第一篇：煤礦主排水泵計算機遠程監控系統設計

煤礦主排水泵計算機遠程監控系統設計

摘 要: 針對煤礦主排水泵的特點和當前測控技術發展,本文介紹了一種基于模塊化的煤礦井下

主排水系統計算機監控系統。該系統實時采集水泵系統的運行參數自動控制水泵的啟、停和切換

故障機組,具有語音報警、報表輸出及水泵性能測試等功能,對實現煤礦主排水泵的自動化管理具

有參考價值。

關鍵詞: 煤礦;主排水泵;計算機監控

針對煤礦主排水泵的特點和當前測控技術發展,本文介紹了一種基于模塊化的煤礦井下主排水系統計算機監控系統。該系統實時采集水泵系統的運行參數自動控制水泵的啟、停和切換故障機組,具有語音報警、報表輸出及水泵性能測試等功能,對實現煤礦主排水泵的自動化管理具有參考價值。

煤礦井下排水系統是煤礦生產中的主要工作系統之一,它承擔排出井下全部涌水的重要任務,是保證煤礦安全生產的關鍵設備。排水系統是煤礦生產的耗電大戶,占全部生產用電的13 %～18 %。因此有效地控制排水系統,使其高效低耗、經濟可靠地運行對煤礦安全生產意義重大,也是降低煤炭生產成本的有效途徑。本文設計了一套主排水泵計算機遠程監控系統,采用先進的測控技術和設備,實時監測排水系統各項運行參數,計算排水系統的運行效率是否達要求,判斷設備檢修質量是否符合標準,根據用電的波峰時段自動控制排水泵的運行。對保證設備的安全、經濟運行有重大意義。1 監控系統對象和主要功能

(1)監控對象: 本系統的監控對象為5臺HDM420X8分段式多級離心泵, 其中1#、2#、3#泵安裝在外倉，4#、5#泵安裝在中倉。拖動電機功率為1400kW、電壓為10KV,型號為YB 710M2的隔爆型三相異步電動機，啟動時由井下中央變電所高壓柜直接起動。各水泵吸水管獨立,離心泵的出口設有4趟管路，每臺泵具體使用哪趟管路由設在4趟管

路上的20個液壓閥控制，液壓系統由1個液壓站（液壓站設有2臺油泵，油泵所配電機為YBX160M1-4 11KW 660V）和20個液壓閥組成。除此之外泵房還安裝了兩臺型號為2BE1-103水環式真空泵（一用一備，拖動電機型號為YB2-160M-4）為離心泵抽真空。排水系統的效率是由水泵、電動機、管路傳動效率綜合決定的,實際運行中電動機、傳動效率比較穩定,而水泵、管路效率則是影響排水系統工作效率的主要因素。因此,本系統需要監測的主排水泵和電機的主要工作參數為:水泵的流量、出口壓力、入口真空度,電機的電壓、電流和功率等。(2)主要功能

1)實時檢測各水泵的入口流量qv(m3/ s),入口真空度P1(KPa),出水口壓力P0(MPa)。

2)實時檢測各水倉水位hc(m),在水位高、低限及增長速度過快時報警。

3)實時檢測各電機的電壓、電流、有功功率Pdr(kW)、電動機軸承溫度和定子溫度。

4)根據各檢測參數和輸入參數,計算出排水系統的管路效率ηg、水泵效率η和排水系統效率ηx及噸水百米電耗Wt.100等數據。5)定時記錄各項數據,能自動生成日報表、月報表和年報表。6)滿足離心式水泵性能測定要求,自動生成水泵性能測試報告和有關性能曲線。

7)根據定時設置自動啟動/ 停止水泵,自動切除故障機組;實現遠程控制功能,調度人員在地面上可以遠程控制各水泵的運行,實現無人值守,達到管控一體化。2 監控系統硬件組成

本系統由現場檢測儀表和遠程監控單元組成。由于煤礦井下情況復雜,條件惡劣,要求系統可靠性高、抗干擾能力強及維護簡單,故現場測控單元專門選擇了西門子公司的S7-300系列PLC,采用遠程I/O擴展模塊方式;遠程監控計算機可以根據需要安裝在井下中央變電

所、地面運轉工區或調度室,由工業控制計算機和聯網設備組成。整個系統的網絡結構如圖1 所示。

圖1 1)PLC監控模塊

a.CPU為性價比較高的CPU313C-2DP，本CPU帶有一個MPI接口和一個Profibus－DP接口，128KB RAM存儲器；DI/DO為16384，集中配置為1024；AI/AO為1024。b.模擬量輸入模塊AI：選用6ES7331-7KF02-0AB0模塊，其技術參數為：

8點（4～20mA）／4點（熱電阻）／可組態／最大輸入電流40 mA／可對二線制變送器供電／分辨率14位＋符號位。2)信號采集傳感器

a.智能電量采集模塊本系統對各電動機的三相電壓、電流和有功功率等電量參數的檢測選用長江斯菲爾公司的JDS194-BS4P/Q4T型智能電量變送器。該變送器輸出4-20mA模擬量信號,實現對電壓、電流、功率、及功率因數等電量進行高精度的測量;能有效克服共模干擾,不受諧波成分的影響,適于復雜環境電量測量。

b.超聲波流量計: 外夾式超聲波流量計系列測量滿管的液體流量

計，選擇隔爆兼本質安全型，隔爆等級Exd[ib]ⅡBT6，并可選擇本質安全型遙控器，防爆等級ExibⅡBT6，能夠完成固定和移動測量。采用專用耦合劑（室溫固化的硅橡膠或高溫長鏈聚合油脂）安裝，安裝時不損壞管路。c.超聲波液位計

防爆超聲波液位計內置溫度補償，功率自適應，可擁有信號處理技術等，提高了儀表的測量精度。對干擾回波有明顯得抑制功能。爆超聲波液位計采用金屬鋁合金壓鑄外殼，外觀漂亮，并有很好的防護能力。儀表采用工業隔離電源，所有的輸入、輸出線上都有防雷、過壓、過流保護電路。爆超聲波液位計是一種非接觸式儀表，不跟液體直接接觸，故障率較低。同時儀表安裝時，不需要清罐、不影響生產的正常運行。儀表提供多種安裝方式，用戶完全可以通過本手冊進行儀表的標定。所有的輸入、輸出線均具有防雷、過流、過壓的保護功能。d.壓力傳感器

CYT-102防爆壓力傳感器選用高精度、高穩定性的并集成數字化調理芯片，對傳感器的偏移、靈敏度、溫漂進行數字補償，將被測介質的壓力轉換成標準電信號。高質量傳感器芯體、精湛的封裝技術、成熟完善的裝配工藝確保了壓力變送器的高質量和優異性能本產品提供多種螺紋接口形式和引線方法，能夠最大限度的滿足客戶的需求。擴散硅充油芯體，帶隔離膜片它采用了本公司的電子束焊接技術，將O E M硅壓阻式充油芯體與不銹鋼外殼焊接為一體。3)觸摸屏單元

選用西門子MP-277觸摸屏作為顯示終端，安裝在本質安全型電源控制箱的門上。其技術參數為：

顯示：彩色液晶顯示

尺寸（寬x高）：12.1/246 x 185 分辨率[像素]/顏色：800 x 600/256色

背光管無故障工作時間：60,000小時

操作系統：Microsoft Windows

接口：RS232、RS485 CF卡存儲卡（用于存檔、配方、備份/恢復）USB，串口（RS 232），網絡（Ethernet）

連接至控制器的接口：SIMATIC S7（MPI），通過PROFIBUS-DP（集成）連接至SIMATIC S7 電源：24VDC 組態軟件：SIMATIC ProTool或SIMATIC ProTool/Pro 4)遠程監控單元

遠程監控計算機選擇研華公司的IPC610 工業控制計算機,配置為PCA-6010VG /CORE 雙核2.8/2GDDR/160GHDD/DVD,聯網設備為光纖收發器,通過光纖和現場測控單元通訊。監控軟件選用西門子公司的WINCC6.0 ,實時處理、顯示并定時記錄現場測控單元轉發的數據；定時記錄各項數據,并能夠自動生成日報表、月報表和年報表;滿足離心式水泵性能測定要求,自動生成水泵性能測試報告和有關性能曲線;當現場設備出現故障時能夠自動彈出報警畫面并語音提示;實現遠程控制功能,調度人員在緊急情況下可以用自己的操作密碼遠程控制各水泵的運行。監控系統的軟件設計

監控系統的軟件包括遠程監控計算機監控系統軟件設計和現場PLC控制模塊的軟件設計。程序框圖如圖2 所示。

系統軟件設計主要以WINCC6.0 組態軟件為平臺編制監控軟件。編寫監控軟件的主要工作是對采集的數據處理方法,并將這些數據以各種需要的形式(如表格、曲線)顯示并打印出來。本系統主要完成水泵的自動控制功能.圖2 測控單元程序流程

對于水泵的輪值,為了延長水泵的使用壽命,在多臺水泵控制系統中一般要求,當一臺水泵工作一段時間后能自動被另一臺工作時間相對短的水泵所取代或者當滿足一定啟泵條件時要起動累計運行時間最短的水泵。本系統中五臺水泵最多啟動三臺,一臺備用,一臺檢修。也就是說當水位達到某一值時啟動水泵工作。這樣就有三個啟動水位,一個是啟動一臺泵水位, 一個是啟動二臺泵水位, 一個是啟動三臺泵水位。同樣停泵也有三個水位點。為了防止啟停泵時的沖擊,要求啟動或者停止時必須有一定的間隔,不能同時起或者同時停。同時還要求起動當前不在工作的余下的泵中運行時間最短的一臺,停止要求先停運行時間最長的一臺。同時檢測井下供電電流值，計算用電負荷率；根據礦井涌水量和用電負荷率，將水泵控制在用電低峰和一天中電價最低時開啟運行，而在用電高峰和電價高時停止運行，以達

到避峰填谷和節能的目的。譬如：在用電低谷時，當水位達到高位1值時，便立即起動1臺泵；當水位繼續上升至高位2值時，起動第2臺泵，若水位繼續上升到高位3值時，則起動第3臺泵，同時，發出報警信號。但在用電高峰時，當水位上升至高位2值時，才起動1臺泵。即當水位升至高位2值時，則不論電網負荷如何，必須起動水泵。

要實現以上流程,首先判斷當前要不要啟停泵,如果達到了啟停泵的條件,再把各臺泵當前運行的時間進行排序,得到泵的運行時間排序后就可以控制泵的啟動和停止,即啟動時運行時間短的泵先啟動,停止時運行時間長的泵先停止。同時需要注意的是,為了避免對電網的沖擊,在需要啟動或停止多臺水泵時,每啟動或停止兩臺水泵必須要有一定的時間間隔。4 結束語

煤礦主排水泵計算機遠程監控系統經實踐證明設計合理,軟硬件選型正確,設備運行穩定可靠,其模塊化設計易于擴展、維護簡單方便;系統檢測數據準確,輸出報表完整,符合主排水泵性能測試要求,為排水系統的及時檢修提供了數據依據,提高了排水系統的運行效率和自動化管理水平。

第二篇：基于ARM嵌入式的遠程監控系統設計

基于ARM嵌入式的遠程監控系統設計

摘要：基于ARM 內核的嵌入式系統在遠程監控報警系統中的設計實現與應用。核心部分主要包 括 ARM 嵌入式平臺設計及 μC-OS 嵌入式實時操作系統移植；人機交互界面 μCGUI 的設計與實現；遠程通訊及自動報警等；系統的設計還考慮到了擴展性和通用性以及與其他監控設備無縫連接等問題。

關鍵詞： ARM；μC/OS-II；μCGUI；遠程監控 引言

監控系統現已成為現代化生產、生活中不可缺少的重要組成部分。目前，監控系列產品 種類繁多，大部分廣泛應用于交通、醫院、銀行、家居、學校等安防領域。

隨著嵌入式系統的出現，尤其是基于 ARM 內核芯片的嵌入式系統的出現，使得監控系統的應用領域更為廣泛。本文設計的遠程監控報警系統除了作為安防功能外，還可以應用于以下領域：通訊領域：遠程通訊、視頻會議和視頻點播、證券、遠程教育等。醫療領域：病房監護、遠程診斷等。工業領域：遠程設備診斷、維護、維修，遠程生產監控等。家用領域：家用電器遠程維護；電、氣、火等重大事故自動報警等。

系統設計

2.1系統組成

本文設計的遠程監控系統主要由中心控制器、數據終端、傳感器模塊、通訊模塊、接口模塊等幾部分組成。系統組成圖（如圖 1）。

2.2中心控制器 系統核心負責數據采集判斷處理。為了提高系統工作效率，這里使用的是三星公司的 S3C2410芯片作為處理器。S3C2410 芯片是一款高性價比的 ARM 芯片，非常適合作手機、PDA 等手持設備。主要特性包括： ARM920T 內核，最高工作頻率 203MHz，LCD 控制器：可直接驅動真彩液晶屏，最高支持 2048×1024 真彩液晶屏，2 個 USB Host端口，1 個USB Device端口，支持 Nand flash 啟動模式，SD 卡接口，UART、IIC、SPI、IIS 等多種類 型串行接口，4 通道DMA。

本文的監控系統的 CPU 核心部分使用的是標準的 SO-DIMM200 金手指接口，便于后期維護和升級。如果該監控系統的使用環境較為苛刻，可以將 CPU替換為S3C2440芯片。S3C2440完全兼容S3C2410全部特性（注意：芯片引腳不完全兼容）。與S3C2410芯片相比，S3C2440的性能更為優越：最高工作頻率可達500MHz，內部集成CMOS攝像頭接口，但價格較昂貴。

圖1 監控系統組成框圖

2.3數據終端 數據終端的主要功能是對監控數據進行分析、處理，及時將數據匯報給監控人員。同時，監控人員可以根據現場情況，使用數據終端對監控的設備進行遠程控制。數據終端最大優勢 就是安全、可靠、便于攜帶。一般情況下為了節約成本，可以將手機、PDA 等移動通訊設備作為數據終端使用。但是如果作為對高危環境或精密儀器的監控系統，數據終端需要專業定制。這里使用的是中心控制器的作為數據終端，即中心控制器既作為數據采集發送中心，也可數據接收處理中心使用。

2.4通訊模塊

通訊模塊主要負責遠程數據通訊。帶有 RS232/485、GPRS、CDMA 等一種或多種通訊 方式。需要根據現場環境和用戶需要進行定制。通訊模塊與控制器通過接口總線連接，連接 方式為 TTL/RS232/RS485 等。

2.5傳感器模塊

傳感器模塊的主要功能是感知外部環境，對外部環境進行實時監測。由人體紅外傳感器、振動傳感器、超聲波傳感器、可燃氣體傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等一種或多種傳感 器組成。可根據現場監測環境不同進行定制。

2.6接口模塊

接口模塊主要作為系統擴展功能使用，將控制器的 A/D 轉換、I2C、SPI 等多種接口進行 外部擴展。接口模塊沒有特定的功能，但可以根據需要與其他設備連接，例如可以與工業儀 器儀表或設備連接，實時對儀器或設備進行監控。

接口模塊雖然不是監控系統的主要部分，但是對于整個系統來說卻是不可缺少。因為本文的監控系統主要考慮到了系統的可擴展性和與其它系統無縫連接。通過接口模塊可以很方 便的對監控系統進行升級，并且可以實現與其他系統或設備的無縫連接。這也是本系統區優 于其他監控系統的主要功能。軟件設計

3.1工作軟件

系統的軟件設計較為復雜，這里只給出了整個工作軟件流程（如圖 2）。

圖2 軟件流程圖

3.2操作系統移植

S3C2410 芯片支持多種嵌入式操作系統，如 WINCE、uCLinux 等。但考慮到監控系統 的實時性要求，這里使用的是 μC/OS-II 嵌入式實時操作系統。μC/OS-II 是一個源碼公開、可移植、可固化、可裁剪、占先式的實時多任務操作系統。其絕大部分源碼是用 ANSI C 寫的。整個嵌入式系統分為兩大層：硬件層和軟件層。這里主要研究軟件層的架構。軟件層主要分為四個部分：實時操作系統內核，與處理器相關部分，與應用程序相關部分，用戶的應用程序。移植 μC/OS-II 系統需要修改的文件有：應用程序相關文件： OS_CFG.H INCLUDE.H； 處理器相關文件： OS_CPU.H、OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C。

3.2.1 與處理器相關的代碼

這是移植中最關鍵的部分。內核將應用系統和底層硬件有機的結合成一個實時系統，要 使同一個內核能適用于不同的硬件體系，就需要在內核和硬件之間有一個中間層，這就是與 處理器相關的代碼。處理器不同。這部分代碼也不同。我們在移植時需要自己移植這部分代 碼。

a）OS_CPU.H

包括了用#define 定義的與處理器相關的常量，宏和類型定義，有系統數據類型定義,棧 增長方向定義，關中斷和開中斷定義，系統軟中斷的定義等等。

b)OS_CPU_A.ASM

這部分需要對處理器的寄存器進行操作，所以必須用匯編語言來編寫。包括四個子函數： OSStartHighRdy()，OSCtxSw()，OSIntCtxSw()，OSTickISR()。OSStartHighRdy()在多任務系統啟動函數 OSStart()中調用。完成的功能是:設置系統運行標志位 OSRunning = TRUE；將就緒表中最高優先級任務的棧指針 Load 到 SP 中，并強制中斷返回。這樣就緒的最高優先級任務就如同從中斷里返回到運行態一樣，使得整個系統得以運轉。OSCtxSw()在任務級任 務切換函數中調用的。任務級切換是通過 SWI 或者 TRAP 人為制造的中斷來實現的。ISR 的向 量地址必須指向 OSCtxSw()。這一中斷完成的功能：保存任務的環境變量(主要是寄存器的值, 通過入棧來實現),將當前 SP 存入任務 TCB 中，載入就緒最高優先級任務的 SP,恢復就緒最高優先級任務的環境變量，中斷返回。這樣就完成了任務級的切換。OSIntCtxSw()在退出中斷 服務函數 OSIntExit()中調用,實現中斷級任務切換.由于是在中斷里調用，所以處理器的寄存器入棧工作已經做完，就不用作這部分工作了。具體完成的任務；調整棧指針(因為調用函數會使任務棧結構與系統任務切換時堆棧標準結構不一致)，保存當前任務 SP，載入就緒 最高優先級任務的 SP，恢復就緒最高優先級任務的環境變量，中斷返回。這樣就完成了中斷級任務切換。OSTickISR()系統時鐘節拍中斷服務函數，這是一個周期性中斷，為內核提供

時鐘節拍。頻率越高系統負荷越重。其周期的大小決定了內核所能給應用系統提供的最小時 間間隔服務。一般只限于 ms 級(跟 MCU 有關),對于要求更加苛刻的任務需要用戶自己建立中斷來解決.該函數具體內容：保存寄存器(如果硬件自動完成就可以省略)，調 OSIntEnter()，調用 OSTimeTick()，調用 OSIntExit()，恢復寄存器，中斷返回。

c)OS_CPU_C.C

該文件中共定義了 6 個函數，但是最重要的是 OSTaskStkInit().其他都是對系統內核的擴展 時用的.OSTaskStkInit()是在用戶建立任務時系統內部自己調用的，對用戶任務的堆棧進行初始化。使建立好的進入就緒態任務的堆棧與系統發生中斷并且將環境變量保存完畢時 的棧結構一致。這樣就可以用中斷返回指令使就緒的任務運行起來。

3.2.2與應用相關的代碼

這部分包括兩個文件：OS_CFG.H, INCLUDES.H。用戶根據自己的應用系統來定制合適 的內核服務功能。OS_CFG.H 來配置內核，用戶根據需要對內核進行定制，留下需要的部分,去掉不需要的部分，設置系統的基本情況。比如系統可提供的最大任務數量，是否定制郵箱服務，是否需要系統提供任務掛起功能，是否提供任務優先級動態改變功能等等。INCLUDES.H 系統頭文件，整個實時系統程序所需要的文件，包括了內核和用戶的頭文件。

3.3用戶圖形接口

雖然 μC/OS-II 操作系統具有很高的實時性，但不像 WINCE、uCLinux 等操作系統那樣 有良好的圖形界面支持。所以，在使用液晶和觸摸屏的情況下需要移植用戶圖形接口程序。這里使用的是 μC/GUI。μC/GUI 是一個軟件模塊集合，通過該模塊可以在我們的嵌入式產品 中加入用戶圖形接口（GUI）。μC/GUI 具有很高的執行效率，并且與處理器和 LCD 控制器相 獨立。該模塊可以工作在單任務或者多任務環境，可以支持不同大小的顯示方式。

通過 μC/GUI 我們可以很方便的在液晶屏繪制圖形和界面。如果需要多種字體支持，必 須自己將相應的字體字庫加入到 μC/GUI 中。為了避免出現亂碼，盡量使用 GB2312 國標字庫。

3.4關于字庫的兼容性問題

我們國內通常使用的漢字字庫是 GB 碼，但國際上使用的是 UNICODE 碼，所以如果數據終端使用的是手機、PDA 等移動通信設備，那么在數據發送前必須進行字碼轉換，即 GB 碼 轉換為 UNICODE 碼或者 UNICODE 碼轉換為 GB 碼。由于 GB 碼與 UNICODE 碼在排列組合上沒有任何規律，所以通常字碼轉換的方法就是 查表法。

4結束語

基于 ARM9 嵌入式系統的遠程監控系統與以往的監控系統不同，高性能的處理器芯片大大提高了系統的性能。使監控系統能夠工作在比較惡劣的環境中。并且在設計上充分考慮到了系統的可擴展性和兼容性問題，實現了本系統與其他系統的無縫連接。以滿足不同工作環 境的需要。

作者創新觀點：本文設計的遠程監控系統應用范圍更廣，更靈活、方便。通過各個功能模塊 的不同組合，可以十分方便快速的應用于各個領系域，真正實現智能化、自動化且具有較高 的性價比。

第三篇：校園遠程監控系統解決方案范文

校園遠程監控系統解決方案

當 前，隨著校園網的廣泛建設，校園遠程監控在傳輸物理架構上成為可能。現在，信息的數字化和網絡化技術已深入到各行各業，并凸現出銳不可擋之勢。無疑，學校 是信息數字化和網絡化展示的重要舞臺。下面以某學校應用為例，以說明數字化和網絡化是如何在學校的安全防范中得到應用與發揮。

案例說明

某學校希望實現對操場及整個校區的重要場所進行監視，如對各年級教室實現監控，以達到強化校園安防、考試監考、遠程教學的目的。目前學校有寬帶上網環境，10M帶寬，并有靜態IP地址。校方對待建的這套遠程監控系統提出如下應用要求：

·加強校園安全防范、增加與家長溝通途徑。由于學校住宿學生的安全意識較低，給學校管理帶來很多不便，而且他們長期住校也缺乏和自己父母的溝通和交流。校方希望通過這套待建系統，可以增強學校的安全管理，同時又能方便于住宿學生和家長進行遠程溝通；·對教具設備的安全防護。學校采購了大量貴重的教學硬件設備，需要24小時對設備進行安全防護，因此這套待建系統必須具有能夠實時監控、報警錄像功能；

·實現校際的互動交流。校際教學模式觀摩和交流是現代學校辦學的一項重要內容，為節省人力和物力，希望能夠借助該套待建系統實現遠程與其它學校的互動交流。系統功能要求

系統功能要求待建系統必須技術先進、功能強大，功能主要包括以下幾點：

·遠程監控：無論在何處，只要連上因特網，打開網絡瀏覽器即可監聽、監看遠程影像；·遠程備份：系統能在異地進行實時錄像備份；

·自動警報：可根據用戶設置，根據不同情況以不同途徑和不同的形式，將報警信息發送到相應的接警者。如通過E-mail、電話將聲音或短消息報警等立即通知到用戶或學校管理員；

·多樣化監控錄像：提供24小時不間斷錄像，可自行定義錄像時間和錄像啟動方式，比如手動錄像、影像移動偵測錄像等，硬盤錄像可有循環與否選擇；

·支持多種遠程控制協議：使系統能方便地接駁多種類的云鏡控制設備，使得對攝像頭影像的縮放、左右上下旋轉等控制能運行自如；

·多重安全機制：可設定不同權限的用戶，提供不同級別的用戶密碼，使用戶能控制登入系統及Web遠程登入瀏覽；

·影像文件管理：對已錄制的影像，可提供搜尋、編輯、轉存及刪除功能；

·方便擴容：可以在任何需要建立分控點的地方，只要能接入網絡都能建立監視工作站，非常方便地進行系統擴容。

系統設計

該套待建的校園網絡監控系統的設計要件如下：

·在學校的主要通道、重要公共建筑、教室、機房等地方，根據環境和要求可設置網絡攝像機或視頻服務器，進行視頻信號的采集和控制信號的傳輸；

·本系統首期共有14個前端監控點，每個監控點接入就近的視頻服務器，網絡攝像機首期暫不考慮；

·系統建立一個監控中心進行集中監控，即監控中心同時對14個前端攝像監控點進行實時監控和錄像；

·為了增大監控范圍，攝像頭可輔助云鏡控制，以提高監視效果，攝像鏡頭采用三可變鏡頭。首期14個攝像鏡頭暫不考慮附配云鏡控制；

·為保證傳輸網絡能達到視頻編碼器的傳輸帶寬要求，最低要求每路視頻具備128kbps傳輸帶寬，建議系統首期校園網絡用于視頻傳輸最低要求達到1.8mbps（14×128kbps）傳輸帶寬；

·根據需要可以增加傳感器或探測器，并可實現系統報警聯動；

·對前端采集的視頻圖像在監控中心進行監視和錄像。錄像具體要求待定（每路視頻每小時存盤約耗費200mb空間）。

方案實施

首期在學校的網絡中心一樓大門口及長走廊各布防1個監控點（共2個）；在網絡中心二樓布控5個監控點，走廊一個；兩個大公共機房每個機房布 控兩個（共5個）；三樓在走廊布控一個監控點（共1個）；校園操場兩個監控點（共2個）；教學樓兩個監控點（共2個）；學生宿舍大門口兩個監控點（共2 個）。上述共14個監控點，暫都不需要云鏡控制。對系統選配的設配，要注意以下幾點：

·按上述監控點要求，選用四路型VBOX-I4視頻服務器，將監控點攝像頭就近接入視頻服務器，之后視頻服務器再接入校園網絡；

·攝像頭選配焦距自3.5～8mm可手動調節的廣角鏡頭，這樣可以根據各監控點的監控距離進行靈活的調節雜

·監控主機采用自備的聯想服務器，放置在學校大樓二樓的監控中心。聯想服務器并配置聲卡，這樣可以在監控中心進行實時的監聽對講。在監控硬件安裝好后，即要設置好錄像、報警，備份等參數信息，以確保系統能正常運行；

·建議作為監控主機的服務器要選性能與配置較好的，保證其服務器上的考試系統能夠正常運行。為保證服務器的穩定性，建議監控主機不能安裝過多的應用程序。

系統架構

該校園網絡監控的系統架構包括以下三部分：

·第一部分，在各個需要監控的部位安裝監控前端設備，包括監控攝像機和視頻服務器等；

·第二部分，為傳輸網絡，主要完成將經前端設備壓縮編碼的視頻和監聽數字信號上傳至監控中心和其它遠程監控點；

·第三部分為監控中心或分控點，在監控中心或分控點安裝監控系統主機或分控計算機。使監控人員和學校領導能隨時隨地對前端監控點進行實時監 看。為了使監控系統能夠滿足應用的要求，又要避免重復建設而造成不必要的浪費，有必要進行統一的校園網給設計和規劃，系統模擬圖參考所附系統結構圖。

設備主要特點

本遠程監控系統的硬件設備主要是視頻服務器，其性能特點如下：

·遠程實時監控：可透過網絡（LAN/WAN）做遠程實時監控,傳輸高質量的M-JPEG圖片，通常情況下帶寬2M，即可實現25幀／秒的全實時監視；

·三種分辨率可選：160×120；320×1240；640×480像素，圖像清晰；

·標準網絡接口：提供10/100Base-T端口，可以直接接入以太網。而且傳輸是基于TCP/IP協議，可以跨越不同類型的網絡，網絡兼容性強；

·并發多用戶瀏覽：最多可允許15個用戶同時瀏覽，可以按照各自不同的接入方式、訪問要求，調整圖像參數，達到不同的監控要求。支持單畫面、多畫面同時監控瀏覽；

·提供RS485串口及I/O端口：可外接云鏡解碼器等控制設備，支持遠程或本地控制；·雙重解碼：具有軟硬件同時解碼特點，可以適應各種類型的模擬攝像槍，可很好地與傳統模擬系統融合；

·多任務工作方式：圖像存儲、監看、遠程控制可同步進行；

·密碼保護：具有兩層密碼保護，完善了權限管理機制；

·多模式報警輸入輸出和錄像觸發：能接駁各種報警探測設備，接警后有多重報警信息輸出，并可通過FTP及E-Mail將報警短信發送出去；

·設備集成度高：采用單芯片大規模集成電路解決方案，使設備具高穩定及高可靠性，成本低。

結語

通過這套監控系統，學校領導及各管理部門的人員可透過網絡，借助接入網絡的授權電腦、主控管理機或管理服務器等設備，來實現對學校重要部 位、場所的實時監控。監控訪問非常方便，通過IE瀏覽端訪問監控主機，用授權的賬號即可實現監控、報警、錄像等功能，另外還可以通過監控主機觀看各個監控 畫面或通過管理軟件實時觀看各個監控點，使系統功能達到了原來預期的效果。

第四篇：中央空調遠程監控維護系統

中央空調遠程監控維護系統

背景

由于科技的發展和人們生活水平的提高，新建辦公大樓都配套有中央空調。隨著中央空調數量的日趨龐大，中央空調的管理和售后服務成了難題。維護及故障排除等問題極大地增加了企業各方面的經濟負擔，遠程監控和維護方案被提了出來，并逐漸被大量應用。

隨著通信技術和自動化控制技術的發展，中央空調的監控系統也越來越朝著智能化、網絡化的方向發展，讓中央空調的監測和維護變得方便快捷，節約了企業的售后成本。系統簡介

系統主要是前端PLC負責監測，由廈門計訊的TD210系列無線數據傳輸終端進行數據傳輸，由中心服務服務器進行數據接收和處理，實現遠程實時監測與故障排除等功能。示意圖如下：

系統功能

系統主要采用遠程無線的方式和準確的監測分析方法，對空調進行遠程的無線監控，由中心服務平臺實時收集空調的故障信息，以方便工程師能及時準確地分析故障原因。

實時收集空調的運行狀態信息，分析及預測空調，對空調可能發生的故障進行預測和預判。

B/S架構平臺，提供實時的遠程web訪問，提供實時狀態查詢功能。中心服務器可以提供VPN等的遠程連接，方便工程師進行遠程故障排除。

使用產品：計訊物聯TR210系列 DTU 產品特點：

? 支持透明數據傳輸，內嵌標準的TCP/IP協議棧

? 支持TCP/UDP連接多中心（最多5個）和TCP server功能，訪問方式可根據域名和IP地址訪問中心

? 支持TCP心跳鏈路檢測，達到斷線自動重連，保持設備永遠在線 ? 支持APN/VPDN ? 支持短信備份功能，當TCP/UDP斷開連接時，可以用短信向中心發送數據 ? 支持短信、電話振鈴、串口數據、多種上下線觸發模式，支持設備運行軟硬件自檢技術，運行故障自修復

? 支持遠程升級和本地升級設備程序 ? 支持遠程設置和本地設置設備參數 ? 支持管理平臺協議，方便設備維護 系統特點

自動監測，節省大量人力物力。

系統監測具有實時性，不受設備運行的狀態和時間影響。

系統檢測具有真實性，排除人工巡檢可能出現的誤判、估算值等情況出現。工程師可遠程排除故障，節省大量時間，提高工作效率。典型案例

江蘇徐醫附院中央空調設備遠程監控系統； 成都某大型商場中央空調設備遠程監控系統項目； 西安某部隊基地中央空調設備遠程監控系統項目； 杭州某大型商場中央空調設備遠程監控系統項目； 南寧某辦公大樓中央空調設備遠程監控系統項目。

第五篇：基于嵌入式Web的遠程監控系統設計

基于嵌入式Web的遠程監控系統設計

摘 要：本文結合機房環境設備的管理需要，分析了遠程監控系統的特點，提出基于嵌入式Web服務器的遠程監控系統設計思路、體系架構方法，并對基于OPC技術的互聯與基于嵌入式Web服務器的互聯作了簡要對比。文章結合CGI程序的設計，著重探討了嵌入式Web服務器的實現方法。關鍵詞：嵌入式平臺，Web服務器，遠程監控，CGI程序

⒈引言

隨著計算機和網絡技術的普及，計算機系統的數量與日俱增，計算機機房已成為各大型單位的信息樞紐。機房中的環境設備（如空調、UPS電源、配電柜、消防設備等）為網絡系統的安全運行提供了環境保障。同時，環境設備自身的安全運行，也成為機房管理的重要內容之一。一旦機房的環境設備出現故障，就會直接影響計算機系統的正常運行，嚴重的還會造成機房內的相關設備損壞，甚至導致網絡系統癱瘓[1]。因此，對機房環境設備的運行狀態進行實時監控，是保證機房設備安全運行的關鍵措施。

⒉遠程監控系統的需求分析

對機房環境設備的監控主要涉及以下幾個方面的內容：對配電系統、UPS系統、空調系統工作狀態的監視；對機房的溫濕度、生活用水和供暖制冷系統漏水情況等進行監測、報警，以及對門禁系統、消防系統、保安系統等的管理。由于這些環境設備是連續工作的，因此要求監控系統也必須是長時間連續工作的。這樣就對系統設計的可靠性、安全性、可維護性等方面提出了更高的要求[1]，具體表現在以下幾個方面：

⑴高可靠性。要求監控系統可長時間不間斷運行，無故障運行時間要長，且系統的維護快速簡便。

⑵高安全性。系統應能夠提供多種安全保護措施，對異常狀態進行分析、記錄、及時報警，以便讓管理人員能夠盡快了解所發生的情況并及時處理。

⑶較強的實時性。監控系統對信息的傳輸要及時，不能有過大的延時，否則難以及時跟蹤被監控對象的當前狀況。

⑷易用性和易維護性。機房環境設備監控系統，應以GUI的方式提供良好的人機界面，便于人機交互。同時，監控系統要有通用性和靈活性，即可以在對系統進行少量修改或擴充就可增加新的監控項目，擴充監測點數，以滿足新的監控要求。

⑸豐富的系統功能。要求監控系統不僅能夠提供一般的報警功能，對采集的當前數據進行記錄且保存

歷史數據，并以圖形方式對環境設備運行狀態和參數進行直觀顯示。

實施監控的主要方法，即是在現場控制器的控制之下，實時地采集數據并與預設的值進行比較，如果超出相應的閥值則給出報警，以提示有關人員進行相應處理。根據對環境設備監控的位置不同，可把監控系統分為本地監控和遠程監控兩大類。本地監控方式往往需要派人長期現場值守，管理成本較高；而借助于公共的Internet或企業內部的Intranet網絡實施遠程監控則可做到無人值守，從而大幅度地節約管理成本、提高機房管理水平和效率，因此成為監控系統發展的主流方向。

⒊遠程監控系統的設計

基于對遠程監控系統的需求分析，進行系統設計時應重點考慮如下幾種因素：首先，要考慮現場總線與數據網的互聯問題。由于被監控對象的信號種類較多，所采用的現場總線標準各異，因此不同總線標準之間的轉換以及現場總線與數據網之間的互聯是系統設計時需要重點考慮的問題[2]。其次，實時性要求是遠程監控網絡系統區別于普通網絡系統的基本特征。如果監控系統的實時性得不到保障，現場監控就失去了實用價值。第三，為滿足監控系統的高可靠性要求，應分別對硬件系統和軟件系統進行抗干擾設計。第四，根據遠程連接方式不同，應采用不同的安全措施以保證信息的安全傳輸。3.1監控系統的功能設計

監控系統的基本功能主要包括：現場數據的實時采集、發送和顯示；對采集到的數據進行處理和存儲；對數據處理的結果進行分析、判斷和報警；提供多種業務支持功能。3.1.1實時數據采集

實時數據采集是實施系統監控的基礎。在環境設備的監控系統中，需要實時采集的數據主要包括高低壓配電系統及UPS電源的電壓、電流、電源開關狀態等參數，空調機的冷熱水溫度、流量、送風量、送風溫度、新風量等狀態參數，以及機房內部的環境參數（如溫度、濕度、水浸、煙感、門禁等）。不同的參數采用的總線標準不同（如RS232/485總線、Lonworks總線），只有把它們統一到TCP/IP協議上，才能實現真正意義上的遠程監控。

3.1.2報警功能

報警是監控系統的基本功能之一。監控系統對采集到的數據進行分析、處理，如果發現相關數據超限、數據異常，則說明環境設備出現異常情況，此時應發出相應報警。設計報警功能時，需要考慮被監控對象的自身特性、優先級別等因素，對多個報警信號進行加權處理，以保證系統的所有重要報警都能被及時處理。

3.1.3多種業務支持功能

靈活的查詢和豐富的報表功能是對監控系統基本功能的擴展。通過對設備運行狀態的實時數據、歷史數據進行對比分析，從不同角度向管理者提供設備運行和維護信息，為設備的維護、大修、更新、改造等質量管理提供可靠依據。3.2監控系統的結構設計

遠程監控系統由現場數據采集設備（可以為多個設備）、本地Web服務器和遠端監控主機三部分構成[3]。Web服務器通過現場總線與本地數據采集設備直接相連，并負責把本地傳感器采集到的數據進行簡單處理，通過網絡發送到遠端的監控主機上，從而為實現無人值守的管理方式創造條件。

遠程監控系統在設計時需要解決的關鍵問題，就是將不同類型的現場總線或控制網絡與以太網進行互聯互通，從而實現監控信息的遠程實時傳輸。目前，實施遠程監控主要有如下幾種方法：①基于PSTN的傳統方法，即通過Modem連接異地的現場設備；②基于OPC技術。采用支持多種現場總線規范的OPC Server，通過OPC 接口實現現場總線到Internet或Intranet網絡的無縫連接；③基于嵌入式平臺實現遠程監控。在嵌入式平臺上完成對現場數據的實時采集，通過現場總線與數據網的互連，將Server端的數據通過TCP/IP協議提供給遠端的監控主機（即Client端）；④采用其它自定義方法實施遠程監控。3.2.1基于OPC的監控系統

OPC 是以OLE/COM/DCOM機制作為應用程序級的通信標準，采用客戶/服務器模式，把開發訪問接口的任務放在硬件生產廠家或第三方廠家，以OPC服務器的形式向用戶提供通用的接口，解決了軟、硬件廠商之間的矛盾，提高了系統的開放性和互操作性[4]。基于OPC架構的監控系統結構如圖1所示。其中，OPC DA Server為數據采集服務器，OPC AE Server為報警服務器。OPC Server 提供多種接口規范，應用程序和Web瀏覽器（即OPC Client）可以通過這些接口取得與OPC Server相連的硬件設備信息，從而實現OPC Client通過以太網對OPC Server的訪問。同時OPC Server也可以將采集到的數據或報警信息通過網絡發送到客戶端或Web瀏覽器端。

在基于OPC的體系架構中，由于 COM/DCOM 已被視為網絡功能的具體實現方法，使得Client對OPC Server的遠程訪問成為標準的網絡訪問方式。但是OPC技術的缺點也是非常明顯的，由于LE/COM/DCOM機制是一個純軟件的架構，對系統資源配置的要求高。當系統規模較大或監控點數較多時，系統的實時性將會明顯下降。

3.2.2基于嵌入式平臺的監控系統

實時監控系統需要長時間不間斷地工作，對系統的可靠性和實時性均有較高要求。為此必須從系統功能、體系架構、軟硬件系統的穩定性、設備功耗等方面進行綜合考慮（例如選用工控級的產品），設計小型化的智能型監控系統。而建立在RTOS之上的嵌入式系統為控制系統的網絡化、小型化提供了有效途

徑，嵌入式網絡控制已成為監控系統未來發展的重點方向之一。

基于嵌入式平臺的遠程監控系統結構如圖2所示。其中，嵌入式Web服務器既是遠程監控系統的中心節點，也是控制網絡與數據網絡進行互聯的網關，通過TCP/IP協議將其連接到以太網上，監控主機則通過以太網（或Internet）在遠程實時地監視現場信號的動態變化，從而實現遠程監控的目標。對于能夠直接支持TCP/IP協議的現場檢測設備，則可以將其直接連接到以太網上，圖中的液體泄漏檢測儀即是如此；對于采用其他總線標準的現場設備，則需要通過嵌入式Web服務器進行信號轉換之后把現場總線連接到以太網上。

圖2 遠程監控系統結構圖

⒋嵌入式Web服務器的設計

在基于嵌入式平臺的遠程監控系統中，監控系統的中心節點主要承擔兩方面的任務：一方面負責對現場數據的采集，即Web服務器以定時巡檢的方式通過現場總線對傳感器的信號進行采集；另一方面負責協議轉換，把現場總線來的數據轉換成TCP/IP協議的格式，通過以太網將其發送到遠端的監控主機上。在本設計中實現了從RS232、RS485到TCP/IP協議之間的相互轉換。4.1開發環境簡介

考慮到系統開發的簡便性，本方案選用uCLinux操作系統平臺作為系統的OS環境，輔助開發工具選用MiceTek公司的HiTool。嵌入式Web服務器的硬件環境選用MiceTek公司的Samsung44B0X開發板，利用其豐富的接口功能，可實現嵌入式Web服務器與傳感器的直接連接。4.2 嵌入式Web服務器的硬件設計

嵌入式Web服務器硬件環境的自定義，是根據監控系統的需要，重新制作嵌入式系統的主板。該主板的CPU仍選用Samsung的S3C44B0X，1M的BootFlash，8M的SDRAM，并提供10M/100M的以太網端口，2個RS232接口和6個RS485接口。如果待檢測的參數較少，則選用一塊嵌入式Web服務器主板即可；如果待檢測的參數較多，則可選用多個同樣的Web服務器主板，并對每個Web服務器進行參數配置（設置不同的IP地址），構成分布式的Web服務器。如果監控系統要求存儲的數據量很大，則可以采取以下兩種方法加以解決：一是嵌入式Web服務器外接硬盤；另一種方法是外加一臺由工業控制級的服務器，對多臺嵌入式Web服務器進行統一管理。4.3 嵌入式Web服務器的軟件實現

嵌入式Web服務器的軟件開發主要包括以下幾項內容：首先，完成嵌入式操作系統的移植和TCP/IP協議的剪裁；第二，編寫數據采集、數據處理應用子程序；第三，編寫遠程通信子程序；第四，報警處理子程序；第五，數據查詢和報表生成子程序。這些功能應先在上述的開發環境中進行初步實現之后，再移植到自定義的環境中。

由于嵌入式系統的資源有限，因此對上述功能的實現應盡量簡潔，例如對HTTP協議的移植，只需要保留基本的Get和Post方法即可，而Options、Head、Put、Delete和Trace方法在此可不考慮實現，因為對RAM（或EEPROM）中的數據存儲可以采用循環覆蓋的方式。

在此方案中，嵌入式Web服務器與Web瀏覽器及其他應用程序之間的交互，可以通過調用CGI（Common Gateway Interface）程序來實現。CGI規定了Web服務器與瀏覽器及其他可執行程序的接口協議標準。當Web瀏覽器將請求信息發送給Web服務器時，Web服務器觸發一個可執行的CGI程序，該程序根據用戶請求的內容做出相應的處理，并將處理結果以Web服務器可識別的方式輸出，Web服務器再將該結果回送給Web瀏覽器[5]。

CGI程序中的信息傳遞是通過標準輸入設備stdin和標準輸出設備stdout來完成的。Web服務器在調用CGI程序之前，需要預先設置好所有的環境變量，以便把客戶的請求轉化為參數后存入環境變量，然后就可以調用CGI程序了。CGI程序根據不同的請求方法確定如何獲取客戶的請求內容，而Web服務器則通過標準輸入設備stdin獲得客戶請求；對于CGI程序的輸出結果，Web服務器則是通過標準輸出設備stdout來獲得，Web服務器對其進行語法分析之后，再傳送給客戶瀏覽器。至于CGI程序的實現，本方案選用C語言，以保證CGI程序的快速、高效和安全。

⒌結語

基于嵌入式平臺的監控系統，以其體積小、可連續工作時間長、性能穩定等特點，得到人們的廣泛認可，成為網絡化遠程監控系統的主流方向。在本設計中，借助于相對穩定和成熟的軟硬件開發環境，設計了一套較為完整和實用化的遠程監控方案并加以實現。經使用證明，該設計方案是成功的并取得了較為理想的效果。

參考文獻

[1]關光富，計算機機房環境設備監控系統與設計分析，電工技術雜志，2004.2 [2]周祖德編著，基于網絡環境的智能控制，國防工業出版社，2004.1,第1版 [3]宋廣軍，張敬，王睿，基于web的溫濕度遠程監控系統，微計算機信息，2004.1 [4]孫敏，顧德英，汪晉寬，基于OPC技術的監控組態程序的開發，儀器儀表學報(增刊)，2003.8 [5]湯碧玉，曾楠，鄭靈翔等，嵌入式系統中基于Web的遠程監控設計與實現，廈門大學學報（自然科學版），vol.43(5),2004.9