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關(guān)鍵詞：動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控；通信電源

中圖分類號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007—9599 （2012） 14—0000—02

動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在各通信運(yùn)營商日常運(yùn)營過程中發(fā)揮了重要了作用，同時(shí)在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中也出現(xiàn)了一些棘手的問題，比如現(xiàn)在現(xiàn)今硬件能夠靈活配置以及軟件功能日益完善的情況下，其故障診斷及分析、數(shù)據(jù)智能統(tǒng)計(jì)等智能化方面的性能沒有得到進(jìn)一步的發(fā)展，而常規(guī)的人員值守抄表方式在動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)中仍普遍存在，另外，動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)在可靠性方面仍然不盡如人意。

一、動(dòng)環(huán)監(jiān)控的發(fā)展

（一）初期動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)

初期的動(dòng)環(huán)監(jiān)控，主要采用干接點(diǎn)的方式，動(dòng)環(huán)設(shè)備的參數(shù)相關(guān)信息通過通信設(shè)備（如傳輸設(shè)備、交換設(shè)備等）的網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行處理并傳送。這種初期的動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)方式以及體現(xiàn)出來的功能模塊都較為簡單，僅提供少量開關(guān)量。正由于系統(tǒng)簡單，使得維護(hù)人員共容易掌握并判斷動(dòng)環(huán)系統(tǒng)故障點(diǎn)，但往往由于在知道故障時(shí)，系統(tǒng)供電同時(shí)也出現(xiàn)了問題。這種監(jiān)控方式的主要特點(diǎn)是被動(dòng)的，無法減輕維護(hù)人員的工作量，也無法提供維護(hù)的工作效率。

（二）中期動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)

中期動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)具有較全面的三遙功能。可通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析來了解動(dòng)環(huán)設(shè)備的運(yùn)行狀況。20世紀(jì)八十年代，由原郵電部科技司牽頭，在廣州電信長途樞紐樓對(duì)動(dòng)環(huán)集中監(jiān)控管理進(jìn)行了試點(diǎn)研究。并通過這次的試點(diǎn)研究，在動(dòng)環(huán)監(jiān)控方面積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，使得我國在動(dòng)環(huán)監(jiān)控方面取得了長足的進(jìn)步。

（三）當(dāng)前動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的情況

在較為發(fā)達(dá)的國家，其動(dòng)環(huán)監(jiān)控仍舊處于以干結(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方式進(jìn)行。反觀我國，由于存在市電供電質(zhì)量較差，這就要求后備蓄電池、油機(jī)等能提供后備電源能夠始終處于良好的工作狀態(tài)，這使得干結(jié)點(diǎn)方式監(jiān)控的實(shí)用性并不很強(qiáng)。另外，由于我國地域遼闊，動(dòng)環(huán)設(shè)備廠家眾多，使得在網(wǎng)設(shè)備種類多且雜，質(zhì)量也參差不齊。這些情況對(duì)維護(hù)人員提出了更高的要求，維護(hù)力度加大。干接點(diǎn)的動(dòng)環(huán)監(jiān)控方式無法滿足要求。因此，具有三遙功能、高質(zhì)量、全面的動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)才是符合我國國情實(shí)際情況的有效系統(tǒng)。

另外，隨著通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展；在監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)、實(shí)施過程中積累了大量豐富的經(jīng)驗(yàn)；新技術(shù)、新工藝在通信電源設(shè)備中的應(yīng)用；國家及行業(yè)出臺(tái)更加規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，使得動(dòng)環(huán)系統(tǒng)能夠得到進(jìn)一步的完善；這些都為建立高水平的電源監(jiān)控系統(tǒng)提供了有力保證，動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)將進(jìn)一步走向智能化。

二、動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

（一）動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控對(duì)象

通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的主要監(jiān)控對(duì)象為：高壓配電設(shè)備、低壓配電設(shè)備、變壓器、備用發(fā)電機(jī)組、UPS、逆變器、整流配電設(shè)備、蓄電池組、直流—直流變換器、太陽能供電設(shè)備、空調(diào)設(shè)備，以及電信機(jī)房和電源機(jī)房的防火、防盜、溫濕度等環(huán)境參數(shù)。

（二）三層匯接網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

結(jié)合目前通信運(yùn)營商運(yùn)行維護(hù)管理的模式，目前較為實(shí)用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為三級(jí)匯接網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即SU—SS—SC結(jié)構(gòu)，其中SU為端局（基站）監(jiān)控單元、SS為區(qū)域監(jiān)控站、SC為監(jiān)控中心。

三級(jí)匯接網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

（三）遠(yuǎn)端監(jiān)控設(shè)備的接入方法

監(jiān)控參量的獲取是通過數(shù)據(jù)/信號(hào)采集系統(tǒng)完成的，監(jiān)控單元（SU）的采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)具有靈活、可靠、易于擴(kuò)展的特點(diǎn)，因此比較理想的結(jié)構(gòu)是一個(gè)分布式采集控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)如下圖。

在監(jiān)控對(duì)象中，除了需監(jiān)測的模擬量和開關(guān)量外，還有智能設(shè)備和非智能設(shè)備。對(duì)智能設(shè)備，可用串行通信總線連接在一起集中監(jiān)控；對(duì)非智能設(shè)備，既可采用干節(jié)點(diǎn)的方式進(jìn)行控制，也可和其他測量設(shè)備組合在一起，形成具有一定“智能”的智能設(shè)備。

（四）系統(tǒng)運(yùn)行過程中存在的問題

以上提到的是目前較為常用的動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組成，同時(shí)在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中也出現(xiàn)了一些棘手的問題，比如現(xiàn)在現(xiàn)今硬件能夠靈活配置以及軟件功能日益完善的情況下，其故障診斷及分析、數(shù)據(jù)智能統(tǒng)計(jì)等智能化方面的性能沒有得到進(jìn)一步的發(fā)展，而常規(guī)的人員值守抄表方式在動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)中仍普遍存在，另外，動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)在可靠性方面仍然不盡如人意。這就要求我們必須在借助目前快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用更為科學(xué)的管理方法，對(duì)動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)完善，從而使其在日常的運(yùn)營過程中提供更為可靠、智能的決策。

三、動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控的發(fā)展前景

通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，促使動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)也必然向著高效、規(guī)范與智能的方向發(fā)展。

（一）規(guī)范化建設(shè)

首先，動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)作為電信管理網(wǎng)的一個(gè)子系統(tǒng)，其發(fā)展方向是和其它幾個(gè)系統(tǒng)（如交換網(wǎng)絡(luò)操作維護(hù)系統(tǒng)，傳輸監(jiān)控系統(tǒng)，信令網(wǎng)管系統(tǒng)等）一起逐步向TMN（Telecom Management Network，電信管理網(wǎng)）過渡發(fā)展的。目前我國大多數(shù)動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)都是從電源監(jiān)控系統(tǒng)過渡而來的，與TMN規(guī)范的要求還有很大的舉例，即便有一些基于TMN規(guī)范的設(shè)計(jì)，大多數(shù)只是在功能方面和概念上遵循TMN的原則。動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)在未來的一段時(shí)間內(nèi)，必然沿著TMN的規(guī)范進(jìn)行建設(shè)。

其次，由于目前動(dòng)環(huán)設(shè)備廠家眾多，質(zhì)量及技術(shù)力量參差不齊，硬件及軟件都是廠家自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)，缺乏統(tǒng)一的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致系統(tǒng)及各種協(xié)議差異性很大。為了提高行業(yè)的整體水平，統(tǒng)一軟硬件，并進(jìn)行規(guī)范化管理，若采用統(tǒng)一的接口和協(xié)議，使其標(biāo)準(zhǔn)化，提高軟硬件的通用性，對(duì)于第三方設(shè)備生產(chǎn)廠商也可以很容易接入現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的擴(kuò)展性。

（二）智能化發(fā)展

動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展至今，系統(tǒng)由小變大，從技術(shù)上來看，各種遠(yuǎn)程接入、遠(yuǎn)程通信、智能設(shè)備的接入等問題已經(jīng)沒有任何問題，另外比如遙控遙測、故障告警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能也相當(dāng)完善，系統(tǒng)所具備的這些功能也都基本上能滿足維護(hù)的需求。但如數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析、專家系統(tǒng)等相對(duì)高智能的性能還沒有很好的使用并發(fā)展，這些高智能的功能對(duì)整個(gè)動(dòng)環(huán)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展具有更深遠(yuǎn)的意義。所有高智能性能有以下特征。

1.能進(jìn)行故障診斷及對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，進(jìn)而分析出故障原因。

2.進(jìn)行故障情況的統(tǒng)計(jì)分析，提出預(yù)防事故的措施及方案。

3.通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，為供電系統(tǒng)管理維護(hù)提供依據(jù)。

4.能夠進(jìn)行供電調(diào)度，智能化管理負(fù)荷調(diào)配。

5.通過對(duì)蓄電池的電壓、放電曲線監(jiān)測，分析蓄電池組的性能。

6.集合專家技術(shù)力量，建立專家信息庫，更好的進(jìn)行故障診斷和分析。

7.動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的自我診斷功能。

（三）Web網(wǎng)管

現(xiàn)在，已經(jīng)有越來越多的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)不是已經(jīng)開始支持Web，就是正在計(jì)劃支持，這意味著在網(wǎng)絡(luò)上的任何人，只要擁有Web瀏覽器，并擁有適當(dāng)?shù)臋?quán)限，都可以從網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中瀏覽數(shù)據(jù)并作適當(dāng)?shù)男薷摹?/p>

Web網(wǎng)管的優(yōu)點(diǎn)在于，傳統(tǒng)的網(wǎng)管只能在控制臺(tái)訪問數(shù)據(jù)，而Web瀏覽器則可以在任何地方訪問數(shù)據(jù)。Web網(wǎng)管還有助于解決分布式網(wǎng)絡(luò)管理的一些難題。

四、結(jié)束語

更規(guī)范化、更智能化、更大眾化將是動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的主要方向，如何在現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過合理化配置，在運(yùn)維工作中發(fā)揮更大的作用，將是各通信運(yùn)營商需要重點(diǎn)考慮的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]《電信工程設(shè)計(jì)手冊(cè)（通信電源）》人民郵電出版社，郵電部設(shè)計(jì)院編，1991年3月第一版

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關(guān)鍵詞：動(dòng)力環(huán)境；監(jiān)控；通信

中圖分類號(hào)：TP315.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-9599 (2011) 12-0000-01

Power and Environment Monitoring System Application

Li Yuanda

(China Tietong Changchun Branch,Changchun130052,China)

Abstract:The power and environment monitoring system using advanced communications technology,the distribution in the territory or remote area of room of the communication power supply equipment and environmental monitoring,in order to realize the engine room environment,alarm,secu-

rity and so on emergency treatment,so as to achieve a regional or different area each room and real-time monitoring environment.

Keywords:Dynamic environment;Monitoring;Communication

一、建設(shè)方案

（一）規(guī)劃原則

根據(jù)日常維護(hù)管理的需求，本著充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源和節(jié)約建設(shè)投入，遵循總體規(guī)劃、著眼未來的原則，在吉林省范圍內(nèi)搭建了動(dòng)力及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架，并順利投入運(yùn)營。此次工程在吉林地區(qū)建設(shè)79個(gè)局點(diǎn)，其中包括1個(gè)一級(jí)監(jiān)控中心，9個(gè)區(qū)域監(jiān)控中心，69個(gè)監(jiān)控站/單元，監(jiān)控中心設(shè)在省公司網(wǎng)管中心機(jī)房。

該動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)建成以后，配合網(wǎng)管系統(tǒng)，具備了一個(gè)完善的通信網(wǎng)絡(luò)維護(hù)支撐體系，為全面提供網(wǎng)絡(luò)維護(hù)水平打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）動(dòng)力及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)具備的功能

1.監(jiān)控功能

具有遙信、遙測、遙控功能；

對(duì)高低壓配電、整流設(shè)備、空調(diào)、蓄電池的監(jiān)控；

對(duì)機(jī)房環(huán)境的監(jiān)控；

監(jiān)控對(duì)象：

電源設(shè)備：高/低壓配電設(shè)備、變壓器、發(fā)電機(jī)組、UPS、逆變器、蓄電池組等；

空調(diào)設(shè)備：集中空調(diào)、基站空調(diào)；

機(jī)房環(huán)境：門磁、水浸、溫度、濕度、紅外、煙霧/火警等；

雷擊：防雷系統(tǒng)；

2.告警處理功能

SC和SS都具有告警處理功能。告警分緊急告警、重要告警和一般告警，并對(duì)應(yīng)產(chǎn)生不同的聲光報(bào)警提示。

3.統(tǒng)計(jì)查詢功能

SS根據(jù)轄內(nèi)各SU的采樣數(shù)據(jù)報(bào)表內(nèi)容統(tǒng)計(jì)日、月、年告警信息，操作記錄，監(jiān)測數(shù)據(jù)，直流設(shè)備負(fù)載等，任何一天的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。

二、吉林鐵通動(dòng)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案

根據(jù)吉林地區(qū)維護(hù)管理模式，監(jiān)控系統(tǒng)采用倒樹型匯接結(jié)構(gòu)，即由現(xiàn)場監(jiān)控終端向上匯接到監(jiān)控中心，整個(gè)系統(tǒng)由管理監(jiān)控中心進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可利用既有的傳輸通道和資源建立起來。

吉林鐵通采用分散的維護(hù)方式：即建立一級(jí)管理監(jiān)控中心和多級(jí)區(qū)域監(jiān)控中心?？衫脝巫投嘧问浇M成局域網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控，并預(yù)留與上一級(jí)監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)接口，利用這個(gè)接口，上級(jí)監(jiān)控中心可以得到這一區(qū)域本地網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和管理信息。

無論從長期的規(guī)劃還是從目前的發(fā)展來看，該方案都比較適合鐵通現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

三、動(dòng)力及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和傳輸方式

（一）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

采取逐級(jí)匯接的三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：地區(qū)監(jiān)控中心-監(jiān)控站-監(jiān)控單元。即以地市分公司為單位設(shè)置本地網(wǎng)監(jiān)控中心SC，以電信營業(yè)區(qū)中心端局為單位設(shè)置監(jiān)控站SS，模塊局機(jī)房設(shè)置監(jiān)控單元SU。監(jiān)控單元（SU）負(fù)責(zé)對(duì)各站點(diǎn)機(jī)房內(nèi)各動(dòng)力設(shè)備、機(jī)房環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)送到監(jiān)控中心（SC），在監(jiān)控中心（SC）實(shí)現(xiàn)對(duì)本轄區(qū)通信機(jī)房內(nèi)動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控、集中管理、集中維護(hù)的目的。

（二）傳輸方式

地區(qū)監(jiān)控中心與監(jiān)控站之間的傳輸采用2M傳輸方式，監(jiān)控站與監(jiān)控單元之間的傳輸根據(jù)傳輸資源情況采取2M或PSTN撥號(hào)傳輸方式，監(jiān)控單元SU與監(jiān)控模塊SM之間采取點(diǎn)到點(diǎn)通信方式：各種環(huán)境變量傳感器與SU間采用數(shù)據(jù)線直接連接；動(dòng)力電源設(shè)備與SU間采用RS232/RS485/RS442標(biāo)準(zhǔn)通信接口進(jìn)行連接；智能空調(diào)與SU間采用采用RS232/RS485/RS442標(biāo)準(zhǔn)通信接口進(jìn)行連接、非智能民用空調(diào)與SU間采用紅外遙控方式進(jìn)行連接。

四、動(dòng)力及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)在吉林鐵通應(yīng)用效果

中國鐵通吉林分公司的動(dòng)力及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)工程自2007年5月份正式投入運(yùn)行以來，基本上達(dá)到了預(yù)期的效果。

（1）監(jiān)控系統(tǒng)的集中監(jiān)控與控制功能，解決了對(duì)吉林省城域網(wǎng)上設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了人工維護(hù)所無法達(dá)到的24小時(shí)自動(dòng)實(shí)時(shí)檢查和例行巡檢自動(dòng)化，極大提高了維護(hù)的工作效率。

（2）通過實(shí)時(shí)告警可以將告警信號(hào)能直接而且直觀地反映在監(jiān)控中心，是值班人員能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障，并對(duì)故障類型有一個(gè)準(zhǔn)確地判斷，可以盡可能地縮短故障延時(shí)，將隨時(shí)控制在最小范圍內(nèi)。

（3）維護(hù)人員可以通過認(rèn)真分析監(jiān)控系統(tǒng)提供的動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，做好動(dòng)力設(shè)備的質(zhì)量管理工作。

（4）城域網(wǎng)機(jī)房的防火、防水、防盜的安全管理。

（5）配套設(shè)備的固定資產(chǎn)管理。

參考文獻(xiàn)：

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1.1RS-485總線RS-485是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，1983年在RS-422基礎(chǔ)上制定了RS-485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)。楊衛(wèi)中等（2006）[1]開發(fā)了基于現(xiàn)場總線的分布式溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件由上位機(jī)、智能控制器和智能節(jié)點(diǎn)3層組成，采用RS-485總線作為層間通信網(wǎng)絡(luò)。曹洪太等（2006）[2]提出了一種針對(duì)溫室環(huán)境監(jiān)測的基于WEB的數(shù)據(jù)采集和信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，從軟、硬件的角度介紹了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。硬件系統(tǒng)通過RS-485總線與數(shù)字傳感器連接，并與具有聯(lián)網(wǎng)功能的監(jiān)控計(jì)算機(jī)構(gòu)成溫室現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)。韓慧（2012）[3]設(shè)計(jì)了一套能實(shí)時(shí)控制溫室內(nèi)溫度、濕度以及CO2濃度等多參數(shù)的溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，由一臺(tái)PC機(jī)與多個(gè)下位機(jī)組成主從式分布結(jié)構(gòu)，采用RS-485總線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可實(shí)時(shí)采集各環(huán)境參數(shù)值進(jìn)而進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。楊靖等（2013）[4]設(shè)計(jì)了一種基于RS-485總線和短距離無線通信方式相結(jié)合的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)；在每個(gè)溫室內(nèi)，由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個(gè)測量單元（網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)），各測量單位通過485總線與計(jì)算機(jī)連接。RS-485接口具有良好的抗干擾性，按其接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)一般只需二根連線，長的傳輸距離和多站能力等優(yōu)點(diǎn)使其成為首選的串行接口，但是RS-485總線的主從和半雙工的工作方式難以實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換，且存在效率低、實(shí)時(shí)性差等問題。

1.2CAN總線CAN總線（ControllerAreaNetwork）即控制器局域網(wǎng)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一，是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。胡真明等（2007）[5]設(shè)計(jì)了基于CAN總線的溫室環(huán)境單片機(jī)測控系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由上位機(jī)、CAN現(xiàn)場總線、智能測控節(jié)點(diǎn)組成，考慮到一般是幾棟溫室連成一片以及在大型溫室里通常都有若干個(gè)測控點(diǎn)，基于CAN總線的優(yōu)越特性、可以將若干個(gè)溫室的測控點(diǎn)和具有CAN接口的PC機(jī)監(jiān)控站通過CAN總線連在一起。張穎超等（2009）[6]利用CAN總線的特點(diǎn)和性能優(yōu)勢，提出基于CAN總線的溫室監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)施方案，采用主從方式，通過CAN總線將每一個(gè)獨(dú)立的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)連接起來，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)傳送到上位PC機(jī)進(jìn)行處理；同時(shí)自定義了CAN總線通信協(xié)議，并給出數(shù)據(jù)通信流程。為了提高溫室控制系統(tǒng)的效率、性能和智能化水平，李曉靜等（2010）[7]基于CAN總線，設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用性、可靠性相對(duì)較好的溫室群控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。張麗紅等（2011）[8]基于CAN總線設(shè)計(jì)了溫室節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)連棟溫室內(nèi)多小區(qū)的灌溉自動(dòng)控制，可集中管理，也可獨(dú)立控制。相對(duì)于RS-485總線，基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：①工作于多主方式，無主從之分，數(shù)據(jù)通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)；②節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響；③通信直接傳輸距離可達(dá)10km/5kbps，掛接設(shè)備數(shù)達(dá)110個(gè)；④報(bào)文為短幀格式，并具有硬件CRC校驗(yàn)，傳輸時(shí)間短，出錯(cuò)率極低。

2無線通信方式

與有線方式相比，無線通信網(wǎng)絡(luò)是一種以數(shù)據(jù)為中心的自組織無線網(wǎng)絡(luò)，具有可快速臨時(shí)組網(wǎng)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可動(dòng)態(tài)變化、抗毀性強(qiáng)、無需架設(shè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施等優(yōu)點(diǎn)。常用的無線通信方式有ZigBee、藍(lán)牙、WIFI以及GSM/GPRS技術(shù)等。

2.1ZigBee技術(shù)ZigBee這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）抖動(dòng)翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。ZigBee是一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，工作在2.4GHz的ISM頻段上，符合802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，主要用于近距離無線連接。運(yùn)用這種技術(shù)將溫室監(jiān)測系統(tǒng)中的各種電子設(shè)備組成一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，從而方便快捷地對(duì)溫室環(huán)境參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測，這將是溫室環(huán)境控制的又一突破，具有重大意義。Zhou等（2007）[9]基于ZigBee技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)溫室監(jiān)控系統(tǒng)，溫室內(nèi)傳感器使用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而溫室與管理系統(tǒng)之間使用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。針對(duì)溫室布線復(fù)雜、擴(kuò)展性差、維護(hù)困難等缺點(diǎn)，江儒秀等（2008）[10]提出基于ZigBee無線通信技術(shù)的溫室環(huán)境群控的解決方案，采用JN5121-DKl03模塊設(shè)計(jì)了基于ZigBee樹型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分布式溫室群控系統(tǒng)，并介紹了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。Hwang等（2010）[11]利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組建立了三層溫室紅辣椒管理系統(tǒng)，傳感器、監(jiān)控相機(jī)等數(shù)據(jù)采集為物理層，傳感器管理、數(shù)據(jù)庫服務(wù)等為中間層，WEB應(yīng)用、PDA應(yīng)用等為應(yīng)用層。傳感器包含環(huán)境傳感器和生長傳感器，環(huán)境傳感器用于采集植物生長的環(huán)境信息，如照度、溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、CO2濃度、營養(yǎng)液EC、pH等；生長傳感器用于測量葉溫、莖稈直徑、植株高度、體積等的變化。Park等（2011）[12]開發(fā)了基于ZigBee的溫室測控系統(tǒng)，采集的環(huán)境參數(shù)包括作物葉片溫濕度、環(huán)境溫濕度和露點(diǎn)測控系統(tǒng)，所有測量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，并為遠(yuǎn)程用戶提供查詢服務(wù)。Fukatsu等（2011）[13]采用智能體（Agent）技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與Internet的連接，并開發(fā)了基于WEB的農(nóng)田信息監(jiān)控管理系統(tǒng)。陳勇等（2012）[14]提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)灌溉監(jiān)控系統(tǒng)，采用ZigBee無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)地表下植物根部深度土壤含水率進(jìn)行立體監(jiān)測。應(yīng)用ZigBee技術(shù)，可以通過無線傳輸方式實(shí)現(xiàn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)溫室環(huán)境控制器與管控計(jì)算機(jī)的組網(wǎng)和靈活的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，提高了溫室群控系統(tǒng)的可靠性和靈活性，并大幅度降低了成本。

2.2藍(lán)牙通信技術(shù)藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范，其實(shí)質(zhì)內(nèi)容是為固定設(shè)備或移動(dòng)設(shè)備之間的通信環(huán)境建立通用的近距無線接口，使各種設(shè)備在無線連接的情況下，能在近距離范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)相互通信或操作。其傳輸頻段為全球公眾通用的2.4GHzISM頻段，而且不容易受到外界干擾源的影響。杜輝等（2005）[15]將藍(lán)牙無線通信技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)相結(jié)合用于溫室群控，環(huán)境傳感器與溫室現(xiàn)場控制器之間通信采用藍(lán)牙技術(shù)，而溫室現(xiàn)場控制器與中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信使用CAN總線的方式，以提高系統(tǒng)的可靠性、抗干擾性以及靈活性；并以藍(lán)牙芯片EricssonROK101007和CAN總線為例，闡述了基于藍(lán)牙技術(shù)的分布式溫室氣候監(jiān)控系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)方法。Kim等（2008）[16]利用無線傳感器技術(shù)設(shè)計(jì)了一個(gè)定點(diǎn)精準(zhǔn)線性移動(dòng)灌溉系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與基站的通信,并利用GPS技術(shù)定位灌溉點(diǎn)。黃曉鵬等（2008）[17]設(shè)計(jì)一種基于DSP和藍(lán)牙無線傳輸技術(shù)的分布式沼氣加熱溫室控制系統(tǒng)，環(huán)境傳感器與現(xiàn)場控制器的通信采用了藍(lán)牙技術(shù)，采用的DSP處理芯片具有CAN總線功能，克服了溫室內(nèi)部管道和線纜布置復(fù)雜以及線纜容易老化、損壞的缺點(diǎn)。賈海政等（2009）[18]基于藍(lán)牙技術(shù)設(shè)計(jì)了一套溫室溫度自動(dòng)檢控系統(tǒng)，測溫點(diǎn)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)(加熱器、通風(fēng)窗)實(shí)現(xiàn)無線連接，系統(tǒng)根據(jù)作物不同時(shí)期對(duì)溫度的需求，將溫度控制在適合作物生長的最適宜溫度區(qū)，使作物快速、高效生長，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2.3無線WIFI技術(shù)/無線局域網(wǎng)WLANWIFI（WirelessFidelity）網(wǎng)絡(luò),符合IEEE/802.11b協(xié)議，是由AP（AccessPoint）和無線網(wǎng)卡組成的無線網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)方式較為簡單，主要優(yōu)點(diǎn)是無線接入、高速傳輸以及傳輸距離遠(yuǎn)。為管理一組溫室，Serodio等（2001）[19]開發(fā)了一個(gè)分布式數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，并將多種技術(shù)用于數(shù)據(jù)通信。在每個(gè)溫室內(nèi)，底層傳感器與控制器的連接采用頻率為433.92MHz的無線局域網(wǎng)（wirelesslocalareanetwork,WLAN）。Mizunuma等（2003）[20]開發(fā)了一個(gè)可以在大田和溫室使用的基于WLAN技術(shù)的作物生長監(jiān)測系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制，他們認(rèn)為遠(yuǎn)程控制策略可以極大提高產(chǎn)量和降低勞動(dòng)量。馬增煒等（2011）[21]設(shè)計(jì)了一套以集成了WIFI功能和ARM內(nèi)核的智能溫室環(huán)境控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了通過無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)智能溫室內(nèi)溫濕度、光照和CO2濃度的采集、匯總、顯示和記錄。Otoniel等（2012）[22]提出了一種自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng),基于一個(gè)低成本W(wǎng)IFI技術(shù)的圖像傳感器，周期性的捕捉和發(fā)送農(nóng)田作物的病蟲害信息到遠(yuǎn)程控制站。溫室監(jiān)控系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有普及的WIFI網(wǎng)絡(luò)資源，有效地提高了無線網(wǎng)絡(luò)的通信距離和覆蓋面積，具有成本低、普及性好、兼容性強(qiáng)、傳輸帶寬、傳輸速度快、標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)。

2.4GPRS/GSM通信技術(shù)GPRS（GeneralPacketRadioService,通用分組無線服務(wù)）是一種分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)，具有實(shí)時(shí)在線、按量計(jì)費(fèi)、快捷登錄、高速傳輸、無距離限制等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在手持式儀器設(shè)備、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。Mancuso等（2006）[23]在一個(gè)番茄溫室中設(shè)計(jì)了一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)，采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)空氣溫度、相對(duì)濕度、土壤溫度等進(jìn)行測量；并開發(fā)了一個(gè)基于WEB技術(shù)的植物監(jiān)控應(yīng)用。當(dāng)測量快速變化時(shí)，報(bào)警信息就會(huì)通過短消息服務(wù)（SMS）或GPRS方式發(fā)送到溫室管理者手機(jī)中。孫忠富等（2006）[24]針對(duì)農(nóng)業(yè)對(duì)象具有的多樣性、多變性、以及偏僻分散等特點(diǎn)，提出了一種基于GPRS和WEB技術(shù)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和信息系統(tǒng)方案，將485總線與數(shù)字傳感器連接，并與監(jiān)控計(jì)算機(jī)構(gòu)成溫室現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，利用GPRS無線通信技術(shù)建立現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的連接，將實(shí)時(shí)采集信息發(fā)送到WEB數(shù)據(jù)服務(wù)器。李莉等（2009）[25]設(shè)計(jì)一種結(jié)合嵌入式技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的溫室環(huán)境信息采集與監(jiān)測的系統(tǒng)，系統(tǒng)控制終端基于ARM9和嵌入式Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，用于溫室環(huán)境數(shù)據(jù)的接收、實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)，通過GPRS方式實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程管理中心的通信。張西良等（2010）[26]構(gòu)建了三層次無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將短距離無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與遠(yuǎn)程GSM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合,以實(shí)現(xiàn)無線傳感器節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程管理計(jì)算機(jī)之間信息高效無線傳輸。Antonio等（2011）[27]提出了一個(gè)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的農(nóng)田信息的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)由GPRS網(wǎng)絡(luò)與集成檢測電路構(gòu)成，通過傳感器和GPRS通信模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和傳輸，滿足了作物信息實(shí)時(shí)獲取的要求。GPRS通信方式適合遠(yuǎn)距離并且不具備有線網(wǎng)絡(luò)的情況下的數(shù)據(jù)傳輸，采用包交換的優(yōu)點(diǎn)是在有數(shù)據(jù)需要傳送時(shí)才會(huì)占用頻寬，而且可以以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量計(jì)價(jià)，這對(duì)用戶來說是比較合理的計(jì)費(fèi)方式。

3常用通信技術(shù)比較

上述6種作為溫室監(jiān)控系統(tǒng)常用的通信方式各有特點(diǎn)，在不同的應(yīng)用場景下可以發(fā)揮各自優(yōu)勢，揚(yáng)長避短，也可以將這6種通信方式進(jìn)行組合，達(dá)到高效、遠(yuǎn)程傳輸?shù)哪康?。常見的是適合近距離的通信方式和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)腉SM/GPRS結(jié)合，劉士敏等（2013）[28]設(shè)計(jì)了針對(duì)溫室大棚中溫濕度、CO2濃度、光照強(qiáng)度和土壤溫度等參數(shù)的無線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，采用WIFI技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采集，當(dāng)超過預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，可以通過蜂鳴器報(bào)警和GSM短信息報(bào)警。李穎慧等（2013）[29]設(shè)計(jì)了基于ZigBee的營養(yǎng)液電導(dǎo)率實(shí)時(shí)測量自組織網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)系統(tǒng)集成了GPRS模塊，實(shí)現(xiàn)了營養(yǎng)液電導(dǎo)率與溫度信息的遠(yuǎn)程傳輸與監(jiān)控等功能。有線通信具有高可靠性、速度快、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但布線繁瑣、成本較高。無線通信方式具有設(shè)備移動(dòng)性好、不需或只需少量布線的優(yōu)點(diǎn)，但存在易受環(huán)境影響和延遲較大的不足。從發(fā)展角度而言，WIFI網(wǎng)絡(luò)因具有帶寬較寬、傳輸速度快、兼容能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[30]，將會(huì)成為設(shè)施農(nóng)業(yè)溫室監(jiān)控系統(tǒng)重要的信息傳輸方式，也將是溫室信息傳輸技術(shù)的重要研究方向。

4結(jié)語

篇4

為提高溫室大棚生產(chǎn)過程的自動(dòng)化、信息化水平，設(shè)計(jì)一種基于ZigBee技術(shù)的日光溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。由監(jiān)測和控制兩部分組成。監(jiān)測部分采用ArduinoMega2560板對(duì)傳感器監(jiān)測的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、處理；控制部分采用ArduinoMega2560板，通過控制繼電器來控制被控設(shè)備以改變環(huán)境因子。同時(shí)該系統(tǒng)采用ZigBee無線透傳模塊TB0106構(gòu)建ZigBee通訊網(wǎng)絡(luò)，各采集節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)采用星型組網(wǎng)方式。我們介紹了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖，軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，該該系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和較高的通信效率，可以滿足溫室大棚環(huán)境監(jiān)控對(duì)無線通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸和組網(wǎng)要求，具有較高的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：

ZigBee；無線傳感網(wǎng)絡(luò)；溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，但是隨著農(nóng)村外出務(wù)工人員的增多以致務(wù)農(nóng)人數(shù)的不斷減少，原先的個(gè)體小規(guī)模種植模式也將會(huì)被大規(guī)模的現(xiàn)代化的種植業(yè)所替代。農(nóng)業(yè)種植將向規(guī)?；l(fā)展。我國的農(nóng)業(yè)主要面臨下面兩個(gè)方面的現(xiàn)狀：農(nóng)業(yè)的信息化低，智能化程度低。我國現(xiàn)在大部分的地方依然依靠傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的應(yīng)用很少。因此急需科技人員在農(nóng)業(yè)的信息化，智能化，規(guī)?；矫娴难芯?；目前我國各地都擁有大量的農(nóng)業(yè)大棚，如何對(duì)農(nóng)業(yè)大棚中的作物生長環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控將直接影響作物的生長及產(chǎn)量，而對(duì)作物來說，空氣溫度濕度，光照強(qiáng)度，二氧化碳濃度，土壤濕度和通風(fēng)狀況是影響作物生長的主要因素。本課題研究的是無線通訊在農(nóng)業(yè)大棚的監(jiān)控系統(tǒng)，采用Arduino作為主控制板ZigBee無線通訊模塊組建通訊網(wǎng)絡(luò)還有各種傳感器（溫度，濕度，光照強(qiáng)度，二氧化碳濃度等傳感器）搭建整個(gè)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)大棚的智能化管理。

1該系統(tǒng)主要硬件的介紹

1.1arduino

Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺(tái)，包含硬件（各種型號(hào)的Arduino板）。Arduino能通過各種各樣的傳感器來感知環(huán)境，通過控制燈光、馬達(dá)和其他裝置來反饋、影響環(huán)境。板子上的微控制器可以通過Arduino的編程語言來編寫程序，編譯成二進(jìn)制文件燒錄進(jìn)微控制器[1]。

1.2zigBee模塊

ZigBee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗區(qū)域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。根據(jù)這個(gè)協(xié)議規(guī)定ZigBee技術(shù)是一種短距離，低功耗的無線通信技術(shù)。其特點(diǎn)是近距離，低復(fù)雜度，自組織，低功耗，低數(shù)據(jù)速率，低成本。主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。ZigBee可以工作在2.4GHZ，868MHZ和915MHZ三個(gè)頻段上，分別具有最高250kb/s，20kb/s和40kb/s的傳輸速率它的傳輸距離在10到75m的范圍內(nèi)。ZigBee節(jié)點(diǎn)所屬類型主要有三種，分別是協(xié)調(diào)器，路由器，終端。同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中至少有一個(gè)協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)各個(gè)節(jié)點(diǎn)地址分配理論上可以連65536個(gè)節(jié)點(diǎn)[2]。

2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

無線傳感器采集節(jié)點(diǎn)能夠通過大量的傳感器節(jié)點(diǎn)的相互協(xié)作，實(shí)時(shí)采集監(jiān)測對(duì)象的信息，然后將采集到的信息用無線模塊發(fā)送出去，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)形式傳送到服務(wù)器，最后客戶可以通過手機(jī)電腦等設(shè)備遠(yuǎn)程查看和控制。傳感器采集節(jié)點(diǎn)主要是Arduino作為底板和ZigBee無線模還有各個(gè)傳感器組成傳感器采集節(jié)點(diǎn)。本系統(tǒng)采用ZigBee協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化配置[3]:實(shí)現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的四種節(jié)點(diǎn)（協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，路由器節(jié)點(diǎn)，終端節(jié)點(diǎn)，控制節(jié)點(diǎn)）應(yīng)用程序與ZigBee協(xié)議鑲嵌，從而完成節(jié)點(diǎn)之間的成功組網(wǎng)和數(shù)據(jù)的無線傳輸，最終為設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制系統(tǒng)提供基礎(chǔ)通訊平臺(tái)。

3采集節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

采集節(jié)點(diǎn)可以采集空氣濕度，土壤濕度，溫室光照強(qiáng)度及二氧化碳濃度等環(huán)境因子。大氣溫濕度和光照強(qiáng)度以及二氧化碳濃度是影響作物生長的最主要因素，因此，將空氣的溫濕度，光照以及二氧化碳濃度傳感器作為系統(tǒng)的基本裝備元件，其余傳感器可以根據(jù)不同的溫室環(huán)境需求來進(jìn)行擴(kuò)展。采集節(jié)點(diǎn)選用Arduino作為微處理器，為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)測參數(shù)的擴(kuò)展我們采用了Arduino和Arduino擴(kuò)展板連用已達(dá)到增加I/O口，主板主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，無線傳輸?shù)裙δ?。大棚?nèi)的環(huán)境參數(shù)主要是通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行采集。由于系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，各模塊之間的設(shè)計(jì)基本相同，因此每個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)對(duì)環(huán)境信息的采集過程是相通的。

4控制節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

控制節(jié)點(diǎn)主要是用來接受上位機(jī)發(fā)來的控制命令并執(zhí)行命令，以控制設(shè)備的啟動(dòng)與停止?？刂乒?jié)點(diǎn)通過控制固態(tài)繼電器來控制交流接觸器，最終控制設(shè)備的啟動(dòng)與停止。設(shè)備狀態(tài)信息通過繼電器的常開觸點(diǎn)采集，觸點(diǎn)閉合表明設(shè)備啟動(dòng)，觸點(diǎn)斷開表明設(shè)備停止。控制節(jié)點(diǎn)可以控制風(fēng)機(jī)，遮陽簾，加濕器，加熱器等被控設(shè)備。并采集設(shè)備狀態(tài)信息?？刂乒?jié)點(diǎn)正常啟動(dòng)時(shí)，打開串口，設(shè)置好ZigBee協(xié)調(diào)器的信道和ID號(hào)，初始化協(xié)調(diào)器，節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)成功后，當(dāng)串口接收到來自處理器的相關(guān)命令時(shí)微處理器同樣通過指令來控制該節(jié)點(diǎn)的被控設(shè)備?？刂乒?jié)點(diǎn)有5V和3.3V兩個(gè)電壓等級(jí)。節(jié)點(diǎn)的主要供電方式為5V，由太陽能供電系統(tǒng)提供。Arduino控制板和固態(tài)繼電器需要5V電壓，ZigBee模塊需要3.3V電壓。由于控制節(jié)點(diǎn)是強(qiáng)電與弱電的結(jié)合使用，為防止強(qiáng)電與弱電之間相互干擾，供電部分設(shè)計(jì)了穩(wěn)壓電路，此電路一方面將強(qiáng)電與弱電隔離，另一方面將弱電電壓穩(wěn)定在5V。

5太陽能供電設(shè)計(jì)

溫室大棚要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制作物生長情況，就需要檢測節(jié)點(diǎn)較多，如采用常規(guī)的的電源供電方式需要架設(shè)電線，由于溫室內(nèi)環(huán)境的影響，電纜在高溫高濕度的環(huán)境中極其容易腐蝕因此使用周期短效果差。溫室的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其內(nèi)部光輻射量強(qiáng)，有利于采用太陽能供電方式來提供電力供給，從而避免大量電纜架設(shè)，采用該供電方式有利于能源節(jié)約[4]。太陽能供電系統(tǒng)，由太陽能電池板，太陽能控制器，蓄電池組成，太陽能電池板將光能轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存在蓄電池中以提供檢測節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)的電力供給其結(jié)構(gòu)框圖。

6顯示節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

為了更好的人機(jī)交流本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了顯示節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)采用Arduino為底板即微處理系統(tǒng)，以協(xié)調(diào)器的身份加入網(wǎng)絡(luò)，用戶可以通過顯示節(jié)點(diǎn)查詢各個(gè)采集節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)參數(shù)即通過鍵盤輸入命令經(jīng)過微處理器處理后向各個(gè)采集節(jié)點(diǎn)發(fā)出請(qǐng)求命令在由無線模塊將請(qǐng)求命令發(fā)送出去，這時(shí)各個(gè)采集節(jié)點(diǎn)收到請(qǐng)求命令后做出響應(yīng)并將實(shí)時(shí)采集到的環(huán)境參數(shù)發(fā)送到顯示節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過微處理器的分析處理后由液晶顯示模塊反應(yīng)給用戶。該顯示節(jié)點(diǎn)具有最值分析功能，均值分析功能，不僅可以實(shí)現(xiàn)特定監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，還能對(duì)整個(gè)監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行總體監(jiān)測。對(duì)單個(gè)特定監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)控是指對(duì)這個(gè)特定監(jiān)測點(diǎn)的所有監(jiān)測參數(shù)進(jìn)行分析處理然后通過函數(shù)圖像的形式顯示該節(jié)點(diǎn)的參數(shù)變化趨勢使得用戶可以更直觀的了解溫室的環(huán)境變化[5]。

7網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

由于用戶不能隨時(shí)的近距離觀察溫室的環(huán)境狀況為了解決這一不便利因素該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了網(wǎng)關(guān)就使得無論用戶在哪里只要有網(wǎng)絡(luò)的地方用戶都可以通過移動(dòng)通訊設(shè)備（手機(jī)，平板電腦和其他無線設(shè)備）登上網(wǎng)關(guān)所綁定的網(wǎng)頁實(shí)時(shí)的對(duì)溫室環(huán)境參數(shù)的監(jiān)控和管理。網(wǎng)關(guān)通過ZigBee協(xié)議從傳感器節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)，經(jīng)過應(yīng)用層與串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊進(jìn)行通信，次模塊與PC機(jī)通過英特網(wǎng)口相連，PC機(jī)通過訪問模塊的網(wǎng)址來訪問環(huán)境參數(shù)。從而實(shí)現(xiàn)了ZigBee信號(hào)向TCP/IP的轉(zhuǎn)換。PC機(jī)通過模塊IP地址，將數(shù)據(jù)發(fā)送給該模塊，以太網(wǎng)模塊與Arduino-uno進(jìn)行串口通信，實(shí)現(xiàn)TCP/IP向ZigBee的轉(zhuǎn)換。

8結(jié)論

溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的基本功能：1）可24小時(shí)實(shí)時(shí)對(duì)溫室的溫度，濕度，光照強(qiáng)度，二氧化碳濃度進(jìn)行檢測并可以通過ZigBee無線模塊實(shí)時(shí)傳給主控。經(jīng)過主控分析處理之后以數(shù)字和字母方式由液晶顯示器顯示監(jiān)控信息；2）由于傳統(tǒng)的供電方式采用連線方式由此造成了走線復(fù)雜維修困難，該系統(tǒng)采用太陽能電池板供電白天由于光照充足，由太陽能電池板發(fā)電一部分供給各采集節(jié)點(diǎn)一部分供給蓄電池充電以提供夜間工作做時(shí)供電。在此由于光照強(qiáng)度是變化的所以太陽能電池板提供的電壓是不穩(wěn)定的因此我們?cè)O(shè)計(jì)了自己的穩(wěn)壓器以提供穩(wěn)定的工作電壓；3）由于用戶不能隨時(shí)的近距離觀察和監(jiān)控溫室的環(huán)境狀況為了解決這一不便利因素該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了網(wǎng)關(guān)，使得無論用戶在哪里只要有網(wǎng)絡(luò)的地方用戶都可以通過移動(dòng)通訊設(shè)備（手機(jī)，平板電腦和其他無線設(shè)備）登上網(wǎng)關(guān)所綁定的網(wǎng)頁實(shí)時(shí)的對(duì)溫室環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和管理。

作者：段鵬偉 王俊學(xué) 單位：天津農(nóng)學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院

參考文獻(xiàn)：

[1]李海建.基于農(nóng)田的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究[D].楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué),2008.

[2]渠淼,牛國鋒,冒張霄,等.基于Arduino的智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].微型機(jī)與應(yīng)用,2014,(20):83-85.

[3]樂佳琪.基于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的分布式氣象信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].上海:上海交通大學(xué),2014.

篇5

【關(guān)鍵詞】機(jī)房；動(dòng)力環(huán)境；監(jiān)控系統(tǒng)；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)功能

引言

計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)在給人們生活帶來諸多便利的同時(shí)，其配套設(shè)施的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，對(duì)設(shè)備的精密要求程度也越來越高，從而必然會(huì)導(dǎo)致機(jī)房數(shù)量的成倍增長。為使機(jī)房內(nèi)的配套設(shè)施保持長期的正常運(yùn)行狀況，機(jī)房內(nèi)應(yīng)配備一套良好的動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，它既可大幅度地減少機(jī)電事故，又可避免人力資源的浪費(fèi)，可謂“一舉多得”。

一般而言，機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)包含以下組件：①動(dòng)力系統(tǒng)，為機(jī)房內(nèi)配套設(shè)施提供動(dòng)力；②環(huán)境系統(tǒng)，主要用于檢測機(jī)房內(nèi)的溫度、溫度、風(fēng)量、照明與漏水情況；③消防系統(tǒng)，用于預(yù)防機(jī)房內(nèi)的火災(zāi)事故；④保安系統(tǒng)，用于門禁管理。這些組件可通過網(wǎng)絡(luò)通信接口連接在一個(gè)共同的計(jì)算機(jī)支持平臺(tái)上，從而實(shí)現(xiàn)了各組件的實(shí)時(shí)監(jiān)控與集中管理，一旦有故障發(fā)生時(shí)，該系統(tǒng)能自動(dòng)及時(shí)地發(fā)出警報(bào)，管理從員可根據(jù)此信號(hào)做出迅速的處理。

1、監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)

1.1報(bào)警方式靈活 機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)能根據(jù)實(shí)際需求靈活選擇報(bào)警方式（如電話、短信、計(jì)算機(jī)窗口報(bào)警等），這些方式具有快速、便捷等特點(diǎn)，因而管理人員可依據(jù)警報(bào)信號(hào)快速定位故障源并做出迅速的反應(yīng)。同時(shí)，該監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)故障的類型與嚴(yán)峻程度確定處理的優(yōu)先級(jí)別。具體而言，對(duì)于級(jí)別較高的故障類型，可在計(jì)算機(jī)窗口顯示報(bào)警信息，同時(shí)發(fā)出有聲提示，必要時(shí)可結(jié)合電話報(bào)警和短信報(bào)警的方式共同來監(jiān)控機(jī)房動(dòng)力環(huán)境。

1.2支持多種智能設(shè)備 為提高系統(tǒng)的兼容性，機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了通信信息在通信層、規(guī)約層、業(yè)務(wù)邏輯層之間的聯(lián)系，因而能支持多廠家生產(chǎn)的智能產(chǎn)品，如UPS電源、空調(diào)等。

1.3數(shù)據(jù)管理功能強(qiáng)大 機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)容量大，通常3～5年內(nèi)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)都可在數(shù)據(jù)庫中查詢到，并且以曲線圖顯示，因此，峰值、最小值等特定數(shù)據(jù)可一覽無遺。

1.4可實(shí)現(xiàn)分布式監(jiān)控 系統(tǒng)基于TCP/IP及SNMP，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)機(jī)房、多個(gè)地點(diǎn)的設(shè)備進(jìn)行集中或分散監(jiān)控。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以是局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，傳輸協(xié)議為TCP/IP。

2、監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)采用逐級(jí)匯接的結(jié)構(gòu)，分別由監(jiān)控站、監(jiān)控中心、通信模塊、監(jiān)控模塊組成。在設(shè)計(jì)中充分考慮了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、兼容性、系統(tǒng)所有設(shè)備的性價(jià)比、及其系統(tǒng)今后擴(kuò)展、擴(kuò)充需要。監(jiān)控站用來實(shí)現(xiàn)各種上層應(yīng)用以及系統(tǒng)配置，管理人員可以通過B/S、C/S兩種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、安全管理、配置管理、報(bào)表管理。監(jiān)控中心安裝前置通信服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。通信服務(wù)器通過通信模塊采集監(jiān)控模塊采集的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并將采集數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫；同時(shí)，通信服務(wù)器響應(yīng)監(jiān)控站下發(fā)的命令，進(jìn)行數(shù)據(jù)的立刻采集，并將數(shù)據(jù)返回到監(jiān)控站進(jìn)行顯示。通信模塊由多功能控制器組成，通過網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行通信，它是監(jiān)控模塊與監(jiān)控主機(jī)的通信橋梁。多功能控制器完成將監(jiān)控模塊采集的各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心主機(jī)。一個(gè)多功能數(shù)據(jù)控制器提供多路RS232或RS485/RS422接口，其中一個(gè)RS485接口可以連接多個(gè)監(jiān)控模塊。監(jiān)控模塊與被檢測設(shè)備通信，定時(shí)進(jìn)行監(jiān)控信息的采集，并執(zhí)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理或控制操作，再把處理結(jié)果和告警信息傳送到監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和報(bào)警信息的。

3、監(jiān)控系統(tǒng)的功能簡介

機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)具用五大功能，分別是安全管理、報(bào)警管理、數(shù)據(jù)管理、配置管理及報(bào)表管理。

3.1安全管理 監(jiān)控系統(tǒng)分別對(duì)監(jiān)控對(duì)象和運(yùn)行參數(shù)設(shè)置了管理權(quán)限，對(duì)于前者，可將權(quán)限指定分配給某公司員工，或者是為某個(gè)用戶帳號(hào)開通此類權(quán)限，對(duì)于后者，可將修改和查看權(quán)限賦予同一個(gè)員工，也可分別賦予不同員工。同時(shí)該系統(tǒng)能將用戶操作信息（如登錄用戶名、登錄時(shí)長、操作內(nèi)容、登出時(shí)間等）以表格的形式記錄在案，便于事后管理。此外，通過設(shè)置參數(shù)可使系統(tǒng)每間隔一斷時(shí)間系自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，防范由于操作不當(dāng)或系統(tǒng)本身故障導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失的情況發(fā)生，在此情況下，系統(tǒng)可根據(jù)最近儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)自動(dòng)恢復(fù)，以保證系統(tǒng)的安全。

3.2報(bào)警管理 出現(xiàn)故障時(shí)，該系統(tǒng)能將事件的發(fā)生時(shí)間、發(fā)生源、事故起因、優(yōu)先級(jí)別等內(nèi)容以日記的形式自動(dòng)記錄和存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，并限制用戶關(guān)于故障的任何修改權(quán)限，規(guī)定他們只能擁用查詢和打印的權(quán)限。同時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)分析故障原因，并且能夠屏蔽掉誤報(bào)及其無需警惕的報(bào)警事件，以供管理人員參考。報(bào)警方式可分為如下幾種：①屏幕報(bào)警，通過窗口閃爍、文字與聲音提示的方式通告現(xiàn)場的工作人員；②電話報(bào)警，事故發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)能根據(jù)存儲(chǔ)的值班電話信息自動(dòng)撥號(hào)，及時(shí)通知相關(guān)人員；③短信報(bào)警，同電話報(bào)警類似，不過不同之處在于報(bào)警信息是以短信的形式發(fā)送；④郵件報(bào)警，該方式適用于優(yōu)先級(jí)別較低的情形。

3.3數(shù)據(jù)管理 包括歷史數(shù)據(jù)管理和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理兩種方式。前者是通信服務(wù)器將所有監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，以便管理人員隨時(shí)進(jìn)行各個(gè)監(jiān)測項(xiàng)目的歷史資料查詢。后者是指監(jiān)控站可根據(jù)實(shí)際需求向監(jiān)控主機(jī)發(fā)送采集各種監(jiān)控對(duì)象數(shù)據(jù)的采集指令，收集各監(jiān)控單元上報(bào)的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，生成實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)曲線圖，以供管理人員分析。

3.4配置管理 配置管理主要包括運(yùn)行參數(shù)配置和監(jiān)控對(duì)象參數(shù)配置。所有參數(shù)配置只能由具有權(quán)限的系統(tǒng)管理員才能進(jìn)行配置和修改。如配置或修改不當(dāng)、運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將數(shù)據(jù)恢復(fù)到上一次正常狀態(tài)。監(jiān)控對(duì)象參數(shù)配置包括新增、刪除、修改監(jiān)控對(duì)象的監(jiān)控參數(shù)。如果修改不當(dāng)，系統(tǒng)會(huì)在下一次啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)恢復(fù)上一次正常狀態(tài)。

3.5報(bào)表管理 系統(tǒng)將所保存的歷史數(shù)據(jù)、操作記錄、事件日志生成各種報(bào)表進(jìn)行管理，可針對(duì)不同的監(jiān)控對(duì)象形成獨(dú)立的報(bào)表，亦可對(duì)所有的監(jiān)控對(duì)象生成整體的統(tǒng)計(jì)報(bào)表，包括生成歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表、報(bào)警統(tǒng)計(jì)報(bào)表、操作統(tǒng)計(jì)報(bào)表等。

4、結(jié)語

信息社會(huì)發(fā)展的結(jié)果必然會(huì)導(dǎo)致人們?cè)絹碓揭蕾囉谙冗M(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，其結(jié)果是房內(nèi)的高昂設(shè)備愈積愈多且趨于復(fù)雜化，為了減少設(shè)備故障引起的經(jīng)濟(jì)損失和人力投入成本，可采用機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)彌補(bǔ)這方面的不足，少量的維護(hù)人員就可維持系統(tǒng)的穩(wěn)定，同時(shí)系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)后，管理人員可以在第一時(shí)間得到各項(xiàng)異常參數(shù)， 并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處置。

參考文獻(xiàn)

[1]伊益華.鐵路通信機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)分析科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（12）.

[2]張寧.無人通信站機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)可靠性研究[J].中國新通信，2013（12）.

[3]黃慶.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)想[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（02）.

[4]李艷華.通訊機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控技術(shù)分析[J].電子制作，2013（09）.

篇6

（中鐵建電氣化局集團(tuán)南方工程有限公司 湖北 武漢 430074）

摘 要：介紹了通信電源系統(tǒng)的重要性及組成和特點(diǎn)，詳細(xì)了解了當(dāng)前鐵路通信電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的組成及功能特點(diǎn)，重點(diǎn)以青榮城際鐵路為例，介紹了當(dāng)前高速鐵路使用的通信電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的具體解決方案。

關(guān)鍵詞 ：通信電源監(jiān)控系統(tǒng)；特點(diǎn)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U238 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10．3969／j．issn．1665－2272．2015．08．030

0 引言

通信電源是通信系統(tǒng)的重要組成部分，是為通信設(shè)備提供安全、可靠、高效、穩(wěn)定、不間斷的能源，要適應(yīng)通信技術(shù)的整體發(fā)展， 通信電源設(shè)備性能的要求也必須逐步提高。除必須滿足基本的功能外，還要求具備交流配電、自動(dòng)切換、直流配電、遠(yuǎn)程智能集中監(jiān)控的需要。

1 通信電源系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)

一套完整的通信電源系統(tǒng)應(yīng)該包括5個(gè)部分：交流配電單元、整流模塊、直流配電單元、蓄電池組、監(jiān)控系統(tǒng)。通信電源具有如下特點(diǎn)。①設(shè)備及其種類多、分布廣，而質(zhì)量參差不齊；②設(shè)備缺少必要的監(jiān)視控制手段， 通信控制接口標(biāo)準(zhǔn)各異；③需要定期檢測維護(hù)；④設(shè)備要有備品備件，市電要有雙路或多路輸入，交流和直流互為備用；⑤設(shè)備允許的交流輸入電壓波動(dòng)范圍大。

2 鐵路通信電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的組成及功能特點(diǎn)

2．1 鐵路通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的組成

鐵路通信電源監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控中心與沿線站點(diǎn)的遠(yuǎn)端監(jiān)控單元組成．監(jiān)控中心是沿線各站點(diǎn)機(jī)房環(huán)境數(shù)據(jù)集中監(jiān)控的維護(hù)、統(tǒng)計(jì)分析和管理的中心，主要包括業(yè)務(wù)主機(jī)，監(jiān)控主機(jī)、打印機(jī)、服務(wù)器等。監(jiān)控中心負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備傳送的各類信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理、存儲(chǔ)顯示打印、并用多種方式示警，出現(xiàn)故障后隨時(shí)進(jìn)行相關(guān)處理工作，派班命令，記錄處理結(jié)果。

現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備RTU是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)最基本單元，監(jiān)控終端、智能環(huán)境監(jiān)測、智能空調(diào)監(jiān)控、通信電源監(jiān)測、視頻編碼等是一個(gè)集成的整體。

2．2 鐵路通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)

（1）系統(tǒng)具有聯(lián)動(dòng)操作性。即當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)中某一條件成立后，立即執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。例如，當(dāng)環(huán)境溫度過高時(shí)，自動(dòng)地使該處的空調(diào)工作于制冷狀態(tài)；當(dāng)環(huán)境溫度過低時(shí)，自動(dòng)地使空調(diào)工作于制熱狀態(tài)。聯(lián)動(dòng)的規(guī)則由管理員來定義，當(dāng)一般操作員進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)使用已經(jīng)定義好的聯(lián)動(dòng)規(guī)則，當(dāng)條件成立后自動(dòng)地進(jìn)行某些動(dòng)作。

（2）系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與第三方視頻系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)互動(dòng)。環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的告警能夠自動(dòng)觸發(fā)視頻系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)動(dòng)作，視頻系統(tǒng)有關(guān)機(jī)房部分的告警也能自動(dòng)納入環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)具有比被監(jiān)控設(shè)備更高的安全可靠性，監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備和軟件，在統(tǒng)一的系統(tǒng)時(shí)鐘下同步實(shí)施監(jiān)控工作，監(jiān)控系統(tǒng)具有準(zhǔn)確的時(shí)鐘校準(zhǔn)功能。在網(wǎng)絡(luò)中斷條件下，具有本地告警存儲(chǔ)能力，支持?jǐn)U展外部存儲(chǔ)；自動(dòng)記錄網(wǎng)絡(luò)中斷期間發(fā)生的告警，設(shè)備預(yù)留的告警存儲(chǔ)空間大于256M。

（4）監(jiān)控系統(tǒng)的安全性。①監(jiān)控系統(tǒng)中心及現(xiàn)場設(shè)備的安全性有保障；②系統(tǒng)有多重密碼機(jī)制，密碼可由系統(tǒng)維護(hù)人員維護(hù)；③監(jiān)控系統(tǒng)有系統(tǒng)工作日志，詳細(xì)記錄所有的操作過程和報(bào)警事件；④監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理主機(jī)具有良好的病毒防范能力；⑤系統(tǒng)具有故障降級(jí)運(yùn)行模式，在系統(tǒng)中心故障狀態(tài)下，用戶可以直接通過瀏覽器等登錄各前端RTU，查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和前端存儲(chǔ)的告警記錄。

（5）易用性。監(jiān)控系統(tǒng)不論在中心還是小站，均具有良好的人機(jī)界面，每一步操作有交互式漢字提示。小站和中心的界面除可以顯示前端監(jiān)測到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和告警信息外，還顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線或歷史數(shù)據(jù)曲線以及獲取“瞬間突變數(shù)據(jù)”曲線，便于用戶直觀、形象的掌握被監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)的變化狀態(tài)。

（6）容錯(cuò)性。系統(tǒng)不因個(gè)別模塊或部件的故障導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的故障。系統(tǒng)能在監(jiān)控中心遠(yuǎn)程控制開啟／關(guān)閉某個(gè)模塊或傳感器。系統(tǒng)有降級(jí)運(yùn)行模式，在系統(tǒng)中心設(shè)備故障或部分網(wǎng)絡(luò)中斷情況下，與網(wǎng)絡(luò)斷開的前端監(jiān)控站能自行完成監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的采集、處理和告警的存儲(chǔ)，接受本地或能夠與其連接的計(jì)算機(jī)終端的數(shù)據(jù)調(diào)閱，并在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后將告警數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳。

（7）可維護(hù)性。系統(tǒng)提供手段使維護(hù)人員迅速了解和排除系統(tǒng)故障。當(dāng)維護(hù)人員進(jìn)入通信站時(shí)，系統(tǒng)不發(fā)出門禁告警或管理中心可知此門禁告警由維護(hù)人員引發(fā)。維護(hù)人員可根據(jù)需要進(jìn)行管轄站點(diǎn)的增加和刪除。

（8）數(shù)據(jù)的可恢復(fù)性。歷史數(shù)據(jù)及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定期備份，系統(tǒng)中可以使用兩個(gè)庫，一個(gè)為當(dāng)前庫，一個(gè)為備份庫。如果設(shè)定備份周期為6個(gè)月，則當(dāng)前庫中保存最近6個(gè)月的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，6個(gè)月之前的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到備份庫，當(dāng)備份庫中的數(shù)據(jù)超時(shí)6個(gè)月時(shí)，可以通知維護(hù)人員將備份庫中的數(shù)據(jù)備份到文件。當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢與統(tǒng)計(jì)時(shí)，要根據(jù)查詢或統(tǒng)計(jì)的時(shí)間，在不同的庫中獲取數(shù)據(jù)。

（9）擴(kuò)展性要求。監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性，可隨著通信系統(tǒng)的擴(kuò)展而擴(kuò)展，如通信設(shè)備的增加、站房的變化等，并適應(yīng)不同的傳輸接入方式，便于無限級(jí)網(wǎng)絡(luò)延伸和圖像系統(tǒng)的擴(kuò)展。

（10）實(shí)時(shí)性要求。監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器設(shè)備采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，以保證對(duì)數(shù)量眾多的局站監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理速度及響應(yīng)時(shí)間。

（11）組態(tài)化要求。系統(tǒng)軟件能夠?qū)θ我獗O(jiān)控量進(jìn)行微調(diào)修正、告警門限、告警延遲設(shè)置，能夠?qū)Σ煌谋O(jiān)控量的狀態(tài)進(jìn)行組合，產(chǎn)生告警事件。監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理層與人機(jī)應(yīng)用層的分離，監(jiān)控主機(jī)與操作終端、后臺(tái)數(shù)據(jù)庫軟件升級(jí)互不影響。

3 鐵路通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案

以2014年底開通運(yùn)營的青榮城際鐵路工程為例，進(jìn)一步探討通信電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案。

3．1 技術(shù)需求

本系統(tǒng)采用傳感器技術(shù)以及自動(dòng)控制和檢測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)通信和信號(hào)機(jī)房環(huán)境、通信電源設(shè)備的監(jiān)控以及空調(diào)的控制。機(jī)房通信電源及通信、信號(hào)機(jī)房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)可對(duì)機(jī)房動(dòng)力設(shè)備、空調(diào)設(shè)備以及機(jī)房運(yùn)行環(huán)境和安全等各類情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，為通信系統(tǒng)正常運(yùn)行和提高服務(wù)質(zhì)量（QoS）提供保障。

3．2 組網(wǎng)方案

全線新設(shè)通信電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)通信交、直流電源設(shè)備工作運(yùn)行狀況及通信機(jī)房、環(huán)境的監(jiān)控。環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)具備與綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、照明等系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能。

本工程在濟(jì)南通信站新設(shè)電源及環(huán)境監(jiān)控中心設(shè)備，在青島、煙臺(tái)通信站、萊西北、煙臺(tái)南、威海綜合維修車間、青島電務(wù)段設(shè)置復(fù)示終端。

沿線各通信、信號(hào)機(jī)房、信息機(jī)房設(shè)置監(jiān)測分站RTU設(shè)備，對(duì)機(jī)房溫度、濕度、煙霧、水浸、門磁進(jìn)行監(jiān)測所需的傳感器和協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備以及對(duì)照明、通信開關(guān)電源、UPS設(shè)備、蓄電池組、機(jī)房空調(diào)工況進(jìn)行監(jiān)測所需的采集模塊和協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)通信交、直流電源設(shè)備、通信、信號(hào)機(jī)房空調(diào)的工作運(yùn)行狀況、照明以及機(jī)房環(huán)境的監(jiān)控。

3．3 與其它系統(tǒng)互聯(lián)和聯(lián)動(dòng)方案

與視頻監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)，本系統(tǒng)需與綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)告警－視頻聯(lián)動(dòng)功能。聯(lián)動(dòng)方式可采用前端聯(lián)動(dòng)和后端聯(lián)動(dòng)兩種方式。①后端聯(lián)動(dòng)：當(dāng)有（門磁、水浸、紅外等）發(fā)生告警時(shí)，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控單元啟動(dòng)照明。同時(shí)，動(dòng)環(huán)監(jiān)控中心將告警信息傳送給視頻監(jiān)控系統(tǒng)，觸發(fā)視頻聯(lián)動(dòng)；②前端聯(lián)動(dòng)：門磁、水浸、紅外等數(shù)據(jù)采集單元干節(jié)點(diǎn)接口與綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)本節(jié)點(diǎn)的編碼器干節(jié)點(diǎn)接口互連，當(dāng)動(dòng)環(huán)系統(tǒng)前端環(huán)境量（如門磁、門窗破碎等）產(chǎn)生告警時(shí)，直接引發(fā)照明聯(lián)動(dòng)、攝像機(jī)預(yù)置位調(diào)用、中心畫面彈出，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的聯(lián)動(dòng)。

本工程采用后端聯(lián)動(dòng)方式；與通信綜合網(wǎng)管系統(tǒng)互聯(lián)；監(jiān)控中心通過以太網(wǎng)接口與綜合網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行互連。

4 結(jié)語

通信電源及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中，鐵路通信電源監(jiān)控起到了很好的作用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，更換設(shè)備。為鐵路運(yùn)營維護(hù)提供了優(yōu)良的保障，為鐵路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)綜合管理、無人值守、減員增效提供保證，具有顯著的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

1 賈繼偉．通信電源的科學(xué)管理與集中監(jiān)控［M］．北京：人民郵電出版社，2004

2 龔成．通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］．成都：西南石油大學(xué)，2006

3 曹巖，孫鳳茹．鐵路通信動(dòng)力監(jiān)控方案設(shè)計(jì)［J］.自動(dòng)化與儀器儀表，2014（12）

4 鄭曉安．關(guān)于動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)在通信電源中的應(yīng)用［J］．科技與企業(yè)，2011（12）

篇7

【關(guān)鍵詞】機(jī)房 環(huán)境監(jiān)控 電力監(jiān)測 安防監(jiān)控 消防

1 概述

機(jī)房建立包括機(jī)房動(dòng)力、環(huán)境及安防監(jiān)控系統(tǒng)，主要監(jiān)控對(duì)象包括：精密空調(diào)、UPS、電量檢測、溫濕度監(jiān)測、漏水檢測、門禁、消防監(jiān)測等，實(shí)現(xiàn)7×24×365的全面集中監(jiān)控和管理，保障機(jī)房環(huán)境及設(shè)備安全高效運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)最高的機(jī)房可用率，并不斷提高運(yùn)營管理水平。

2 系統(tǒng)方案介紹

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)主要由以下三部分組成：現(xiàn)場設(shè)備采集層、現(xiàn)場嵌入式監(jiān)控主機(jī)、遠(yuǎn)程瀏覽端。各部分的主要作用如下：

2.1.1 現(xiàn)場設(shè)備采集層

由各種I/O采控模塊組成，直接連接各種被監(jiān)控設(shè)備，硬件采集模塊采用8通道I/O模塊化設(shè)計(jì)，輸入輸出點(diǎn)通過采控模塊組合完成對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)中需要被監(jiān)控設(shè)備和控制點(diǎn)的匹配，并采集UPS、空調(diào)、溫濕度、漏水等現(xiàn)場信號(hào)。機(jī)房內(nèi)的采集設(shè)備主要包括：溫濕度探測器、漏水控制器及測漏配件等。

2.1.2 嵌入式服務(wù)器

用于對(duì)現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)的采集，而且用于實(shí)時(shí)分析、處理現(xiàn)場設(shè)備采集層的各種信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的簡單處理分析、存儲(chǔ)，在本地實(shí)現(xiàn)手機(jī)短信，現(xiàn)場聲光報(bào)警。

（1）嵌入式硬件結(jié)構(gòu)：無風(fēng)扇、無硬盤，低熱量、低功耗、低噪音，減少機(jī)械故障。

（2）Windows XP Embedded嵌入式操作系統(tǒng)，系統(tǒng)穩(wěn)定，免受病毒干擾。

（3）內(nèi)置看門狗功能。

（4）遠(yuǎn)程管理：遠(yuǎn)程設(shè)置、遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程維護(hù)、遠(yuǎn)程報(bào)警。

（5）獨(dú)立運(yùn)行管理能力。

（6）支持IE遠(yuǎn)程瀏覽，采用B/S及C/S結(jié)構(gòu)。

（7）靈活的組網(wǎng)方式：支持基于TCP/IP協(xié)議的各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

2.1.3 遠(yuǎn)程WEB瀏覽端

遠(yuǎn)程WEB瀏覽的主要功能是通過網(wǎng)絡(luò)在遠(yuǎn)程主機(jī)上以IE的方式進(jìn)行瀏覽，便于管理人員隨時(shí)隨地了解機(jī)房內(nèi)各設(shè)備及環(huán)境的實(shí)際狀況，實(shí)現(xiàn)管控一體化，并可遠(yuǎn)程瀏覽監(jiān)控畫面，值班人員可方便在網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)程查看監(jiān)控主機(jī)的監(jiān)控畫面和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)采用C/S、B/S分布模式的三層模塊化結(jié)構(gòu)，軟件及硬件的安裝與維護(hù)集中于監(jiān)控服務(wù)器端，實(shí)現(xiàn)了零客戶機(jī)管理，易于實(shí)施和維護(hù)，降低了系統(tǒng)的總擁有成本。同時(shí)，采用三層結(jié)構(gòu)，客戶端只負(fù)責(zé)用戶界面，業(yè)務(wù)規(guī)則的處理放在應(yīng)用服務(wù)器端；當(dāng)業(yè)務(wù)處理需求增加時(shí)，只需要對(duì)應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行升級(jí)或擴(kuò)展成多個(gè)應(yīng)用服務(wù)器，系統(tǒng)的可伸縮性大大地加強(qiáng)了。

2.2 系統(tǒng)通訊方式

系統(tǒng)現(xiàn)場輸入輸出設(shè)備及通訊接口設(shè)備為星型模塊化結(jié)構(gòu)，輸入輸出點(diǎn)通過I/O模塊，組合完成對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)中需要被監(jiān)控設(shè)備和控制點(diǎn)的匹配。

系統(tǒng)現(xiàn)場控制總線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率不低于1Mbps，無需任何轉(zhuǎn)接設(shè)備，每條RS485總線長度最大為1200米。

（1）由現(xiàn)場傳感器連接I/O模塊采用現(xiàn)場總線方式，傳輸速率達(dá)到17.4Kbps。

（2）由I/O模塊或智能通訊接口連接監(jiān)控服務(wù)器采用RS485總線方式，傳輸速率達(dá)到2M。

（3）由監(jiān)控服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器連接通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，傳輸速率達(dá)到100Mbps。

（4）遠(yuǎn)程IE瀏覽端與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，傳輸速率達(dá)到100Mbps。

2.3 監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

UPS檢測：提供RS232/RS485通訊接口進(jìn)行連接，監(jiān)控系統(tǒng)可以使用廠家提供的通訊協(xié)議實(shí)時(shí)地監(jiān)視UPS整流器、逆變器、電池（電池健康檢測，含電壓電流等數(shù)值）、旁路、負(fù)載等各部分的運(yùn)行狀態(tài)與參數(shù)（監(jiān)測內(nèi)容由廠家的協(xié)議決定，不同品牌、型號(hào)的UPS可能所監(jiān)控到的內(nèi)容不同）。系統(tǒng)可全面診斷UPS運(yùn)行狀況，實(shí)時(shí)監(jiān)視UPS的各種參數(shù)。一旦UPS報(bào)警，將自動(dòng)切換到相應(yīng)UPS監(jiān)控子系統(tǒng)的運(yùn)行畫面。

市電監(jiān)測：系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用智能電量檢測儀，全面檢測市電進(jìn)線配電柜的電源參數(shù)。實(shí)時(shí)檢測市電供電的質(zhì)量，當(dāng)電源參數(shù)超過設(shè)備的安全電源要求時(shí)，系統(tǒng)即可提供及時(shí)的報(bào)警以便管理員及時(shí)地采取措施，同時(shí)通過供電參數(shù)的歷史曲線可方便查看用戶的實(shí)際供電的品質(zhì)，為用戶合理地管理機(jī)房供電提供科學(xué)的依據(jù)。

精密空調(diào)監(jiān)控：監(jiān)控系統(tǒng)通過空調(diào)自帶智能通訊接口及通訊協(xié)議，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)、全面診斷空調(diào)運(yùn)行狀況，監(jiān)控空調(diào)各部件的運(yùn)行狀態(tài)與參數(shù)，并可通過軟件在系統(tǒng)上或通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程修改空調(diào)設(shè)置參數(shù)，實(shí)現(xiàn)空調(diào)的遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)。空調(diào)機(jī)組即使有微小的故障，也可以通過系統(tǒng)檢測出來，及時(shí)采取步驟防止空調(diào)機(jī)組進(jìn)一步損壞。對(duì)嚴(yán)重的故障，可按用戶要求加設(shè)電話語音報(bào)警和短消息報(bào)警。

溫濕度監(jiān)測：在機(jī)房中有大量的精密設(shè)備，設(shè)備對(duì)溫、濕度等運(yùn)行環(huán)境的要求非常嚴(yán)格，所以加裝溫濕度傳感器，以實(shí)時(shí)檢測機(jī)房和重要設(shè)備區(qū)域內(nèi)的溫、濕度。溫濕度傳感器可與空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)機(jī)房的溫度越限時(shí)，系統(tǒng)可聯(lián)動(dòng)設(shè)定空調(diào)溫度及啟動(dòng)空調(diào)進(jìn)行工作等聯(lián)動(dòng)動(dòng)作。

漏水檢測：系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用漏水檢測系統(tǒng)，配置漏水感應(yīng)繩用來監(jiān)測機(jī)房內(nèi)漏水事件的發(fā)生，確保設(shè)備不受水浸的危害。當(dāng)檢測到有漏水情況發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)在第一時(shí)間報(bào)警，監(jiān)控界面自動(dòng)切換到漏水監(jiān)測畫面上，并且在畫面上形象的顯示出漏水的狀態(tài)，同時(shí)發(fā)出聲光或短信報(bào)警，及時(shí)通知有關(guān)人員排除漏水故障。

安全防范系統(tǒng)監(jiān)控：鑒于機(jī)房設(shè)備的安全和重要性，在機(jī)房的重要區(qū)域和公共安裝紅外探測器用于防盜報(bào)警監(jiān)測和攝像機(jī)。在數(shù)據(jù)中心機(jī)房主出入口設(shè)計(jì)門禁系統(tǒng)管理。如紅外探測器、門磁檢測到異常入侵，則立即通過數(shù)字開關(guān)量采集模塊DS-7052D將報(bào)警信號(hào)發(fā)送到監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控系統(tǒng)在第一時(shí)間通過預(yù)設(shè)方式（如聲光、短信等）向管理人員發(fā)出報(bào)警。盜報(bào)警系統(tǒng)可與其它子系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，當(dāng)紅外探測器探測到有人員活動(dòng)自動(dòng)聯(lián)動(dòng)照明系統(tǒng)打開燈光、自動(dòng)聯(lián)動(dòng)相應(yīng)位置的攝像機(jī)進(jìn)行錄像等。

消防監(jiān)測：限于消防法規(guī)，集成消防系統(tǒng)時(shí)只監(jiān)測不控制。項(xiàng)目中使用的是煙感探測器，所使用的煙感探測器可以提供干接點(diǎn)信號(hào)給監(jiān)控系統(tǒng)，以用于反應(yīng)報(bào)警狀態(tài)，我們?cè)O(shè)計(jì)采用開關(guān)量采集模塊DS-7052D將煙感探測器的干接點(diǎn)變化信號(hào)送到監(jiān)控服務(wù)器，實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)房的消防報(bào)警情況。同時(shí)系統(tǒng)支持與門禁系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)在消防報(bào)警時(shí)相關(guān)位置的門自動(dòng)開啟等。

3 結(jié)論

由于機(jī)房的環(huán)境必須滿足計(jì)算機(jī)等各種微機(jī)電子設(shè)備和工作人員對(duì)溫度、濕度、潔凈度、電磁場強(qiáng)度、噪音干擾、安全保安、防漏、電源質(zhì)量、振動(dòng)、防雷和接地等的要求。所以，一個(gè)合格的現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)機(jī)房，應(yīng)該是一個(gè)安全可靠、舒適實(shí)用、節(jié)能高效和具有可擴(kuò)充性的機(jī)房。

篇8

[關(guān)鍵詞] 煤礦物聯(lián)網(wǎng)； 煤礦安全監(jiān)控； 體系構(gòu)架

引言

煤炭行業(yè)中最值得人們關(guān)注的問題就是煤礦安全生產(chǎn)。我國煤炭生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)落后、生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜、生產(chǎn)條件差使得煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)成為一項(xiàng)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在我國每年都會(huì)有一些煤礦事故發(fā)生，重、特大惡性事故屢禁不止，成為國家和民眾關(guān)心關(guān)注的焦點(diǎn)。煤礦生產(chǎn)中一旦發(fā)生事故造成影響十分嚴(yán)重，不僅會(huì)造成各類財(cái)產(chǎn)的損失更為嚴(yán)重的是帶來的人員傷亡，如果說財(cái)產(chǎn)損失可以進(jìn)行彌補(bǔ)，那么給社會(huì)家庭造成的極大痛苦是無法進(jìn)行彌補(bǔ)的。煤礦生產(chǎn)安全事故的發(fā)生還會(huì)造成極度惡劣的社會(huì)影響，所以煤炭生產(chǎn)中的安全問題必須要給予重視，它不只是影響煤炭的工業(yè)生產(chǎn)還有可能影響社會(huì)的穩(wěn)定。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，我國從2006年1月份到2011年12月份煤礦事故共發(fā)生897起，造成5428人身亡，2006年一年煤礦事故發(fā)生326起，死亡人數(shù)高達(dá)1569人，隨著國家、社會(huì)的重視事故發(fā)生次數(shù)逐年下降；到了2011年共發(fā)生85起煤礦事故，死亡543人。雖然事故發(fā)生率有了大幅度的下降，但情況還是不容樂觀。煤礦事故的類型主要集中在瓦斯、水災(zāi)、火災(zāi)、頂板、運(yùn)輸?shù)葞讉€(gè)類型，其中由于瓦斯原因造成的事故最為常見。煤炭生產(chǎn)事故常見的主要原因在于：（1）煤礦管理人員對(duì)煤礦中的危險(xiǎn)因素缺少必要的監(jiān)控和把關(guān)，監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)存在缺陷。（2）煤炭生產(chǎn)中各類型系統(tǒng)沒有聯(lián)系，信息不能相互傳遞過于獨(dú)立。相關(guān)研究表明，對(duì)威脅煤礦安全生產(chǎn)的危險(xiǎn)因素進(jìn)行監(jiān)控，建立相關(guān)預(yù)警機(jī)制是防止事故發(fā)生的重要途徑。任何事物之間是存在聯(lián)系的，事故發(fā)生之前也是有征兆的，因此在煤礦生產(chǎn)中要對(duì)這些信息進(jìn)行監(jiān)測，并及時(shí)進(jìn)行各部分之間信息的交換，讓安全信息在可控范圍內(nèi)。為了從根本上解決煤礦安全問題，需要采用高新技術(shù)手段對(duì)煤礦實(shí)施安全監(jiān)控預(yù)警，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，隨時(shí)進(jìn)行排除，把事故消滅在萌芽狀態(tài)。

1 煤礦危險(xiǎn)有害因素分析與控制

煤炭企業(yè)與其他企業(yè)相比，它所處的生產(chǎn)環(huán)境、工作環(huán)境都十分的艱苦。所面對(duì)的內(nèi)、外部環(huán)境在不斷發(fā)生著變化。由于煤炭生產(chǎn)過程的特殊性，使得煤炭生產(chǎn)過程中雖面臨的危險(xiǎn)、有害因素都要比一般工業(yè)企業(yè)的多而且復(fù)雜；并且還有一些特殊性在其中，一旦煤礦發(fā)生事故同時(shí)也有可能引發(fā)其他事故。煤礦面臨的危險(xiǎn)因素是隨時(shí)間地點(diǎn)的變化而變化的，有明顯的動(dòng)態(tài)性；有些危險(xiǎn)、有害因素能夠直接憑借感官和直覺發(fā)現(xiàn)，而有些危險(xiǎn)因素則需要通過專用的儀器設(shè)備才能檢測出來。煤礦所面對(duì)的危險(xiǎn)、有害因素主要有：瓦斯爆炸、水災(zāi)、煤礦火災(zāi)、粉塵、中毒和窒息、高處墜落、物體打擊、觸電傷害、機(jī)械傷害、冒頂、淹溺、坍塌、爆破傷害、火藥爆炸等等。

到目前為止，我國煤礦事故的發(fā)生率還是很高，經(jīng)常會(huì)發(fā)生不同程度意外事故，每次意外事故的發(fā)生都會(huì)帶來不小的經(jīng)濟(jì)損失以及造成不同程度的人員傷亡。這些事故發(fā)生的主要原因很多都是因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中對(duì)一些列相關(guān)信息的忽視或是處理不及時(shí)，例如：沒有及時(shí)檢測出瓦斯涌出的信息；忽視煤塵指標(biāo)超出限額；對(duì)水災(zāi)、火災(zāi)發(fā)生前的征兆未及時(shí)發(fā)現(xiàn)；對(duì)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的不正常信息的忽略；對(duì)井下信號(hào)信息處理錯(cuò)誤等等。

2 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下安全監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及架構(gòu)

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的簡介

物聯(lián)網(wǎng)這一概念的提出以及將它應(yīng)用到實(shí)際工作中，是一個(gè)整合的過程。物聯(lián)網(wǎng)是將我們現(xiàn)實(shí)中的物質(zhì)世界與計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的相結(jié)合，它把實(shí)體物或是生產(chǎn)中的機(jī)器設(shè)備與計(jì)算機(jī)芯片、互聯(lián)網(wǎng)整合成為一個(gè)新的、統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施。以這樣的方式，我們的日常管理活動(dòng)、生產(chǎn)運(yùn)作、社會(huì)管理以至于我們個(gè)體的生活都與物聯(lián)網(wǎng)息息相關(guān)、密不可分。物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行、工作原理主要包括下面幾個(gè)過程：

（1）對(duì)信息的傳輸、感知

物聯(lián)網(wǎng)的主要內(nèi)容就是進(jìn)行信息傳輸。物聯(lián)網(wǎng)信息的來源、對(duì)物體屬性的感知過程是：首先進(jìn)行的是對(duì)物體不同屬性的識(shí)別、標(biāo)識(shí)，主要的屬性形式分為動(dòng)態(tài)、靜態(tài)兩種，對(duì)于動(dòng)態(tài)屬性要經(jīng)過傳感器的實(shí)時(shí)探測，而靜態(tài)屬性會(huì)被直接標(biāo)記和存儲(chǔ)；之后進(jìn)行的步驟是通過相應(yīng)的識(shí)別設(shè)備對(duì)物體屬性進(jìn)行完整的讀取，之后再將這些物體的信息轉(zhuǎn)換成為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式。

（2）進(jìn)行信息傳輸

將物體信息利用感知器進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)化之后，利用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男问綄⒄砗蟮男畔魉徒o相對(duì)應(yīng)的信息處理中心，處理中心主要完成的工作就是對(duì)相關(guān)通信信息進(jìn)行計(jì)算，之后再將獲得的更為有信息集中進(jìn)行處理。

（3）信息的最終應(yīng)用

經(jīng)過處理中心整合、處理后的物體有效信息之后將被利用，利用的方向主要分為兩個(gè)方面：一個(gè)方向就是把經(jīng)過相關(guān)處理后的信息展現(xiàn)到“人”的面前，之后經(jīng)過“人”的更高層次的處理再根據(jù)需求對(duì)物體進(jìn)行下一步的控制；而另一個(gè)方向則是不經(jīng)過“人”得授權(quán)，直接對(duì)“物”進(jìn)行智能控制。

2.2 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)原理及架構(gòu)

煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在進(jìn)行工作時(shí)，主要分為4個(gè)階段：

1）系統(tǒng)中各個(gè)組件的發(fā)現(xiàn)階段。監(jiān)控系統(tǒng)中的傳感器、執(zhí)行器、控制器開始運(yùn)行并完成自動(dòng)鏈接到系統(tǒng)，之后向井上控制主站報(bào)告?zhèn)€設(shè)備器的入網(wǎng)情況，于此同時(shí)，將設(shè)備器的類型、ID、以及量程等相應(yīng)信息傳送給管理主機(jī)。

2）進(jìn)行系統(tǒng)組建階段。組建工作是由系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)的，組建時(shí)要根據(jù)具體情況進(jìn)行，按照具體實(shí)際需要將分布不同的多個(gè)傳感器、多個(gè)執(zhí)行器以及一個(gè)控制器組合成邏輯分站。在系統(tǒng)中的傳感器、執(zhí)行器是可以有多個(gè)屬性關(guān)系，能夠同時(shí)隸屬于多個(gè)分站。這樣的形式就能夠?qū)崿F(xiàn)在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中，由一個(gè)邏輯分站完成復(fù)雜的交叉控制工作。為了最大程度的發(fā)揮分站的自主性，減少過分對(duì)主站的依賴，可以對(duì)控制系統(tǒng)寫入相關(guān)的自主控制腳本，最大程度的發(fā)揮自主功能。這樣系統(tǒng)在控制時(shí)將大大縮短信息傳遞的距離，進(jìn)而增加了系統(tǒng)的反應(yīng)速度和控制速度。

3）系統(tǒng)工作階段。由井上主站對(duì)各分站傳送來的信息進(jìn)行接收，并對(duì)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ)、顯示，最重要的是通過對(duì)信息的處理進(jìn)行預(yù)警預(yù)測。

4）系統(tǒng)修復(fù)、重建階段。如果煤礦發(fā)生災(zāi)害，可能會(huì)造成煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中某些組件的破壞，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的系統(tǒng)可以利用自組態(tài)技術(shù)迅速恢復(fù)系統(tǒng)功能，保證安全監(jiān)測的連續(xù)性。

煤炭安全監(jiān)控系統(tǒng)在架構(gòu)時(shí)通常采用的是分層架構(gòu)的方法。具體如圖1所示。

感知層具體工作是進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和就地控制。網(wǎng)絡(luò)層是為傳感器、執(zhí)行器和控制器提供信息傳輸服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)需要建立一個(gè)統(tǒng)一的應(yīng)用平臺(tái)來滿足系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)部署和流動(dòng)作業(yè)的需求。應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)各種用戶應(yīng)用。云計(jì)算層為用戶應(yīng)用提供強(qiáng)大的運(yùn)算能力和預(yù)警決策功能支撐。

3 結(jié)論

總之，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的性能比傳統(tǒng)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)有了很大提高，能夠更好地完成對(duì)危險(xiǎn)因素的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)危險(xiǎn)發(fā)出預(yù)警，促進(jìn)煤礦的安全生產(chǎn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 魯遠(yuǎn)祥，樊榮.煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)體系架構(gòu)技術(shù)的發(fā)展[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2009，36（增刊1）：177-179.

篇9

[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng)；溫室；cc2530；labview

中圖分類號(hào)：TP391.44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）13-0136-01

0 引言

隨著近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)的發(fā)展，基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也獲得了快速的發(fā)展。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)研究中取得了一定的成效，但是仍然存在很大的不足，第一，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)還不夠晚上；第二，由于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)涉及的面比較廣泛，當(dāng)前系統(tǒng)涉及的多種協(xié)議并沒有獲得統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。導(dǎo)致農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展存在一定的局限性。

本文主要針對(duì)當(dāng)前溫室大棚物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)存在的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并且實(shí)現(xiàn)一N基于Zigbee技術(shù)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)溫室大棚環(huán)境的監(jiān)控，通過labview構(gòu)成上位機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)多個(gè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理，為溫室大棚種植提供了一個(gè)良好的數(shù)據(jù)處理方案和數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)通過分布在各個(gè)采集點(diǎn)的終端節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)獲取溫室大棚的環(huán)境數(shù)據(jù)，如空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度和二氧化碳濃度等，

并且根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，調(diào)整環(huán)境參數(shù)信息。

1）農(nóng)業(yè)環(huán)境信息采集。該數(shù)據(jù)采集部分主要包括土壤溫度傳感器、土壤水分傳感器、二氧化碳傳感器、空氣溫濕度傳感器、光照傳感器，用于實(shí)時(shí)對(duì)農(nóng)作物的生長環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控。

2）農(nóng)作物信息監(jiān)控。采用攝像頭實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長情況的監(jiān)控。

3）農(nóng)作物環(huán)境監(jiān)控。通過監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，通過遠(yuǎn)程PC或手機(jī)終端控制實(shí)現(xiàn)控制，也可以通過設(shè)定超越界限控制?？刂葡到y(tǒng)可以根據(jù)農(nóng)作物的生長環(huán)境變化控制溫度控制系統(tǒng)、光照度控制系統(tǒng)和灌溉控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生長環(huán)境調(diào)控。

3）農(nóng)作物環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控。各協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)將終端節(jié)點(diǎn)采集的環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理后發(fā)送給上位機(jī)，通過labview構(gòu)成的軟件界面實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并根據(jù)實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

1.2 系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

溫室大棚系統(tǒng)依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用Zigbee無線傳輸技術(shù)構(gòu)建無線傳感網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)劃分為感知層，網(wǎng)絡(luò)層，信息處理，綜合應(yīng)用，在感知層由CC2530設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)終端和協(xié)調(diào)器實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)，功能構(gòu)成由5部分組成。

1）節(jié)點(diǎn)終端由2類傳感器構(gòu)成，一是數(shù)據(jù)采集類傳感器，如溫濕度傳感器、光敏傳感器，二氧化碳傳感器等；二是設(shè)備執(zhí)行類傳感器，如水泵傳感器，繼電器傳感器，排氣扇傳感器等；

2）協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)Zigbee網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和無線采集數(shù)據(jù)收發(fā)，并通過串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和STM32核心處理器之間的通信；

3）STM32核心處理器利用Socket通信將數(shù)據(jù)通過IP網(wǎng)絡(luò)和手機(jī)用戶的客戶端進(jìn)行通信；

4）云終端服務(wù)器利用IP網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)的收發(fā)、處理和存儲(chǔ)；

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 ZigBee無線通信電路設(shè)計(jì)

采集模塊將采集到的溫濕度、光照度和CO2濃度等參數(shù)通過cc2530構(gòu)成的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。以美國TI公司生產(chǎn)的CC2530射頻芯片作為控制核心。CC2530內(nèi)部具有增強(qiáng)型8051微控制器內(nèi)核，兼容2.4GHz、IEEE802.15.4協(xié)議和ZigBee技術(shù)的芯片，不用外接微處理器且只需少量的元器件配合就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)及處理。傳感器單元直接與CC2530相接實(shí)現(xiàn)無線傳感節(jié)點(diǎn)，當(dāng)采集到信息后通過路由節(jié)點(diǎn)向協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)送。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)的硬件電路在組成上是一致的，只是協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)沒有傳感器采集單元。

2.2 主控電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)核心處理器選取增強(qiáng)型高性能、低成本、低功耗的嵌入式芯片STM32F103ZET6構(gòu)成嵌入式網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，該芯片擁有ARM Cortex-M3內(nèi)核，2個(gè)12位us級(jí)的A/D轉(zhuǎn)換器（16通道），12通道DMA控制器，2通道12位D/A轉(zhuǎn)換器， 2個(gè)IIC接口，5個(gè)USART接口，3個(gè)SPI接口，2個(gè)與IIS復(fù)用。CAN接口（2.0B）。CC2530與STM32單片機(jī)相連也非常簡單，僅將CC2530的TX和RX與USART的RXD和TXD兩個(gè)引腳相接即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)。

2.3 其他電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中，通信方式采用RS-232方式，因此在設(shè)計(jì)電路時(shí)需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，通常采用的MAX3232芯片完成。在無線傳感器節(jié)點(diǎn)供電方式上，可以采用USB和直流電源供電的方式，但是考慮系統(tǒng)的實(shí)際性，本系統(tǒng)采用2節(jié)1.5V干電池供電，由于干電池輸出的電流比紐扣電池輸出的電流大，提高了射頻模塊的射頻功率，使通信傳輸更加穩(wěn)定。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件程序設(shè)計(jì)。監(jiān)控中心的系統(tǒng)軟件采用圖形化語言Labview8.5進(jìn)行編寫，主要完成信息的查詢、存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示等。下位機(jī)程序采用模塊化編程思想進(jìn)行，包括主程序、協(xié)調(diào)器程序、終端節(jié)點(diǎn)程序等，本系統(tǒng)采用C語言來編寫程序。

3.1 上位機(jī)軟件程序

系統(tǒng)上位機(jī)軟件采用美國NI公司的圖形化語言Labview8.5開發(fā)的，由于該語言具有結(jié)構(gòu)簡單、可移植性好等優(yōu)點(diǎn)，編寫界面簡潔，友好的人機(jī)界面便于工作人員操作，因此被廣泛應(yīng)用于上位機(jī)程序的開發(fā)。本系統(tǒng)上位機(jī)功能如圖1所示。

3.2 主程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)通電后，首先進(jìn)行初始化，包括傳感器初始化、ZigBee模塊初始化、單片機(jī)初始化、查詢通訊設(shè)備和建立網(wǎng)絡(luò)鏈路。

3.3 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)中協(xié)調(diào)器的作用是組建網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)設(shè)備通電后，初始化并建立網(wǎng)絡(luò)，為整個(gè)系統(tǒng)建立合法的傳感器采集節(jié)點(diǎn)并接收和發(fā)送采集到的數(shù)據(jù)，在組網(wǎng)成功后，協(xié)調(diào)器起到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移的作用。為了減少功耗，ZigBee無線通信程序在空閑時(shí)處于睡眠狀態(tài)，工作時(shí)通過中斷的方式喚醒。

4 結(jié)語

本文提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。利用ZigBee構(gòu)成無線傳感網(wǎng)絡(luò)匯總傳感器采集的溫室大棚環(huán)境數(shù)據(jù)并傳給上位機(jī)。當(dāng)環(huán)境參數(shù)超過設(shè)定閾值時(shí)，可通過網(wǎng)絡(luò)將預(yù)警信息發(fā)送到上位機(jī)，上位機(jī)根據(jù)相應(yīng)的遠(yuǎn)程操作指令來調(diào)整當(dāng)前的環(huán)境參數(shù)。結(jié)果表明，系統(tǒng)能夠?qū)r(nóng)作物生長環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)監(jiān)控，具有良好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 張紫謙，衷衛(wèi)聲，梁凱，王娜.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室集群環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù)，2016，（14）：49-52.

[2] 廖建尚.基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，（11）：233-243..

篇10

【關(guān)鍵詞】GPRS 溫濕度監(jiān)測 無線收發(fā) 遠(yuǎn)程控制

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，為保證各項(xiàng)工作在某恒定的溫度和濕度范圍內(nèi)安全進(jìn)行，對(duì)溫濕度的測量及控制具有極其重要的意義。比如電力、電信設(shè)備及各類運(yùn)輸工具組件的過熱故障預(yù)知監(jiān)控，化工、機(jī)械、溫室、大棚等設(shè)備溫濕度監(jiān)控等，對(duì)這些場合的溫濕度監(jiān)控，如果采用人工方式，不僅耗費(fèi)大量的人力、物力，而且實(shí)時(shí)性差，準(zhǔn)確度低，特別在一些存在熱源的生產(chǎn)基地，在短時(shí)間內(nèi)溫濕度可能發(fā)生劇烈的變化，無法采用人工進(jìn)行準(zhǔn)確測量和管理，否則可能造成重大事故。本系統(tǒng)采用無線方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)控，具有可無人值守，節(jié)約資源，可靠性高，成本低，工作頻率穩(wěn)定可靠，功耗低，器件少，便于擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。

一、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

MSP430微控制器MCU（Micro Controller Unit）是TI公司推出的一款具有片上的超低功耗16位FLASH型混合信號(hào)處理器。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的溫濕度控制器相比，選擇了MSP430微控制器，它充分運(yùn)用各種低功耗設(shè)計(jì)手段，使芯片的電流極小，在超低功耗時(shí)可達(dá)0.1μA。整個(gè)系統(tǒng)在平時(shí)處于低功耗狀態(tài)，每隔1 min自動(dòng)從低功耗下喚醒，進(jìn)行溫度和濕度測量，數(shù)據(jù)發(fā)送。

本系統(tǒng)由監(jiān)控主機(jī)和數(shù)據(jù)采集終端（從機(jī)）共同組成，結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 所示。監(jiān)控主機(jī)由主控制器MSP430F149、無線通信模塊NRF905、溫濕度顯示模塊12864、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊EEPROM及輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)各監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)的集中顯示，并根據(jù)所設(shè)閾值判斷監(jiān)控點(diǎn)溫濕度是否超限，超限則向數(shù)據(jù)采集終端（從機(jī)）發(fā)出控制信號(hào)，命令數(shù)據(jù)采集終端控制現(xiàn)場溫濕控制裝置，使得溫濕度重新進(jìn)入閾值范圍之內(nèi)，同時(shí)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信息發(fā)送給用戶。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

（一）溫度傳感器模塊

該系統(tǒng)使用的溫度傳感器利用了美國DALLAS公司最新推出的DS18B20可編程單線數(shù)字式溫度傳感器，具有以下特點(diǎn)（1）單線接口，只有一根線與CPU連接，支持總線模式，通過一個(gè)IPO口，可以進(jìn)行多點(diǎn)溫度測量。（2）用戶可以根據(jù)需要自己設(shè)定非易失的報(bào)警上下限值以及分辨率。（3）每一個(gè)數(shù)字溫度傳感器內(nèi)均有唯一的64位地址序列號(hào)（最低8位是產(chǎn)品代碼，其后48位是器件序列號(hào)，最后8位是前56位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼），用戶可以對(duì)特定地址序列號(hào)的傳感器進(jìn)行操作，在多傳感器系統(tǒng)中將它們一一識(shí)別，實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。

（二）濕度傳感器

HS1101濕度傳感器采用專利設(shè)計(jì)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，具有響應(yīng)時(shí)間快、高可靠性和長期穩(wěn)定性特點(diǎn)，不需要校準(zhǔn)的完全互換性。HS1101濕度傳感器在電路中等效于一個(gè)電容器Cx，其電容隨所測空氣的濕度增大而增大，在相對(duì)濕度為0%-100%RH的范圍內(nèi)，電容的容量由160pF變化到200pF，其誤差不大于±2%RH，響應(yīng)時(shí)間小于5s，溫度系數(shù)為0.04pF/℃。它需要接入555震蕩電路，才能實(shí)現(xiàn)濕度測量的功能。隨著環(huán)境濕度的改變，HS1101的電容值也會(huì)發(fā)生變化，從而555振蕩電路輸出的矩形波頻率也會(huì)發(fā)生變化。通過單片機(jī)測出矩形波的頻率，利用算式R=H（f）（R表示濕度值，f表示矩形波的頻率），即可精確地測出當(dāng)前濕度值。具體電路如圖2所示。

（三）NRF905無線模塊

NRF905是工作于433/868/915MHz三個(gè)ISM（工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)）頻道的單片射頻收發(fā)器，它由頻率合成器、接收解調(diào)器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器組成， ShockBurstTM工作模式，自動(dòng)處理字頭和CRC（循環(huán)冗余碼校驗(yàn)），使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便。此外，其功耗非常低，以-10dBm的輸出功率發(fā)射時(shí)電流只有11mA，工作于接收模式時(shí)的電流為12.5mA，內(nèi)建空閑模式與關(guān)機(jī)模式，易于實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

（四）GPRS無線模塊

GPRS無線模塊采用華為公司的SIM900模塊，SIM900是一款三頻段GSM/GPRS模塊，能夠提供GPRS多信道類型多達(dá)10個(gè)。該模塊內(nèi)部還集成了TCP/IP協(xié)議，并且擴(kuò)展了TCP/IPAT指令，便于用戶開發(fā)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。系統(tǒng)采用ZIP40連接器外接SIM卡，單片機(jī)通過串口發(fā)送AT指令與SIM900進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)連接網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)發(fā)送等功能。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，整個(gè)數(shù)據(jù)采集終端（從機(jī)）軟件部分包括初始化程序、DS18B20采集程序、HS1101濕度傳感器采集程序NRF905無線收發(fā)程序等若干部分。

監(jiān)控主機(jī)軟件部分包括初始化程序、串口程序、網(wǎng)絡(luò)連接命令收發(fā)程序、NRF905無線收發(fā)程序、12864顯示程序等若干部分?？傮w程序流程圖如圖3所示。

監(jiān)控主機(jī)的程序采用事件觸發(fā)結(jié)構(gòu)，全部應(yīng)用程序在中斷中執(zhí)行，所用處理與響應(yīng)都在前臺(tái)中斷中執(zhí)行。程序只有在有時(shí)間發(fā)生的時(shí)候才響應(yīng)或處理，沒有任何額外的CPU時(shí)間被浪費(fèi)于等待、掃描、查詢等過程，極大的發(fā)揮了MSP430單片機(jī)低功耗的性能。

MSP430單片機(jī)通過RS-232串口以AT指令形式與SIM900無線模塊進(jìn)行通信，若單片機(jī)發(fā)送指令正確，則SIM900模塊將返回/OK0，錯(cuò)誤則返回/ERROR0或者其他格式的指令，單片機(jī)通過判斷無線模塊返回的指令來決定下一步執(zhí)行的程序，直到成功連接GPRS網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)連接程序流程圖如圖3所示。本系統(tǒng)采用TCP點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接方式進(jìn)行GPRS連接。

本系統(tǒng)主要針對(duì)沒有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的監(jiān)測中心，硬件接入簡單。通過對(duì)軟件的修改也可滿足不同GPRS接入方式的應(yīng)用，擴(kuò)展性能較好，利用MSP430超低功耗的性能及軟件設(shè)計(jì)，能夠廣泛應(yīng)用于各種溫濕度監(jiān)測環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧簡，施云波.基于GPRS的環(huán)境溫溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程.2011，28（3）：35-37

[2]馮達(dá)，張震坤.實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫濕度無線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索.2012，10（2）：13-14

[3]王樹剛，夏明娜.基于NRF905無線收發(fā)模塊的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].硅谷.2013，25（7）：42-45