人员智能监测范文

人员智能监测范文（精选7篇）

人员智能监测 第1篇

石化行业作为六大高耗能、高排放的行业之一,节能减排工作任重道远。目前各石化企业节能减排工作的重点大都集中于改变资源状况、改进原料路线、提高产能规模和优化系统流程等,对通过提高装置设施运维水平以确保长周期平稳运行来实现节能减排方面研究较少。随着各行各业都进入高科技信息化时代,石化运维也针对当前石化运维服务逐步从传统的注重专业技术能力和应急响应向“全天候、多专业”的“一站式”服务转换发展的趋势,充分发挥自身专业齐全和技术实力雄厚的优势,总结和提炼多年来为各行业内石化生产企业提供多种不同专业领域的运维服务的实践经验,积极开展了运维服务标准化的研究工作。根据石化工程建设公司设备运保业务管理的特点,建立石化工程建设公司一体化设备报修综合管理信息平台,对关键业务流程和数据进行统一管理,而石化装置的智能监测系统是设备一体化管理的重要组成部分,是保证设备正常运行、提高设备使用和维护效率的关键环节。

石化装置智能监测系统在设计上采用模块化的理念,采用B/S开发模式,充分利用了ASP.NET和Server数据库的特点,在技术上采用先进的Microsoft.net FrameWork技术框架,实现了集成式的、共享式的、开放式、易于维护和扩充的信息化系统。

1 系统业务流程设计

石化装置智能监测系统主要包括两个模块,即生产标准模块和状态数据分析模块。

1.1 生产标准管理模块

1.1.1 生产标准模块的业务流程

生产标准管理是一项科学的系统工程,在严格的规章制度和执行程序规范下,各步骤既分工明确又相互联系、相互依存。业务流程图如图1所示。生产标准管理的流程如下:

1)用户根据自己的实际情况进行登陆,进入系统;

2)进入系统之后,系统自动判断用户的身份,不同的用户具有不同的操作权限;

3)用户完成自己的操作之后,退出系统。

1.1.2 生产标准模块的功能

主要功能:根据设备说明书和已有的运维经验建立设备的正常工作参数库、预警参数库和停修故障模式库,为状态数据分析提供决策依据。

具体的生产标准管理的功能图如图2所示。

每个功能的概况可以用以下说明:

1)管理

(1)查询:

工程师根据设备位号、作业区、装置名称、设备名称、设备状态信息(可以选择单个字段或者同时选择多个字段)进行查询自己所需要的设备生产标准信息。

(2)修改:

确定查询后,可以确定修改信息数据一经确认录入,就不得擅自修改,只有得到授权的工程师才能对数据库内的数据进行修改。(通过权限控制)

(3)删除:

确定查询信息后,可以确定删除信息。只有得到授权的工程师才能对数据库内的数据进行删除。(通过权限控制)。

除此以外,系统报表能输出到WORD或EXCEL、打印等功能。

2)导入:

当需要增加多台设备的生产标准信息时(由于单个增加非常繁琐),工程师可以通过Excel表格进行批量导入。

1.2 状态数据分析模块

1.2.1 状态数据分析模块的业务流程

状态数据分析模块是对实时数据进行处理,是一项非常严谨而又仔细的事情,每个环节必须认真地操作。可以用图3来表示,具体实施过程如下:

1)用户进行登陆,进入系统;

2)进入系统后,用户根据自己的需要对数据进行查看或者及时的实施处理;

3)操作完成后,退出系统。

1.2.2 状态数据分析模块的功能

主要功能:按照一定的频率以手工或自动的方式采集设备运行过程中的主要参数,根据实时监控采集的设备数据分析设备运行是否正常,若出现预警,计算最大预警运行时间和故障预判断,修改采集频率和采样频率等信息,发送设备预警或停修报告。

具体实现如下,如图4所示。

1)设备监控信息管理(查询、增加、修改和删除):

记录设备的一些基本信息,查看设备的主要参数(异常的振动烈度、轴承温度、机械密封泄漏值等)并进行处理;

2)预警性能分析:记录设备的所有预警采集数据,按照专家系统进行预判断;

3)设备预警最大运行时间判断:对单个设备监控数据的运行趋势进行分析判断,得出设备在预警确定前运行的最长时间;

4)设备状态故障预判断:对单个设备实时数据进行分析,若达到停修状态,启动设备强制停修报告;

5)设备停修报告:记录设备所属的事业部、装置名称、设备位号、设备名称、设备达到预修时采集点的位置、采集点的最大值、采集点的类型(震动、温度)、预修时间(最迟维修响应时间)。这时设备采集提醒标志清零;

6)设备状态查询:按装置名称、设备名称、设备位号、采集时间段提供设备的运行数据查询;

7)设备采集提醒:

设备采集提醒标志不为零时进行定期提醒;

设备采集数据缺失提醒;

8)报表输出:预警设备的运行数据统计(异常标注)、当前时间下的设备最长运行时间、预修时间点。

2 系统技术架构分析

在ASP.NET2.0中典型的三层架构包括Web表示层(包括页面及后台代码)、业务逻辑层BLL(包括业务接口、业务实体、业务逻辑),数据访问层DAO。三层架构示意图如图5所示。

数据访问层(DAL)执行从数据库获取数据或向数据库发送数据的功能。在分布式应用程序结构中,相应功能使用ADO.NET数据适配器和SQL服务器存储过程来完成。本层从业务逻辑层接收请求,从数据访问层获取数据或向其发送数据。本系统使用存储过程获取数据,选用ADO.NET向数据库发送数据,最后将数据库查询结果返回到业务逻辑层,作为ADO.NET数据集。

业务逻辑层(BLL)包含业务对象本身以及应用于它们的规则。这也是主要业务对象所在的位置。它们实现业务实体或系统对象。系统的业务规则将在这些对象中编码。它从web表现层接受请求,根据编码的业务规则处理请求,从数据访问层获取数据或将数据发送到数据访问层,将处理结果传递回web表现层。

Web表现层(Veb layer)是指在应用程序中实现的客户端,包含以下功能:管理Web页的呈现和行为,向业务逻辑层发送用户输入,从业务逻辑层接收结果等。

3 系统设计

3.1 系统设计的目标

从信息技术角度来看,石化装置智能监测系统的功能和应用需达到以下目标:

1)实用性,真正投入应用;2)易使用性;3)安全可靠性;4)先进性;5)灵活性和可扩展性;6)较高的响应性能;7)易维护性;8)保护原有投资。

3.2 系统设计的过程

系统设计是一个有序有原则的设计过程,从数据库的设计一直到数据库系统的维护都做了周密的规划。

3.2.1 系统需求分析阶段

本系统主要是研究石化设备的智能检测。而本系统主要分为两个模块,一个是生产标准模块,主要负责记录设备的标准参数信息;一个是状态数据分析模块,记录设备实时数据,并对所有设备进行总体统计分析和单个设备进行状态变化分析,为设备故障进行预判断。

3.2.2 系统的概念、逻辑结构设计阶段

这个阶段主要对数据库的表、数据结构、字段进行搜集,并整理成完整的表,然后将对表与表之间的关系理清。

3.2.3 系统的物理结构设计阶段

系统针对生产标准管理和状态数据分析的数据库的结构特点和使用特点,在软件工程技术、计算机网络技术、GIS技术和数据库技术的支持下进行开发建设。系统功能结构如图6所示。

按照管理功能来分,系统主要分为四个模块,即系统管理模块、数据入库模块、数据查询分析模块、数据管理模块。

1)系统管理模块:包括用户管理、日志管理和数据备份恢复。其中,用户管理实现增加、删除用户,赋予和修改用户的信息或权限等功能;日志管理实现系统日志显示、统计、查询和打印等功能;数据备份提供数据库的备份功能,以防止突发事故对数据库造成的破坏;数据恢复实现根据数据库的备份信息自动对数据库进行恢复的功能。

2)数据入库模块:包括入库数据检查、数据入库、属性数据入库。入库检查根据数据库标准对数据的完整性、拓扑关系的正确性、属性字段的完整性、属性数据的合理性进行检查监理,保证最终输入到数据库中的数据的准确性;数据入库实现各种数据的批量入库和单独入库,属性数据入库实现相关属性信息的批量入库功能。

3)数据查询分析模块:主要实现设备实时数据的查询,并与标准数据库进行对比,以便对实时数据进行实时处理,统计分析异常设备情况,绘制异常设备的曲线图等功能。

4)数据管理模块:包括数据更新和数据提取。其中,数据更新提供属性数据的修改功能,提供矢量空间数据的在线编辑功能等;数据提取提供从数据库中下载空间数据和属性数据的功能。

3.2.4 系统的物理结构设计阶段

系统总体技术方案设计在充分考虑实际应用环境及应用需求的基础上,结合国内已有的一些大型资源环境数据库的建库经验来完成。数据库总体技术方案设计中,最终以大型关系数据库Microsof t SQL Server2005为核心,以Microsoft Studio 2008编写页面;数据库管理系统采用B/S模式,整个数据库系统的技术路线如图7所示。

4 结论

本文采用了ASP.NET开发平台,应用B/S开发模式,实现了石化装置智能监测系统的设计与开发,对设备状态进行自动化监测。系统充分利用了ASP.NET和Server数据库的优点,使系统的设计、开发、安全性和可维护性都有了很大的提高。在设计中,结合软件工程的思想,采用模块化的理念,支持前后台并发执行的方式访问数据库,本系统除了包括系统管理、数据入库、数据查询分析和数据管理模块外,还开发了报表中心和系统报表预警这样具有特色的模块。系统在某石化企业应用过程中,运行稳定、可靠、操作简单、功能完善,完全适应现代石化管理的要求,增强了企业的竞争力。

参考文献

[1]沈军.基于ASP.NET2.0技术的Web数据库多层架构设计与实现[J].电子测量技术.2008(2):76-79.

[2]曹云刚,朱晓华,丁晶晶.城镇产业布局基础空间信息数据库系统的设计与实现.2010(1):173-179.

[3]宋祖辉.高校仪器设备采购系统及其业务流程设计知识重用技术研究[J].开发研究与设计技术.2007(7):1088-1092.

[4]刘勇,尚有林,郭跟成.面向对象系统分析和设计在数据库系统开发中的应用策略[J].洛阳大学学报.2000(2):24-28.

[5]杨晓楠,甘正华,员丁敏,黄新苏.数据库开发系统设计结构、功能、特点[J].业务纵横,2000(4):19-20.

[6]苏鹏.浅谈WEB数据库系统开发[J].应用技术.2009(2):73-75.

监测人员承诺书 第2篇

为贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《环境监测工作条例》、《环境监测规范》等相关法律法规，为了维护环境监测工作的公正性和诚实性，保证监测活动的独立性，遵守《检验检测机构资质认定评审准则》的有关规定，作为鹿寨县环境保护监测站的检验人员，本人特做如下承诺：

1.遵守国家法律、法规，不违法、无违纪，做一个合格的检验人员；本人无违法、违纪的不良记录。

2.在监测工作中全面贯彻质量方针，把公正服务作为行为准则，保持独立性和诚实性，不受来自行政、商务和委托方等方面的干扰和压力影响，保证监测数据的公正性、客观性、准确性。

3.树立良好的职业道德和行为，在本站工作期间，只为本站从事环境监测，不在其他单位执业。

4.严格执行监测合同，按规定的标准或方法监测，依据监测结果按时提交监测报告。

5.严格遵守科学、规范、准确、有效的工作原则，严格遵守保密制度，不泄露在检验检测活动中所知悉的国家秘密、商业秘密、技术秘密和监测结果。

6.对所有检验任务一视同仁，并接受业务管理部门的监督与帮助，维护检验工作的客观性。

7.不以任何理由阻挠客户就本站监测工作质量和服务向上级主管部门或有关单位反映和申诉。

8.认真执行行勤政廉政有关规定，树立良好形象，坚决做到不利用职务之便“吃、拿、卡、要、报”，履行法律义务，承担相应的法律责任。

9.在监测工作中全面贯彻“行为公正、方法科学、数据准确、服务规范”的质量方针，把公正服务作为行为准则，保持判断的独立性和工作的诚实性。

10.严格遵守《环境监测人员行为规范》秉公办事、廉洁自律，对所有的监测工作提供相同的服务质量。

承诺人：

智能复合杆塔倾角监测系统 第3篇

关键词：智能复合杆塔,倾斜角,监测,输电线路

0 引言

随着我国经济的发展,特别是矿产资源开采力度的加大,矿区内的采空区面积逐步扩大,而采空区域内地面智能复合材料杆塔易形成倾斜甚至塌陷,这势必造成电力环网重、特大安全事故的发生。由于输电线路杆塔数量大、范围广,导致杆塔倾斜的因素多,仅靠输电巡线人员的日常检查很难及时和准确地发现杆塔倾斜故障,因此,如何迅速确定智能复合材料杆塔倾斜或塌陷并预警就有着重大意义和必要性。目前,国外多采用激光或远红外方式对杆塔进行实时监测,其精度高,但单杆塔设装置点多,装置供电需单设电力线,且测量精度易受气候等影响;国内多采用人工巡检或巡测,其巡检周期长、精度低,特别是偏远地区或森林地带,不能及时发现和处理杆塔缓慢倾斜或塌陷事故。

1 系统设计思路

智能复合杆塔倾角监测系统由前端监测单元和后台监测中心组成。前端监测单元由太阳能电池供电,采用高精度双轴倾斜传感器和微电子控制技术。双轴倾斜传感器安装在杆塔上,可实时测量杆塔在顺线路和横线路方向的倾角,并通过无线射频方式传给前端监测单元。传感器的采集数据由控制器分析和计算,然后与设定的阈值进行比较。如果越限,那么控制器将对双轴倾斜传感器采集数据进行复核和确认,防止误动。在确认测量结果越限后,控制器将以中文短信模式通过GPRS/CDMA网络把线路杆塔号、杆塔倾斜角度和方向、装置电源电压等信息发送给监测中心以及相关人员的手机,提醒工作人员及时关注和检查该复合杆塔的运行状况。

前端监测单元结构主视图如图1所示。箱体侧壁上铰接箱门,箱体内固定控制器、GPRS DTU(数据终端设备,Data Terminal unit)通信模块、传感器和太阳能蓄电池,箱体上端固定箱盖,箱盖上固定太阳能板和GPRS天线;太阳能板与太阳能蓄电池连接,控制器与传感器、太阳能蓄电池、DTU连接,DTU与太阳能蓄电池、GPRS天线连接;箱体固定在智能复合材料杆塔上。系统结构如图2所示。

2 系统功能特点

智能复合杆塔倾角监测系统有如下功能特点:

(1)监测装置采用单晶硅太阳能电池浮充、锂电池供电方式。在电源供电和装置运行方面进行了低功耗设计,供电系统体积小,可确保装置在没有太阳的情况下能稳定可靠运行20天。

(2)后台监测中心主要监测装置参数设置,接收数据并显示、存贮、查询与打印。运行中,根据需要监测系统可通过短信命令方式设置监测装置的参数,如设置双轴倾斜传感器开启监测时间间隔、零点调整、越限阈值以及上报时间等,以便及时采取相应措施,避免重、特大安全事故的发生,减少经济损失。

(3)抗干扰能力强。倾角传感器采用屏蔽线保护方式,同时软件采用睡眠和自恢复设计,从而确保了监测装置工作稳定,增强了可靠性,避免了电磁干扰。

(4)前端监测单元与后台监测中心采用GPRS/CDMA网络通信。GPRS DTU采用F2103 GPRS-DTU系列,该系列基于2.5G GPRS无线网络,采用高性能工业级无线模块及嵌入式处理器,以实时操作系统为软件支撑平台,内嵌TCP/IP协议。

3 结束语

智能复合杆塔倾角监测系统集微电子技术、数据采集技术及传感器技术于一体,采用高精度双轴倾斜传感器来获取顺线路和横线路两方向的倾斜角数据,具有精度高、灵敏度高、稳定性好、抗振动能力强等优点,可实时监测智能复合杆塔倾角的细微变化,以便及时掌握智能复合杆塔的运行状况,确保电网的安全运行。

参考文献

[1]夏开全．复合材料在输电杆塔中的研究与应用[J]．高科技纤维及应用，2005(5)：19-23

[2]Richard Stewart.Pultruded poles carry power[J].Reinforced plastic,2003(1):20-24

[3]陈怡．电力设施保护工作的现状与建议[J]．广西电业，2005 (3)：37～39

[4]王晓东．GPRS技术及其应用[J]．武警学院学报，2004，20 (5)：94-96

[5]杨巍巍．输电线路状态在线监测系统终端[D]．上海：上海交通大学，2007

智能运动监测系统的设计 第4篇

随着人们生活水平的不断提高和锻炼意识的增强, 更多的人走进健身房、室内篮球馆、羽毛球馆、乒乓球馆等活动场所锻炼身体, 提高身体素质。很多人没有科学系统的训练, 只是按照个人经验和口口相传的所谓专业知识进行体育锻炼, 反而带来诸如运动过量、机体功能的损坏等问题。本文通过对参与运动的运动个体的实时心率和血压的监测来调节运动个体的运动持续时间和运动负荷强度, 以保证运动的适度与安全, 达到科学锻炼的目的, 促进人们身体素质的提高。

2原理框图

本设计通过对参与运动的个体心率、血压的采集,通过按键选择健身个体的身高、体重、年龄等数据, 将数据采集转换后传递给89C51单片机进行数据的判断和处理, 计算出运动个体的当前精力状况, 确定运动量大小, 保证运动个体的运动心率在最佳心率。当运动个体的心率达到最大心率时, 运动个体的运动时间、运动量均被调整。当运动个体舒张压OBP升高超过15mm Hg时, 系统发出蜂鸣报警, 并强行停止其运动过程。原理图如图1所示。

2.1精力计算和运动量及对应运动适应度取值的选取

本智能运动健身系统主要是通过对运动个体实时的心率和血压的监测来调节运动个体的运动持续时间和运动负荷强度, 以保证运动的适度与安全。根据运动生理学理论, 本系统采用的是一种目前国外通用且科学的计算方法:

(1) 系统根据采集的运动前的初始心率和血压数据计算出运动个体的平均血压。

(2) 开始运动前运动个体输入自己的年龄( 周岁)、 体重( 公斤) 与身高( 厘米)。

(3) 系统根据以上数据列成算式, 计算精力:

精力=(700-3* 心率-2.5* 平均血压-2.7* 年龄+0.28* 体重)+(350-2.6* 年龄+2.1* 身高)

举例说明: 某男性46岁, 身高178厘米, 体重80公斤, 每分钟脉搏56次, 血压120/70mm Hg, 平均血压86.7mm Hg, 此人的精力即为:

(700-3X56-2.5X86.7-2.7X46+0.28X80) 十(350-2.6X46+2.1X178)==0.7975,

将计算出的精力数据。例如: 上述那位男性的运动量应属于第四类, 即中大, 表示他可以从事比较紧张的运动。

(4) 对照以下表格, 便得知适宜自己的运动量:

对照此表, 系统即自行计算机作出判断, 根据运动个体的精力数据选择适合该运动个体相应的运动量, 并根据运动个体的精力数据和运动时的最高心率, 进而计算出该运动个体运动所适合的运动量以及该运动个体的运动时的最佳心率运动时, 系统通过控制运动时间和运动强度, 使运动个体的运动时心率到达最佳心率而不超过最高心率, 进而计算出该运动个体运动所适合的运动量以及该运动个体的运动时的最佳心率运动时, 系统通过控制运动时间和运动强度, 使运动个体的运动时心率到达最佳心率而不超过最高心率, 运动量及对应运动适应度取值的选取如下表:

对照标准, 循序渐进地进行锻炼, 达到使运动个体能安全有效的运动以强身健体的目的。为了保证运动个体的安全, 当符合以下条件时, 运动的负荷强度降低:

(1) 当运动个体的心率超过运动的最佳心率时;

(2) 当运动个体的收缩压SBP升高至180mm Hg时

(3) 为了保证运动个体的安全, 当运动个体达到运动最大心率时除了负荷强度降低外还将减少运动时间;

(4) 为了保证运动个体的安全, 当运动个体舒张压OBP升高超过15mm Hg时, 系统将强行停止其运动

2.2系统硬件电路[1,2,3]设计

本系统设计四个按键Key1、Key2、Key3、 Key4;Key1键是菜单键, 用来选择输入身高、体重、年龄等信息。Key2键是+, 数字加键。Key3键是-, 实现数字减。Key4是确定键。菜单键选择输入目标, 为身高、体重或年龄后按Key4确定, 进入输入模式, 当输入OK后按Key4确认。

基本原理: 设置3个指示灯, 作为身高、体重、年龄设置的指示标志,( 在此假设Led1、Led2、Led3)。模块通电后,3个指示灯都处于熄灭状态, 当按下KEY时LED1亮( 表示此时输入时输入值为身高CM) 再按下KEY1时LED2亮( 表示此时输入时输入值为体重KG) 第三次按下时LED3亮(表示此时输入时输入值为年龄) 第四次按下时3个指示灯都灭, 依次循环。

当KEY1按下LED1亮时, 按下KEY4键表示现在可以输入数值, 并且此时数值为身高值。与此同时, 数码管的百位闪烁, 表示现在输入身高百位值, 此时可以按KEY2或KEY3进行加减输入, 百位输入正确后再按KEY4键数码管十位开始闪烁, 表示此时输入值为身高十位值, 输入正确后再次按下KEY4键个位闪烁, 开始输入个位值, 完成后再按下KEY4, 数码管不再闪烁, 表示身高输入OK。( 其他数据输入方式相同)

在本设计中, 系统供电后身高、体重、年龄的初始值为:170、60、25。

按键电路[4,5,6]如图2所示。

蜂鸣电路如图3所示。蜂鸣器分为有源和无源两种, 本设计采用有源蜂鸣器, 其中PNP小功率三极管采用9012,通过适当调节基极电阻可改变蜂鸣器的发声功率。 当P3.7=1时, 三极管截止, 蜂鸣器不发声; 当P3.7=0时, 三极管导通, 蜂鸣器中有电流流过, 发出蜂鸣音。

系统单片机最小系统设计图如图4所示。

3系统软件部分设计

3.1系统软件流程图

智能运动检测系统的软件设计思路: 对使用的单片机初始化, 采集运动者的血压、心率信号, 计算运动者精力, 通过A/D转换, 将结果送出, 如果运动量超过标准就进行报警以达到控制要求, 如果运动量在标准范围之内则进行反复监控。

3.2系统的抗干扰措施

⑴ 在单片机控制系统中, 将模拟地与数字地分开, 最后才在一点将它们连接, 避免模拟电路中的干扰信号窜入数字电路。

⑵ 本系统的供电端比较多, 而且单片机的工作频率较高, 因此, 在电源和地之间均并联一只10u F的电容和一只0.1u F的电容, 滤除从电源窜入的干扰。

⑶ 采用看门狗监控芯片在上电和断电过程中实现可靠复位, 同时, 当程序跑飞时实现自动复位减少数据被改写的可能性。

⑷ 键盘接口电路中, 采用RC滤波电路消除按键抖动的影响。

4结束语

本文通过对运动个体的心率、血压的监测, 计算出运动个体的精力状况、运动量是否合适等, 对于超出运动量的行为进行强制终止, 有效的监控运动个体的运动情况, 保证运动个体安全从事体育运动, 达到安全、有效健身的目的。

摘要：随着人们生活水平的不断提高和保健意识的增强,更多的人走进健身房、室内篮球馆、羽毛球馆、乒乓球馆等活动场所锻炼身体。由于缺乏系统和科学的指导,存在着运动过量、损伤等风险,本文通过对参与运动的运动个体的实时心率和血压的监测,来调节运动个体的运动持续时间和运动负荷强度,以保证运动的适度与安全。

智能音频监测仪的研制 第5篇

关键词：音频采集,实时跟踪,智能切换

1 引言

广播电视信号传输要求“高质量、不间断、既经济、又安全”。优质安全播出是广播电视技术永恒的主题。智能音频信号监测仪正是按照这一要求开发设计的新一代数字产品。监测仪通过对模拟或数字音频信号进行采集、分析、比较后进行实时监测、报警与状态显示。

智能音频信号监测仪集智能音频信号切换 (包括无信号切换及定时切换) 、自动垫乐、监测报警、彩条信号显示等功能于一体, 可以同时对三路立体声或六路音声道广播信号进行实时跟踪与检测。及时发现各种原因造成广播信号中断, 并自动 (或手动) 切换到预定的备用信号通道, 备用信号可外接, 也可由电脑自动播放事先录好的垫乐。信号恢复后自动切回。电脑中还有播出日志记录, 可查询程序运行的起始时间和终止时间、通道故障起始时间和终止时间、通道切换时间、恢复时间等。可进行联网, 进行网内或远程控制。此外由于该监测仪报警时声光报警并举, 切换时间准确, 充分降低了值机人员的工作难度, 彻底排除了停播这一严重事故的发生。应该说智能音频信号监测仪的使用对各广播电台的安全播出提供了强有力的保障。

2 设计思路

随着广播电视技术的不断发展, 对音频信号质量检测的要求越来越高, 但传统的音频检测方法比较落后, 通常需要人为检测干预, 检测的内容有限, 而且出错的现象经常发生。我们将电脑技术、微处理器技术应用于音频信号的检测中, 为保障广播电视的播出安全提出一种新的解决模式。

在实际应用中, 由仪器实体直接对输入的音频信号进行监控, 同时用发光二极管显示各通道信号的音量, 一旦所监控通道出现异常, 立即会将其倒换到备用通道上。而操作员 (即用户) 也可以直接对仪器实体进行面板操作, 同时仪器实体也能够将信息 (如通道是否异常、通道信号音量、定时切换时间等) 显示给用户。虽然仪器完全能单独工作, 但考虑在用户需要时, 能更加清晰方便地在计算机上看到音频信号的彩条显示, 以及各通道的工作状态, 很容易地在界面上进行参数设置, 让用户在办公室的电脑前就能方便快捷地获取相关信息, 并做出一些操作, 我们加入了软件部分, 这就形成了图1所示完整的实际应用模型。

3 仪器架构

经过分析, 我们确定的设计与实现的思路, 在仪器实体上, 我们采用了微处理器技术。

首先输入的音频信号经过前置放大, 前置放大器的主要作用是隔离和为后面进行电平显示及AD变换作必要的准备。之后信号分成两路, 一路送到面板上的电平指示电路, 用发光二极管进行音量实时显示。另一路进行模数转换, 将输入的模拟信号转换为数字信号, 经逻辑控制电路, 送入微处理器。微处理器对数字信号进行分析、比对后向逻辑控制器发出指令, 由逻辑控制器进行切换、告警、音量显示等操作。逻辑控制器也将微处理器送来的音频信号信息传送给点阵液晶屏, 在液晶屏上显示各通道音频信号的工作状态及参数设置等各种相关信息。

通过按健盘及旋转编码器可进行参数设置及选择显示各通道的状态。

存储器存储由按键盘及旋转编码器或是通过串行口由用户在计算机上设置的各种参数等相关信息。

时钟电路为该仪器不与计算机联接时, 设置系统参数 (如定时切换、定时开关检测用) 。

系统方框图如图2所示。

4 软件部分

4.1 软件需求分析

经过分析, 我们基于图1为软件部分进一步设计了一个顶层数据流图 (如图3所示) 和一个UML用例图 (如图4所示) 。

4.2 软件层次结构

在充分的需求分析的基础上, 实际的软件开发中, 我们为此系统建立了一个清晰的三层模型。整个模型如图5所示。

考虑到软件上的所有功能与命令的实现都必须与监控仪硬件实体进行交互, 最下的串口通信层就显得尤为重要。同时由于系统功能要求, 串口的通信速率非常快, 我们在这层里采用了多线程技术, 大大提高了串口的读写效率。中间的数据解释层负责解释上行或下行的各种不同的指令格式, 从而扮演了一个上下层间“桥梁”的角色。应用层则直接与用户进行交互, 在“透明”地与数据解释层交互的同时, 给用户展现出各项实时监控信息、各种用户关心的相关信息, 并提供简洁、友好的界面供用户进行相关操作。

采用这种清晰的结构模型进行软件的开发, 不但明确了软件开发流程中的分工, 使三个层次的开发并行进行变得可能, 大大提高了系统开发的效率;同时模块的可重用性高, 各层间遵循高内聚、低耦合的开发原则, 让整个项目风险得到有效控制。

层次模型与需求分析一起为整个软件部分的顺利完成奠定了坚实的基础。

4.3 开发平台选用

在明确了软件需求并确定了层次模型后, 我们根据系统的特点, 决定将Microsoft Visual Studio作为软件的开发平台, 利用新一代完全面向对象的编程语言C#.Net作为开发工具。

这个选择的好处有:

(1) 面向对象的编程语言能更好的体现软件的需求定义, 与后面的详细设计做了很好的衔接。

(2) Visual Studio提供了多种功能强大的控件, 同时也允许程序员自定义控件, 这样在提高程序灵活性的同时, 也提高了独立模块的内聚度、降低了模块间的耦合性。

(3) 在原有的相关C#.Net的项目基础上, 此方案也大大降低了项目风险。

4.4 各层详细设计

(1) 串口通信层设计

串口通信是整个软件部分的基础, 这里我们采用多线程机制, 配合VS中自带的serialPort控件, 采用异步接收的事件触发机制对串口送来的高速数据流进行读取。

在接收时, 一旦串口接收寄存器接收到数据这一事件发生, 相关函数就自动被触发。同时多个线程协作读取, 大大提高了数据读取的实时性。

在发送时, 则直接将数据解释层传来的数据通过串口发送到发送寄存器, 实时性强。

(2) 数据解释层设计

本层主要负责对上下层交互的数据进行解释。其核心模型如图6所示。

数据解释器的数据转换文档详见“智能音频信号监测仪命令表”。

(3) 应用层设计

应用层主要完成直接与用户的交互。其主要工作的目标已在需求分析的用例图和数据流图给出。具体代码不再赘述, 图7给出主要系统实现界面。

5 结束语

高电压设备智能监测终端设计 第6篇

无线智能监测技术可大大提高高压电气设备参数的真实性与可靠性, 是状态维修体制发展的基础, 具有着重要的现实意义, 是电力系统技术管理发展的必然趋势。本文是通过无线通信技术, 实现对高电压设备进行智能化自动监测, 准确地采集和处理变压器的原始数据, 并且把这些数据进行传输和交互。本文主要是设计监测节点的各部分硬件电路, 其中包括: 主控制模块电路、无线模块电路、传感器模块电路, 并完成了监测终端平台的搭建和调试, 同时对监测终端的精确性、可靠性等进行改进。

2 监测节点通讯设计

2. 1 网络拓扑设计

无线局域网的拓扑机构可归结为两类: 无中心的分布对等方式和有中心的集中控制方式。

( 1) 无中心的分布对等方式

无中心拓扑的网络是拓扑网络中的任意两个节点都可实现直接通信, 无需设置中心转接站。公用广播信道主要采用这种拓扑结构的网络, 每一个节点都可竞争公用信道, 并且MAC协议大多采用CSMA类型的多址接入协议。分布对等式网络拓扑结构的优点是网络抗毁性好、建网容易、且费用较低[1]。但当网络中用户数过多时, 信道竞争成为限制网络性能的要害。但是要满足网络中任意两个节点可以直接通信, 因此这种为了拓扑结构适用于用户数相对较少的工作群网路规模。其网络拓扑结构如图1所示。

( 2) 有中心的集中控制方式

在有中心的集中控制方式网络拓扑结构中, 需要一个无线基站作为中心站, 所有节点对网络的访问均由这个中心站来控制。这样, 在网络业务量增大时, 网络吞吐性能及网络时延性能的恶化并不剧烈[2]。但是这就需要每个节点都必须在中心站覆盖范围内才可以与其他节点进行通信, 因此这种拓扑结构的网络中心基站布局受环境限制较小。与此同时, 集中式拓扑网络中心基站还可以作为接入有线主干网的一个逻辑接入点。但是, 有中心的集中控制方式网络拓扑结构的抗毁性较差, 当中心基站出现故障时, 容易导致整个网络瘫痪, 并且中心基站的引入也会增加网络成本。其有中心的集中式网络拓扑结构图, 如图2所示。

2. 2 智能监测终端的网络拓扑的设计

为了增大传输距离, 我们采用设立中继来进行数据的传输。通过时分的方式对数据进行传输, 中继进行轮流查询对节点按顺序进行监测, 当数据依次接受完一次, 中继将数据打包发送给基站, 基站通过液晶显示屏显示出来同时将数据传给上位机。上位机通过不同的模式可以将数据用柱状图、面积、曲线等方式将数据形象化, 方便我们对现场环境的分析, 来提高监测的效率。

2. 3 本终端接口介绍

SPI是一种串行同步通讯协议。SPI接口由SS ( 从器件选择线) 、SDO ( 串行数据输出线) 、SDI ( 串行数据输入线) 和SCK ( 同步串行时钟线) 四种信号构成, 常作为单片机外设芯片串行扩展接口。SPI可以用全双工通信方式同时发送和接收8 ( 16) 位数据, 过程如下: 主机启动发送过程, 送出时钟脉冲信号, 主移位寄存器的数据通过SDO移入到从移位寄存器, 同时从移位寄存器中的数据通过SDI移入到主移位寄存器中[4]。8 ( 16) 个时钟脉冲过后, 时钟停顿, 主移位寄存器中的8 ( 16) 位数据全部移入到从移位寄存器中, 随即又被自动装入从接收缓冲器中, 从机接收缓冲器满标志位 ( BF) 和中断标志位 ( SSPIF) 置"1"。同理, 从移位寄存器中的8位数据全部移入到主寄存器中, 随即又被自动装入到主接收缓冲器中, 主接收缓冲器满标志位 ( BF) 和中断标志位 ( SSPIF) 置"1"。主CPU检测到主接收缓冲器的满标志位或者中断标志位置1后, 就可以读取接收缓冲器中的数据。同样, 从CPU检测到从接收缓冲器满标志位或中断标志位置1后, 就可以读取接收缓冲器中的数据, 这样就完成了一次相互通信过程。

3 无线监测网络节点硬件电路设计

3. 1 监测终端硬件电路的总体设计

本课题是针对于高电压设备智能监测终端的硬件电路的设计。该节点选STC的一款8位微处理器STC89C52RC为主控芯 片进行设 备监测, STC89C52RC单片机是宏晶科技的新一代低功耗、高速、超强抗干扰的单片机, 指令代码完全兼容传统8051单片机, 可以任意选择12时钟机器周期和6时钟机器周期。该芯片具有很多优点, 如系统扩展性强、测量和控制精度较高、可靠性高、多任务实时调度、体积小、响应速度快、操作方便等。硬件整体结构框图如图4所示。

3. 2 CPU ( STC89C52RC) 核心控制模块设计

STC89C52RC外围电路主要包括TLC549A /D转化模块、电压传感器模块、温度传感器模块、液晶显示模块、无线通信模块。

( 1) TLC549 A/D转化模块: TLC549是美国德州仪器公司生产的8位串行A/D转换器芯片, 可与通用微处理器、控制器通过CLK、CS、DATA - OUT三条口线进行串行接口。具有4MHz片内系统时钟和软、硬件控制电路, 转换时间最长17μs, TLC549为40000次/s。总失调误差最大为±0. 5LSB, 典型功耗值为6mW[4]。采用差分参考电压高阻输入, 抗干扰能力强[5]。其硬件电路图, 如图5所示。

( 2) 电压传感器模块: 通过P11接口接入被测装置的电压端, 通过电压互感器的额定电流为2mA, 对感应电流进行整流通过R11来转换成需要的电压, 在signal2端会输出小于1V的模拟电压。模拟电压和被测装置的电压有正比例的关系。电压传感器模块电路图, 如图6所示。

( 3) 温度传感器模块: 本设计采用美国Dallas半导体公司 的数字化 温度传感 器DS18B20, DS18B20支持单数据总线, 即" 一线总线" 接口的温度传感器[6]。整个传感元件和转换电路集成在一个三极管式的封装集成电路内。单数据总线的特点, 使用户更容易地组建传感器网络, 为监测网络系统的构建引入全新理念。DS18B20仅通过一个单线接口发送或接收信息, 因此在中央微处理器和DS18B20之间控制和交互也仅需一条I /O控制线, 另外DS18B20的电源可以从本身用于读写和温度的数据线中获得, 无需外部电源。方便了PCB的设计和制作。每个DS18B20都有一个独特的64位序列号, 所以多只DS18B20可以同时连在一根单线总线上, 这样就可以通过一个微处理器控制多温度传感器节约了微处理器的引脚资源。其硬件电路图, 如图7所示。

( 4) 液晶显示模块: 串行数据传送共分三个字节完成: 第一字节: 串口控制 -格式11111ABC, A为数据传送方向控制: H表示数据从LCD到MCU, L表示数据从MCU到LCD; B为数据类型选择: H表示数据是显示数据, L表示数据是控制指令C固定为0[7]。第二字节: ( 并行) 8位数据的高4位 - 格式DDDD0000。第三字节: ( 并行) 8位数据的低4位 -格式0000DDDD。串行接口时序参数: ( 测试条件: T =25℃VDD =4.5V) 。读、写数据指令每执行完一次读、写操作, 列地址就执行自动加一操作。如图8所示:

( 5) 无线通信模块: 本设计采用的是nRF905芯片作为无线传输模块, 其TRX_CE/TX_EN引脚是收/发通道的控制端; PWR_UP引脚是工作模式控制端; CD引脚是接收模式下载波监测信号输出端; AM引脚是接收到正确的数据包地址后nRF905指示信号的输出端; DR引脚是发射完一个数据包后芯片指示信号的输出端; MOSI/MISO引脚是发射/接收数据的通道; CSN、SCK引脚为串行接口控制端。

nRF905片内集成了电源管理、晶体振荡器、低噪声放大器、频率合成器、功率放大器、通信协议控制等模块, 可自动处理字头和CRC, 使用SPI接口与微控制器通信, 非常方便[8]。由于nRF905采用抗干扰能力强的高斯频移键控调制方式, 能很好的减少噪声环境对系统性能的干扰。nRF905无线通信模块电路设计图如图9所示。

4 高电压设备智能监测终端软件流程设计

基站在程序执行之前进行数据校准, 根据时间进行接收直到接收数据完毕, 接收数据后进入显示模式, 可以实时观看数据或者将数据传输到上位机, 观看数据随时间的变化情况。在基站里对各个参数可以设定一个参考值, 但任何一个参数值超出预定的误差, 警报系统就会报警并显示节点故障。如图10所示。

中继的主要作用就是延长数据传输的距离, 在中间起到一个数据传输的作用, 将各个节点的位置准确的传给基站, 进而传给上位机, 以供数据分析和参考。如图11所示。

节点的主要功能就是监测高电压设备的各种参数, 通过各种传感器电路来检测包括: 温度、电压、电流等参数, 最终在自己的时分时间内通过无线的方式把信息发送出去。如图12所示。

5 结 论

对高电压设备的自动监测是现代电力管理技术的重要任务, 准确而科学地采集和处理变压器的原始数据, 能给管理决策带来很大的效益, 并能准确及时地分析处理事故, 减少事故。但是某些智能化自动监测系统较为庞大, 投资高, 地域适应性差。根据各类变电所的实际情况, 本文采用嵌入式系统开发了一种专门用于高电压设备数据采集与处理的高电压设备智能监测终端。经实验, 各项指标完全符合设计和实用要求, 而且有投资少, 见效快, 适应性强等优势。本文设计的高电压设备智能监测终端, 在不易布线的环境下或者人工不方便监测的环境下, 通过无线传输技术来实现监测的目的。本高电压设备智能监测终端体积小, 能耗低, 还可以应用到其他的监测网络中。

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三峡库区污水排放智能监测 第7篇

三峡工程随着移民搬迁安置、清库、验收的顺利推进,分阶段蓄水任务的圆满完成,已发挥出发电、防洪、航运等巨大经济和社会效益,体现出三峡工程功在当代,利在千秋强大的生命力。但由于环境保护基础薄弱,三峡库区面临着比较严重的水资源污染问题。三峡水库蓄水后,水深增加,流速大大减缓,长江的自净能力减弱,污染物的环境容量急剧下降,干流城市江段近岸水域纳污能力减小,部分支流回水区和库湾成为富营养化的敏感水域,库区次级河流水污染严重。据国家环保局有关水环境监测评价数据表明:三峡库区范围内化学需氧量和石油类等指标出现不同程度的超标,各城市江段水质以三类为主。三峡水库水资源污染表现出城镇生活污染严重、工业污染居高不下、农村污染日益加重、流动污染难以控制等特征。如何确保三峡水库生态环境质量,保证三峡工程最大限度地发挥综合效益,实现三峡库区经济、社会、环境可持续、协调、快速发展,三峡水库水资源保护成为亟待解决的重大问题。

水资源是人类生存的生命线。但由于现代工业的迅速发展,各种企业如雨后春笋般发展壮大起来,特别是化学工业的迅猛发展,生产了大量的高污染的废水,造成了水资源的严重污染,再加上有些企业为了降低处理废水成本,悄悄地将污水直接排放到江河、湖泊中,严重地威胁人类的健康。同时,水具有很强的流动性和渗透性,使污染的区域不断扩大,造成灾难性后果。

各国政府都为保护人类的健康规定了废水的排放标准,详细规定了各种污染物测定方法。但只有准确的监测才能为进一步的控制与防止奠定基础。污水排放监测是水资源环境保护的重要手段,它可确定污染水源的排放地点、数量、污水的排放量及排放规律等,为改善环境提供资料,为环保部门执法提供依据。

目前对水源的监测方法,一般采用抽样检测法:定期对可能污染的水源人工抽样化验,这种以点代面的方式具有很大的片面性。同时,检测时间长,不能对污染源实时监控,经常被不法企业利用(比如,污染企业采用夜间污水排放、深水排放等,具有很强的隐蔽性,很难被发现。)所以,传统的监测方法已不能满足目前水资源监测的需要。

为了解决水资源监测的根本问题,提出了利用传感器群智能监测的方案。

2 智能传感器群的设计

传感器一般完成非电量与电量的转换,存在信号弱、灵敏度低、非线性误差大的缺点,造成测量不准确。因此,将不同功能传感器的敏感元件组成不同的群,同时在监测传感器装置上配置与之匹配的检测信息处理电子集成电路、信号发射电路及信号发射装置,形成具有信息检测、信息初步处理、信息传送的初级无线电智能传感器群。利用传感器的敏感元件群来消除测量误差。每一个传感器群的敏感元件理论上是无限制的,可以根据实际的使用情况及敏感元件的种类确定。例如:要对水源的密度、P H值、流速、压力等参数监测,只要选择对应的敏感元件数构成相应的测量群即可。其组成原理如下:

图1中,敏感元件群得到的检测电信号送入信息处理电路经过放大及A/D转换处理后,由CPU进行智能处理,进行状态显示,并通过通信连接将得到的数据传送到测控中心,测控中心也可以监控传感器的工作状态。控制键用于设置智能传感器的参数,如放大倍数、通信选择等。通信采用无线电通信连接,由专用的数据收发模块组成。各传感器的信号在CPU的控制下分时处理。

3 无线电智能传感器群的应用

利用W个功能完全相同的无线电智能传感器群,可以组成水文环境监测网。下面以监测长江某区域企业污水夜间偷排为例,说明该监控系统的应用。本系统主要由测控主机(测控中心)和若干远程目标子机(无线电智能传感器群)组成。远程目标子机根据测控的实际需要在测控主机接受信息的有效半径内的水域进行布点。智能传感器群主要由浮标搭载,放置在企业的污水排放口附近,智能传感器群的各敏感元件可以根据测量的需要放置不同深度的水中,灵活布点。

智能传感器群将自己目标处水域水的流速、压力、PH值、密度、温度等水文环境参数不间断测出并发送到监控中心。监控中心再将这些参数自动保存,以备调阅。同时对所有参数进行计算分析,得出该参数下的该水域水文特性,判断企业污水排放的时间、排放量和污水排放质量等,从而实现对该水域的企业的污水排放全面监控,防止了企业偷排、超标排放污水的目的。

4 水文环境监测网的信息处理

从智能传感器群得到了大量的测量参数,如何快速、准确处理这些数据,得出该水域的水文特性,是智能测控系统的关键问题。

由N个功能完全相同的无线智能传感器群组成的无线传感器监测网络,每一种参数(如水的流速)都对应有N个信息,对这N个信息进行融合处理,从而得出该区域水的实际流速,得到该监测点污水的排放量。下面就以污水的排放量信息融合处理为例进行分析。这里,根据实时性要求,只对当次同一时刻测回的信息进行融合。

图2是监测网的信息融合算法模型。

一般中心站融合律都是固定的,根据本系统的实际情况,这里给出一种加权融合估计算法,它不要求知道传感器测量数据的任何先验知识,只是靠传感器所提供的测量数据,就可融合出均方误差最小的数据融合值。其基本思想是在总均方误差最小这一最优条件下,根据各个传感器所得到的测量值以自适应的方式寻找各个传感器所对应的最优加权因子,使融合后的值达到最优。

设N个传感器的方差分别为时,所要估计的真值为X,各传感器的测量值分别为X1,X2,…,XN,它们彼此互相独立,且是X的无偏估计;各传感器的加权因子分别为W1,W2,…,WN,则融合后的值和加权因子满足以下两式

总均方误差为

式(3)中,P=1,2,…,N;Q=1,2,…,N;且P≠Q。由上述假设,

易知:

故有

从式(4)可以看出,总均方误差是关于各加权因子的多元二次函数,因此必然存在最小值,该最小值的求取是加权因子W1,W2,…,WN满足归一化约束条件的多元函数极值的求取。

根据多元函数求极值理论,可求出总均方误差最小时所对应的加权因子为

此时所对应的最小均方误差为

以上是根据各个传感器在某一时刻的测量值而进行的估计,当估计真值X为常量时,则可根据各个传感器历史数据的均值来进行估计。设

此时的均方误差为

同理也是X的无偏估计,故有

可见将随K值的增加而减小。

这样可以精确地估计出该区域水的流速。同理,也可以估计出水的P H值、密度等其他水文环境参数。

5 结束语

根据监测一定区域内水文环境质量状况的需要,对该区域的多个目标点进行监测和分析。提出的利用多传感器组建智能无线传感器网络的多目标水文监测方案,切实可行;研制的“无线智能传感器群”和构建的“智能无线传感器网络”模型具有灵活、方便、准确可靠的优点。理论分析和实验结果表明了该方案的可行性和先进性。

参考文献

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