緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇監控系統設計論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

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2監控系統軟件系統設計

監控系統的軟件部分采用模塊化開發方式。整個系統共分為初始化、數據采集管理、控制與維護、人機界面、通信、系統維護等六個模塊。在這六個模塊中，數據采集管理模塊及控制維護模塊是整個監控系統的核心模塊。數據采集模塊可以分為模擬量采集與處理模塊、數字量采集與處理模塊、報警處理模塊三個部分，分別負責系統模擬量和數字量的采集、匯總、處理、存儲、轉發等工作，同時在分析數據的基礎上對系統的運行狀態進行分析和判斷，如果系統運行狀態存在發生故障的可能性，就相應發出報警信號。系統的控制和維護模塊的主要功能是接收來自于數據采集模塊的數據及初判結果，并根據結果進行電源運行狀態的管理，其中包括對系統的自檢、故障自診斷、程序復位、系統安全等方面的功能。除此之處，還要完成對其他模塊的調度。

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2需求分析

按照網絡化教育系統的任務、特點,將該門課程的虛擬實訓平臺各功能模塊設計下:(1)配置文件正確性驗證。具備系統安裝正確性驗證功能,如果配置文件參數設置錯誤,會根據錯誤情況提示用戶進行相關參數的修改。(2)產生測點信息。虛擬平臺能隨機產生需要定義的測點以及該測點的各種虛擬參數,由于在系統配置完畢后需要驗證整套系統是否能有效的實現風電瓦斯閉鎖,因此該虛擬數據還應支持用戶自行修改。(3)測點定義。結合系統給出的各類測點,用戶能對測點的詳細參數進行設置。包含模擬量傳感器的報警值、斷電值、浮點值、預警值的設置以及控制口的關聯;開關量傳感器的斷線、正常狀態、非正常狀態的設置以及控制口關聯;控制量的常開與常閉狀態的設置;交叉斷電等。(4)報警信息提示及查詢。對于虛擬平臺產生的報警、斷電等異常信息,系統能通過語音等方式及時提醒用戶,并具備對于歷史信息提供查詢的功能。(5)統計報表管理。虛擬平臺能夠對模擬量及開關量的數據,分站的運行狀態統計形成報表,并提供打印、導出功能。

3總體設計

煤礦安全監控虛擬實訓平臺采用B/S結構,應用Web服務器、JSP動態網頁設計及網絡模擬器等技術,構建虛擬實訓環境。網絡模擬器包可以安裝在網絡互聯實訓室的服務器上,也可以安裝在校園網的服務器上。學生只要在瀏覽器頁面中輸入服務器的IP地址,即可登錄到虛擬實訓平臺對各項參數進行配置和調試。整個虛擬實訓平臺的核心是測點定義以及正確性驗證這部分功能,而用戶的測點定義必須遵循《煤礦安全規程》、《AQ1029-2007》以及其他相關規程規范的要求,并結合平臺提供的虛擬數據詳細設置傳感器的報警值、斷電值、復電值等參數。

4詳細設計

(1)傳感器的設置。在采煤工作面上隅角設置瓦斯傳感器1個;在工作面回風巷距工作面10米處設置瓦斯傳感器1個;在工作面回風巷末端10-15米的范圍內設置瓦斯傳感器1個、風速傳感器1個,若是自然礦井還應增加一氧化碳傳感器1個、溫度傳感器1個;在工作面進風順槽工作面移變處設置饋電傳感器、開停傳感器若干,用于檢測工作面主要設備的開停和饋電狀態;工作面回風巷長度若超過1000米,則還應在中部增設瓦斯傳感器1個;煤與瓦斯突出礦井,在工作面進風順槽處設置瓦斯傳感器1個;采用串聯通風的采煤工作面,被串工作面的進風巷10-15米處設置瓦斯傳感器1個;有專用排瓦斯巷道的工作面,必須在專用排瓦斯靠近回風巷10-15米處設置瓦斯傳感器。以上為虛擬實訓平臺自帶的已定義好的虛擬測點,考慮到系統擴展性,支持自定義各類模擬量和開關量傳感器的定義。修改數據庫中的表t_point即可實現。其中tpointNo為定義測點編號,fzID為定義分站號,lxID為定義傳感器測點類型,dwID為定義傳感器量產單位,Val為虛擬數據初始值,Wave為虛擬數據波動比例。(2)測點定義正確性驗證。當用戶對已有的測點定義完畢,需要虛擬實訓平臺對其正確性進行驗證,而驗證其正確性的依據是《AQ1029-2007》。如:工作面及上隅角瓦斯傳感器報警值應≥1%,斷電值應≥1.5%,復電值應<1%;回風巷的瓦斯傳感器報警值應≥1%,斷電值應≥1%,復電值應<1%等。

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2電路

本系統的電路基于主控電路的配置，包括溫度傳感器DS18B20、nokia5110液晶顯示屏、風扇(電動機驅動)、鍵盤、蜂鳴器、濕度傳感器濕度傳感器DHT11、可燃性氣體濃度傳感器MQ－2、加熱器YF3030012160J等。其中風扇(電動機驅動)、鍵盤、蜂鳴器等器件開發板上自帶，只需要配置剩余的器件即可。圖3溫度傳感器模塊原理圖溫度傳感器模塊原理圖如圖3所示，溫度傳感器的測溫范圍為－55℃－125℃，當室內溫度高于設置值30℃時，系統將報警，同時單片機通過達林頓管，啟動風扇，進行換氣，降低室內溫度，直到達到預期要求;當室內溫度低于設置值(20℃)時，系統將報警，同時單片機通過繼電器，控制12V直流電源，啟動加熱器加熱，直到達到預期要求。加熱器工作時的表面溫度為160±10℃;加熱器模塊原理圖如圖4所示。濕度傳感器模塊原理圖如圖5所示，濕度傳感器的測量范圍20－90%，當室內氣體濕度高于設置值(60%)時，單片機控制風扇的開啟，進行換氣，降低濕度，直到達到預期要求。可燃性氣體濃度傳感器模塊原理圖如圖6所示，當室內可燃性氣體濃度高于設置值(25%)時，系統將報警，同時，單片機將驅動風扇，進行換氣，降低可燃性氣體濃度。

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引言

本監控系統是為鐵路用4kVA/25Hz主從熱備份逆變電源系統設計的。

4kVA/25Hz主從逆變電源是電氣化鐵路區段信號系統的關鍵設備，有兩相輸出：110V/1.6kVA局部電壓（A相）；220V/2.4kVA軌道電壓（B相）；兩相均為25Hz，且要求A相恒超前B相90°。由于逆變器是給重要負載供電，且負載不允許斷電，故采用雙機熱備份系統，一旦主機發生故障，要求在規定時間內實現切換，因此，備份逆變器一直處于開機狀態。由于逆變器經過了整流，逆變兩級能量變換，功率較大，且指標要求較高，必須要采用先進的控制技術；同時為了安全實現主從切換，也必須要有完善的監控系統來實現鎖相，保證整機的安全。

1監控系統總體設計要求

根據實際情況，本系統主要完成以下功能：

1）主從切換功能主從控制之間實現準確無誤的切換，具有自動和手動兩種功能，保證切換時電壓同頻率，同相位，同幅值；

2）鎖相功能主從機組局部電壓同頻同相，同一機組內A相恒超前B相90°；

3）完善的保護功能具有軟起動功能，以避免啟動瞬間電壓過沖對逆變器及負載的沖擊，以及輸出過壓、過流保護，頻率、相位超差保護，橋臂直通保護，過熱保護等；

4）顯示功能實時顯示運行參數及工作狀態并具有聲光報警功能，以提示值班人員及時排除故障；

5）通信功能具有主從機組之間通信，與監控中心（上位機）通信等功能；

6）抗干擾功能系統具有良好的抗干擾能力。

2系統硬件電路設計

2.1DS80C320單片機簡介

DS80C320是DALLAS公司的高速低功耗8位單片機。它與80C31/80C32兼容，使用標準8051指令集。與普通單片機相比有以下新特點：

1）為P1口定義了第二功能，從而共有13個中斷源（其中外部中斷6個），3個16位定時/計數器，兩個全雙工硬串行口；

2）高速性能，4個時鐘周期/機器周期，最高振蕩頻率可達33MHz，雙數據指針DPTR；

3）內置可編程看門狗定時器，掉電復位電路；

4）提供DIP，PLCC和TQFP三種封裝。

2.2基于DS80C320的監控系統硬件電路設計

按照上述系統設計要求，設計了如圖1所示的監控系統。監控系統采用模塊化的設計思想，分為微處理器及外設模塊，模擬量采集模塊，開關量采集模塊，頻率及相差測量模塊，控制量輸出模塊，人機接口模塊，同步信號模塊以及通信模塊。

1）微處理器及外設模塊微處理器采用DS80C320，非常適合于監控。本系統充分利用前面已提及的特點，簡化了硬件設計與編程，從而提高了整個系統的可靠性。根據系統需要擴展了一片8255，一片E2PROM和一片8254。

2）模擬量采集模塊根據采集精度要求以及被采集量變化緩慢的特點，采用AD公司的高速12位逐次逼近式模數轉換器AD574A，其內部集成有轉換時鐘，參考電壓源和三態輸出鎖存器，轉換時間25μs，并通過ADG508A擴展模擬量輸入通道。

3）開關量采集模塊首先經光耦進行隔離后，再通過與門送入單片機的外部中斷口，同時通過8255送入單片機，采取先中斷后查詢的方式。

4）頻率及相差測量模塊信號先經過具有遲滯特性的過零比較器轉換為方波，然后通過雙四選一開關4052送入單片機，通過定時器T0來計算頻率和相差。

5）控制量輸出模塊通過光耦控制輸出，實現可靠隔離。

6）人機接口模塊包括按鍵和顯示部分。通過簡單的按鍵選擇，實現電流、電壓、頻率及相差的顯示。顯示部分采用8279驅動8位七段LED顯示，同時通過發光二極管和蜂鳴器提示運行狀態。

7）同步信號模塊本模塊用來實現鎖相。單片機控制8254產生局部同步脈沖和軌道同步脈沖，同步脈沖用來復位正弦基準。通過軟件控制同步信號的頻率，可實現主從鎖相和局部及軌道的相位跟蹤。具體實現過程將在下文詳述。

8）通信模塊采用了RS232和RS485兩種通信方式。利用串口0采用RS232實現與另一機組監控單元的雙機通信，獲取對方機組狀態信息；利用串口1采用RS485標準接口實現與上位機的通信，完成傳輸數據和遠程報警等功能。

3系統軟件設計

3.1系統軟件流程

主程序流程圖如圖2所示。系統上電復位后，首先對單片機，芯片及控制狀態進行初始化；然后讀取AC/DC模塊的工作狀態，若正常則啟動DC/AC模塊，否則轉故障處理；開啟DC/AC后，讀入其工作狀態并判斷輸出電壓是否滿足要求，有故障轉故障處理，正常則開啟故障中斷；接下來進行主從機組判斷和相位跟蹤，實現主從相位同步和局部及軌道電壓的鎖相；只有在實現鎖相后，才采用查詢方式處理鍵盤及測量顯示。在軟件編制中，鍵盤中斷是關閉的。實驗證明，對人機交互通道采用這種查詢處理方法，完全可以滿足系統的實時要求。開關量的輸入采取先產生中斷，后查詢的方法，保證了響應的實時性和逆變系統的安全性。

3.2系統采用的主要算法和技術

3.2.1交流采樣算法

測量顯示大信號的交流量時，通過互感器得到適合A/D轉換的交流小信號，然后對小信號進行采樣，最后對采樣數據采用一定的算法，得到正確的顯示值。均方根法是目前常用的算法，其基本思想是依據周期連續函數的有效值定義，將連續函數離散化，從而得出電壓的表達式

式中：n為每個周期均勻采樣的點數；

ui為第i點的電壓采樣值。

3.2.2數字濾波算法

A/D轉換時，被采樣的信號可能受到干擾，從采樣數據列中提取逼近真值數據時采用的軟件算法，稱為數字濾波算法。目前常用的方法有程序判斷濾波、中值濾波、算術平均濾波、加權平均濾波、滑動平均濾波等。根據本系統對采集精度有較高要求以及被采集的模擬量變化緩慢的特點，采用程序判斷濾波法和算術平均濾波法相結合的濾波方法，即進行多周期采樣，取其算術平均值作為有效采樣值。每次采樣后和上次有效采樣值比較，如果變化幅度不超過一定幅值，采樣有效；否則視為無效放棄。

3.2.3單片機鎖相技術

本監控系統一個很重要的功能是實現相位同步，即保證主從機組的相位同步和機組內局部電壓相位恒超前軌道電壓相位90°。本系統鎖相的基本原理是，對于頻率相同而相位不同步的兩路信號，比如A路和B路，若A路為基準，B路超前（滯后）一定的相位，可以通過適當降低（增大）B路信號的頻率來實現相位調整進而鎖相，最后再把B路頻率置為原頻率值。

本系統中，單片機控制8254產生25Hz同步脈沖，同步脈沖用來復位正弦基準，使基準正弦波重新從零值開始?；鶞收也ㄅc三角波比較產生SPWM波，經逆變得到與基準正弦同頻的交流輸出，因此，通過調整同步脈沖的頻率可改變正弦基準的頻率，進而可改變被調整輸出電壓的相位。要實現系統的鎖相要求，需要從機組局部電壓跟蹤主機組的局部電壓，各機組軌道電壓跟蹤本機組的局部電壓。因此，要有主從局部鎖相和局部軌道相位跟蹤兩個子程序。

鎖相的流程圖如圖3及圖4所示。首先由多路開關選擇要鎖相的兩路信號，由單片機測量相位差，并對所得相位差數據進行必要的運算和處理后，判斷有無超差。倘若相位超差，則根據超差范圍確定同步脈沖的頻率值。如果是主從局部鎖相，則應同時改變從機組局部和軌道的同步脈沖；否則，若為局部、軌道相位跟蹤，則只改變本機組軌道的同步脈沖。通過調整同步脈沖，可實現相位調整。實現鎖相后，同步脈沖的頻率置為25Hz返回。

4抗干擾措施

由于該監控系統工作于強電環境，很容易受到各種干擾的影響。干擾一旦串入系統，輕則會引起誤報，嚴重時就會導致整個系統癱瘓，甚至造成重大事故。本系統從硬件和軟件兩方面采取了抗干擾措施，保證了監控系統的可靠運行。

4.1硬件抗干擾措施

1）光電隔離在輸入和輸出通道上采用光耦合器件進行信息傳輸，在電氣上將單片機與各種傳感器、開關、執行機構隔離開來，可以較好地防止串模干擾。

2）加去耦電路在電源進線端加去耦電容，削弱各類高頻干擾。

3）合理布置地線系統中的數字地與模擬地分開，最后在一點相連，避免了數字信號對模擬信號的干擾。

4）數字信號采用負邏輯傳輸騷擾源作用于高阻線路時易形成較大干擾，而在數字信號系統中，輸出低電平時內阻要小些，因此，定義低電平為有效（使能）信號，高電平為無效信號，可減少干擾引起的誤動作，提高控制信號的可靠性。

4.2軟件抗干擾措施

1）利用可編程硬邏輯看門狗將單片機從死循環和跑飛狀態中拉出，使單片機復位。而DS80C320提供了內部可編程硬邏輯看門狗，不須外加電路，就能夠實現可靠的超時復位。同時，DS80C320還為一些重要的看門狗控制位提供了訪問保護，防止單片機失控后對這些重要的控制位進行非法操作，進一步保證了程序的安全性。

2）對于數字信號采集，利用干擾信號多呈毛刺狀且作用時間短這一特點，多次重復采集，直到連續兩次或兩次以上采集結果完全一致才認為有效。數字信號輸出時，重復輸出同一個數據，其重復周期盡可能短，使外部設備對干擾信號來不及作出有效反應。

3）對模擬量的采樣和處理，采用數字濾波技術。

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一般來說，樓層越高，建筑的占地面積就會越大，否則安全性就會大大降低。特別是一些摩天大樓的設計，往往看起來就好比一座大山，但是無論是低層建筑還是高層建筑，建筑的采暖、采光、和通風情況都必須達到基本的要求，否則高層建筑本身就會事與愿違，變得沒有必要。高層建筑的采暖不能完全依賴天然的太陽光的熱量，由于高層建筑面積較大，其建筑的內部往往不可能直接受到太陽光的熱量影響，所以其熱量的來源就需要高層建筑的暖通設備來提供。而暖通設備的核心就是不斷地向高層建筑內部注入暖風，因此通風條件是暖風是否可以有效的傳送的關鍵。同時通風也是保證高層建筑內部環境清潔的核心，當暖通系統將干凈清潔暖風空氣注入到高層建筑的每一寸空間時候，同時也是去除掉高層建筑中國污濁空氣的過程，這個過程不僅可以保證高層建筑內的氣溫適宜人體居住，也是保證人的身體健康的關鍵。

1.2暖通空調系統的主要類型

高層建筑的暖通空調系統的類型根據高層建筑設計的不同也有所不同，主要分為三種類型，第一種是全水系統，第二種是全空氣系統，第三種是空氣-水的綜合系統。暖通空調的全水系統是指高層建筑中的空氣溫度和濕度都會由水進行調節。其利用的原理是水的比熱容更大，單位面積水可以容納更多的熱量，換言之水問的身高和降低都很緩慢，所以高層建筑就可以利用晚上的水循環將熱量源源不斷的輸送到建筑當中。高層建筑暖通空調的全空氣系統比全水系統更加直接，這種系統設計是直接將空氣的溫度加熱到適宜人體居住的溫度，讓后通過復雜的運輸系統，直接注入到高層建筑內部，同時抽走或者將冷空氣和污濁的空氣擠走，保證在高層建筑里的人可以隨時享受到溫暖且新鮮的空氣。而高層建筑暖通空調的水-空氣系統就是將同時借助水和空氣兩種方式同時供暖，取長補短，其效果也往往會更好。

2高層建筑暖通空調系統設計的準備工作

高層建筑暖通空調系統的設計關乎高層建筑的安全性和居住的舒適性，其設計工作非常關鍵，但是由于高城建筑的復雜性，其設計工作要比一般的建筑要困難得多。首先，高層建筑暖通空調系統的設計人員應當對高層建筑的設計了如指掌，對于高層建筑的內部結構非常清晰，只有這樣才能科學的對于高層建筑暖通空調系統進行布局，保障系統運行的平穩和安全。其次，高層建筑暖通空調系統的設計應當關注建筑所在地的環境情況。處于南方和處于北方或者處于高原和處于盆地的高層建筑暖通空調系統設計差距很大，設計師必須提前對當地的環境進行深入的調查，讓高層建筑暖通空調系統的設計和當地的環境契合的更好，不僅可以節約經濟成本，也會增加建筑的舒適性。最后，高層建筑暖通空調系統的設計應當充分的了解市場的行情。因為高層建筑暖通空調系統的用材會有很多不同的選擇，每種材料的效果不同其價格也不同，而設計人員應該充分的了解每種材料的優缺點和價格才能建立模型選擇最佳的材料來施工。

3高層建筑暖通空調系統設計的原則

3.1高層建筑暖通空調系統設計安全第一

任何一項設計和施工都要將安全擺在第一位，正所謂人命關天。高層建筑暖通空調系統并非是一般的系統，其系統的用料會涉及到很多依然易燃物品，所以設計的時候應該充分的考慮火災的因素，否則一旦建筑遇到火災這些筑暖通空調系統將會增加很多額外風險。此外高層建筑暖通空調系統設計的安全性還表現在建筑內部的空氣質量和濕度是否對于人體是最佳的，所以就要求暖風空調系統是否能夠保證空氣的來源是干凈的，無毒無害是關鍵。此外溫度的設計也要和室外溫度契合不能過高也不能過低，否則人在建筑內生活久了就很難一下適應室外的溫度，這樣對人體的傷害非常大，因此高層建筑暖通空調系統在設計的時候應該考慮這些因素。

3.2高層建筑暖通空調系統設計環保原則是關鍵

高層建筑暖通空調系統的施工用料很大，在如今人們環保關鍵越來越強的今天，對于系統施工的材料選取應該盡可能的按照環保的要求做。此外，高層建筑暖通空調系統應該秉承節能的原則，其設計是否能夠充分的考慮到對自然熱源的利用，是否在實際中更多的體現節能的意識，是否在很多環節都能充分的使用環保設備，是否在設計的時候建立科學的模型計算，確保暖風運輸系統最短路徑，這些都是保證高層建筑整體環保節能的關鍵所在。

3.3高層建筑暖通空調系統設計的經濟性是基本要求

一個高層建筑的建設本身應當是盈利的，這也是保證高層建筑安全和舒適度必不可少的因素。又讓馬兒跑又讓馬兒不吃草在當今社會是萬萬行不通的。高層建筑暖通空調系統是否真的體現其經濟性，是否能夠最大程度的降低施工的成本也是系統設計成敗的關鍵。理性的分析，高層建筑暖通空調系統雖然非常重要但是也并不應該占據整個高城建筑工程預算過多資源，因此高層建筑暖通空調系統的經濟性設計就是施工成敗的關鍵。而對于系統設計的經濟性就需要設計人員的素質達到要求，其專業技術非常過硬，才能夠充分的考慮各方面的因素，以達到利益最大化的目的。

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1.1智能建筑設備監控系統組成與結構框圖（圖1）

1.2智能建筑設備監控系統組成與結構

簡要介紹上圖為智能建筑設備監控系統組成與結構框圖，在智能建筑監控系統中，監控系統主要實現對六個子系統（照明、供配電、冷熱源、空調、給排水、電梯）的監控，并可控制其運行。由中央控制器統一全分布式控制運行，但由于每個子系統都由路由器分開，所以也可獨立運行，控制系統涉及智能建筑各個系統設備自動化控制，可實現高檢測功能。

1.3各設備監控子系統應該實現的功能

1.3.1供配電系統

主要功能為智能建筑提供電力。樓層配電設備分布在各樓層，電設備一般放置在建筑底層。監控系統主要實現對配電設備運行參數、配電電源、每個電源蓄電池的工作狀態和數據變化進行監控，同時對各樓層電設備電源運行狀態進行監控，若發生故障會產生警報并記錄故障數據。

1.3.2照明系統

主要功能是為智能建筑照明。其設備建設于建筑物的各個平面上，方便實現各角度全方位照明。照明監控分為室內和室外兩部分，室外照明分為公共照明部分，通過監控可根據室外照度值設定開關時間，也可通過更改程序實現不同照明燈具的啟動時間。室內照明監控可通過監控數據，采用總線控制方式，設定程序對不同場景開啟不同的照度。

1.3.3冷熱源系統

為智能建筑供給冷源和熱源，其噪音較大，設備一般置于建筑底層地下室內。通過對冷熱源系統運行數據和冷熱源供給量的監控和分析，可通過程序控制實現不同季節冷熱源供給量和供給時間。

1.3.4空調系統

保障智能建筑的環境溫度處于適宜狀態，空調設備一般置于各樓層高處位置，地下室也可以配置?？刂谱酉到y主要對空調機組、風機盤管的工作參數和運行狀態進行監測，并通過監測數據進行分析，控制和設定主機房的溫度、濕度和運行時間。同時監測子系統還具備空調漏水監視功能，可有效實現對空調系統的漏水監測和控制。

1.3.5給排水系統

既能為智能建筑提供水源，又能排除建筑產生的污水，排水設備一般置于建筑物的地下室或建筑頂層，也可設置在樓宇夾層位置。監控系統可監控水泵的工作狀態，并對水池的液位隨時檢測，當設備出現故障或者水池液位異常時，子監控系統就會向中央控制器發出報警信號，并將故障數據記錄反饋，自動顯示故障發生區域和故障詳細情況。1.3.6電梯系統是為高層建筑提供上下交通的便利系統，設備一般置于建筑的垂直豎井內。電梯監控子系統主要實現對電梯設備運行狀態，監視電梯啟動、停止、方向等，動態顯示出電梯實時狀況，一旦發生故障，監控系統會對電梯設備電動機、電磁制動器等進行檢測，自動報警并顯示故障地點、狀態、時間等信息，并將故障記錄記憶并反饋給中央控制器。

2建筑設備自動化控制系統設計要素

2.1各監控子系統控制功能參數明細

將上文中所述設備監控子系統功能要求進行統計和匯總，確認各子系統監控點的分布位置和分布數量，將子系統的監控點設置類型、數量、相關設備、安裝需求、使用地點等詳細列出，并備份保留。依據各子監控系統技術和系統設備實際特點，以系統高效性、可靠性、實用性為前提，以滿足子系統功能需求為標準，以建筑設備自動控制系統設計的節能環保為核心，以建筑設備維護保養便捷性和低成本性為主要指標，詳細將設備子系統的各種功能參數、控制參數、技術參數列出并進行歸檔，為日后整體系統搭建安裝提供依據。

2.2監控系統控制器、傳感器和執行器的確定

按照監控系統被控設備的控制標準和監控點數量，結合安裝現場實際情況，對現場控制點進行設置和篩選，設計出被控設備安裝現場控制器控制區域內部的監控點分布圖，并根據實際要求確定選擇現場控制器。除了現場控制器，還要確定現場傳感器和執行器使用標準，傳感器和執行器是對被監控設備現場數據進行現場數據采集的基本組成部分，傳感器可監測設備狀態和數據變化，執行器對此進行分析和反饋，可以說兩者在自動監控系統中屬于核心構件。根據系統設備特性，對關鍵設備要采用高精度和高可靠性的智能型傳感器和執行器，以提高整個自動化系統的控制質量。非關鍵設備上可以采用傳統傳感器和執行器，如此可減少成本，降低整個系統造價。

2.3建筑設備監控系統

網絡構建智能建筑設備自動化監控系統整體網絡構建如上圖2所示，建筑設備LON現場總線設備自動化控制系統是現實意義上實現了分布式監控。此系統不同類型的控制器節點都具備高智能化特性和網絡通訊能力。由于控制器各節點具備通訊能力，能夠使節點與節點之間實現相互通訊功能，構成完整的通訊網絡。系統中的控制機構和管理機構可以通過總線現場連接為一個整體，彼此之間可以相互協作，共同完成自動化監控任務，兩者可實現控制數據和信息的共享。

2.4建筑設備監控系統硬件支持

智能建筑自動化監控系統構建必須有硬件支持，在硬件方面，主要選用以下器件：中央監控器（計算機，監控系統的核心部分，處理子系統反饋的綜合數據下達控制指令）；監控顯示屏（將監控圖像實時顯示，便于觀察和分析故障狀況）；鍵盤（更改程序或設定程序，典型的輸入設備）；鼠標（輸入設備）；不間斷電源（為監控中央系統和子系統供電，保障監控系統不間斷運行，保證整體系統的可靠性）；網絡路由器（中繼器、橋接器、配置型路由器等聯合使用，實現網絡分布）；控制總線（無屏蔽雙絞線、控制總線LON）；控制節點（視具體情況而定）。

2.5建筑設備自動化監控系統軟件支持

建筑設備自動化中央監控器軟件功能具備操作級別和身份識別管理功能。軟件系統采用8位通行字進行鑒別和管理，對操作人員實現權限設置，只允許有權限操作人員在一定范圍內進行數據瀏覽，并對訪問者身份信息、訪問時間、訪問內容進行識別和記錄，且具備交互式菜單，為操作人員提供清晰的數據目錄，節省操作時間，便于高效作業；中央控制系統設計還具備邏輯格式數據顯示功能，可描述短語、數值、單位等數據，對不正常數據報警顯示；具有高效數據分離終端，控制特定數據在特定端口運行，只允許一個操作人員或打印機進行處理；具備特殊指令操作功能，響應命令，邏輯顯示并進行標識。

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狹義的安防監控系統僅僅指視頻監控系統，是指應用光纖、同軸電纜或微波在其閉合的環路內傳輸視頻等信號，并從攝像到圖像顯示和記錄構成獨立完整的系統。它能實時、形象、真實地反映被監控對象，它可以在惡劣的環境下代替人工進行長時間監視，通過錄像機記錄下來。同時報警系統設備對非法入侵進行報警。這是一種監控當中的最重要也是最有效的手段之一，但是不是安防監控的唯一，也有自己的一些缺點。廣義的樓宇安防監控系統是指所以對小區安全進行監控報警的系統的全稱，其中不僅包括視頻監控，也包括對講系統、紅外線監控、報警系統等等，主要包括的要素有：攝像傳輸顯示監控系統、自動報警系統、對講系統等。筆者認為：當前樓宇智能化趨勢要求各種控制系統高度集成，順應時代的發展，科學意義上的安防監控系統應該是廣義上的，而且是高度集成的安防系統，不僅有視頻設備，還有有針對小區周邊地區進行監控的紅外線、自動報警系統、火災報警系統等構成的集成系統，所以僅研究視頻系統是片面的。

2.發展前景

從市場需求來看，隨著社會服務的發展，小區業主對安全的考慮越來越重視，而傳統的巡查制度管理困難，成本高昂，所以安全防控系統對于小區管理極其重要，是為了各大型建筑、居民建筑以及別墅式建筑的發展趨勢。其次，現代通訊技術、計算機網絡信息技術以及自動控制技術的發展，智能化建筑技術的提升與普及，樓房的安防監控系統發展也非常迅速。未來的發展市場前景廣闊，將成為建筑必備設施，而且技術手段更加先進，與數字技術的聯系更加緊密。從國家政策層面來講，政府構建和諧社區的目標將推動安防監控系統的發展與普及。，例如：北京市2010年社區主要道路視頻監控設施覆蓋面達到80%以上；社區平房、未封閉樓房安裝使用門磁報警器、樓宇對講器系統等設施達到80%以上。

二．國內樓宇安防監控發展現狀與趨勢

中國安防監控技術大致起源于上世紀60年代初故宮博物院的安防報警系統。之后的若干年，中國安防監控一直是以防盜報警系統為主。目前從市場來講，樓宇安防監控系統已經成為城市建筑的必選項目，也是小區建設的重點項目，這幾年技術發展也非常迅速，智能化建筑的發展推動了此項目的發展。但是，目前國內的安防監控體系制造商競爭激烈，一些規模較大的通信、IT、家電企業紛紛推出視頻監控產品，傳統視頻監控市場競爭格局逐漸發生變化。更多領域的廠商進入視頻監控領域，說明視頻監控市場本身蘊藏著巨大的機會。但相對于網絡市場的高度競爭，視頻監控市場的競爭還處在相對較低的層面，參與競爭的廠商實力，包括企業規模、研發能力、營銷能力等普遍不強，主要依靠價格競爭。隨著數字視頻壓縮編碼技術的不斷成熟，從上世紀90年代中后期開始，基于數字視頻壓縮編碼技術的硬盤錄像機開始出現在安防視頻監控領域，基于多媒體計算機的多媒體監控系統以及基于網絡傳輸的網絡視頻監控系統亦成為現代電視監控系統的主流。如今，國內很多從事電視監控設備生產或系統集成的廠家已經在上述綜合型電視監控系統的研發上投入了很大的精力，并已取得初步成果。未來，數字化、IP化、智能化是視頻監控發展的趨勢，視頻監控的IT化趨勢也將更加明顯。

三．樓宇監控安防系統的設計

1.系統設計思想

智能化安防監控系統的設計，必須充分應用現代電子信息技術、計算機技術與高科技通信技術，使得監控的效果更佳。

（1）模塊化

必須堅持完整地一次性完成總方案設計。整個系統的綜合布線和諸多自動化通信網絡工程系統線纜布局，應同步地與土建工程同步進行實施預埋。防止邊施工邊修改，施工后在修改的情況出現。對于智能化大樓的建設，樓宇監控系統的設計還需要與其他的設備如通信、辦公、自動控制等多方面地有機自動結合，實現智能化集成管理，這是安防系統發展的趨勢。

（2）超前化

如果條件不成熟，也應該預留管道與接口，為未來施工留下余地。尤其要注意系統和自控設備的功能超前、創新實用、高效優化的組合。在建立完善網絡結構化全面綜合布線的前提下，整個智能化管理系統的主設備、關鍵部件及終端控制設施，可根據住戶的實際經濟能力，按分期分批逐步實施原則進入安裝、調試運行。

（3）實用性

所開發的實用功能應能為用戶實實在在地感受和使用，以人為本，充分體現幽雅舒適便利快捷的工作環境，并因此而提高工作效率，同時應與國情相符，與城市的基礎設施和周邊環境適應。在保證整個系統先進性、可靠性的前提下，力爭做到性能價格比的最優化。

2.整個系統設計的要素

樓宇監控安防系統主要有幾個方面的設備單元通過電路整合而成，主要包括：樓宇視頻監控系統、樓宇對講系統、樓宇報警系統等，以及各個部分均有相關的部件和設備組成。

（1）樓宇視頻監控系統

攝像機設備是樓宇安防監控體系的主要設備，也是數量最多的設備，它就如整個樓宇監控的眼睛，24小時緊盯著樓宇的關鍵區域的動靜。同時，它把視頻信號轉變成為數字信號，傳輸給顯示器，顯示器設備中的軟件系統對信息進行處理，形成同步的集成視頻。這樣，只需要一兩個監控人員就可以環視整個樓宇關鍵區域發生的異常情況。視頻監控系統對所傳輸的圖像信息具有切換、記錄、重放、加工和復制等功能。

（2）樓宇門戶對講系統

對講系統是一種成本低廉的安防系統。是在各單元口安裝防盜門，小區總控中心的管理員總機、樓宇出入口的對講主機、電控鎖、閉門器及用戶家中的可視對講分機通過專用網絡組成，以實現訪客與住戶對講。住戶可遙控開啟防盜門，各單元梯口訪客再通過對講主機呼叫住戶，對方同意后方可進入樓內，從而限制了非法人員進入。同時，若住戶在家發生搶劫或突發疾病，可通過該系統通知保安人員以得到及時的支援和處理。

（3）周圍紅外線探測系統

一些建筑周邊地區難以用視頻設備實現完全監控，所以對于建筑或者小區周邊安裝紅外探測器，利用主動紅外移動探測器對越界行為進行監控，并連接到監控中心的報警中心，當有人非法進入時，探頭即自動感應，觸發報警，主機顯示報警部位，同時聯動相應的探照燈和攝像機，并在主機上自動切換成報警攝像畫面，報警中心監控用計算機彈出電子地圖并作報警記錄。

（4）信號傳輸系統

傳輸部分是安防監控系統圖像、聲音、紅外線等多種信號的傳輸路徑。主要由同軸電纜、互聯網線路等組成。視頻傳輸部分要求在前端攝像機攝錄的圖像進行實時傳輸，同時要求傳輸具有損耗小，可靠的傳輸質量，圖像在錄像控制中心能夠清晰還原顯示。傳輸線路的設計應避開惡劣或磁場強的環境或易使管線損傷的地段，與其他管線不要交叉。在線路敷設方式上，對于擴建、改建工程可采用明敷設，可采用鋼管或PVC管或線槽保護電纜。

（5）安防監控中心

控制部分就是安防監控系統的指揮中心，就是系統的大腦。它將視頻攝像機獲得的信號通過網絡統一集成到這個指揮中心，負責視頻信號的處理、記錄、遙控等。同時，中心負責門戶對講系統的集中管理，負責集成報警系統的監控以及供電系統的維護等。指揮中心對內與業主聯網，對外還可與公安"110"處警中心實現聯網。當視頻監控、對講系統、紅外探測等系統提出報警信息的時候，監控中心將立即自動進行報警，包括進行語音警告、警報器蜂鳴，同時在監控中心現實發生警報的位置，視頻自動錄像，鏈接110指揮中心等。

（6）輔助供電系統

電源的供給對于保證整個閉路監控報警系統的正常運轉起到至關重要的作用，一旦電源受破壞即會導致整個系統處于癱瘓狀態。系統的供電可以采用集中供電和分散供電兩部分，用戶可以根據實際的需要進行選擇。

3.系統關鍵部分設計要求

（1）視頻監控系統設計

攝像機的布控是設計關鍵。布控設計的時候主要考慮這樣幾個因素：監控范圍的關鍵性與完整性、設備安裝的美觀性、設備安裝的隱蔽性。關鍵性只要是指設備要安裝在樓宇的關鍵區域，這個區域要能夠對人員必經的出入之處以及容易發生安全問題的死角進行監控；完整性是指攝像機的分布要形成互相銜接，較少監控的盲區與死角；美觀性是指攝像機的位置、形狀、角度要得體、大方美觀、與環境協調，一些內部元器件要安裝在防護罩內；隱蔽性是指攝像機的安裝盡力放在不易關注的地方，要照顧一般人員的感受，不要咄咄逼人地隨時注視著業主，同時對于一些不法分子進行隱蔽的監視，可以讓其防不勝防地暴露在顯示器上。例如：攝像機的布防設計類型主要有：

a.大廳布控。

在大廳中央安裝吸頂式集成式攝像機，將攝像機、云臺、解碼器等部件均安裝在半球型防護罩內，能作水平360º、垂直90º運行旋轉。如果使用可變焦的攝像機鏡頭，基本上能夠對大廳的情況一目了然。

b.電梯布控。

電梯是容易激發違法分子犯法動機的易發點。處于美觀與隱蔽的考慮，電梯內可以安裝針孔型攝像機，它能與樓層顯示器實施方便的連接，可正確清楚地觀察與記錄在電梯運行時進出人員的實際情況。

c.走廊布控。

走廊也適合安裝集成攝像機，安裝在走廊的頂端或者一段的角落。走廊不一定需要很大的旋轉視角，但是需要變焦鏡頭（具體看走廊通道的長度），因為走廊的亮度相對較差，所以需要安裝亮度較高的攝像機，以便在比較暗的燈光情況下也能看清樓內通道內人員的面容和相關活動情況，由于它具備隱蔽的特點，不影響大樓美觀大方得體的布局。

d.樓宇周邊地區布控。

樓宇的周邊地區比較復雜，需要根據具體地形進行布控，做好防風防雨防曬措施，可以在樓宇的墻面，周圍的路燈上，綠化地帶內等地段進行安裝，特別是要關注停車場這樣的地段，進出大樓的相關人員都可觀察與記錄下來。

（2）門戶對講系統設計

視頻監控屬于小區集中監控系統，而樓宇對講系統屬于業主主動防御系統，具有積極的意義。通過樓寓對講系統，實現控制開門，來訪者在單元的可視門口機上選通住戶，由住戶確任后，按開門鍵開啟單元門。選購樓宇對講系統應該針對不同的住宅結構、小區分布和功能要求來選擇，有些適宜于非封閉式管理的住宅，能夠實現呼叫、對講和開鎖功能，并具有夜光指示的功能。封閉式管理的小區則可選用帶有安全報警功能的室內機，用戶可根據各自需要安裝門磁、紅外探頭、煙霧報警、煤氣泄漏報警裝置等。一般在戶數容較小的的多層房中采用直按式多線式產品，則既可達到對講的基本功能，也可以合理配置節約系統投資成本。未來如要擴展為聯網系統，只需在每個單元樓里，配置1臺通訊轉換器，即可將室內機傳出的求助信號轉換成數字信號，并發送到小區管理中心，在系統主機上顯示和存儲房號。為方便工程布線，根據不同的小區分布，大系統總線可采用星型布線和環型布線。為解決大系統信號衰減，在同一根電纜上視頻雙相傳輸雙項放大可采用智能化信號增強器。封閉式的小區還可設置管理中心。管理中心機可儲存報警記錄，可隨時查閱報警類型、時間和報警住戶的樓棟號和房號，中心機可監控和呼叫整個小區與樓棟門口。

（3）紅外線探頭

小區園區及周界不可能都安裝攝像機監控設備，所以攝像監控區總會有盲區。所以，選擇防止越界的地點安裝紅外線探頭，采用遠距離主動紅外對射探頭，利用接口與總線相連，實現小區的周邊防范。一旦小區周邊有非法侵入，報警主機發出報警，指出報警的區域、時間、探頭編號等。該系統主要由紅外對射探頭、系統主機及警號等組成。當周界有報警時，保安中心的報警控制主機，發出報警聲并顯示報警區域編號。系統采用總線結構，便于以后的擴展。系統具有防剪線功能，一旦出現剪線或損壞，能及時向管理中心報警。系統由紅外、微波雙探測器及閃光報警器構成，信號送至防控中心，并與電視系統合用矩陣控制系統/畫面分割器、電視墻等控制設備。

（4）自動報警系統設計

自動報警系統是建立在視頻監控、對講系統、紅外線探頭監控系統的基礎上，建立的信號警告系統。自動報警系統與電視監控系統相連接，將從用戶對講系統、戶外紅外線探頭系統、消防火災監控系統方面接受到的報警信號通過系統將信號送至電視監控系統，當有報警發生時，電視監控系統會自動將報警現場的圖像切換到主監視器上。同時報警系統可按分區單獨撤防布防。通過在大樓出入口、各層樓梯間出入口、走道、房門口等部位設置探頭、攝影機，在室內安裝火災探頭，通過這些設備完成報警監測。當報警發生時驅動聲光報警裝置，同時配語言報警單元，實現模擬人工報警，將警報通知公安部門。

4.互聯網技術在安防監控中的運用

從樓宇安防設計的發展趨勢來看，互聯網技術的嵌入是未來發展的主要趨勢。目前，大樓內安裝的監控系統根據用戶監控要求的不同大致可分為兩種網絡環境：主要提供大樓內部的安全保衛和物業管理需要，可利用大樓內的局域網絡；對于個人用戶，還比較關注的是可在辦公室等異地，通過互聯網絡的支持隨時可以監控到家里的安全和小孩生活的情況。利用樓宇內部現有的局域網資源，可將前端的攝像機和報警設備(如煙感、紅外、門磁等)接入視頻服務器，通過視頻服務器的數字壓縮處理，可將視頻信號直接連入局域網內。在監控中心，安裝網絡視頻監控系統，該系統在后臺運行視頻監控服務器程序，主要完成現場圖像接收，用戶登錄管理，優先權的分配，控制信號的協調，圖像的實時監控，錄象的存儲、檢索、回放、備份、恢復等。保安和物業管理人員可利用自己的辦公微機，在網絡中隨時監控現場的環境。通過網絡視頻監控系統，可以將一些公共區域的情況開放給業主，業主經過系統授權，可觀看到指定的監控畫面。

四．設計案例——***花園小區網絡視頻監控系統設計

作為廣州十大明星樓盤之一的***花園小區，其開發商從系統應用的實際需求出發，在綜合比較分析國內監控市場上各種監控模式及解決方案的基礎上，在小區樓盤中采用基于網絡視頻服務器的第三代全數字網絡視頻監控管理系統。按照實際需求規劃配置108臺攝像機，分別對小區內部樓道、樓內大堂與電梯口、地下室停車場、小區周邊出入口等重要地點進行視頻圖像監控。系統共配備27臺網絡視頻服務器，分別安放在各樓棟的弱電房內。樓棟內以及附近地下車庫的監控攝像機每4臺攝像機就近接入弱電房內的網絡視頻服務器。網絡視頻服務器連入小區內部局域網將數字圖像信號發送到監控中心。

根據上述開發商要求，系統設計單位和設備廠家協商做出以下解決方式：

1、由于網絡視頻服務器后臺的"網絡視頻集中監控系統"管理軟件具備最多16畫面分割顯示功能，而本系統總共有108路視頻圖像，全部要求實時錄像和顯示，因此，監控中心配置8臺電腦并安裝配套的"網絡視頻集中監控系統"管理軟件，其中1臺作為監控主機，執行系統管理以及對前端網絡視頻服務器設置的功能，實時調用顯示任意一路視頻圖像或回放任意一路的歷史錄像資料，執行對任意監控點攝像機云臺鏡頭的控制，但不執行錄像功能；另外7臺電腦作為監控副機（其中6臺每臺負責系統內指定的16路視頻圖像的顯示、錄像功能，另外1臺負責系統內余下的12路視頻圖像的顯示、錄像功能。）執行指定視頻圖像的顯示、錄像功能。

2、監控副機均配備17英寸顯示器，顯示器固定安放在電視墻柜里，全屏顯示直接組合成監視墻（即電視墻）；監控主機的顯示器直接擺放在操作臺上以便于日常操作管理；監控電腦機箱全部放置在機柜里。

3、考慮到操作臺空間的有限性，再加上日?？刂撇僮饕员O控主機為主，因此所有電腦通過切換器共用一套鼠標鍵盤實現控制管理操作。

篇（8）

1)冷凍水系統:冷凍水輸配系統采用恒定溫差變流量的二級泵系統，一級泵為定流量。根據使用功能及各環路阻力特性設置了三組二級泵，分別為:a．住院樓;b．門診、醫技樓;c．手術部、ICU等凈化區域(四管制系統)。每組泵設一臺備用泵，二級泵根據最不利環路壓差信號變頻運行。2)熱水系統:采用變流量一級泵系統，系統變流量依據遠端壓差。冷、熱水系統循環泵分別設置。兩管制、四管制系統分別設置換熱機組及管路?？照{冷熱水系統水平主管段采用同程式，垂直立管采用異程式。采用高位膨脹水箱定壓、補水。主干管及主分支管回水管處設置靜態平衡閥，用以調節水系統平衡。同時，空調機組、新風機組設置動態平衡電動兩通調節閥，以實現動態平衡。風機盤管亦設置動態平衡電動兩通雙位閥。3)冷卻水系統:采用開式機械循環，超低噪聲橫流冷卻塔集中設置在住院樓南樓屋面，冷卻水32℃/37℃。4)蒸汽凝結水:經過換熱機組產生的80℃凝結水，接至衛生熱水換熱機組，預熱洗浴用水，降溫至35℃的凝結水儲存至－2層制冷機房的凝結水箱，作為車庫沖洗用水等其他洗滌用水。5)水處理:空調冷熱水系統的補水設軟水處理。制冷機組入口冷水、冷卻水總管上設旁流動態離子過濾水處理器，對空調冷水/冷卻水進行除垢、殺菌滅藻、除銹等處理，冷卻水系統設置智能在線清洗裝置。

1．2空調風系統

1)病房、門診、辦公等采用風機盤管加新風系統。新風系統按區域分散設置，不跨越防火分區，新風支管設機械式定風量閥，向室內定量供應空調新風;室外新風入口處設置電動密閉調節閥、電子空氣消毒凈化裝置。2)輸液大廳、大堂等大空間場所采用全空氣系統，上送上回，空調機組變頻控制，根據人流量和室外空氣狀態參數調節空調送風量。過渡季設置排風機組，實現全新風運行。3)消防安保中心、物管用房、變配電用房等，單獨設置風冷熱泵型分體空調器。4)手術室、產房、ICU等潔凈區域部分采用獨立凈化空調系統。

2自動控制

2．1空調冷水系統

1)機組、水泵、冷卻塔控制。機組冷水及冷卻水出水管上設電動開、關閥及水流開關，冷卻塔進水管上設電動開、關閥。冷水機組、冷水泵、冷卻水泵和冷卻塔聯鎖運行。啟動順序:各電動蝶閥打開冷卻塔風機運轉冷卻水泵啟動冷凍水泵啟動冷水機組啟動。停機順序相反。2)機組、水泵、冷卻塔群控。冷水總供水管及回水管上裝設溫度傳感器，冷水供水管上設流量傳感器。通過設計的冷水流量及供回水溫差、微機計算出的系統冷量，與軟件的設定值比較，以確定最優的主機開啟臺數及啟動與其配套的水泵和冷卻塔。3)冷水二級泵系統控制策略。二級泵為變流量運行，其控制信號來自最不利環路干管的供回水壓差信號系統，該壓差信號與設定值比較，在有偏差時，將會自動調整相關水泵的轉速，以令該壓差回到設定范圍，從而保證末端供水流量的穩定，而又實現最大限度的節能。

2．2空調熱水系統

1)換熱機組二次側出水管上設溫度傳感器，其溫測信號傳遞給一次側蒸汽入口處的自力式溫度調節閥以調節溫控閥的開度，控制蒸汽流量。2)空調熱水為一級泵變流量運行，其控制信號來自最不利環路干管的供回水壓差信號系統，該壓差信號與設定值比較，在有偏差時，將會自動調整相關水泵的轉速，以令該壓差回到設定范圍，從而保證末端供水流量的穩定，而又可有效的最大限度的節能。同時，用戶側泵的流量發生變化時，將影響到板式換熱器一次側的供回水溫度的變化，為了維持一次側的溫差恒定，熱水一次側泵變流量運行。

2．3空調末端

1)風機盤管/吊柜(回風工況)控制。通、斷水流或選擇風機盤管風機低、中、高速運行，以維持室內的溫度，同時調節各個末端設備之間的壓力平衡。冬夏季工況自動轉換。2)新風機控制。由設在主送風管上的溫度傳感器，經DDC控制器控制其回水管上的兩通電動調節閥，以保持送風設定溫度的穩定。電動閥與風機連鎖。冬夏季工況自動轉換。3)柜式、組合式空調器控制。由設在回風總管上的溫度傳感器，經DDC控制器控制其回水管上的兩通電動調節閥以保持室內設定溫度的穩定。電動閥與風機連鎖，冬夏季工況自動轉換。由DDC控制器根據設置在回風管上的二氧化碳濃度傳感器信號控制新風、回風及排風管上電動風閥開度，以保證室內新風量及節約能源。過渡季節由DDC控制器根據室內溫度信號控制新風、回風及排風管上電動風閥開度，由DDC控制器根據風管的風壓信號變頻控制系統中的所有風機轉速，以維持室內溫度。

2．4空調系統防凍設計及控制

在冬季空調水系統試壓及調試期間，系統不運行時，其水系統應放空泄水以免凍裂末端設備銅管。在空調系統新風入口處設置電動風閥與其系統風機聯鎖，在空調系統表冷器后設置防凍開關。空調系統運行時，DDC控制器根據其信號控制空調器回水管上的電動二通閥開度。

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1.設備不統一

相對獨立研發，通過添加一些簡單的遠程操作功能，稱其產品數字家庭系統。一個家庭在多個獨立的專有數字系統信息中，多個重疊數字家庭系統用戶在功能上往往比較混亂。

2.產品不穩定

國內數字產業在數字家庭方面的發展中，并沒有一個統一的相關標準規定，在這樣的一個市場環境下，許多中型小型企業獨立經營標準，加上市場炒作，不注意用戶的實際體驗，很多是簡單增加在某一性能或功能基礎上就投入市場，產品間的聯系不強，互不相容，甚至互相干擾，不利于數字家庭系統的修改和擴展，只能給用戶帶來不好的影響。

二、智能系統在家居設計中的狀態

從今天的產品體系看，國內還未樹立完整的智能數字理念，市場提供的產品間大都無一定的功能與形式的聯系，各類產品都獨自研發與更新。部分產品研發程序中過多地在電器的使用初級階段加入指令命令，沒有一個完善的整體處理系統。構架內各類設備與電器產品聯系較少，超控性能較低，使用效率不高，同時在核心的遠程命令體驗上的問題需要改進。從使用者的角度出發，智能數字家庭系統的出現首要功能是把人從煩瑣的家庭工作解放出來，更多地來享受生活和工作之余歸家的放松；同時能掌握家庭中的每一個信息數據，并分析相應的智能家電設備的智能操作以完成某些任務。此系統應用前景非常廣闊，適應不同國家、地區人生活的功能需求；同時更應該注意到不同國家、地區、民族、季節等方面的不同，根據用戶的需求量身定做對應的數據庫、監控方式、信息源代碼，保證信息記錄與搜索的必要功能。

（一）智能家居系統的性能需求

1.系統10s從每個傳感器節點收集的數據。

2.數據的準確性小數點后1位小數。

3.快速響應用戶的請求。

4.問題處置利用圖像控制。

5.各類參數信息建立在系統內，便于搜索。

（二）智能數字家庭系統功能層次

不同層的智能家居系統根據用戶需求，根據硬件處理能力分配任務。系統劃分為兩層平臺。一級使用嵌入式開發板硬件支持平臺，與此同時，選擇電腦作為二級處理系統平臺。由于嵌入式設備的處理能力和內容容量限制，選擇使用這個系統級負責數據收集平臺，與一些復雜程度不高的智能家用電器的開啟和關閉，發送數據到輔助平臺，從個人電腦（PC）接受數據傳輸任務。所以利用PC機應用一個二級硬件設備、圖像安保，目的是為使用者及時處置相關數據，同時處理數據的保存任務。在前期硬件設計過程中多級平臺建設必須具有以下原則。

1.透明模擬。利用Java語言研發可供使用的仿真體系，并能夠運行至少兩個Windows和Linux操作系統上，系統抽象OSGI組件技術和設備的使用服務，以Bundle的形式。仿真平臺是面向服務為主的，所以不必關心虛擬設備和服務真實設備。

2.可配置性。SmartHome是一個動態的設備，具有各種不確定因素的各式各樣的工作。出現各種類型的檢測要求。檢測工作中會出現能搭檔的數據模式。

3.模擬環節方便性能平臺是二維圖像版式。SHEmu平臺是圖形界面視覺顯示領域的設備，設備工作狀態之間具有互操作性，Xml通過配置文件來記錄設備的不同狀態，相應的圖像資源在GU視圖與其中某一個文件相搭配，實現不同視圖對應不同設備的關系。

4.數據庫統。SHEmu提供數據的分類，數據庫的管理通過消息記錄和初始信息來實施。

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1系統介紹

1.1 CAN總線與互聯網互聯的發展狀況CAN總線是一種有效支持分布式控制的串行通信網絡，是德國BOSCH公司從20世紀80年代初為解決現代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而設計的一種串行數據通信協議，歷經技術規范2.0A和2.0B后已形成CAN國際標準(ISO11898)

。CAN遵循OSI模型，按照OSI基準模型，CAN機構分為2層：數據鏈路層和物理層。按照IEEE802.2和802.3標準，數據鏈路層又劃分為邏輯鏈路控制層(LLC)和媒體訪問控制層(MAC)；物理層又劃分為物理信令層(PLS)、物理媒體附屬裝置層(PMA)和媒體相關接口層(MDI)。由于CAN具有獨特的優點，使得它在工業領域中得到廣泛應用。

目前，基于CAN總線獲得廣泛應用的應用層協議有DeviceNet和CANOpen等。CAN具有以下主要特點[2]：(1)CAN為多主工作方式，網絡上任一節點均可在任意時刻主動地向網絡上其他節點送信息，而不分主從；

(2)在報文標識符上，CAN上的節點分成不同的優先級，可滿足不同的實時要求；

(3)CAN采用非破壞總線仲裁技術。當多個節點同時向總線發送信息出現沖突時，優先級較低的節點會主動地退出發送，而最高優先級的節點可不受影響地繼續傳輸數據，從而大大節省了總線沖突仲裁時間；(4)CAN節點只需通過對報文標識符濾波即可實現點對點、一對多點及全局廣播幾種方式傳送接收數據；(5)CAN報文采用短幀結構，傳輸時間短，受干擾概率低，保證了數據出錯率極低；

(6)CAN節點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能，以使總線上其他節點的操作不受影響。

現場總線網絡與工業以太網的結合使得企業的管理可以深入到測控現場，在這種互聯方式下，由以太網構建信息網，通過兩者的有機聯接，從而構成一個中型/大型的遠程監控/數據傳輸網絡[3]。

1.2系統架構系統由溫度、濕度測控器、CAN以太網通信轉換器、服務器和客戶端組成，如圖1所示。

溫度、濕度測控器主要負責現場溫度、濕度數據的采集、處理、控制、顯示、報警以及通過CAN總線與通信轉換器進行數據交換。

CAN、以太網通信轉換器主要負責CAN總線數據的發送和接收，并將CAN的數據通過局域網發送到服務器上。

服務器負責監控結果數據的存儲和報表的存儲，同時，向客戶端提供訪問服務。

客戶端通過瀏覽器上因特網訪問服務器上的數據并進行通信和控制。

2硬件設計溫度、濕度測控器主要分為數據采集、控制和CAN總線通訊3部分

溫度、濕度測控器的溫度、濕度傳感器采用瑞士圖2溫度、濕度測控器的硬件框圖Fig.2 Structure of temperature and humidity controllerSENSIRION公司的SHT10，傳感器包括1個電容式聚合體測濕元件和1個能隙式測溫元件，并與1個14位A/D轉換器以及串行接口電路在同一芯片上實現無縫連接。SHT10具有超快響應、抗干擾能力強等優點。

每個SHT10傳感器都在極精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數以程序的形式儲存在OTP內存中，傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數。兩線制串行接口和內部基準電壓，使系統集成變得簡易快捷。溫度、濕度測控器的MCU采用微芯公司的PIC18F2580，它是整個溫度、濕度測控器的運算控制單元，它采用16位的RISC指令系統、哈佛總線結構、兩級流水線取指等技術，具有32 KB快閃存內存、4 KB的RAM、片內看門狗、內部EEPROM、CAN控制器等豐富的片內資源，抗抗干擾性能強，功耗低，速度高[4]。PIC18F2580主要負責數據采集與控制，并與通信轉換層適配器進行實時CAN總線數據的通信。

CAN與以太網通信轉換層硬件框圖如圖3所示，它的處理器采用NXP公司的ARM7TDMI-S核的單片機LPC2378，是一款支持實時仿真和嵌入式跟蹤的16/32位ARM7TDMI-S CPU，處理器時鐘高達72MHz。片內含有高達512 KB的片內Flash和58 KB的片內SRAM存儲器，具有強大的通信接口：10/100M以太網媒體訪問控制器(MAC)，2路CAN-bus接口。

增強型外設4個32位捕獲/比較定時器、1個帶有2 KB電池SRAM的低功耗實時時鐘、看門狗定時器和1個片內4 MHz的RC振蕩器。LPC2378的強大功能為CAN和以太網的通信轉換帶來了極大方便[5]。

3軟件設計軟件設計的對象主要包括3部分：溫度、濕度測控器的檢測控制和CAN通信，CAN以太網通信轉換，B/S平臺。

3.1溫度、濕度測控器的軟件設計溫度、濕度測控器的軟件流程

它主要包括初始化子程序、CAN數據的接收和發送程序、顯示程序、鍵盤掃描程序、控制程序。CAN數據的接收和發送對實時性要求比較高，故采用中斷方式進行處理。微處理器PIC18F2580在程序開始首先要對CAN控制器模塊進行初始化。主要通過測控器本身的地址標識的讀取來對CAN控制器的過濾器和屏蔽器進行配置。屏蔽器用于確定標識符中的哪一位被過濾器檢查，這樣，一旦1條有效的信息被信息緩沖器MAB接收，信息的標識符區域將與過濾器值相比較，若相匹配，則信息將被裝入接收緩沖器。微控制器收到CAN數據后，根據相應命令進行相應動作，如設置相應報警溫度濕度、執行相應控制等，然后，做出相應的應答。

控制程序主要是通過串行接口對SHT10進行數據讀取，并把讀取數據與設定數據進行比較，運用bang-bang控制通過驅動電路控制中央空調，使得房間保持一定的溫度和濕度。3.2 CAN與以太網通信轉換軟件設計3.2.1 LPC2378的CAN控制器與CAN總線間的數據傳輸LPC2378的CAN控制器帶有1個完整的發送和接收緩沖器串行接口，它是1個雙重接收緩沖器，有了這個雙重的接收緩沖器，芯片可以在對1個報文進行處理時，可接收另一個報文，但它不含有驗收濾波器。驗收濾波器是獨立的器件，它對所有CAN通道進行CAN標識符過濾。

數據從CAN控制器發送到CAN總線由CAN控制器自動完成。發送程序采用中斷方式，中斷方式發送程序分為發送主程序和中斷服務程序。主程序用于控制信息的發送，中斷服務程序負責發送臨時存儲區中的暫存信息。中斷流程圖見圖5。

μC/OS-Ⅱ是一個包含時間管理、任務調度等基本功能的小型、輕量級的嵌入式實時操作系統的內核，而且LPC2378是基于ARMTDMI的ARM的內核，其內核與存儲器結構都很適合操作系統的運行[6]。

以太網控制器采用uC/IP的協議棧，主要使用TCP/IP協議。TCP/IP是面向連接的協議，它在2個TCP之間創建1條虛連接，TCP在運輸層使用流量控制和差錯控制機制來保證數據的可靠性[7]。TCP提供全雙工服務，即數據可在同一時間雙向流動?？刂破髯鳛榭蛻舳税l起連接。通過TCP/IP數據的收發中斷見圖6。

對于TCP數據包，LCP2378取出數據，并存入數據區，對數據進行相應分析后，通過CAN控制器發到CAN總線上，對于從CAN總線上接收的數據，同樣存入相應數據區，將數據按照TCP/IP進行封裝發送。

圖6與以太網通信的中斷方式的數據收發Fig.6 Data exchange with Ethernet through Interruption4實驗測試系統研制成功后，與多個帶有32個節點CAN總線子網系統和以太網環境中進行測試。主要針對TCP/IP協議和CAN協議的數據通信實現對其性能和穩定性進行驗證。圖7所示為使用ZLGCANTest工具監測到的數據截圖。

圖7 CAN總線數據截圖Fig.7 CAN field bus screenshot整個系統正式投入運行后，到目前為止已經投入運行半年時間，系統運行穩定，沒有出現數據丟失或者由于總線沖突導致的節點自動脫離總線的現象。

5結論

(1)所設計的基于CAN總線與以太網互聯的實時溫度、濕度監控系統在某數據中心得到應用，系統中采用的底層使用CAN總線通信，中間層使用以太網通信，上層通過服務器與因特網連接，經過長時間的測試和運行，并與其他通信方式相比較，CAN總線通信方式穩定性良好，可靠性高。

(2)由于原數據中心測控裝置分布較分散，房間數量多，導致房間溫度、濕度控制不穩定甚至導致事故發生。采用該系統以后，不僅所有的房間溫度、濕度可以乾地遠程實時監控，而且整個測控系統的穩定性、準確性大大提高。

(3)實踐證明，基于CAN總線與以太網互聯的實時監控系統的系統是可行的，符合未來監控技術的發展趨勢。另外，該系統也可以應用于其他需要實時監控的領域。

參考文獻

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隨著我國經濟的飛速增長，航空業在近些年也得到了空前的發展，國內各大機場每天的航班起降次數也有非常顯著的增加，這就給機場的安全可靠運行提出了更高的要求。機場導航站是機場安全運行的關鍵組成部分，通常情況下每個機場都需要很多個地面導航站為其服務。導航站通過無線傳輸技術，向空中飛行的飛機發送其所在位置、高度等等信息，以保證飛機能夠安全飛行以及安全著陸。此外，導航站中的設備還配有備份動力系統以及空調系統等部件，這些部件工作時對于所處的環境有著一定的要求。譬如周圍環境的溫度、濕度、工作電壓、工作電流等。傳統的監測方式均是由工作人員對設備進行直接查看，這樣不僅工作效率低，而且不能夠實時掌握導航站設備運行的情況，一旦出現問題不能夠及時進行解決，極大的影響著飛機的安全飛行。為了能夠實現對導航站設備運行情況的實時監控，提高工作人員的工作效率，本文設計了一種機場導航站集中監控系統。下面就該系統的設計方案進行簡要的描述。

1 系統設計思想

機場導航站集中監控系統的核心就是計算機，模塊化設計是系統軟、硬件結構設計的基本思想，同時系統還使用了多個傳感器以及自動控制電路，通過LAN、E1、RS485實現導航站設備監測數據的遠程傳輸，以及監測控制中心對導航站設備的遠程控制。

2 系統所要監控的內容

機場導航站集中監控系統所需要監控的主要內容大致可以分為三大塊：動力監控、環境監控以及報警監控。實施監控的主要方法為以下四種：a）遙測：監控中心可以控制系統所配置的多種傳感器以及大量的監控設備來對所需要監控的數據進行遠程采集。b）遙訊：監控中心通過該方式可以獲得導航站設備的實際運行狀態以及設備的原有參數。c）遙調：監控中心可以通過該方式對導航站設備的各種運行參數進行遠距離調節。d）遙控：監控中心通過該方式對導航站設備進行遠程控制。

3 系統總體設計

3.1 系統拓撲結構

本文所涉及的機場導航站集中監控系統主要由四大部分組成：監控中心客戶端、數字視頻與環境參數采集器（DVES）、分布式數據庫應用服務器以及底層監控設備。在實際應用中，不同機場的規模以及所建設的導航站數量均有所不同，所以要想提高監控系統的適用性，就必須對系統組網以及靈活性進行優化設計。本文設計系統每個單元的連接方式可以用下圖表示：

系統的一個監控單元就由一個DVES和與之相連的底層監控設備所組成，一個監控單元對應著監控一個導航站，但一個監控中心客戶端卻連接了多個控制單元，進而實現對多個導航站的監控。

3.2 系統組成

a）監控中心客戶端：所謂監控中心客戶端，實際上就是一個安裝運行機場導航站集中監控系統的計算機，監控人員可以通過這個客戶端獲取所需要的監控信息，并對這些信息進行集中管理。而且，不同的監控中心客戶端相互之間可以獨立運行。監控人員可以在計算機中運行多個監控客戶端，通過局域網或者Internet實現與監控現場DVES的連接，掌握底層監控設備運行過程中的任何數據。此外，系統還可以使用DCOM技術對系統的監控記錄進行分布式保存，進一步完善監控系統數據庫。

b）DVES：DVES在結構上可以分為兩個部分：DVS以及串行數據接口卡。它是導航站監控系統中的重要組成部分，承擔著監控數據采集的重要任務。

DVS數字視頻服務器是使用Socket 完全封裝傳輸控制協議的多線程服務器端，其主要作用就是對所采集到的視頻數據進行處理并傳輸。DVS的開發過程會使用一些封裝了必要數據處理以及傳輸接口方法的SDK開發包。串行數據接口卡是通過RS232與DVS實現連接的，它實質上適宜用可以即插即用的單片機系統。串行數據接口卡的結構可以用下表表示：

c）數據庫應用服務器：機場導航站集中監控系統所采集的數據量與系統所底層連接的監控設備多少成正比例關系，所以對于具有眾多監控設備的監控系統而言，分布式數據庫是一種較好的數據存儲結構。本文設計的系統就是使用了分布式數據存儲技術，數據庫與監控中心客戶端直接的連接是通過DCOM接口來實現的，同時用戶可以直接查看具體的交換過程。

以上對系統的設計理念、監控對象以及系統的總體結構進行了簡要的介紹，機場導航站集中監控系統對于機場的安全運行有著非常重要的現實意義。今后，筆者將對系統的實際使用情況進行跟蹤研究，以期進一步提高系統的運行性能及適用性。