实时性系统范文

实时性系统范文（精选11篇）

实时性系统 第1篇

分布式仿真系统是以局域网通讯为交互手段、由多台实现子系统仿真的计算机所构成的分布式机群系统, 在调度策略的统一控制下实现平台级复杂系统的实时仿真, 并支持人与真实物理设备参与交互。它为复杂系统提供了实用、高效的实时仿真手段, 主要用于平台级系统 (如舰炮、飞机、导弹、潜艇等武器系统) 的人在回路、物理设备在回路的实时仿真, 并可作为一个仿真结点参与分布交互仿真。

然而, 随着对仿真的真实性和仿真精度要求的提高, 在基于局域网分布式的仿真系统中, 网络传输、仿真算法、仿真调度都会造成网络通讯的时间延迟, 这些延迟对仿真的真实性和仿真精度产生不良影响。

本文以舰炮武器半实物仿真系统为例, 针对其体系的结构和特点, 研究了分布式舰炮武器半实物仿真系统中的实时性问题, 提出了解决系统实时性的具体办法。

1舰炮武器半实物仿真系统组成

舰炮武器半实物仿真系统主要是在仿真试验时, 产生特定战术环境, 驱动被试系统工作, 对系统有关数据的录取、处理和存档, 完成对被试系统的主要战术、技术性能评估和评定以及提供试验显示, 辅助试验指挥决策等功能。其功能和结构如图1所示。

系统是以局域网通讯为交互手段、由多台子系统仿真的计算机所构成的分布式机群系统, 在调度策略的统一控制下实现舰炮武器系统在半实物仿真环境下的战术、技术性能的测试与评估。

仿真处理计算机作为整个飞行仿真系统的核心主要负责完成输入输出及各节点任务之间的协调、实时数据存储和大量的科学计算, 包括火控方程解算、控制率解算和目标运动模型解算等。

操控显示计算机作为系统的管理系统控制台, 主要负责人机交互、数据监测和数据管理等, 目的是为用户提供一个图形化的人机接口。

战情仿真机主要完成显示目标态势、按时序解算仿真航路理论值、发送仿真目标现在点坐标值和是归接收摇摆台数据报文等工作。

为了满足系统性能、费用和开发周期的苛刻要求, 选择Windows平台的实时控制子系统RTX, 它具有开放式单一硬件构架、微秒级的实时性能、能对硬件直接方便的访问方式且支持VC++开发环境。

仿真实时管理模块主要包括实时调度管理模块、实时监控模块、数据通讯模块和人机界面模块等, 具体功能如下:

对各个分系统应用程序进行统一的调度、管理、管理通讯, 实现对系统多个节点的程序进行加载、卸载, 并行运行和实时监控;

对各种应用程序模块库进行统一管理;

向各分系统提供各种实时运行的数据和控制命令, 包括中断、启动、再现和复位等;

向用户提供仿真帧周期修改操作;

设置各种试验项目、试验条件和电磁干扰等操作;

提供系统启动前的各分系统自检操作, 并显示或输出测试结果。

由图1可以看出, 仿真处理计算机与各分系统之间都存在一定的信息交链, 各系统主要通过一个总线型拓扑结构局域网实现双向实时通讯。

2系统仿真实时性分析与实现

2.1仿真实时性分析

在舰炮武器半实物仿真系统中, 各仿真主机常采用数值迭代算法对仿真子系统的功能进行实时计算。仿真主机的数值迭代周期是仿真计算的基本单元, 也是仿真算法周期执行的最小时间单位。整个仿真任务按照各功能的相对独立性划分到多台计算机上同时运行, 整个仿真的实时性与所有参与仿真的仿真主机有关。系统必须将各仿真主机产生的信息实时传送到其他仿真主机, 实现信息的实时交互和各仿真主机的协调运行。对于高速机动目标的仿真 (如超音速导弹、歼击机等) , 其主控计算机的仿真周期通常为几ms至十几ms, 这对仿真的实时性提出了很高的要求。

仿真中, 系统将整个仿真任务按照各功能的相对独立性划分到多台计算机上同时运行, 整个仿真的实时性与所有参与仿真的仿真主机有关。系统必须将各仿真主机产生的信息实时传送到其他仿真主机, 实现信息的实时交互和各仿真主机的协调运行。整个仿真系统的实时性可包括计算实时性、通讯实时性和调度实时性3个方面。

2.2计算实时性的实现

仿真主机必须实时运行, 即在每一个仿真周期中必须完成相应的实时计算任务。它反映了仿真主机在特定的仿真周期内具有完成相应运算的能力。计算实时性是实现局域网分布实时仿真系统实时性的必要条件。

计算实时性是由各仿真主机的硬件和运行在其上的仿真软件共同保证。系统的仿真主机在硬件方面采用了能够满足一定复杂度科学计算的硬件配置;在软件方面, 系统选择实时性较高的Windows+RTX操作系统, 对于管理软件人机界面方面, 系统多任务并发性的实现并采用运行效率高的单进程多线程编程模式。

从总体上看, 实时系统的并发性体现在人机交互和实时处理的并发性。人机交互包括消息循环, 如果实时处理也嵌入消息循环则会出现以下问题:若着重实时处理, 则会影响消息的及时处理, 不能建立良好的人机交互;若着重人机交互, 则实时处理就会受到影响。因此, 舰炮武器半实物仿真系统的人机交互应作为单独的一个线程, 实时处理根据需要可以分成一个或多个线程。一般来说, 科学计算型的处理和I/O处理应该分成不同的线程, 这样有利于处理器和I/O设备的并行工作。根据这一原则, 实时处理可以划分为3个线程:实时曲线显示线程、实时网络通讯线程和实时数据存储线程。其中, 网络通讯与数据存储主要是I/O 操作。这样, 管理程序共分为4个线程, 运行在一个处理器上, 实践证明, 这个线程数是合适的。

2.3实时数据通讯的实现

各分系统要实现相互之间实时数据通讯, 必须选用满足系统要求的数据通讯方式。数据通讯方式及性能在某种程度上决定了仿真软件的运行性能以及工程模拟器的性能。本系统中主要采用以下2种数据通讯方式:

① 各分系统之间的数据通讯采用基于以太网的UDP协议实现。在速度上, 目前PC机配置的串口传输速率常用115～200 bps, 而快速以太网的传输速率为100 Mbps;可靠性方面, 串口可以提供奇偶校验, 而以太网可以提供更可靠的循环冗余校验 (CRC) 。为此, 该仿真系统采用10M/100M自适应以太网接口。在通讯协议方面, 选择UDP通讯协议。因该仿真系统中, 网络传输的信息类型主要是数据, 且数据传输量大, 且一个仿真节点需要同时对多个仿真节点发送数据, 一个仿真节点也需要同时接收多个节点数据;此外, 数据传输以40 ms/帧的频率传输, 完全能承受个别帧的丢包现象。为此, 选择支持广播方式的UDP通讯协议;

② 采用共享内存通讯。除采用以太网外, RTX网络还可用于同一个底板的多个处理器间相互通讯, 如图2所示。系统分为前后台程序。前台为实时程序, 在RTX环境下运行, 主要完成试验程序的仿真及RT-UDP数据的收发。后台为通用的Windows图形窗口程序, 主要完成系统的监控、管理和维护。在这种方式下, 前后台程序的数据通讯是通过共享内存进行的。

共享内存机制通过RTSS (real-time subsystem) 子系统对底层网卡的实时支持, RTX在RTSS子系统中建立独立的UDP协议栈。RTX对UDP协议栈做了部分修改, 同时对数据包大小进行了限制, 使其更加适合于实时数据传输。RTX将UDP协议的实现和硬件的操作集成在网卡的实时驱动中, 用户无需加载额外的链接库。

利用共享内存机制实现了运行在不子系统的多个任务之间的数据通讯、同步与互斥。

2.4调度实时性

系统必须采用有效的调度策略协调多台仿真主机之间的实时运行。由于整个仿真对象被分布在多台仿真主机上独立运行, 各仿真主机上的仿真子系统具有在功能上和逻辑上的协同运行关系, 这种协同关系一方面体现在子系统间的数据交互上, 另一方面体现在子系统运行的逻辑时序上。因此, 仿真调度的作用就是有效地组织、调度和协调各仿真主机运行和交互关系, 保证各仿真子系统间逻辑的正确性。仿真调度也必须具有实时性的特点, 即各仿真主机必须在及时有效的调度策略控制下完成仿真功能。因此, 仿真调度的实时性主要体现在各子系统间的仿真时间保持一致性方面。

采用硬件和软件同步结合的方法来实现时钟同步。在硬件方面, 在仿真处理计算机中按装一GPS时钟同步控制板, 通过驱动程序, 响应GPS的秒脉冲, 使仿真处理计算机中的当前时钟值与GPS时钟值一致, 从而使仿真处理计算机中的时钟同步到其他仿真子系统。在软件方面, 在仿真处理计算机中发送时间请求信息, 并记录结点当时的时间T0, 仿真处理计算机接收到仿真子系统的请求信息后, 将自身的时间T1发送给其他仿真子系统, 仿真子系统接收到时间同步报文后, 记录当时的接收时间T2, 可以计算出仿真子系统的校正时间是T=T1+ (T2-T0) /2。对于高速运动的目标 (如导弹、飞机) , 网络的延迟会导致空间位置达到几m甚至几十m。为解决此问题, 仿真处理计算机对网上传输的报文加上时戳, 仿真子系统根据报文的时戳和本机的时间对传输的延时进行补偿。

此外, 为实现整个仿真系统的时间同步, 各子系统都采用Windows XP+RTX系统, RTX的定时器提供了精确的仿真周期, 每一个仿真周期结束时, 试验仿真子系统作为核心的同步控制端向网络服务器发送同步数据, 因此整个系统协调一致性工作。这种基于实时以太网的同步控制策略不需要更改既有的网络结构, 不仅满足了性能要求, 而且具有良好的经济性。

3结束语

在实际的舰炮武器系统半实物仿真试验中, 对于低空高速目标 (>2Ma) , 仿真结果精度能够达到指标要求, 说明通过采用上述方法能够解决仿真的实时性问题, 实践表明本文给出的技术方法是可行和有效的。

如何提高仿真的实时性是分布式仿真系统急需解决的一个重要问题。本文以舰炮武器半实物仿真系统为例, 提出了分布式仿真系统实时性的解决方法。该方法具有一定的普遍性, 对于其他分布式仿真系统实时性研究具有一定的借鉴作用。

参考文献

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[5]贾宏宇, 施仁.大型通用工控软件设计研究[J].信息与控制, 2001, 30 (1) :30-35.

嵌入式系统的实时性问题 第2篇

随着后PC时代以及网络、通信技术时代的到来，大量的计算机专业人员进入了嵌入式应用领域；然而，有大量的嵌入式系统应用是以单片机的形式，应用在传统的电子技术领域中。因此，以计算机领域人员为主体的，远离对象系统的嵌入式系统的计算机工程应用模式，和以电子技术领域人员为主体，与对象系统紧耦合的电子技术应用模式产生了概念上的碰撞。许多电子技术应用模式熟视无睹、习以为常的概念，在计算机工程应用领域中作为一个新概念提出时，常常使电子技术应用领域中的人员感到莫明其妙。以前的“嵌入式系统”概念是其一，而今“嵌入式系统的实时性”又是一例。

1 什么是电子系统的实时性

任何一个电子系统都可看成是一个激励-响应系统。每个特定的电子系统都有一个从激励输入到响应输出的时间，即激励-响应周期T，它表现为系统的响应能力。如果系统的响应能力T能满足嵌入对象所规定的响应时间ta要求，即T≤ta，这个系统便是实时的电子系统。

那末，什么是嵌入对象所要求的响应时间ta呢？通常，不论哪一种电子系统，实现对象体系的控制管理要求，这些控制管理通常都会有一定的时间限制。例如，一个振动监测系统，对振动波形的检测周期必须满足采样定理要求；饮料生产线上的计量、馐控制系统，必须在一个工位的移动周期里完成秤量、封口的控制输出；对于超市中使用的电子秤，在秤量时，希望能立即显示出重量和计价金额；我们日常使用的计算机，在敲击键盘时，也要求在显示屏上快速地出现键盘输入结果。因此，几乎所有的电子系统都有一个客观的响应时间ta要求。这就电子系统普遍存在的实时性问题，即要求T≤ta。

2 三类电子应用系统的实时性

ta是电子系统具体应用时，客观应用环境提出的具体响应时间要求；不同类型电子系统的激励-响应时间T的不同，形成不同的实时性问题。我们可以按不同的激励-响应时间T的特点，将电子系统分为经典电子系统、通用计算机系统与嵌入式系统，来讨论不同类型的电子应用系统不同的实时性特点。

①经典电子系统：不含计算机的纯电子电路系统，例如，测量放大器、电子计数器、温度指示器（由ADC、译码器、LED显示器构成）等，电路的动态特性决定了系统响应能力T的大小。经典电子系统是一个激励-响应系统，从激励到响应的时间完全取决于电子在电路中的运动过程，因而，它具有极短的、相对固定不变的，从激励到响应的时间周期T。在大多数经典电子应用系统中，由电路的动态特性决定了T值的大小。一般情况下，应用系统的T远小于嵌入对象系统的响应（ta）要求，因此，在经典电子应用领域中，应用工程师的头脑中没有“实时性”名词的概念，而对一些极快速响应要求的应用系统，如振动测量系统，它的实时性要求常常反映为电路系统的“频率响应”要求。

②通用计算机系统：是一个人机交互的激励-运行-响应系统。它的激励-响应时间T表现为电路系统的激励-响应时间tc与软件运行时间ts，而电路系统的激励-响应时间与软件运行时间相比为高阶小量，因而软件运行时间形成了T的主要成份，T=tc+ts≈ts。由于通用计算机系统只使用在人机交互环境中，对象（人）提出的响应时间ta要求，只是一个期望值（尽量快），而这种欲望一方面表现为永无止尽，另一方面又表现出现实的可容忍性。因此，通用计算机系统是一个非实时的电子系统，而快速性成为通用计算机系统发展的永恒主题。

③嵌入式系统：由于计算机的嵌入，嵌入式系统也是一个激励-运行-响应的电子系统。但是，它与嵌入对象体系交互时，要满足事件交互过程的响应要求。一方面，由于计算机的嵌入，嵌入式应用系统有十分可观的激励-响应时间ts，导致系统实时能力的降低；另一方面，由于嵌入对象体系的多样性、复杂性，不同的对象体系会提出不同的响应时间ta要求。因此，在嵌入式应用系统的具体设计中，必须考虑系统中每一个任务运行时，能否满足ts≤ta的要求，这就是嵌入式系统的实时性问题。

实时性系统 第3篇

►►一、空管系统的相关分析和介绍

1.民航空管系统的相关构成。一般来说, 这一系统会有两类输入, 其中包括RADAR数据的输入以及AFIN飞行报文的输入。雷达的数据处理系统对雷达数据经过分析后, 便可以进行相应的数据协议转换, 或者是对雷达的数据格式进行转换。而进行这一行为目的就是将不同型号雷达的输入, 转换成多雷达融合单元MRDP能够识别的数据。一般来说, 在多雷达的融合过程中需要通过有效的系统分析进行检测。

与此同时, 在我们开展对多雷达数据的融合处理过后就会得出相应的处理结果, 进而作出及时的反馈, 会发送到飞行冲突探测的一个单元STCA, 在单元系统接收之后就会进行一定的处理, 而对报警结果则会发送到管制员得席位, 通过这个运行的过程中有效的保障飞机的空中交通以及安全飞行。

2.对于飞行冲突检测。一般来说对飞行系统的冲突检测是整个民航空管系统中较为重要的, 起着十分关键的作用。我们通常会讲关于飞机之间的飞行冲突, 他的主要含义就是在飞机飞行的过程中, 两架飞机之间的距离, 其中包括水平距离和垂直距离是否是在飞行的安全范围之内。如果两家飞机不是在科学安全的飞行距离, 那么就会出现相应的冲突, 进而导致安全事故的发生。所以, 在空管系统中加强飞行冲突的检测就显得尤为重要了。所谓的飞行冲突检测, 也就是通过有效的数据分析, 对飞机的飞行航迹作出准确而又全面的判断, 进而及时的发展在飞行的过程中存在的冲突, 最终保证整个航向的安全, 在飞行的速度、飞行的方向上都作出较为合理的安排。而在飞行的过程中, 一旦发现飞行的数据异常, 就会及时的发出系统的警告, 作出有效的协调和调整。具体来说也就是在名航的空管系统中, 在进行进行飞行冲突检测的时候, 我们的系统要要根据飞机目标的前行速度以及前行的方向、位置、高度等所传递出的雷达信息, 进而在未来的一段时间里作出科学有效的判断。

这一判断就是要准确的预测在未来的飞行航向和飞行时间里, 飞行的环境中是否会存在相关的障碍, 甚至是飞行的冲突, 也就是要做到两架飞机之间的安全距离, 即水平距离和垂直距离。如果超出了规定范围的安全距离, 那么系统就要发出相应的警报, 通过系统的安全预警作出及时的传达和显示, 以便航空管理人员及时有效的作出飞行的调整和安排, 避免空中安全冲突事故的发生。

关于这一飞行冲突的检测原理, 我们主要是通过系统对飞机飞行过程中的航行以及飞行速度作出实时的准确记录, 进而在以整数雷达周期的单位内, 作出科学的计算, 定位出两架飞机的具体位置, 通过位置的定位进而作出全面的检查。而当系统检查到某一时刻的时候, 飞机的预测位置已经进入到对方的圆柱体范围之内, 那么说明系统预测到在向前看时间内, 两架飞机可能在某个时刻处于CA 这种危险的状态, 那么, 这个时候系统就会发出相应的预警, 提醒管制员及时的作出处理, 而一旦数据恢复正常就会自动关闭。

►►二、民航空管系统冲突告警的实时性改进问题分析

1.在民航的空管系统管理中一定要做好确认机制。一般来说, 空中飞行是一项较为复杂的管理过程, 因此, 必须在每一个环节是做好管理, 确认每一个换季的准确无误。这就要求我们在民航的管理机制上作出明确的规定, 一旦出现问题能够有效的作出准确判断, 进而予以确认。毋容置疑, 民航空管总局对于整个空管系统的运行以及数据的的准确度和精确度度都有着很高的要求, 在这一空中管理系统中是不能因为数据的失误, 进而产生过多的虚假报警, 因为这对于整个民航的管理系统和管理工作会带来极大的麻烦。但是, 在飞机的空中飞行过程中, 由于高空所面临的环境复杂, 而且多变, 一般在飞机的飞行过程中都会受到诸如气压以及气流等的影响, 这就给飞机在飞行中飞行方向和速度造成一定的不确定性。在这个时候, 当两架飞机在间隔较近, 并且处于相向运行中时, 由飞机的飞行趋势则就可能造成虚警。

而我们在空管系统的管理过程中, 为了能够有效的避免这一情况的发生, 减少因为外界不良条件而产生的虚警频繁发生现象, 我们在STCA系统做出了调整和修护, 并在其中引入了相应的确认机制。这一确认机制是空管系统针对空中飞行冲突做出的实时性调整, 它主要研究和针对的就是当飞机有报警要求时, 我们的STCA系统并不是立即的就发出报警信号, 而是系统的一个预先判断, 也就是需要经过预先制定的确认周期次数之后, 在这个时候如果飞机依然的处于相对危险状态, 那么我们的系统才发出报警。从这个改进办法来看, 虽然在一定的程度上降低了系统的虚警频率, 但是经过这一改进, 系统的实时性也会出现一定的下降。这是因为当STCA系统应该进行正常报警时, 还需要经过一定次数的确定, 才能产生报警信号。在这个过程中自然的会在出现一定的时间耽搁, 造成实时性的下降。

2.空管系统中的改进算法。通过上面的一些分析我们发现在在确认机制的管理过程中降低实时性的问题。而针对于这一问题我们做出有效的分析和判断, 进而有针对的提出了一种“预先报警”的改进算法。关于预先报警, 通常也就是在计算两架飞机的距离时做出一种有效的调整, 我们需要将确认周期中两架飞机的危险距离, 通过相对运动距离加上危险距离的和来取代。那么当飞机之间的距离小于了危险距离了, 而一旦确认周期开始计时的时候。当确认周期计时完毕时, 恰好是飞机之间距离刚达到危险距离的时候, STCA就会发出报警。所以在SDD 上看到当间隔刚好小于危险距离时, 飞机开始报警。本文只考虑两架飞机相向运动这种特殊运动方式, 即两架飞机的距离是逐渐缩短的。要达到“预先报警”的要求, 就必须找出附加的距离值“运动距离”。而运动距离的值就是是两架飞机在确认周期时间内相对飞行的距离。

►►三、结语

总之, 加强空管管理系统的完善和实时性的改进是十分重要而关键的, 本文在分析介绍了关于民航空管系统的整个设计结构之后, 对其飞行系统的安全冲突做出了有效的探讨和分析, 针对于空管系统中的冲突做出了有效的探讨, 进而提出了相应的解决措施和建议。我们知道民航的空管系统是一项较为复杂的管理系统, 在管理的过程中会不断的出现这样或者是那样的问题, 因此做好冲突告警机制的完善和及时性改进是十分必要的, 相关的管理部门一定要充分的认识, 予以足够的重视, 进而确保整个民航系统的安全有效运行。

参考文献

[1]钱瑛.空管飞行冲突与低高度报警系统的设计与实现.中国优秀硕士学位论文数据库, 2003, 01

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[3]赵源, 高正红.飞行冲突的判定模型及其在冲突避免中的应用.计算机仿真, 2006, 2

[4]邓伟, 张军, 吴限等.一种适用于航路改变情况的冲突概率预测算法.北京航天航空大学学报, 2005, 3

电梯运行实时监控系统 第4篇

另外国家质检总局也提出要求，比如：

推进物联网技术的应用，提高电梯安全保障水平

物联网是国家鼓励发展的新兴产业。要利用国家鼓励政策，在电梯安全领域大力发展基于物联网技术的电梯故障监测系统的应用，使电梯使用和维保单位及时发现电梯故障和事故，提高电梯应急救援的及时性，同时也便于电梯故障和事故的统计分析，推动分类监管的实施。有条件的地区，要积极开展研发和应用试点。

（一）统一要求和标准，鼓励研究开发电梯故障监测系统。

鼓励支持有关机构加快制定电梯故障监测系统国家标准或规范，促进相关单位按照统一的标准和要求开展故障监测系统研究和开发，以实现更大范围内的互联互通，同时要考虑部分重要数据上传质监部门的途径，避免不必要的重复投入。

（二）明确使用维保单位故障监测的主体地位，积极推进电梯故障监测系统的应用。

各地应明确使用维保单位作为电梯故障监测的主体地位，鼓励和推进使用维保单位开展电梯故障监测系统的应用试点。要充分发挥维保单位提高维保质量、节约维保成本、提高困人应急救援速度、促进电梯故障率降低等主观能动性，在不增加群众和相关企业负担的前提下，积极寻求推广电梯故障监测系统应用的合理途径。

（三）加强电梯事故和故障的统计分析，推进对使用维保单位的动态监管。

积极研发电梯动态监管系统，与使用维保单位的监测系统进行数据交换，对各类电梯故障和事故进行统计分析，促进对使用维保单位的动态监管工作。

在此背景下，电梯运行实时监控系统诞生了。电梯运行实时监控系统是济南智嵌测控技术有限公司专门开发的一套电梯监管实时服务平台软件，该软件为免费软件，该系统可以用于小区智能化改造项目，小区智能化电梯监控项目。该软件的使用要在电梯内安装有网络高清摄像机。

济南智嵌测控技术有限公司

系统优势

1、系统可展示多个小区多个电梯的实时运行状况

2、电梯实时监控视频显示加flash动画演示，当发生故障时系统画面提示并及时报警

3、电梯运行状态叠加在视频画面上，通过系统在电脑就可看到电梯自身及各种运行参数，不必到监控中心查看

4、具备卡层报警、困人报警、开关门报警、短信报警等

5、有利于案件的侦破，可根据时间日期调取叠加后的楼层监控画面，锁定犯罪嫌疑人到达过的楼层

6、比电梯卫士安装更方便，独立于已有的电梯监控系统，避免干扰的发生。

7、支持电梯内网络摄像机

8、可安装于局域网内任何一台计算机，可根据需要配置用户权限

9、日志查询功能。可以查询用户登录记录

10、数据备份功能。可以将监管视频以及叠加的信息以数字水印的方式保存下来，防止篡改

11、视频管理功能。管理硬盘录像机，可以管理多个硬盘录像机，监管视频实时记录

拓扑图：

济南智嵌测控技术有限公司

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煤矿实时安全管理系统的研究 第5篇

关键词：煤矿；隐患闭合；管理

中图分类号：TP277 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 06-0000-01

Coal Mine Real-time Safety Management System Research

Lv Bo,Gu Guiting

(Information Office of Pingmei Co., Ltd.,No.1 Mine,Pingdingshan 467000,China)

Abstract:Coal mine safety management system in real time,it is combined with the security needs of the mine,the existing management system and measures for the refinement and improvement of means of information through the use of real-time monitoring of various problems and potential problems to ensure that identified issues and risks to the rectification from the formation of closed-loop,so as to ensure safe production and employee safety.

Keywords:Coal mine;Hidden closure;Management

我们的党和国家历来都十分重视安全生产工作，并把它当作维护国家稳定，推动社会经济发展，保障人民身心健康和生命安全的首要任务来抓，制定出台了一系列保障安全生产的方针政策和法律法规。作为一个企业，特别是我们煤炭企业，安全工作更为突出，其一，我们属于劳动密集型企业，井下多工种三班交叉作业，人员多，分布范围广；其二，随着生产活动的进行，井下水、火、瓦斯和顶板等各类不安全因素随时都在发生变化，这些也都会时刻威胁矿井的安全生产和矿工的生命安全。为此，我们也制定出台了许许多多的规章制度和安全措施，但是，随着井下环境的不断变化，这些制度和措施，有时也不能够完全满足安全需要，零打碎敲事故时有发生，比如：在安全检查、隐患排查等方面，虽然规章制度都很健全，但是却存在很强的人为管控因素，一旦管理不到位，就会出现漏洞和失误，造成事故……这些管理上的缺陷，就迫使我们必须制定出一套科学有效的手段来加以解决，这套煤矿实时安全管理系统，恰恰在很大程度上、减少了管理上的人为干预，实现了管理的信息化、规范化，使安全管理更加科学有效。

一、系统具有如下特点

煤矿实时安全管理系统采用了基于Web的企业级架构，安全可靠，同时具有良好的可扩展性。在软件的开发过程中建立了安全隐患的标准化体系，使安全隐患内容、隐患分类和隐患等级成为安全隐患标准化体系的科学有机体，不仅直观的给出安全隐患的具体信息，还可以反映安全隐患所处状态，便于相关部门又针对性的制定排查、防范、处理计划。使得安全隐患的发现、跟踪、处理等过程更加规范化，重点突出。同样也建立和实现了三违的标准化体系。创新地将安全管理相关部门从逻辑上划分为决策层、管理层、执行层和操作层，任务明确，权责清晰，使得安全管理人员在管理和处理过程中不再盲目、被动。在安全隐患的发生范围上划分为区域、地点两级区域管理模式，使得处理过程中目标明确，有的放矢，不再盲动。安全实时管理系统建立在这两个标准体系、四级责任体系和两级区域管理模式基础之上，强调实用性和有效性，急企业之所急，想企业之所想，解决企业长期以来在安全管理上盲目被动、责权不清、任务不明、目标不具体等难题。软件融入了Web2.0等技术元素，操作简单，易学易用。

二、系统主要流程

（一）隐患提报。隐患信息来源有多种，包括：页面提交、电话语音、手机小灵通短信、卡片、信件等方式。这些信息需要进一步考察，等待确认。

（二）考察。这个过程是管理上的。考察的结果是隐患信息真实，等待下一步处理；或不真实进行误报处理。

（三）经过确认的隐患。进入下一步处理。当场发现的隐患，并整改掉的隐患，被认为是已经确认的隐患，并闭合的。

（四）隐患识别。识别隐患的主体，客体，确定整改期限（拟定监督人）。进入整改落实阶段。监督隐患整改的整个过程。

（五）在期限内整改完毕。是管理上的一个过程，系统跟踪整个整改过程，记录整改的具体情况。

（六）回访。回访也是一个管理上的过程。通过的，进入下一步。即闭合。没有通过的，给出第二次整改期限，责任整改，责任人，责任部门（拟包括监督人）要给与一定的处理。第二次仍然没有整改通过的，限定第三次期限。并进行类似于第二次的处理。

（七）闭合。隐患闭合是隐患处理的结果，及时发现，及时处理，避免安全事故的发生。

（八）误报处理。误报的隐患一般也并非没有合理之处，在这里仍然把它存在数据库中，为以后海量数据挖掘分析创造条件。

三、系统体系结构

整个系统由若干子结构组成。包括由移动信息服务组成的安全呼叫子结构，由数据库服务器组成的企业信息服务子结构，由应用服务器组成的应用子机构，由Web服务器组成的Web服务子结构等。

（一）Web服务子结构。一台或多台Web服务器、客户端、企业局域网组成。企业用户可以通过企业局域网访问系统，进行管理、查询、提报隐患、识别隐患等操作。也可以在企业局域网和internet间添加防火墙，以保证内网的安全性，这样用户可以通过internet安全地访问内网，以实现对系统的管理、查询、提报隐患、识别隐患等操作。多个Web服务器可以保证系统的负载均衡，增加访问量，增强可靠性和稳定性。

（二）数据库服务器。数据库服务器维护系统的所有相关数据，是Web服务的基础。将采用大型数据库系统。支持并发、事物和数据备份等操作。

（三）应用服务器。应用服务器可以连接打印机、扫描仪、大屏幕等多种设备。应用服务器可以是一台或多台。连接网络打印机可以为网络上的计算机提供打印服务，如打印报表、统计图等。连接大屏幕，可以将隐患图、统计图表等清晰直观的显示出来，为实时分析，集中讨论提供方便。

（四）移动信息服务器。移动服务器的主要作用可以为用户通过移动设备（如手机、小灵通等）向系统提报隐患信息、三违信息、合理化建议等。该子结构构成企业的安全呼叫中心。也可通过电话提报信息。提报的方式可以多样化，通过计算机登录后提报，通过卡片提报，通过语音提报，通过短信息提报等。

实时性系统 第6篇

随着电力系统综合自动化技术的发展,现场过程层大量网络化智能设备取代了需要二次接线的原始设备。控制器局域网(CAN)[1]总线以其实时性强、通信速率高、协议开放性、组网灵活和成本低等特点,大量应用于电力系统过程网络中[2,3,4]。文献[4-5]使用排队理论对CAN总线实时性进行分析,虽然建模和求解相对简单,但是它假设对象节点数据产生规律均为固定周期,因此一般只能求解稳态解,不能动态地掌握随机网络的工作情况。文献[6-8]使用网络演算理论计算CAN总线时延,但只能得到网络的最大时延,无法全面反映网络实际性能。文献[9-10]使用OPNET对CAN总线进行仿真建模,从而研究其实时性,但只讨论了固定优先级下网络的实时性,没有分析动态优先级时的网络性能。因此本文基于OPNET软件使用队列模型对CAN总线通信机制进行仿真以研究其实时性。

1 CAN总线时延分析

CAN总线时延组成如图1所示。

CAN总线信息的传输总时延tdelay定义为从发送节点原始信息打包产生数据帧开始到接收节点接收数据帧还原信息的全部耗时(见图1)。tdelay主要由以下几个部分组成:发送节点处产生时延tg、竞争总线的排队时延tq、总线的传输时延tc和传播时延tδ,以及接收节点的处理时延tp。可见,tg、tp与节点软硬件有关,对于单任务节点其可以忽略不计。tq、tc、tδ与网络及其协议有关,称为网络传输的端到端时延tETE=tq+tc+tδ,这是影响网络实时性能的主要方面,也是本文关注的重点。

2 CAN仲裁机制及队列建模

CAN总线的独特之处在于采用了一种独特的基于报文静态优先级的非破坏性带冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)总线仲裁技术以确保实时信息的优先传送。在CAN总线位中,逻辑“0”被称作显性位(dominant bit),逻辑“1”被称作隐性位(recessive bit)。在总线上当显性位和隐性位进行线与时,其结果总线表现为显性位,隐性位被称作冲突,在竞争中退出。非破坏性优先权逐位仲裁规则如下:

a.预发帧的字节当总线空闲时,同时发送帧且同步于帧起始位SOF(Start Of Frame)的上升沿;

b.各帧的标识字段在总线同时相遇,借助总线使标识字段逐位“线与”,根据其结果进行冲突仲裁;

c.如果发送节点没有监测到冲突,则继续发送下一位;

d.如果发送节点监测到冲突,则立即中断,不再继续后面位的传送;

e.各标志字段的各个位逐位线与结束后,未监测到冲突的,则获得优先发送权,可以发送数据帧后面的各字段,而监测到冲突的节点不能发送后面的数据字段,需等待下一次发送。

图2显示了CAN总线的仲裁过程,CAN总线这种非破坏性仲裁的结果是使优先级高的数据始终优先于优先级低的数据发送,且仲裁不额外增加高优先级数据的传输时延。因此可以在OPNET[9]软件中用队列模型仿真其仲裁机制,如图3所示。src1~src20为数据发送节点,其数据帧经队列(queue)仲裁选取优先级最高的数据帧并发送,由于CAN总线网络各节点接收数据是一致的,这里用一个专门接收节点(sink),接收数据帧并统计帧时延、总线负载等结果。

队列仲裁器流程如图4所示,在初始状态(init)或空闲状态(idle)下,收到数据帧则先转入处理状态(arrival),将收到的数据帧插入队列尾,插入成功后如果总线空闲,则进入发送起始位(Tr_SOF),并置总线忙状态,阻止后续帧参与竞争,否则进入(idle)状态。发送起始位(Tr_SOF)发送1 bit起始同步位并触发开始发送事件(TRANS_START),进入开始仲裁发送状态(ARB&Tr),此状态下对队列进行优先级排序,从队列首部取出优先级最高的数据帧发送,并根据数据帧长度L和总线速率v,在等待L/v时间后产生发送结束事件(FRAME_COMPLETE),这里也可以根据需要模拟产生各种总线错误处理过程,如果发送出错,则等待一个错误处理时间后产生发送结束事件(FRAME_COMPLETE)。发送结束后进入发送帧间隔状态(Tr_Space),经3 bit帧间隔时间后触发帧间隔发送结束事件(SPACE_COMPLETE),进入发送结束状态(Tr_End),此时清除总线忙标志,如果队列不空(!QUEUE_EMPTY),则继续发送数据进入发送起始位(Tr_SOF)状态,否则进入空闲(idle)状态等待新数据帧到来。

3 仿真分析

利用上述模型对一个基于CAN总线电站过程网络进行建模仿真。假设一个电站监控过程网络有20个节点,5个保护控制节点src1~src 5实时性要求最高,对应较高的优先级1~5,此类节点的数据帧发送间隔服从pisson分布,设为pisson(0.1)s;15个状态监测节点src6~src20对应较低的优先级6~20,其发送频率固定,发送间隔可设为constant(0.02)s。结构如图3所示,采用CAN 2.0扩展帧格式,总线速率125 Kbit/s,仿真时长600 s,数据产生分布参数如表1所示。

a.只考虑固定优先级时数据帧本身,不计位填充及错误帧影响,此时帧长126 bit。图5统计了节点1、5、6、20每1 s内的最大时延。CAN总线时延的大小和优先级有绝对的关系。src1~src5同时开始发送数据,src5优先级较低,故在开始处获得最大时延(0.005 14 s),而在其他时刻同时发送数据的概率很低,因此时延小于0.005 s,满足截止期要求。

当高优先级的保护控制节点停止发送时,网络各状态监测节点稳定发送周期数据,时延为固定值。src20优先级最低,最易受其他高优先级随机数据流的影响,有时会出现超过截止期现象(最大值0.0275 s)。图6为网络的数据流量(图中,n为接收的容量位数;下同),在100~300 s内,src1~src5有随机数据,此时平均流量为:(105+5015)126=100 800(bit/s)。在300~600 s,src1~src5无数据,数据流量恒定为5015126=94 500(bit/s),这和仿真结果相同。

b.考虑位填充的影响。在CAN数据帧的帧起始和CRC定界符之间,如果节点检测到5个连续且极性相同的位,则填充1位相反极性的位。对CAN扩展数据帧,位填充的个数最多为ceil[(29+10+64+15)/5]=23。因此仲裁发送状态(ARB&Tr)下将数据帧长度增加小于23的一个随机数。结果如图7、图8所示,由图可见,各数据帧的时延和网络负载均有所增加,src20的时延明显超出其截止期,需要提高网络通信速率或采用调度算法加以解决。可见仿真模型基本反映了CAN总线的特点,结果是可信的。

c.考虑通信速率的影响。通信速率影响数据帧的传输时延和传播时延,以及网络负载率,进而影响数据帧的端到端时延。图9为通信速率250 Kbit/s时的数据帧时延。可见高优先级节点src1的时延为原来的1/2,而低优先级节点src20由于碰撞等待的概率降低,其时延明显减小,约为原来的1/10。但由于单位时间内的数据流量不变,而网络带宽提高一倍,此时网络负载率降低了一半。因此提高通信速率可以提高数据传输的实时性,但此时总线的利用率较低,浪费了网络带宽。

d.考虑优先级调度算法。CAN总线的固定优先级仲裁方式可以保证高优先级数据的实时传输,但这会导致网络的带宽利用率低[11],且低优先级数据容易遇到截止期问题,如图5中src6和src20。因此有很多优化CAN总线实时性和利用率的调度算法被提出[12,13,14,15,16]。其中基于分布式优先级队列DPQ(Distribution Priority Queue)和优先级提升PP(Priority Promote)的混合调度方法[16]既可以保证高优先级实时数据的优先传送,也兼顾了节点传输的公平性,能获得较高的带宽利用率。这符合电力监控网络数据流的特点,如IEC 61850将变电站网络数据分为7类,不同类别数据的特点及其实时性要求不同,因此需要保持强制优先级;同一类别数据一般具有相似的时延需求,需要采取合适的流量控制方法保证同类型节点间信息传输的公平性。

这里使用基于类别的动态优先级分配策略,通过合理划分CAN的ID来实现。将CAN ID从低到高分为3个区域,分别是类别区、调整区、地址区。不同类别数据“类别区”设置不同的值,从而具有不同的优先级。同一类型数据根据其等待时间(仲裁失败次数)设置“动态调整区”动态调整其优先级,等待时间越长优先级越高。如果等待时间相同,则根据其地址决定其优先级。在仿真模型内只需在仲裁发送状态(ARB&Tr)下对队列数据选取最高优先级数据并发送,然后对剩余数据帧进行优先级更新,等待下次发送。

将src1~src5和src6~src20分别设为不同类别业务,在通信速率125 Kbit/s时对电站进行仿真,结果如图10所示,与图7比较可见,对于低优先级数据业务src6~src20,src6时延略有增加,而src20时延大幅缩短,从而可满足其截止期要求。src1~src5属于高优先级数据,但由于发送的数据少,碰撞概率低,因此时延变化不大。由于src1~src5在初始时刻同时发送数据,因此src5在初始时刻达到最大时延,其时延由地址决定,调度方法不能减小其时延,只能通过提高通信速率解决。

4 结论

实时性系统 第7篇

关键词：Profibus-DP,单主站系统,实时性,报文循环时间,令牌轮转时间,系统反应时间

0 引言

Profibus系统包括Profibus-DP、ProfibusFMS、Profibus-PA这3个子集。Profibus-FMS侧重于车间级较大范围的报文系统,它主要定义了主站和主站之间的通信功能;Profibus-PA具有本质安全的特点,主要用于防爆安全要求高、通信速度低的过程控制场合;Profibus-DP主要面向工厂现场层应用[1]。分布式设备(DP)主要用于功能强大的主站与若干简单的从站之间进行快速循环的数据交换,该类设备都要求特别短的系统响应时间。随着工业现场对实时性的要求越来越高,研究Profibus-DP的实时性能就显得意义重大。

参考文献[2]~[3]采用随机Petri网方法对令牌循环时间和总线存取效率进行建模分析,参考文献[4]采用离散时间排队理论对Profibus总线性能进行分析,参考文献[5]分析了令牌目标循环时间的不同设置对测控周期时间的影响。本文从Profibus-DP协议出发,采用理论分析和实际系统测量相结合的方法,着重对单主站系统的实时性进行分析。

1 Profibus-DP介质存取和传输协议

1.1 Profibus-DP总线结构

Profibus-DP系统由主站和从站组成,如图1所示。DP主站分为1类主站和2类主站,1类主站轮询指定的DP从站并处理用户数据交换,2类主站用作组态或诊断工具,通常是一种编程设备。在主站之间形成一种虚拟的令牌循环,令牌按主站地址由小到大顺序传递。同一时间只能有一个主站拥有令牌,拥有令牌的主站获得总线的控制权,按照主站的轮询表来循环轮询其所属的从站。对于单主站系统,DP主站将传送令牌给它自己。DP从站不参与令牌的循环,只能接受所属主站的请求而产生响应,它不能主动向主站提出请求。

1.2 Profibus-DP协议的数据链路层运行机理

Profibus-DP协议采用轮询原理(主/从方式),以报文的形式进行数据通信。DP从站需要一个主站请求来交换信息,报文传送按循环方式组织,除了全局控制功能以外,每一个报文循环都包括一个主站的请求帧和从站的应答帧。Profibus-DP协议使用高与低两种优先级的报文,所有请求报文都以高优先级来发送,除了在DP从站中有新的诊断信息时从站的响应报文以高优先级来应答外,在其它情况下,从站都以低优先级来发送响应报文。

数据链路层的一个主要功能是控制调整令牌的循环时间。令牌实际轮转时间TRR是指一个主站先后两次接收到令牌的时间差值,从主站接收到令牌开始,终止于下一次接收到令牌。令牌目标轮转时间TTR是网络设计者指定的令牌在逻辑环上的轮转时间。站点的令牌持有时间TTH定义为令牌目标轮转时间TTR和令牌实际轮转时间TRR之差,即TTH=TTR-TRR。数据链路层报文处理算法流程如图2所示[6,7]。

主站收到令牌后,TTH开始进行减计数。从图2可看出,无论TTH是否大于0,每个主站每次接收到令牌都可以至少执行一个高优先级的报文循环。只有在高优先级报文处理完且TTH>0的情况下才会处理低优先级的报文循环。为了能够执行低优先级报文循环,在运行时应有TTH>0,否则该站将保留低优先级的报文循环,并在下一次或随后的令牌接收时间传输这些报文。

2 Profibus-DP系统的时间特性分析

2.1 Profibus-DP总线参数

Profibus-DP协议中规定的时间参数[2,3,4,5,6]和总线配置参数是影响系统实时性的关键因素,下面对主要的时间参数进行说明。为了计算方便,以下时间都按位(bit)计量,以秒(s)为单位的时间t将被转换为位时间tBIT。

(1)位时间tBIT:传输1位所耗用的时间为位时间,它等于传输速率v(bit/s)的倒数值:

(2)同步时间TSYN:同步时间为每个站在接收一个主动帧或令牌帧的开头之前从传输介质接收到空闲状态所需要的最小时间,典型值为33tBIT。

(3)站延迟时间TSDR:站延迟时间是传输或接收一个帧的最后一位到传输或接收后一个帧的第一位所耗用的时间。站延迟时间有3种:TSDI为发起方的站延迟时间;minTSDR为最小站延迟时间,典型值为11tBIT;maxTSDR为最大站延迟时间,该时间和波特率有关。

(4)建立时间TSET:建立时间是指从收到数据帧到作出响应所经过的时长。

(5)静止时间TQUI:静止时间是指某节点在一个消息帧之后从发送切换到接收所需的时间。

(6)安全余量TSM:安全余量定义为

(7)空闲时间TID:空闲时间是发起方在接收应答帧的最后一位到发送新帧的第一位所经过的时间,其定义为

(8)传输延迟时间TTD:传输延迟时间是一个帧在传输介质上经过的最大时间。传输延迟时间和传输介质有关,该时间往往小于其它时间。

(9)时隙时间TSL:时隙时间是发起方在传输了主动帧的最后一位之后等待接收立即应答的第一个帧字符所需要的最大时间。不同波特率对应不同的TSL值。

(10)GAP维护时间TGAP:GAP维护时间是GAP维护发送一个带有起始定界符SD1的帧报文的时间,其定义为

式中:TSD1为一个带有起始定界符SD1的帧报文时间。

(11)令牌循环时间TTC:令牌循环时间由令牌帧时间TTF、传输延时时间TTD和空闲时间TID组成,即

式中:na表示主站个数。

令牌帧有3个帧字符,一个帧字符由11位组成,因此,令牌帧共有33位。传输延迟时间取决于总线长度,它总是小于其它时间。空闲时间TID是在2个令牌帧之间花费的时间,它包括令牌接收器的站延迟时间TSDI。

2.2 Profibus-DP系统实时性能指标计算

Profibus-DP系统实时性能指标主要由以下几类时间进行衡量。

(1)报文循环时间TMC:一个报文循环包括一个请求帧和应答帧,报文循环时间由帧传输时间、传输延迟时间和站延迟时间组成,即

式中:TS/R=a11 bit,a为请求帧中的帧字符个数;TA/R=b11 bit,b为应答帧中的帧字符个数。

(2)令牌目标轮转时间TTR:一个系统的最小目标轮转时间minTTR取决于主站的数量、令牌循环时间TTC、报文循环的时间总和∑TMC和可能的重试所需的安全余量。初始化所必需的运行参数定义为

式中:Rt为每次令牌轮转报文重试循环数;retTMC为报文重试循环时间。

对于单主站系统,有

式中:TADD为报文重试传送的安全余量,其定义为

(3)系统反应时间TSR:系统反应时间是所有已组态从站都在与DP主站交换数据时总线上的平均响应时间,主要取决于系统中站的个数、每个从站交换的字节数和主站的个数与类型。在多主站系统中,最大系统反应时间等于令牌目标轮转时间。对于单主站系统,系统反应时间计算式为

3 单主站系统实时性分析实例

以一个由西门子PLC组成的Profibus-DP单主站系统为例来研究Profibus-DP系统的实时性。该系统采用一个西门子S7-400 PLC作为主站,3个S7-300 PLC作为从站,硬件组态如图3所示。

对于该系统,Profibus-DP总线参数如表1所示。

主站和每个从站交换48字节I/O数据。根据式(6)~(10)可得TMC=4.13 ms,TSR=13.39 ms,TTR=74.06 ms。STEP7软件实际设置值为TTR=151.3 ms,该值比理论计算值大,这样可以保证高优先级和低优先级报文都能够得到响应,系统的测控周期也基本保持不变。

以下实验主要测算在实际系统中从站的系统反应时间。在主站PLC的输出域QW0循环地按位依次产生一个1 s的高电平信号,主站将QW0发给每个从站,从站再将接收到的信号传回主站。这样主站通过测量收到从站高电平信号和产生信号的时间差就可以得到从站的响应时间。

以tn表示主站收到从站n的响应时间,部分实测数据如表2所示。

ms

从表2可看出,主站轮询从站的时间间隔等于一个报文循环时间;测得的响应时间大于计算的总线反应时间TSR;从站的响应时间有一定随机性,不是一个确定值。

在不同的通信速率下,主站和每个从站通信数据分别为4 B、32 B、64 B、100 B时,系统反应时间如图4所示。从图4可看出,通信速率对系统反应时间的影响很大,对于实时性要求高的系统,应采用尽量大的通信速率;在通信速率一定的情况下,数据通信量越大,系统反应时间也越大。

4 结语

在Profibus-DP总线系统中,影响总线周期的因素除了主站数量、从站数量、通信数据量、通信速率外,还包括非周期诊断、编程设备数量以及附加总线节点等。考虑到上述因素,实际设置的令牌目标轮转时间应该足够大。

在Profibus-DP系统中主要存在以下循环:主站-从站循环数据交换;用于中断、总线接收或诊断服务的非循环部分;令牌转发给编程设备,并进行后续处理;用户程序的自由循环;Profibus-DP从站背板总线上的自由循环和电子模块内信号准备和转换的自由循环等。上述每个循环周期的不同长度和“随机”位置都将对过程响应时间产生显著的影响。根据单个周期的位置,对于实时数据,既可以立即进行信息传输,也可能过2个周期之后传输。这就造成如表2所示的系统响应时间具有一定的随机性。对于具有截止期要求的硬实时任务,必须保证任务截止期大于系统响应时间TSR的3倍以上,才能保证信息在截止期内完成。在实际应用中,可以通过提高通信速率、减少从站数量和减少交换数据量来加快系统反应时间。

主要通过理论分析和实验测算分析了Profibus-DP单主站系统的实时性,对于多主站系统的实时性和Profibus-DP通信实时性对于实际闭环控制系统的影响还需要进一步研究。

参考文献

[1]阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].2版.北京:清华大学出版社,2008:185-190.

[2]茹峰,薛钧义.Profibus协议实时性能的仿真计算[J].系统仿真学报,2002(6):789-792.

[3]茹峰,贾立新,薛钧义.Profibus协议的实时性能参数分析[J].小型微型计算机系统,2003,24(5):933-936.

[4]赵新秋,王健印,崔嵬.基于离散时间排队理论的PROFIBUS总线性能分析[J].工业仪表与自动化装置,2009(3):3-6.

[5]侯维岩,费敏锐,阳宪惠.令牌目的循环时间TTR对现场总线PROFIBUS测控周期的影响[J].仪器仪表学报,2005(4):399-402,418.

[6]杨立波,李万军.现场总线的实时性探究[J].太原大学学报,2006(12):88-90.

实时频谱侦测系统 第8篇

无线电频谱监测车作为移动监测设备, 可以进行灵活的频谱监测, 除完成传统移动频谱监测工作外, 还具备对空间信号的测向和联合定位功能。移动监测系统大都由配备监测和/或测向设备及天线单元的运输车辆组成, 具有手动或自动模式, 用于执行下列常规频谱监测功能:

(1) 信号技术参数测量;

(2) 信号占用测量及测向测量;

(3) 信号分析;

(4) 发射机 (包括产生干扰的不明电台和发射机) 探测和定位;

(5) 对测量和测向任务进行实时和延时安排;

(6) 向频谱监测中心远程传输移动设备采集的数据;

(7) 在国家频谱监测系统的固定和移动频谱监测设备间交换技术信息;

(8) 在途移动场强/覆盖测量。

随着用频单位用频设备的急剧增多, 频谱环境越来越复杂。尤其在边境及复杂地区, 将面临雷达、通信等各种复杂环境的信号。对移动监测设备的性能和功能提出新的要求:

(1) 复杂电磁环境的定量描述;

(2) 时短干扰信号的观察和分析 (驻留时长为微秒级别) ;

(3) 民用雷达信号参数测试;

(4) 跳频信号观测和分析;

(5) 脉冲信号分析;

(6) 同频信号观测。

接收机和频谱仪是监测车的必要设备, 采用泰克实时频谱仪应对复杂电磁环境下的信号监测和分析可以解决许多面临的新问题。

2 泰克实时频谱侦测系统特点

移动监测车实时频谱侦测系统采用泰克科技 (中国) 有限公司RTSA系列实时频谱分析仪 (简称RTSA) 为硬件平台, 将其先进的宽带实时频谱、DPX数字荧光等技术 (简称DPX) 应用到日常监测工作中, 为监测3G、民用雷达、跳频及其他数字捷变信号提供了有效手段。

该系统是满足现代无线电监测使用需求的高性能无线电监测系统, 使单台仪表能完成无线电信号监测、管理及干扰分析等任务, 形成独立的无线电监测管理系统, 提高无线电监测工作效率。

2.1 实时观测技术

RTSA专利的DPX技术, 使频谱刷新能力提高到最高的29万次/s, 对于驻留时间超过5μs左右的信号可达100%侦听概率 (POI) 。相比采用传统技术的接收机在达到100%侦听概率时, 通常要求信号驻留时间超过20 ms。图1为WLAN信号的实时通信情况。

DPX显示出两层信号包络。根据测试示意图可以看出, 上方包络为PC至通信节点的上行通信, 下方包络为通信节点至PC的下行通信。而传统技术只能不完全显示WLAN信号的间断通信, 而且无法区分相应信号的上、下行信道。

2.2 实时捕获技术

RTSA能够根据功率和频率参数信息设定任意形状的“模板”触发信号, 这一功能称作频率模板触发或FMT功能。FMT根据频域中的特定事件触发采集信号可以设定预触发值 (对被测信号在存储时间上进行分配) , 并可按照信号进模板触发、信号出模板触发等多种逻辑关系对信号进行有效触发。图2为侦测系统结合频率数据信息自动画出背景模板, 并自动在非法信号出现的瞬间捕获该信号。

3 泰克实时频谱仪用于移动监测的独特功能

泰克实时频谱仪以其独特特点可实现对同频信号、时短信号及跳频和脉冲信号的观测和分析, 并能对复杂电磁环境进行定量描述。

3.1 同频干扰观测和分析

DPX技术使用色温显示信号出现的不同概率, 可以在一定条件下实时观测同频 (或同一频段内) 多个信号的同时工作情况。图3为DPX显示和传统显示方式的对比。该测试是手机屏蔽器对GSM 1 800 MHz基站下行信号实施干扰的实况。DPX同时显示出干扰机大信号和GSM基站下行信号并区分明显, 而传统技术由于功率累加原理只能大致显示出功率较高的干扰机信号包络。

3.2 时短信号观测 (微秒级)

通过实时频谱观测功能 (DPX Spectrum) 显示, 可以检测和自动测量最短5.8μs的瞬态信号。专用硬件在数字化输入信号上每秒最多计算292 000个频谱, 然后作为颜色等级位图显示所有频谱, 揭示在不同时间上共享相同频率的较强信号下面的低幅信号。

DPX最小的观察信号周期时间长度计算公式如下:

最小信号周期=窗口大小 (pts) 当前采样率+处理时间 (FFT点数) / (处理的时钟周期) ,

式中:

当span是110 MHz、RBW为auto时, 窗口大小=338点;

当前采样率 (Hz) = (span (Hz) FFT点数) /801=110106 (1 024/801) =140.7 Msamples/sec=7.109 nsec/sample;

点数为1 024;

处理时钟300 MHz;

则有:

最小信号周期=3387.109+1 024/ (3108) =2.4+3.4=5.8μs。

借助DPX显示技术, 不仅可以保证发现信号, 还可以生动描述信号特性, 并用色温方式表示信号出现的频度。如图4所示, DPX频谱图中红色固定信号显示的是GSM信号, 蓝色大信号是GSM干扰机信号, 另外还有一个较低功率的CW信号, 2个信号同时存在, 而且2个信号功率是相加的, 传统频谱仪无法轻松发现干扰机下面的GSM手机信号。

3.3 复杂电磁环境定量描述

频域测量的目的是了解一个频域内辐射源的多少和密集程度。从测量方法看, 可通过频谱仪或接收机进行长时间的监测积累, 把一段时间内的频谱进行分类统计和记录。

由于复杂电磁环境的实时变化, 使得对于频域参数的测量需要进行实时观测和统计, 这需要实时频谱观测技术进行频域参数的测量。尤其对于频谱重合度, 如果多个信号的频谱有重叠, 传统频谱仪只能利用包络测量知道有无频谱, 无法对同频信号和多个信号进行统计分析。

实时信号分析仪的DPX Spectrum及实时频谱概率密度统计功能 (Density) 可以实现频谱的实时观测和实时统计, 从而完成频谱占用度和频谱重合度的测量, 而且每次测量最快可以在50 ms内进行统计测量, 每50 ms内汇集14 600个频谱, 每秒可以汇集292 000个频谱的数据, 并进行统计。实时信号分析仪以其独特的硬件构架实现了跳频信号的实时监测。其信号处理采用并行处理方式, 可以把信号的频谱显示处理和信号的捕获、分析处理分成2条线路并行同时处理, 频谱显示处理采用专用的FPGA, 运行FFT的速度极快, 且不会因存贮到内存而使处理的数据流间断。2条处理链路相互配合, 再配合独有的荧光处理显示技术, 完成DPX实时频谱监测功能。用图5所示的跳频信号进行实测, 被测信号以203 hops/s的跳频信号在3个频率点、在10 M的范围内进行连续跳频, 每个固定跳频点上出现信号的概率约为30% (因为还存在频率切换时间, 频率切换也需占用一定时间) 。可以在实时频谱仪上直接测量得到该信号在1 s时间内在2.445 3 GHz的频率上的频率占用度, 即图5中显示的30.131%。

以图5为例, 屏幕上显示的DPX频谱是201801的一个数据矩阵, 每个点存贮的值就是该点出现的信号占用度。显示的30.131%是指该频率点在1 s时间内有30.131%的时间被占用。该数据矩阵可以用最短50 ms的时间作为统计时间段, 最长可以到无限长时间。这个数据矩阵用以判断频谱占用度非常合适, 而且可通过LAN传输出来, 获取DPX 201801点矩阵数据, 并通过DLL加速数据传输速度, 完成实时数据传输。

河流水质实时监测系统 第9篇

水资源是 人类生产 生活的重 要资源 。 目前 , 生态环境 破坏严重 , 水体污染 严重 , 水资源的 保护和水 污染的治 理成为现 代社会最 关注的问 题之一 。 目前全国 多数城市 地表水受 到一定程 度的点状 或面状污 染 ,且有逐年 加重的趋 势 。 日趋严重 的水污染 不仅降低 了水体的 使用功能 , 进一步加 剧了水资 源短缺的 矛盾 , 还对我国 正在实施 的可持续 发展战略 带来严重 影响[1,2,3]。 另外 ,随着河流 水质的不 断恶化 , 严重制约 了农业经 济的发展 , 影响了粮 食和其他 农作物的 产量和质 量[4]。 因此 , 环保部门 实时、有效和方便地对河流 水质进行监测就显得十 分必要。

本文设计 并制作了 基于单片 机和无线 传输技术 的河流水 质实时监 测系统 。 该系统以MSP430F149低功耗单 片机[5,6]为核心 ,通过24位模 - 数转换芯 片AD7793对双极性p H传感器和 温度传感 器信号进 行采集 , 由单片机 控制无线 模块发送 实时监测 所得并进 行温度补 偿后的p H值 。 所设计系 统 、 装置便于 实现对河 流水质的 监测 ,并采用太 阳能电池 供电 。 与传统的 人工检测 方法相比 ,本系统具 有检测数 据精度高 、传感器可 灵活更换 、节能 、实时监测 和无线通 信等特点 。

1 系统 结构

河流水质 监测系统 的结构框 图如图1所示 , 包括以下 几个部分 :(1)传感器模 块 。 由p H传感器和 温度传感 器将河水 的p H值和水温 值转换为 电信号 。 (2)调理电路 模块 。 调理电路 将电信号 处理为单 片机所能 接收的电 压信号 ,并送至A/D转换电路 。 (3)A/D模块 。 A/D转换电路 利用24位 Σ-Δ 模数转换 器将模拟 电压信号 高精度地 转换为数 字电压量 , 并送至单 片机处理 。 (4) 控制模块 。 单片机根 据当前温 度值对所 测p H值进行温 度补偿和 软件校准 ,最终得到 准确的p H值 ,并将此p H值通过无 线模块发 送至上位 机 。 (6)其他功能 模块 。 报警模块 根据按键 输入p H报警阈值 ,判断当前p H值 , 若超过此 阈值 , 则启动报 警模块 ; 太阳能供 电模块带 有电池监 测功能 , 可以实时 监测太阳 能电池的 剩余电量 , 若剩余电 量过少 ,则自动进 入节能工 作模式 ; 显示模块 由LCD显示当前 温度和p H值 、报警阈值 、当前日期 和时间等 信息 。

2 系统 硬件设计

2 . 1 传 感 器

2 . 1 . 1 p H 传 感 器

E - 201 - C型p H传感器测 液部分为 玻璃复合 电极 , 在测量溶 液的酸碱 度时 ,当被测溶 液的氢离 子浓度发 生变化 ,玻璃电极 与参比电 极之间的 电动势也 随之发生 变化 。 通过调配 不同酸碱 度的溶液 ,室温 (25 ℃)条件下用 某型p H计通过实 验测量发 现电极电 压与p H值近似成 线性关系 , 并根据能 斯特方程[7], 利用MATLAB将所测样 本点拟合 成一次线 性函数 。

MATLAB将26个实测的 样本点与 拟合的函 数多项式 关系图如 图2所示 。 由图2可知 ,传感器所 输出的电 信号与所 测溶液的p H值近似成 线性关系 。 由MATLAB将26个样本点 进行拟合 得到的一 次线性函 数为 :

后级调理 电路将传 感器电量 放大2倍并加上1.2 V的偏置后 ,得到V-p H关系式为 :

2 . 1 . 2 温 度 传 感 器

两线PT100铂电阻温 度传感器[8]是一种以 白金 (Pt) 制作成的 电阻式温 度传感器,属于正电 阻系数,其电阻和 温度变化 的关系式R=Ro( 1 + αT ) , 理论上 α = 0 . 003 92 , Ro为100 Ω(在0 ℃的电阻值),T为摄氏温 度 。 经测量的 电阻实测值 与理论值 存在略微 偏移 ,故根据实 验校准修 正的关系 式为 :

2 . 2 p H 调 理 电 路

由于E-201-C型p H传感器的输出电量为-400 m V~ 400 m V范围内的 双极性电 压信号 , 需要进行 放大和偏 置调理 。 调理电路 如图3所示 , 电路将p H传感器的 输出电压 放大2倍 ,并通过1.2 V基准电压 芯片LM385加上1.2 V的偏置 。 由此可将 -400 m V~400 m V的电压范 围变换成0.4 V~2.0 V的电压范 围 。

2 . 3 模 数 转 换 器

本设计采 用ADI公司的24位三通道 Σ-Δ 型模 - 数转换芯片AD7793, 实现对传感器模拟信号的高精度A/D转换 。 AD7793内置可编 程激励电 流源和仪 表放大器 ,将激励电 流源配置 成1 m A输出并与pt100串联 , 取得的电 压信号再 经过片内 仪表放大 器获得16倍增益 , 最终获得1.6 V附近的电 压值 。 A/D转换模块 如图4所示 , AD7793采用外部2 . 5 V基准参考 电压 , 将调理电 路送来的p H值模拟量 和水温值 模拟量进 行数字转 换 , 并通过三 线SPI接口将转 换后的数 字量送至 单片机进 行处理 。

2 . 4 无 线 通 信 模 块

n RF905单片无线 收发器[9]工作在433 / 868 / 915 MHz的ISM频段 , 由一个完 全集成的 频率调制 器 、 一个带解 调器的接 收器 、 一个功率 放大器 、 一个晶体 振荡器和 一个调节 器组成 。 通过单片 机IO口模拟SPI通信协议 来配置n RF905的片内寄 存器 , 实现对无 线模块的 收发控制 。 当系统监 测到的p H值发生变 化时 , 单片机调 用n RF905发送最新 的监测数 据 。

2 . 5 按 键 、 电 池 监 测 和 蜂 鸣 器 电 路

系统的p H报警阈值 和电池电 压报警阈 值通过按 键电路设 置 , 通过中断 方式与单 片机连接 。 当监测的p H值超过了 阈值 , 系统即触 发中断进 入中断服 务程序 ,蜂鸣报警 。 蜂鸣器电 路如图5所示 。

电池电压 监测电路 如图6所示 。 VCC为电池电 压 , 经电阻分 压输入电 压跟随器 再输入单 片机内部A/D转换器 。 当电池电 量减少 ,电压VCC下降到设 定的电压 阈值时 , 触发单片 机内部中 断 , 工作模式 自动从实 时工作模 式切换至 定时断续 测量的低 功耗工作 模式 。

2 . 6 时 钟 、 LCD 、 EEPROM 电 路

时钟芯片 为低功耗 时钟芯片DS1302, 可以对年 、 月 、 日 、周 、时 、分 、秒进行计 时 ,且具有闰 年补偿功 能 。

LCD为低功耗 工业字符 型液晶1602 , 能同时显 示16列2行共32个字符 。 单片机控 制LCD1602显示当前 日期 、时间 、p H值 、温度值及p H报警阈值 。

EEPROM为两线串行 芯片AT24C04 , 用于存储用 户设置的p H、电池电压阈值 。 此外 ,当监测的p H值超过阈值时,系统将对应的日期、时间和p H值记录到EEPROM中。

3 系统 软件设计

系统以MSP430F149单片机为 主控芯片 , 配合ADC12和定时器 等达到控 制p H传感器 、 温度传感 器 、 24位外部ADC 、 时钟芯片DS1302 、 EEPROM 、 LCD 、 无线模块 等外部器 件协调工 作的目的 。

3 . 1 主 程 序 流 程 图

主程序首 先对时钟 初始化 , 选择8 MHz的晶振作 为系统时 钟源 。 然后依次 对各个片 内 、 片外模块 进行初始 化 。 最后使能 中断 , 进入低功 耗模式 , 等待中断 唤醒 。 主程序流 程如图7所示 。

3 . 2 定 时 器 中 断 流 程 图

3 . 2 . 1 定 时 器 A 中 断 流 程

定时器A中断每隔1 s将CPU从低功耗 状态唤醒 , 故称之为 实时模式(Real Time,RT)。 系统复位 时 ,自动开启 定时器A中断 ,禁止定时 器B中断 , 即默认启 用实时模 式 。 在定时器A中断中 , 系统首先 读取p H值和温度 值 ,并判断p H值是否超 阈值 , 若超过阈 值则蜂鸣 报警 , 并将当前 时间和p H值记录在EEPROM中 ; 否则 , 系统无附加动作。 然后,系统刷新液晶上显示 的p H值和温度值,并通过无线模块发送 出去 。 最后,系统通过MCU内部12位ADC检测太阳能电池 电压值 , 若低于设定阈值 , 则自动切 换至低功 耗模式 ;否则 ,系统无附 加动作 。 另外 , 此中断服 务最后包 含 “10 s检测 ”功能 ,即每隔10 s将当前日 期和时间 显示到液 晶屏下方 , 保持3 s后 , 恢复原先 显示界面 。 定时器A中断流程 图如图8所示 。

3 . 2 . 2 定 时 器 B 中 断 流 程

定时器B中断每隔1小时将CPU从低功耗 状态唤醒 ,故称之为 低功耗模 式(Low Power,LP)。 系统复位 自动禁用 定时器B中断 。 在定时器B中断中 , 除了不包 含 “ 电池电压 监测 ” 和 “ 10 s检测 ” 功能外 , 其他功能 与定时器A中断相同 。 定时器B中断流程 如图9所示 。

3 . 3 数 字 滤 波 算 法

为提高系 统测量精 度 ,AD7793将p H电量连续 转换10次存入数 组中 , 单片机将10次转换结 果进行冒 泡排序 。 然后 ,计算数组 中间8个数据的 平均值作 为10次转换的 最终结果 。 该算法原 理 :去除样本 中的一个 最大值和 一个最小 值 ,再求平均 值 。 该算法可 滤除因干 扰导致的 测量偏差 ,提高了系 统的稳定 性 ,避免错误 报警 。

3 . 4 温 度 补 偿

为克服p H值在测量 过程中受 温度的影 响 , 可通过温 度补偿进 行修正 。 根据p H传感器输 出的电压 值V和温度感 测器测量 的摄氏温 度T,代入温度 补偿模型[8]:

将式 (2) 计算得到 的p H0和式 (4) 计算得到 的p H1进行平均 得到最终 的p H值 。

4 系统装置示意图

系统在应 用时需放 在河流水 面上工作 , 故设计了 系统装置 ,系统装置 图如图10所示 。 系统硬件 放置在漂 浮圈上 , 漂浮圈通 过平衡铁 圈保持平 衡 , 防止河面 浪涌造成 装置倾覆 。 两个传感 器从漂浮 圈内垂入 河水中 ,太阳能电 池板放在 装置顶端 为系统供 电 。

5 实验 结果

系统经过 硬件调试 和软件补 偿后进行 实验和数 据对比 。 实验分甲 、 乙两组分 别进行 , 甲组在室 温 (25 ℃ ) 条件下 、乙组在不 同环境温 度下分别 对调配的 不同酸碱 度的水进 行测试 。 两组测量 结果均与p H计和温度 计测量结 果进行对 比 ,实验测试 结果如表1所示 。 由表1实测数据 可知 , 在不同温 度的工作 环境下 , 系统测量 的河水p H值准确度 较高 。

6 结束 语

河流水质 实时监测 系统硬件 采用PCB工艺 , 由传感器 、 显示屏 、 单片机和 无线传输 模块构成 , 工作稳定 , 并通过温 度补偿提 高系统测 量的准确 度 。 系统能够 将监测的 最新p H值通过无 线发射模 块传输到 监控中心 , 以便于工 作人员及 时 、 全面地掌 握水质变 化情况 。 测量装置 采用太阳 能供电方 式 , 很好地解 决了系统供电的 问题 。 该系统节 能环保 , 性能稳定 , 可以节省 大量的人 力物力 , 提高监测 效率 , 具有一定 的现实意 义和实用 价值 。

浅谈综合布线智能实时管理系统 第10篇

关键词：综合布线；智能；实时管理

中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 06-0000-01

Intelligent Real-time Management System of Integrated Wiring

Liu Xinxian1,Zhao Tao2,Liu Jing1,Lu Hongxia1

(1.Henan Yellow River Engineering Bureau Information Center,Zhengzhou450004,China;2.Zhengzhou River Engineering Bureau,Zhengzhou450004,China)

Abstract:With the popularity of structured cabling and wiring works continuously improve the flexibility,the user change the network connection or hop frequency is also increasing,while the impact of network cabling system is an important reason for failure,how to be achieved through an effective network routing real-time management,which requires routing management.

Keywords:Integrated wiring;Intelligent;Real-time management

一、概述

随着社会的前进和发展，智能建筑布设开通了语音、数据网络通讯业务，而大多数语音、数据、图像的传输，在其物理层结构上都是基于结构化布线系统的基础架构上。随着结构化布线工程的普及和布线灵活性的不断提高，用户变更网络连接或跳接的频率也在提高，而布线系统是影响网络故障的重要原因。

二、构化布线目前设计的现状和管理方式

目前，结构化布线设计一般采用国际标准的结构化布线系统，将语音、数据的配线统一在一套布线系统中。系统设计一般按工作区、水平配线、垂直干线、设备间、管理和建筑群等六个子系统进行设计。这样设计思路简洁，施工简单，施工费用降低，充分适应通讯和计算机网络的发展，为今后办公自动化打下坚实的线路基础。

但随着技术的发展，人们不仅仅满足布线，施工等的方便，对维护、管理也提出了要求。根据TIA/EIA－606标准的规定：传输机房、设备间、介质终端、双绞线、光纤、接地线等都有明确的编号标准和方法。施工人员为保证线缆两端的正确端接，会在线缆上贴上标签，通过每条线缆的唯一编码，在配线架和面板插座上识别线缆。

三、设计计算机管理系统的必要性

随着网络技术的普及，传统的由人为管理的主要手段的模式已难以承担这项工作。一个统一实时的物理层管理系统能够准确、可靠、安全、提供端到端的实时监视和相应的文档，是十分必要的。综合布线智能实时管理能节约时间，使业务中断达到最小，能有效利用有源设备，能精确完善的记录文档，能在修复故障时降低中断时间，对有计划的MAC能迅速作出反应。

四、构化布线计算机管理系统组成

传统的网络连接有这样几个部分：交换机端口到配线架端口的连接、配线架端口到客户端端口连接、客户端端口到终端设备（电脑、电话机等）。一般情况下，配线架端口到客户端端口的网络连接已经在最初的安装中完成，很难在今后改动。所以，交换机端口到配线架端口的跳线是我们机房管理的重点。结构化布线实时智能管理由两部分组成：

系统的硬件部分

电子配线架：分超五类性能、六类性能和光纤配线架，在每个配线架端口上方具有内置传感器，是24位实时接口的一部分，在实时布线中，端口传感器和接口电缆连接器用于提供“实时”网络连接信息。

主扫描仪、副扫描仪：用于实时管理现有的基于RJ45的设备。

实时跳线：实时跳线设计一根第九条导线，这条导线的长度与跳线的长度相同，其每一端接有一个监视针脚，实时跳线在实时配线架端口传感器和扫描仪相连接并提供电子触点。

实时链路电缆：在每一个电子配线架的背面都有一个扁平电缆接口，它是用来和扫描仪相连接的。

系统的软件部分

结构化布线实时智能管理系统的软件是一套典型的CLIENT/SERVICE系统，由服务器端和工作站端构成标准的体系。它的服务器端是构件在MICROSOFT SQL SERVER7.0基础上的数据库系统，对各项数据进行标准化的管理。客户端是一般为自行研发的系统，承担着数据库系统与管理员之间的交互式地管理职责。

软件系统对计算机的要求。服务器端最小要求为：PENTIUM II 400MHZ，128M，RAM，2G FREE SPACE；同时需要安装WINDOWS WORKSTATION/SERVER 4.0并安装了SERVICE PACK 4以上的补丁；INTERNET EXPLORE 5.0以上，以及MICROSOFT SQL SERVER 7.0，和INTERNET INFORMATION SERVICE。客户端的安装需要配置为：PENTIUM II 300MHZ以上，64M RAM，500M FREE SPACE；并安装了WINDOWS 95/98/NT WORKSTATION/2000操作系统。

五、结构化布线智能管理系统的解决方案

结构化布线智能管理系统能够自动检查和监视通信机房或者设备间内跳线面板和交叉连接的变化。在标准机柜里设有电子配线架，硬件设备扫描仪，扫描网络配线架端口状态设备。安装在机柜中的管理系统可以管理许多个端口，配线架上所有端口的移动、增加、改变在机房主机一目了然，网络管理人员只需按动按钮就可以得到状态跟踪报告记录，并能辅助技术人员进行跳线管理。它的连接方式为：从交换机端口连接电子配线架（一）的端口，而客户端的端口连接电子配线架（二）的端口。电子配线架（一）的端口代表着交换机上个各个端口，而电子配线架（二）上的端口则代表着各个客户的端口。管理员需要做的就是将电子配线架（一）的端口和电子配线架（二）的端口如何实现连接，即实现了网络资源的分配。这样，当需要改变连接时，所有的改变都发生在配线架和配线架之间，减少了交换机的端口更改次数，同时也便于将各个厂商的交换机集中进行管理。

六、结构化布线智能管理系统的发展趋势

布线系统与管理系统通过智能配线架有机的连接起来，使得网络管理和布线系统管理同步，但目前并未大面积推广，其功能，技术并不尽人如意。而目前最先进的布线应是在智能布线管理的基础上有自动跳线技术，用户只需移动鼠标，就可以进行布线的移动、增加、改变，它是智能布线的发展方向。一项技术只有被实践，才会有改进和再发展的机会。希望电子配线架能成为网络技术中一项成果，改进网络管理人员的管理概念、管理效率和管理方法。

参考文献：

[1]吴达金.智能化建筑（小区）综合布线系统使用手册,2003

物流实时配送系统概念剖析 第11篇

物流中的“物”可泛指所有物质资料, 既包括一切劳动产品, 又包括各种自然资源, 也包括生产、流通和消费过程中所产生的一切回收物。而且, 随着经济全球一体化的趋势和信息技术的发展, 使原来狭义的物流概念已不再适应于时代的要求。1986年, 美国物流管理协会将PhysicalD-istribution改为Logistics, 其理由是因为PhysicalDistribution的领域较狭窄, Logistics的概念则较宽广、连贯、整体。并对Logistics所做的定义是:以适合于顾客的要求为目的, 将原材料、在制品、制成品以及相关信息从发生地向消费地流动的过程, 以及为使保管能有效、低成本的进行而从事的计划、实施和控制行为。

中国最初引入了“PhysicalDistribution”这一概念, 后来又从美国直接引入了"Logistics”这一概念。近年来, 物流热在我国急剧升温, 与物流相关的理论研究与实际工作迅速发展, 但与物流相关的基础工作相对滞后, 涉及物流的基本概念和有关环节常用的术语缺乏统一规范, 这给现代物流的研究和推广工作带来许多不便。

二、配送的概念

(一) 配送的含义

配送是物流中一种特殊的、综合的活动形式, 是商流与物流紧密结合, 包含了商流活动和物流活动, 也包含了物流中若干功能要素的一种形式。

从物流来讲, 配送几乎包括了所有的物流功能要素, 是物流的一个缩影或在某小范围中物流全部活动的体现。一般的配送集装卸、包装、保管、运输于一身, 通过这一系列活动完成将货物送达的目的。特殊的配送则还要以加工活动为支撑, 所以包括的方面更广。但是, 配送的主体活动与一般物流却有不同, 一般物流是运输及保管, 而配送则是运输及分拣配货, 分拣配货是配送的独特要求, 也是配送中有特点的活动, 以送货为目的的运输则是最后实现配送的主要手段, 从这一主要手段出发, 常常将配送简化地看成运输中之一种。

配送是指在经济合理区域范围内, 根据用户的要求, 对物品进行拣选、加工、包装、分割、组配等作业, 并按时送达指定地点的物流活动。可从两个方面认识配送:从经济学资源配置的角度, 配送是以现代送货形式实现资源配置的经济活动;从实施形态角度, 配送是按用户订货要求, 在物流结点进行货物配备, 并以最合理方式送交用户的过程。

(二) 从配送的实施形态角度, 表述如下

按用户定货要求, 在配送中心或其他物流结点进行货物配备, 并以最合理方式送交用户。这个概念的内容概括了五点:

1、整个概念描述了接近用户资源配置的全过程。

2、配送实质是送货。配送是一种送货, 但和一般送货有区别:一般送货可以是一种偶然的行为, 而配送却是一种固定的形态, 甚至是一种有确定组织、确定渠道, 有一套装备和管理力量、技术力量, 有一套制度的体制形式。所以, 配送是高水平送货形式。

3、配送是一种中转形式。配送是从物流结点至用户的一种特殊送货形式。从送货功能看, 其特殊性表现为:从事送货的是专职流通企业, 而不是生产企业;配送是中转型送货, 而一般送货尤其从工厂至用户的送货往往是直达型;一般送货是生产什么, 有什么送什么, 配送则是企业需要什么送什么。所以, 要做到需要什么送什么, 就必需在一定中转环节筹集这种需要, 从而使配送必然以中转形式出现。当然, 广义上, 许多人也将非中转型送货纳入配送范围, 将配送外延从中转扩大到非中转, 仅以“送”为标志来划分配送外延, 也是有一定道理的。

4、配送是“配”和“送”有机结合的形式。配送与一般送货的重要区别在于, 配送利用有效的分拣、配货等理货工作, 使送货达到一定的规模, 以利用规模优势取得较低的送货成本。如果不进行分拣、配货, 有一件运一件, 需要一点送一点, 这就会大大增加动力的消耗, 使送货并不优于取货。所以, 追求整个配送的优势, 分拣、配货等项工作是必不可少的。

5、配送以用户要求为出发点。在定义中强调“按用户的定货要求”明确了用户的主导地位。配送是从用户利益出发、按用户要求进行的一种活动, 因此, 在观念上必须明确用户第一、质量第一, 配送企业的地位是服务地位而不是主导地位, 因此不能从本企业利益出发而应从用户利益出发, 在满足用户利益基础上取得本企业的利益。更重要的是, 不能利用配送损伤或控制用户, 不能利用配送做为部门分割、行业分割、割据市场的手段。

6、概念中“以最合理方式”的提法是基于这样一种考虑。过分强调按用户要求是不妥的, 用户要求受用户本身的局限, 有时实际会损失自我或双方的利益。对于配送者讲, 必须以要求为据, 但是不能盲目, 应该追求合理性, 进而指导用户, 实现共同受益的商业原则。

(三) 配送的业务流程

在实际的运作过程中, 由于产品形态、企业状况及顾客要求存在着差异, 因而配送过程也会有所不同, 甚至会存在着较大的差异。一般来说, 一个较为完整的配送工作流程, 如图1所示。

1、进货。

是配送的一项基础性工作, 它主要包括货源的订购、集货、进货以及相关的质量检验、结算和交接工作。

2、储存。

是进行配送的一个重要而必要的环节, 有储备和暂存两种形态.储备是按一定时期配送规模要求的合理储存数量, 结构稳定, 时间相对较长, 形成了配送的资源保证;而暂存是为方便作业在理货场所进行的货物贮存, 其结构易于变化, 时间也较短。

3、分拣、理货。

是按照进货和配送的先后次序、品种规格和数量大小等所进行的整理工作。

4、配货与配装。

配货是依据用户的不同要求, 从仓库中提取货物而形成的不同货物的组合;而配装是根据运能及线路等形成的货物装配组合。关键是要充分利用科学的管理方式以及先进的科学技术等, 以实现分拣、配货及配装的有效衔接和组合。

5、送货。

是依靠运输工具等将装配好的货物送达目的地的一种运输活动。要提高送货的效率, 需要科学合理地规划和确立配送据点的地理位置, 而且要考虑客户的要求、送达的目的地、以及运输线路、时间、工具等。

6、交货。

是将货物送达目的地后, 将货物交付给用户, 并向用户办理有关交接手续的一种活动, 是配送活动的结束。其中快捷方便的交接手续是提高效率的关键。

三、实时配送系统的概念

实时 (real-time) 是指处理信号的过程是在实际发生事件过程的期间进行。它与网络优化中的动态规划不同。动态规划的直观性质就是:每个最优策略只能由最优子策略组成。这种动态规划的一个前提条件就是将一个多变量问题进行分级处理。实时系统的本质属性在于它的实时性。用一个框图表示一个实时系统, 如图2所示。

系统具有若干个输入U (至少一个) 和若干个输出V (至少一个) , 对于一组特定的输入值Ui, 系统就产生一组对应的输出值Vi。若把前者称为激励 (或驱动) , 后者称为响应 (或结果) , 则对于一组特定的激励, 在满足系统提出的时间要求和准则下, 系统就得到相应的响应。这种系统就称为实时系统。响应对激励的时间滞后, 称为响应时间。实时性的基本指标是响应时间, 对于不同的过程, 有不同的响应时间要求。对于有些过程, 具有几分钟甚至更长的响应时间都可以认为是实时的, 对于快速过程, 其响应时间可能为毫秒, 甚至更短。因此, 实时性不能单纯从绝对的响应时间长短上来衡量, 应依据不同的对象, 在相对意义上进行评价。

四、物流实时配送系统的完整概念

物流实时配送系统, 就是信息化、现代化、社会化的物流配送。它是指物流配送企业采用网络化的计算机技术和现代化的硬件设备、软件系统及先进的管理手段, 针对社会需求, 严格、守信地按客户的订货要求, 进行一系列配货、理货送货工作, 定时、定点、定量地交给特定客户, 满足其对商品和物流配送服务的需求。物流实时配送系统既能满足物流配送及时性的要求, 同时通过全程的实时控制, 来提高物流配送服务的质量, 降低物流配送的成本。

可以看出, 这种新型的物流配送系统是以一种全新的面貌, 成为物流领域革新的先锋, 代表了现代市场营销的主方向。物流实时配送系统能使商品流通较传统的物流配送方式更容易实现信息化、自动化、现代化、社会化、智能化、合理化、简单化, 使货畅其流, 物尽其用, 既减少生产企业库存, 加速资金周转, 提高物流效率, 降低物流成本, 又刺激了社会需求, 有利于整个社会的宏观调控, 也提高了整个社会的经济效益, 促进市场经济的健康发展。

摘要：文章主要从物流、配送、实时配送、物流实时配送系统等一系列概念由浅入深, 对物流实时配送系统的相关概念进行剖析, 最后得出较为完整的物流实时配送系统的概念。

关键词：物流,配送系统,实时配送

参考文献

[1]、冉净斐.第四方物流整合供应链[J].商业研究, 2004 (6) .

[2]、姚建明, 刘丽文.4PL模式下的供应链资源整合决策分析[J].系统工程, 2007 (4) .

[3]、王涛, 陈玉莲.第四方物流的运作及发展[J].中国储运, 2007 (4) .

[4]、李静, 张毕西.我国整车物流高成本的原因及对策研究[J].物流技术, 2007 (8) .

[5]、第四方物流的三种基本运作方式[DB/OL].中国物流与采购联合会网, 200601-24.