監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計論文大全11篇

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篇（1）

2監(jiān)控系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計

監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分采用模塊化開發(fā)方式。整個系統(tǒng)共分為初始化、數(shù)據(jù)采集管理、控制與維護、人機界面、通信、系統(tǒng)維護等六個模塊。在這六個模塊中，數(shù)據(jù)采集管理模塊及控制維護模塊是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心模塊。數(shù)據(jù)采集模塊可以分為模擬量采集與處理模塊、數(shù)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(tǒng)模擬量和數(shù)字量的采集、匯總、處理、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)等工作，同時在分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行分析和判斷，如果系統(tǒng)運行狀態(tài)存在發(fā)生故障的可能性，就相應發(fā)出報警信號。系統(tǒng)的控制和維護模塊的主要功能是接收來自于數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)及初判結(jié)果，并根據(jù)結(jié)果進行電源運行狀態(tài)的管理，其中包括對系統(tǒng)的自檢、故障自診斷、程序復位、系統(tǒng)安全等方面的功能。除此之處，還要完成對其他模塊的調(diào)度。

篇（2）

2需求分析

按照網(wǎng)絡(luò)化教育系統(tǒng)的任務(wù)、特點,將該門課程的虛擬實訓平臺各功能模塊設(shè)計下:(1)配置文件正確性驗證。具備系統(tǒng)安裝正確性驗證功能,如果配置文件參數(shù)設(shè)置錯誤,會根據(jù)錯誤情況提示用戶進行相關(guān)參數(shù)的修改。(2)產(chǎn)生測點信息。虛擬平臺能隨機產(chǎn)生需要定義的測點以及該測點的各種虛擬參數(shù),由于在系統(tǒng)配置完畢后需要驗證整套系統(tǒng)是否能有效的實現(xiàn)風電瓦斯閉鎖,因此該虛擬數(shù)據(jù)還應支持用戶自行修改。(3)測點定義。結(jié)合系統(tǒng)給出的各類測點,用戶能對測點的詳細參數(shù)進行設(shè)置。包含模擬量傳感器的報警值、斷電值、浮點值、預警值的設(shè)置以及控制口的關(guān)聯(lián);開關(guān)量傳感器的斷線、正常狀態(tài)、非正常狀態(tài)的設(shè)置以及控制口關(guān)聯(lián);控制量的常開與常閉狀態(tài)的設(shè)置;交叉斷電等。(4)報警信息提示及查詢。對于虛擬平臺產(chǎn)生的報警、斷電等異常信息,系統(tǒng)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(tǒng)計報表管理。虛擬平臺能夠?qū)δM量及開關(guān)量的數(shù)據(jù),分站的運行狀態(tài)統(tǒng)計形成報表,并提供打印、導出功能。

3總體設(shè)計

煤礦安全監(jiān)控虛擬實訓平臺采用B/S結(jié)構(gòu),應用Web服務(wù)器、JSP動態(tài)網(wǎng)頁設(shè)計及網(wǎng)絡(luò)模擬器等技術(shù),構(gòu)建虛擬實訓環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)模擬器包可以安裝在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實訓室的服務(wù)器上,也可以安裝在校園網(wǎng)的服務(wù)器上。學生只要在瀏覽器頁面中輸入服務(wù)器的IP地址,即可登錄到虛擬實訓平臺對各項參數(shù)進行配置和調(diào)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(guī)程》、《AQ1029-2007》以及其他相關(guān)規(guī)程規(guī)范的要求,并結(jié)合平臺提供的虛擬數(shù)據(jù)詳細設(shè)置傳感器的報警值、斷電值、復電值等參數(shù)。

4詳細設(shè)計

(1)傳感器的設(shè)置。在采煤工作面上隅角設(shè)置瓦斯傳感器1個;在工作面回風巷距工作面10米處設(shè)置瓦斯傳感器1個;在工作面回風巷末端10-15米的范圍內(nèi)設(shè)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(shè)置饋電傳感器、開停傳感器若干,用于檢測工作面主要設(shè)備的開停和饋電狀態(tài);工作面回風巷長度若超過1000米,則還應在中部增設(shè)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(shè)置瓦斯傳感器1個;采用串聯(lián)通風的采煤工作面,被串工作面的進風巷10-15米處設(shè)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(shè)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(tǒng)擴展性,支持自定義各類模擬量和開關(guān)量傳感器的定義。修改數(shù)據(jù)庫中的表t_point即可實現(xiàn)。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(chǎn)單位,Val為虛擬數(shù)據(jù)初始值,Wave為虛擬數(shù)據(jù)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(jù)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。

篇（3）

2電路

本系統(tǒng)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(qū)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(qū)動)、鍵盤、蜂鳴器等器件開發(fā)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(nèi)溫度高于設(shè)置值30℃時，系統(tǒng)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(nèi)溫度，直到達到預期要求;當室內(nèi)溫度低于設(shè)置值(20℃)時，系統(tǒng)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(nèi)氣體濕度高于設(shè)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(nèi)可燃性氣體濃度高于設(shè)置值(25%)時，系統(tǒng)將報警，同時，單片機將驅(qū)動風扇，進行換氣，降低可燃性氣體濃度。

篇（4）

引言

本監(jiān)控系統(tǒng)是為鐵路用4kVA/25Hz主從熱備份逆變電源系統(tǒng)設(shè)計的。

4kVA/25Hz主從逆變電源是電氣化鐵路區(qū)段信號系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)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(tǒng)，一旦主機發(fā)生故障，要求在規(guī)定時間內(nèi)實現(xiàn)切換，因此，備份逆變器一直處于開機狀態(tài)。由于逆變器經(jīng)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(shù)；同時為了安全實現(xiàn)主從切換，也必須要有完善的監(jiān)控系統(tǒng)來實現(xiàn)鎖相，保證整機的安全。

1監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計要求

根據(jù)實際情況，本系統(tǒng)主要完成以下功能：

1）主從切換功能主從控制之間實現(xiàn)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(nèi)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(shù)及工作狀態(tài)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(jiān)控中心（上位機）通信等功能；

6）抗干擾功能系統(tǒng)具有良好的抗干擾能力。

2系統(tǒng)硬件電路設(shè)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(shù)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(shù)據(jù)指針DPTR；

3）內(nèi)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(jiān)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

按照上述系統(tǒng)設(shè)計要求，設(shè)計了如圖1所示的監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計思想，分為微處理器及外設(shè)模塊，模擬量采集模塊，開關(guān)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(shè)模塊微處理器采用DS80C320，非常適合于監(jiān)控。本系統(tǒng)充分利用前面已提及的特點，簡化了硬件設(shè)計與編程，從而提高了整個系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)系統(tǒng)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(jù)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(shù)轉(zhuǎn)換器AD574A，其內(nèi)部集成有轉(zhuǎn)換時鐘，參考電壓源和三態(tài)輸出鎖存器，轉(zhuǎn)換時間25μs，并通過ADG508A擴展模擬量輸入通道。

3）開關(guān)量采集模塊首先經(jīng)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(jīng)過具有遲滯特性的過零比較器轉(zhuǎn)換為方波，然后通過雙四選一開關(guān)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(xiàn)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(xiàn)電流、電壓、頻率及相差的顯示。顯示部分采用8279驅(qū)動8位七段LED顯示，同時通過發(fā)光二極管和蜂鳴器提示運行狀態(tài)。

7）同步信號模塊本模塊用來實現(xiàn)鎖相。單片機控制8254產(chǎn)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(xiàn)主從鎖相和局部及軌道的相位跟蹤。具體實現(xiàn)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(xiàn)與另一機組監(jiān)控單元的雙機通信，獲取對方機組狀態(tài)信息；利用串口1采用RS485標準接口實現(xiàn)與上位機的通信，完成傳輸數(shù)據(jù)和遠程報警等功能。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1系統(tǒng)軟件流程

主程序流程圖如圖2所示。系統(tǒng)上電復位后，首先對單片機，芯片及控制狀態(tài)進行初始化；然后讀取AC/DC模塊的工作狀態(tài)，若正常則啟動DC/AC模塊，否則轉(zhuǎn)故障處理；開啟DC/AC后，讀入其工作狀態(tài)并判斷輸出電壓是否滿足要求，有故障轉(zhuǎn)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(xiàn)主從相位同步和局部及軌道電壓的鎖相；只有在實現(xiàn)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(guān)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(tǒng)的實時要求。開關(guān)量的輸入采取先產(chǎn)生中斷，后查詢的方法，保證了響應的實時性和逆變系統(tǒng)的安全性。

3.2系統(tǒng)采用的主要算法和技術(shù)

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(zhuǎn)換的交流小信號，然后對小信號進行采樣，最后對采樣數(shù)據(jù)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(jù)周期連續(xù)函數(shù)的有效值定義，將連續(xù)函數(shù)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(shù)；

ui為第i點的電壓采樣值。

3.2.2數(shù)字濾波算法

A/D轉(zhuǎn)換時，被采樣的信號可能受到干擾，從采樣數(shù)據(jù)列中提取逼近真值數(shù)據(jù)時采用的軟件算法，稱為數(shù)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(shù)平均濾波、加權(quán)平均濾波、滑動平均濾波等。根據(jù)本系統(tǒng)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(shù)平均濾波法相結(jié)合的濾波方法，即進行多周期采樣，取其算術(shù)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(shù)

本監(jiān)控系統(tǒng)一個很重要的功能是實現(xiàn)相位同步，即保證主從機組的相位同步和機組內(nèi)局部電壓相位恒超前軌道電壓相位90°。本系統(tǒng)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(xiàn)相位調(diào)整進而鎖相，最后再把B路頻率置為原頻率值。

本系統(tǒng)中，單片機控制8254產(chǎn)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。基準正弦波與三角波比較產(chǎn)生SPWM波，經(jīng)逆變得到與基準正弦同頻的交流輸出，因此，通過調(diào)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(diào)整輸出電壓的相位。要實現(xiàn)系統(tǒng)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(guān)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(shù)據(jù)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(jù)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(diào)整同步脈沖，可實現(xiàn)相位調(diào)整。實現(xiàn)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(jiān)控系統(tǒng)工作于強電環(huán)境，很容易受到各種干擾的影響。干擾一旦串入系統(tǒng)，輕則會引起誤報，嚴重時就會導致整個系統(tǒng)癱瘓，甚至造成重大事故。本系統(tǒng)從硬件和軟件兩方面采取了抗干擾措施，保證了監(jiān)控系統(tǒng)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(guān)、執(zhí)行機構(gòu)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(tǒng)中的數(shù)字地與模擬地分開，最后在一點相連，避免了數(shù)字信號對模擬信號的干擾。

4）數(shù)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(shù)字信號系統(tǒng)中，輸出低電平時內(nèi)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(huán)和跑飛狀態(tài)中拉出，使單片機復位。而DS80C320提供了內(nèi)部可編程硬邏輯看門狗，不須外加電路，就能夠?qū)崿F(xiàn)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(shù)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(xù)兩次或兩次以上采集結(jié)果完全一致才認為有效。數(shù)字信號輸出時，重復輸出同一個數(shù)據(jù)，其重復周期盡可能短，使外部設(shè)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(shù)字濾波技術(shù)。

篇（5）

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(shè)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(nèi)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(shè)備來提供。而暖通設(shè)備的核心就是不斷地向高層建筑內(nèi)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(guān)鍵。同時通風也是保證高層建筑內(nèi)部環(huán)境清潔的核心，當暖通系統(tǒng)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(nèi)的氣溫適宜人體居住，也是保證人的身體健康的關(guān)鍵。

1.2暖通空調(diào)系統(tǒng)的主要類型

高層建筑的暖通空調(diào)系統(tǒng)的類型根據(jù)高層建筑設(shè)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(tǒng)，第二種是全空氣系統(tǒng)，第三種是空氣-水的綜合系統(tǒng)。暖通空調(diào)的全水系統(tǒng)是指高層建筑中的空氣溫度和濕度都會由水進行調(diào)節(jié)。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(huán)將熱量源源不斷的輸送到建筑當中。高層建筑暖通空調(diào)的全空氣系統(tǒng)比全水系統(tǒng)更加直接，這種系統(tǒng)設(shè)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(tǒng)，直接注入到高層建筑內(nèi)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(diào)的水-空氣系統(tǒng)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(diào)系統(tǒng)設(shè)計的準備工作

高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計關(guān)乎高層建筑的安全性和居住的舒適性，其設(shè)計工作非常關(guān)鍵，但是由于高城建筑的復雜性，其設(shè)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(diào)系統(tǒng)的設(shè)計人員應當對高層建筑的設(shè)計了如指掌，對于高層建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常清晰，只有這樣才能科學的對于高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)進行布局，保障系統(tǒng)運行的平穩(wěn)和安全。其次，高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計應當關(guān)注建筑所在地的環(huán)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(diào)系統(tǒng)設(shè)計差距很大，設(shè)計師必須提前對當?shù)氐沫h(huán)境進行深入的調(diào)查，讓高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計和當?shù)氐沫h(huán)境契合的更好，不僅可以節(jié)約經(jīng)濟成本，也會增加建筑的舒適性。最后，高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計應當充分的了解市場的行情。因為高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)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(shè)計人員應該充分的了解每種材料的優(yōu)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(diào)系統(tǒng)設(shè)計的原則

3.1高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計安全第一

任何一項設(shè)計和施工都要將安全擺在第一位，正所謂人命關(guān)天。高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)并非是一般的系統(tǒng)，其系統(tǒng)的用料會涉及到很多依然易燃物品，所以設(shè)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(diào)系統(tǒng)將會增加很多額外風險。此外高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的安全性還表現(xiàn)在建筑內(nèi)部的空氣質(zhì)量和濕度是否對于人體是最佳的，所以就要求暖風空調(diào)系統(tǒng)是否能夠保證空氣的來源是干凈的，無毒無害是關(guān)鍵。此外溫度的設(shè)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(nèi)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(diào)系統(tǒng)在設(shè)計的時候應該考慮這些因素。

3.2高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計環(huán)保原則是關(guān)鍵

高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的施工用料很大，在如今人們環(huán)保關(guān)鍵越來越強的今天，對于系統(tǒng)施工的材料選取應該盡可能的按照環(huán)保的要求做。此外，高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)應該秉承節(jié)能的原則，其設(shè)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(xiàn)節(jié)能的意識，是否在很多環(huán)節(jié)都能充分的使用環(huán)保設(shè)備，是否在設(shè)計的時候建立科學的模型計算，確保暖風運輸系統(tǒng)最短路徑，這些都是保證高層建筑整體環(huán)保節(jié)能的關(guān)鍵所在。

3.3高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的經(jīng)濟性是基本要求

一個高層建筑的建設(shè)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(diào)系統(tǒng)是否真的體現(xiàn)其經(jīng)濟性，是否能夠最大程度的降低施工的成本也是系統(tǒng)設(shè)計成敗的關(guān)鍵。理性的分析，高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)雖然非常重要但是也并不應該占據(jù)整個高城建筑工程預算過多資源，因此高層建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性設(shè)計就是施工成敗的關(guān)鍵。而對于系統(tǒng)設(shè)計的經(jīng)濟性就需要設(shè)計人員的素質(zhì)達到要求，其專業(yè)技術(shù)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。

篇（6）

1.1智能建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)框圖（圖1）

1.2智能建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)

簡要介紹上圖為智能建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)框圖，在智能建筑監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對六個子系統(tǒng)（照明、供配電、冷熱源、空調(diào)、給排水、電梯）的監(jiān)控，并可控制其運行。由中央控制器統(tǒng)一全分布式控制運行，但由于每個子系統(tǒng)都由路由器分開，所以也可獨立運行，控制系統(tǒng)涉及智能建筑各個系統(tǒng)設(shè)備自動化控制，可實現(xiàn)高檢測功能。

1.3各設(shè)備監(jiān)控子系統(tǒng)應該實現(xiàn)的功能

1.3.1供配電系統(tǒng)

主要功能為智能建筑提供電力。樓層配電設(shè)備分布在各樓層，電設(shè)備一般放置在建筑底層。監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對配電設(shè)備運行參數(shù)、配電電源、每個電源蓄電池的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)變化進行監(jiān)控，同時對各樓層電設(shè)備電源運行狀態(tài)進行監(jiān)控，若發(fā)生故障會產(chǎn)生警報并記錄故障數(shù)據(jù)。

1.3.2照明系統(tǒng)

主要功能是為智能建筑照明。其設(shè)備建設(shè)于建筑物的各個平面上，方便實現(xiàn)各角度全方位照明。照明監(jiān)控分為室內(nèi)和室外兩部分，室外照明分為公共照明部分，通過監(jiān)控可根據(jù)室外照度值設(shè)定開關(guān)時間，也可通過更改程序?qū)崿F(xiàn)不同照明燈具的啟動時間。室內(nèi)照明監(jiān)控可通過監(jiān)控數(shù)據(jù)，采用總線控制方式，設(shè)定程序?qū)Σ煌瑘鼍伴_啟不同的照度。

1.3.3冷熱源系統(tǒng)

為智能建筑供給冷源和熱源，其噪音較大，設(shè)備一般置于建筑底層地下室內(nèi)。通過對冷熱源系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)和冷熱源供給量的監(jiān)控和分析，可通過程序控制實現(xiàn)不同季節(jié)冷熱源供給量和供給時間。

1.3.4空調(diào)系統(tǒng)

保障智能建筑的環(huán)境溫度處于適宜狀態(tài)，空調(diào)設(shè)備一般置于各樓層高處位置，地下室也可以配置。控制子系統(tǒng)主要對空調(diào)機組、風機盤管的工作參數(shù)和運行狀態(tài)進行監(jiān)測，并通過監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，控制和設(shè)定主機房的溫度、濕度和運行時間。同時監(jiān)測子系統(tǒng)還具備空調(diào)漏水監(jiān)視功能，可有效實現(xiàn)對空調(diào)系統(tǒng)的漏水監(jiān)測和控制。

1.3.5給排水系統(tǒng)

既能為智能建筑提供水源，又能排除建筑產(chǎn)生的污水，排水設(shè)備一般置于建筑物的地下室或建筑頂層，也可設(shè)置在樓宇夾層位置。監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)控水泵的工作狀態(tài)，并對水池的液位隨時檢測，當設(shè)備出現(xiàn)故障或者水池液位異常時，子監(jiān)控系統(tǒng)就會向中央控制器發(fā)出報警信號，并將故障數(shù)據(jù)記錄反饋，自動顯示故障發(fā)生區(qū)域和故障詳細情況。1.3.6電梯系統(tǒng)是為高層建筑提供上下交通的便利系統(tǒng)，設(shè)備一般置于建筑的垂直豎井內(nèi)。電梯監(jiān)控子系統(tǒng)主要實現(xiàn)對電梯設(shè)備運行狀態(tài)，監(jiān)視電梯啟動、停止、方向等，動態(tài)顯示出電梯實時狀況，一旦發(fā)生故障，監(jiān)控系統(tǒng)會對電梯設(shè)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(tài)、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(shè)備自動化控制系統(tǒng)設(shè)計要素

2.1各監(jiān)控子系統(tǒng)控制功能參數(shù)明細

將上文中所述設(shè)備監(jiān)控子系統(tǒng)功能要求進行統(tǒng)計和匯總，確認各子系統(tǒng)監(jiān)控點的分布位置和分布數(shù)量，將子系統(tǒng)的監(jiān)控點設(shè)置類型、數(shù)量、相關(guān)設(shè)備、安裝需求、使用地點等詳細列出，并備份保留。依據(jù)各子監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)備實際特點，以系統(tǒng)高效性、可靠性、實用性為前提，以滿足子系統(tǒng)功能需求為標準，以建筑設(shè)備自動控制系統(tǒng)設(shè)計的節(jié)能環(huán)保為核心，以建筑設(shè)備維護保養(yǎng)便捷性和低成本性為主要指標，詳細將設(shè)備子系統(tǒng)的各種功能參數(shù)、控制參數(shù)、技術(shù)參數(shù)列出并進行歸檔，為日后整體系統(tǒng)搭建安裝提供依據(jù)。

2.2監(jiān)控系統(tǒng)控制器、傳感器和執(zhí)行器的確定

按照監(jiān)控系統(tǒng)被控設(shè)備的控制標準和監(jiān)控點數(shù)量，結(jié)合安裝現(xiàn)場實際情況，對現(xiàn)場控制點進行設(shè)置和篩選，設(shè)計出被控設(shè)備安裝現(xiàn)場控制器控制區(qū)域內(nèi)部的監(jiān)控點分布圖，并根據(jù)實際要求確定選擇現(xiàn)場控制器。除了現(xiàn)場控制器，還要確定現(xiàn)場傳感器和執(zhí)行器使用標準，傳感器和執(zhí)行器是對被監(jiān)控設(shè)備現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集的基本組成部分，傳感器可監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)和數(shù)據(jù)變化，執(zhí)行器對此進行分析和反饋，可以說兩者在自動監(jiān)控系統(tǒng)中屬于核心構(gòu)件。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備特性，對關(guān)鍵設(shè)備要采用高精度和高可靠性的智能型傳感器和執(zhí)行器，以提高整個自動化系統(tǒng)的控制質(zhì)量。非關(guān)鍵設(shè)備上可以采用傳統(tǒng)傳感器和執(zhí)行器，如此可減少成本，降低整個系統(tǒng)造價。

2.3建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建智能建筑設(shè)備自動化監(jiān)控系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建如上圖2所示，建筑設(shè)備LON現(xiàn)場總線設(shè)備自動化控制系統(tǒng)是現(xiàn)實意義上實現(xiàn)了分布式監(jiān)控。此系統(tǒng)不同類型的控制器節(jié)點都具備高智能化特性和網(wǎng)絡(luò)通訊能力。由于控制器各節(jié)點具備通訊能力，能夠使節(jié)點與節(jié)點之間實現(xiàn)相互通訊功能，構(gòu)成完整的通訊網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)中的控制機構(gòu)和管理機構(gòu)可以通過總線現(xiàn)場連接為一個整體，彼此之間可以相互協(xié)作，共同完成自動化監(jiān)控任務(wù)，兩者可實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)和信息的共享。

2.4建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)硬件支持

智能建筑自動化監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建必須有硬件支持，在硬件方面，主要選用以下器件：中央監(jiān)控器（計算機，監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，處理子系統(tǒng)反饋的綜合數(shù)據(jù)下達控制指令）；監(jiān)控顯示屏（將監(jiān)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(shè)定程序，典型的輸入設(shè)備）；鼠標（輸入設(shè)備）；不間斷電源（為監(jiān)控中央系統(tǒng)和子系統(tǒng)供電，保障監(jiān)控系統(tǒng)不間斷運行，保證整體系統(tǒng)的可靠性）；網(wǎng)絡(luò)路由器（中繼器、橋接器、配置型路由器等聯(lián)合使用，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分布）；控制總線（無屏蔽雙絞線、控制總線LON）；控制節(jié)點（視具體情況而定）。

2.5建筑設(shè)備自動化監(jiān)控系統(tǒng)軟件支持

建筑設(shè)備自動化中央監(jiān)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(tǒng)采用8位通行字進行鑒別和管理，對操作人員實現(xiàn)權(quán)限設(shè)置，只允許有權(quán)限操作人員在一定范圍內(nèi)進行數(shù)據(jù)瀏覽，并對訪問者身份信息、訪問時間、訪問內(nèi)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(shù)據(jù)目錄，節(jié)省操作時間，便于高效作業(yè)；中央控制系統(tǒng)設(shè)計還具備邏輯格式數(shù)據(jù)顯示功能，可描述短語、數(shù)值、單位等數(shù)據(jù)，對不正常數(shù)據(jù)報警顯示；具有高效數(shù)據(jù)分離終端，控制特定數(shù)據(jù)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。

篇（7）

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

2.發(fā)展前景

從市場需求來看，隨著社會服務(wù)的發(fā)展，小區(qū)業(yè)主對安全的考慮越來越重視，而傳統(tǒng)的巡查制度管理困難，成本高昂，所以安全防控系統(tǒng)對于小區(qū)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(fā)展趨勢。其次，現(xiàn)代通訊技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)以及自動控制技術(shù)的發(fā)展，智能化建筑技術(shù)的提升與普及，樓房的安防監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展也非常迅速。未來的發(fā)展市場前景廣闊，將成為建筑必備設(shè)施，而且技術(shù)手段更加先進，與數(shù)字技術(shù)的聯(lián)系更加緊密。從國家政策層面來講，政府構(gòu)建和諧社區(qū)的目標將推動安防監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展與普及。，例如：北京市2010年社區(qū)主要道路視頻監(jiān)控設(shè)施覆蓋面達到80%以上；社區(qū)平房、未封閉樓房安裝使用門磁報警器、樓宇對講器系統(tǒng)等設(shè)施達到80%以上。

二．國內(nèi)樓宇安防監(jiān)控發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

中國安防監(jiān)控技術(shù)大致起源于上世紀60年代初故宮博物院的安防報警系統(tǒng)。之后的若干年，中國安防監(jiān)控一直是以防盜報警系統(tǒng)為主。目前從市場來講，樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為城市建筑的必選項目，也是小區(qū)建設(shè)的重點項目，這幾年技術(shù)發(fā)展也非常迅速，智能化建筑的發(fā)展推動了此項目的發(fā)展。但是，目前國內(nèi)的安防監(jiān)控體系制造商競爭激烈，一些規(guī)模較大的通信、IT、家電企業(yè)紛紛推出視頻監(jiān)控產(chǎn)品，傳統(tǒng)視頻監(jiān)控市場競爭格局逐漸發(fā)生變化。更多領(lǐng)域的廠商進入視頻監(jiān)控領(lǐng)域，說明視頻監(jiān)控市場本身蘊藏著巨大的機會。但相對于網(wǎng)絡(luò)市場的高度競爭，視頻監(jiān)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(yè)規(guī)模、研發(fā)能力、營銷能力等普遍不強，主要依靠價格競爭。隨著數(shù)字視頻壓縮編碼技術(shù)的不斷成熟，從上世紀90年代中后期開始，基于數(shù)字視頻壓縮編碼技術(shù)的硬盤錄像機開始出現(xiàn)在安防視頻監(jiān)控領(lǐng)域，基于多媒體計算機的多媒體監(jiān)控系統(tǒng)以及基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)亦成為現(xiàn)代電視監(jiān)控系統(tǒng)的主流。如今，國內(nèi)很多從事電視監(jiān)控設(shè)備生產(chǎn)或系統(tǒng)集成的廠家已經(jīng)在上述綜合型電視監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)上投入了很大的精力，并已取得初步成果。未來，數(shù)字化、IP化、智能化是視頻監(jiān)控發(fā)展的趨勢，視頻監(jiān)控的IT化趨勢也將更加明顯。

三．樓宇監(jiān)控安防系統(tǒng)的設(shè)計

1.系統(tǒng)設(shè)計思想

智能化安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，必須充分應用現(xiàn)代電子信息技術(shù)、計算機技術(shù)與高科技通信技術(shù)，使得監(jiān)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(shè)計。整個系統(tǒng)的綜合布線和諸多自動化通信網(wǎng)絡(luò)工程系統(tǒng)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(xiàn)。對于智能化大樓的建設(shè)，樓宇監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計還需要與其他的設(shè)備如通信、辦公、自動控制等多方面地有機自動結(jié)合，實現(xiàn)智能化集成管理，這是安防系統(tǒng)發(fā)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(tǒng)和自控設(shè)備的功能超前、創(chuàng)新實用、高效優(yōu)化的組合。在建立完善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化全面綜合布線的前提下，整個智能化管理系統(tǒng)的主設(shè)備、關(guān)鍵部件及終端控制設(shè)施，可根據(jù)住戶的實際經(jīng)濟能力，按分期分批逐步實施原則進入安裝、調(diào)試運行。

（3）實用性

所開發(fā)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(xiàn)幽雅舒適便利快捷的工作環(huán)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(chǔ)設(shè)施和周邊環(huán)境適應。在保證整個系統(tǒng)先進性、可靠性的前提下，力爭做到性能價格比的最優(yōu)化。

2.整個系統(tǒng)設(shè)計的要素

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

（1）樓宇視頻監(jiān)控系統(tǒng)

攝像機設(shè)備是樓宇安防監(jiān)控體系的主要設(shè)備，也是數(shù)量最多的設(shè)備，它就如整個樓宇監(jiān)控的眼睛，24小時緊盯著樓宇的關(guān)鍵區(qū)域的動靜。同時，它把視頻信號轉(zhuǎn)變成為數(shù)字信號，傳輸給顯示器，顯示器設(shè)備中的軟件系統(tǒng)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(jiān)控人員就可以環(huán)視整個樓宇關(guān)鍵區(qū)域發(fā)生的異常情況。視頻監(jiān)控系統(tǒng)對所傳輸?shù)膱D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(tǒng)

對講系統(tǒng)是一種成本低廉的安防系統(tǒng)。是在各單元口安裝防盜門，小區(qū)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(wǎng)絡(luò)組成，以實現(xiàn)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(nèi)，從而限制了非法人員進入。同時，若住戶在家發(fā)生搶劫或突發(fā)疾病，可通過該系統(tǒng)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(tǒng)

一些建筑周邊地區(qū)難以用視頻設(shè)備實現(xiàn)完全監(jiān)控，所以對于建筑或者小區(qū)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(jiān)控，并連接到監(jiān)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(fā)報警，主機顯示報警部位，同時聯(lián)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(jiān)控用計算機彈出電子地圖并作報警記錄。

（4）信號傳輸系統(tǒng)

傳輸部分是安防監(jiān)控系統(tǒng)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(lián)網(wǎng)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(zhì)量，圖像在錄像控制中心能夠清晰還原顯示。傳輸線路的設(shè)計應避開惡劣或磁場強的環(huán)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(shè)方式上，對于擴建、改建工程可采用明敷設(shè)，可采用鋼管或PVC管或線槽保護電纜。

（5）安防監(jiān)控中心

控制部分就是安防監(jiān)控系統(tǒng)的指揮中心，就是系統(tǒng)的大腦。它將視頻攝像機獲得的信號通過網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)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(tǒng)的集中管理，負責集成報警系統(tǒng)的監(jiān)控以及供電系統(tǒng)的維護等。指揮中心對內(nèi)與業(yè)主聯(lián)網(wǎng)，對外還可與公安"110"處警中心實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。當視頻監(jiān)控、對講系統(tǒng)、紅外探測等系統(tǒng)提出報警信息的時候，監(jiān)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(jiān)控中心現(xiàn)實發(fā)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(tǒng)

電源的供給對于保證整個閉路監(jiān)控報警系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)起到至關(guān)重要的作用，一旦電源受破壞即會導致整個系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)。系統(tǒng)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(jù)實際的需要進行選擇。

3.系統(tǒng)關(guān)鍵部分設(shè)計要求

（1）視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

攝像機的布控是設(shè)計關(guān)鍵。布控設(shè)計的時候主要考慮這樣幾個因素：監(jiān)控范圍的關(guān)鍵性與完整性、設(shè)備安裝的美觀性、設(shè)備安裝的隱蔽性。關(guān)鍵性只要是指設(shè)備要安裝在樓宇的關(guān)鍵區(qū)域，這個區(qū)域要能夠?qū)θ藛T必經(jīng)的出入之處以及容易發(fā)生安全問題的死角進行監(jiān)控；完整性是指攝像機的分布要形成互相銜接，較少監(jiān)控的盲區(qū)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(huán)境協(xié)調(diào)，一些內(nèi)部元器件要安裝在防護罩內(nèi)；隱蔽性是指攝像機的安裝盡力放在不易關(guān)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(yè)主，同時對于一些不法分子進行隱蔽的監(jiān)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(shè)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(nèi)，能作水平360º、垂直90º運行旋轉(zhuǎn)。如果使用可變焦的攝像機鏡頭，基本上能夠?qū)Υ髲d的情況一目了然。

b.電梯布控。

電梯是容易激發(fā)違法分子犯法動機的易發(fā)點。處于美觀與隱蔽的考慮，電梯內(nèi)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(zhuǎn)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(nèi)通道內(nèi)人員的面容和相關(guān)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(qū)布控。

樓宇的周邊地區(qū)比較復雜，需要根據(jù)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(nèi)等地段進行安裝，特別是要關(guān)注停車場這樣的地段，進出大樓的相關(guān)人員都可觀察與記錄下來。

（2）門戶對講系統(tǒng)設(shè)計

視頻監(jiān)控屬于小區(qū)集中監(jiān)控系統(tǒng)，而樓宇對講系統(tǒng)屬于業(yè)主主動防御系統(tǒng)，具有積極的意義。通過樓寓對講系統(tǒng)，實現(xiàn)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(tǒng)應該針對不同的住宅結(jié)構(gòu)、小區(qū)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?qū)崿F(xiàn)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(qū)則可選用帶有安全報警功能的室內(nèi)機，用戶可根據(jù)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(shù)容較小的的多層房中采用直按式多線式產(chǎn)品，則既可達到對講的基本功能，也可以合理配置節(jié)約系統(tǒng)投資成本。未來如要擴展為聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，只需在每個單元樓里，配置1臺通訊轉(zhuǎn)換器，即可將室內(nèi)機傳出的求助信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并發(fā)送到小區(qū)管理中心，在系統(tǒng)主機上顯示和存儲房號。為方便工程布線，根據(jù)不同的小區(qū)分布，大系統(tǒng)總線可采用星型布線和環(huán)型布線。為解決大系統(tǒng)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(qū)還可設(shè)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(jiān)控和呼叫整個小區(qū)與樓棟門口。

（3）紅外線探頭

小區(qū)園區(qū)及周界不可能都安裝攝像機監(jiān)控設(shè)備，所以攝像監(jiān)控區(qū)總會有盲區(qū)。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(xiàn)小區(qū)的周邊防范。一旦小區(qū)周邊有非法侵入，報警主機發(fā)出報警，指出報警的區(qū)域、時間、探頭編號等。該系統(tǒng)主要由紅外對射探頭、系統(tǒng)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(fā)出報警聲并顯示報警區(qū)域編號。系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)，便于以后的擴展。系統(tǒng)具有防剪線功能，一旦出現(xiàn)剪線或損壞，能及時向管理中心報警。系統(tǒng)由紅外、微波雙探測器及閃光報警器構(gòu)成，信號送至防控中心，并與電視系統(tǒng)合用矩陣控制系統(tǒng)/畫面分割器、電視墻等控制設(shè)備。

（4）自動報警系統(tǒng)設(shè)計

自動報警系統(tǒng)是建立在視頻監(jiān)控、對講系統(tǒng)、紅外線探頭監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建立的信號警告系統(tǒng)。自動報警系統(tǒng)與電視監(jiān)控系統(tǒng)相連接，將從用戶對講系統(tǒng)、戶外紅外線探頭系統(tǒng)、消防火災監(jiān)控系統(tǒng)方面接受到的報警信號通過系統(tǒng)將信號送至電視監(jiān)控系統(tǒng)，當有報警發(fā)生時，電視監(jiān)控系統(tǒng)會自動將報警現(xiàn)場的圖像切換到主監(jiān)視器上。同時報警系統(tǒng)可按分區(qū)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(shè)置探頭、攝影機，在室內(nèi)安裝火災探頭，通過這些設(shè)備完成報警監(jiān)測。當報警發(fā)生時驅(qū)動聲光報警裝置，同時配語言報警單元，實現(xiàn)模擬人工報警，將警報通知公安部門。

4.互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在安防監(jiān)控中的運用

從樓宇安防設(shè)計的發(fā)展趨勢來看，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的嵌入是未來發(fā)展的主要趨勢。目前，大樓內(nèi)安裝的監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)用戶監(jiān)控要求的不同大致可分為兩種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境：主要提供大樓內(nèi)部的安全保衛(wèi)和物業(yè)管理需要，可利用大樓內(nèi)的局域網(wǎng)絡(luò)；對于個人用戶，還比較關(guān)注的是可在辦公室等異地，通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的支持隨時可以監(jiān)控到家里的安全和小孩生活的情況。利用樓宇內(nèi)部現(xiàn)有的局域網(wǎng)資源，可將前端的攝像機和報警設(shè)備(如煙感、紅外、門磁等)接入視頻服務(wù)器，通過視頻服務(wù)器的數(shù)字壓縮處理，可將視頻信號直接連入局域網(wǎng)內(nèi)。在監(jiān)控中心，安裝網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)在后臺運行視頻監(jiān)控服務(wù)器程序，主要完成現(xiàn)場圖像接收，用戶登錄管理，優(yōu)先權(quán)的分配，控制信號的協(xié)調(diào)，圖像的實時監(jiān)控，錄象的存儲、檢索、回放、備份、恢復等。保安和物業(yè)管理人員可利用自己的辦公微機，在網(wǎng)絡(luò)中隨時監(jiān)控現(xiàn)場的環(huán)境。通過網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以將一些公共區(qū)域的情況開放給業(yè)主，業(yè)主經(jīng)過系統(tǒng)授權(quán)，可觀看到指定的監(jiān)控畫面。

四．設(shè)計案例——***花園小區(qū)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

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

根據(jù)上述開發(fā)商要求，系統(tǒng)設(shè)計單位和設(shè)備廠家協(xié)商做出以下解決方式：

1、由于網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器后臺的"網(wǎng)絡(luò)視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)"管理軟件具備最多16畫面分割顯示功能，而本系統(tǒng)總共有108路視頻圖像，全部要求實時錄像和顯示，因此，監(jiān)控中心配置8臺電腦并安裝配套的"網(wǎng)絡(luò)視頻集中監(jiān)控系統(tǒng)"管理軟件，其中1臺作為監(jiān)控主機，執(zhí)行系統(tǒng)管理以及對前端網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器設(shè)置的功能，實時調(diào)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(zhí)行對任意監(jiān)控點攝像機云臺鏡頭的控制，但不執(zhí)行錄像功能；另外7臺電腦作為監(jiān)控副機（其中6臺每臺負責系統(tǒng)內(nèi)指定的16路視頻圖像的顯示、錄像功能，另外1臺負責系統(tǒng)內(nèi)余下的12路視頻圖像的顯示、錄像功能。）執(zhí)行指定視頻圖像的顯示、錄像功能。

2、監(jiān)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(jiān)視墻（即電視墻）；監(jiān)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(jiān)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，再加上日常控制操作以監(jiān)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(xiàn)控制管理操作。

篇（8）

1)冷凍水系統(tǒng):冷凍水輸配系統(tǒng)采用恒定溫差變流量的二級泵系統(tǒng)，一級泵為定流量。根據(jù)使用功能及各環(huán)路阻力特性設(shè)置了三組二級泵，分別為:a．住院樓;b．門診、醫(yī)技樓;c．手術(shù)部、ICU等凈化區(qū)域(四管制系統(tǒng))。每組泵設(shè)一臺備用泵，二級泵根據(jù)最不利環(huán)路壓差信號變頻運行。2)熱水系統(tǒng):采用變流量一級泵系統(tǒng)，系統(tǒng)變流量依據(jù)遠端壓差。冷、熱水系統(tǒng)循環(huán)泵分別設(shè)置。兩管制、四管制系統(tǒng)分別設(shè)置換熱機組及管路。空調(diào)冷熱水系統(tǒng)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(shè)置靜態(tài)平衡閥，用以調(diào)節(jié)水系統(tǒng)平衡。同時，空調(diào)機組、新風機組設(shè)置動態(tài)平衡電動兩通調(diào)節(jié)閥，以實現(xiàn)動態(tài)平衡。風機盤管亦設(shè)置動態(tài)平衡電動兩通雙位閥。3)冷卻水系統(tǒng):采用開式機械循環(huán)，超低噪聲橫流冷卻塔集中設(shè)置在住院樓南樓屋面，冷卻水32℃/37℃。4)蒸汽凝結(jié)水:經(jīng)過換熱機組產(chǎn)生的80℃凝結(jié)水，接至衛(wèi)生熱水換熱機組，預熱洗浴用水，降溫至35℃的凝結(jié)水儲存至－2層制冷機房的凝結(jié)水箱，作為車庫沖洗用水等其他洗滌用水。5)水處理:空調(diào)冷熱水系統(tǒng)的補水設(shè)軟水處理。制冷機組入口冷水、冷卻水總管上設(shè)旁流動態(tài)離子過濾水處理器，對空調(diào)冷水/冷卻水進行除垢、殺菌滅藻、除銹等處理，冷卻水系統(tǒng)設(shè)置智能在線清洗裝置。

1．2空調(diào)風系統(tǒng)

1)病房、門診、辦公等采用風機盤管加新風系統(tǒng)。新風系統(tǒng)按區(qū)域分散設(shè)置，不跨越防火分區(qū)，新風支管設(shè)機械式定風量閥，向室內(nèi)定量供應空調(diào)新風;室外新風入口處設(shè)置電動密閉調(diào)節(jié)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(tǒng)，上送上回，空調(diào)機組變頻控制，根據(jù)人流量和室外空氣狀態(tài)參數(shù)調(diào)節(jié)空調(diào)送風量。過渡季設(shè)置排風機組，實現(xiàn)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(shè)置風冷熱泵型分體空調(diào)器。4)手術(shù)室、產(chǎn)房、ICU等潔凈區(qū)域部分采用獨立凈化空調(diào)系統(tǒng)。

2自動控制

2．1空調(diào)冷水系統(tǒng)

1)機組、水泵、冷卻塔控制。機組冷水及冷卻水出水管上設(shè)電動開、關(guān)閥及水流開關(guān)，冷卻塔進水管上設(shè)電動開、關(guān)閥。冷水機組、冷水泵、冷卻水泵和冷卻塔聯(lián)鎖運行。啟動順序:各電動蝶閥打開冷卻塔風機運轉(zhuǎn)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(shè)溫度傳感器，冷水供水管上設(shè)流量傳感器。通過設(shè)計的冷水流量及供回水溫差、微機計算出的系統(tǒng)冷量，與軟件的設(shè)定值比較，以確定最優(yōu)的主機開啟臺數(shù)及啟動與其配套的水泵和冷卻塔。3)冷水二級泵系統(tǒng)控制策略。二級泵為變流量運行，其控制信號來自最不利環(huán)路干管的供回水壓差信號系統(tǒng)，該壓差信號與設(shè)定值比較，在有偏差時，將會自動調(diào)整相關(guān)水泵的轉(zhuǎn)速，以令該壓差回到設(shè)定范圍，從而保證末端供水流量的穩(wěn)定，而又實現(xiàn)最大限度的節(jié)能。

2．2空調(diào)熱水系統(tǒng)

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

2．3空調(diào)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(nèi)的溫度，同時調(diào)節(jié)各個末端設(shè)備之間的壓力平衡。冬夏季工況自動轉(zhuǎn)換。2)新風機控制。由設(shè)在主送風管上的溫度傳感器，經(jīng)DDC控制器控制其回水管上的兩通電動調(diào)節(jié)閥，以保持送風設(shè)定溫度的穩(wěn)定。電動閥與風機連鎖。冬夏季工況自動轉(zhuǎn)換。3)柜式、組合式空調(diào)器控制。由設(shè)在回風總管上的溫度傳感器，經(jīng)DDC控制器控制其回水管上的兩通電動調(diào)節(jié)閥以保持室內(nèi)設(shè)定溫度的穩(wěn)定。電動閥與風機連鎖，冬夏季工況自動轉(zhuǎn)換。由DDC控制器根據(jù)設(shè)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(nèi)新風量及節(jié)約能源。過渡季節(jié)由DDC控制器根據(jù)室內(nèi)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(jù)風管的風壓信號變頻控制系統(tǒng)中的所有風機轉(zhuǎn)速，以維持室內(nèi)溫度。

2．4空調(diào)系統(tǒng)防凍設(shè)計及控制

在冬季空調(diào)水系統(tǒng)試壓及調(diào)試期間，系統(tǒng)不運行時，其水系統(tǒng)應放空泄水以免凍裂末端設(shè)備銅管。在空調(diào)系統(tǒng)新風入口處設(shè)置電動風閥與其系統(tǒng)風機聯(lián)鎖，在空調(diào)系統(tǒng)表冷器后設(shè)置防凍開關(guān)。空調(diào)系統(tǒng)運行時，DDC控制器根據(jù)其信號控制空調(diào)器回水管上的電動二通閥開度。

篇（9）

1.設(shè)備不統(tǒng)一

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

2.產(chǎn)品不穩(wěn)定

國內(nèi)數(shù)字產(chǎn)業(yè)在數(shù)字家庭方面的發(fā)展中，并沒有一個統(tǒng)一的相關(guān)標準規(guī)定，在這樣的一個市場環(huán)境下，許多中型小型企業(yè)獨立經(jīng)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(chǔ)上就投入市場，產(chǎn)品間的聯(lián)系不強，互不相容，甚至互相干擾，不利于數(shù)字家庭系統(tǒng)的修改和擴展，只能給用戶帶來不好的影響。

二、智能系統(tǒng)在家居設(shè)計中的狀態(tài)

從今天的產(chǎn)品體系看，國內(nèi)還未樹立完整的智能數(shù)字理念，市場提供的產(chǎn)品間大都無一定的功能與形式的聯(lián)系，各類產(chǎn)品都獨自研發(fā)與更新。部分產(chǎn)品研發(fā)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(tǒng)。構(gòu)架內(nèi)各類設(shè)備與電器產(chǎn)品聯(lián)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(fā)，智能數(shù)字家庭系統(tǒng)的出現(xiàn)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(shù)據(jù)，并分析相應的智能家電設(shè)備的智能操作以完成某些任務(wù)。此系統(tǒng)應用前景非常廣闊，適應不同國家、地區(qū)人生活的功能需求；同時更應該注意到不同國家、地區(qū)、民族、季節(jié)等方面的不同，根據(jù)用戶的需求量身定做對應的數(shù)據(jù)庫、監(jiān)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(tǒng)的性能需求

1.系統(tǒng)10s從每個傳感器節(jié)點收集的數(shù)據(jù)。

2.數(shù)據(jù)的準確性小數(shù)點后1位小數(shù)。

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(shù)信息建立在系統(tǒng)內(nèi)，便于搜索。

（二）智能數(shù)字家庭系統(tǒng)功能層次

不同層的智能家居系統(tǒng)根據(jù)用戶需求，根據(jù)硬件處理能力分配任務(wù)。系統(tǒng)劃分為兩層平臺。一級使用嵌入式開發(fā)板硬件支持平臺，與此同時，選擇電腦作為二級處理系統(tǒng)平臺。由于嵌入式設(shè)備的處理能力和內(nèi)容容量限制，選擇使用這個系統(tǒng)級負責數(shù)據(jù)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(guān)閉，發(fā)送數(shù)據(jù)到輔助平臺，從個人電腦（PC）接受數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。所以利用PC機應用一個二級硬件設(shè)備、圖像安保，目的是為使用者及時處置相關(guān)數(shù)據(jù)，同時處理數(shù)據(jù)的保存任務(wù)。在前期硬件設(shè)計過程中多級平臺建設(shè)必須具有以下原則。

1.透明模擬。利用Java語言研發(fā)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(tǒng)上，系統(tǒng)抽象OSGI組件技術(shù)和設(shè)備的使用服務(wù)，以Bundle的形式。仿真平臺是面向服務(wù)為主的，所以不必關(guān)心虛擬設(shè)備和服務(wù)真實設(shè)備。

2.可配置性。SmartHome是一個動態(tài)的設(shè)備，具有各種不確定因素的各式各樣的工作。出現(xiàn)各種類型的檢測要求。檢測工作中會出現(xiàn)能搭檔的數(shù)據(jù)模式。

3.模擬環(huán)節(jié)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(lǐng)域的設(shè)備，設(shè)備工作狀態(tài)之間具有互操作性，Xml通過配置文件來記錄設(shè)備的不同狀態(tài)，相應的圖像資源在GU視圖與其中某一個文件相搭配，實現(xiàn)不同視圖對應不同設(shè)備的關(guān)系。

4.數(shù)據(jù)庫統(tǒng)。SHEmu提供數(shù)據(jù)的分類，數(shù)據(jù)庫的管理通過消息記錄和初始信息來實施。

篇（10）

1系統(tǒng)介紹

1.1 CAN總線與互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)的發(fā)展狀況CAN總線是一種有效支持分布式控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，是德國BOSCH公司從20世紀80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而設(shè)計的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，歷經(jīng)技術(shù)規(guī)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(gòu)分為2層：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。按照IEEE802.2和802.3標準，數(shù)據(jù)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(guān)接口層(MDI)。由于CAN具有獨特的優(yōu)點，使得它在工業(yè)領(lǐng)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(xié)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(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點送信息，而不分主從；

(2)在報文標識符上，CAN上的節(jié)點分成不同的優(yōu)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(shù)。當多個節(jié)點同時向總線發(fā)送信息出現(xiàn)沖突時，優(yōu)先級較低的節(jié)點會主動地退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時間；(4)CAN節(jié)點只需通過對報文標識符濾波即可實現(xiàn)點對點、一對多點及全局廣播幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)；(5)CAN報文采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，受干擾概率低，保證了數(shù)據(jù)出錯率極低；

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

現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)以太網(wǎng)的結(jié)合使得企業(yè)的管理可以深入到測控現(xiàn)場，在這種互聯(lián)方式下，由以太網(wǎng)構(gòu)建信息網(wǎng)，通過兩者的有機聯(lián)接，從而構(gòu)成一個中型/大型的遠程監(jiān)控/數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)[3]。

1.2系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)由溫度、濕度測控器、CAN以太網(wǎng)通信轉(zhuǎn)換器、服務(wù)器和客戶端組成，如圖1所示。

溫度、濕度測控器主要負責現(xiàn)場溫度、濕度數(shù)據(jù)的采集、處理、控制、顯示、報警以及通過CAN總線與通信轉(zhuǎn)換器進行數(shù)據(jù)交換。

CAN、以太網(wǎng)通信轉(zhuǎn)換器主要負責CAN總線數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，并將CAN的數(shù)據(jù)通過局域網(wǎng)發(fā)送到服務(wù)器上。

服務(wù)器負責監(jiān)控結(jié)果數(shù)據(jù)的存儲和報表的存儲，同時，向客戶端提供訪問服務(wù)。

客戶端通過瀏覽器上因特網(wǎng)訪問服務(wù)器上的數(shù)據(jù)并進行通信和控制。

2硬件設(shè)計溫度、濕度測控器主要分為數(shù)據(jù)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(zhuǎn)換器以及串行接口電路在同一芯片上實現(xiàn)無縫連接。SHT10具有超快響應、抗干擾能力強等優(yōu)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(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準系數(shù)。兩線制串行接口和內(nèi)部基準電壓，使系統(tǒng)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(tǒng)、哈佛總線結(jié)構(gòu)、兩級流水線取指等技術(shù)，具有32 KB快閃存內(nèi)存、4 KB的RAM、片內(nèi)看門狗、內(nèi)部EEPROM、CAN控制器等豐富的片內(nèi)資源，抗抗干擾性能強，功耗低，速度高[4]。PIC18F2580主要負責數(shù)據(jù)采集與控制，并與通信轉(zhuǎn)換層適配器進行實時CAN總線數(shù)據(jù)的通信。

CAN與以太網(wǎng)通信轉(zhuǎn)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(nèi)含有高達512 KB的片內(nèi)Flash和58 KB的片內(nèi)SRAM存儲器，具有強大的通信接口：10/100M以太網(wǎng)媒體訪問控制器(MAC)，2路CAN-bus接口。

增強型外設(shè)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(nèi)4 MHz的RC振蕩器。LPC2378的強大功能為CAN和以太網(wǎng)的通信轉(zhuǎn)換帶來了極大方便[5]。

3軟件設(shè)計軟件設(shè)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(wǎng)通信轉(zhuǎn)換，B/S平臺。

3.1溫度、濕度測控器的軟件設(shè)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(shù)據(jù)的接收和發(fā)送程序、顯示程序、鍵盤掃描程序、控制程序。CAN數(shù)據(jù)的接收和發(fā)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(qū)域?qū)⑴c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(shù)據(jù)后，根據(jù)相應命令進行相應動作，如設(shè)置相應報警溫度濕度、執(zhí)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(shù)據(jù)讀取，并把讀取數(shù)據(jù)與設(shè)定數(shù)據(jù)進行比較，運用bang-bang控制通過驅(qū)動電路控制中央空調(diào)，使得房間保持一定的溫度和濕度。3.2 CAN與以太網(wǎng)通信轉(zhuǎn)換軟件設(shè)計3.2.1 LPC2378的CAN控制器與CAN總線間的數(shù)據(jù)傳輸LPC2378的CAN控制器帶有1個完整的發(fā)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(shù)據(jù)從CAN控制器發(fā)送到CAN總線由CAN控制器自動完成。發(fā)送程序采用中斷方式，中斷方式發(fā)送程序分為發(fā)送主程序和中斷服務(wù)程序。主程序用于控制信息的發(fā)送，中斷服務(wù)程序負責發(fā)送臨時存儲區(qū)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(wù)調(diào)度等基本功能的小型、輕量級的嵌入式實時操作系統(tǒng)的內(nèi)核，而且LPC2378是基于ARMTDMI的ARM的內(nèi)核，其內(nèi)核與存儲器結(jié)構(gòu)都很適合操作系統(tǒng)的運行[6]。

以太網(wǎng)控制器采用uC/IP的協(xié)議棧，主要使用TCP/IP協(xié)議。TCP/IP是面向連接的協(xié)議，它在2個TCP之間創(chuàng)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(shù)據(jù)的可靠性[7]。TCP提供全雙工服務(wù)，即數(shù)據(jù)可在同一時間雙向流動。控制器作為客戶端發(fā)起連接。通過TCP/IP數(shù)據(jù)的收發(fā)中斷見圖6。

對于TCP數(shù)據(jù)包，LCP2378取出數(shù)據(jù)，并存入數(shù)據(jù)區(qū)，對數(shù)據(jù)進行相應分析后，通過CAN控制器發(fā)到CAN總線上，對于從CAN總線上接收的數(shù)據(jù)，同樣存入相應數(shù)據(jù)區(qū)，將數(shù)據(jù)按照TCP/IP進行封裝發(fā)送。

圖6與以太網(wǎng)通信的中斷方式的數(shù)據(jù)收發(fā)Fig.6 Data exchange with Ethernet through Interruption4實驗測試系統(tǒng)研制成功后，與多個帶有32個節(jié)點CAN總線子網(wǎng)系統(tǒng)和以太網(wǎng)環(huán)境中進行測試。主要針對TCP/IP協(xié)議和CAN協(xié)議的數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)對其性能和穩(wěn)定性進行驗證。圖7所示為使用ZLGCANTest工具監(jiān)測到的數(shù)據(jù)截圖。

圖7 CAN總線數(shù)據(jù)截圖Fig.7 CAN field bus screenshot整個系統(tǒng)正式投入運行后，到目前為止已經(jīng)投入運行半年時間，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或者由于總線沖突導致的節(jié)點自動脫離總線的現(xiàn)象。

5結(jié)論

(1)所設(shè)計的基于CAN總線與以太網(wǎng)互聯(lián)的實時溫度、濕度監(jiān)控系統(tǒng)在某數(shù)據(jù)中心得到應用，系統(tǒng)中采用的底層使用CAN總線通信，中間層使用以太網(wǎng)通信，上層通過服務(wù)器與因特網(wǎng)連接，經(jīng)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(wěn)定性良好，可靠性高。

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

(3)實踐證明，基于CAN總線與以太網(wǎng)互聯(lián)的實時監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)是可行的，符合未來監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展趨勢。另外，該系統(tǒng)也可以應用于其他需要實時監(jiān)控的領(lǐng)域。

參考文獻

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篇（11）

隨著我國經(jīng)濟的飛速增長，航空業(yè)在近些年也得到了空前的發(fā)展，國內(nèi)各大機場每天的航班起降次數(shù)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(guān)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(wù)。導航站通過無線傳輸技術(shù)，向空中飛行的飛機發(fā)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(shè)備還配有備份動力系統(tǒng)以及空調(diào)系統(tǒng)等部件，這些部件工作時對于所處的環(huán)境有著一定的要求。譬如周圍環(huán)境的溫度、濕度、工作電壓、工作電流等。傳統(tǒng)的監(jiān)測方式均是由工作人員對設(shè)備進行直接查看，這樣不僅工作效率低，而且不能夠?qū)崟r掌握導航站設(shè)備運行的情況，一旦出現(xiàn)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?qū)崿F(xiàn)對導航站設(shè)備運行情況的實時監(jiān)控，提高工作人員的工作效率，本文設(shè)計了一種機場導航站集中監(jiān)控系統(tǒng)。下面就該系統(tǒng)的設(shè)計方案進行簡要的描述。

1 系統(tǒng)設(shè)計思想

機場導航站集中監(jiān)控系統(tǒng)的核心就是計算機，模塊化設(shè)計是系統(tǒng)軟、硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本思想，同時系統(tǒng)還使用了多個傳感器以及自動控制電路，通過LAN、E1、RS485實現(xiàn)導航站設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)的遠程傳輸，以及監(jiān)測控制中心對導航站設(shè)備的遠程控制。

2 系統(tǒng)所要監(jiān)控的內(nèi)容

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

3 系統(tǒng)總體設(shè)計

3.1 系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)

本文所涉及的機場導航站集中監(jiān)控系統(tǒng)主要由四大部分組成：監(jiān)控中心客戶端、數(shù)字視頻與環(huán)境參數(shù)采集器（DVES）、分布式數(shù)據(jù)庫應用服務(wù)器以及底層監(jiān)控設(shè)備。在實際應用中，不同機場的規(guī)模以及所建設(shè)的導航站數(shù)量均有所不同，所以要想提高監(jiān)控系統(tǒng)的適用性，就必須對系統(tǒng)組網(wǎng)以及靈活性進行優(yōu)化設(shè)計。本文設(shè)計系統(tǒng)每個單元的連接方式可以用下圖表示：

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

3.2 系統(tǒng)組成

a）監(jiān)控中心客戶端：所謂監(jiān)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(jiān)控系統(tǒng)的計算機，監(jiān)控人員可以通過這個客戶端獲取所需要的監(jiān)控信息，并對這些信息進行集中管理。而且，不同的監(jiān)控中心客戶端相互之間可以獨立運行。監(jiān)控人員可以在計算機中運行多個監(jiān)控客戶端，通過局域網(wǎng)或者Internet實現(xiàn)與監(jiān)控現(xiàn)場DVES的連接，掌握底層監(jiān)控設(shè)備運行過程中的任何數(shù)據(jù)。此外，系統(tǒng)還可以使用DCOM技術(shù)對系統(tǒng)的監(jiān)控記錄進行分布式保存，進一步完善監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

b）DVES：DVES在結(jié)構(gòu)上可以分為兩個部分：DVS以及串行數(shù)據(jù)接口卡。它是導航站監(jiān)控系統(tǒng)中的重要組成部分，承擔著監(jiān)控數(shù)據(jù)采集的重要任務(wù)。

DVS數(shù)字視頻服務(wù)器是使用Socket 完全封裝傳輸控制協(xié)議的多線程服務(wù)器端，其主要作用就是對所采集到的視頻數(shù)據(jù)進行處理并傳輸。DVS的開發(fā)過程會使用一些封裝了必要數(shù)據(jù)處理以及傳輸接口方法的SDK開發(fā)包。串行數(shù)據(jù)接口卡是通過RS232與DVS實現(xiàn)連接的，它實質(zhì)上適宜用可以即插即用的單片機系統(tǒng)。串行數(shù)據(jù)接口卡的結(jié)構(gòu)可以用下表表示：

c）數(shù)據(jù)庫應用服務(wù)器：機場導航站集中監(jiān)控系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)量與系統(tǒng)所底層連接的監(jiān)控設(shè)備多少成正比例關(guān)系，所以對于具有眾多監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)而言，分布式數(shù)據(jù)庫是一種較好的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)。本文設(shè)計的系統(tǒng)就是使用了分布式數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，數(shù)據(jù)庫與監(jiān)控中心客戶端直接的連接是通過DCOM接口來實現(xiàn)的，同時用戶可以直接查看具體的交換過程。

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