监视信息范文

监视信息范文（精选9篇）

监视信息 第1篇

1.1 背景

随着信息化的建设的快速发展, 信息设备的大量投入, 信息中心对机房管理采用值班制度, 每天要不时对机房、UPS等重要环境进行巡视, 不仅加重了管理的负担, 而且对夜间及突发事故往往无法进行监控, 对事故发生时间及责任也没有科学的管理;更缺乏对已发生的故障做全面的分析数据。

自2012年以来, 按照国家电网公司“三集五大”建设工作要求, 公司本部及所属各单位组织机构及人员进行了较大的调整。公司在企业文化、工作业绩、工作情况方面进行总结、宣传的内容变化较大, 调整的频率加快, 而现有展示系统中的展示内容、展示方式还有待提高, 未能跟上现有建设步伐, 因此考虑进行国网眉山供电公司信息展示系统维护项目实施, 一方面对展示系统展示内容、展示方式进行补充、更新, 同时提出基于三维虚拟现实的展示方式, 在三维环境中以虚拟现实的方式来展示传统环境监控系统, 提供一个更加贴近现实场景的操作环境, 进一步提升操作体验, 从而极大的提高机房监控管理的人性化、真实化。

1.2 目标

采用away3d3D、Robotlegs、3Dmax2013、MAYA2013、Photoshop CC、Adobe Air、PHP等成熟可靠的三维建模与WEB技术为基础, 按照信息展示系统的特点划分模块和层次, 既符合机房监控管理业务的要求, 同时保证在软件功能方面是易实现、易维护、易扩充性, 提供一个更加贴近现实场景的操作环境, 进一步提升操作体验, 从而极大的提高机房监控管理的人性化、真实化。

2 研究方法和内容

2.1 系统架构设计

2.1.1 系统逻辑架构

整个系统划分为3D应用场景、系统管理平台、数据采集系统。3D场景系统是根据真实场景试试呈现的系统, 其中的3D模型场景贴图等数据是真实场景的对象;数据采集系统实现当前机房的真实数据的状态采集;系统管理平台提供基础数据的录入和管理。

3D应用场景框架采用了AS3、XML、HTTP、Away3d、Away Build、PHP等成熟可靠的AIR与WEB技术为基础, 按照系统的特点划分模块和层次, 既符合机房的实时监控的要求, 同时保证在软件功能方面是易实现、易维护、易扩充的。

数据采集系统通过与第三方网管系统、环控管理平台等系统进行对接, 在设计上充分考虑了可扩展性及简单性。同时, 对显示界面和后台层使用统一的接口, 大大提高了系统维护的容易度。

2.1.2 系统技术体系架构

系统采用了away3d3D引擎以及robotlegs依赖注入框架完善而成的标准MVC框架技术。

数据接口采用Restful风格的Web Serivce技术。

系统采用Photoshop CC进行设备三维界面贴图的制作。

管理系统采用PHP实现系统的基础数据的显示和管理。

2.1.3 系统关键技术

1) 自动寻路技术。

自动寻路系统是一套在3D场景中漫游的系统, 达到了根据机房的构架实现3D系统中的漫游, 在设计上充分考虑了简易的操作性及简单性。同时对3D系统的观看性提供了最便捷的查看。

3D信息系统涉及信息设备数据收集与分析、状态评估、信息查询等众多功能。考虑到采集的监控指标数据的复杂性、多样性, 业务的变化性必然导致在系统的使用过程中会有部分原有功能的调整以及新增功能的补充, 因此建设的平台必须具有可扩展性, 系统框架具有弹性, 各功能模块之间具有低耦合性。

2) 采用away3d3D引擎。

易于扩展和维护。其中Away3D是flash或flex上的一个功能强大且实时的3D引擎, 具有快速、高效、API清楚等优点。但是三角型消失的问题让人头疼。away3d世界由:view视口、scene场景、camera摄像机和3D物体四部分组成, 也称Away3D的四大基本构件。这是整个3D的核心引擎。

3) Robotlegs注入框架。

这是一个用来开发Flash, Flex, 和AIR应用的纯AS3微架构 (框架) .Robotlegs专注于将应用程序各层排布在一起并提供它们相互通讯的机制.Robotlegs试图通过提供一种解决常见开发问题的经过时间检验的架构解决方案来加速开发.Robotlegs无意锁定你到框架, 你的类就是你的类的样子, 而且应该很容易地切换到其他框架.框架提供一个基于Model-ViewController元设计模式的默认实现.这个实现提供一个针对应用程序结构和设计的强烈建议.虽然它确实轻微减低了你的应用程序的便携性, 不过它依然以最低限度影响你的具体类为目标.通过扩展MVCS实现类, 你可以获得很多有用的方法和属性。

4) 3D模型建模与贴图技术。

3D模型的建立采用3Dmax2013、MAYA2013、Google Sketch Up等软件制作, 采用国际统一的obj模型格式, 模型贴图采用Photoshop CC, 做成PNG格式。3dmax处理为每一个模型对应的UV贴图确保每一个模型贴图之后的高清呈现。

贴图制作采用了Photoshop CC制作工具, 是由Adobe Systems开发和发行的图像处理软件。Photoshop主要处理以像素所构成的数字图像。使用其众多的编修与绘图工具, 可以有效地进行图片编辑工作。ps有很多功能, 在图像、图形、文字、视频、出版等各方面都有涉及。2003年, Adobe Photoshop 8被更名为Adobe Photoshop CS。2013年7月, Adobe公司推出了最新版本的Photoshop CC, 自此, Photoshop CS6作为Adobe CS系列的最后一个版本被新的CC系列取代。

5) 3D模型与贴图的内存优化。

由于显卡的渲染关系, 模型与贴图的渲染导致内存偏高一直是3D引擎占内存的主要因素, 本系统通过最优化的算法将贴图与模型的渲染速度大大提升, 并且实现数据资源管理, 节约内存的同时提高渲染速度。

2.2 平台功能设计

电力信息机房三维信息展示系统主要是开发一套基于三维场景的机房监控管理系统, 包括设备管理、环控设备管理、三维场景展示、自动巡检、数据展示、实时报警、空间统计、状态采集等模块的系统。

2.2.1 管理系统

1) 机柜管理模块。

机柜管理模块是为三维场景提供机柜基础信息的管理模块, 提供机柜列表、机柜的添加、编辑、删除等功能,

机柜信息包含:机柜名称、机柜所在行和所在列等基础信息。

2) 设备管理模块。

设备管理模块主要提供信息设备的管理, 包括:主机设备、网络设备、存储设备等设备的列表、添加、编辑、删除、查询等功能。

设备管理对设备的基础信息进行维护, 基础信息包括:设备ID、设备标签、排、列、层、设备类型、设备3D模型、设备IP、掩码、系统名称、系统描述、状态描述、运行时间等内容。

3) 环控设备管理模块。

环控设备管理模块主要提供环控设备的管理, 包括:UPS、温湿度探测仪、空调等设备的列表、添加、编辑、删除、查询等功能。

环控设备的维护基础信息包括:节点编号、设备名称、设备类型、设备位置参数等内容。

4) 设备类型管理模块。

设备类型管理模块提供对设备类型的基础信息进行维护, 包括对设备信息的列表、新增、编辑和删除等功能。

设备类型的基础信息包括:类型编号、设备类型名称、是否为系统预定义等内容。

5) 设备模型管理模块。

设备模型管理为三维场景提供了设备模型管理和扩展功能, 通过对设备模型的维护, 实现场景内不同类型设备对应不同的模型, 并可在新增加了设备类型后, 能够方便的为设备进行模型维护。

设备模型管理包括对模型的列表、添加、编辑和删除等操作。

设备模型维护的基础信息包括:模型名称、图片路径、obj路径等内容。

6) 角色管理模块。

角色管理模块是提供维护系统角色和权限配置的功能, 包括用户角色列表、用户角色添加、用户角色编辑、用户角色授权、启用或禁用用户角色、列出角色下的用户等功能。

用户角色基础信息包括角色组名、上级组、组状态 (启用/禁用) 等基础内容。

7) 用户管理模块。

用户管理模块提供维护系统管理员用户的功能, 包括对用户的列表、添加、编辑、删除、修改密码等操作。

用户基础信息包括:用户名、昵称、密码、状态 (启用/禁用) 等内容。

2.2.2 三维展示系统

1) 机柜可视化模块。

通过机柜基础信息, 结合三维建模技术, 将机柜模型展示到三维场景中, 机柜的位置、形状、名称等信息, 均与实际机房内的机柜信息保持一致。

机柜的数量、位置信息、名称等内容, 均可根据实际情况的变更, 通过管理后台进行更新, 更新后的数据, 自动更新到三维场景中。

2) 设备可视化模块。

通过设备可视化模块将主机设备、网络设备、存储设备、UPS、空调、摄像头、温湿度探头等设备, 通过三维建模技术, 将设备按照设备实际位置放置到三维场景中。

设备可根据实际情况的变更, 通过管理后台进行更新, 更新后的数据, 自动更新到三维场景中。

3) 故障报警模块。

系统信息状态采集模块每5分钟向网管系统发起一次设备状态采集, 发现设备出现故障报警后, 将故障通知到三维场景内, 三维场景通过列表、图形、声音等方式进行报警。

4) 状态展示模块。

系统信息状态采集模块每5分钟向网管系统、环控系统发起一次设备状态采集, 并将采集的设备状态信息, 使用图形和文字展示到三维场景中的设备控制面板上。

状态展示包括主机设备运行状态、网络设备运行状态、UPS运行状态、温度探测点温度和湿度、空调温度等设备状态。

5) 机房巡检模块。

通过在三维场景中进行自动漫游功能的设计, 达到模拟现场人员机房巡检路线及巡检过程, 及时反馈巡检过程中发现的问题, 减少工作人员现场巡检的次数。

6) 空间统计模块。

系统根据机柜、设备数量等信息, 统计分析出空间占用情况, 并用饼图、文字、列表等形式进行在三维场景中展示, 为管理人员对空间的使用情况更直观的了解。

7) 设备快速定位模块。

系统可通过设备名、设备Ip、设备描述、设备故障情况等方式, 搜索设备并实现设备快速定位, 让管理人员能快速找到设备并了解设备的运行状态。

2.2.3 信息状态采集模块

信息采集模块根据设备基础信息库中的设备信息, 主动向网管系统、环控管理系统等第三方平台发起状态采集, 并将采集后的数据, 进行整理后分类存放, 并提供给三维展示平台, 对相应的数据进行展示。

3 研究成果及应用

3.1 研究成果

3.1.1 建立了数据中心机房环境模型

完成了数据中心机房四周环境 (墙壁、地面、天花板) 建模、机柜建模、设备 (小型机、交换机、PC、存储、服务器) 建模、重要监控设备 (监控探头、温湿度、烟感探测器) 的建模工作。

3.1.2 实现了监控信息在三维场景中的集中呈现

1) 建立了监控信息采集程序。

采集程序采集各信息设备工作状态, 经过转换和存入共享数据库。

2) 实现了监控信息投射到三维场景中。

将信息设备和环控设备的监控信息通过数据接口传入三维场景中, 实现监控信息实时展示。

3.1.3 实现了三维数据中心场景控制及交互控制功能研制

建立了合理优化的场景管理控制机制, 支撑模型在场景中的移动、空间定位、交互漫游、拾取控制、属性信息显示功能。

3.1.4 实现了IT资产可视化管理

实现了三维环境中通过鼠标点击实现机房、机房子区域、机柜、设备的分级直接浏览;当上架设备物理位置发生变化时, 设备位置根据数据库变化自动变更。用户也可通过维护工具自行调整;实现机房可用性动态统计, 包括空间可用性、用电量分布、温湿度分布情况和机房承重分布情况统计。

3.1.5 实现了机房环境监控可视化管理

实现了在三维环境中以虚拟现实的方式来展示温度、湿度、用电量、烟感等已有监控对象信息, 采用布告板形式展示主要信息, 采用具有透视效果表格展示其余详细信息。

3.1.6 实现了统计可视化管理

实现了通过树形数据呈现和三维场景展现两种方式同时表现机房和机柜整体使用情况, 对于已用空间和可用空间进行精确统计和展现。

3.1.7 实现了巡检路线设置与实现

根据数据中心巡检路线要求, 实现了预设和自定义设置虚拟空间巡检路线的功能, 实现了数据机房自动巡检功能。

3.2 成果应用情况

1) 研究开发的阶段性成果在项目的后期建设中得到了应用。设计的信息展示系统在实际的信息机房巡检、预警等机房监控管理方面中得到应用。

2) 信息展示系统在三维环境中以虚拟现实的方式来展示传统环境监控系统, 提供了一个更加贴近现实场景的操作环境, 进一步提升操作体验, 从而提高机房监控管理的人性化、真实化。

摘要：基于三维虚拟现实的展示方式, 在三维环境中以虚拟现实的方式来展示传统环境监控系统, 提供一个更加贴近现实场景的操作环境, 进一步提升操作体验, 从而极大的提高机房监控管理的人性化、真实化。

关键词：虚拟现实,三维环境,机房监控管理

参考文献

[1]张文, 李家兴.通信电源及机房环境集中监控系统运维方法[J].通信电源技术, 2003 (1) :30-32.

[2]高金凤, 廖仁力, 汪木兰.基于现场总线的机房环境监控系统方案设计[J].南京工程学院学报, 2004 (1) :22-26.

[3]朱岩, 鲍泓, 张姝, 孙悦, 等.场景三维仿真漫游系统设计与实现[J].北京联合大学报, 2010 (4) :7-11.

“监视器” 第2篇

“监视器”

浙江省衢州市 鹿鸣小学 二(2)班 黄弘毅

我和爸爸都在鹿鸣小学，他是五年级的老师，在五楼，我是二年级的学生，在一楼。

我常常喜欢在小操场上玩。

有一次，我摆了一个超人的姿势，自认为很美，被爸爸看见了。晚上，回到家，爸爸竟然嘲笑我，我很生气。第二天，上体育课时，老师教我们撕腿，我是男生，加上我又胖，怎么也下不去，一位女同学看见了，把我的腿使劲一拉，我跪在了地上，这动作真丑。这事又被爸爸看见了，吃饭时，爸爸得意地说起这事，我很气愤，警告他说：“你这叫监视”。这几天，爸爸都没提起这些事。可是，好景不长。有一天，我在玩游戏，无意间，我抬起头，发现爸爸在看我，我用手指了指他，调头就走。

真是个爱“监视”人的爸爸。

指导教师：郑国英

智能监视系统 第3篇

1 智能监视系统

1.1 智能监视系统

安防系统中最重要的组成部分是视频监视系统,随着计算机视觉、图像处理、软件工程、数据管理等技术的发展,原有的视频监视系统与这些技术的整合逐步深入,促使其向智能监视系统进行发展。

1.2 智能监视系统的发展

智能监视系统的发展经历了三个阶段:

(1)模拟CCTV (ClosedCircuit Television)系统,此系统包含多个设置在远程的摄像机,通过布线将其连接到监控室,然后在监视器上显示出来。它的优点是技术成熟,缺点是在进行图像的分发和存储的时候使用的依旧是模拟技术,纵使使用了CCD图像传感器,其获得的数据也是经过处理后以模拟技术进行存储等操作;

(2)半自动视频监控系统,此阶段整合了计算机视觉(Computer Vision,CV)技术,通过实时的视频分析,来进行人或物的检测和跟踪,并能对场景进行自然语言的解释,提高了监控的效率,但是它对算法的鲁棒性依赖很强,比如某个算法可能适用于一个场景,但在另一个场景下并不会发挥出好的效果;

(3)自动广域监控系统,此阶段整合了各种传感器,可以获取更精确的信息,并进行信息的分布式处理,它的难点在于信息的分布式处理、设计方法论和在移动平台和多传感器平台上的使用。

1.3 智能监视系统的意义

智能监视系统的发展,对于视频监控系统及安防系统的自动化,具有很大的意义。它不仅能在很大程度上降低人工的投入,而且通过与其他安防技术等的结合,可以比原有的视频监控系统更全面、更智能地反映现场的所有相关信息,提升安防系统的安全性。

2 智能监视系统的应用

社会的安全性需求的增长促进了智能监视系统的发展和应用,智能监视系统在交通运输系统、公共场所、远程监视人员行为、工业生产中的质量控制等方面已有深入的研究和发展。

2.1 交通运输系统

交通运输系统诸如机场、火车站、地铁、城市道路等,伦敦地铁爆炸案、昆明火车站暴恐案等都是在公共交通运输系统中发生的涉及重大安全的事件,国家对此类恶性事件的高度重视也加快了这些区域视频监控系统的部署和发展。文献[1]针对基于视频监控的机场跑道异物自动检测问题,对现有的目标检测方法进行研究;文献[2]以非协作式监视技术特征为依据,采用多视频融合处理技术,提出了一种专门针对中小型简易机场的场面目标监视方法,此方法可以有效地抑制50%以上的测量误差;文献[3]提出了一种基于视频检测技术的利用长距离高清摄像头识别地铁列车与屏蔽门之间的障碍物的解决方案,笔者通过识别地铁中狭小空间及站台尾部的高亮“光带”来判断是否有障碍物遮挡列车与屏蔽门;文献[4]通过对视频序列的处理,实现对入侵行为的自动检测和分析,并对危险行为做出报警;文献[5]为了解决铁路视频监控系统中视频压缩的问题,提出利用与监控台处于同一个局域网内的计算机来协助解码的方法,再把解码后的视频传输到监控台;文献[6]针对高速公路中跨摄像机跟踪的需求,提出了一种结合SIFT特征匹配的跨摄像机车辆运动目标跟踪方法,通过对运动目标进行SIFT匹配实现同一目标的匹配。

2.2 公共场所

公共场所,诸如银行、超市、停车场等,此类场所易发生纠纷、盗窃等影响较大的事件,对此类场所的实时、动态分析就显得很重要。文献[7]通过计算机视觉技术和图像处理技术的使用,进行行人目标的提取和行人的目标跟踪,从而实现对超市出入口的人口密度统计;文献[8]将智能视频技术以及传感器报警与视频监控联动技术融入监控系统,设计了动态分配视频以及动态回收视频的算法,实现了动态监控;文献[9][10]均对停车场的智能监控系统进行了设计,并对车位图像处理的算法进行研究,实现对车位状态变化的快速检测;文献[11]建立了智能家居视频监控系统,通过把视频采集、串口数据传输、网络数据传输等技术相联系在一起,采用客户端/服务器端模式,在局域网内应用TCP/IP协议对采集到的图像进行处理,然后使用移动侦测技术实现系统无人值守时对外物入侵的侦测;文献[12]以ARM11开发板为硬件平台实现了远程家居视频监控系统的设计。

2.3 对人员行为的远程监视

对人员行为的分析、识别是计算机视觉的一个重点研究方向,此技术的成熟将极大地促进智能监视系统智能化的发展。文献[13]提出了一种快速高效的行为描述特征和相应的识别算法,并提出了一种层次化的行为语法模型,提高了现有的行为分析方法的识别性能;而在文献[14]中,笔者提出了一种实时的连续行为检测方法,该方法结合了人体检测和跟踪技术,实现了对视频中的每个人体行为的实时检测和识别;文献[15]针对室内人的跌倒行为进行识别,首先在构建视频数据库的基础上,特别针对与跌倒行为容易发生混淆的下蹲、弯腰和坐下几种家庭常见行为进行了分析和特征提取,采用机器学习的方法,从而实现了室内的跌倒行为与下蹲、弯腰、坐下三种行为的区分。

2.4 工业生产中的质量控制

智能监视系统在工业生产中的质量控制等方面也发挥了很大的作用。针对工业生产的特殊环境及无线数据传输易出现的瓶颈、误码等问题,文献[16]从灵活方便、性价比高的实际需求出发,研制了远程监控上位机和基于Linux的嵌入式现场终端下位机组成的无线视频监控系统;文献[17]分析了现有嵌入式视频监控系统的结构,然后提出了一种基于视频采集芯片+ARM处理器的嵌入式工业视频监控系统的解决方案;文献[18]结合北京京东方第8代薄膜晶体管液晶显示器件项目中使用的远程监控系统,为远程视频监控系统在超大型电子工业厂房建筑工地及其他项目中得到更好应用提出了建议;文献[19]实现了远程监控系统子车间的实现。

2.5 笔者的实现

如图1所示,是笔者通过python语言的编程,调取摄像头进行监视,并在网页端进行显示。由于没有搭设Web服务器,只是进行了本机的实现。在下一步的研究中,搭建Web服务器之后,可以与视频的移动侦测技术相结合,对出现的目标进行及时的检测、报警和截图,从而实现一个小型的智能家居监控系统。

3 智能监视系统中使用的技术

智能监视系统中使用的最基本的技术是图像处理技术,它构成了智能监视系统的最底层技术,是其他视频分析技术衍生和发展的基础。

3.1 目标检测

目标检测也叫目标提取,是一种基于目标几何和统计特征的图像分割,它将目标的分割和识别合二为一,其准确性和实时性是整个系统的一项重要能力。尤其是在复杂场景中,需要对多个目标进行实时处理时,目标自动提取和识别就显得特别重要。目标检测的基本方法包括了帧间差分法、光流法和背景差法等。

通常情况下,相邻两帧图像在时间间隔上相距很短,在背景变化不是非常剧烈和迅速的时候,就可以利用前后两幅图像之间的差值来判断图像中运动的目标,通过调整一定的阈值,可以改变此方法检测时的灵敏度,此即为帧间差分法。帧间差分法的运算量下,实现简单,对光照不敏感,但是对于过慢或过快的物体,将会形成空洞或两个前景区域的现象。

当对图像中的每个像素进行矢量赋值的时候,运动目标在画面中所占据的像素点和背景像素点之间的矢量必然有所差异,没有运动出现时,图像中的像素点的矢量变化是平滑的,利用矢量间的差异即可检测出图像中运动目标的像素点,此即为光流法。

背景差分法中有一个背景模型,利用这个模型和所有的检测帧进行差分运算,此点与帧间差分法是有区别的。

3.2 目标跟踪

运动目标跟踪就是在一个连续的视频序列中,通过算法的使用,找到感兴趣的运动目标。首先需要进行目标的有效描述,即提取目标的一些特征,从而用来表达该目标,比如使用图像的边缘、轮廓、纹理、直方图等来进行目标的特征描述;然后通过欧式距离、加权距离、相似系数等进行相似性度量的计算;最后即可对场景中所有的目标进行特征提取和相似性计算,利用卡尔曼滤波、粒子滤波和均值漂移方法等可以对目标可能出现的区域进行预测,从而加快目标跟踪的速度。

3.3 目标行为分析

目标检测和跟踪之后的阶段即为对目标的行为进行分析。在目标检测和目标跟踪阶段,可以获取目标的有关信息,比如目标运动的轨迹、速度以及目标本身的一些特征,这些信息是行为分析的基础。接下来即通过各种机器学习方法,如神经网络、贝叶斯网络和决策树等,建立场景中运动目标的行为模型,进而根据已学习的行为模型进行场景分析。

3.4 数据库

视频监视系统的最后一个环节就是视频的存储和回放。现阶段,普遍的做法是将视频监控的录像存储在本地的DVR/NVR所具有的磁盘空间里,远程调用时直接从本地的DVR/NVR中读取已有的录像和数据,这在监控路数相对较少、数据格式相对统一的情况下是没有什么问题的。但是针对城市级别的监视系统,或者包含了不同格式的数据或不同类型的信息,此时需要研究的是如何高效地存储和快速地进行录像的回放。

3.5 笔者的实现

如图2所示,笔者通过背景建模,提取前景和背景,然后实现对移动目标的检测和跟踪。开发环境是vs2010+opencv2.2。程序大致流程如下:

(1)对图像进行高斯滤波,以平滑图像,可减轻部分噪音的影响;

(2)通过腐蚀和膨胀进行形态学滤波,可去除小颗粒噪声,及断开目标物之间的粘连;

(3)利用混合高斯模型进行前景和背景提取;

(4)对前景图像进行轮廓检测;

(5)利用轮廓中的矩形在原始图像上画出矩形轮廓。

4 相关的技术应用

与智能监视系统相关的技术应用涉及很多方面,如入侵报警系统、视频数据的压缩、安防系统的集成、大数据技术、网络安全和传输技术等,这些技术或组成了智能监视系统存在的基础,或与智能监视系统整合后可以发挥更大的作用和效果。

4.1 与入侵报警系统集成

安防系统中使用的入侵报警类传感器包含主动/被动红外报警传感器、振动探测器、超声波探测器、周界报警探测器等,它们可以对设防区域的非法入侵、盗窃、破坏和抢劫等,进行实时有效的探测和报警。

报警与视频的联动,即在报警传感器检测到入侵信息或其他已设定的可以在发出报警的信息后,将报警量信号发送到预设的上传中心,中心平台在收到前端探测器的报警量信号后,通过报警传感器在系统中存储的位置、地理信息,调取其附件的监控视频,或者调取报警量信号触发时刻的录像视频。此过程是一个预先设置好的、自动执行的过程,无需中心人员的操作,即可将相关的报警和视频信息呈现到监控人员面前。文献[20,21]均是对光纤围栏周界入侵监测系统提出的改进,将原有的系统与视频系统级逆行联动,使得本身具有突出优点的光纤围栏入侵监测系统同时具备了对入侵的监测、监控以及入侵对象的准确辨识和取证功能;文献[22]介绍了入侵报警系统在城市轨道交通中的应用,阐述了城市轨道交通报警系统的设计以及入侵报警系统如何与综合监控系统、视频监视系统进行联动;文献[23]是将机场防入侵系统与视频监控系统进行联动,使得系统能够及时发现异常事件,并迅速确定报警信息的准确性,提高了机场防入侵系统的智能化程度。

4.2 视频数据的压缩

视频压缩即视频编码,就是通过特定的压缩技术,将视频信息进行存储或者从一种格式向另一种格式进行转换,目的是以最小的存储空间存放最大信息量的视频数据。由于视频监视系统在各个行业已经普及,根据行业需求不同,录像的存放时间也不同,有的录像存储时间长达一年以上,对视频压缩技术和存储空间都是很大的挑战。例如,在采用H.264标准的情况下,若视频的码率设置为512K,那么每个视频通道每小时的录像所占用的硬盘空间为225M,一个通道一天将使用5G的存储空间。并且随着3G、4G移动通信网络的发展,如何在智能终端快速高效地获取监控视频,保证传输的同时不失视频的质量以及实时性,这些都是视频压缩亟待解决的问题。

文献[24,25]都对H.264进行了深入的分析,并对其性能进行了仿真实验,然后基于H.264标准搭建了网络视频监控演示平台;文献[26]从帧率变换技术的角度出发,对视频序列中双向预测帧的编码进行了研究,并针对不同的跳帧编码技术适用于不同码率、不同场景特性的视频序列的情况,提出了一种基于统计特性的自适应跳帧编码算法,在保证插帧图像主观质量的同时,降低了视频序列的码率;文献[27]对视频压缩中的预处理和运动估计算法进行了详细研究,并提出了相应的改进方案;文献[28]从利用图像视频的结构特性出发,针对混合图像不同于自然图像视频的结构特性设计了空域的压缩算法,提高了图像视频编码性能;文献[29]从3D视频的角度出发,利用单视点视频加深度图格式3D视频中的深度信息,对其进行与H.264标准兼容的ROI(感兴趣区域)压缩的研究;文献[30]将分布式视频编码(Distributed Video Coding,DVC)和基于信号稀疏性的压缩感知(Compressive Sensing,CS)技术进行整合,利用两者的优点,降低了编码的复杂度,节省了存储空间和计算资源,使其适合于能量、带宽等资源受限的无线视频传输场合。

4.3 安防系统集成

安防系统集成是指利用通信技术、计算机技术、多媒体应用、网络安全技术、生物识别技术以及地理信息等,整合计算机、监控摄像机、传感器、手持终端及服务器和存储设备等,从而形成可用的安全防范管理平台。安防系统主要包括入侵报警系统、视频监控系统、门禁系统、语音对讲系统、定位跟踪系统等,各系统相辅相成,共同构成完整的安防系统体系。

在此类的研究中,文献[31]分析了银行系统中视频监控系统与门禁系统的联动;文献[32]深入研究了视频系统与地理信息系统(GIS)的结合,实现了Web浏览器上通过GIS地图自动实时报警和报警视频联动。

5 总结

监视和测量设备 第4篇

通过对监视和测量装置的配置、使用、保养、校准、维修和报废进行控制，确保检验、测量和试验能力满足工艺及客户要求。2 适用范围

本程序适用于所有证实产品质量符合工艺要求的监视和测量装置。3 主要责任人：监视和测量装置管理员（监测设备管理员）相关责任人:采购员、检查员、操作者、模具工、库管员 4 职责

4.1 监视和测量装置管理员职责：负责监视和测量装置的采购申请、登记台账、校准、维修和报废。

4.2 采购员职责：负责采购监视和测量装置。

4.3 检查员、操作者、模具工、库管员职责：负责日常的维护保养。5 工作程序

5.1 监视和测量装置配置、使用

5.1.1用于校准的计量标准器和产品监视和监测设备由监测设备管理员根据监视和测量工作的需求提出请购申请，并填写“请购单”。5.1.2由品管部部长审核批准，大型监视和监测设备由总经理批准。5.1.3供应部依仪器规格性能要求及《采购管理程序》进行监测设备采购。

5.1.4由监测设备管理员对采购进来的仪器进行验收。

5.1.5监测设备管理员根据公司实际的校准能力判定其是否免校、内

校、外校，经部门主管/管理代表核准后按其规定执行监测设备的校准与管理工作。

5.1.6新购回的监测设备须进行检定或校准及编号。

5.1.7品管部针对公司所有的监测设备进行统一整理，并分类、建档将其记录于“监测设备台账”中。

5.1.8对控制计划中提及的监测设备进行测量系统分析,确定测量系统变差，变差过大可否接受,如何更换或改进监测设备。5.1.9校准合格的监测设备由需求部门负责人领用。5.2 监视和测量装置周期保养、校准、检定

5.2.1使用单位及个人须按照使用与维护保养的要求做好日常维护保养，确保其正常检测功能。

5.2.2品管部部长依据仪器的精度、测量重要程度及用频次确定校准周期。

5.2.3管部部长依校准原则与校准周期排定“年度周期检定/校准 计划表”。

5.2.4品管部部长组织制定内部校准规程。

5.2.5监测设备管理员依据年度检定/校准计划表、内部校准规程组织对监测设备进行检定/校准，并保存好检定或校准记录。

5.2.6对于不能免校，又不能内/外校的检测设备，送原始制造厂校准。同时将校准的结果存档保管，以便日后追溯。

5.2.7校准合格的监测设备由检定人员贴“合格证”标签，经检定不合格的监测设备由质量部判定是否作降级处理或报废，降级应贴限用

证。

5.3监视和测量装置维修、报废

5.3.1监视、测量设备出现异常时，使用单位及时通知监测设备管理员，监测设备管理员对仪器进行修理，厂内无能力维修时，由品管部委外维修。维修后的设备须重新校验和进行测量系统分析。5.3.2当出现失效不可修理时，监测设备管理员判定报废，品管部长审批，大型监测设备须总经理批准方可报废。

5.3.3测设备管理员根据过程分析结果，针对与质量管理体系相关的信息与本过程绩效有关的数据进行统计/数据分析，并将绩效达成情况写入“月业务报告”中。

5.3.4没有达成指标时，要分析没有达成的原因并制定纠正/预防措施，并对实施的效果进行验证。达成指标时，要分析是否有改进的空间，如有可能应提升绩效指标，以不断改进过程的有效性。5.3.5年度管理评审时，将12个月的过程运行情况以及过程改进建议输入管理评审，并认真执行管理评审决议，持续改进过程。5.3.4当发现监视测量设备失效时，要对监测过重新进行检验，需要时，对已出货的可疑产品与客户进行沟通。

谈监视和测量装置控制 第5篇

1 监视和测量装置的控制目的

对监视和测量装置进行有效的控制,确保监视和测量装置的精度和准确性满足使用要求。

2 监视和测量装置的控制适用范围

适用于承接施工项目全部使用的监视和测量的设备及试验软件控制。

3 监视和测量装置的控制职责

总工办负责编制本程序,并负责监视和测量设备的归口管理,并由各公司相关部门负责监视和测量装置的送检、维护、保养。

4 监视和测量装置的控制工作流程

1)监视和测量装置的划分。a.监视和测量装置及试验室的监视和测量装置由总公司总工办统一管理。b.施工现场使用的监视和测量装置由各分公司技术部门管理。c.本公司将监视和测量设备分为三类:A类指实行定点及按规定周期强制检定的或用于生产经营或对产品质量结果起关键作用部位的计量器具。B类指在内部使用对测量数据有准确度要求或对产品检验结果有影响的检测设备及配套仪表。C类指作为一般指示用的与安全、质量有关的监视和测量装置。

2)监视和测量装置的配备。各分公司技术部门根据工程实际及相关规定要求,配置符合规定准确度、精密度的监视和测量装置。在使用检测设备时,要确保测量活动与测量要求相一致。

3)监视和测量装置的选择、购置、验收。a.各分公司购置的监视测量装置由各分公司技术部门编制购置计划,并填写《监测设备购置申请表》由主管领导批准,标明合适的型号、规格、数量,报经理批准后,属固定资产的监视测量装置报总工办审批后购置。试验室的监视和测量装置由试验室编制购置计划,属固定资产的监视测量装置报总工办备案。经总公司主管领导审批后,由试验室自行购置。b.监视和测量装置在购置前,由相关部门负责人(即总工办或试验室或各公司技术科)对厂家进行资格等级、信誉度等方面的评价。评价检测设备的供方应具有政府计量行政部门颁发的《制造计量器具许可证》,其生产或销售的设备应带有CMC标记。评价适宜后,进行购置。c.新购检测设备到货后,由技术部门验收,验收内容包括:测量设备的合格证书,同时需要验证配带的专用工具、附件等,还要对产品的外观进行检查,确定有无变形、碰损或因包装、运输不当造成的损失。对采购测量设备的确认,确认后作合格标记。d.检测设备购买后,属固定资产的报总工办上账。并由技术部门对其合格证、证明书等资料进行保管,并及时联系检定部门对其初次检定,合格投入使用,不合格的退货处理。

4)监视和测量装置的管理。a.由总工办对公司的监视和测量装置按不同类别记录设备的编号、名称、规格型号、产地及生产厂家、购置日期、数量、检定周期、检定日期及结果进行建账、建档,建立总的《总公司监测设备台账》。b.各公司的监视和测量装置由各公司技术科建立本部门《分公司监测设备台账》,使用项目部建立《项目部监测设备台账》。c.总工办与各公司仪器管理人员要在每年年底对所有仪器进行一次清点,做到账物相对,账账相符。d.监视和测量装置的周期检定,按照国家规定定期进行校准,经国家承认的计量部门检定合格后,贴验证合格标签,并标明有效期及校准日期。对不便粘贴的标签设备,由设备使用者妥善保管。检定合格证原件留存分公司技术部门,复印件报总工办备案。e.发生下列情况,使用部门可向技术部门提出重新校准:对监测设备的精确度怀疑时;监测设备经封存后超过期限再次使用时;监测设备迁移或修理后。f.使用者应严格按照使用说明书或操作规程使用设备,确保设备的监视和测量能力与要求相一致。g.使用人员不得随意拆卸监测设备的零部件,以免影响其精度和性能。h.对设备的一般性故障,由使用单位自行维修,对维修难度大或影响校准值的故障,由技术部门联系检定部门进行维修并重新校准,校准不合格的报废处置。i.监测设备在搬运、贮存、维护期间应按照设备说明书要求执行,防止损坏或失效。j.所有在用的监测设备都应处于校准状态。

5)没有国家基准的监视和测量装置管理。a.监视和测量装置由各公司在施工前进行校准提供至各个项目部。b.自检设备(如试模、混凝土坍落度等),每年按照本公司下发的《非强制检验、测量和试验设备检定规程》自检一次并做好自检记录,玻璃器具在购置时有合格证的不需要自检,但刻度必须清楚、外观清楚,否则不予使用。自检设备检测之后,由主管领导审核。

6)当监视和测量装置出现拆卸和修理等情况时,应经计量部门重新进行检定。

7)监视和测量装置偏离校准状态时应评定已检验和试验结果的有效性。

8)监视和测量装置适用环境。对监视和测量装置有环境要求的各使用单位按照装置使用说明书的规定要求对其进行温度、湿度、振动、隔音、灰尘等方面的控制,消除或减少环境对测试结果的影响,满足所要求的工作环境。

9)检验、试验人员资格。所有的检验、试验人员都要经过培训,经考试合格后持证上岗,各公司要建立检测人员花名册。

10)监视和测量装置的使用由各分公司/试验室技术部门管理。

11)监视和测量装置由各分公司/试验室设专人保管。

12)监视和测量装置封存启用管理。a.监视和测量装置封存由各公司主管领导审批后实施,并报总工办备案。b.凡封存的监视和测量装置必须状况良好、附件齐全,并要经过保养。启封时应书面报主管领导批准后,办理启封手续,方可使用。

13)监视和测量装置报废管理。监视和测量装置需报废的由各分公司提交《设备报废申请单》,经各分公司主管领导批准后方可报废,做好标识,并报总工办备案。

5 记录

1)监测设备台账。2)监视测量仪器合格供方台账。3)监视测量仪器供方评价记录。4)报废/封存审批记录。总之,企业所实施的监视和测量装置在质量体系认证中发挥了重要的作用。

摘要：简要阐述了企业监视和测量装置的控制目的、控制适用范围及控制职责,较全面的介绍了监视和测量装置的控制工作流程,并指出企业实施的监视和测量装置在质量体系认证中发挥了重要作用。

关键词：企业,监视,测量,控制

参考文献

[1] 《建筑施工手册》编写组.建筑施工手册[M].第4版.北京:中国建筑工业出版社,2003.

[2] 杜建江,劳珊珊.谈建筑工程项目管理的强化与规范[J].建筑施工,2004(2):37-38.

渔用浮标定位监视系统 第6篇

1 渔用浮标定位系统

浮标定位系统一般由主船(或岸上)的主机及在海面上固定在延绳、网具或网箱上的电浮标(又称从机)群组成。根据主机与从机之间的通信模式不同、定位显示的方式不同,可将渔用浮标定位系统分为单向型、呼叫应答型、全球定位型等类型。

1.1 单向型渔用电浮标

单向型渔用电浮标系统从机内只含发射器,主机内只含接收器(一般为数字式方向探测仪)。通信只是单向进行的,即由各浮标定时向主机发送信息,主机人工接收各浮标发来的信息判断出该浮标的编号并测算出它偏离主船船首的方位,并予以显示。单向型浮标电路的硬件由单片机、晶体振荡电路、电压放大电路、功率放大电路、网络匹配电路和发射天线组成。

1.2 呼叫应答型渔用电浮标

呼叫应答型渔用电浮标在主机中除了接收器之外,还加入了发射器,浮标内也含有发射和接收电路。其工作原理:当主机想查询某一浮标的位置时,先选中该浮标的频率,向该浮标发特定的呼叫码,当浮标收到该呼叫时,并由微处理器判别与自己的码是否一致,若一致则向主机发应答信号,主机收到应答信号后并在方向探测仪上显示浮标的方位。浮标发完信息后就处于低功耗的待机状态。通信采用主机呼叫从机应答的方式。其优点是浮标更省电,但浮标和主机都得增设新的硬件电路。缺点:由于接收电路的引入,也会带来各浮标间的干扰和来自邻近海区外系统相近频率浮标发射时的干扰。同样,它还是无法确知各浮标的准确位置。

1.3 GPS型渔用浮标定位系统

目前GPS在实时导航、定位、授时系统中已被广泛应用[2,3,4,5]。含GPS的电浮标在近年内也相继研制成功,并已推向市场。其工作原理:与呼叫应答型相类似,不同的只是从机向主机应答发送的是自己从GPS接收器接收的地理位置等信息,属真正意义上的数字通信。其优点:可以准确的对各浮标进行定位,通过大地反算的软件还能计算出各浮标离开主船的距离,也可以在显示屏上以平面坐标的方式直观显示出各浮标的位置分布图,而且通过RS232串口还能把信息传给上位机,在电子海图上显示浮标的位置,实现真正的实时监视。

2 GPS渔用浮标的设计

2.1 GPS渔用浮标的设计模式

GPS渔用浮标定位系统的设计有2种模式可以选择。若被监视的对象实时性要求不是太高,或者它的位置漂移相对比较缓慢,则可以借鉴传统单向通信电浮标的定时发射模式,各浮标在系统设定的时间轮流分时向主船发送它的地理位置等信息,主船的接收显示系统接收各浮标发来的信息,进行存储处理并显示,使用户能直观地得知各浮标与主船之间的相对位置和距离、各自准确的地理位置等信息。其系统结构框图如图1和图2所示。

由于浮标中有了GPS,所以各浮标的分时发射由GPS的准确时间作为基准得以保证,不可能出现几个浮标同时发射的现象。为了节约能耗,延长电池的使用寿命,在平时GPS接收器不工作时,可以启动单片机内部的时钟,当GPS工作时对内部时钟进行校准以确保分时的准确。这种模式省去了浮标的接收和主船的发射电路,不会出现浮标间的互相干扰,电路简单可靠,成本低。缺点就是实时性较差。

当被监视对象实时性要求较高时,可以采用含GPS的呼叫应答型浮标。它除了具有传统的呼叫应答型浮标的各种优点外,更突出的优点是对各浮标能进行准确的定位和监视。

2.2 GPS渔用浮标监视系统关键技术

由于使用环境的要求,在渔用浮标定位监视系统设计中应解决以下一些关键技术:

(1)要求在有限功率的情况下传送尽可能远的距离。众所周知,无线电常用天波和地波的传播方式。地波传播不受气候影响,可靠性高。浮标都在大洋上使用,而海水介质的电导特性对于电波传播最为有利,短波地波信号可以沿海面传播1 000 km左右,所以一般浮标定位系统都选用地波传播。在地波传播过程中,由于波长越短波的能量衰减越快,故发射和接收采用短波在1.6～4 MHz较低的频段较为有利。当然也有采用27 MHz左右的频率,它使天线的长度可以大大缩短,但传播的距离不如前者,再者船上其他通信设备在此频段会对该系统产生较大的干扰。目前数字通信一般均采用射频,所以发射和接收电路无现成的电路和模块可以采用,需要针对性地对电路进行设计。

(2)节能技术。浮标的供电采用电池或蓄电池,设计中要解决既要尽可能延长电池的使用寿命,又要有较大发射功率之间的矛盾。所以,在设计中尽可能考虑低功耗的技术[6]。在平时必须把耗电大的发射及GPS接收器和有源天线的电源关闭。

(3)含GPS是该浮标定位系统与普通浮标的主要的区别,所以GPS的OEM板的二次开发及各浮标地理位置信息的准确发送和接收通信电路的设计是关键技术之一。

(4)发射天线的设计,主要应解决提高发射效率与抗风浪的稳定性之间的矛盾。

(5)提高抗干扰能力是该系统信息能准确传送的基本保证,是系统设计中极为关键的一项技术。干扰可能来自本系统内部各浮标间的干扰,主船的船电和无线电设备对系统的干扰,以及不同定位系统之间的互相干扰。由于数字信号含有丰富的频谱,为了限制带宽,不能将数字脉冲直接调制在射频上,在数字信号的调制方式上需采取适当的转换手段,以有效压缩频带。

参考文献

[1]谌志新.我国渔船捕捞装备的发展方向与重点[J].渔业现代化,2005(4):3-4.

[2]樊伟.卫星技术在海洋及渔业上的应用[J].渔业现代化,2006(4):45-46.

[3]丁士圻,郭丽华,秦世军,等.一种新型多功能海洋浮标[J].海洋工程,2005,23(4):90-93.

[4]楼菊芳.GPS模块用于声纳浮标[J].声学与电子工程,2000(2):45-48.

[5]陆洋.海洋卫星测高新概念——GPS浮标[J].海洋技术,2000,19(4):28-34.

市政监视仪的研制 第7篇

2013年以来, 中国中东部地区多次遭遇雾霾天气。作为全国政协3号提案, 民建中央建议尽快修订并颁布实施《大气污染防治法》。[1]与较粗的大气颗粒物相比, 细颗粒物粒径小, 富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远, 因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。如何使公众能够方便快捷时效地掌握到这些空气指标成为我们新的话题。人们在关注PM2.5与烟雾浓度之余, 长沙女孩坠井事件也被公众热议, 由于大雨造成路面积水严重, 导致长沙一妙龄女孩坠井葬送宝贵生命, 因此下水道井盖的安全问题被人们所担忧。

目前关于市政建设的任务迫在眉睫但是关于市政机器人方面的研究国内目前只有, 孙搏雅的《城市大气移动监测系统的研究》[2]和黄嵘的《上海市交通环境空气质量监测路边站发展探索》[3], 两篇文章, 文献[2]研究了一种新型的城市大气移动监测系统, 该系统以城市交通为栽体, 依托公共交通工具搭载移动大气监测装置, 全面地对整个城市大气进行监测。文献[3]通过对上海市交通环境空气质量监测路边站发展探索, 提出建设交通环境空气质量监测路边站。本文将空气质量的现实、报警、处理于一体并将其嵌入机器内部同时实现下水道井盖安全、公交车查询、温湿度提醒等市政问题结合目前在国内还未见过相似报道。

1 设计原理

改系统功能主要有硬件和软件两大部分协调完成, 硬件部分主要完成各种传感器信号的采集、转换、各种信息的显示、提醒等;软件主要完成信号的处理和控制等。

其中原理是89C51单片机一次查询传感器的输入信号PM2.5、烟雾浓度、温度与湿度[4,5], 然后89C51单片机对输入信号进行相应的处理后通过触摸屏进行相应戴口罩、不开私家车坐公交上班、注意防暑、防雨、防雷等信息的显示和提醒, 同时可启动空气处理器处理空气中的粉尘和烟雾并输出各种报警信号。

2 功能实现

1) 市政监测仪是一款通过太阳能电池板供电, 主要安装在公交车站附近, 可实现以下功能:

(1) 通过PM2.5传感器GP2Y1010AU0F将采集到的数据经过处理在触摸屏上实时的PM2.5值显示出来。一旦检测出来粉尘颗粒, 有毒气体, 烟雾颗粒值高于正常值时, 通过附在触摸屏旁的外置蜂鸣器报警, 并启动鼓风机将周围污染空气吸入处在触摸屏下方的活性炭处理器中进行处理, 处理后排出洁净的符合标准的空气来净化空气[6]。

(2) 在公交车站附近一旦有人吸烟, 通过HM-603I烟雾传感器检测到烟雾值高于正常值时通过蜂鸣器报警并启动鼓风机将周围污染空气吸入活性炭处理器中进行处理, 处理后排出洁净的符合标准的空气来净化空气, 并起到禁烟的目的。

(3) 在下水道井盖下压入常闭的行程开关, 一旦行程开关处于打开状态, 将信号传入市政机器人中, 通过嵌入触摸屏旁边的警示灯与蜂鸣器进行报警, 以防止行人在行走时掉入下水道中, 为行人提供安全保障。

2) 关键环节

(1) PM2.5及烟雾技术实现:

传感器GP2Y1010AU0F是通过测量空气中的正负电荷的平衡来工作的。在传感器内部, 有一小片放射性物质, 这种物质能在感应室内流动的空气中产生一股微小的电流。在市政机器人上, 用单片机来监测这股电流。当烟雾粒子进入到感应室后, 就会扰乱那里的正负电荷的平衡, 同时也会使这股电流发生变化。当烟雾逐渐加重, 正负电荷的不平衡性就会加强。当这种平衡性达到一定的限度时, 传感器就会将ADC0804模数转换芯片转换的数字量不断送入单片机中, 与设定的安全值不断进行比较, 一旦值超过设定的安全值, 单片机控制鼓风机开启, 位于触摸屏旁边的洞口将污染的空气吸入活性碳处理器中, 利用活性炭的吸附能力将粉尘颗粒, 有毒气体或烟雾等进行处理, 最终通过排气装置排出处理后的洁净空气, 同时触摸屏上显示佩戴口罩、减少私家车出行等动画提醒。其中空气处理器结构图如下:

(2) 温湿度测量的实现:

DHT22数字温湿度传感器AM2302采用简化的单总线通信。单总线即只有一根数据线, 系统中的数据交换、控制均由数据线完成。当环境湿度发生改变时, 传感器将采集到的温湿度信号, 通过AD转换芯片传换成数字信号并把信号传给单片机进行处理。单片机通过内部程序智能的对穿衣指数、温湿度、风力等信息进行提醒, 当温湿度过高或过低、风力过大时通过触摸屏以及报警灯提醒人们防寒防暑、佩戴雨伞注意防雷防风等信息。

(3) 下水道井盖的技术实现:

在下水道井盖下压入常闭的行程开关, 使电位始终处于低电平状态, 一旦行程开关处于打开状态, 就会将电平置为高电平, 将信号传入到控制器内部进行处理并通过嵌入触摸屏旁边的警示灯与蜂鸣器进行报警, 以防止行人在行走时掉入下水道中, 为行人提供安全保障。

3) 相应流程图

设备启动时, 首先对设备的各个器件进行上电复位, 进入判断按键对是否按键进行判断, 如果有按键就进入, 则进入按键处理程序;如果没有按键就进入采集子程序进行处理。其整体程序框图如图2、图3所示。

3 总结与展望

当今人们都在不断追求高质量的生活, 但空气粉尘、烟雾、下水道安全隐患等市政问题也随之出现, 对公众生活、出行、健康构成较大的威胁, 该设备可以有效的缓解上述问题, 由于受到目前各种因素的影响, 所做的产品虽非十全十美。但随着经济条件的提高, 科技水平的进步, 研发技术的更新, 我们有信心在我们的不断改进与努力下, 会进一步完善并丰富其功能, 使市政建设逐步走向信息化。

参考文献

[1]李梅影.必须修改《大气污染防治法》建议“按日计罚”[N].21世纪经济报道, 2013-03-05 (17) .

[2]孙搏雅, 黄彦辉, 曹瑜, 等.城市大气移动监测系统的研究[J].微计算机信息, 2006, 22 (31) :155-157.

[3]黄嵘.上海市交通环境空气质量监测路边站发展探索[J].环境污染与防治, 2012, 34 (01) :97-99.

[4]郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京:电子工业出版社, 2009:10-30.

[5]谭浩强.C程序设计[M].3版.北京:清华大学出版社, 2005 (2007重印) :113-124.

泄漏电缆周界监视技术研究 第8篇

关键词：伪随机编码,周界监视,泄漏电缆,恒虚警处理

0 引言

户外周界入侵探测已成为安防行业最具挑战性的领域之一[1],当前存在微波对射、被动红外探测、振动和围栏探测等方法实现对周界的安全监测。泄漏电缆检测系统可以根据人类入侵者和车辆的数量、速度和传导率等的特性进行综合分析探测,可以安装在沙石、泥土、沙砾、冻土、沥青和混凝土等多种类型的地面内。泄漏电缆周界监视系统主要适用于银行、金库、高级住宅、监狱、仓库、博物馆、电站(包括核电站)、军事机关及设施、基地、油田、文物保护和其他需要室外周边防护的报警场所,也可作为室内各种防护报警使用。但是当前市面上销售的泄漏电缆存在2个主要问题:① 缺乏定位功能,对于长距离埋地电缆不具有判定入侵目标位置的能力[2];② 虚警率高,容易受到环境的影响,如刮风、下雨等情况下容易产生误报。下面提出一种定位式泄漏电缆探测技术,采用雷达探测定位原理实现对入侵位置的确定,同时采用恒虚警处理方法实现泄漏电缆在复杂环境下的可靠探测,降低虚警率,使之应用范围更为广泛。

1 定位式泄漏电缆系统工作原理

泄漏电缆周界防护技术是在地下预埋泄漏同轴电缆,在其周围地面产生电磁场,当人或车辆穿过泄漏电缆时,将引起磁场的扰动变化,通过检测电磁场的变化实现对入侵目标的检测。探测器具有探测范围大、应用外围广和漏警率低的特点,尤其此类探测器除探测主机外其余部分全部埋地,入侵者无法预先感知、规避和破坏,具有很高的隐性。

系统的硬件实现方案是消除虚警与提高灵敏度的关键,当前有多种体制可以用来实现泄漏电缆扰动信号检测,包括单纯连续波体制、脉冲体制和伪随机编码等体制。这些体制各有优缺点:单纯连续波体制简单,但是不能测距实现对多目标的区分,对虚警也不能很好地控制。脉冲体制是可以考虑的体制,但是采用脉冲体制发射功率较大,有可能会影响其他设备的应用。

伪随机编码体制具有较好的抗干扰能力,同时具有测距能力,发射频带宽,具有较好的虚警控制,不好解决的问题是发射机泄漏问题,由于测试2根电缆间的泄漏信号非常微弱,通过良好的设计可以实现收发间隔离达到70～90 dB。因此在试验的基础上提出了基于伪随机编码技术的定位式泄漏电缆实现方法。

1.1 定位式泄漏电缆系统系统组成

本文提出的定位式泄漏电缆采用伪随机编码连续波雷达原理进行设计,定位式泄漏电缆的系统组成如图1所示。泄漏电缆是特殊制作的一种同轴电缆,工作时其中一根要向周围的空间发射电磁场,另一根接收电磁场。2根泄漏电缆要基本平行地埋入地下,它们之间的距离在1 m左右,具体距离要视现场情况而定,2根电缆的埋地深度在10 cm左右,具体埋地深度也要视现场情况而定。

伪随机编码发生器产生的m序列信号进入调相器,对晶振产生的40 MHz的高稳定信号进行调相,经过功率放大器通过泄漏电缆发射到近空间,发射单元向泄漏电缆发送高频能量,并在电缆中传输。当能量沿电缆传送时,部分能量通过泄漏电缆内的铜箔缝隙漏入空间,在被警戒的区域内建立稳定的空间电磁场,其中一部分能量被附近平行安装在接收单元的泄漏电缆接收,形成收发能量直接耦合。当外来入侵者进入2根电缆形成的警戒感应区域时,这部分电磁能量就会受到扰动,引起接收信号的变化,这个变化的信号经滤波和低噪声放大处理,与发射载波的分路信号进行正交混频[3],产生的正交双支路分别通过低通滤波和放大器,经A/D变换形成带有伪随机编码的数字回波信号,系统采用FPGA实现对伪随机编码的并行相关处理以及恒虚警处理目标检测处理,将目标检测出来,在将报警指示灯点亮的同时使信号输出继电器触点打开。数字报警信号通过专用馈线连接到报警主机上完成报警。

可以采用多个泄漏电缆组合实现对较大区域的监视,每个泄漏电缆系统都有自己的地址编码,地址模块是带有地址编码的总线型报警信号采集和传输设备,每一台报警处理器连接一只单防区地址模块,地址模块通过RS485总线跟监控中心的报警主机相连。报警主机接收各个地址模块传送过来的防区报警信号,报警主机如果连接PC机电脑,报警信息可以及时地传送到电脑,用于报警信息显示;报警主机还可以连接继电器联动模块,用于联动视频监控系统,或者连接声光报警器进行报警提示,或者通过电话线实现远程报警功能。

1.2 伪随机编码的定位原理

伪随机编码序列是一个类似白噪声的信号[4],对载波进行BPSK(二相相移键控)调相后实现了频谱扩展,其自相关函数类似于δ函数,载波功率谱被抑制。其信号模糊函数在二维( 距离、多普勒 )平面内逼近冲击函数,便于对目标的分辨,同时信号能量集中在模糊函数原点附近,增加了抗干扰能力。伪随机编码的相关特性及功率谱如图2所示。

图2中,R(τ)为伪随机编码信号的相关函数;Δ为码元宽度;P为码的长度;T为码重复周期。由伪随机编码序列的自相关函数和功率谱可以看出,其良好的自相关及互相关特性保证了在系统满足一定信噪比的前提下,能够对某一延时的回波信号进行相关产生相关峰值,从而实现对目标的检测同时达到测量目标距离的目的;又由于其频谱得到扩展,使得系统具有较强的抗干扰能力,使得接收机系统不容易受到外界的干扰从而造成误操作。

2 目标恒虚警检测方法

2.1 目标检测方法

人员跨过泄漏电缆一般只需要1 s左右的时间,因此需要在1 s的时间内实现对目标检测并报警。经过伪随机编码相关处理后进行低通滤波得到的目标扰动信号如图3所示。

当前市面销售的泄漏电缆周界监视系统多采用门限检测方法。门限检测方法主要是根据信道噪声和环境干扰功率情况设置检测上下门限,信道和环境噪声的分布特征将影响门限的选择。对瞬态和短时间信号的检测方法也有采用小波变换以及奇异值分解的方法进行处理[5],但是处理效果与瞬态信号的特性关联较大[6],一种门限检测示意图如图4所示。

这一方法受环境影响较大,因此在使用过程中需要根据架设现场环境调整合适的门限。本文在试验的基础上提出了一种适于泄漏电缆扰动信号检测的方法能量检测法。

能量检测方法采用了滑动时间处理窗,对回波信号沿时间轴构建处理窗,处理窗的宽度可以设置为0.3～1 s,根据目标穿越泄漏电缆的信号持续时间来确定。对时间窗内的信号样本进行能量积分处理,其计算公式为:

${\rm P}{}_k={\displaystyle \sum _{i=(k-1)*w+1}^{kw}\left|A{}_i\right|}{}^2$。 (1)

式中,k为滑窗起始样本点;w为滑窗时间内样本的数量;Ai为低通滤波后的信号幅度;Pk为滑窗内积分后的能量。

2.2 基于恒虚警目标检测方法

虚警率是安全监视的一个重要指标,对于当前市售泄漏电缆安全报警系统来说,其不具有入侵定位能力,无论线路上那一段产生干扰,都会产生报警虚报,但是没有办法采用进一步的措施降低虚警率。本文利用伪随机编码体制可以实现对电缆上扰动的分段定位的优势,可以引入雷达基于多距离单元平均的恒虚警处理方法降低系统在复杂干扰情况下的虚警率[7]。

上述2种目标检测方法都需要设定合适的检测门限,精确已知的干扰功率是准确设定检测门限的前提条件。对于泄漏电缆接收机系统来说,单纯接收机的噪声功率可以通过测量来得到,但是外部干扰如风吹草动等产生干扰功率是未知的,会造成实际的虚警概率均会偏离预期值[8]。为了实现对虚警率的控制,本文提出采用修正的恒虚警处理方法。

当前检测单元xi所需的门限电平需要确定同一个单元的干扰功率电平,由于干扰功率电平是变化的,其必须通过数据估计得到。单元平均恒虚警处理虚警门限的控制受到目标检测单元的周围距离单元的接收信号功率平均值的控制,用于恒虚警处理的距离参考单元如图5所示。

为了保持杂波干扰在距离维的均匀性,参考距离单元的数量不宜太多,在本文中前导参考窗和滞后参考窗都包含4个距离单元,待检测单元左右的2个保护单元的设置是为了避免目标延伸引入的影响。

可以构建单元平均恒虚警处理的检测门限为:

$\widehat{{\rm T}}=\frac{k}{8}({\displaystyle \sum _{i=-6}^{-2}x}{}_i+{\displaystyle \sum _{i=2}^{6}x}{}_i)$。 (2)

式中,k为与虚警概率有关的门限乘积系数。

采用单元平均的恒虚警处理方法需要2个条件:① 临近参考单元所含杂波的统计特性与待检单元的一致;② 参考单元中不包含任何目标仅存在干扰噪声。为了满足条件②,首先对前导和滞后参考单元的功率电平值进行平均,剔除电平值超出平均值3倍的距离单元(假定序号为m)的影响,因此修正的单元平均恒虚警处理表达式为:

$\widehat{{\rm T}}=\frac{k}{{\rm N}}({\displaystyle \sum _{i=-6}^{-2}x}{}_i+{\displaystyle \sum _{i=2}^{6}x}{}_i)|(i\ne m)$。 (3)

式中,N为剔除包含强目标参考单元后的参考单元数量。修正的单元平均恒虚警处理检测方法如图6所示。

基于上述原理,对修正的单元平均恒虚警处理进行仿真,仿真的距离单元数为31个,目标存在于第20个单元,仿真结果如图7所示,其中虚线为形成的恒虚警门限。

3 定位精度分析

系统的测时精度直接与码元宽度有关,码元宽度越窄,则测时精度超高。因此希望码元的宽度尽量窄,而码元越窄,伪码频率越高,则占用的系统带宽越大,系统影响测时精度的环节主要包括电路延时、空间延时和系统噪声引起的延时等。主要可分为系统误差与随机误差。其中系统误差主要包括信号通道产生的固定时延、滤波器时延、电缆传输及空间时不同信噪比下的距离精度分析,因此需要进行折中分析。

利用伪随机编码的相位可以实现对扰动位置的更为精确的估计,图8所示为发现目标的2个相邻距离单元的目标回波强度及位置关系。

图8中,R1和R2分别为相邻2个距离门的距离中心;RΔ为目标的理论位置距R1的距离差;A1和A2分别为目标在2个距离门被检测出的信号功率;Δ为伪随机码距离门宽度,当不存在噪声的情况下可以估计RΔ的值为:

$R{}_{\Delta }=\frac{A{}_1}{A{}_1+A{}_2}\Delta$。 (4)

但是接收机是存在噪声的,同时目标在2个距离门上的起伏变化也使A1和A2的检测值出现随机变化,都归结为噪声的随机影响,假定接收机各距离门的噪声功率一致为N,则式(4)修正为:

$R{}_{\Delta }=\frac{A{}_1-{\rm N}}{A{}_1+A{}_2-2{\rm N}}\Delta =\frac{S{\rm N}R{}_1+1}{S{\rm N}R{}_1+S{\rm N}R{}_2+2}\Delta$。 (5)

式中,SNR1和SNR2分别为2个距离门检测目标信号的输出信噪比。当伪随机编码距离门宽度为15 m时,相邻2个距离门目标的信噪比分别为10 dB和5 dB时,可以估计RΔ=9.7m。

4 结束语

泄漏电缆周界安全监视在多种环境下都可以得到很好的应用。本文提出将连续波雷达伪随机编码测距原理应用到泄漏电缆目标定位领域,研究了基于伪随机编码的入侵目标定位原理,给出了泄漏电缆监视系统的组成框架,并借用雷达恒虚警处理技术提出了适用用于泄漏电缆系统的修正的单元平均目标恒虚警检测处理方法,解决了距离单元少、目标单元对临近单元门限影响大的问题。通过仿真试验证明系统具有较好的定位能力和虚警控制效果。

参考文献

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[7]胡文琳,王首勇,王永良,等.多分布类型杂波背景下恒虚警处理器性能分析[J].系统工程与电子技术,2007,29(6):883-886.

主提升绞车动态监视系统研发 第9篇

主提升绞车是矿山关键的机电设备之一, 肩负着升降人员、煤炭、物料和矸石的重要运输责任, 是煤矿的“咽喉”, 其安全性与可靠性至关重要。在大力实施科技兴矿的战略背景下, 努力保障矿井生命线的安全畅通, 结合现场已有的条件, 因地制宜研发了绞车动态监视系统。

2 原理及工作流程

副井绞车动态监视系统主要设备包括:西门子PLC、三菱PLC、上位机、液晶电视显示屏和通讯数据线。PLC负责采集上传现场数据, 组态软件负责接受数据和构建画面, 并把接收到的数据进行整理, 设定上限或下限报警值, 把数据添加到相应画面的链接, 使画面动起来, 来反映运行参数的实时变化。

3 主要功能

(1) 绞车制动闸瓦间隙在线监测, 间隙超过2mm时, 自动弹出对话框并语音报警;

(2) 安全回路动作时自动弹出安全回路原理图, 标明故障点;

(3) 绞车速度、提升容器行程、制动油压、润滑油压等等通过曲线显现出来, 并将数据保存 (图2) ;

(4) 制动闸间隙超过《煤矿安全规程》规定的2mm时, 能够自动弹出报警画面, 指定超限的闸座号, 并伴有语音提示, 提醒维修工及时调整闸间隙。

(5) 显示主站PLC的内部安全回路原理图, 当发生故障时, 能自动弹出安全回路界面, 显示故障发生部位, 下图是试验松绳保护的画面:松绳保护动作时, 自动弹出指导司机及时缠绳的操作画面, 防止司机误操作, 避免次生事故的发生。

4 使用效果

监视系统自投运以来, 性能稳定, 工作可靠, 用视觉化的方式展现给操作司机, 帮助司机了解绞车运行状态, 对设备运行状态一目了然, 减轻了操作人员的劳动强度;投入少成本低, 减少了设备升级费用, 该系统只是在现有设备的基础上, 只增加了个显示器, 通过该系统提升了设备自动化水平, 也提高了设备的安全性和可靠性。

摘要：保障矿井提升的安全畅通, 结合现场条件, 因地制宜研发了绞车动态监视系统, 提高了设备的安全性和可靠性。