第一篇：基于LPC2131的電動車遠程監控系統的設計——第一章緒論簡介

第一章 緒論

1.1研究的背景及意義

在中國改革開放經濟腳步加快的情況下，當今的科學技術和經濟飛速發展，交通系統的空前發展也是必然的。交通是和每個人都息息相關的事情，這幾年公路運輸已經成為超越鐵路的最重要的地面運輸方式，在國民經濟和社會發展中起著舉足輕重的作用。隨著汽車的普及,使汽車在整個社會進步和經濟發展中扮演著非常重要的角色，汽車工業的迅速發展推動了機械、能源、橡膠、鋼鐵等支柱產業的發展。然而，隨著汽車總有量的增加，交通需求的急劇增長，進入80年代交通運輸所帶來的交通擁堵、交通事故、環境污染和能源消耗等負面效應也日益突出，汽車尾氣的排放的一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物、硫化物等污染物已經成為大氣污染的主要原因，同時，世界石油資源的日趨緊張，石油價格始終居高不下；另一方面，人們對出行的要求也越來越高，不但追求出行的效率，而且追求出行的質量。這些都迫使人類需要研制出無污染和節能汽車。由于電動能源具有突出的優勢，使得電動汽車的開發和研究成為各國開發綠色汽車的主流。電動汽車具有無污染排放、噪聲低、易于操縱、維修以及運行成本低等優點，在環保和節能上具有不可比擬的優勢，它是解決人類巨大能源和環境壓力的有效途徑。因此，電動汽車是2l世紀汽車的發展方向。

隨著互聯網技術和信息通信技術的發展，遠程監控系統成為日常生活中的重要輔助設備。遠程監控技術是運用網絡通訊技術實現對現場使用的設備遠距離監視和控制，以了解控制系統的運行參數和運行狀態。使有關部門及時掌握現場設備的運行情況，及時做出決策，加強對設備的管理。在經濟腳步加快的情況下，電動車車工業的發展迅猛如飛，以及現代電子技術、通信技術、網絡技術等多方面技術的不斷融入，電動車結構變得越來越復雜，自動化程度越來越高。同時，及時掌握電動車電池電流、電壓、電量等信息對電動車的安全性有一定的保證。因此，成功解決對電動車車運行狀態進行遠程監控，發展智能交通系統，準確地掌握實時信息，成為等待解決的具有重大現實意義的課題。

1.2 電動車發展概況

1.2.1 國外電動車發展情況

國外的電動車分為了純電動車、混合動力電動車和燃料電動車三個方向進行發展。

(1)純電動汽車的發展

純電動汽車由蓄電池供電，電動機驅動汽車行駛前進。純電動汽車行駛時的零排放，受到環保界的高度重視，被認為是本世紀城市交通工具的首選。十九世紀以來，世界各地就一直運行著各式各樣的純電動汽車，英國保有的純電動汽車

目前居世界首位。上世紀九十年代開始，新一代的電動汽車不斷涌出，GM公司推出EV-1和S-10，法國1995年建成了世界上第一條電動轎車專用生產線，日本各地使用著數十種約7400臺的各式純電動汽車，在美洲商業化的純電動汽車也已達到了6000輛，在歐洲共同體的主要城市基本上都有試運行的電動公交車。

目前，純電動汽車的技術已基本成熟，但儲能器件的技術進展還不能滿足純電動汽車的運營要求。由于目前動力蓄電池的比能量、比功率較小，帶來了車輛自重大、充一次電續駛里程短的致命缺點，因此，發展純電動汽車的大范圍市場化遇到了暫時的困難，一些針對普通消費者的純電動汽車己停止銷售。生產單位轉而向公交運營、租賃服務、社區交通、專用車輛等方向發展，電動汽車小型化、個性化也是純電動汽車的一個新的發展方向。在英國約2萬輛電動車每天清晨給家家戶戶送鮮牛奶。法國電動汽車的保有量己達一萬輛，除了環衛、市政、公交等部門使用外，個人交通和汽車租賃也占很大比重。美國圣芭芭拉城試驗運行的電動公交小巴、紐約市運行的電動客車不僅深受市民喜愛，還可以實現贏利，目前正在擴大規模。

業內人士認為，只有純電動汽車才能從根本上解決汽車發展給人類帶來的能源與污染問題，盡管暫時遇到困難，隨著技術進步，純電動汽車將在不遠的未來成為城市內交通的主要工具。

(2)混合動力汽車的發展

混合動力電動汽車動力組成通常同時包含有熱機和電機兩部分。根據動力傳輸方案的不同，又有并聯、串聯和混聯之分。由于動力組成中含有熱機部分，車輛的續行里程可以通過加油得到延續[7]。從上個世紀九十年代起，各大汽車生產商就不斷推出各種方案的混合動力試驗樣車，從比利時的布魯塞爾到澳大利亞的堪培拉，世界各地試驗運營著各式方案的混合動力電動汽車。

直到新一代混合動力汽車Prius(豐田公司)的上市，才改變了人們原先僅把混合動力電動汽車當作純電動汽車發展道路的中間過度車型的觀念。Prius混合動力方案，將現有內燃機、電動機通過先進控制系統相組合，電動機可補充提供車輛起步、加速時所需轉矩，又可以通過發電機工況吸收內燃機功率不能完全被利用時富裕的部分功率和車輛制動的能量，返回儲能器件存儲。這樣一來，可以大大降低油耗，以減少污染物排放。目前，豐田公司Prius、本田公司Insight和日產公司Tino混合動力電動汽車已批量投放市場，截至2003年7月31日為止，Prius己總計售出了123174輛，Honda Insight總計售出了14478輛，Honda civic總計售出了32873輛，Estima HV總計售出了20233輛，Crown總計售出了4333輛，Tino HV總計售出了100輛，美國各大汽車廠也推出了各式混合動力轎車，與日本的汽車企業開始了在混合動力車市場的競爭，美國GM推出Precept, Ford推出Escape, Prodigy,Daimler-Chrysler推出Dodge ESX3，法國推出貝靈格型和XSARA等。據不完全估計，2004年全年混合動力電動汽車全世界總銷量有可能超過20萬臺，預計在五年后整個混合動力電動車市場規模可能將超過100萬輛。

(3)燃料電池汽車的發展

燃料電池汽車的發展前景為各國普遍看好，燃料電池中的氫與氧化劑中的氧分別在電解質兩邊的正負極上發生反應生成水，同時產生電流。它不經歷熱機過程，是直接把燃料的化學能轉化為電能，能量轉換效率高。依據電解質的不同，燃料電池分為堿性燃料電池、磷酸型燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池及質子交換膜燃料電池等。在1993年的加拿大溫哥華科技展覽會上，加拿大的Ballard公司推出了世界上第一輛以質子交換膜燃料電池為動力的電動

公共汽車，可載客20人。燃料電池是唯一同時兼備無污染、高效率、適用廣、無噪聲和具有連續工作的動力裝置，給汽車動力帶來一場革命。使電動汽車脫離了傳統的以充電方式補充能源的模式，而采用加注“燃料”的方式補充能源，使電動汽車使用范圍不受充電設施的限制。

國外各企業界對這種革命性的清潔型汽車都給予厚望，紛紛組成強大的跨國聯盟，共同開發燃料電池汽車的關鍵技術，以希望達到優勢互補的目的。如日本豐田與美國通用公司，日本東芝公司與美國國際燃料電池公司，德國BMW公司與西門子公司，雷諾汽車公司與意大利De Nora公司，加拿大的巴拉德、美國的福特、德國的戴姆勒-克萊斯勒聯盟(XCELLSIS)等等。各大汽車公司大多推出了品種繁多的各式燃料電池樣車。

美國戴姆勒-克萊斯勒公司的甲醇改質型燃料電池汽車“NECARS”于2002年5月20日從舊金山出發，成功橫穿了北美大陸，在歷經16天之后的6月4日抵達美國華盛頓特區。這是燃料電池汽車首次成功橫穿北美大陸，行駛距離為5250km，最高時速達到了145km/h。

通用公司繼AUTOnomy燃料電池概念車在底特律車展上亮相之后，又推出Hy-Wire全新概念車，它由德國通用動力設計工作室所提供的燃料電池，可讓Hy-wire擁有160km /h的安全極速。

福特汽車公司采用了最新的混合動力電動汽車技術與先進的新式燃料電池打造了一款全新的高效率、零排放福特“焦點”(Focus)轎車，這是公司有史以來最先進的環保型汽車，也是業內第一批“混合動力燃料電池車”，它將混合動力技術所改善的行駛里程與動力性的優點與燃料電池的綜合效益結合了起來。

現代集團在Santa Fe型車的基礎上開發了燃料電池汽車，該車采用輕度材料及鋁制底盤，整車質量只有1615kg，采用75kW的質子交換膜燃料電池及65kW的感應電機。2000年11月，現代汽車與夏威夷政府聯合開發電動汽車，目前己有15輛Santa Fe燃料電池汽車試運行。

燃料電池汽車以其高效、零污染的特點在世界范圍內引起了汽車行業的廣泛關注。美國、歐洲和日本的著名汽車公司紛紛投入巨資進行燃料電池汽車的研發，并已經取得驚人的成果。各國政府也在法規和政策方面給予極大的支持，近期聯合國開發計劃署出資在全球5個國家6個城市進行燃料電池公共汽車的示范運行。

1.2.2 國內電動車發展情況

上世紀80年代初，我國就開展了電動汽車研究，曾被列入過國家八五規劃。目前，我國政府也極為關注開發電動汽車的各項關鍵技術，并以產業化為最終目標，先后將電動汽車列入“九五”攻關重大項目以及“863”重大專項。近幾年中，已研制出部分樣車。

東風汽車公司在1996年就推出電動汽車樣車，最近又聯合湖北省的高校和科研力量，共同組建了“東風電動車輛股份有限公司”,專門開發生產電動汽車。目前東風電動車輛股份有限公司同時承擔兩個“863”整車項目。一是EQ7200HEV混合動力轎車。該車是以EQ7200-II車型為基礎，采用電控自動式變速箱，配置直流永磁無刷電動機和鎳氫電池。二是EQ61100HEV混合動力公交車。該車采用開關磁阻電機、康明斯ISBe150四缸共軌電噴柴油機、全新設計的車身底盤系統、電控自動變速箱和創新型并聯機電耦合設計方案。

長春一汽集團公司正在研發“解放牌”混合動力城市客車和“紅旗牌”混合動力轎車，其中混合動力客車項目屬于國家“863”項目。“解放牌”混合動力城市客車的樣車具有純電動驅動、發動機單獨驅動（同時充電）、聯合驅動、電機啟動發動機以及滑行再生制動5種行車模式，配套的動力總成控制實驗室已投入使用。

上海燃料電池汽車動力系統有限公司聯合上海汽車工業（集團）總公司和同濟大學共同承擔國家“863”電動汽車重大專項-燃料電池轎車項目，已經研制出春暉一號、超越一號兩款燃料電池轎車的樣車。“春暉一號”四輪電驅動燃料電池轎車最高時速控制在50km/h，配置鋰離子蓄電池和燃料充氫電池兩種混合動力,蓄電池一次充電的續駛里程是50km，加氫后的續駛里程為150km。“超越一

[11]號”燃料電池混合動力轎車已經通過驗收。

上海泛亞汽車技術中心有限公司研制的“鳳凰”燃料電池汽車是以上海通用汽車生產的別克GL8商務用車為原型，由通用汽車提供燃料電池組和技術支持，由泛亞汽車技術中心負責整車系統集成，是一種燃料電池與蓄電池聯合驅動的串聯型混合動力汽車。

奇瑞公司與合肥工業大學、華中科技大學、哈爾濱工業大學、哈電發電設備國家工程技術研究中心、安徽英科智能研究所等高校和科研單位聯合研制的奇瑞混合動力轎車，采用的是1.0升發動機，其動力性可達到1.6升發動機的傳統轎車水平，其最高時速可達160km/h，城市工況的百公里油耗約為6升左右，排放可達歐Ⅳ以上標準。上海交通大學與奇瑞公司聯合承擔的國家“863”項目電動汽車重大專項：奇瑞-交大“863”純電動轎車QR課題，目前已經開發出5輛樣車并通過科技部組織的驗收[11]。

長安汽車集團有限責任公司聯合清華大學、北京理工大學、重慶大學、北京航空航天大學等高校和科研單位承擔的“863”項目ISG混合動力長安轎車整車匹配項目，目前已經通過國家級驗收。長安公司生產的兩款混合動力轎車是在SC7130(鈴羊)型轎車平臺上開發的，有手動檔和自動檔兩種車型。

清華大學成立的北京清華新能源汽車工程中心，承擔了國家“863”項目“燃料電池城市客車整車技術的研究開發”和北京市科委有關電動汽車的研究課題。目前已經研制出12輛16座中巴環保燃料電池輕型客車樣車投入運行，其中有3輛在清華大學校內以使用了多年[13]。

純電動旅游客車由北京理工大學與北方華德尼奧普蘭客車股份有限公司共同研制，該車安裝了鋰離子電池組、超級電容儲能系統、先進的多能源管理控制系統和交流驅動系統，整車已通過型式認證試驗。純電動低地板公交車是北京理工大學與北京市公共交通總公司聯合研制的適應城市客運需要以及環保要求的新車型，該車采用了先進的空氣懸掛系統，車身可自由升降、側傾，充分考慮了殘障乘客上下車的方便性。

1.2.3 電動車發展過程中存在的問題

綜合國內外電動汽車發展的現狀可見，電動汽車雖然有低噪聲、零排放、綜合應用能源等突出優點，但其技術的綜合性能指標尚未達到實用的要求。發展電動車必須解決幾項主要關鍵技術，電池、電機及其控制器、電動汽車整車與社會的基礎設施(充電站)[5]。電池技術的落后是限制電動車普及的最主要障礙：蓄電池的比能量較低；電池的比功率不夠：蓄電池的質量在電動車自身質量中占了很大比例，增加了不少能量消耗；為了使電動車在舒適性、操作性上達到燃油車的水平，還需要增加一系列耗電的設備。受這些因素制約，使其尚難達到產業化階段，仍有許多關鍵技術需進一步深入研究、試驗和開發。

無論從環保角度還是能源角度看，未來電動車都需要有一個大的發展。開發將關系到眾多工業的興衰，能成為未來新的經濟增長點。在我國，電動車更有著獨特的市場，大都市都普遍存在著十分嚴重的交通問題和汽車尾氣排放污染問題。作為一種小型、中速和短途的日常交通工具，電動車是十分理想的，在中國有著得天獨厚的發展條件和廣闊的應用前景。可以預言，在全球性大力推進研究開發電動汽車技術的21世紀，電動汽車的產業化并進入商業營運市場的實用化時期必將到來。

1.3 遠程監控發展概況

遠程監控是國內外研究的前沿課題，國內外都展開了積極的研究。1997年1月，首屆基于Internet的遠程監控診斷工作會議由斯坦福大學和麻省理工學院聯合主辦，有來自30個公司和研究機構的50多位代表到會。會議主要討論了有關遠程監控系統開放式體系、診斷信息規程、傳輸協議及對用戶的合法限制等，并對未來技術發展作了展望。由斯坦福大學和麻省理工學院合作開發基于Internet的下一代遠程監控診斷示范系統，這項工作同時也得到了制造業、計算機業和儀器儀表業的12家大公司的熱情支持和通力配合。之后，由這些公司共同推出了一個實驗性的系統Testbed。Testbed用嵌入式Web組網、用實時JAVA和Bayesian Net初步形成在Internet范圍內的信息監控和診斷推理。

另外，許多國際組織，也紛紛通過網絡進行設備監控與故障診斷咨詢和技術推廣工作，并制定了一些信息交換格式和標準。許多大公司也在他們的產品中加入了Internet的功能，如Bently公司的計算機在線設備運行監測系統Data Manager 2000可以通過網絡動態數據交換的方式向遠程終端發送設備運行狀態信息；著名的National Instruments公司也在它的產品LabWindows/CVI以及LabVIEW中加入了網絡通訊處理模塊，因而可以通過WWW、FTP協議）、Email方式在網絡范圍內進行監控數據的傳送。法國“ALARM”研究組對生產過程的智能報警和監控系統進行了長期研究，并在多個項目中進行了應用。

國內對于遠程監控技術也開展了積極的研究。目前，西安交大、華中科技大學、哈爾濱工業大學、南京理工大學等高校已取得了較為先進的研究成果，如西安交通大學研制的“大型旋轉機械計算機狀態監測系統及故障診斷系統”、華中科技大學開發的“汽輪機工況監測和診斷系統”、哈爾濱工業大學的“微計算機化機組狀態監視與故障診斷專家系統”等。

1.4 本文研究的主要內容

針對目前能源情況與環境所造成的社會問題，本文結合GPRS無線通信技術，設計了基于LPC2131的電動車遠程監控系統。

本文研究的主要內容：

(1)對電動車行駛車速的檢測，以及對電動車的蓄電池電壓、電流和溫度的檢測；

(2)采用LPC2131進行對檢測數據的處理；

(3)對系統的按鍵、顯示以及控制電路的設計；

(4)采用GPRS無線通信將電動車的運行車速，蓄電池電壓、電流、溫度數據進行遠端傳輸；

(5)對系統進行軟件設計和抗干擾的設計

第二篇：遠程GPS及溫度監控系統簡介

遠程GPS及溫度監控系統簡介

一、概述：

監控系統由數據服務器（監控中心）、數據采集設備組成。數據采集設備集成了GPS定位模塊、溫度采集模塊，GPRS無線數據傳輸模塊、顯示及報警模塊等。數據服務器是一個數據接收和處理的網站平臺。數據采集設備當前的時間、溫度、行駛方向、行駛速度、所在位置的經緯度，通過GPRS遠程傳輸到數據服務器，客戶只要通過一臺能上網的電腦登陸到指定的網頁，就能實時看到設備在地圖中的位置、歷史軌跡，溫度數據等。

二、監控中心平臺的主要功能：

1、接收設備發來的數據，生成報警信息，保存到數據庫。

2、可顯示實時位置、運行軌跡、溫度；查詢溫度歷史數據、歷史曲線、報警信息等。

3、可管理子賬戶、設備等。

三、監控中心平臺的硬件要求：

1、如果有固定的IP地址，只需一臺運行WIN2003的服務器（電腦），可自組平臺。

2、也可以租用遠程的服務器，大概一年費用5000左右。

3、為了方便客戶使用，我公司提供一個監控平臺，用戶可登陸我們的平臺查詢數據，我們每年收取少量的服務費。

四、采集設備的主要功能：

1、采用ABS工程塑料外殼，具有較佳的防水防潮性能。

2、可接入1-8個數字化DS18B20溫度探頭，測量精度高，無須校準。

3、單色點陣液晶屏顯示，可外接蜂鳴器。

4、可設置上下限，超過上下限值，觸發報警。

5、按設定起止時間、設定的時間間隔，自動上傳數據。

6、也可以根據客戶要求的方式（如超過上下限），上傳數據。

7、當網絡連接不上時，可保存數據，當網絡建立連接后，自動上傳。

8、設備采用直流12V供電，可采用鋰電池、或鉛蓄電池供電。

9、如果客戶有特殊要求，我公司可定制設備。

五、資費情況：

1、必須是移動或聯通的卡，5元30M的套餐足夠使用。

2、一般套餐還用其他消費，如果是大客戶，可以和移動或聯通洽談取消。

第三篇：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。

第四篇：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。

第五篇：門禁監控系統簡介

門禁監控系統簡介

一、引言

建筑物的出入口是安防系統中最重要的監控對象。在出入口安裝門禁系統和電視監控系統是一個完善的安防系統中必不可少的組成部分。二者如果可以結合，則不但可以為使用者節省投資，也可以減少了使用的負擔。是更為緊湊、靈活的解決方案。

在現有的安防系統中，門禁和監控的聯動方式一般是通過門禁控制器和視頻矩陣上相應的接口來實現的。由于還需要視頻的采集設備，這樣的系統造價高、使用繁瑣，對于小型的安防系統很難實現。基于多年的開發及使用經驗，本公司開發了Draco2門禁監控系統，它實現了門禁和監控系統的完美結合。

二、系統簡介

1． 數字化時代的門禁和監控系統

本系統的全部設備均可以通過網絡連接。不需要專門的監控室，甚至不需要專用的電腦。只需要借助建筑內的網絡和一臺普通的PC機即可。一個典型的系統配置如圖1所示。

這樣的配置為您提供了靈活、高效的應用空間。您可以在網絡內的任何一臺電腦上使用整套系統。由于全部基于網絡，本系統可以靈活的擴展，只要系統支持，您可以任意添加門禁控制器和網絡攝像機。

網絡Pc機視頻出入口門禁控制器圖1 2． 完美高效的系統整合

您只需要使用一套軟件，即可實現所有的門禁和圖像抓拍功能。軟件的運行界面如圖2所示。

運行軟件的時候您可以觀看實時錄像和現場聲音（音視頻同步）。對于任何門禁事件，系統都會對現場圖像進行抓拍。用戶可以實時比對資料圖片和抓拍圖片，也可以查看用戶的資料。

所有的圖片都以高壓縮的JPEG文件形式存儲，在保證圖片質量的同時，可以大量節省硬盤空間。10G硬盤可以存儲超過220萬張圖片。如果每天刷卡1000次，則10G硬盤可以保存超過6年的抓拍圖片。

圖2 所有其它資料均存儲在數據庫中，用戶可以方便的進行查詢。如圖3所示。

圖3 3． 系統靈活擴展

由于采用了模塊化的構架，本系統可以靈活的進行擴展。我們可以根據用戶的需求定制各種應用方案，如：

? 幼兒園的刷卡接送系統。

不但可以記錄接送兒童的時間、地點，還可以抓拍接送人員的圖片。既方便快捷，又安全完備。

? 刷卡就餐系統。

可方便的統計就餐人數和個人帳單。? 監獄探視系統。……

由于本系統基于網絡和數據庫設計，我們還可以為大型用戶提供一套網絡查詢解決方案。可以集成到用戶本身的內部網絡系統中，使用戶可以在網絡的任何位置查詢門禁的通行記錄和抓拍圖片。4． 4.1 設備簡介 門禁部分

4.1.1 控制器D6X系列/D5X系列/網絡控制器系列

·有效卡容量：10000張； 組號數量：50組 ·特權卡數量：<=50張； ·編程方式：鍵盤或微機；

·開門方式：卡、卡或密碼、卡+個人密碼、常開、不予通行； ·開門方式時區：每日50個；

·門磁檢測方式：門磁狀態異常報警、門磁狀態異常不報警； ·外接輔助設備接口：門磁、報警器、門鈴、開門按鈕； ·具有讀卡器拆除報警、門磁狀態異常報警； ·具有節假日管制功能（節假日有效卡不予通行）； ·通訊接口：RS232；

·脫機門禁事件記錄 D61H:50000條，D62H:380條，D5X系列：50000條·連接微機可實現實時監測門狀態以及通行事件； ·配有門禁考勤管理軟件

4.1.2 讀卡器系列

E21H（帶鍵盤讀卡器）

·讀取EM系列感應卡、感應鑰匙簽； ·射頻調制：ASK制式125KHZ； ·感應距離：8--15CM； ·內置蜂鳴器； ·具有防拆報警按鈕；

·具有雙色指示燈（紅、綠色）； ·具有蜂鳴器； ·標準3X4鍵盤； ·內置外殼防撬檢測器。

； W26/E3讀卡器

·尺

寸：115*75*16mm ； ·顏 色：米色/黑色；

·讀卡類型：EM卡或EM格式兼容卡片 ； ·讀卡距離：10-15cm ；

·輸出格式：Wiegand26/ABA/RS232/RS485 ·工作電壓：DC12v-15v ；

·外殼封裝：ABS，環氧樹脂封裝，全防水,黑白顏色可選； ·應用領域：門禁，停車場，出入口控制等系統應用。ROSSLARE AY-HR12讀卡器

·通過UL 294，CE認證 ·射頻調制：ASK制式125KHZ ·最大讀卡距離120毫米 ·內置蜂鳴器

·發光二極管顏色指示輸入 ·全天候，環氧樹脂密封

·采用高強度的聚碳酸酯UV塑料制造而成 ·內置外殼防撬檢測器

ROSSLARE AY-Q12讀卡器

·通過UL 294，CE認證 ·射頻調制：ASK制式125KHZ ·金屬式外殼防破壞，外形高檔穩重 ·讀卡距離65毫米 ·內置蜂鳴器

·發光二極管顏色指示輸入 ·全天候，環氧樹脂密封 ·內置外殼防撬檢測器

4.1.3 電鎖系列 4.2 監控部分

4.2.1 網絡攝像機系列 ·內置攝像頭及高靈敏麥克風

·Mpeg4高效壓縮引擎（可配置）·最佳聲音和圖像同步

·內置用于網頁瀏覽的web服務 ·3個窗口的視頻動態檢測

·周循環的時間表應用 ·報警前后的圖像捕捉 ·遠程傳感報警控制 ·網頁自定義 ·認證：CE、FCC、BSMI ·配有實時監控軟件：實時監測、錄像、錄像回放等功能 產品規格: ·1/4"彩色CCD;寬512x高582； ·1Lux/F2.0；AGC、AWB、AES； ·電子快門1/50~1/100,000秒；

·標準CS接口、6.0mm、F1.8（2.8MM可選）

·視頻：支持的壓縮算法：Mpeg4短報頭模式；圖像大小、質量和帶寬可調；時間戳和文字標；3個視頻動態檢測窗口；分辨率：可在176x144下25幀；在352x288下到25幀 ·聲音：24Kbps和8Kbps可調

·麥克風：全向；頻率50~16000Hz；S/N比大于69dB ·LED指示燈：兩個彩色系統狀態指示燈

·尺寸重量：138mmx88.9mmx57.2mm；凈重222克

·供電：輸入：100~240VAC 50/60Hz 0.4A； 輸出：12VDC 1.5A；耗電約5.4W ·操作環境：溫度0~50攝氏度（32-122華氏度）；相對濕度95% ·系統：CPU：Trimedia PNX1300；RAM：8M SDRAM；ROM：2M FLASH ROM ·網絡：協議：TCP/IP,HTTP,SMTP,FTP,Telnet,NTP,DNS和DHCP；以太網:10baseT或100baseT高速以太網

·顯示子系統需求：協議：標準Internet TCP/IP；操作系統：Microsoft Windows；瀏覽器：Internet Explorer 5.x或以上

4.2.2 視頻服務器系列