稳定性,保持ESR最小值,输出端电容值可由公式(4)得:
COUT=10L (4)
通过计算求得COUT=10 μH 。
摄像头实物如图3所示,摄像头框图如图4所示。摄像头各部分功能描述如下:
CMOS传感器,型号为Omnivision公司的OV7640。核心模块使用3.3 VDC供电,可以生成最大640480的JPEG彩色图片。
图形处理器,主要负责将CMOS传感器感应产生的原始数据转换成二进制图片,可通过UART的输入输出界面和外部控制器相联。
UART通信界面,标准的输入输出界面,可以连接绝大多数单片机或者PC机。
2 软件设计流程
本设计采用高集度的图形处理器和CMOS传感器,用户在实际操作过程中可直接通过UART界面将预先定义好的指令发送到图形处理器就可以获得一幅完整的图片。图5为摄像头获取JPEG图片的软件流程图。
控制过程的状态转换及主要函数:
(1) 空闲状态:
摄像头处于待机状态。
(2) 同步状态:
当有指令进入时,摄像头必须进行一次同步,目的是确认整个模块可工作。其中使用主要函数有:
PUBLIC void vSynchronize(void) 该函数可连续执行最多60次,表示传感器模块同步信号被确认,若未收到确认信号,将重置CMOS模块。
(3) 参数设定状态:
根据图片生成指令,对CMOS模块进行参数设定,包括图片大小和输出图片数据包大小。其中所使用的函数有:
PUBLIC void vInitialCamera(void)
PUBLIC void vSetPKGSzie(void)
如果CMOS模块未发回确认信号, 则将重置CMOS模块。
(4) 接收图片状态:
当参数设定完成后,外部控制器发出“开始图片获取”指令,CMOS模块会自动进行图片数据的获取与转换,根据之前设定的参数,然后连续输出数据包。注意,每个数据包从CMOS模块发出后,外部连接控制器都必须要返还一个确认包,然后才能获得下一组数据。
获取图片函数为:
PUBLIC void vGetPKG(void) 转换数据包获取由UART界面直接获得。
返还确认函数为:
PUBLIC void vSetPKTACK(uint16 u16PktCounter) 其中u16PktCounter是指下一个获得数据包的编号。
如果UART界面长时间没有获得数据,系统则需要自动重置CMOS模块。
(5) 图片接收完成状态:
当外部控制器发出“开始转换”指令后,第一个输出的数据包里包含已经转换好的图片大小。因此,在本阶段,如果成功获取的数据大小等于最开始给出的数据大小,说明图像数据已经完整的从CMOS模块传出了。CMOS模块将重新进入空闲状态,等待下一个转换指令。
在远程客户端采用监控管理软件,通过对串口、波特率等控件的设置,发送远程监控指令,接收视频采集模块的信息,实现数据处理、接收、存储和显示。将采集的数据信息以直观方式呈现给监控人员。实验结果如图6所示。
3 结论
本系统采用ZigBee技术,具有功耗低、成本低、抗干扰能力强、高保密性、高集成度、高可靠性、自动动态组网、网络容量大等优点,但ZigBee传输数据速度低,无法真正的实现实时传输,可应用于监控点较多、实时性要求不高的场所。在工厂、水利监测、森林、沙漠等恶劣环境领域,具有一定的推广价值。
摘要：以无线传感器网络和ZigBee技术为基础,采用Omnivision公司的CMOS视频传感器采集图像,采用JN5139-Z01-M02高功率数据传输控制模块进行数据传输,采用TPS63020电源控制管理芯片对电源进行管理。该系统可广泛应用于火灾监测、安全监控等领域。
关键词：ZigBee,无线视频监控,高功率模块
参考文献
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开关设备无线测温系统设计及应用 第8篇
1 国内外发展趋势
输变电设备工作时一般都位于大电流和强磁场的环境中, 由于强电磁噪声问题, 在实际测试中, 其测试信号的有效传递也一直是难以妥善解决的问题。
随着温度传感器的快速发展, 使得人们可以对输变电设备的温度进行不同方式的定量的监测, 采用了不同工作原理和各种方法。现有的开关设备触头测温主要有以下几种方式:
(1) 普通测温:常规的热电偶、热电阻、半导体温度传感器等测温方式, 需要金属导线传输信号, 绝缘性能不能保证。
(2) 红外成像仪:无法透过柜门测量内部设备, 开关设备运行时必须关闭柜门, 导致红外方式无法测量。
(3) 光纤测温:光纤式温度测温仪采用光纤传递信号, 其温度传感器安装在带电物体的表面, 测温仪与温度传感器间用光纤连接。光纤具有易折, 易断、不耐高温。积累灰尘后易使绝缘性降低, 且在柜内布线难度较大, 造价高。
科学技术的不断进步与发展使得温度传感器的种类日益繁多, 开始由模拟式向着数字式、单总线式、双总线式和三总线方向发展。而数字温度传感器更因适用于各种微处理器接口, 组成的自动温度控制系统具有可以克服模拟传感器需要信号调理电路和A/D转换器的弊端等优点, 被广泛应用于工业控制、电子测温计、医疗仪器等各种温度控制系统中。其中, 比较有代表性的数字温度传感器有DS1820、MAX6575、AD7416等。
由于开关设备中存在裸露高压, 空间封闭狭小, 无法进行人工巡查测温, 具有较多的测温点, 导致测温装置安装困难、适应性较差等问题。传统的测温方式都无法有效地解决这个问题。无线传感技术、数字温度传感器的发展, 使得复杂环境温度在线监测成为可能。
2 开关设备无线测温系统设计方案
本项目是基于无线传感器网络的开关设备无线测温系统设计, 包括若干个传感器节点、协调器节点 (传感系统、数据采集及传输系统) 和上位监控中心等三个部分构成, 如图1。
传感器节点 (传感系统、数据采集及传输系统) 也就是传感系统整个开关柜测温在线监测系统的终端设备, 由传感器、微处理器和无线模块构成, 结构图如图2所示。
温度传感器被安装在开关柜的相应监测点, 传感器作为Zig Be网络中的节点, 负责采集监测点的温度数据, 并把数据通过Zig Bee网络发送、传输至协调器。
协调器节点由无线模块、微处理芯片组成, 位于传感器节点之间的中心位置。协调器节点主要负责管理与它相连的所有的传感器节点, 同时接收来自传感器节点的温度信息数据, 最后将接收到的所有的传感器节点的温度信息数据通过RS485传输给监测平台的PC机。
上位监测平台, 由PC以及监测软件构成。监测平台pc机通过监测软件接收来自协调器节点的各个传感器节点的温度信息, 并且对所获得的温度数据信息、进行分析、处理、记录、显示。
3硬件电路设计
3.1 稳压电路
该项目使用到稳压电路如图4所示, 其中我们使用的稳压集成芯片为L7805CD2T。L7805CD2T是一款采用D2PAK封装方式的线性稳压器。只有一个输出端, 并且输出的电压为5V, 而输入端的电压最大可以达到35V。这款线性稳压器的工作温度为0℃到125℃。
3.2 放大电路模块
如图5放大电路所示, 本项目在放大电路上使用到两款芯片, 分别为AD620AR以及OP07CS。AD620AR是一种低功耗、高精度的仪表放大器。它只需要一个外接电阻, 就可以设置各种增益, 其放大范围可以达到1-1000。在图5所示是AD620AR在实际电路中的一种应用。OP07CS芯片是一种低噪声, 非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。OP07CS具有很低的输入失调电压, 所以很多时候不需要额外的调零措施。
4 结束语
该项目是针对电力系统开关设备在长期运行过程中常出现表面氧化腐蚀、紧固螺栓松动, 触点和母线排连接处老化等问题造成设备过热现象而开展的研发, 为保证开关设备在运行过程中的可靠性, 对开关设备温度的在线监测显得非常有价值。随着国家智能电网的建设, 开关设备温度在线监测的需求将越来越大。
摘要：本文拟开发一种基于开关设备无线测温系统, 将温度传感器安装到开关柜等输变电设备带电接头上, 在线测量该点温度后, 以无线方式将数据上传, 集中显示, 并实现超温报警, 并与后台计算机连接, 用户在远端监视设备温度运行状态, 系统发现设备温度异常, 自动远程报警。
关键词：无线,开关柜,测温
参考文献
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无线接入系统的资源分配及实现 第9篇
无线接入是网络的最后一跳, 由于无线信道的变化、信道带宽的变化、业务的不均匀性及属性不同, 要求在服务质量与无线传送带宽效率之间取得平衡, 其中服务质量包括:长期公平传送、短期公平传送、时延、时延抖动等;无线传送带宽效率一般指业务信息吞吐率。业务属性、服务质量、带宽效率是相关联的一组衡量指标, 在特定准则下, 通过合理组织分组调度来追求最大平衡。
一般分组调度分为基于基站的调度和基于用户站的调度。在基于基站的分组调度中, 基站掌握下行业务队列情况, 如:业务队列长度、业务到达时间、服务质量要求;对于上行队列情况, 则必须通过管理信道由基站向用户站询问来获得, 一般询问方式为定期寻呼。这样, 占用了一定传送带宽, 不可避免地影响带宽效率。所以, 也有研究者对基于用户站的分组调度进行了探索, 以期提高带宽效率。基于用户站的上行分组调度追求的目标为提高有效报文发送比例, 报文队列情况用户站直接可以获得, 而信道情况, 一般由基站实施测量, 通过下行管理信道通报给用户站, 这是因为测量信道状况是复杂, 且很消耗能量的处理工作。
1 资源分配模型
多媒体无线接入系统服务的业务客观地具有不同的优先级, 所以其资源分配模型如图1所示。资源分配主要包含接纳控制与分组调度2部分内容, 其中资源主要指传送带宽、缓冲空间等, 缓存空间的分配主要与接纳控制相关, 传送带宽分配主要与分组调度相关, 虽然如此, 但分组调度也会影响到存储空间, 因为, 如果某个队列的得到传送机会少, 则其存储空间占用则较多, 势必影响到与该级别队列的接纳控制;如果接纳控制使得某级别队列的存储空间占用过多, 则分组调度需要考虑为其提供较多的传送机会, 也就是说, 分组调度要综合考虑队列优先级和队列中业务信息的多少。
2接纳控制
2.1业务模型
有研究表明, 基于IP技术的网络中业务无论是数据业务还是VBR业务, 都在相当长的时间尺度下呈现出统计自相似性, 并且与网络拓扑结构、用户数量、服务无关。因此, 无线接入系统的接纳策略如果与业务的自相似特性对应, 将得到比按传统Markov模型考虑更好的性能。
一个随机过程x (t) 在统计上具有参数为H (0.5H1) 的自相似性, 如果对于任意实数a>0, 随机过程 a-Hx (at) 与x (t) 具有相同的统计特性, 即:
① 均值E[x (t) ]=E[x (at) ];
② 方差Var[x (t) ]=Var[x (at) ];
③ 自相关Rx (t, s) =Rx (at, as) 。
其中参数 H 称为自相似参数, 是自相似程度的一个重要度量, 是描述自相似性的唯一参数。H的取值范围为[0.5, 1], H=0.5表示没有自相似性, H的值越接近于 1, 过程的自相似性越高;典型的自相似业务, Hurst系数大致在0.8～0.9 范围内。在实际运行的无线接入系统中, 分组业务作为一个随机过程可以近似看作离散时间上的点过程, 呈现长程相关性 (Long-range dependence, LRD) , 这是自相似过程最重要的特征之一, 意味着距离较远的数据之间的相关性不能忽略不计。长程相关性用当时间τ增加时自协方差函数 C (τ) 的行为来定义。一般长程相关性具有双曲线型缓慢衰减的自协方差:
C (k) ～|k|-β (0<β<1) 当|k|∞时,
式中, β和Hurst参数的关系为:H=1- (β/2) 。长程相关性反映了自相似过程的持续性, 即在所有的时间尺度上数据业务到达具有突发性。
2.2自相似业务与缓存、带宽的关系
分组业务的自相似特性表明其具有突发性, 那么对缓存、带宽带来不可忽略的影响, 处理不当将显著影响服务质量, 或者浪费系统资源, 如硬件能力、传输带宽等。
① 总的来说, 随着缓冲区长度的增大, 有效带宽需求减少;
② 在缓冲区大小超过某些特定值时, 如果再增大, 有效带宽需求急剧下降, 所以缓冲区大小可设置为该值的2倍;Hurst系数越大, 缓冲区长度越大时有效带宽下降得越迅速, 并很快稳定。对于典型的自相似业务, Hurst系数大致在0.8～0.9范围内;
③ 当缓冲区长度较小时, Hurst系数越大, 有效带宽越小;反之, 当缓冲区长度较大时, Hurst 系数越大, 有效带宽越大。
出于业务的自相似特性, 考虑迭代方式的接纳控制。
3 基于迭代的接纳控制[1]
① 当前状态:已有n-1个业务流被接纳, 复接后总业务流呈现分形布朗运动, 具有参数{Mn-1, An-1, H}, 占用容量Cn-1;
② 有新业务流到来, 参数为{mn, an, H}, 依下式计算新业务流加入后的总业务流参数:
③ 如果网络容量能够满足新业务流对带宽的需求, 则接纳该业务流, 否则拒绝;
④ 当一个业务流取消时, 重新计算总业务流参数:
4 公平分组调度
不同优先级的业务流具有相同的分享资源的权利, 随着网络负荷的增加, 为了尽可能地满足高优先级业务的服务质量, 一般使低优先级业务放弃传输机会, 造成低优先级分组丢弃概率增大。所以出于服务公平性考虑, 在分组调度上, 仍然需要为低优先级业务分配一小部分传送带宽, 防止高优先级业务完全占用传送带宽。
4.1加权公平处理理论模型
为了追求服务的公平性, 对各分组队列进行加权处理, 形成加权公平队列;通过加权处理每个队列得到如下等效速率:
式中, C为传送总带宽, 每个业务流分配有权值Wk, 总共有N个业务流队列。
4.2权值的动态调整
由于块调度、多址及共享带宽的原因, 必然会造成一些队列领先, 另一些队列滞后, 为了使得服务公平, 每个超前业务流释放部分带宽给滞后的业务流, 并重新计算每个队列的权值。所释放的带宽表示为:Bk。那么滞后业务得到一个新的权值, 新权值依下式计算:
超前业务流也得到新权值, 通过下式计算:
5 使用令牌桶调度器限定业务的速率和延迟
分组通过调度器后就进入实际发送。当业务具有可变速率, 且有突发特点时, 可通过双令牌桶调度器进行调度。第1个令牌桶有容量为M, 且以速率p产生令牌;第2个令牌桶有容量b, 且以速率r产生令牌;2个令牌桶通过“与”操作对业务流进行控制, 即只有当2令牌桶容量都大于当前分组时, 分组才被送上信道进行发送。该令牌桶设计为r<p且b<M, 则被调节的队列得到的带宽最大为min{τ*r+b, τ*p+M}, 该调度器调节业务队列, 使之具有一个在一定范围内变化的带宽。
由接纳控制得到的业务数据存放在输入队列中, 当前令牌桶中的容量超过某个分组长度时, 该分组通过调度器, 之后令牌桶内令牌减去刚通过的分组大小。实际中以bit速率产生令牌是不可行的, 会使令牌产生操作过于频繁, 而无法实现, 所以可以选择一个最小的调度颗粒度来产生, 比较合理的颗粒度是无线带宽分配的最小颗粒度, 如空中接口的微时隙宽度。
6结束语
基于IP业务的自相似特点, 使得业务具有随机突发性, 该特点影响到系统带宽设计与存储器大小选择。对于实际系统来讲, 必须限定一定丢包率, 这样才能找到合适的带宽和合理的存储器容量, 在服务质量与系统代价方面求得平衡。
参考文献
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燃气表无线抄表系统及设计方式解读 第10篇
关键词：燃气表,无线抄表,设计
1燃气表传统抄表方式的不足
在城市建设进程不断加快的推动下,燃气的用户种类与数量飞速增长,为实现燃气的合理利用,必须做好燃气的计量收费与管理工作。抄表是计量收费的前提和基础,传统的抄表方式有以下几种:机械计数式入户抄表、手持式抄表、IC卡预付费式、混合传输抄表。以上这种几种抄表方式,均存在一定的弊端,如进户难、抄表人员劳动强度高工作效率低、人员开支大、收费部门负担重、数据传输的实时性较差等等。站在用户的角度上讲,上述抄表方式都是可行的,但从燃气供应部门的角度上看,这些抄表方式已经无法满足工作需要,在这一背景下,自动抄表系统应运而生。下面本文重点对燃气表远程自动无线抄表系统的设计进行论述。
2燃气表无线抄表系统及其设计
2.1总体设计
本文所提出的无线抄表系统主要是借助GPRS网络将采集到的燃气表数据传给燃气公司的管理中心,由中心利用管理软件对燃气表终端设备进行管理。之所以采用无线通讯信道进行数据通信,是为了避免另外设置信道增大成本。该系统的数据传输与测量是双向的,管理中心利用该系统能够对用户端的燃气表进行主动监视,并对其流量、余额及运行安全性进行检测,当燃气表出现故障问题时,如燃气泄漏、断电等,管理中心能够及时获取信息,并作出处理,GPRS网络可实现系统的数据传输与指令控制。
2.2微处理器
系统设计中,选用了有新一代8051单片机之称的STC12C5A60S2单片机作为核心处理器,该单片机的特点是功耗低、速度快、抗干扰能力强,其内部带有一个增强型的8051微控内核,并且还集成了一个MAX810复位电路,自带看门狗定时器和全双工异步串行口。之所以选择该单片机作为系统的核心处理器,是因为它的性能非常优异,由此可以使外部电路的设计得以简化,仅需少量的元件便可完成电路设计,不但缩短了系统的开发周期,而且还能降低造价。
2.3数据采集中心
2.3.1主程序设计
数据采集中心的主程序需要先对单片机进行初始化操作,然后通过调用相关的子程序实现对燃气表的控制。在对主程序进行设计的过程中,为使整个系统达到功耗最低的目标,选择了低功耗芯片。
2.3.2串口传输
本系统选用的单片机有两个串行口,分别为串行口1和串行口2,串行口共有两个缓冲寄存器,一个负责发送、一个负责接收,由此能够确保单片机以全双工的方式进行通信。
2.4无线通信
在该系统的设计中,通信模块的设计是关键,故此本文着重对这部分内容进行分析。
GPRS又被称之为通用分组无线服务技术,它是GSM的一种延续,其通常都是以Packet的方式进行数据传输,采用分组技术实现数据源间的通信。因分组交换的速度相对较快,故此GPRS的传输速率能够达到115Kbit/s,能够实现瞬时传输。GPRS是以GSM网络为基础构建起来的一个网络,它在GSM的基础上,增加了GGSN和SGSN,其中前者主要起网关的作用,后者则主要负责GPRS用户的接入、信息收发、数据分组转发等。
2.4.1通信模块电路的设计
在该系统硬件电路的设计中,通信模块是重要的组成部分之一,其主要负责完成与GPRS网络的连接及相关数据的收发。本次设计中,在对市场上的通信模块进行技术经济性比选后,采用了国内某公司自主研发的一款的通信模块,型号为SIM900A,它的尺寸较小,能够安装在燃气表内,由于SIM900A内部集成了大量的电路,从而使得设计中只需要采用较少的外围电路便能够实现信号的收发。
2.4.2串行口模块的设计
本系统中,GPRS模块与微处理器之间需要进行数据转换,部分转换接口采用了标准的RS232串行接口,通过它除了能够实现对硬件模块的操作之外,还能完成对GPRS模块的控制。
2.4.3 SIM卡接口电路的设计
一般的SIM卡上都具备8条引脚接口,但却只有6条处于工作状态,故此,将SIM卡处于工作状态的引脚接口与硬件电路的相应引脚连接后便可工作。
2.4.4控制程序
当燃气表完成相关数据信息的采集之后,便会借助GPRS网络将这些数据传输给远程管理中心的主机上,这一过程可由SIM900A来完成,对其参数的设计及数据传送则可通过AT指令予以实现。
2.5无线抄表系统的功能特点
本文所设计的燃气表无线抄表系统以GPRS网络为信道,由此使整个系统具备了如下特点:
2.5.1安全可靠
GPRS网络本身具备多种有效的防范措施能够避免数据被非法修改,由此进一步提高数据传输的安全性,同时,数据在GPRS网络中进行传输,不但准备而且可靠。
2.5.2实时性强
全天候24h在线是GPRS所具有的一大特性,由此可以使燃气公司管理中心内的值班人员随时对用户终端燃气表的运行状态加以了解和掌握,有助于安全隐患的及时发现,并与用户保持联系,系统基本无时延。
2.5.3集抄范围广
由于GPRS网络具有非常广的覆盖范围,只要在其覆盖的范围之内,均能够实现对用户燃气表的集抄和管控。更为重要的是,扩容和接入点均不会受到限制。
2.5.4经济性高
GPRS的通信费用较低,即可按照包月进行计费,也可按照流量进行计费。同时由于系统采用的是GPRS无线公网平台,所以建设初期不需要额外花费建网费用,只要安装相应的设备和线路即可,投资较少,经济效益明显。
3结论
综上所述,本文所设计的燃气表无线抄表系统已经投入了试应用,自该系统投入运行后,减轻了燃气表抄表人员的劳动强度,提升了工作效率。该系统的运行稳定、可靠,功耗较低,便于维护,绝大多数用户都能接受。由此可见,该系统具有良好的推广使用价值。
参考文献
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[3]林滔.簇状型Zigbee网络拓扑结构在无线燃气抄表系统中的应用[J].中国高新技术企业,2016(01):22-24.
无线网络控制系统研究现状及方向 第11篇
随着传感器技术、微机电系统技术、无线通信技术和分布式控制技术的发展和交叉渗透,通过无线网络来实现控制器、执行器和传感器之间信息传输的无线网络控制系统(Wireless Networked Control Systems,WNCSs)应运而生。WNCSs网络连线少,维护方便,系统设计更具灵活性,适用于一些危险场合及不宜使用有线网络的场合,在现场数据采集、工业控制、智能楼宇、医疗设备等领域的应用也逐步深入,如基于Bluetooth(IEEE 802.15.1)、WLAN(IEEE 802.11)、ZigBee(IEEE 802.15.4)等无线网络的控制系统[1,2,3]。ABB、Honeywell、OMRON、Schild Knecht、Invensys、Siemens、GE、爱默生等企业均已推出了应用于工业控制的无线产品。
与有线网络控制系统相比,无线网络多跳(Multi-hoping)的传输形式会导致时延及丢包具有随机性,网络节点的可移动性和网络拓扑结构的动态变化使得通信容易出现间断甚至中断,加上无线网络带宽及传输功率有限的特点,使得WNCSs的分析和设计更为复杂。
目前国内外对于WNCSs的研究尚处于初始阶段,且主要从2个方面展开研究:(1)从原有无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)理论发展而来的工业应用;(2)从控制或通信角度出发,设计控制策略、调度策略以及控制与调度协同设计。本文就目前WNCSs的研究内容和现状展开论述。
1 基于WSN理论的WNCSs工业应用
基于无线射频技术的WSN近年来得到了快速发展。与WNCSs相比,两者之间存在一些共性,但也有区别,如WSN主要用于对一些对象进行精确测量,并需将测量数据成功传输至基站,而WNCSs中的信息要在传感器、控制器和执行器节点之间传输,更强调系统控制性能。由于两者关注的对象不同,WNCSs在性能允许的情况下容许数据丢包[4]。近年来关于WSN关键技术如网络拓扑控制、网络协议、定位技术、数据融合与管理、无线通信与能量管理、网络安全、时间同步等已取得了丰硕的成果[5,6]。如果将大型工业系统中数量众多的传感器/执行器/控制器看作传感器网络节点,则这些工业系统可视为一个基于WSN的WNCSs,如参考文献[7-9]提出的WNCSs即运用了WSN的一些研究成果,其中参考文献[7]主要介绍了基于无线传感器/执行器网络实现的分布式灯光系统优化控制问题,参考文献[9]介绍了如何利用模块化的无线实时传感器/执行器网络构建大型的工业生产自动化系统。
2 从控制角度出发,设计合适的控制方法
从控制角度出发,将无线网络通信作为给定条件,通过设计合适的控制方法来克服网络时延、丢包对控制性能的负面影响,从而提供合适的控制质量(Quality of Control,QoC)。为解决时延、丢包等因素对WNCSs控制性能的影响,人们提出了一系列有效的控制策略。参考文献[10]提出一种被动控制架构来设计系统,使得由无线网络构成的机器人控制系统在出现不确定时延的情况下仍能保持稳定,具有很好的鲁棒性。参考文献[11]针对WNCSs中存在的不确定时延问题,提出了一种补偿器的设计方法,通过在控制器端设计补偿器,使得控制器始终采用最新的数据计算控制量,保证系统具有良好的控制性能。参考文献[12-14]通过实验分析了基于IEEE802.11协议的WNCSs的回路时延特性,将其建模为逆高斯分布模型,并根据该时延特性提出了一系列预测控制算法,如参考文献[12]提出了一种DMC(Dynamic Matrix Control,动态矩阵控制)预测控制方法,该方法根据可能出现的时延情况事先设计好一组预测控制信号,然后根据无线通道中测量得到的回路时延选择最合适的控制信号传送给被控对象;参考文献[13]提出一种基于多观测器的LQ(Linear Quadratic,线性二次型)控制方法;参考文献[14]采用MPC(Model Predictive Control,模型预测控制)算法。参考文献[15]提出一种新型的Smith预估器,可有效抑制网络时延对WNCSs性能的影响。该预估器不包含网络时延预估模型,无需对网络时延进行在线测量、估计和辨识。参考文献[16]研究了同时具有数据包丢失和信号量化的WNCSs最优控制问题。参考文献[17]提出一种时延有界丢包策略来实现时延和丢包的折衷关系,提高了系统控制性能。
上述研究成果丰富了无线网络环境下控制系统的分析和设计方法,同时具有一定的局限性:多数成果在一些理想化的假设条件下才能得到;许多算法都是考虑网络中最坏的情况来设计控制器,使得设计结果具有很大的保守性。导致该局限性的根本原因是忽略了无线网络复杂的动态行为,只简单地将网络对系统性能的影响抽象为具有一定特性的时延、丢包等。
3 从通信角度出发,设计合理的调度策略和通信协议
从网络通信的角度出发,人们也提出了许多有效的调度策略和通信协议设计方法,用于提高网络服务质量(Quality of Server,QoS),提供可靠通信信道,从而确保事先设计好的控制算法得以有效实施。参考文献[18]针对基于WSN的控制系统,研究了系统的采样频率优化问题;建立了以控制系统性能为优化目标,以无线节点的通信容量为约束条件的全局优化模型,利用障碍函数法进行求解,提出了基于节点缓冲区信息的分布式迭代算法,该算法计算量小,且对网络负荷的变化具有很好的适应性。参考文献[19]利用反馈控制技术,提出了一种在线自适应采样周期调整方法,通过调整采样周期,使每个控制回路的截止期错过率尽可能保持在一个设定的值,大大提高了系统的灵活性和网络资源利用率。参考文献[20]提出了一种基于状态量偏差的事件驱动采样方法,当检测到当前状态量与上一采样时刻状态量的偏差达到一定阈值时,传感器通过无线网络将采样信号传送给控制器,其中阈值会随系统QoS性能的变化而变化,文中取系统的回路时延作为评价系统QoS的性能指标。参考文献[21]针对基于IEEE802.11bad hoc协议构成的反馈控制系统,提出了一种自适应采样周期调整方法,并利用马尔科夫跳变线性系统理论分析了系统的稳定性。参考文献[22]针对基于无线网络的多路开环控制系统,提出了一种基于拍卖机制的动态带宽分配方法,使每个系统分配到的带宽满足纳什平衡条件。参考文献[23]在IEEE802.15.4CSMA/CA协议基础上,采用Blackburst机理引入优先级,并给出了信息调度分析,仿真结果表明该方法可根据控制系统的QoC性能约束提高其QoS性能。参考文献[24]针对无线通信网络很难满足工业自动控制中硬实时性和可靠性要求的问题,提出一种新的无线控制通信网络和协议,采用服务区分、资源保留以及跨层和跨网络调度映射机制来提供实时性和可靠通信。
这些调度策略侧重于通过动态调整控制系统的采样周期或带宽,或者通过改进通信协议来保证数据传输的可靠性,从而保障控制系统的性能。
4 控制与调度的协同设计
单纯的控制方法和调度方法设计割裂了彼此间的紧密联系,无法使WNCSs的总体性能最优化。为了优化WNCSs的整体性能,协同设计思想一直是网络控制系统的研究热点,但目前在无线网络环境下对协同设计和优化问题的研究还处在起步阶段。参考文献[25]提出了WNCSs控制与通信的联合设计方法,既对控制系统设计合适的控制结构和控制算法,又为通信系统设计合适的通信结构和协议;还研究了如何利用不同的控制算法以及通信协议来实现倒立摆系统的稳定和性能优化。参考文献[26]提出了应用自适应编码调制的WNCSs的建模与控制器设计方法,该方法可以提高能量效率,增加衰减信道传输的数据率;针对无线传输中的时变传输率、干扰及路由等问题,引入了Equivalent Delay(ED)概念,并给出了ED的上下界,同时将其系统建模为具有时变输入时滞的离散时间系统,给出了使系统稳定的时滞依赖充分条件和反馈控制器设计方法。参考文献[27]针对基于IEEE802.11的WNCSs提出了一种新的离散系统模型,采用TRA(传输速率自适应)和SRA(采样周期自适应)技术,同时考虑了系统的控制和通信性能,在一定程度上避免了拥塞,并提高了系统的实时性能;文中还给出了采用LMI(Linear Matrix Inequality,线性矩阵不等式)技术设计保成本控制器的方法。参考文献[28]提出一种通过监控无线网络的QoS及时调整数据重传次数并周期性调整控制器参数的方法,以实现网络QoS、数据吞吐率和采样周期的平衡。参考文献[29]针对基于IEEE802.11b协议的WNCSs,提出了一种控制和通信的协同设计方案,将自适应数据率调整和自适应采样周期调整相结合,降低的网络带宽通过减少网络冲突来弥补,同时保证了系统的控制性能和网络性能。
5 其他方面的研究
上述研究结果都没有考虑无线网络中存在的多跳特性、节点功率受限等问题给控制系统带来的影响,而这些问题在无线网络中是必然存在的,目前有关这些方面的研究极少。参考文献[30]提出了一种WNCSs中多跳变引起的控制器增益调度方法,针对IEEE802.11b协议构成的WNCSs,考虑到因传感器节点的数据包传输至目标节点的跳变数可变而引起的网络时延变化,提出LQR(Linear Quadratic Regulator,线性二次型调节器)输出反馈控制方案,控制器的参数会随无线网络跳变数的变化而适时调整,从而保证系统的稳定性。参考文献[31]针对WNCSs中节点能量受限问题,根据能量消耗与采样周期间的相互关系,提出一种基于变采样周期的节点能耗控制方法,在保证系统控制性能的前提下,实现了对节点生存时间的有效控制。
6 结语
从WNCSs研究现状来看,目前取得的成果相对较少,许多问题还有待进一步解决,主要体现在以下方面。
(1)如何更全面、准确地描述无线网络的特性,建立集时延、丢包、信道增益变化、射频干扰、节点移动及多跳等多个网络特征参量的系统模型。目前的研究成果往往忽略无线网络复杂的动态行为,只考虑了其中1~2个因素。
(2)将无线网络中各种特征参量与控制系统的动态行为结合起来,利用无线网络的各种特征参量,用调度策略改善网络环境,用控制策略增强控制系统的鲁棒性,提出控制与调度的协同优化设计方法;在WNCSs模型和系统优化性能指标中结合相应的网络特征参量,使得系统整体性能最优解依赖于网络特征参量。目前该方面研究成果较欠缺。
(3)如何提高控制与调度协同设计算法的鲁棒性能。WNCSs的不确定性不仅来自系统的建模误差,很大一部分源自网络参量的摄动(如时延的不确定性、不可靠的无线传输、多跳特性、信道增益变化、网络节点数变化等)。协同设计算法的鲁棒性能研究必须同时考虑系统模型和网络特征参量的不确定性。目前尚未有针对无线网络特征参量摄动的协同设计算法鲁棒性的研究成果。
无线电话及寻呼系统
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