第一篇：變配電監控系統在上海華山醫院病房新建工程中的應用

變配電監控系統在上海華山醫院病房新建工程中的應用

摘 要：介紹一種在10/0.4KV配電系統中，加裝智能電力儀表和變配電監控系統，對于主要回路的電壓、電流、頻率、功率因數、有功電能等電參量和開關信號進行實時采集；經組網遠傳至后臺，從而實現對低壓配電系統的電力狀態實時監控和能耗監測。關鍵詞：變配電監控系統；Acrel-3000 型；RS485通訊；能耗監測

0 概述

上海華山醫院病房樓是一幢醫用建筑,建筑面積約為2萬平方米。根據配電系統管理和能耗監測的要求，需要對樓內的高壓進線、低壓配出線和各樓層內配電箱進行電力監控，以保證用電的安全、高效。

Acrel-3000型低壓智能配電系統，利用現代電子技術、計算機技術、網絡技術和現場總線技術的最新發展，對變配電系統進行分散數據采集和集中監控管理。對配電系統的二次設備進行組網，通過計算機和通訊網絡，將分散的現場設備連接為一個有機的整體，實現遠程監控和集中管理。配電監控系統構成

本系統采用分層分布式計算機網絡結構即現場設備層、網絡通訊層和站控管理層如圖1所示。

圖1 系統拓撲結構

現場設備主要的設備為：多功能網絡電力儀表、開關量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場采集。

網絡通訊層主要為：通訊服務器，其主要功能為把分散在現場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。

站控管理層：設有高性能工業計算機、顯示器、UPS電源、打印機、報警蜂鳴器等設備。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶，同時用戶可以通過系統軟件發送指令至現場設備，實現遠程遙控功能。

以上網絡儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發送數據但是在同一時刻只能發送或接收數據，數據最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，最大傳輸距離為1.2km。監控系統的主要功能

電力監控計算機通過現場設備和通信系統提供的傳輸通道，完成對各回路電力參數的數據采集，信息經分析、處理，以報表等多種形式供值班員參考，使值班員能夠便捷的掌握供電系統的運行狀況，包括相關設備的運行狀況。2.1 運行信息與保護信息采集

系統采集來自智能測控單元裝置送來的參數，所有信息低壓主進、母聯和出線的遙測信號。包括每個回路的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電能、無功電能和各種告警信息等。2.2 人機操作界面

系統提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。可按照配電所顯示配電系統設備狀態及相應實時運行參數。

系統軟件提供功能齊全的圖形編輯軟件，用戶可以根據實際情況和以往習慣自行定各種圖元圖形及設備在各種狀態下的顯示方式。

包括如下功能特征：

全圖形方式編輯的圖形畫面具有多種顯示特性，用戶可以非常直觀、方便地編輯、定位、查看有關信息和內容。

提供畫面管理工具，可聯想相關調用、重要畫面快速調用、畫面文件索引選擇、事故自動調用畫面。

提供多種數值顯示手段，數值可用棒圖顯示、曲線顯示，并可根據數值狀態和系統狀態由用戶根據需要和習慣自行定義閃爍、變色及置上特殊符號以便區分包括遙測在內的各種數據的正常、越上限、越下限等情況。

屏幕顯示：中文液晶顯示，可選擇圖形顏色、閃爍、動畫等手段充分表示工況圖及操作畫面、配電系統實用參數表格、各類操作票及報表、事故及故障報警顯示、測控及保護單元運行工況顯示等電力運行狀況；畫面顯示響應時間1s。見圖2。

圖2 配電系統圖

2.3 統計分析、報表、打印

時、日、月、年用電量統計；用戶自定義報表格式和計算方法；所有報表的定時打印、召喚打印、和事件記錄打印；數據庫實時和歷史記錄保留2年以上；對各電氣設備和系統運行參數進行匯總統計，并根據用戶要求生成各類報表，包括：分時、日、月、季度和年度報表；見圖3。

圖3 電參量匯總表

各設備參數和最值統計報表；全系統運行統計報表等對于事件記錄、報警和數據報表，可設置為定時和根據需要的召喚打印。

能源統計報表及打印，對能源消耗進行匯總統計，并根據用戶要求生成各類報表，包括：分時、日、月、季度和年度報表；能耗統計報表，日、月、年的有功/無功電能的統計，并按用戶常規格式輸出電能報表，實現人工抄表到自動報表，可設置為定時和根據需要的召喚打印，見圖4。

圖4 電能報表

2.4 歷史記錄與趨勢分析

系統收集各監測控制與管理裝置的實時數據并存儲在一個開放式數據庫中予以保存，系統可保存長時段（多年）的歷史記錄。系統可以標準和設定文件格式隨時調用和打印上述歷史數據。

根據歷史數據記錄可進行各參數的年度、月度和日變化和實時數據趨勢分析，進行分類和綜合比較分析，為業務流程優化和設備設施使用優化提供依據，見圖5。

圖5 電流趨勢曲線圖

2.5 系統安全

本系統軟件設置多達幾百種密碼分區和密級設置，為系統管理員、工程師、值長、一般值班操作人員等提供分級密碼，并對所有操作自動進行帶時標事件記錄，可建立良好的反事故措施，見圖6。

圖6 用戶權限管理

2.6 故障分析與設備維護管理

系統依據帶時標的事件記錄和波形記錄可進行故障和事件的成因分析；另外，系統統計開關等設備的狀態參數和累積壽命參數，可據此提出設備維護預告；見圖7。

圖7 事件記錄

2.7 保護信息管理

管理保護定值和保護動作信息，提供有關查詢。2.8 其他功能

其它日常管理，如運行記錄及交接班記錄管理，設備運行狀態、缺陷、維修記錄管理、規章制度等。管理功能滿足用戶要求，適用、方便、資源共享。各種文檔能存儲、檢索、編輯、顯示、打印。2.9 系統自診斷功能

本系統軟件能在線診斷各軟件和硬件的運行工況，當發現異常及故障時能及時顯示和打印報警信息，并在運行工況圖上用不同顏色區分顯示。

由于本系統設備有冗余配置，當系統發生軟、硬件故障時，能自動切換到備用系統設備上運行。結束語

隨著社會的快速發展，用戶對供配電自動化和智能化的要求越來越高，實現配電室的無人職守已經成為未來配電自動化發展的一個方向；ACREL-3000型變配電監控系統是解決供配電高質量運行的良好方案，運行表明，系統可靠、安全、穩定，并降低了設備運行成本，提高配電自動化質量。

參考文獻：

任致程、周中編著 電力電測數字儀表原理與應用指南 中國電力出版社 2007.4 作者簡介：

余靜，女，本科，武漢安科瑞電氣有限公司工程師，主要研究方向為智能電力監控與電能管理系統，技術交流：*** QQ：423647716 郵箱：ACRELYUJING@163.com

第二篇：多媒體在礦山監測監控系統中應用

多媒體在礦山監測監控系統中應用

中國礦業大學機電工程學院 羅雪

【摘要】本文章主要介紹多媒體在礦山監測監控系統中應用。主題詞 多媒體

礦山

監測

監控

The use of multimedia in the mine monitoring &supervision [Abstract]The paper briefly introduce The use of multimedia in the mine monitoring &supervision。

Key words multimedia mine monitoring supervision 1 引言

眾所周知，安全是煤礦山產中的頭等大事；高效是一切生產活動所追求的重要目標。及時準確無誤的監測監控井下井上生產環境和設備工況，工人的安全，所在位置，生產情況，確保安全實現自動化管理是煤礦檢測系統必備的條件。基于這種要求，采用多媒體進行監控監測日益普及，今天就來談談多媒體在礦山監測監控系統中應用。正文

一般所說的多媒體技術是指,即將文本、圖形、圖像、音頻、視頻、動畫等單媒體通過計算機進行綜合處理后形成復合信息傳播媒體。對于礦山礦井的特殊環境來說，對多媒體的技術要求相對來說比一般的要高。具體要求如下： 1）實用性和經濟性，如防弧，防濕度過大，由于礦井深度帶來的信號減弱，信號不穩定等。礦山監測監控對多媒體的要求； 多媒體系統應始終堅持面向應用，堅持使用經濟原則。

2）先進性和成熟性 應采用先進的技術方法，又要注意結構設備的相對成熟，抑郁應用到實際操作中，可操作性要強

3）開放性和標準性 為了滿足形同選不用的多媒體設備同時協調運行，在長期的使用中可方面便維新更好換，遵循統一的國際標準，設備來源更加豐富。4）可靠性和穩定性 必須保證實時的不間斷的監測監控活動的進行，必須擁有較高的的穩定性和可靠性，以取得最佳的使用效果。5）可操作性要強 易于普通工人的監測報告 多媒體的應用可分為四個部分組成；

采集端：負責所需金控監測對象的數據的采集。如使用GPS定位礦井下工作人員所處的工作面工作位置，濕度傳感器采集礦井中濕度的數量值，瓦斯傳感器監測井道中瓦斯的含量，氧氣的含量，傳輸段：將采集的數據通過一定的形式傳送到下一階段。比如將瓦斯傳感器采集的數據傳輸到計算機系統中。

中繼處理段：如果傳輸段的距離太遠，此時信號已經十分微弱，此時可使用中繼處理段來接受數據，放大后傳送給下一個端口。比如無線視頻的傳送距離是很有限的，為了加大傳輸的距離，因此，家中繼段很有必要。

接收端處理段：接受傳送段和中繼段傳送的數據，并進行處理，如輸出此時瓦斯的濃度值，是否在安全得范圍內。

薛萬強;曾波;全球定位系統(GPS)在礦山滑坡監測中的應用 三晉測繪

第三篇：電力監控系統在教學演示中的應用

上海安科瑞電氣股份有限公司

電力監控系統在教學演示中的應用

孔冠軍

上海安科瑞電氣股份有限公司

上海嘉定

摘要：介紹北京市電氣工程學校（電力運行管理與維修實訓中心）電力監控系統，采用智能電力儀表采集配電現場的各種電參量，現場配有模擬屏，通過后臺控制模擬屏的分合，演示給學生高壓、低壓倒閘操作等的步驟。系統采用現場就地組網的方式，組網后通過現場總線通訊并且由擴展卡傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監控系統實現變電所配電回路用電的實時監測和模擬屏的控制。

關鍵詞：北京市電氣工程學校;模擬屏;智能電力儀表;Acrel-2000型;自行組網;電力監控系統

0引言

北京市電氣工程學校創建于1976年，1984年成立職業高中部，1991年被教委批準為獨立設置的職業高中校，1995年走向規模辦學，1998年評為北京市中等職業學校骨干示范校，2001年制冷與空調設備運用與維修專業被評為北京市骨干特色專業，2003年被北京市教委評為“北京市職業教育先進單位”。2003年合并了原朝陽職成中專學校，到目前已發展成擁有：經濟法律事務、工商法律事務、制冷和空調設備運用與維修、電子與信息技術、計算機及外設維修、計算機軟件、樓宇智能化技術、電氣設備運行與管理、物業管理等9個專業，面向社會開展各相關專業的職業資格培訓，在全市處于領先地位，是市級再就業培訓的先進單位。

學校目前一校五址，有獨立使用權校舍的占地面積27370平方米，建筑面積21133平方米；藏書8萬余冊，學校設有塑膠跑道、人工草皮足球場、塑膠籃球場，裝備了先進的閉路電視教學系統、校園局域網、計算機房、財會模擬室、多媒體教室和遠程教學系統，具有高精技術指標適應現代教學需求的空調制冷、電工、電子、視頻、鉗工、電梯、汽修等實習室。學校師資力量雄厚，84%的教師具有中高級技術職稱，專業教師均持有中、高級專業技術資格證書。在校生近1200人。社會培訓每年2000人左右，累計畢業生3128人，就業率95%以上，近三年高職升學共計260人，升學人數居朝陽職高校第二名。目前學校開設八個專業：制冷和空調設備運用與維修、電子與信息技術專業、計算機軟件專業、計算機及外設維修、電梯安裝與維修、樓宇智能化技術、汽車運用與維修、電氣設備運行與管理、經濟法律事務專業、工商法律事務專業，各專業學校均有職業資格等級培訓資格，學生職高畢業可取得學歷和崗位資格或等級證兩個以上的證書。多年來學校全面貫徹教育方針，秉承持續發展的人力資源開發及服務首都經濟建設和社會發展的辦學宗旨，堅持學歷教育與非學歷教育并舉的多種模式辦學，為首都培養了幾千名優秀技術人才，學校注重學生全面素質和綜合職業能力的培養和提高，辦學成績斐然，得到社會各界的普遍贊譽。

由于北京市電氣工程學校為了給學生充分展示配電教學的全過程，因此建立了后臺電力監控系統，對配電進行智能化管理。本項目主要是對北京市電氣工程學校變電所配電進行監測以及對模擬屏進行實時控制。根據學校配電系統管理的要求，需要對變電所內的低壓配出線進行電力監測，對模擬屏實時控制，以便學生可以充分學習到配電系統的每一個部分。

Acrel-2000型電力監控系統，充分利用了現代電子技術、計算機技術、網絡技術和現場總線技術的最新發展，對變配電系統進行分散數據采集和集中監控管理。對配電系統的二

上海安科瑞電氣股份有限公司

次設備進行組網，通過計算機和通訊網絡，將分散的配電所的現場設備連接為一個有機的整體，實現電網運行的遠程監測和實時監控。

1系統設計

本電力監控系統主要對一個變電所進行變配電管理，本變電所并不投入使用，主要是演示給學生如何操作的，模擬屏的作用是進行學生考核的，即學生在后臺進行對模擬屏發送信號，老師在模擬屏現場觀察，以此來判斷學生的操作順序是否正確。高壓并沒有運行，只是引進的220v普通用電，低壓也是模擬運行。本系統監控值班室設置在隔壁房間的監控室。因此，為實現對整個北京電氣工程學校電力系統的實時監測及對模擬屏的實時監控，在值班室設立了監控中心，基于Acrel-2000的電力監控系統后臺，實現對整個配電系統的實時監測與實時監控。1.1 系統結構

本電力監控系統主要實現北京電氣工程學校變電所的0.4kV配電系統的用電監測與模擬屏的實時監控；監測范圍為變電所的T1、T2變壓器的低壓進線柜、聯絡柜、饋線柜中的智能電力儀表和模擬屏，從而實現遠程實時監測和模擬屏的實時監控。該系統總計有61只儀表（其中全部為PZ系列智能儀表）和一個模擬屏，分4條總線，由于變電所與值班室距離較近，采用變電所內自行組網，然后通過擴展卡直接接至電腦，實現該現場總線上儀表、模擬屏與監控主機的數據連通。

系統主要采用分層分布式計算機網絡結構，如圖1所示：站控管理層、網絡通訊層和現[1]場設備層。

圖1 系統總體拓撲圖

1）站控管理層

站控管理層針對電能管理系統的管理人員，是人機交互的直接窗口，也是系統的最上層部分。主要由系統軟件和必要的硬件設備，如工業級計算機、打印機、UPS電源等組成。電

上海安科瑞電氣股份有限公司

能管理系統軟件具有良好的人機交互界面，對采集的現場各類數據信息計算、分析與處理，并以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況。

監控主機：用于數據采集、處理和數據轉發。為系統內或外部提供數據接口，進行系統管理、維護和分析工作。

打印機：系統召喚打印或自動打印圖形、報表等。

UPS：保證計算機監測系統的正常供電，在整個系統發生供電問題時，保證站控管理層設備的正常運行，提供足夠的時間進行數據存儲。2）網絡通訊層

通訊層設備為CP134U-I四口擴展卡。該層是數據信息交換的橋梁，負責對現場設備回送的數據信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉達上位機對現場設備的各種控制命令。

通訊介質：系統主要采用屏蔽雙絞線，以RS485接口，Modbus通訊協議實現現場設備與上位機的實時通訊。

3）現場設備層

現場設備層是數據采集終端，主要由智能儀表和模擬屏組成，采用具有高可靠性、帶有現場總線連接的分布式I/O控制器構成數據采集終端，向數據中心上傳采集的數據。智能電力儀表擔負著最基層的數據采集任務，其監測的數據必須完整、準確并實時傳送至監控主機。

以上網絡儀表均采用RS485接口和Modbus-Rtu通訊協議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發送數據但是在同一時刻只能發送或接收數據，數據最高傳輸速率為10Mbps。RS485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，最大傳輸距離為1.2km。

1.2 現場儀表

本項目對于變壓器低壓主進線回路，饋線回路等，采用的都是PZ-80/E4智能電力儀表，PZ-80/E4智能電力儀表，為嵌入式安裝，可安裝在動力箱或低壓出線柜門板上，面板尺寸為80mm×80mm，規格為220/380V、5A，電流經互感器接入，精度0.5級，廣泛應用于高、低壓進線柜、聯絡柜、出線柜、動力柜等場合，帶RS485接口，Modbus通訊協議。

[2]2電力監控系統主要功能

2.1 數據采集與處理

數據采集是配電監控的基礎，數據采集主要由底層多功能網絡儀表采集完成，實現遠程數據的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數COSφ、電度Epi、遠程設備運行狀態等數據。

數據處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數據存入數據庫供用戶查詢。2.2 人機交互

系統提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統電氣一次主接線圖，顯示配電系統設備狀態及相應實時運行參數，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態刷新；模擬量顯示；開關量顯示；連續記錄顯示等。

2.3 歷時事件

歷時事件查看界面主要為用戶查看曾經發生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機交互，通過歷史事件查看平臺，您可以根據自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件，為您把握整個系統的運行情況提供了良好的軟件支持。

上海安科瑞電氣股份有限公司

2.4 數據庫建立與查詢

主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數據庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。

2.5 用戶權限管理

針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產，生活帶來的損失，實現配電系統的安全，可靠運行。可以通過用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權限的修改。2.6 運行負荷曲線

負荷趨勢曲線功能主要負責定時采集進線及重要回路電流和功率負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設備的運行負荷狀況。點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；可以查看實時趨勢曲線或歷史趨勢線；對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，為分析整個系統的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。2.7 遠程報表查詢

報表管理程序的主要功能是根據用戶的需要設計報表樣式，把系統中處理的數據經過篩選、組合和統計生成用戶需要的報表數據。本程序還可以根據用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。報表具有自由設置查詢時間實現日、月、年的電能統計，數據導出和報表打印等功能。2.8 模擬屏的實時監控

系統使用者可以在后臺中進行高壓低壓倒閘模擬操作，可以通過點擊后臺畫面中高壓低壓回路的開關，對模擬屏發送信號，可以實現對模擬屏中每一個點的實時控制。

3系統案例分析

上位機軟件為Acrel-2000電力監控系統組態軟件，該軟件是對現場電參量數據進行采集與監控的專用軟件，最大的特點是能以靈活多樣的“組態形式”而不是編程方式來進行系統集成，它提供了良好的用戶開發界面和簡捷的工程實現方法，只要將其預設置的各種軟件模塊進行簡單的“組態”，便可以非常容易地實現和完成對現場數據的采集與監控功能。Acrel-2000電力監控系統具有友好的人機交互界面，可實時和定時采集現場設備各電參量及開關量狀態，并將采集到的數據上傳給監控主機進行實時顯示與存儲。系統還提供了實時曲線和歷史趨勢曲線分析，符合用戶設計需要的報表、事件記錄和故障報警等功能。整個系統可以實現所有回路用電量的采集和統計，實現了遠程自動抄表、電力監測與實時監控功能。

3.1 數據采集和系統圖顯示

現場儀表測量并采集回路數據信息，上位機軟件再對現場儀表的數據進行定時或周期采集并存儲，可以自由設置采集的時間周期，最小的系統支持的采集周期。可以隨時查看任一表計的瞬時表值、累計量等信息，記錄時間間隔內電力儀表的電壓、電流、功率因數和有功電度等。這些參數信息可以自動保存到數據庫中，便于查詢。

系統具有友好的人機界面，便于普通的現場值班人員查看并記錄相關信息，系統一次圖（如圖2）不僅顯示了線路的開關狀態，還實時顯示電力等重要的電力參數。所有數據信息

[3]

上海安科瑞電氣股份有限公司

都定期的保存到數據庫中。

圖2高壓一次系統圖

3.2 遠程抄表

系統對所有采集到的數據都能實時的顯示，并保存到數據庫中，因此可以手動查詢每個回路的所有實時及歷史電參量數據，并以表格的形式展現給用戶，便于打印、保存。如圖3所示。

圖3 回路遠程抄表

3.3 電壓趨勢曲線

本系統對于重要回路，不僅可以對電壓進行實時顯示與監測，并可以根據保存的歷史數據做成趨勢曲線，可以查看實時和歷史變化趨勢，預測電能質量，并可對電力故障進行查詢，保證電力負荷的安全運行。如圖4所示。

圖4 電流趨勢曲線

上海安科瑞電氣股份有限公司

3.4 事件記錄與報警

主要用于查看歷史報警信息；幫助用戶進行事故查詢與追憶；支持歷史查詢，打印等功能。實時報警信息會即時彈出，提醒用戶所進行的操作。并對所有操作具有自動事件記錄功能。如圖5所示。

圖5 回路跳閘報警

3.5 模擬屏的實時監控

主要用于老師對學生的考核。學生可以在電腦前進行高壓、低壓分合閘過程的模擬操作，同時系統會相應的給模擬屏發送信號，老師可以在模擬屏現場查看學生操作的是否正確。如圖6所示。

圖6 模擬屏

4結束語

隨著智能建筑的發展及電力的廣泛應用，對智能建筑的配電系統的智能化集成管理已成為國家機關辦公建筑及大型公共建筑智能化建設的必然趨勢，本文介紹的基于Acrel-2000的電力監測與電力監控系統，不僅可以實時顯示電力運行狀態及用電狀況，還能對數據進行分析處理，以用戶適用的方式展現出來，滿足用戶的需求，實現對采集數據的分析、處理，其生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，極大的方便了用戶的使用，便于配電系統的實時監控與電參量的遠程抄表與分析研究，為智能建筑的節能技術提供參考。參考文獻

[1].王斌 杜運東等.基于Acrel-5000的大型公共建筑能耗監測系統設計與應用[J].智能建筑電氣技 術.2009.3(5)[2].任致程 周中.電力電測數字儀表原理與應用指南[M].北京.中國電力出版社.2007.4 [3].周中.杜運東.電力儀表在大型公共建筑電能分項計量中的應用[J].現代建筑電氣 2010.6

上海安科瑞電氣股份有限公司

作者簡介：

孔冠軍（1988－），男，漢族，學士，系統集成工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監控系統

郵箱：ACREL001@VIP.163.com

第四篇：嵌入式系統在車輛導航監控系統中的應用

2017屆結課論文

《嵌入式系統原理及應用》

學生姓名 學 號 所屬學院 專 業 計算機科學與技術 班 級

塔里木大學教務處制

塔里木大學課程論文

目錄

摘要.........................................................1 1.嵌入式系統的發展領域.......................................2 2.嵌入式系統在車輛導航監控系統中的發展........................3 3.系統的總體方案.............................................4

3.1相關技術介紹.........................................4 3.2系統的組成...........................................7 3.3車載監控終端.........................................9

3.3.1硬件部分功能...................................9 3.3.2軟件部分功能...................................9

4.系統軟件組成..............................................10

4.1 Windows CE開發環境的建立...........................10 4.2 Windows CE平臺的定制移植...........................11

4.2.1平臺配置......................................12 4.2.2 修改平臺.....................................13 4.2.3 生成操作系統鏡像.............................14 4.2.4 輸出平臺SDK..................................14 4.3 Windows CE平臺應用程序開發工具選擇.................15 5.系統硬件組成..............................................15

5.1硬件系統總體結構....................................15 5.2核心板..............................................16 5.3主板各主要模塊設計...................................18 6.小結......................................................22 7.心得體會..................................................22 參考文獻....................................................23

塔里木大學課程論文

嵌入式系統在車輛導航監控系統中的應用

摘 要嵌入式系統(Embedded System)是一種包括硬件和軟件的完整的計算機系統，它的定義是：“嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟硬件可剪裁，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積和功耗有嚴格要求的專用計算機系統。”嵌入式系統所用的計算機是嵌入到被控對象中的專用微處理器，但是功能比通用計算機專門化，具有通用計算機所不能具備的針對某個方面特別設計的、合適的運算速度、高可靠性和較低比較成本的專用計算機系統。

嵌入式GIS系統是目前GPS定位系統應用的一個熱點，發展十分迅速。盡管它的發展歷史不長，但是己經引起各方面的廣泛關注，有著巨大的市場潛力。以嵌入式GIS系統為核心的智能交通系統(ITS)可以廣泛應用于交通調度管理，車輛防盜，物流運輸等方面，可以大大提高交通使用率，緩解道路交通擁擠的難題，為國家節約資源，為企業降低成本。

關鍵詞：嵌入式系統 微處理器 計算機系統 嵌入式GIS系統

塔里木大學課程論文

1.嵌入式系統的發展領域

1．工業控制：基于嵌入式芯片的工業自動化設備將獲得長足的發展，目前已經有大量的8、16、32 位嵌入式微控制器在應用中，網絡化是提高生產效率和產品質量、減少人力資源主要途徑，如工業過程控制、電力系統、電網安全、石油化工系統。

2．交通管理：在車輛導航、流量控制、信息監測與汽車服務方面，嵌入式系統技術已經獲得了廣泛的應用，內嵌GPS模塊，GSM模塊的移動定位終端已經在各種運輸行業獲得了成功的使用。目前GPS設備已經從尖端產品進入了普通百姓的家庭，只需要幾千元，就可以隨時隨地找到你的位置。

3．信息家電：這將稱為嵌入式系統最大的應用領域，冰箱、空調等的網絡化、智能化將引領人們的生活步入一個嶄新的空間。即使你不在家里，也可以通過電話線、網絡進行遠程控制。在這些設備中，嵌入式系統將大有用武之地。

4．家庭智能管理系統：水、電、煤氣表的遠程自動抄表，安全防火、防盜系統，其中嵌有的專用控制芯片將代替傳統的人工檢查，并實現更高，更準確和更安全的性能。目前在服務領域，如遠程點菜器等已經體現了嵌入式系統的優勢。

5．POS網絡及電子商務：公共交通無接觸智能卡發行系統，公共電話卡發行系統，自動售貨機，各種智能ATM終端將全面走入人們的生活。

6.環境工程與自然：水文資料實時監測，防洪體系及水土質量監測、堤壩安全，地震監測網，實時氣象信息網，水源和空氣污染監測。在很多環境惡劣，地況復雜的地區，嵌入式系統將實現無人監測。

塔里木大學課程論文

這些應用中，可以著重于在控制方面的應用。就遠程家電控制而言，除了開發出支持TCP/IP的嵌入式系統之外，家電產品控制協議也需要制訂和統一，這需要家電生產廠家來做。同樣的道理，所有基于網絡的遠程控制器件都需要與嵌入式系統之間實現接口，然后再由嵌入式系統來控制并通過網絡實現控制。所以，開發和探討嵌入式系統有著十分重要的意義。

2.嵌入式系統在車輛導航監控系統中的發展

現在我國的車輛導航監控系統主要是建立在GPS/GSM/GPR/CDMA技術整合與運用的基礎上，這種科學的管理手段必然會在將來在各個地方各個領域得到廣泛的運用。近年來GPS的行業應用快速發展，呈現出與業務結合、多樣化發展的特征。車輛導航監控系統方面的研發，為提高各運輸企業運營管理效率提供了強有力的保障。主要對車輛導航監控系統中車載終端硬件平臺搭建，軟件開發環境搭建，車載終端與監控中心通信，車載終端客戶端與監控中心服務器應用程序等進行了設計和闡述，實現了車輛導航監控系統的基本功能。

車輛導航監控系統設計由基于嵌入式車載導航終端設計和監控中心上位機平臺設計兩大部分組成。嵌入式車載導航終端完成的主要功能包括:通過GPS模塊接收衛星信號;對接收到的衛星信號進行處理實現車輛的實時定位;通過運行相應的地圖軟件對車輛進行導航;通過GPRS無線通訊模塊向監控中心上位機發送車輛實時信息;接收上位機下傳的管理信息，實現接打電話收發短信的功能。監控中心上位機平臺主要功能包括:接收嵌入式車載導航終端上傳的車輛信息;對相關車輛的位置信息實時顯示;對相關車輛進行實時監測和管理;通過數據庫對重要信息進行存儲。

塔里木大學課程論文

3.系統的總體方案

3.1相關技術介紹

(1)GPS技術

GPS即全球定位系統(Global Positioning System)是美國

塔里木大學課程論文

抗干擾性好、保密性強。由于GPS系統采用了偽隨機噪聲碼技術，因而GPS衛星所發送的信號具有良好的抗干擾性和保密性。功能多，精度高。GPS可為各類用戶連續地提供動態目標的三維位置、三維速度和時間信息。

圖1 GPS接收機的基本構成

②GPS定位原理

GPS定位的基本原理是根據高速運動的衛星瞬間位置作為己知的起算數據，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。

(2)GIS技術

地理信息系統(Geographical Information System，簡稱GIS)，是20世紀60年代開始迅速發展起來的地理學研究技術，是隨著地理科學、計算機技術、遙感技術和信息科學的發展而發展起來多種學科交叉的產物。地理信息系統(GIS)就是一種利用計算機對有關地理、空間位置的數據信息進行存儲、處理、查詢和顯示的計算機支持系統。

塔里木大學課程論文

以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有空間分析、多要素綜合分析和動態預測的能力，并能產生高層次的地理信息;由計算機系統支持進行空間地理數據管理，并由計算機程序模擬常規的或專門的地理分析方法，作用于空間數據，產生有用信息，完成人類難以完成的任務。

(3)GPRS技術

因為車載終端不可能利用有線方式與外界進行通信，必須要使用一種便捷的方式，而GPRS是目前階段解決移動通信信息服務的一種較完美方案。

①GPRS簡介

GPRS(General Packet Radio Service)為通用分組無線業務的簡稱，是歐洲電信協會GSM系統中有關分組數據所規定的標準。是一種基于GSM系統的無線分組交換技術，提供端到端的、廣域的無線IP連接。GPRS充分利用共享無線信道，實現數據終端的高速、遠程接入。作為現有GSM網絡向

塔里木大學課程論文

圖2 GPRS系統結構

GGSN是外部分組數據網或分組交換數據網與GPRS核心網之間的網關節點，如果外部網絡IP網，GPRS可以看成一個普通的IP路由器，它服務于移動臺的所有IP地址，該節點可以包括防火墻和分組過濾機制，另外，GGSN根據移動臺的位置，為其指定一個SGSN的接口。

3.2系統的組成

可視化實時監控系統由車載監控終端、無線通信網絡、監控中心三部分組成。系統組成結構如圖3所示。

(1)車載監控終端

車載監控終端是整個系統的核心，主要分布在各個執法車輛上，提供給用戶一個簡單的操作界面，以便進行電子地圖顯示、地理信息查詢、實時位置顯示、最優路徑選擇等。同時負責接收GPS衛星定位信息并解算出車輛的位置、速度等信息;采集有關車輛狀態信息、報警信息的數據，并把這些數據通過GPRS無線網絡，按照通信協議，傳送到監控中心;接收并執行來自監控中心的命令等;同時還應具有防盜、報警、遠程控制等功能。

塔里木大學課程論文

圖3系統組成結構

(2)無線通信網絡

無線通信網絡是連接車載終端與監控中心的紐帶，是組成整個系統的關鍵。為了能保證系統數據傳輸的準確和通信系統覆蓋范圍的廣泛，并考慮到城市電磁環境的影響，本系統采用了GPRS無線網絡傳輸數據。

(3)監控中心

監控中心由監控計算機和監控軟件組成。監控中心平臺是以電子地圖為基礎對數據庫的監視和控制的操作平臺，具有很方便的信息數據庫和電子地圖操作功能。監控計算機是一臺具有固定IP地址的主機，可接入Internet等外部數據網。監控中心接收車載終端上傳的車輛位置、狀態等信息，進行相應數據轉換處理后，與監控計算機系統上的GIS電子地圖進行匹配，并根據需要在電子地圖上實時顯示車輛位置、狀態等信息。

塔里木大學課程論文

3.3車載監控終端

車載終端主要分為硬件與軟件兩大部分，其結構如圖4所示。

圖4車載終端結構

3.3.1硬件部分功能

(1)車載計算機:是車載終端的核心部件，主要負責與GPS模塊、GPRS模塊的通信，提供人機交互的接口LCD顯示屏及觸摸屏，同時支撐嵌入式操作系統所需的底層硬件資源和相關的硬件部件。

(2)GPS模塊:主要接收GPS定位導航信息，提供車輛的位置、速度、時間等信息。(3)GPRS模塊:主要負責與監控中心的通信。

(4)LCD顯示屏及觸摸屏:主要是提供人機交互的平臺，通過LCD顯示屏提供給用戶一個簡單的友好的界面，觸摸屏負責給計算機提供用戶的輸入命令等。3.3.2軟件部分功能

(1)嵌入式操作系統:主要用于對終端的硬件資源進行統一管理及調度，為系統的應用軟件提供一個良好的開發環境;為嵌入式地理信息系統(Embedded GIS)提供一個軟件平臺:提高系統的開發效率。

塔里木大學課程論文

(2)地理信息系統:包含以規定的標準化格式存儲的電子地圖以及與地圖有關的信息數據，能夠提供地圖與信息數據的查詢、顯示、瀏覽等服務，支持應用程序的調用。

(3)操作界面:是用戶與終端的人機交互接口，用于接受用戶的操作指令，把電子地圖、定位信息、行駛路線等以直觀的顯示給用戶，并能在電子地圖上實時提供車輛的位置。

(4)路徑規劃:即按一定的條件(如最短行車距離或時間)快速生成從出發點到目的地的最佳行車路線供駕駛員參考。如果能獲取實時的交通信息，還能對行駛的路線作及時調整以適應當前交通狀況。

(5)定位導航:利用電子地圖中的道路信息數據對GPS原始的定位數據進行自動修正，將車輛位置匹配到合適的道路上，同時將匹配的結果顯示到電子地圖。

(6)信息查詢:對用戶感興趣的目標查詢，并將查詢的結果以醒目的方式顯示出來。

4.系統軟件組成

4.1 Windows CE開發環境的建立

(1)宿主機硬件平臺

嵌入式系統是先進的計算機技術、半導體技術、電子技術以及各種具體應用相結合的產物，是不斷創新的新型集成知識系統。由于嵌入式系統資源受限，嵌入式系統的開發一般采用宿主機/目標機模式，經交叉編譯生成目標平臺上可運行的二進制文件，最后下載到目標平臺運行。在進行嵌入式開發前，首先應建立和配置好交叉開發環境。配置和調試Windows CE需要一臺高性能開發工作站和一臺目標調試設備。

塔里木大學課程論文

(2)Microsoft Platform Builder簡介

Microsoft Platform Builder(以下簡稱PB)是微軟的一個定制基于Windows CE.net操作系統的嵌入式平臺的集成開發環境，如圖4.2所示。它提供了供開發人員快速建立基于Windows CE.net的嵌入式系統所需的各種工具。它運行在桌面Windows下，開發人員可以通過交互式的環境來設計和定制內核、選擇系統特性，然后進行編譯和調試。同時，開發人員可以利用PB來進行驅動程序開發和應用程序項目的開發等。

與其他微軟開發工具相似，它包含工作空間(Workspace)，特性目錄區(Catalog)，調試窗口價ebug Window)和程序編輯窗口(Edit Window)。在工作空間可以查看所定制Windows CE操作系統所包含的組件，在這里可以為項目添加所需的組件;在編輯窗口可以修改或者編寫相應的程序，調試窗口可以反饋調試過程或編譯過程中的信息。

4.2 Windows CE平臺的定制移植

Windows CE操作系統是基于組件模型的，它由一些基本的操作系統函數和可選函數組成。基本函數應該適合每一個使用Windows CE操作系統的硬件，可選函數則可以依據硬件條件進行選擇搭建基于Windows CE操作系統的平臺需要完成以下主要工作: 導入和硬件平臺相關的.cec文件;利用標準開發向導，根據Windows CE的架構創建一個平臺;為特定的目標設備創建一個自引導程序和板級支持包(Board Suport Package);加入BSP文件編譯操作系統鏡像文件，通過以太網將鏡像文件下載到目標設備，并調試平臺;平臺搭建并調試成功，為平臺應用程序開發者導出軟件開發工具包((SD殉。使用PB集成開發環境搭建Windows CE操作系統的平臺的過程如圖6所示。

塔里木大學課程論文

圖6定制Windows CE操作系統的過程

4.2.1平臺配置

包括兩部分:系統配置和平臺BSP配置，即選擇操作系統的基本配置。并為特定的平臺選擇相應的微處理器和板級支持包BSP(Board Support Packet)，導入和硬件平臺相關的.cec文件。

Windows CE.net操作系統核心代碼。sdk下按照平臺體系結構存放各種開發工具，例如編譯器等。others的內容包括MFC, ATL的共享代碼、庫文件及.net的共享庫等。

這一步如果要深入，還有很多細節工作要做。大體上需要在public目錄生成自己的操作系統配置包、platform目錄中生成自己的平臺硬件目錄，當然可以先拷貝Microsoft提供的樣板，然后進行修改。

塔里木大學課程論文

4.2.2 修改平臺

這一步充分體現了Windows CE的模塊化特征。如圖4.3所示，該步的工作主要包括開發驅動程序、創建或添加用戶特性以及修改配置文件。

在PB中，定制平臺系統的構成以模塊的方式進行管理，包括驅動程序，用戶可以從開發機已安裝的模塊集中添加所需的模塊，模塊集以CEC文件的形式存在。PB集成開發環境的兩個工作區:workspace和catalog，分別以直觀的方式顯示開發人員已經選定的特性列表和操作系統可選特性的一個集合。

該步驟需要修改的配置文件包括:bib文件、reg文件、dat文件、db文件，它們都可以用文本編輯器訪問。若主文件名為Common，表示是通用配置文件，若主文件名為Platform，表示是某一個BSP的配置文件，若主文件名是Project，表示是所定制平臺的配置文件。修改配置文件可裁減優化WinCE，用戶根據需要創建自己的配置文件。

bib文件定義了包含在內核鏡像中的文件和模塊的名稱、加載位置，主要的bib文件有Common.bib, Config.bib, , Platform.bib等。reg注冊表文件建立操作系統映象的注冊表入口，注冊表存儲了包括應用程序信息、設備驅動程序的配置、系統配置信息和用戶參數等。Platform.reg配置與平臺有關的注冊表信息，如設備驅動程序入口，Project.reg設置與工程有關的注冊表項。db文件是WinCE提供內置的輕量級數據庫管理文件，其屬性數據庫由一張記錄表組成，每個記錄包含不同的屬性信息:標志屬性的ID號、類型和值。使用ADOCE可以容易的訪問屬性數據庫，還可使用SQL語句查詢信息。dat文件中安排了最終操作系統中文件系統的目錄結構，它定義了目錄和指定文件位置，當冷啟動CE時，filesys.exe用這些數據創建目錄、快捷方式。

塔里木大學課程論文

4.2.3 生成操作系統鏡像

當前兩步準備就緒后，就可以生成操作系統鏡像文件，然后下載到目標機。下載可以通過串口、并口或網線，具體可以設置PB開發環境和目標機。當開發機PB環境中己準備下載操作系統鏡像，目標機啟動程序就可以將該鏡像下載到目標機。本文采用網線進行下載。下載完畢，如果正常的話，PB中設置的遠程服務也會啟動起來，如:TargetControl(CES均、Target Messages(CETerm), Debugger和Data Visualization Tools等。

此時，PB中就可以控制目標機中運行的系統，查看、啟動或關閉進程等等。同時，PB還提供一系列遠程控制工具對目標機中運行的系統進行配置，遠程調試器可以很方便對目標機中運行的程序進行調試。由于根據開發的需要，目標機可能要不斷更換，而且目標設備和開發用的目乒機硬件配置肯定不一樣。在這樣的情況下，如果新的目標機采用不同的硬件體系結構，可能會需要開發OEM適配層(OAL), BSP或BootLoader以支持目標機的啟動下載。不過，一般的系統開發往往都是以開發基于Windows CE的軟件為重點，因此，在選擇目標設備時盡量采用PB直接支持的硬件體系結構，如果不能避免，OEM廠商往往會提供Windows CE的這些硬件支持包。

4.2.4 輸出平臺SDK 前面的工作主要是為了定制能在目標機上正確運行的Windows CE操作系統，這是個不斷修改、調試、再修改調試的反反復復的過程。如果最終的Windows CE操作系統符合要求，用戶準備在此操作系統之上開發應用的話，就可以輸出適合該平臺的SDKo這樣做的目的是為了方便編寫應用程序。生成的SDK很容易安裝到其他的編輯器上面。

塔里木大學課程論文

例如，可以把自己生成的SDK安裝到EVC下面，這樣當需要新建一個工程時，定制的SDK就會出現在選擇畫面中。

4.3 Windows CE平臺應用程序開發工具選擇

在.NET技術出現之前，微軟為Windows CE.net提供了兩個開發工具，分別是Embedded Visual C++和Embedded Visual Basic，使用的計算機語言分別為C++和BASIC。在.NET出現之后，微軟又推出了Visual Studio.NET(簡稱VS.NET)開發工具集，還在其中新加入了C#語言。雖然可供選擇的開發工具更多了，并且VS.NET使WindowsCE.net下軟件開發變得更容易，但是EVC仍然是廣大軟件開發者的首選。

5.系統硬件組成 5.1硬件系統總體結構

一般嵌入式設備的硬件架構都是以嵌入式微處理器為核心，通過處理器接口擴展以及平臺硬件的支持，把眾多的外設單元集成進整個系統中，并通過CPLD等邏輯轉換器件和其它硬件電路完成對外設模塊進行讀寫和控制操作的支持，圖7是硬件系統結構框圖。本系統采用核心板和底板的設計方案，核心板和底板采用兩個160PIN連接器連接。在核心板上主要資源有基于Intel XScale架構內核的嵌入式處理器PXA270} 64MB SDRAM, 32MB Nor Flash及電源管理模塊。底板上集成了車載終端所需的各接口部件，包括lOM/100M以太網接口、LCD接口、觸摸屏、RS232標準串口、AC97音頻接口、PCMCIA接口，同時為了以后升級擴展的方便，還有SD卡接口、USB接口等。

塔里木大學課程論文

圖7硬件系統框圖

同時，在系統中通過RS-232擴展了GPS模塊，主要用于接收GPS導航信息。通過PCMCIA接口擴展一GPRS無線上網模塊，用于同監控中心的信息交互。通過網卡接口擴展的RJ-45接口用于實現同宿主機的數據交換，下載內核等。在人機交互方面，主要通過LCD顯示屏與觸摸屏提供，LCD顯示器提供給用戶友好的界面，并通過觸摸屏來響應用戶的各種請求。

5.2核心板

(1)PXA27x微處理器簡介

PXA27x系列處理器是Intel公司2004年新推出的，它在性能上有了很大改進。它同時集成了Intel的多項專利技術，其中包括集成Intel無線MMX指令集、無線動態(Wireless Speed Step)技術和快速拍攝(Quick Capture)技術，大大提升了PXA27x多媒體、3D圖像處理、視頻處理方面的能力。在本核心板上微處理器采用PXA系列處理器中的PXA270處理器。它采用了XScale微架構，并在此架構的基礎上提高了處理媒體的效率，優化了處理器的功耗，同時添加了眾多針對移動終端設備設計的新功能。

塔里木大學課程論文

(2)存儲器接口設計

PXA27x系列處理器的存儲器接口支持各種存儲器芯片，包括SDRAM, Flash,SMROM, ROM, SRAM及與SRAM類似的可變延遲1/O等。PXA270處理器的存儲器接口將其支持的存儲器分為動態存儲器和靜態存儲器兩類。

①Nor Flash接口設計

圖8是Nor Flash接口原理圖，采用兩片Intel的RC28F128K18C115芯片，構成了32MB的Flash存儲器。這里的Flash芯片是16位的，故采用兩塊并聯的方法進行位擴展，為處理器32位的數據總線支持。處理器啟動時，從0x00000000地址開始執行代碼，本系統設計為從Flash引導系統，因此它必須接到靜態存儲器的塊0(BankO)，使用處理器的nCSO作為片選信號。Flash的其他控制引腳由處理器內部集成的Static Memory控制器進行控制。Flash主要作為Boot ROM，用來存儲EBoot程序和Windows CE的系統鏡像。

②SDRAM接口設計

圖9是SDRAM接口原理圖，采用Infineon公司的HYB25L256160AC-7.5芯片，本系統采用兩塊并聯位擴展方式構成64MB的SDRAM存儲器，提供32位的總線支持。它連接到處理器動態存儲器的

塔里木大學課程論文

(3)其他模塊設計

CPLD(Complex Programmable Logic Device)采用Xilinx公司的XC2C256系列產品，根據功能要求選用XC2C256-7TQ 144型號。

圖8 Nor Flash接口 圖9 SDRAM接口

5.3主板各主要模塊設計

主板上主要是滿足系統所需的各種接口，提供外設到核心板的連接。在主板上主要集成TLCD顯示器、觸摸屏、3個RS232接口、網絡接口、JTAG調試接口、PCMCIA接口、聲卡接口，同時為了以后系統升級的擴展方便還設計了SD卡接口、USB接口等。下面就主要部分作一介紹。

塔里木大學課程論文

(1)網絡接口設計

網絡接口芯片采用SMSC公司為嵌入式應用系統推出的

塔里木大學課程論文

(2)音頻及觸摸屏接口設計

音頻及觸摸屏接口原理圖如11所示。UCB 1400是由飛利浦公司推出的一款具有集音頻解碼/編碼功能、觸摸屏控制器和功率管理接口于一體的多功能芯片。在音頻處理方面，它合整合了20位立體聲譯碼/編碼器，并支持可編程抽樣率、輸入/輸出增益和數字音響處理，如音量、靜音、低音和高音控制等。它與Intel音頻解碼/編碼97(AC'97Audio Codec'97)完全相容，因此可與Intel PXA270處理器的AC-Link控制器連接。其音頻輸出信號由經由LM4881芯片，放大后輸出至耳機或揚聲器。本系統觸摸屏采用4線電阻式觸摸屏，其四根引線分別與UCB 1400的TSPX, TSMX, TSPY和TSMY相連，而PXA270通過 AC-Link控制器與觸摸屏通信，來得到位置信息。

圖11 音頻及觸摸屏接口

塔里木大學課程論文

(3)串行接口設計

PXA270處理器共提供三個UART接口，其中一個全功能串口，一個藍牙串口和一個標準串口，它們都為3.3V TTL電平，為了能與標準RS232C串行設備通信，必須要對它們進行電平轉換。本系統中分別采用一片MAX3243和兩片SP3223對它們進行電平的轉換。其接口原理如圖12所示。藍牙串口用作調試串口，其它兩個串口可以擴展GPS模塊等。

圖12 RS232接口

(4)其它接口

主板上還包括LCD顯示器接口、JTAG調試接口、USB接口、SD卡接口、PC卡接口等，因為這些在PXA270內部都集成了相應的控制器，其設計比較簡單，就不再詳細說明。

塔里木大學課程論文

6.小結

本文所闡述的車載監控終端實現了導航監控的基本功能，達到了系統的基本要求，同時本系統還可作為一般的自主式車載導航設備使用。首先以Intel XScale架構內核嵌入式處理器PXA270為中心的硬件平臺，然后針對設計的硬件平臺進行了Windows CE嵌入式操作系統的定制移植，最后在設計的平臺上進行了系統的應用開發。

本文的車載監控系統終端是基于全球定位系統，配合電子地圖實現對移動車輛的實時定位與導航并利用地圖匹配算法，提高了定位的可靠性。車載終端的一個重要功能就是利用地理信息系統的空間優勢快速生成通往目的地的最優路徑。本文根據已有的電子地圖，采用一種較為簡便方法生成道路網的拓撲關系，實現了快速生成出發地至目的地的最短路徑，為行車提供了方便。

本文還講述了其它基本功能，如電子地圖操作、地圖查詢、無線通信等。本文采用GPS單點定位方法，但它易受外界環境的干擾，尤其是在高樓林立的，或者車輛通過隧道、立交橋、涵洞等特殊地段時，GPS信號將很差甚至中斷而無法定位。要得到連續可靠的定位信息，可加入航位推算(DR-Dead Reckoning)裝置，如陀螺儀和里程儀等，利用GPS/DR組合定位方法來解決GPS盲區定位問題。

7.心得體會

通過這次的課程學習讓我受益匪淺，使我對嵌入式的基本知識有了進一步的提高，從開始看到書時的相當茫然，毫無了解，根本不知道該如何學習，經過一個學期的學習，終于對嵌入式技術在生活中應用有了認識。

塔里木大學課程論文

在課程學習的過程中，我們花了大量的時間在開發板上動手實踐，根據書本上的內容，結合老師的指導和同學的幫助，讓我對嵌入式不再那么生疏，有了新的認識，后面的實驗也能自己去完成。在這次的學習過程中，令我感受最深的就是對所學的知識綜合運用與理解，同時也讓我明白了過程的艱辛和困難。

參考文獻

1、張其善，吳今培，楊東凱.智能車輛定位導航系統及應用.北京:科學出版社，2002

2、富立，范耀祖.車輛定位導航系統.北京:中國鐵道出版社，2004

3、胡剛，金振偉，司小平等.車載導航技術現狀及其發展趨勢.系統工程.2006

4、甘浩，胡雨.基于TTS的智能車輛定位導航系統.商用汽車雜志.2005

5、馬忠梅，李善平，康慨等.ARM&Linux嵌入式系統教程.北京:北京航空航天大學出版社

6、陳則王，袁信.GIS在車輛定位導航系統中的應用.微型電腦應用.2002

7、陳飛翔，謝忠，周治武.嵌入式GIS的研究與開發.計算機與現代化.2003

8、常青，楊東凱，寇艷紅等.車輛導航定位方法及應用.北京:機械工業出版社，2005

9、田東風.Windows CE應用程序設計.北京:機械工業出版社，2003

10、陳向群等.Windows CE.NET系統分析及試驗教程.北京:機械工業出版社，2003

11、周毓林，陸貴強等.Windows CE.net內核定制及應用開發.北京:電子工業出版社，2005

12、崔鐵軍，李玉，饒欣平.嵌入式GIS的發展及開發實踐.測繪學院學報.2004

第五篇：淺談雙絞線在視頻監控系統中的實際應用

淺談雙絞線在視頻監控系統中的實際應用

來源：慧聰安防網

一、概述

在現代智能建筑的弱電系統中，安防系統具有非常重要的地位。在傳統的設計和施工中，往往將網絡布線與安防監控布線分開考慮，由于使用的介質差異使人們無法將它們很好地統一到一起。但是在大廈的安防監控點不斷增加的情況下，較為粗硬的同軸電纜布線數量增多會占用大量的管道資源，而且布線難度很大，況且在布線的長度過大時還會引起圖像質量的下降。

與普通公路相比，作為一種特殊建筑的高速公路，具有線型好、設計標準高、交通流量大、行車速度快等特點。然而，如不采用先進的管理措施，在交通量大、氣候惡劣的情況下，極易發生交通事故和交通阻塞。為此，在一些車流量非常大的高速公路上部署全程的監控系統就是必不可少了。這些監控系統可實施交通流量和交通運行監視，對關鍵點進行氣象檢測，對關鍵路段實施交通適時控制，及時發現各種異常情況并采取應急措施，保證高速公路高速、安全、經濟地運營管理。

隨著高速公路管理要求的不斷提高，收費管理、數據通信、圖像監控已經是現代化高速公路建設中必不可少的一個部分。圖像監控系統主要由以網絡視頻服務器為核心，以及攝像機、云臺、解碼器、等設備組成。攝像機設置于收費通道、收費亭、重要路段口，可監視車型，減少車輛檢測方面的設備、可以監視收費員的工作情況。監控軟件可將收費數據和日期時間疊加顯示在放行車輛圖像上，并錄像存檔，這樣既可作實時監控或有選擇地審查可疑的操作人員，實現對收費作業圖像信息化的監督管理，并能夠對違章作弊的行為提供憑證。監控軟件還可以同時顯示多個收費通道、收費亭、重要路段口的畫面，并在同一時間錄下相關的多個圖像。

但是基于筆者多年的布線從業經歷，我認識到，隨著距離的延伸，傳統布線中的主角----同軸電纜越來越不能滿足施工和應用的需求。新的布線技術的出發點就是將網絡布線與安防布線盡量統一到一個平臺上，減少布線的難度和造價。在這種布線技術中采用網絡布線中廣泛使用的非屏蔽電纜（如5類纜）來傳輸圖像信號，同時利用非屏蔽電纜中的空余線對為是攝像機供電。為實現這種技術需要使用兩種關鍵的設備：雙絞線視頻傳輸設備和遠程供電器。