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  • 在监控系统中安全用电的研究

    在监控系统中安全用电的研究

    (文章来源:电气新科技) 随着社会经济的不断发展,电力设备越来越来多,用电规模也越来越来大,设备用电事故也不断频发。终端设备用电安全及可靠运行,直接关系到整个电网系统的稳定,以及操作人员的人身安全。为减少设备用电安全事故发生,降低事故经济损失,人们从设备功能的完善性,操作人员使用的规范性以及规章制度的配套性等方面不断强化,然而并没有从本质上得到改善。 近年来随着我国社会经济的高速发展,城乡建设如火如荼,电器设备不断增多,用电负荷不断加大,设备层级架构及逻辑控制也越来越繁杂。然而用电设备的值班维护人员的专业素养及技能水平并没有相应提高,用电安全意识不强,有的用电单位甚至招聘文化水平较低的下岗工人,经过简单培训就直接进行上岗作业。 设备的保养、维护与检修方面,无法与用电设备规模及用电负荷快速增长相匹配,目前人们对设备的管理仍普遍采用值班人员日常人工巡检、定期计划性维护、事故与故障后维修的模式,一方面无法满足目前如此庞大的用电设备管理需求,设备管理时效低、管理效果差,另一方面对用电设备的故障提前预判与干预低,设备用电事故损失仍然较高,检修与维护的价值发挥不大。 据不完全统计,电气安全事故95%以上是因电气设备运行故障及用电安全意识不强而引起的,例如线路老化、导线腐蚀、线路过载、电气短路、散热不佳、接触不良、设备漏电以及不规范用电等引起电源突然断电、电气设备或线路烧毁、人身伤亡等用电安全事故。 对电气设备的性能及功能不清晰,控制操作流程不熟悉,用电规范及用电安全意识薄弱,有时甚至野蛮操作,这些都是造成用电安全事故的根本的、深层次的人为原因。因此要避免或降低用电安全事故,首先要加强用电操作、值班维护人员的电气知识培训,熟悉规范、熟悉流程,提高用电安全意识。 为减少或避免用电安全事故的发生,设备终端用户及用电维护人员应不断提高用电素养、操控水平及用电安全意识,同时作为用电单位也应当制定并不断完善用电规程及管理手段,国家与地方政府相关职能部门也应加大力度制定并推广安全用电的相关法律与规章制度。 从人的因素方面来杜绝用电安全事故是必要的但又是非常有限的,规则与制度再完善,运维人员再严谨,也难免有失误与犯错的时候,如何彻底地、从根本上解决安全用电的问题,还是需要借助先进的技术、装备及控制系统来实现,利用当前先进的自动控制技术、计算机技术、通信技术、多形式组网技术、监控技术、大数据技术,构建完善的用电安全监控系统,不仅使用电更加安全,而且使得用电更加经济、优化与智慧。 监控系统平台对获取的用电状态大数据进行整理分析及深度挖掘,从之前的事故描述、隐患提示,进一步做到事故原因分析及解决措施建议,建立起一套行之有效的预警机制及处理机制,提供给管理层进行维修方案制订、设备管理流程优化,从而实现安全用电的全周期管理。 该安全用电监控系统实现了设备投运前安全检测、用电运行中的安全监控及用电故障的安全分析与策略输出。进线电源接入到TMY母线前, WPMC电能质量监测装置通过PT1电压互感器监测供电源质量,DQ01绝缘监测装置检测线路及开关设备绝缘水平,满足送电要求时,监控系统下发合闸命令至HZA多模块测控装置,将QF1断路器合闸,母线系统受电。 母线电源输出到负载前,DQ01绝缘监测装置需要通过LT1、LT2或LT3零序CT检测线路及开关设备绝缘水平,满足安全要求时,监控系统通过HZA多模块测控装置,将对应QF2、QF2或QF3断路器合闸,负载安全受电运行。 负载正常运行过程中,监控系统通过CG2无线测温装置实时在线监测各断路器进出线桩头的温度,当温度超过设定值或三相不平衡等异常情况时,HZA测控装置分断对应故障回路。同时系统也通过PT2母线PT、CT1—CT4回路电流互感器实时监测电源质量及负载运行参数状态,DQ01绝缘监测装置监测每一回路的线路及设备的绝缘水平,系统不断统计与分析,及时发现隐患,通过HZA测控装置隔离相应故障回路。 当不可控因素引起用电安全事故发生后,监控系统首先发出报警,分断断路器隔离对应故障点,并作出安全维修处理策略。

    时间:2020-05-24 关键词: 监控系统 安全用电

  • 中国移动发布了2019年至2020年动力环境监控系统采购招标公告

    中国移动发布了2019年至2020年动力环境监控系统采购招标公告

    中国移动日前发布2019年至2020年动力环境监控系统集中采购招标公告。 该项目为集中招标项目。集中采购产品为现场智能单元(FSU)及监控中心(SC),预估采购规模汇聚机房约48929套,核心机楼约476套,实际采购量以采购合同为准。预计本次采购需求满足期为一年。 项目划分2个标包,具体标包划分及分配份额如下: 标包一中标供应商数量为6至8家: 若6家厂商中标,中标份额依次为:23.91%、19.57%、17.39%、15.22%、13.04%、10.87%; 若7家厂商中标,中标份额依次为:21.05%、17.54%、15.79%、14.04%、12.28%、10.53%、8.77%; 若8家厂商中标,中标份额依次为:18.85%、15.94%、14.49%、13.04%、11.59%、10.14%、8.70%、7.25%; 标包二中标供应商数量为3至4家: 若3家厂商中标,中标份额依次为:50.00%、30.00%、20.00%; 若4家厂商中标,中标份额依次为:40.00%、30.00%、20.00%、10.00%; 项目设置最高投标限价,标包一最高投标限价为36500.45万元人民币,标包二最高投标限价为23182.66万元人民币。 

    时间:2020-05-18 关键词: 中国移动 监控系统

  • 基于PLC控制的电解电源系统实现流程设计

    基于PLC控制的电解电源系统实现流程设计

    l 引言 一般来说。大功率直流电源装置的系统主要由高压隔离开关、高压断路器、有载调压器、平波电抗器、整流变压器、晶闸管整流装置、控制系统、交流互感器、直流互感器、直流母线刀开关、综合测量装置及纯水冷却装置或者风机等部分组成.系统构造复杂、体积庞大,维修和维护极为不便。因此,实时掌握和了解直流电源系统的工作状况显得极为重要。所以,设计大功率直流电源智能监测系统对电源装置进行监测和保护是必要的。 2 电解锰电源的监控系统设计 2.1 系统总体设计 采用西门子公司的S7—200可编程控制器和TD200文本显示器,设计电解金属锰直流电源的监控系统。670 V/26 kA电解锰电源采用三相桥式全控晶闸管整流,非同相逆并联的主电路形式。该电源检测系统采用可编程控制器(PLC)作为控制的核心器件,将大功率直流电源设备与通讯网络连接,检测和指示故障位置。PLC以其品种多样的扩展模块(如模拟量扩展模块、通信模块)为实现采集、上传数据提供便利。智能检测系统的基本构成如图1所示。 该电源检测系统中,PLC、开关量单元、模拟量单元、通信单元和TD200文本显示单元构成了模块的主控单元,还有现场变换与执行单元,用于实现电源设备强电与弱电之间的隔离,把相应的故障或运行参数的信号变换为开关量或隔离后的模拟量信号送入PLC,根据PLC的输出进行报警和执行跳闸等操作,TD200文本显示器用于显示现场电源系统的运行状态,以便于工作人员调试和应用。 2.2 系统控制工作原理 三相桥式全控整流电源装置的被控对象主要是高压开关断路器、移相触发电路的触发角度、水冷却器的启停,被检测对象主要是水冷却器是否有故障、整流变压器油温是否过高、轻重瓦斯是否超标、晶闸管整流器的器件是否失效、桥臂是否过热等。整流电源装置通过控制面板上的合闸按钮将点动信号送入PLC的数字输人点后,通过PLC内部的自保持程序使电源合闸并到位后,PLC将解除对整流装置触发脉冲的封锁,这样可通过给定旋钮调节给定电压的大小,改变触发角度,改变输出电压的大小。高压分闸信号送入PLC后,首先应该封锁整流装置的触发脉冲,然后延时数秒,再自动分闸。基于PLC的电气控制系统对大功率直流电源系统的控制思路,仍然与继电器一接触器控制系统是一致的,只是在控制手段上采用了先进的控制设备。图2所示为三相桥式全控整流由源装置最大系统的PLC硬件设计原理图。 3 PLC控制程序 程序块选用子程序流程图,它是由故障检测子程序、模拟量采集子程序、显示子程序等几个程序块组成。部分子程序图如图3、图4、图5、图6所示。 4 结语 基于PLC控制的电解电源系统实现所要求的技术性能,利用TD200文本显示器可以直接显示报警内容,方便现场操作人员的维修与调试。系统已经投入运行,运行状态良好,为操作人员对电解电源操作和实时监控带来极大便利,达到了预期的控制要求。

    时间:2020-05-14 关键词: plc 监控系统 电源系统

  • 周界防范技术与探测器类型极主要应用研究

    周界防范技术与探测器类型极主要应用研究

    周界防范系统即在防护区域的边界利用微波、红外、电子围栏等技术形成一道或看可见的、或不可见的“防护墙”,若当有人通过或欲通过时,相应的探测器即会发出报警信号送至安保值班室或控制中心的报警控制主机,同时发出声光报警、显示报警位置,有的报警系统还会联动周界模拟电子屏,甚至联动摄像监控系统、门禁系统、强电照明系统。而近年来,无论从防范区域还是防范手段,周界防范已成为基本而重要的安全防范手段。 周界防范主要实现当有人攀爬和穿越预定的防区,进行入侵时能可靠报警,并且能够联动视频监控系统定位报警区域,而无人攀爬时,既使在刮风、雨雪、雷电等恶劣天气下以及车辆通过和小动物出没时,报警系统不会产生误报。 根据《安全防范工程技术规范GB50348-2004》3.3.3安全防范系统的各主要子系统的功能,入侵报警子系统重要条目:系统不得有漏报警,误报警率应符合工程合同书的要求。 一、周界防范的主要应用 周界防范产品经过多年的发展,已应用得相当普遍,如在军工厂、军队、机场、港口、政府机关等高端领域都可见其“踪影”,并在这些领域保持着相当高的应用增长速度,如红外对射、震动电缆、埋地感应电缆、脉冲式电子围栏等都被大量使用。 随着人们安防意识的增强,除了上述高端领域安装周界报警系统外,周界防范系统还被普及应用到住宅小区。国内一些地区已制订出相应的安防标准来规范周界报警系统的设置,例如上海市于2003年制定的地方标准《住宅小区安全技术防范系统要求》(DB31/294-2003)就规定住宅小区的围墙或栅栏要强制安装周界防范系统,并指出前端宜安装主动红外入侵探测器,并采用交叉安装的方式,探测器探测距离以≤70m为宜等等。 另外,上海市经过多年的实践比较,于2007年8月制定标准,凡需安装周界报警系统的场合原则上都要求安装电子脉冲围栏,并在2008年8月修订此标准,要求安装高压电子脉冲围缆,并对围栏的安装要求,包括电缆的安装高度、角度、间距、根数等都作出了详细的规定。由此上海市确立了周界报警系统前端探测器选择以电子围栏类探测器为主、主动红外类探测器为辅的总体策略,以组成完善的周界保护网。从以上情况可以看出,周界防范系统已朝民用市场靠拢。 二、周界防范技术分类 按照信号源分类按照电磁环境变化检测:张力网、液压埋地探测、振动电缆、振动光缆。 按照电磁环境变化检测:微波对射、地埋泄漏电缆、静电感应电缆、高压脉冲电网(电子围栏)。 按照光强弱变化检测:红外对射、激光对射按照探测器形式 有形:张力网、振动电缆、振动光缆、静电感应电缆、高压脉冲电网(电子围栏)。 无形:红外对射、激光对射、微波对射、地埋泄漏电缆、液压埋地探测 三、周界防范的主要探测器类型 周界防范系统不同的探测器作用上是有差异的,主动红外、微波类探测器是在入侵时报警,即当发生报警时入侵行为已经发生了。而电子围栏类探测器,类似于实物防护,其除了入侵报警作用外,主要是起到阻吓作用。但是无论哪种探测器,都能在第一时间发出警示,并能及时告知安保人员赶往案发地点进行处理,从而使入侵者未真正实施不法行为前就终止犯罪,将损失降低到最小。主动红外、微波类探测器的周界防范系统具备外形美观、安装隐蔽、警戒范围广泛、投入成本低等优势,缺点是误报率稍高、威慑力稍差,并且是事后报警。而电子围栏类探测器的周界防范系统误报率低、威慑阻吓力强,即报警犯罪分子还未越墙闯入就报警,缺点是投入成本较高。 主动红外、微波类探测器和电子围栏类探测器它们的共同点是作为前端探测设备都能方便地与报警控制系统在硬件上整合在一起,安装都比较简单,防范作用明显,所以已得到不少用户的青睐。 四、周界防范结合人工智能技术提升 传统的围墙周界防范基本以红外对射等设备为主,这类系统往往受天气、树叶摇晃、灯光照射、动物穿越、车辆等因素影响,一有动静就报警,因此存在极大的误报率。随着人工智能在安防行业的落地应用,基于周界防范与深度学习技术的融合,将为大家带来新一代“会主动思考和判断”的周界防范系统。

    时间:2020-05-13 关键词: 视频监控 探测器 监控系统

  • 基于组态软件实现恒压供水系统的自动监控设计方案

    基于组态软件实现恒压供水系统的自动监控设计方案

    一.本论文研究的背景 如何对一个系统进行有效的管理和应用,而又不必有过多的投入,充分利用现代计算机技术的应用和发展。减小一些硬件的投入,通过软件实现硬件的功能。这就产生了“组态”这种技术,它充分的利用了计算机技术,又对硬件进行了有效的管理。同时也减小了一些硬件的投入。以这种“组态”技术为依托,人们发明了“组态”软件。组态软件构成的网络可以联网,它的兼容性比较强,不像专业plc构成的网络。它与 internet联网不大容易。组态软件可以充分利用电脑的资源。 二.本论文完成的工作 在基于kingview组态软件的供水控制系统上位机监控系统设计的过程中,本论文主要作了以下的工作: 1. 知道了无塔恒压供水系统的工艺过程和常规电气控制系统的工作原理。 2. 熟悉了kingview组态软件的编程环境、编程方法和用kingview组态软件编写上位机监控系统程序。 3. 对系统进行了调试和编写控制系统使用操作说明书。 三.组态软件的介绍 组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件,它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境,使用灵活的组态方式,为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议,并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。组态(configuration)意思就是模块的任意组合,采用组态技术构成的计算机系统在硬件设计上,除采用工业pc机外,系统大量采用各种成熟通用的i/o接口设备和现场设备,基本不再需要单独进行具体电路设计。这不仅节约了硬件开发时间,更提高了工控系统的可靠性。在软件设计上由于采用成熟的工控开发的工具软件,它为用户提供了多种通用工具模块,用户不需要掌握太多的编程语言技术(甚至不需要编程技术),就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能。 工控组态软件集成了图形技术、人机界面技术、数据库技术、控制技术、网络与通信技术,使控制系统开发人员不必依靠某种具体的计算机语言,只需通过可视化的组态方式,就可完成监控程序设计,降低了监控程序开发的难度。组态软件均具有良好的扩展性、兼容性,软件结构开放,可接受各种形式的数据格式。同时,支持的硬件类型也十分广泛。工控组态软件的出现,使得大型工业控制系统的组态编程变得十分得简单、容易,工程设计人员不用再设计那些复杂的应用程序(如i/o driver等)。工控组态软件的功能包括数据库生成、历史库生成、图形生成、报表生成、顺序控制功能、连续调节功能。目前有许多工控组态软件。例如:intouch、fix、citech、wincc、controx(开物)、force control(力控)、组态王。 四.恒压供水系统介绍 下面以一个三台泵生活/消防双恒压供水系统为例来说明其工艺过程(已做过简化),它主要是由plc、变频器、压力传感器、水泵断路器、接触器、中间继电器以及水泵等组成。用户通过控制柜上的指示操作面板上的指示灯、td-200显示屏及按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。如图1-1所示,市网自来水用高低水位控制器eq来控制注水阀yv1,它们自动把水注满储水水池,只要水位低于高水位,则自动往水箱内注水。水池的高/低水位信号也接送给plc,作为低水位报警用。通过安装在出水管网上的远传压力传感器将压力信号转化为4-20ma的标准信号送入plc,经pid运算与给定压力参数进行比较,得出调节参数,送给变频器,由变频器控制水泵转速,调节系统供水量,使系统的供水管网压力保持在给定压力上;当用水量超过一台泵的供水量时,通过plc控制器加泵。根据用户用水量的大小来控制工作泵数量的增减及变频器对水泵的调速,实现恒压供水。当供水负载变化时,输入电机的电压和频率也随之变化,这样就构成了以压力设定值为基准的闭环控制系统。 为了保证供水的连续性,水位上下限传感器高低距离不是很大。生活用水和消防用水共六台泵,其中三台消防泵,另外三台是生活泵,平时由三台生活泵负责生活用水,当消防系统启动时,生活用水水泵立即停止运行,消防泵立即投入运行,并按设定压力对消防水泵进行变频调速。消防系统警报解除后,生活泵再投入运行。 以生活供水这一个系统的电气控制为例,其电气控制部分主电路原理图如图1-2所示:三台电机为m1、m2、m3.接触器km1、km3、km5分别控制m1、m2、m3的工频运行,接触器km2、km4、km6分别控制m1、m2、m3的变频运行,fr1、fr2、fr3分别为三台水泵电机过载保护用的热继电器,qs1、qs2、qs3、qs4分别为变频器和三台水泵电机主电路的隔离开关,fu1为主电路的熔断器,vvvf为简单的一般变频器。 五.双恒压无塔供水系统原理 ① 下位机控制原理 恒压供水控制系统的基本控制原理是:采用电动机调速装置与可编程控制器构成控制系统,进行优化控制泵组的调速运行,并自动调整泵组的运行台数,完成供水压力的闭环控制,在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。系统的控制目标是泵站总管的出水压力,系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较,其差值输入cpu运算处理后,发出控制指令,控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速,从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。目前自动恒压供水系统应用的电动机调速装置均采用交流变频技术,而系统的控制装置采用plc控制器,因plc不仅可实现泵组、阀门的逻辑控制,并可完成系统的数字pid调节功能,可对系统中的各种运行参数、控制点的实时监控。如图1-3为其下位机的控制原理。 ② 上位机监控原理 上位机即是我们通常用的计算机,它也可以对系统进行监控,但是要在组态以后,才能对系统进行监控。这是一个数据进行交换的过程。我们要利用组态软件有数据交换的功能。通过一根电缆,使它与plc进行数据。这样的情况与才能用组态软件进行监控系统。并完成系统运行工况的crt画面显示、故障报警及打印报表等功能。能够对系统运行进行操作,具用实时报警、报警记录和历史数据记录功能。自动恒压供水系统具有标准的通讯接口,可与城市供水系统的上位机联网,实现城区供水系统的优化控制,为城市供水系统提供了现代化的调度、管理、监控及经济运行的手段。这样的监控更加的简单,人们一看就能够理解。 六.恒压供水系统的组态过程 组态王组态过程要经过定义变量、简单画面设计、编辑与动画连接和命令语言程序编写。下面介绍一下这几个过程。 ① 定义变量 要组态王知道外部设备的状态,以及能够输出控制信号,需要建立相应的变量。根据i/o变量表,我们需要建立3个i/o输入变量,12个i/o输出变量。同时也要建立一些相应的内存变量。以便组态王能够与s7-200进行数据交换。单击“数据库”大纲项下面的“数据词典”成员名,然后在目录内容显示区双击“新建”图标,出现“定义变量”窗口。在“基本属性”页中输入变量名“生活/消防控制信号”,变量类型设置为“i/o离散”,连接设备设置为“新i/o设备”,寄存器设置为“i0.0”,数据类型设置为“bit”,读写属性设置为“只读”,采集频率设置为“100ms”。如图1-4所示。 ② 简单画面的设计、编辑与动画连接 用户可以充分利用组态提供的各种绘图工具、图库来制作画面,使得画面能够逼真地反映控制系统的工作状况,并且可以通过画面操作控制系统的运行状况。如图1-5所示。动画连接建立了数据中的变量与图形画面中的图素之间的关系。只有建立了动画连接,才能将数据中的变量信息反映到图形画面中来,或者从图形画面控制这变量。 ③ 命令语言程序编写 组态王需要在运行时根据现场设备的情况来进行监控。同时给下位机写入运行参数。具体的控制要求如下,我们根据控制要求编写应用程序。对总数为六台泵的生活/消防双恒压供水系统的基本要求是: (1)生活供水时系统低恒压值运行,消防供水时系统高恒压值运行,生活用水时用生活管道,消防用水时用消防管道,两种供水方式走不一样的管道; (2)生活/消防各使用三台泵,并根据各自的需要设定压力,采取“先开先停”的原则接入和退出; (3)在用水量小的情况下,如果一台泵连续运行时间超过设定的切换时间,则要切换到下一台泵,即系统具有“倒泵功能”,避免某一台泵工作时间过长; (4)三台泵在启动时要有软启动功能; (5)要有完善的报警功能; (6)对泵的操作要有手动控制功能。手动只在应急或调试时临时使用; (7)如果水位低于下限,则打开开水阀,使市网水管的水流入水箱,对水箱进行注水; (8)水位上升到上限,则关闭开水阀; (9)水位从上限下降到下限之前,开水阀不工作; (10)采用组态王设计的监控程序能显示和设定系统工作状态、参数,能对系统进行操作,具有实时报警记录和历史数据记录功能。 根据这写出的应用程序如下图1-6所示。 经过这几个步骤,基本上完成了系统组态,但要对其进行调试。在组态王运行系统里,仔细观察各个信号是否正常,如果有不正常的情况出现,分析可能存在的原因,如果变量设置错误,对象参数设置错误,动画连接错误,表达式错误,命令语言错误等。通过“画面-退出 ”菜单项,可以退出组态王运行系统,同时也可以通过“系统设置”退出系统。回到工程浏览器或者组态王开发系统,做出相应的修改后再次进入组态王运行系统进行观察,这需要反复多次才能使得系统工作完全正常。 七.总结 本论文完成了用组态王软件对恒压供水系统上位机监控的功能。它实现了恒压供水系统的自动监控,能显示和设定系统工作状态和参数,能对系统运行进行操作,具有实时报警、报警记录和历史数据记录功能。可以说大大提高了自动化水平。可以很好的服务于人们的日常生活。 但本论文组态的恒压供水系统也存在一些不足,不能随便开启任一台水泵,这要通过编写程序来实现。由于本人水平有限,没有编写出这些程序。它只是监控哪一台水泵起动了。

    时间:2020-05-11 关键词: 控制系统 监控系统 组态软件

  • 广州市试点医保智能监控系统,预计于2020年5月全面上线

    广州市试点医保智能监控系统,预计于2020年5月全面上线

    近日,广州医保智能监控系统试点启动会议在南方医科大学珠江医院召开。据了解,广州市启动医保智能监控系统试运行,并预计于2020年5月在广州市全面上线,运用“人脸识别+视频监控”等新技术手段,实现对全市病种分组相对应的医院远程查房,及时发现冒名顶替住院行为。 据了解,今年5月广州市被国家医保局确定为国家医保智能监控示范点,为了构建“事前防范性监管、事中控制性监管、事后惩处性监管”相结合的社会医疗保险监管体系,建设优化智能监控信息系统,以达到通过信息化手段实现医保基金监管的实时性、高效性的工作目标。 广州市医保局副局长傅晓初介绍,目前广州市社会医疗保险参保人达1275万,共336家定点医疗机构开展住院业务,每年住院业务量超过132万人次,涉及医保基金支出约145亿元,加强对住院医疗服务的监管是基金监管的重点工作之一。此次启动医保智能监控系统试运行,旨在遵循创建国家医保智能监控示范点的要求,提升智能监控功能,通过运用人脸识别等新技术,加强对临床行为的过程监控,遏制虚假住院、挂床住院等违规行为。 据了解,广州市医保智能监控系统预计于2020年5月在广州市全面上线,该系统将通过对定点医疗机构分值和病案首页数据的分析以及对高套分值、各病种费用偏差指标、不规范诊疗、就医聚集行为等专题的预警,及时发现定点医疗机构可能发生的异常行为,实现对基金的高效监管;同时,运用“人脸识别+视频监控”等新技术手段,基于目前已经实现的大数据病种分组,实现对全市病种分组相对应的医院远程查房,保障住院病人准确率,及时发现冒名顶替住院行为,完善事中监控管理;此外,构建疾病治疗相关因素画像模型,形成规范合理的疾病治疗方法及费用,辅助预测疾病基金支付情况,引导临床优化诊疗行为,降低基金风险。 傅晓初介绍,下一步广州市医保部门将以智能监控系统上线为新起点,不断强化医保监管信息化建设,坚决控制医保基金支出的不合理增长,完善医保基金风控体系,推动医保智能监控管理工作再上新台阶。

    时间:2020-05-11 关键词: 视频监控 人脸识别 监控系统

  • IP Camera监控系统的特点性能及常见开发平台研究

    IP Camera监控系统的特点性能及常见开发平台研究

    现代人对人身及财产安全越来越关注,这促使视频安全监控市场迅速走红。基于对这一市场的关注,以及数字信号处理技术(DSP)和网络技术的发展,视频监控已经由模拟监控(VCR ,Video Cassette Recorder)发展到数字和模拟混合的DVR(Digital Video Recorder),进而向IP视频监控系统这种数字视频监控发展。目前,DVR系统占据了全球视频监控市场的50%,可谓如日中天。但业界对IP视频监控的发展趋势一致看好,视频监控系统向数字化发展成为发展趋势。 一、IP Camera的优势 IP视频监控系统在布控距离、扩展能力和布控成本上与传统的模拟监控和DVR相比有所不同。从布控距离上讲,IP视频监控系统中的网络服务器直接连入网络,没有线缆长度和信号衰减的限制,没有地域概念;从扩展能力上讲,这种系统对于设备数量没有限制,增加设备只意味着IP地址的扩充。在成本上,IP视频监控系统占用带宽较少,可以利用企业现有的局域网,在安装时节省布线建网的成本。相比之下,对于其他的视频监控系统,如要增加新的监控点需要重新建网,新的设备很难添加到原有的系统中,并要受到线缆长度和信号衰减的限制。 二、IP Camera监控系统常见开发平台分析 IP视频监控系统包括网络视频服务器监控系统和IP Camera监控系统,其中IP Camera是系统的前端处理部分。CCD/CMOS图像传感器把场景的光信号转变为电信号,这些电信号转换为数字信号后通过数据接口传输到DSP存储器。DSP作为IP Camera的数字图像处理和压缩以及操作系统运行的主处理器芯片,完成图像压缩、编码的同时把数据流送到硬盘或其他存储设备中保存。可以想见,前端设备对视频图像质量好坏有极大影响。因此,处理器的选择在开发人员如何能够成功地满足数字视频监控产品的设计需求上扮演了重要角色。 目前市场上,ASIC、FPGA与传统的DSP是常见的几种方案,每种都有自己的特点。其中,ASIC比较适合没有算法基础的研发队伍采用,因为ASIC芯片本身的压缩算法可以帮助加快产品研发进度。但是,随着音/视频格式和标准的不断演进,这种方案的灵活性对它在视频监控领域的广泛应用又成为一种限制。相比之下,传统的DSP处理具有更加灵活的处理能力,在数据处理方面也更加强大。然而,DSP传统的处理架构的重点还是集中在数据运算能力上面,对于视频监控应用来说不够优化。对于那些具有复杂的控制能力和更高速媒体流需求的系统级应用来说,传统的DSP并不理想——DSP中更多的系统资源被浪费掉了。由于具有强大的并行处理能力,在要求复杂和密集的视频信号处理的高端视频监控领域,理论上FPGA应该具有很大优势。遗憾的是,FPGA的产业生态环境、较大的功耗以及高昂的成本拖了它的后腿,使它很难成为这个应用领域的竞争者。 还有一种方案是采用MCU(ARM核)+DSP。由于ARM采用RISC指令集,适合处理控制代码,对视频编解码则力不从心。DSP则能弥补ARM的不足,其运算能力能够满足人们对视频流畅程度的需求。这种方案的思路是发挥ARM核的控制作用和DSP处理器的处理能力。但是,研发人员需要对MCU和DSP这两套代码进行掌握和维护,研发成本和对研发人员的要求都比较高。 显而易见,如果能够有一种处理平台,将MCU和DSP的性能融合起来,不但能克服ARM核+DSP所存在的瑕疵,同时能保留两则的优势特性。Blackfin处理器平台正是这样的汇聚平台,它给视频监控产品开发带来了新的力量。汇聚处理器将MCU和DSP的性能融合在一起,在单核上对uCLinux、协议栈和媒体流进行处理,将实时多媒体数据流及以控制为导向的任务进行优化。Blackfin家族使用了MSA(Micro Signal Architecture)架构,在一个单核架构中提供可编程的16/32位MCU和DSP功能,能够对控制、网络、多媒体以及信号处理区域进行划分。同样的开发环境适用于所有的Blackfin产品线,使IP视频监控产品的上市时间加快,成本大大降低。 三、IP Camera的视频性能和动态范围 通过强大的视频处理算法、丰富的外围接口等,Blackfin系列产品能够显著改善IP Camera系统的视频性能和动态范围。 目前市场上的宽动态IP Camera主要有两种技术实现方式,一种是以图像传感器配合数字信号处理器的方式实现宽动态效果,主要实现形式为双倍速CCD+DSP、普通CCD+双快门等。该技术方案采取双曝光或者多次曝光的方式,并通过DSP将采集到的模拟信号转换成数字信号输出,最后将两次曝光或者多次曝光形成的画面进行合成,从而得到一幅在光线明、暗处物体都能被清晰表现的画面,一般称此类摄像机为CCD宽动态摄像机。另一种是采用DPS(数字图像传感器与处理系统)的方案,该方案中DPS可以对拍摄区域进行多次单独无损失采样,并直接输出数字信号,因此无需经过DSP对信号进行转换,一般称为DPS宽动态摄像机。在CCD宽动态摄像机中采用Blackfin平台,因为Blackfin具有专门的底层视频指令集支持和更高的主频,在图像处理方面更高效和灵活。在DPS宽动态摄像机中,Blackfin和其他DSP处理器一样对宽动态范围没有贡献,主要用于视频压缩。 实际上,Blackfin系列DSP专门针对高速并行数据特别是视频数据集成了并行外围接口(PPI),在传统的数据总线的基础上增加了一条专用数据吞吐通道。PPI接口可以按照BT.601视频流的“硬件同步”模式工作,还能自动解码BT.656视频流前同步码,从而能够无缝连接到多种视频源和图像传感器,与直接存储器存取(DMA)控制器配合使用。PPI可以在完整的视频帧信息中只读入有效的视频信息,或只有消隐区域。当不需要完整的视频帧时,就可以显著节省带宽。从这个性能上讲,Blackfin平台对IP Camera应用提供了强大支持。另外,PPI可以忽略隔行BT.656视频流的所有第二场图像信息,从而提供了用于快速抽取输入信号的方法。PPI还可以直接连接到类似ADV7183A的视频解码器,简化电路设计。 Blackfin处理器适合于实现灵活的多媒体智能分析算法,具有专用的视频处理指令。同时,Image Tool Box智能监控软件包针对智能监控算法中的一些常用和基本函数做了专门优化,可以加速上层算法的实现和优化。在Blackfin平台上目前有多种智能处理模块,如鱼眼矫正、运动物体检测及基于运动检测的上层算法如入侵检测和定位等。 在高清和标清IP Camera应用中,MPEG 4、H.264压缩格式成为主流。拿H.264压缩格式来说,与传统的视频编解码格式H.263和MJPEG相比,使用H.264视频压缩格式能减少所需带宽,还可为有效的数据块传输提供卓有成效的网络提取层。单核架构的Blackfin汇聚平台提供核心频率性能高达600MHz(1200MMACs),支持多通道音频、VGA/D1视频应用和MPEG-4、H.264以及Windows Media压缩格式,能以较高分辨率对高级视频编解码进行处理。支持Blackfin平台的软件当中应用到了这些性能。对不同的媒体格式和功能,只需要简单地对高级软件进行更改就可以了。 通过将MCU和DSP汇聚到一个单内核的平台上,Blackfin处理器加速了视频监控系统的开发过程,大量集成的外围设备节省了大量重新组建这些设备的时间和成本。 另外,在视频监控应用中,被监控物体图像曝光过度或曝光不足的情况让人们非常烦恼。宽动态范围的产品很好地适应同一场景中不同部分光线强弱差别较大的情况,并能够在最终的视频中淡化这种光线亮度差异,使整个画面每一个部分都能清晰可辨,避免图像质量下降。 随着中国国内安防监控市场的发展,人们对这种宽动态范围IP Camera产品的需求越来越大。目前主流的宽动态摄像技术,是通过摄像机对每帧画面采集高速快门和低速快门两张图像,并通过后台的DSP处理合成为一帧图像而成。这样的技术体系对于整个摄像机从快门到影像传感器(如CCD或CMOS)再到后台处理程序和处理器都有更高的要求。 四、处理器的选择 根据应用的具体情形和场合,处理器的正确选择可以有效提高图像质量、检测能力。性能显然是一个关键因素。由于处理器所有的工作量几乎都集中在图像处理方面,这要求处理器能够优化处理大量不同的视频任务。按照具体应用的不同,Blackfin平台包含多款产品可供选择。 例如BF51x系列,它包括BF512、BF514、BF516和BF518等多款产品,适合各种仪器仪表、便携式医疗诊断与VoIP电话等应用。这些单核汇聚处理器和MCU+DSP方案相比能够减少器件数量,降低功耗。BF51x处理器都具有高达400 MHz (800 MMACS)的时钟速率,集成了Lockbox安全技术。每个处理器包括两个双通道同步串行通信端口(SPORT)、一个高速并行外设接口、一个I2C兼容的TWI、两个PC兼容的UART,以及两个SPI兼容的串行外设接口端口。 在BF52x系列中,处理器在250MHz时核心功耗低至0.16mW/MHz。该系列处理器工作频率600MHz,其低功耗系列产品执行频率可达400MHz。在知识产权安全和网络安全能力上,其Lockbox安全技术可以提供有效保护。作为媒体协同处理器,ADI对系统外围电路较少的处理器进行了优化,使得设计时可以增加额外功能。此外,由于具备高功效信号处理能力和丰富外围接口,与以太网以及Wi-Fi 802.11 a/b/g模块的无缝连接可以轻松实现,对IP相机非常适合。 BF534处理器的系统外围包含一个集成了CAN 2.0B控制器、两组UART端口、一个SPI端口、两组串行端口、两条外部DMA请求信号线、48条通用I/O脚以及一个并行外围接口等。ADSP-BF536/537则进一步扩充了功能,包括集成IEEE 802.3 10/100 Ethernet MAC以及强化DMA系统,以提供高网络频宽能力。 BF561是双内核600MHz处理器,在信号处理和控制功能的集成与分割方面能够提供最高的性能和最大的设计灵活性。 总体看,Blackfin是适合视频监控应用,并有效帮助加速IP Camera系统设计和构建的平台,对提高IP Camera的视频性能和宽动态范围颇有成效。

    时间:2020-05-09 关键词: 处理器 服务器 监控系统

  • 基于总线传输的智能型接口转换器实现城市互联网消防监控系统的设计

    基于总线传输的智能型接口转换器实现城市互联网消防监控系统的设计

    引 言 消防作为现代城市安全系统的一个组成部分,随着现代城市的迅速发展已越来越显示其重要性。但目前市场上的城市建筑消防安全系统大多是单一的,功能简单的报警装置,不利于接警、处警,严重制约了建筑物的安全防护,延误了消防队的作战抢救时间。通过对各种火灾事故发生的原因调查和统计,发现火灾大多数是由于人为因素导致火灾信息漏报、迟报和报警设备未及时开通造成的。为此,建立城市建筑消防安全数字化系统,把每个建筑物的消防系统联成网络,具有十分重要的意义,网络化的监控管理也是消防发展的必然趋势。目前的城市消防工作主要还是以单位为基础,独立自成系统,这种模式在规模较小的城市中还是比较适合。然而随着城市规模的扩大,这种分散式的系统就显示其局限性。第一,分散的系统不易于集中管理。作为城市消防的管理者必须深入每一个单位实地调查消防工作,难免漏管失控。第二,信息不能及时反馈。对于被检查单位的现场情况、整改情况不能及时得到信息。第三,作为消防基层单位,由于层次参差不齐,重视程度不同等原因,当灾情降临时也可能不能及时发现,以致火势蔓延。 现实状况要求现代化城市消防必须形成一张无所不在的安全防范网,它时刻监视着城市的每一个角落,可以及时了解当地的现场情况,当有重大异常情况发生时,立即以醒目的方式向监控者报告。同时它也是城市消防状况的资料库,可以随时查询下辖管区的资料信息,并备案存储。现代科技的发展为这种要求提供了充分的技术保障。随着互联网技术的飞速发展,互联网与人们的生活联系越来越紧密。互联网不仅为人们提供了浩如烟海的网络信息资源,成为人们了解世界的窗口,而且将互联网与现有的工作模式结合,充分发挥互联网快速、信息共享的优势,对于提高现有的工作效率增强职能部门的管理将起到重要的作用。 1、 系统组成 建设城市互联网消防监控系统是一个系统工程。由于它涉及城市的各个单位、消防管理部门以及互联网技术提供商,因此它是一个复杂的工程。然而一旦它运转起来,带来的社会效益无疑是巨大的,图1为城市消防网络监控系统的示意图。 作为互联消防监控系统的基石是分散的各个单位消防监控室,它既是消防信息的提供者又是受益者。每个单位负责本单位的消防信息的收集,报警系统的维护以及具体状况的处理。这一部分是最基本的,同时也是最重要的。如果这部分报警系统处于瘫痪状态,信息的收集将无从谈起,更不用说监控者的监控。只有单位的报警系统处于实时监视状态,及时发现早期火灾隐患,一方面可以及时通知单位值班员,另一方面即使单位值班人员疏忽,也可向城市监控者反映,由城市监控中心及时处理,以免酿成大祸。这一点在现实生活中具有重要的实际作用,可以说这种双重城市消防保险可以预防许多火灾隐患,城市消防监控中心一般设在消防大队里,作为火灾发生前的最后一道保险,它的作用也是非常重要的。因为实际生活中由于种种原因并非每个单位都能完全落实值班制度,在这种状态下这个城市的某个角落就处于失控的危险,一旦有险情往往灾祸是不可避免的。而如果建立了城市消防数字监控网,当值班者发现某处异常情况,首先通知当地值班者,而当灾情有不断升级的迹象时,即可当机立断通知消防部门赶赴现场。在平时这里也是全市消防资料的所在,各个部门的历史状况,重点部门信息,单位信息可以在需要时及时查询。作为连接单位与城市消防监控中心之间桥梁的互联网络一般由当地的电信部门提供,随着现代网络的普及以及不断的技术升级比如宽带网络、光纤、综合信息网络等,信息接入将越来越容易。 各个单位的消防监控室是系统组成的关键,是系统的中枢,主要由分布在探测控制现场的智能型火灾探测器、控制模块和消防监控室的火灾报警控制器等组成。智能型火灾探测器通过对现场环境的烟雾浓度和温度的探测,将其变为电信号,并做相应的处理,然后将数据传送给火灾报警控制器;火灾报警控制器接收数据并进行处理和判断,确定火灾存在与否。若处理的结果为火警状态,则发出报警信号,并启动相应的控制模块,如启动消防泵、风机等,目前市场上比较流行的智能化火灾自动报警控制系统主要由秦皇岛海湾公司和科大创新公司生产。 城市互联消防安全数字化监控系统采用了无极性的总线传输方式,微功耗设计,专用柔性地址编解码寻址等先进技术,先进的系统组网方式和通信协议,通过网络路由器组网容量可达任意节点,并可将不同厂家的系统连成网络。能够完成对外界环境参数变化的补偿,存储环境参数变化的特征曲线,极大提高了整个系统探测火灾的实时性,准确性。城市互联消防安全数字化监控系统作为市场上的升级换代产品,可以很好地完成现有的系统改造和新建筑的设计安装,有着广泛的市场应用前景,比当前的各种火灾报警控制系统更具有市场竞争力。 同时控制器网络接口模块也是连接火灾报警控制器和网络的关键部分,目前的大多数消防企业所生产的火灾报警控制器一般提供RS 232接口或者RS 485接口,有的提供CAN总线接口。总的来说,RS 232,RS 485和CAN总线接口代表了目前火灾报警控制器向外界提供数据接口的绝大部分。城市互联消防安全数字化监控系统采用集中智能系统结构或分布智能系统结构,网络通信系统结构可在这两种系统基础上形成,特殊之处是将计算机数据通信技术应用于火灾报警控制器,使控制器之间能够通过Ethemet及TokenRing,Token Bus等通信协议,以及专用通信线或总线(RS 232,RS 422,RS 485)交换数据信息,实现火灾监控系统层次功能设定、远程数据调用管理和网络通信服务等功能。这样再配以分布智能数据处理方式,就能适应高性能火灾监控系统的发展需要,为城市消防数据信息网络系统建设奠定基础并满足未来发展需要,并通过TCP/IP这种主流网际互联协议加软件接口的方式实现不同的消防火灾报警系统之间的数据通信和互操作性,这是一种比较完美的解决方案。为此,设计了一个通用的智能型接口转换器,即将RS 232,RS 485和CAN总线接口作为一个端口,而将TCP/IP和Modem接口作为另一个端口,实现终端数据到网络的接口转换功能(如图2所示)。 2 、软件设计 以上只是粗略地概述了城市互联消防安全数字化监控系统的体系结构及其硬件环境。具体完成这样的网络系统同样重要的是其软件环境,构成这样的系统将采用流行的客户机——服务机体系。单位端作为服务机是信息的提供者,监控者作为客户机是信息的采集者。监控者可定时向服务机发送请求信息命令,服务机接收到命令后将本单位信息依据等级状况向监控者反映,譬如当只有一个探测器报警时向客户机发送低等级预报,而当有多个探测器报警时发送高等级预报。这样可以防止某个探测器发生误报,引起不必要的动作,同时作为城市消防监控中心也可根据预报的等级程度对于重点部门加以重点监控,例如当某个单位有多个探测器发出警报时对于该地点可增加巡检次数。 图3是服务器和客户程序的框架结构示意图。 服务器端的巡检模块一般通过计算机的RS 232口与报警控制器相连,报警控制器具体负责本单位的所有探测器的检测,一旦发生异常情况由显示模块在计算机屏幕上指示其具体位置,同时记入本地资料库中。 联动模块可设定为自动和手动两种。自动模式下当异常情况满足预先设定条件时,经过延时可自动启动响应设备譬如警铃、喷淋泵等。 资料查询摸块可以对原有的报警记录进行查询,对现有设备运行状态也可进行查询,做到心中有数。 通信模块负责与城市消防监控中心的通信,当城市消防监控中心发来查询命令时,可将本地状况向监控者反映,同时一旦发生异常情况也可依据等级程度自动向监控者反映,以免当无人值班时发生情况遗漏。 客户端的通信模块平时可自动向各个单位发送巡检命令,了解当地状况,考虑到覆盖面较大,巡检周期较长,因此也应同时能快速响应服务器主动发送来的信息。 城市图形显示模块可以显示整个城市的平面图,并且可以漫游,放大,自动定位等。当有异常情况出现时可以自动找到出事地点,自动定位放大,并以醒目的方式向监控者显示,同时在数据库中查找相应单位的资料信息提供给监控者,以利监控者采取行动。 数据库操作模块负责各个单位的信息存储、查询、更新等操作。由于其规摸一般较大,而且在异常情况出现时应能快速查找相应资料,所以一般采用比较大型的数据库如SQL Server,Orcale,Power Builder等。作为服务机上的数据库一般规模较小,可以考虑直接用文件存储或者Foxpro,Mysol,Accsess等。 智能型火灾报警控制器的软件主要由主程序,串行中断服务程序,定时器中断服务程序等组成。键盘信息的读取采用查询方式,当有键盘输入时,则转入相应的子程序进行处理。定时器中断服务程序主要完成探测数据的显示、更新。串行口中断服务程序主要用于同楼层显示器的通信。在软件设计中当需要判断探测器探测到的现场状况时,还采取了诸如取算术平均数等滤波算法对干扰等异常信号进行滤波处理。 以上介绍的城市互联消防安全数字化监控系统笔者已经在小范围局域网内部实现,并取得了满意的效果。程序架构采用的就是客户/服务机,客户、服务机均用Visual c++ 7.0实现,客户机与服务机之间通信采用TCP/IP协议,利用socket套接字进行数据的发送与接收。数据库服务机端采用Access,客户机端采用SQL Server 8.0,客户机操作系统为Windows NT,服务机操作系统为Windows XP。 3 、结 语 城市消防是一个古老而又年轻的事业,随着时代的发展不断赋予其新的活力与内容,将互联网与消防技术相结合,对于减少城市火灾隐患,提高城市消防安全水平有着重要的现实和经济意义。但要想从根本上解决我国消防系统的落后状况,在加强城市建设管理,增加消防现代化设备投入的同时,更重要是用科技含量高、反应速度快的“城市互联消防安全数字化监控系统”,使之能够实时监控整个城市火灾自动报警设备的运行情况,并能够在火灾发生时科学地分析周边的地理环境、水源等情况,将火灾的隐患消灭在萌芽状态。“城市互联消防安全数字化监控系统”的应用可以加强对联网单位值班人员的管理,加强对在役的火灾自动报警设备的管理,促进设备生产厂家技术不断更新及发展。

    时间:2020-05-09 关键词: 总线 转换器 监控系统

  • IDRS分布式网络远程监控系统的特点性能及应用设计

    IDRS分布式网络远程监控系统的特点性能及应用设计

    1.适用范围 小区主要道路、广场、地上停车场、地下停车场、主要出入口、电梯轿厢等位置的保安监控系统。 随着通信技术、控制技术和计算机网络技术的飞速发展和普及应用,智能化小区在逐步发展壮大,信息基础设施建设步伐也在加快。如何使小区住户拥有一个高效率的舒适、温馨、便利的环境,又能满足不断变化的使用者的需求,对小区实现统一、有序、智能化、网络化管理,这是小区安全管理急需解决的问题。 2.需求分析 加强小区监控的安全防范工作,改变以往的被动调查为主动的巡视、监控。 通过网络摄像机监控系统,对各个小区楼宇进行全时、不间断的监控。 所有的视频数据,环境数据必须远程传输,并且对数据的记录存储要尽量的全面,细致。 良好的扩展性能,可以适应小区规模不断扩展的需要。监控系统的软、硬件采用模块化结构,具有灵活性及扩展性,以适应不同规模监控系统网络和不同数量监控对象的需要。 网络摄像机必须统一将小区的视频画面,人员进出小区的状况,小区住户环境的视频信号等数据及时的传回监控中心。 体现高科技的含量,体现安全防范的特殊性。 提供多点监控、远程监控,实时监控等丰富的监控方式。 最终的目的是要保证小区业主的安全以及保障业主的各种财产。 总体来说就是达到小区舒适的生活环境,便利的通讯方式,家庭智能化系统和高度的安全性。 3.方案设计 利用小区内已经布好的宽带网络,把监控图像传输到小区监控中心。 以最快捷、最合适的方法思路完成基于网络的视频监控系统。 整个系统由前端网络摄像机、本地监控中心、网络客户端、中央服务器组成。 4.设备选型 1 网络摄像机 摄像机是系统中最为关键的设备,其技术指标决定了整个系统的图像质量。摄像机主要性能指标是灵敏度、清晰度和信噪比,根据本公司多年积累的经验,网络摄像机的性能指标对整个系统十分重要。根据企业单位的具体情况,前端网络摄像机选用1/3“高清晰度彩色CCD网络摄像机。 2 总部监控中心 总部监控中心采用IDRS分布式监控管理系统,该系统由视频工作站、中心服务器、网络客户端组成。利用IP网络可以同时监控管理成百上千个监控点。 1)视频工作站 视频工作站是监控中心的核心监控设备,即“网络监控录像主机”,负责具体连接前端网络摄像机,提供所有远程视频图像的显示、录像和云镜控制功能。同时,它也可以作为其它监控中心和网络客户端的视频源,负责提供音/视频信号的转发。它由计算机和视频工作站软件构成。受计算机自身和网络带宽的限制,一台视频工作站只能远程监控有限数量的图像,因此,当一个监控中心需要远程监控的前端摄像机越多时,需要的视频工作站的数量也就越多。 2)网络客户端 网络客户端是指除了监控中心以外,网络内其他需要进行网络远程监控的用户终端。由于这些客户端相对比较零散,监控要求较低,登陆访问较随意,且通常无录像要求,因此,统一纳入“网络客户端”用户。它由计算机(普通计算机或笔记本电脑)和客户端软件构成。客户端功能和界面相对简单,适合各各级领导和相关部门等的使用,主要负责图像显示、云镜控制和远程回放。 3)中心服务器 中心服务器是整个系统的管理核心和信息认证中心。主要功能是对各种主控设备(网络摄像机、PC/嵌入式数字硬盘录像机、网络视频服务器、视频工作站)和网络监控端进行统一集中管理,包括设备注册认证、用户注册认证、系统内设备所属关系配置、系统内用户权限配置、集中远程控制修改设备参数与设置和资源分配及指向服务等。它由计算机和中心服务器软件组成。中心服务器一般安装在总监控中心。 5.系统原理图 6.系统特点 1 、强大的中心管理功能 IDRS分布式网络远程监控系统中提出的中心服务器与视频工作站理念,对所管辖范围广,系统庞大的监控应用用户来讲,将能提供更加清晰的组网、监视、控制、管理逻辑关系从而提高系统使用率降、低运营费用与系统维护费用。 中心服务器与视频工作站可进行堆叠,也就是讲一个视频工作站不仅可以包含子硬盘录像机还可以包含更多下级视频工作站。那么这一功能将给我们的系统提供更加强大的管理能力和扩展能力。我们利用视频工作站的这一特点,将各个子系统进行设置、集成、集中管理。为架构大型、超大型分布式网络监控系统提供了强大的平台。 2 、完善的系统功能 系统监控控主机和各客户端可以对管辖范围内多个本地和远程监控前端进行实时监控,不同的用户可根据职务分配不同的控制权限。现场图像可根据地点分成监控组,以4分屏、9分屏或者16分屏方式显示,可设置手动录像、计划录像和报警自动录像等多种录像方式。在本系统中由于合理的配置了中心服务器与存储服务器,以及前端网络视频编码器,它们将发挥他们最大的效率。 3 、采用视频代理机制,节约带宽资源 在互联网带宽有限的环境下,系统提供代理访问机制,即当多个用户集中访问某一路图像时,此路图像由视频工作站转发给发出访问请求的用户,从而节省了有限的互联网带宽资源。 同时,图像传输以”点播“的方式发送,即当有用户发出请求时才发送图像,没有用户观看时,不占用网络资源,从而使网络带宽的利用率更高。 如同上图,在ADSL接入模式时,用户不可避免遇到了带宽问题。在多个用户同时访问一台用ADSL接入的非IDRS系列硬盘录像机时,很可能造成用户连接速度非常慢,数据传输几乎停止的情况。这是因为每个用户在接入时都占用了各自的带宽,无论他们是否连接了相同的通道都不会减少发送的数据量。 在本解决方案中我们采用客户端连接视频工作站或客户端连接客户端的方式来减少在ADSL传输部分的网络压力。也就是讲局域网中的任何一台连接了前端或视频工作站的客户端都能提供二次传输的能力,这样我们就能避免造成视频数据的重复发送,保证窄带部分不会造成网络压力过大而使其他用户无法连接的情况。 4、 远程系统维护和系统管理 IDRS-VideoSite视频工作站提供远程访问功能,管理员不必到达设备现场,就可修改前端网络摄像机的各项参数,提高了系统的维护效率。 同时,管理员可远程增加、删除、修改用户、监控地点、用户的控制权限、录像时间和报警等信息。当这些信息修改之后,管理员不用对客户端进行维护,用户只要在重新登录系统一次,即可得到管理员重新分配的信息,大大的减轻管理人员的软件维护工作量。 5 、易于与本地网络系统结合 系统采用的是一种标准的TCP/IP协议,具有很强的开放性和兼容性,完全能与各系统方便地联网,网内的用户只要使用客户端软件即可进行图像监控,无需任何设置。监控前端可以将许多现有的资源接入本系统,避免重复投资。 6 、良好的可扩展性 IDRS分布式网络远程监控系统的前端监控点采用模块化设计,当系统需要扩容时,可以很方便的增加前端网络摄像机。在监控中心,只需要将增加的前端网络摄像机加入系统,这样就完成了全部的系统扩容工作。本系统不限制用户数量,用户可利用浏览器和客户端控件,使用办公微机只要达到一定配置随时随地监控现场环境。 系统可根据用户实际安装情况提供不同版本的软件支持,良好的可扩展性使用户能从低成本投入开始组建远程视频监控系统,以后逐步扩充完善。

    时间:2020-05-09 关键词: 摄像机 嵌入式 监控系统

  • 采用ADSL技术的热网监控解决方案的结构设计和应用优势分析

    采用ADSL技术的热网监控解决方案的结构设计和应用优势分析

    1. 基于ADSL的热网监控系统总体结构 1.1 概述 城市热网监测与控制是城市市政工程的重要组成部分,热网监控制系统的控制节点一般在地理上分布范围较广,很难用一种接入方式实现所有节点的接入。目前比较常见的接入方式有PSTN接入方式、GPRS接入方式、数传电台接入方式、专线接入等方式。 这些接入方式都有其适用的场合,但是都存在带宽低、运行成本高的缺点。本文提出一种基于ADSL的热网监控系统,以ADSL方式实现节点的通信接入。其优点是: (1)接入方便,一般城市中有电话网络覆盖的地方都可以提供这种接入方式; (2)带宽高,最大可以达到2Mbps,可以大幅度地提高监控的实时性; (3)投资小; (4)运行成本低。 1.2 系统总体结构 基于ADSL的热网监控系统的总体结构如图1所示,一个典型的热网监控系统由一个监控中心和多个控制节点组成。监控服务器负责与各控制节点的数据通信,接收控制节点发出的工况数据,并根据热网的的运行状况,向控制节点发送指令,调整整个热网的供热平衡。数据库服务器保存当日及历史工况数据,为数据分析和决策提供支持;WEB服务器显示热网运行工况监控界面。 热力公司下设有若干个热力站,一般每个热力站设置一个控制节点,控制节点由嵌入式系统构成。控制节点一方面通过传感器采集现场的供/回水温度、流量、压力等工况数据,并控制电磁阀、调节阀和变频器,调节现场运行参数;另一方面,通过ADSL Modem 接入Internet,将工况数据通过Internet传送到监控中心,控制节点也可以接收监控中心发出的指令,调整现场工况运行参数。 图1:基于ADSL的热网监控系统结构图 2 、基于ADSL的热网监控系统关键技术 基于ADSL的热网监控系统中有效地利用了控制技术、计算机技术和通信技术领域的最新成果,采用的关键技术有: 2.1监控中心基于WEBGIS的监控界面的设计与实现 GIS(地理信息系统)技术的发展对热网监控的界面提出了更高的要求,不仅要能够以表格、曲线等显示工况数据,还要求能够以电子地图导航的方式在浏览器中实现热力站的数据查询与显示。目前,WEBGIS的实现有两种种方法,一种是在商用GIS软件其基础上进行二次开发完成。第二种方法是在开源的WEBGIS服务器的基础上二次开发完成。在实际应用中,由于商用GIS造价昂贵, 采用开源的Mapserver作为GIS服务器。 2.2网络控制系统控制算法的研究 热网远程监控系统是一个网络控制系统(NCS),其控制对象是一个大滞后的对象,目前还没有一个很好的数学模型和控制算法能够解决这一控制问题。目前,热力公司一般采用的方法是通过人的经验来完成热网平衡的调整,研究一个适合热网监控的控制算法,并充分考虑的环境温度的影响,对节约能源,提高供热效率意义重大。网络控制系统中由于带宽的限制会产生时延,研究时延对控制算法的影响也是一个需要解决的问题。 2.3控制节点软、硬件系统设计 热力站控制节点如果采用工控机、PLC等技术实现的话,控制节点的成本较高。采用嵌入式系统设计实现控制节点将降低整个系统的造价,有利于大规模推广。 2.4 VPN协议的设计与实现 采用ADSL的节点接入方式后,由于利用了Internet传输控制数据,存在数据安全性的问题。为了保证数据的安全性,可以采用VPN(虚拟专用网)技术保证传输数据的安全性。 3.控制节点软、硬件系统设计 3.1 控制节点硬件系统设计 控制节点的硬件系统基于三星公司ARM7处理器S3C44B0X实现,如图2所示: S3C44B0X是三星公司生产的ARM7(Advanced RISC Machine)内核的32位微处理器,具有8路十位A/D转换器和其他硬件资源,该芯片成本低,非常适合用于热网监控系统。电源选用5v/24v开关电源,为嵌入式系统和传感器供电。晶振采用10MHZ的晶振模块,S3C44B0X内部具有锁相环,可以在该晶振的基础上产生66MHZ的稳定输出频率。 显示部分采用VFD高亮度显示屏,具有点阵输出,亮度高、视角宽的优点。该屏用来显示现场的温度、流量、压力等工况数据。此外,为了满足人机交互的要求,还扩展了指示灯和键盘,该部分通过S3C44B0X的通用I/O实现。 系统通过MAX232芯片扩展了2个RS-232串行口,一个用于调试,另外一个用于与变频器的通信。 由于S3C44B0X内部不具有网络接口,通过扩展RTL8019A网络控制芯片实现网络接口,该芯片的通信速率为10Mbps,完全能够满足系统要求。该芯片经过网络隔离变压器和RJ45接口,与ADSL MODEM通信,完成拨号和网络通信的功能。 数据采集部分的实现原理如下:供/回水温度、流量、压力六路4-20mA模拟信号经过I./V变换电路变为S3C44B0X内部A/D要求的0-2.5v信号,完成数据采集。 执行机构部分的工作原理如下: 通过扩展D/A转换器,输出模拟信号,实现对调节阀开度的调节。通过通用I/O和光隔,控制电磁阀的开关动作。与变频器的通信由RS-232串行口完成,通过串行口向变频器发送指令,调节加压泵工作状态。 3.2 控制节点软件系统设计 如图3所示,整个系统架构采用了层次式体系结构的设计模式,每一层都为其上一层提供调用服务,这种设计模式具有良好的可扩展性和可维护性。 最底层是操作系统层,采用vxWorks实时操作系统,该层还提供了TCP/IP协议的封装供中间件层调用。 操作系统层的上面是中间件层,该层为应用层提供服务。包括硬件驱动模块和通信协议模块两部分。 中间件层上面为应用层,是系统的应用软件,包括了数据采集模块、自动控制模块和远程通信三个模块。该层通过调用中间件层提供的服务以及操作系统内核提供的服务实现。 应用层的三个模块对实时性要求较高,通过设计若干个独立的任务实现。 数据采集模块是一个周期性的任务,每隔100ms采集一次数据,利用操作系统内核实现精确定时。当有报警发生时,采用中断的方式处理。数据采集模块和其他两个模块的通信采用消息队列和共享内存的方式实现。 自动控制模块根据实时数据控制执行机构的动作,调整热网运行工况,也可以接受来自远程通信模块的指令,调整运行工况。 远程通信模块将实时数据通过网络传送到监控中心,并接受来自监控中心的控制指令。 远程通信模块和自动控制模块的任务间通信通过消息队列实现。 4.结束语 本文提出的基于ADSL的热网监控系统是一种廉价、可靠、带宽高的热网监控解决方案,该方案同样适用于其他城市管网(如水、煤气)的监测,有较宽泛的应用领域。目前,该系统还有一些技术问题需要解决,如网络控制系统的控制算法和时延的问题等,有待于在今后的工作中继续研究。 本文的创新点是采用ADSL技术作为热网远程监控的通信方式,并采用嵌入式系统设计实现控制节点,具有成本低、实时性好的优点。本系统在某市经过两个采暖期的运行,证明系统运行稳定可靠,通过降低能耗、减员增收等,年创造经济效益527万元。

    时间:2020-05-09 关键词: 传感器 服务器 监控系统

  • 采用CC2430 SoC解决方案和Z-Stack软件设计树簇拓扑网络监控系统

    采用CC2430 SoC解决方案和Z-Stack软件设计树簇拓扑网络监控系统

    引 言 仓库监控系统是仓库自动化管理的重要组成部分。监控系统可对大面积范围多部位地区实行实时有效的监控,并对得到的信息进行及时处理,以保证物资安全储存。传统监控系统存在因采用有线连接方式而导致的可靠性差、易受损、布线麻烦等问题。随着半导体技术、微系统技术、通信技术和计算机技术的飞速发展,无线传感器网络(WSN)的出现恰好可以解决这类问题;而具有低成本、小体积、低功耗、低传输速率的ZigBee技术无疑成为目前无线传感器网络应用的首选技术之一。 自2004年ZigBee联盟正式发布ZigBee技术标准以来,许多公司厂商陆续推出了自己的芯片产品和开发系统,如飞思卡尔公司的MC13192, TI公司的CC24xx系列,Atmel公司的AT86RF系列等。目前,对ZigBee技术的研究与应用也几乎是基于以上的芯片。 本文在Z-Stack基础上,成功组建了一个树簇拓扑网络监控系统。在该网络中,子节点将传感器采集的4类数据以多跳的方式发往sink节点,在父节点失效的情况下,子节点能够找到其他数据路径,从而实现了数据的可靠传输。 1 、总体方案架构 1.1 系统需求分析 仓库为长方形,面积600 m2,所存储物资是烟草,属于贵重物品,所以设计的系统需要具备以下功能: ①防盗防破坏。贵重物品是犯罪分子盗窃和破坏的目标。案例分析表明,破门破窗而人占有很大比例,还有挖墙和揭顶而入的。 ②防火报警。库房物资属于易燃物品,而且非常密集,如果火灾发现晚会增加灭火困难,造成重大经济损失;对其监控有利于提前发现灾情,及时采取对策。 ③温湿度监控。物资在仓库集中存储,易受环境影响,对环境温湿度的监控可以避免因库房温湿度的变化而造成烟叶霉变或糙碎,达到提高烟叶自然醇化质量和卷烟制成品的内在品质的目的。 ④无线通信。采用电缆布线缺点明显,易对系统造成不必要的干扰且存在火灾的隐患。 1.2 系统方案设计 无线通信中,在接收灵敏度一定的情况下,无线发射功率P和接收半径R之间的关系是P正比于 R2~R5。在长距离数据传输情况下,能耗情况会十分严重,特别是对于能量有限的系统来说,会造成节点过早死亡,所以直接数据传输的星形网络不能满足需要,只能采用具有多级中继路由节点的树簇网络。系统总体结构示意图如图1所示。 网络中的设备分为三种:终端设备、路由器、协调器。其中终端设备为RFD,其他两种为FFD。RFD作为树枝末位的节点,一次只能连接一个FFD设备。 因为温度湿度信号不会突变,所以在正常情况下每120s采集1次的频率足够满足要求。成功发送数据后RFD节点进入休眠状态,以节省能量;但是若探测到烟雾或者有人闯入,节点将以突发的方式传送数据,以求数据达到监控终端的延时最小。 2 、节点硬件设计 由于节点的数量较大,为了方便生产,将FFD和RFD设备的主要区别放在软件方面;而硬件部分除了协调器具有UART接口外,其他都是相同的。总体分为核心单元CC2430、传感器模块以及电源管理模块3部分。硬件的总体框图如图2所示。 2.1 核心单元CC2430 CC2430是TI公司推出的支持ZigBee协议的SoC解决方案,可用于各种ZigBee无线节点,包括协调器、路由器和终端设备。它延用了 CC2420芯片的架构,在单个芯片上整合了ZigBee射频(RF)前端、存储器和微控制器。CC2430F128内嵌增强型8051 MCU,8 KB RAM,128 KBFlash,包含8路ADC、3个定时器、AESl28加密电路,MAC协处理器、看门狗定时器,以及21个可编程I/O引脚,支持4种不同程度的休眠模式。 2.2 传感器模块 (1)温湿度传感器 采用瑞士Sensirion传感器公司推出的SHT1O温湿度一体传感器。该传感器芯片由温度和湿度探头、校准存储器、14位模数转换器、双向I/O两线串行输出接口组成。其工作电压为2.4~5.5 V,支持闲时自动低功耗。测湿精度为±4.5%RH,25℃时测温精度为±0.5℃。SHT10对温度或湿度的测量由串行输入的指令确定,测量值的输出可选择为8位、12位或14位。 (2)烟雾报警传感器和人体红外传感器考虑到监控人员对烟雾和闯入人员的信息需求只限为“有”或“没有”,因此两种传感器只需在事件发生时传递一个脉冲信号即可。此脉冲经过滤波限流后输入CC2430的I/O口,将相应的I/O口设置为上升沿中断检测模式即可检测信号。 烟雾报警传感器采用SH-533模块,搭载TP1.1气体传感器,附带蜂鸣器、LED报警指示;工作电压7~20 V,静态电流10 mA,检测面积为10 m2左右。烟雾触发输出为5 V高电平脉冲信号,由于CC2430工作电压为3.3 V,所以用电阻对其做了简单的分压。 人体红外传感器采用sH-912模块,搭载PIR热释电传感器并配合菲涅尔透镜使用;工作电压4.5~20 V,静态电流50 μA,感应角度110°,最大感应距离7 m。红外触发输出3.3 V脉冲信号。 2.3 电源管理模块 为保证传感器采集数据的及时传递,减小终端在竞争信道过程中产生的碰撞造成能量的损耗,本系统中FFD设备采用不间断供电(UPS)。即使在库房掉电的情况下,FFD设备也能靠充电电池维持工作。 3 、软件设计 3.1 Z-Stack简介 Z-Stack是由TI公司推出的基于ZigBee标准的协议栈软件,可在www.focu.TI.com.cn免费下载。它包含了ZigBee标准描述的各层次的功能组件模块,向开发人员提供了一系列的API。通过调用这些API,可以实现ZigBee标准中各层次的相应功能。基于这些功能模块,可以更便捷地开发出各种基于ZigBee协议的应用产品。图3为Z-Stack结构。(注:Z-Stack协议栈核心的部分,包括安全模块、路由模块、Mesh 网络支持等,都只以库的方式提供。) 在终端设备嵌入式软件中,操作系统模块主要实现的是简单的任务轮询和工作调度的功能,同时还需实现节点硬件的初始化和功能配置。这个操作系统模块不是真正意义上的操作系统,而是一个具有操作系统任务调度功能的模块。该操作系统模块在Z-Stack中由OSAL组件构成。操作系统模块的任务调度具体方式是:首先,为需要实现的功能建立任务,且每一个任务有不同的事件。当操作系统运行时,会不间断地轮询所有任务的标志位。若标志位有效,则表明该任务有事件发生,调用任务事件处理函数,并在任务处理函数中,根据标志位,判断是什么事件发生。然后,系统做出对应的操作,最后将标志位清零。 3.2 树簇拓扑的形成及路径发现与维护 由于文章篇幅有限,不能依次介绍方案中比较关键的应用层、硬件描述层、NWK层以及OSAL,以下着重描述NWK层的树簇拓扑的形成以及路径的发现与维护。 Z-Stack总共默认65 000个设备入网。为保证网络中每个节点的地址是唯一的,使用了分布式寻址方案,由父节点分配子节点地址。此种算法保证了控制端的数据包能够精确地发送到指定设备,子节点也只能有一个父节点,有助于网络的可测量性。在网络初始化之前,有几个参数需要配置,分别是MAX_DEPTH、MAX_ROUTERS 和MAX_CHILDREN[6]。 MAX_DEPTH决定了网络的最大深度。协调器在最顶层,位于深度0;它的子节点位于深度1,依此类推。MAX_CHILDREN决定了一个路由器或者一个协调器可以处理的最大子节点个数。MAX_ROUTERS决定了一个路由器或者一个协调器可以连接的最大路由器的个数。这个参数是 MAX_CHILDREN的一个子集,终端设备使用(MAX_CHILDREN-MAX_ROUTERS)剩下的地址空间。图4为使用自定义栈配置后的网络拓扑和节点地址分配示意图。LAYER1最多20个节点,其中包含6个路由节点。 在网络初始化过程中,协调器先将自身设置为一个簇标识符为0的簇头,并向临近的设备以广播方式发送信标帧。接收到信标帧的设备(路由器或终端设备)向簇头请求加入网络,如果作为父节点的协调器允许该设备的加入,则将其作为子节点加入到它的邻居表中,同时,请求加入的设备将协调器作为父节点加入到邻居表中,成为从设备。已经加入网络的路由器也广播信标帧,以这种方式,直到所有设备都接入网络。在接入网络的同时,广播信标帧的父节点会向接人的子节点分配唯一的 16位网络短地址。图5是网络建立和节点入网流程。 终端设备没有路由功能。它需要将数据发送给它的父节点,父节点以它自己的名义执行路由。当路由器从应用层或子节点收到单点发送数据包时,NWK层会将其传递到下层。如果目标节点是相邻路由器中的一个,则数据包被直接发送;否则,路由器会检索它的路由表中与所要传送的数据包的目标地址相符合的记录。如果存在与目标地址相符合的路由记录,则数据包将被发往记录中的下一级地址;如果没有发现任何相关的路由记录,则路由器发起路径寻找,数据包存储在缓冲区中直到路径寻找结束。如果数据包沿着某条路由路径传送失败,这个路径就被认定是坏链,父节点将启动路径修复。节点发起重新发现直到下一次数据包到达该节点,标志路径修复完成。如果不能够启动发现或者由于某种原因失败了,节点则向数据包的源节点发送一个错误包(RERR),它将重新启动路径发现。 3.3上位机GUI设计 在GUI中将节点编号和其IEEE地址绑定,实现了对突发事件地点的报警和定位。采用数据库,分别将每个节点上传数据写入,同时贴上时间标签。监控人员可以自由查看选定时段的仓库任意地点的状况,同时GUI将突发事件数据以列表方式单独抽取出来,以供查阅方便。在工作时间可以将人体红外传感器采集的数据屏蔽,避免误触发。 4 、运行及测试结果 4.1 节点性能测试 通信距离测试:CC2430芯片工作电压为3.3 V,射频发送功率0 dBm,空旷地带可靠传输距离30 m。功耗测试:CC2430射频发射峰值功耗30 mA,接收峰值25 mA,休眠状态0.1μA;为了保证实时监控,传感器得24小时工作,由此选择了低功耗的传感器。节点整机平均电流消耗17 mA。UPS功能测试:路由器接上220 V市电,正常入网后拔掉电源插头,节点不掉电,不重启;工作一段时间再插上电源,节点无死机,不重启,充电芯片给电池正常充电。表1为不同通信距离节点数据包丢包率比较。丢包率在2%以下时,认为数据可靠传输。 4.2 网络测试 由于节点个体有差异,在实际布局时,FFD设备间隔15~20 m,终端设备按照8 m2一个的密度布置。设置2条路由路径,每条路径中继节点4个,终端20个,在网络拓扑稳定后,关闭LAYER1的一个路由节点,路由路径中断后, LAYER2及以下路由器的新路由路径重新建立时间为26 s,断路的所有节点全部重新入网的时间为134 s。网络较快的自修复能力保证了网络的鲁棒性、系统的稳定性和监控的实时性,避免了多跳网络中由于主要路由器故障导致大面积网络瘫痪。 4.3 系统测试 节点正常工作时120 s采集传送一次温度湿度信号,人体红外传感器和烟雾报警传感器在触发后,节点立即传送信号。实验中人体接近监控区域,监控GUI在3 s内发出报警信号,并且随着人体移动,移动轨迹上的节点依次报警。烟雾信号测试也符合要求。 5、结 语 本文重点介绍了硬件平台的搭建和对Z-Stack的NWK层的分析与修改,完成了对树簇拓扑网络的组建。所设计的节点能够正确采集多种传感器信号,网络也具有较好的稳定性和自愈能力。系统在人体红外传感器的配合下,可以对监控范围内活动的人员实行跟踪定位。该方案已经应用于某烟草仓库的自动化管理项目中。 由于本设计中FFD设备与RFD设备射频发送功率相同,通信距离较短,还不能显著体现ZigBee树簇多跳网络优势;给关键路由器添加射频功放,拓展其通信距离,可在低功耗、大面积监控领域中大显身手。

    时间:2020-05-09 关键词: Zigbee SoC 监控系统

  • 动力环境集中监控系统的架构、标准在3G综合解决方案中的应用

    动力环境集中监控系统的架构、标准在3G综合解决方案中的应用

    随着中国移动TD试验网的招标进程启动,国内的3G网络建设迈入了实质性的阶段。2008年北京奥运期间,国内会有10个城市启用3G技术的移动网络。随着3G网络的建设和投入运行,各种数据业务、多媒体业务应用会日益普遍,而3G设备与前两代设备相比,采用更前沿的技术,产品的集成度更高;在这种情况下,设备对其运行环境也提出了更为严格的要求。如何保证网络设备的正常运行,在机房、基站动力设备、环境出现异常情况时,如何快速准确定位并排除故障,是网络运维工作的重中之重,也是保证3G系统顺利发展的重要前提。 动力环境集中监控系统作为网络运维的重要手段,担负着设备运行环境、动力设备运行状况监控的任务,同时完成数据的存储和智能分析,为快速准确定位故障、提前预警等提供决策的重要依据。 一、动环监控系统的发展历程、架构及标准是怎样的? 1 、发展历程 动力环境集中监控系统从上世纪90年代开始起步,经过十多年的发展,目前已经成为网络运维系统的重要组成部分。从初期的干接点方式逐步发展到目前的模拟量监控、视频监控,实现了数据采集自动化、数据分析智能化、用户界面人性化,为网络运维减员增效提供了有力保证。国内各大运营商都已针对现有网络建设了动环集中监控系统,但各运营商之间在网络规模、系统应用和组网技术等方面还存在着一定的差异。 2、 架构功能 动力环境集中监控系统由采集子系统、传输子系统和网管子系统三大部分构成。采集子系统通过传感器、变送器完成非智能设备信号的采集和模数转换,通过智能设备接口完成智能设备的协议解析;网管子系统完成数据的分析、存储、呈现等功能;传输子系统是采集子系统和网管子系统之间的数据传输桥梁。 动环系统的监控对象可以分为环境和动力设备两大类:环境类包括温度、湿度、烟感、水浸、门磁、红外等;动力设备包括高压配电、低压配电、组合电源、蓄电池、UPS、油机、空调等。 动环监控系统一般采用三级组网,地市一般建设区域监控中心(LSC),直接接入各被监控基站的现场监控单元(FSU);在省一级建设集中监控中心(CSC),完成LSC的接入,实现全省的统一集中监控。 3 、标准 动环监控行业标准主要有两个,一个是发展初期的YDN 023-1996《通信电源和空调集中监控系统技术要求(暂行规定)》,是监控行业的第一个标准;第二个是2005年信息产业部发布的YD/T 1363-2005《通信局(站)电源、空调及环境集中监控管理系统》,该标准为系列标准,共由四部分组成:第一部分为系统技术要求,主要规定了系统组成、监控对象及内容、功能要求、系统软硬件可靠性要求等;第二部分为互联协议,规定了接口划分及C、D接口的通讯协议;第三部分为前端智能设备协议,即A接口的协议;第四部分为测试方法。同时智能门禁系统、图象监控系统的相关行业标准也在制定中。 二、3G系统中的动环监控有什么特点? 1 、综合解决方案 通讯行业技术突飞猛进的发展,设备集成度的不断提高,使各种网络设备之间的界限逐渐模糊,主设备、传输系统、支撑系统之间相互融合,互相渗透,已经逐步向一体化的解决方案迈进。这就要求设备供应商要对整个通讯行业具备全盘的洞察力,可以提供综合的解决方案。3G商用系统在国内还尚处于起步阶段,用户还局限于极少量的友好测试用户群,一旦大规模商用后,如何保证系统的稳定运行,是保证3G建设顺利进行的前提。因此成熟的运维支撑平台对3G初期建设至关重要。这就要求运维支撑平台与主设备一起建设,一起投入使用。相应的动环监控系统需要综合考虑机房环境参数、动力设备智能接口,需要与主设备综合考虑传输方式、端口数量,与主设备的融合等,因此监控设备提供商必须具有综合的解决方案及强大的技术实力,才能保证后续运维的顺利进行。 同时随着运营商经营理念的提升,“集中监控、集中维护、集中管理”的“三集中”思想贯彻施行,会有更多的省级集中监控中心成为运维网络的核心,因此必将针对前期建设的不同厂家的监控系统进行整合,实现不同级别监控中心之间的互通。同时各大运营商都有已建的动环监控系统,新上的3G系统必然也会纳入到原来建设的运维支撑平台内,这同样要求监控系统提供商具备强大的系统整合能力,实现新老系统、不同厂家系统之间的互通。 2 、全IP化网络技术 网络通信技术的一个发展趋势是从电路交换向分组交换的迁移。分组交换技术利用统计学的原理,多个通信实体将数据划分为微小片段后再利用同一信道转发,而不是通信实体一直占用通信信道,这种方式相比电路交换更节省带宽,可以大幅提高信道利用率。 IP技术是典型的分组交换技术。3G系统的承载网也是基于IP/ATM技术的网络。 IP技术已经成为数据传输的主要手段。动环监控系统实现全IP化后,可以通过互连网随时查看基站信息,通过SNMP协议实现网络的统一管理。通过与3G移动终端的结合,还可以用手机实时查看信息。同时全IP化的网络也使监控系统的拓扑简化,可只采用二级组网就可实现全部功能,便于网络的扩容和维护。 3 、系统的平滑扩容能力 针对3G的新建基站建设,不同运营商根据现存网络状况会采用不同的策略。为节省投资,会有一大部分(60%左右)基站采用与原2G设备共站的方式建设。在原来的2G基站中,部分已经建设了动环监控系统,部分没有建设的也会在短期内投入。 对于已经建设了动环监控系统的基站,其环境传感器等部分参数可以共用,但由于设备的增加,动力系统必需要扩容,这就要求已建的动环前端采集设备(FSU)具有一定余量的智能设备端口,才可保证平滑扩容。同时对于未建动环监控的基站,同样要求FSU具有丰富的端口数量以应对基站设备的增加。 4、 灵活的网络适应性 目前2G基站的动环监控系统采用的最多的传输方式是BTS后插时隙的方式,这种方式在传输资源匮乏的情况下解决了大部分基站的监控传输链路问题。但这种方式也有固有的缺点,就是传输网络调整时需要及时维护固定连接时隙的数据,否则就会造成监控数据的中断。 随着3G基站的建设,传输系统的扩容也势在必行。基站传输资源的丰富,为监控系统单独组网提供了可能。同时3G主设备的一些外部接口,也可利用作为监控业务的传输通道。 从目前情况的发展情况来看,可以分阶段采用不同的传输组网策略。 在3G系统发展前期,一般的基站主设备不提供透明的IP接口,即使部分主设备提供透明的RS232、RS422等异步串口,但由于受到传输速率的限制,不适合组网应用。因此可以利用传输资源单独组网,这样可以做到动环监控系统与主设备分离,避免主设备数据流量增大时丢弃动环监控数据的风险。目前可采用2M保护环或链的方式组网。 随着3G主设备外部端口的丰富,可以直接利用主设备提供的IP端口组网,做到网络的扁平化,实现与主设备的融合。同时随着数据业务的开展,可以利用3G提供的无线传输链路,实现监控终端的移动化。 5 、高集成度 机房、基站面积紧张已经成为困扰运营商的一大问题。热点基站一般建于繁华的市中心商业区,寸土寸金,为节省运维成本,减少设备占地面积,必须提高网络设备的集成度。同时大量室外型基站为便于安装,也采用非常紧凑的结构设计,预留给监控设备的安装空间更加狭小,这些都要求监控设备必须提高集成度。同时设备集成度的提高,也利于产品的维护。对于监控中心的设备,同样存在接入容量与占用空间的比例问题。相同空间内设备接入的站点越多, 6 、快速部署 动环监控系统有其自身的特点,设备纷繁复杂,接口多、连线多,这样造成设备安装调试时间长。而3G系统的初期建设周期短,为迅速提高网络覆盖率,必须加快施工进度,要求配套的动环监控系统能够快速部署。这就要求动环设备在设计上具有良好的工程适应性,便于快速安装调试,减少需要现场标定的参数。同时动环设备工程商需要具有良好的工艺施工管理规范、标准的施工工艺、高效率的施工队伍。 7 、高可靠性 3G系统与第二代移动通信系统相比,最大的不同是提高了数据通讯的速率,从静止状态下的2Mbit/s到快速移动下的384kbit/s,速率有了大幅度的提升,在此速率基础之上的业务应用会日益丰富,这些数据业务都有一个共同的特点,对设备的稳定可靠运行要求较高。 同样监控系统担负着3G主设备运行环境的监测任务,如果监控设备本身可靠性不高,经常出现问题,必将影响3G主设备的正常运行。要求监控系统在设备可靠性、环境适应性、抗雷击浪涌能力等方面必须有大幅的提高,同时要求设备具有自诊断、故障自定位的能力。 8 、人性化的功能应用 3G作为移动通讯技术的飞跃,最终目的是满足人类不断增长的信息交流的需求,做到任何时候、任何地点都可以与任何人进行沟通(3W)。动环监控系统作为网络运维人员与系统设备之间信息交互的工具,同样也必须适应特定人群的使用习惯,提供人性化的使用界面及功能,才能更好的为社会服务,才能创造出新的价值。

    时间:2020-05-09 关键词: 3g 传感器 监控系统

  • 基于3G技术与无线局域网相结合设计城市轨道交通列车视频监控系统

    基于3G技术与无线局域网相结合设计城市轨道交通列车视频监控系统

    轨道交通是城市公共交通系统的一个重要组成部分,主要类型包括地铁、轻轨、有轨电车、磁悬浮列车等。 由于轨道交通在引导城市布局调整、节约土地资源、保护环境、节约能源、解决居民出行、促进产业经济发展等方面都拥有非常明显的优势,因此一直受到世界各国的重视。 2008年下半年,受国际金融危机的影响,中国及时调整宏观经济政策,提出了扩大内需、保持经济增长的政策,政府进一步加大了基础设施的建设力度,各地方政府也纷纷出台政策规划,大批城市开始筹建轨道交通。根据国务院批准的第一批城市轨道交通项目规划,至2015年,规划线路长度是2400公里,投资规模近7000亿。 这些数据都表明了中国轨道交通建设正在各种因素的影响下迎来了大规模发展的历史性机遇。而作为轨道交通安全防范的重要组成部分,轨道交通行业的安防视频监控也因此获得了前所未有的市场发展机遇。 城市轨道交通系统作为流动性高、人员高度集中的公共场所,人员拥挤等不安全因素给了犯罪分子以可乘之机。偷窃、抢劫等犯罪行为时有发生,因此城市轨道交通系统尤其需要利用视频监控实现全程、全方位的安全防范。城市轨道交通视频监控一般包括两部分:车站内监控和列车内监控。目前,中国各大城市的城市轨道交通车站内都已安装了视频监控系统,通常站台、站厅内都装有摄像机来实现站内监控;然而,城市轨道交通的车厢内监控在国内还刚刚起步,为防范城市轨道交通突发事件的发生,贯彻科学发展观和以人为本的理念,确保人民群众乘车安全,积极发展城市轨道交通的列车视频监控系统,是当前十分紧迫而重要的任务。 系统发展技术探讨 城市轨道交通列车视频监控系统主要由两部分组成:车内监控和传输、控制中心监控两个部分。第一部分实现司机室对每节车厢的实时视频集中监控,以利于司机对车厢内出现的突发情况迅速做出反应;第二部分由城市轨道交通控制中心和邻近车站所组成,通过无线视频传输技术实现对运行中的列车车厢内的实时监控,使控制中心能够在第一时间内了解现场情况,并迅速做出总体指令和解决措施。 由于列车是由几节车厢连接而成,车厢之间的视频信号传输可通过跨接电缆连接器(一般采用航空插头)实现。系统先将各节车厢前端设备(摄像机)所获取的视频数据实时地传输至列车司机室,通过监视器显示并存储在存储介质中,实现司机室对每节车厢的实时视频集中监控。而要实现城市轨道交通控制中心对运行中的列车车厢内的实时监控,将行驶中列车车厢内的视频监控图像实时传输至控制中心,则必须采用无线传输方式来实现,构建无线视频传输系统,以实现监控图像的传输。 现在能够实现视频无线传输技术有多种,如3G移动通信、无线局域网(Wi-Fi)、宽带无线网络(WiMAX)等等。通过综合比较,选择3G移动通信与无线局域网(Wi-Fi)相结合的方式,是比较成熟的解决方案,一方面在3G网络信号较强的地方,借助移动运营商的成熟网络覆盖,进行3G信号的视频信号传输,节省基站基础建设的成本;另一方面在3G信号较差或无法覆盖的地方,进行无线局域网(Wi-Fi)基站的建设,实现车站内部及地铁隧道内的全程无线网络信号覆盖,达到无线视频信号的连续性传输。 系统解决方案 针对城市轨道交通列车视频监控系统的研制与应用,目前主要研发方向为视频压缩技术和无线传输技术的应用、信息安全技术的研发和应用、以及专用短程通讯技术的应用。 此轨道交通车载视频监控系统是一套完善的、高效率的、性价比极高的网络多媒体视频监控系统。它整合了无线数据通讯功能和数字视频编码功能,并且采用嵌入式一体化设计,集成度高,安装维护方便。 高清晰度摄像机采集到的图像由视频压缩编码模块进行压缩,再由智能无线通讯终端通过3G与Wi-Fi无线网络相结合的网络组成方式,将实时视频信号传输到Internet上,实现视频数据的交互、发送/接收、加解密、加解码等功能。监控中心可通过Internet从系统终控端得到实时图像信息。该系统整合了无线网络和互联网的优势,在空间和距离上实现了突破性拓展。 系统组成 该系统主要由前端设备、传输网络、监控中心和监控终端组成 图1:基于Wi-Fi/3G网络的系统结构 ·前端设备:高清晰度摄像机采集前端视频;车载机编码加密模块进行视频数据的编码压缩及加密;再通过信号传输模块进行视频压缩数据的传输发送; ·传输网络:通过3G与Wi-Fi无线网络相结合方式,将视频压缩加密信号传输到公网上,实现视频远程传输; ·监控中心:接入到Internet网络的中心服务器,它需要具有独立、固定不变的IP地址或者域名,这样前端无线传输设备和监控终端都可以在Internet网络上访问到它; ·监控终端:办公电脑、笔记本、PDA通过互联网访问服务器,以实时、多样化的监控方式来调取监控画面 图2:办公电脑、笔记本、PDA手机多样化访问方式 系统软件构成 该系统平台基于IP宽带无线网络,可实现图像远程监控、海量存储、远程传输、分级管理和诸多增值业务的分布式视频监控解决方案。它具备开放的体系架构、稳定的系统性能、丰富的业务体验、电信级运营维护的特点。可为各行业管理层提供一种直观、交互式、可运营、可管理、还可二次开发的视频监控管理工具。 图3城市轨道交通列车视频监控系统软件构成图 1、中心服务器软件 ServerKit服务控制软件: 设置服务运行基础参数,控制各种服务的启动与停止。 后台服务群(Back-endServices) VideoService视频服务: ·数据交换服务——在前端设备、后台服务器、以及监控终端之间实现数据的双向交换; ·实时视频广播服务——根据请求向客户端进行视频直播; ·视频数据后台录存——对所有收到的视频数据进行后台录存备档; ·监控终端连接管理——客户端软件连接支持。 TransServer文件传输服务: 为客户端提供后台录像的检索与下载服务,文件下载支持断点续传。 2、ManagementService远程管理服务 远程管理中间层——接入远程管理客户端软件,转译和执行系统管理指令。 3、VideoSurveillant视频监控客户端软件 ·前端视频调阅——根据权限选择性地调阅前端视频; ·前端编码参数设置——根据监控需求和前端实际网络条件,灵活调整编码参数设置。 系统优势 ·尽可能充分利用现有的无线基站和网络资源,系统安装方便、开通快捷、布线简单、节省实施费用、工程建设周期短; ·前端设备可任意部署在有3G、WI-FI网络信号的地方,不受距离限制、监控范围广、扩充能力强; ·传输距离远、低时延(对视频应用非常关键)、系统软件和前端设备性价比高,可提供高效和经济的视频传输解决方案; ·所选无线网络稳定可靠、传输速率高、实时性强,可以保证不间断的视频监控; ·系统运行费用低,适于大规模部署; ·具有配套的有线宽带视频监控设备,可以将有线设备和无线设备接入到同一个监控平台中; ·信息安全:充分利用网络隧道、128位加密算法、防火墙/VPN、加密锁、权限管理、安全认证、实时时钟等技术,保证监控系统和录像资料不被越权使用和破坏; ·强大的管理平台:分布分级式管理,用户可以不受时间、空间的限制,对监控管理目标进行实时监控、实时管理、实时查看、实时指挥。

    时间:2020-05-08 关键词: 无线局域网 视频监控 监控系统

  • 无线影音传输系统的技术特点与应用领域介绍

    无线影音传输系统的技术特点与应用领域介绍

    无线声音图像传输系统是具有无线发射和接收图像、声音功能的收发机,无线监控系统解决了传统固定发射机不能移动监控,有线监控需跨河、跨山、跨楼等耗费人力、物力的不足。该系统便于武警、消防、公安、航运、交通、新闻单位等部门在野外作业时处理突发事件,并将实况同步发射到接收中心进行监视和指挥调度。 目前比较常用的无线影音传输系统的工作频率有:0.9G 1.2G 1.3G 2.4G等,其中0.9G系统的工作频率和GSM(大哥大)系统的频率接近,所以最好不要在城市中使用,1.2G系统应用最普及,而且穿透障碍物的能力、绕射性能比2.4G系统要好,所以常用于*率发射系统,2.4G~2.4835GHz属于S频段,这个频段也叫ISM(industry science medical)即工业科学医疗频段,属于工业自由辐射频段,不受无线电委员会限制,不会对人体健康造成伤害。这个工作频段干扰少,图像质量传输效果更好,目前应用越来越普及,缺点是传输距离较近。 无线影音传输系统都要专用的接收机接收才能看到图像和声音,所以保密性能很好,并且不会干扰普通的电视接收。无线影音传输系统的工作频率一般都在0.9G以上,属于微波段,微波段的无线电波的传输特性一般是直线视距传输,如果中间有遮挡物一般通过漫反射或者绕射进行传输,会大大降低传输距离,所以使用中尽量接收机和发射机之间遮挡越少越好,如果无法避免遮挡可以通过提高发射机的发射功率的方法进行补偿,但是也是受技术条件限制的。 无线影音传输系统根据发射功率和设备性能有很多品种,可以根据需要进行选购: 无线影音传输系统的广泛用途: 0、无线保安监控系统 这是这套模块的最大用途,具有保密性强,耗电省、体积小,外观隐蔽的优点,能用到 的地方实在太多了。发射机和接收机都用交流供电,配合SS2000CA彩色摄像机就可以组成一个 完整的无线监视系统。如果配合人体检测电路,如雷达入侵传感器、热释电传感器检测人体, 当人进入监控区域时启动无线遥控编码电路,发出一个开机指令,开启远方的录像机进行录像 ,如果多配几个发射头(4个以下)放在不同的房间,就可以在接收端用改变信道的办法来轮流监视多个房间。 1、模型的超视角遥控 超小型无线声音图像传输系统可以使高档的遥控模型增加一双明亮的“电子眼”,实现超视角遥控,由于整套装置的体积和功耗非常小,所以能容易地加装到汽车模型或者船模的内部,电源可以和模型的控制电源公用。通过微型监视器你只要躺在床上就能把汽车模型开到其它房间,看看哪里有无动静?或者把船模驾驶到湖中央,看看哪里的小动物。或者安装到遥控直升飞机上,从高空俯视一下你熟悉的城市。 2、无线可视门镜或图像监视系统 市场上出售的可视门铃通常是有线传输,如果你的家居已经装修过,一般很难布置视频 音频电缆,这里可以利用超小型无线声音图像传输系统,通过电视机将门口的声音、图像显出来,微型摄像机可以采用带声音监控功能的安装在大门的合适位置,通过无线影音发射器 将信号发射过来,无线影音接收器可以把接收到的声音和图像信号送入电视机的AV输入插座,这样你听到门铃声后只要把电视机切换到AV状态就能看到门口的来人,听到他的声音。你也可以购买一台4英寸或者5英寸的液晶监视器专门监控,目前市场上有很多这种小型液晶监视器,这种监视器大都采用进口的二手液晶屏改装的,所以价格相对便宜,性能良莠不齐。液晶显示屏有真彩TFT和伪彩SNT之分,伪彩的价格很低,有动态拖尾现象,如果图象快速变化就会模糊,主要是动态响应时间长,伪彩型的不适合显示电视画面或者VCD,但是一般保安监控的图像变化并不剧烈,用伪彩做监控可谓物美价廉。真彩型的图像色彩艳丽,视角宽无动态拖尾现象,性能更好。但是不同的真彩液晶屏性能也相差很大,主要是视角和色彩还原度等问题,一定要眼见为实! 3、无线可移动摄录像取证系统 从2002年4月1号开始,法院对偷拍偷录的证据予以采用,而在此以前法院是不予承认的,所以无线可移动摄录像取证系统具有非常大的实用价值。 如果把无线声音图像传输装置接收机的视频输出信号送入一台小型家用摄录放机中,即可实现监控和录像的双重功能。市售的小型摄录放机大多为数字式8mm摄录放一体机,注意一定要选用具有模拟信号视频/声频输入输出功能的机型。这种小型摄录放机大多有2.5~4英寸液晶显示屏,通过显示屏可以显示监控图像,并可运用录像功能将超微型无线发射装置跟踪的图像录制下来,这就大大提高保安能力和取证效果。目前市售的小型数码摄录放机种类很多,大多为便携式,如DCR?TRV410E、310E、210E、110E,CCD?TRV66E,DCR-TRV900E等。上述机型虽然体积较小,但比起超微型摄像机却大得多,而且隐蔽性和移动性有限。整个系统需要二人配合进行发射和接收操作,同时二人距离始终保持无线收发的实际有效距离范围,就可以漫游跟踪目标而进行实时监控,并准确地根据需要采集录像和录音,这不仅适合于保安领域,还可以用于需进行流动跟踪性监控的各种科学考察等场合。 4、高空监视 如果把微型摄像机和图像无线发射装置系留在氢气球或者氦气球上就能进行长时间高空监视,可以看到很远的目标,可以在大型*场合、水面上进行其它方式无法完成的图像监视。 5、车用无线图像防盗报警系统 如果把震动位移传感器如ND-1加上编码遥控电路和无线传输系统就可以组成实用的防盗图像监控系统,很有市场潜力。此类电路其实比较简单,站长也能够构设计。 6、遥控型隐蔽监视系统 超微型摄像机加上微型发射机配上合适的充电电池就可以组成无线监视装置,如果再用编码遥控电路遥控控制发射装置的电源就能实现长时间随时监视,把上述装置可以容易地放在长毛绒玩具中,就能隐蔽监视,用途非常广泛。 7、无线“贝贝”监视宝 这是一种在国外已经相当普遍的产品,主要是用来监视婴儿的一举一动,外国人即使婴儿也不和大人一起睡。可以做成手电筒大小,调整好角度就可以使用了。 8、防盗保安警情确认 利用热释电、微波感应、红外线等传感器可以方便地设计出防盗保安电路,但是受电子元件自身性能和外界环境的影响难免会出现误报警,如果多次误报警难免会引起警戒人员的思想松懈,真的“狼来了!”倒不注意了。 如果在报警传感器报警的同时,开启无线影音传输系统,利用摄像机将现场的声音、图像立即传输到值班室,值班员就会立即确认是否真的报警,如果是夜间还可以开启大功率红外线夜视灯,使犯罪分子暴露无疑,这种系统具有几个优点: 1、报警的同时立即确认是否是真的是警情 2、避免保安人员正面接触罪犯,保障人身安全 3、可以在不惊动罪犯的情况下报警,将罪犯瓮中捉鳖 4、可以利用较少的保安人员实现多点保安监控 9、工业机器人视觉系统 某些工业机器人要求能够进入设备内部进行维修、测量,而且需要将设备内部的图像传输到外面来加以监视、遥控,比如石油管道焊缝检测机器人、发动机内窥机器人、排爆机器人等等,都可以运用无线声音图像传输系统来实现。 10、航拍取景系统 如果要拍摄一个城市的概貌,往往航拍是最好的选择,但是租用一架直升飞机进行航拍的费用也是相当昂贵的,如果用航空模型进行拍摄那么费用就会大大降低,只要航模的载荷足够,将摄像机或者照相机安装到模型上,将模型停留在指定的空域,再遥控启动摄像机或者照相机就可以了,这里需要一套取景系统,如果没有取景系统拍摄到的图像视角和效果可能很难确定,通过大功率的无线影音传输设备将摄像机看到的图像传输到地面上,如果图像满意就可以随时启动摄像机或者照相机进行拍摄。 11、电视台新闻暗访 新闻暗访往往能直接反映社会的阴暗面,采访到的新闻线索非常具有说服力和震撼力,所以现在此类新闻节目不断增加,采用无线影音设备可以将记者拍摄到的画面无线传输到汽车内,进行监视、录像。这种方案具有两个好处:第一,发射端体积小巧便于隐藏,不会被被采访者发现,被采访者没有思想负担,往往能说出内心话。第二,有些采访任务本身具有一定的危险性,采访时如果引起被访者怀疑往往会引起*、殴打,这时指挥车内可以及时联系警力进行迎救、解围。 12、工商、税务、环保部门调查取证 工商、税务、环保部门为了调查取证,也可采用此类设备,将最直观的证据让被处罚部门的领导观看,让被处罚的部门心服口服。 13、消防队员单兵火场可视系统 消防队员冲入火场进行救火、救人时自身也是相当危险的,当单个消防队员配备无线影音传输系统后,可以将火场内部的实际情况传输到指挥车中,既能够及时根据实际情况部署灭火方案、迎救顺序,也可以在消防队员自身发生危险时及时组织迎救。如果再结合录像设备加以记录就可以事后进行着火原因分析、救火方案优化。 这是大体方案:采用日本池田1瓦机、10.8V/2.4AH锂电池、微型摄像机、超高亮度红色发光二极管照明电筒。 14、电梯保安监控系统 在狭小的电梯内,容易发生抢劫、恐吓、性骚扰等,装备无线影音系统后可以防止此类事情发生,而且在电梯发生故障时也能及时了解电梯内人员的安全情况。 15、电视台娱乐冒险类节目使用 越来越多的电视台都开展了冒险类、游戏类节目,这类节目互动性强,比如高空蹦极、过山车等,如果把小摄像头固定在参加者的头盔上,拍摄选手的面部表情或者选手看到的视角,通过无线影音设备在传输到地面上,以小画面的方式叠加到场景中肯定会增加这类节目的可看性。实际上不少电视台已经就这样做了。 16、移动式监控点 如果把摄像机和无线影音设备放置在摩托车或者汽车内部,调整好摄像机视角,借用摩托车或者汽车内部的12伏电源就可以长时间隐蔽监视。这在刑侦破案方面有无法比拟的优势(还记得冯贡拍的那部反映公安人员蹲点监控辛苦的电影吗?) 无线影音传输系统的技术特点: 无线影音系统是通过高频率的电磁波信号作为载体来传输音、视频信号的,所以传输效果是受电磁波传输特性限制的,以1.2GHZ的微波为例,它的波长很短,所以绕射性能很差,不容易穿透障碍物,所以最佳的传输环境是:发射机和接收机之间没有任何遮挡,也就是所谓的视距传输,无线影音器材的传输效果还和其它几个因素有关: 1、发射机和接收机的有效高度。 无线电传输理论告诉我们,发射机和接收机的高度越高,传输距离就越远,在条件允许的情况下,发射机和接收机尽可能放在高处,所以电视台和广播电台都是建得很高的。 2、使用环境的电磁干扰强度。 在电磁辐射严重的工业场合使用无线影音器材时,如果干扰源的发射频率接近1.2G频率时就会对设备产生严重干扰。无线影音器材是以调频的方式调制信号,接收端的鉴频器必须有足够的信噪比才能检出有用的信号,当有用的信号淹没在环境噪音中后就无法实现无线影音传输了。 3、无线影音设备需要良好的电源 电源是任何电路正常工作的基本保障,无线影音器材对电源的要求也是比较严格的,首先电源要满足设备的工作电压,一般要求稳压在12伏,过高和太低都会使器材不能正常工作。而且电源的纹波系数要足够小,在使用蓄电池作为电源时要考虑电池电压下降后会减小发射功率。 不同发射功率的无线影音器材不同环境下的传输距离 无线影音传输系统的设计要点: 在设计安装一个完善的无线影音系统在采购器材之间就要充分考虑使用环境的实际情况、发射机的体积和耗电、能承受的价格、必须的功能等,不能一味要求器材大功率,即使使用1瓦的大功率器材在实际环境下传输距离也是有限的,如果发射和接收端中间有三幢以上的墙体时传输距离就会大大缩短,我们可以采用其它办法来扩大传输距离: 1、使用高增益的天线系统 图中为:15DB高增益的双螺旋定向天线,采用多螺旋发射振子,和使用普通的2DB小天线相比可以使传输距离增大3~5倍,天线的尺寸为高48厘米,底座32厘米比较大,底座为八边形塑料座,可以通过两个“U”形的金属件固定在桅杆上,或者通过膨胀螺栓固定在墙体上。定向天线的高增益是以牺牲发射角度为代价的,所以定向天线的发射角度只有30度左右,安装时需要调试安装角度,以达到最佳效果,比较适合长距离点对点固定传输图像使用。因为定向天线售价不菲,所以在工程预算比较吃紧的情况下,可以在发射端用定向天线,接收端用小全向天线,也能获得较好的效果。配有2米长的高频电缆及专用接头,便于连接使用。 2、设计成无线转有线系统 1.2G微波的传输特点是穿越障碍物的能力较差,我们可以把不适合微波穿越的地方,比如墙体密集的地方、金属材质的门窗用视频电缆有线传输,这样既可以减小无线影音传输设备的发射功率,降低成本,而且可以获得满意的效果。有线传输区域可以在摄像机到发射机之间和接收机到监视器之间根据实际需要选择。 3、设计成有源天线形式 大家知道如果把天线架在高处,不但能避开障碍物而且有利于发射,能大大增大传输距离,但是如果将发射机发出的射频功率通过长长的专用高频电缆引到天线上时,在馈线上损耗的功率也是相当可观的,还达不到满意的效果,其实因为无线影音发射机的体积比较小巧,可以将发射机和天线通过采用防水、防潮的手段后直接固定在高处,然后将电源线、视频线、音频线引入发射机,以为这些导线即使延长几十米也不会影响传输效果,实际操作时可以将发射机和小天线装入适当直径的PVC塑料管中,最好防潮处理即可。

    时间:2020-05-08 关键词: 无线 接收机 监控系统

  • 高清电子警察监控系统的功能及设计方案分析

    高清电子警察监控系统的功能及设计方案分析

    一、项目背景 城市交通路口中的车辆违章现象一直是城市中的顽疾,对道路的畅通以及行人安全均存在严重影响。如何规范驾驶员的驾驶行为,对违反交通规则的行为及时准确地进行取证查处,是道路监控的关键问题。 电子警察系统可以广泛应用在无人值守的路口、单行线、禁行、限时道路、限车型车道、主辅路进出口、公交专用道、违章超速、压线、变道等处。利用科技手段实现对违章行为进行有力的监控和治理。因此,一套完整稳定的高准确性、智能自动化监控拍摄和处理违章停车的管控系统显得非常必要。 二、系统方案 高清电子警察监控系统由路口前端设备、网络传输系统和中心管理系统构成。 1、路口前端设备 前端设备的功能是实现视频信号的采集及接收来自监控中心的遥控指令,实时准确地采集指挥中心所需要的视频信号。 前端设备根据应用的环境选择一体化高清彩色摄像机,具有一体化光学变焦镜头,具有自动白平衡功能,支持手动和自动光圈、聚焦、快门和增益控制。全部监控点可以加装云台,以适合大范围选择监控。 2、网络传输系统 传输设备完成视频信号的上行传送和控制数据的下行传输。 通过TG462工业物联网网关采用3G/4G的无线传输方式实现视频信号、数据和控制信号的共网传输。无线数据传输的方式高效安全,可以为整个视频监控系统提供稳定的传输通路。 TG462 工业级物联网网关主要功能: 同时满足现场视频监控等网口设备接入及各种传感器的数据采集。 集4G网络、广域网、WIFI等多种通信方式,可选NB-IOT通方式。 丰富的采集控制端口满足各种传感器的采集和控制。 采用Arm架构高端处理器;标准Linux系统支持用户二次开发。 3、中心管理系统 中心管理子系统主要实现对电子警察前端路口设备进行远程管理、网络监控、抓拍图像和数据的处理,以及违章车辆的处罚等工作,并充分考虑与其它交通管理软件系统的接口兼容问题。 三、系统功能 1、闯红灯抓拍功能 通过高清摄像头抓拍图像判断车辆是否闯红灯,当检测到车辆有闯红灯违章行为时,会立即抓拍反映该车辆违法信息的三张高清图片并对图片进行关联保存。 2、视频检测车辆功能 当检测到车辆有闯红灯违章行为时,会立即抓拍反映该车辆违法信息的三张高清图片并对图片进行关联保存。 3、闯禁令、违反禁止标线等违法行为抓拍 系统可以通过对视频的智能分析判断车辆右/左转、逆向行驶、压线、跨线、违反禁止线、机动车在非机动车道内行驶等违法行为。 4、卡口功能 系统具有车尾卡口功能,即在绿灯、黄灯状态时,对通过每个车道的所有车辆进行检测、抓拍、记录、保存和识别。 5、车牌识别功能 系统具备对民用、警用、军用、武警等汽车号牌自动识别能力,白天车辆号牌识别率大于95%,夜间车辆号牌识别率大于90%。 6、车型和颜色识别 系统采用车牌颜色和视频检测技术结合的方法对车辆进行分型,能自动识别黑、蓝、黄、白四种车牌底色。

    时间:2020-05-08 关键词: 摄像机 自动化 监控系统

  • 采用组态软件与现场总线技术实现CNG压缩机物联网监控系统的设计

    采用组态软件与现场总线技术实现CNG压缩机物联网监控系统的设计

    随着新能源产业的发展与节能减排的需求,天然气的使用已成为未来能源的一个主要方向。天然气压缩机作为天然气应用的主要设备,其应用也随之急剧增长。由于天然气压缩机种类繁多、结构与功能复杂,其故障排查与维修也复杂。目前,主要采用人工定期检修、现场检测的方法对CNG压缩机进行事后故障排查;由于其分布广泛、数量众多,采用事后人工现场排查故障的方式,费时费力,维护成本高;且事后排查故障存在较大的滞后,给用户带来不便,造成一定的经济损失。实时监控天然气压缩机的运行状态、工况参数,及时进行修正,可以避免造成不必要的损失;根据压缩机的运行记录,提前预估其故障,也降低维护成本;记录历史运行数据与报警信息,方便分析故障、可提高设备故障诊断与维修的效率。因此,研究天然气压缩机物联网监控系统具有重大意义。近年,无线传感、物联网技术的发展和应用已成为热点,本文通过GPRS无线方式把分布广泛的压缩机连接到互联网上,研究并实现了天然气压缩机的物联网监控系统,为天然气压缩机的在线检测、安全运行、智能故障诊断提供了可靠的技术保证。 1、系统网络架构 CNG压缩机物联网监控系统网络构架如图1所示。系统由设备监控网、VPN局域网、移动Net、INTERNET四大网络组成。 多台CNG压缩机组成设备监控网,各设备监控网通过其主监控器对网内的压缩机进行实时监控,把各压缩机的实时运行工况、状态参数等数据信息进行管理和控制。现场的设备监控主机以无线方式连接到移动NET中,并通过移动NET的物理链路链接到NETINTERNET上。对于现场中分布的单台压缩机则可不经过设备监控网直接经移动NET连接INTERNET.建立链接后,每一个设备监控网(或压缩机设备)在NETINTERNET上具有惟一的IP地址。远程的监控计算机根据该IP地址,通过VPN局域网与INTERNET进行数据交换,实现远程压缩机的数据访问和控制。 图1 CNG压缩机物联网系统网络构成 CNG压缩机物联网监控系统从数据与信息处理角度划分,可分为设备监控层、数据传输层、存储分析层、展示与管理层4个层级。每个层级采用对应的不同系统,组成一个完整的综合性的网络。如图2所示,各现场压缩机通过现场总线(485总线、CAN总线等),连接成设备监控网,该网络为设备监控层,负责压缩机实时工况及运行状态的监控。压缩机的监控主机实时采集网络节点中的数据,并把采集到的数据发送到GPRS模块上。数据传输层由GPRS模块、发射基站、GPRS骨干网、INTERNET、VPN局域网构成,它们之间采用TCP/IP协议进行数据的传送。在网络建立连接时,可以通过远程监控计算机主动连接设备监控网的GPRS模块,也可以通过GPRS模块主动寻找监控主机的服务器。由于GPRS模块通常是由路由自动分配IP地址,而监控主机的服务器通常具有固定IP地址,所以本文采用GPRS主动寻找监控计算机服务器的方式进行网络连接。GPRS模块上电后,首先寻找其附近的发射基站,通过它注册到GPRS骨干网上,然后通过INTERNET,连接到其设置的IP地址对应的VNP局域网的服务器上。该远程监控端的服务器接收到现场压缩机的实时数据后,运行数据库管理软件,对该数据进行存储,并运行专家系统对数据进行分析和管理,局域网内的监控计算机运行人机界面程序,对服务器的数据库进行显示、查询、修改,并根据专家系统及个人分析的结果发出控制命令,对远程压缩机进行控制。 2、设备监控层联网 系统硬件由CNG压缩机、控制器、现场总线、监控主机、GPRS模块、发射基站、网络链路、服务器、监控计算机组成。由于网络物理链路已存在,用户只需建立压缩机的设备监控网和监控计算机的局域网,并把它们连接到INTERNET上。在配置好相应的参数后,任一连接在INTERNET上的计算机都可以都可作为监控计算机,对远程的任意一台压缩机进行数据交换,组成了的压缩机物联网。可见,设备监控网的建立、设备监控层的联网、远程监控程序编写这三个环节为压缩机物联网监控系统的关键。对设备监控网的建立方面有较多的研究与应用,故对此不做详述。以下主要详述设备监控网的联网以及远程监控程序的编写。 图2 CNG压缩机物联网节点的数据传输 如图3所示,各个压缩机PLC实时采集现场数据:电源的电流电压、阀门的开关状态、进出气口与储罐的气体压力、进排气温度、报警信息、操作按钮、润滑状态、排污情况等;监控主机把各压缩机PLC采集的数据进行接收、整理和存储。然后把该数据传输给GPRS模块、GPRS模块采用TCP/IP或UDP协议经INTERNET发送到远程的服务器中。 图3现场设备监控网的数据收发 在监控主机内运行的程序由联网通信、数据收发和监控管理三个子程序组成。联网通信子程序负责向GPRS发送联网请求,与远程主机握手、实现设备监控网的INTERNET挂接。数据收发子程序,负责接收下位机的监控数据,存储并发送到GPRS模块端;当GPRS端传来远程控制指令时,该收发子程序接收该指令并向下位机发送指令信号,对CNG压缩机进行控制。监控管理字程序,主要负责对下位机进行管理,对实时数据分析、处理。GPRS模块内运行三个子程序:通信子程序、通信协议子程序和无线收发字程序。通信子程序负责与监控主机进行数据交换;通信协议子程序负责把来自监控主机的数据打包成TCP/IP或UDP协议格式,或把来自网络的数据包转换成现场总线协议格式,以实现数据通信;无线收发子程序负责控制无线收发芯片,把数据信号以电磁波的方式发送出去,并把接受到的电磁波转换成数据信号,进行储存。 面程序,对服务器的数据库进行显示、查询、修改,并根据专家系统及个人分析的结果发出控制命令,对远程压缩机进行控制。 3、监控界面设计 CNG压缩机物联网监控系统的实现关键在于压缩机的设备监控网的建立和联网、远程监控界面的开发。CNG压缩机物联网的远程监控程序,由压缩机工艺图、压缩机状态监控、压缩机地图监控、实时趋势曲线、报警阀值设置、历史趋势曲线等程序模块组成。 图4压缩机物联网远程监控人机界面组成 压缩机工艺图主要描述压缩机的工作原理及流程;压缩机状态监控主要负责压缩机的运行状态、运行参数的实时监控;压缩机地图监控主要实现压缩机GPS位置定标功能;参数报表主要实现系统关键参数的记录、存储、报表自动生成功能,可供用户查询,打印;报警阀值设置部分主要负责系统报警参数设置、连锁启/闭功能设置;实时趋势曲线实时显示系统压力、温度等状态曲线;历史趋势曲线实现系统过去较长一段时间内的状态曲线数据记录;报警记录查询部分实时记录、存储报警信号,方便故障排查。 为降低研发成本,减少系统开发周期,监控程序各部分功能采用组态软件Kingview 6.53进行开发。所开发的压缩机系统工艺的监控界面及地图监控界面分别如图5和图6所示。 压缩机监控界面,通过Kingview软件以画图及组态方式实现,其工艺参数通过在软件的数据词典中建立变量,然后连接变量到设备地址上实现。 监控界面开发完成后,根据压缩机控制器的实际情况,配置建立相应的变量字典,在监控界面中进行相应的动画链接配置,编写相应的运行脚本程序,然后通过Kingview的Web发布功能,实现整个远程监控端程序的开发。采用组态软件Kingview设计监控系统大大缩短系统监控界面的开发周期,降低系统实现的研发成本,同时也确保系统运行的可靠性。 图5 CNG压缩机工艺监控界面 图6压缩机地图监控界面 4、系统配置与应用 在监控界面开发完毕,GPRS模块安装完毕后,须进行GPRS模块配置、服务器配置、监控软件驱动配置工作。 (1)配置GPRS模块 GPRS模块选用DTU,其配置是否正确是决定系统连接是否成功的关键。在DTU的配置参数中,主要配置的参数有四个:模块的ID号为一个小于32位的数,通常取其GSM卡的号码作为其ID号;配置其要连接的公网IP地址;配置其通信协议,可选用的通信协议有TCP/IP、UDP以及TCP+UDP三种模式,通信协议要和远程服务器端设置一致;配置通信端口,通信端口可配置为0~65 535,但注意该端口在远程服务器中不能被占用。 (2)配置服务器 首先,把远程服务器连接到INTERNET上,查询其IP地址是否与GPRS模块端的IP地址一致。接着,运用TCP/IP端口配置工具,在服务器上开放一个端口作为与设备监控网GPRS通信的专用端口。如监控计算机为局域网内监控计算机,需进行端口映射操作,把服务器上用来与GPRS通信的专用端口映射到装有监控软件的计算机上。 (3)监控软件驱动配置 在服务器中安装Kingview 6.53中,根据压缩机控制器(PLC)选取相应的驱动程序,采用GPRS虚拟串口进行驱动配置,接着进行程序的Web发布,并运行监控软件。在INTERNET上的监控计算机通过浏览器访问该服务器,实现压缩机状态的物联网监控。 由于Kingview 6.53组态软件具有丰富的图形库、设备驱动、通信接口等,监控界面程序的开发只需进行界面绘制、组态配置和少量的脚本代码编写工作,用户无需开发通信驱动,缩短了系统开发周期,提高了系统的可靠性。安装一个Kingview 6.53软件最多可以同时加载128台DTU,也就是最多可以同时把128个现场监控网或压缩机连接到互联网上形成一个小型的压缩机物联网。当压缩机台数多于128台,可以采取增加服务器或采用虚拟服务器方式扩展。本文所设计压缩机物联网监控系统已成功应用到中集集团旗下安瑞科公司生产的天然气压缩机的物联网监控上,应用表明,系统运行稳定可靠。 5、结语 本文研究了天然气压缩机物联网远程监控系统的网络架构,分析了监控系统的网络层次与数据传输流程。在此基础上,采用组态软件Kingview 6.53设计压缩机物联网远程监控系统监控界面程序,采用DTU实现了CNG压缩机的物联网与远程监控。实际应用表明该系统具有成本低、容易实现、运行可靠的特点。

    时间:2020-05-08 关键词: GPRS 互联网 监控系统

  • 基于物联网技术的冷链车监控系统的组成与功能分析

    冷链车作为冷链物流中最重要的装置之一,保障冷冻类食品在运输过程中,保持稳定的低温环境,让食品在生产、存储、运输、销售过程中不受环境温度升高影响,保证食品质量,减少食品损耗。

    时间:2020-05-08 关键词: GPS 物联网 监控系统

  • 基于四信低功耗GPRS无线通信实现吊塔远程安全监控系统的设计

    基于四信低功耗GPRS无线通信实现吊塔远程安全监控系统的设计

    一、背景: 近年来,塔吊以其高效率的垂直运输能力,在建筑行业得到大量应用。国内建筑工地运行的塔吊约70万台,并以每年2-3万台的数量增加。 各类塔吊运行安全事故频繁发生,已占工地重特大安全事故的30%,造成了巨大的生命财产损失。 各种违规操作、超载作业是主因。必须采用一种有效的手段,对塔吊使用过程和行为及时进行有效的监管。 二、解决思路: 随着网络技术的不断发展,使得远程实时监控大型工业生产成为可能,通过远程实时监控,塔吊安全保障与监管部门人员(工地安全员、塔吊租赁公司、施工单位、安监部门)无需亲临现场就可以对现场的设备运行情况进行监控。 三、技术方案: 综合应用微电子技术,信息传感技术,物联网无线通讯技术的高科技智能产品,实现对塔机工作状况的实时安全保护监测。 该系统通过对塔机起重量传感器、幅度传感器、高度传感器以及角度传感器等输出数据进行分析处理,实现:系统工作时起重量、起重力矩、小车幅度、吊钩高度以及回转角度的实时监控,能自动、可靠的保证塔机的工作始终处在该塔机起重性能曲线(或负荷特性表)所限制的范围内一旦探测到可能超载或超力矩时将先预警,直至报警并通过此塔机的控制系统来动作,自动限制这种操作的继续,尽可能的避免因操作者的疏忽或判断失误而造成的安全事故,极大的保证了塔机的安全使用同时该系统能够实时记录塔机作业中的危险工况,为事故的分析处理提供可靠的依据。 四、方案特点: 四信系物联网无线通信骨干企业,在工业无线通信领域已经耕耘多年,一直致力于为工业信息化应用提供优秀的M2M无线通信产品和解决方案。 本方案应用四信低功耗GPRS无线通信 IP MODEM -–F2103,担当塔吊机无线组网与数据传输。F2103通过GPRS/CDMA/WCDMA/EDGE/EBDO/TD-SCDMA等无线网络接入Internet,并与系统控制中心的服务器建立连接,为塔吊现场数据、远程监控中心发布的控制命令等数据建设透明的传输通道。 最终实现只要GPRS网络覆盖到的地方的塔机都在可监控的范围之下,在办公室登陆互联网实现远程设备管理部署功能。 五、结语: 1、通过基于四信无线通信的塔吊远程管理系统,系统应用对相关部门工作带来极大便利: 1、塔机司机:违规操作及时提醒,预警机制提高安全意识,方便操作,消除隐患 2、建设单位及监理单位:实时获取塔机安全数据,及时进行整改,消除安全隐患 3、塔机所有者:随时掌握塔机运行状况,了解塔机司机的操作水平,消除安全隐患 4、监管部门:彻底解决人工无法实时监控安全生产状况的问题。实时掌握违规操作情况,事前消除隐患,事后分析总结,提高科学管理水平。 5、塔机销售商,能及时获得塔机运行状态,是否及时维修保养,故障排查等。

    时间:2020-05-07 关键词: GPRS 无线通信 监控系统

  • 列车自动监控系统的自动进路排列解决方案

    列车自动监控系统的自动进路排列解决方案

    近年来,轨道交通快速进入高速期,成为带动经济增长的重要因素。列车自动监控系统(ATS)是一种智能化自动监控系统,对ATS系统能否进行正确的操作,将影响到列车能否安全运行。这对轨道交通运营管理人员的后勤培训提出了很高要求,因此ATS仿真系统应运而生。 若ATS仿真系统采用人工排列进路,对操作员的业务素质将会提出很高要求,而且操作量大、效率低。而自动进路排列功能的实现将大大降低操作员的工作量,减小失误率,提高ATS系统的效率。 1 、自动进路排列的设计 自动进路排列的工作原理为:当一列车步进到一个特别配置的轨道区段时,即触发排列下一条进路的指令。这些特别配置的轨道区段被称为“运营触发点”,运营触发点接近于即将被排列的进路。列车的位置可由列车追踪功能获取,因为事先已经把进路的信息保存在文件中,下一条进路即可以从文件中获取;然后将进行进路一致性检查。如果检查表明,没有理由不排列该进路,就向系统联锁模块发出一个指令,锁定进路中元素;最后进行进路排列检验,若没有问题,则开放始端信号灯。进路自动排列ARS(Automatic Route SetTIng)请求处理步骤如图1所示。 1.1 运营触发点处理 在运营触发点的处理上,选择一条进路的最后一条区段为下一条进路的运营触发点,如图2中进路X905~X1006,下一条进路的运营触发点就是这条进路的最后一条区段G1175。当判断列车到达G1175后,则发送要求排列下一条进路的指令。 运营触发点需要拥有一定的信息(如触发点触发的有效方向),本文把这部分信息采用XML纯文本存储。XML是一种简单的数据存储语言,使用一系列简单的标记描述数据,层次结构清晰,易于读写与共享。 下面是运营触发点的数据结构,采用XML纯文本保存。 其中,标记存储了分配给运营触发点的轨道区段,标记存储了运营触发点有效时列车的运行方向。 1.2 进路的选定 在运营触发之后,ARS功能将为这一列车选定拟排列的进路。从图2中可以看出,若从X905排列一条上行进路,这条进路是存在并且是唯一的,依次经过G1151区段,G1175区段到X1006。但若从X1002出发排列一条进路,进路虽然存在但却不是唯一的,分别为经过1002道岔反位,然后接1004道岔反位,经G1281区段到达信号灯X1003和经过1002道岔定位,再通过G1278区段到达信号灯X1007,因此仅一个始端信号灯还不足以构成选定一条进路的条件。为此,需要从列车追踪功能传输出来的车次号中获取列车的目的地代码,从而获取列车运行方向。 在确定了始端信号灯(触发后可获取,见图6中各表关系)和列车运行方向后,为了能够让进路搜索程序搜索到符合条件的进路,可以建立一个适合搜索的并且能够真实形象地反映现实路线结构的数据结构。可以构建一棵二叉树来表示信号机与它的直接邻居之间的连通关系。每个信号机均构建一棵二叉树,然后把整个站场的所有信号机构建的二叉树组织起来。若把上例中信号灯X905和X1002的二叉树建立起来,其结果如图3所示。 图中椭圆表示信号灯,矩形表示轨道或道岔,图3(a)表示道岔,图3(b)表示轨道。在图2中,假设进路从X1002出发,终点站为B,则进路的选定存在以下几种情况: (1)若全部轨道正常,那么从X1002结合方向搜索,会建立到X1007的进路。 (2)若存在以下的特殊情况,从X1002→X1007的进路不能正常建立,则ARS将改变进路的选定。 ①若进路中存在长期障碍,阻止了正常进路的自动排列。如图2中1002道岔被锁定在反位状态,正常的进路X1002→X1007将不能建立,此时进路自动排列功能将会去变更进路,并将访问图3(a)子树,选定从X1002经1002道岔反位,接1004道岔反位,通过G1281区段到达信号灯X1003这条进路,然后经1003道岔反位到终点B。 ②若进路中存在短期障碍,比如此时G1278上正好被占用(如停着一辆车),正常的进路排列被阻止,那么自动排列功能将试图排列越行进路,同样会去访问图3(a)子树,选定从X1002经1002道岔反位,接1004道岔反位,通过G1281区段到达X1003这条进路。 (3)若道岔1002出现了故障,进路将不能排列。 若把图3中进路的路径抽取出来,则很容易就得到优化二叉树,如图4所示。 由图4提取信息,可以建立每条进路的数据存储结构。本设计采用XML来存储每条进路的结构信息,下面是X1002→X1007的进路用XML保存的数据结构。 其中,表示进路的始端信号灯,表示进路的终端信号灯,表示进路中的区段, 表示进路中的道岔。把线路图中的所有进路都用这种数据结构表示出来,放在一个XML文件中,以供程序查询。这样通过以始端信号灯结合方向,用方向来确定道岔的定/反位,就能选定下一条进路。 1.3 进路一致性检查 在进路选定后,接下来即进行进路的一致性检查。进路一致性检查的目的是要防止不能被执行的指令被传送至联锁。进路一致性检查包括如下步骤: (1)检查请求是否已被执行 如果拟排进路的始端信号机已处于开放状态,说明操作员已经为列车人工排列了进路,ARS功能会中止此ARS请求,并记录该操作。如图2中,若已经在步骤2中选定了进路X1002→X1007,那么此时就应该检查一下此进路有没有已经被排列。若之前已经被操作员手动排列了进路,则此时这条进路就不需再自动排列了。 (2)检查指令输出是否存在短期障碍 为此,需调查拟排进路的始端与终端要素之间的所有轨道要素以判断是否其中某个元素存在障碍。 1.4 发送联锁指令 在进路可用性检查成功后,即可输出联锁指令。发送联锁指令将锁定进路中的道岔、区段和交叉,以防再被其他进路征用。 首先,系统检查该列车是否仍在拟排定进路的接近区段。如果列车已不在拟排定进路的接近区段,ARS将中止此ARS请求;如果列车仍在拟排进路的接近区段,则排列该进路的指令将送至相应的联锁。ARS功能只把下一个进路排列指令传送到该联锁,只要它已经接收到对此进路排列请求的肯定确认。 1.5 排列检查 指令输出之后,自排进路功能等待来自计算机联锁控制系统的肯定确认。作为肯定确认,对每条进路来说就是开放始端信号机。只要信号机一开放,该ARS请求立即终止。 经过以上5步后,进路的自动排列已经基本完成。图5为进路自动排列流程图。 2 、自动进路排列的软件实现 将信号灯、区段、道岔的信息用类似XML数据结构存储,每类轨道元素都分别存放在各自的XML表中,这样就存在5份XML表,在本设计中,本质上XML就充当了一个小型数据库的角色。表1为各个轨道元素在XML中的存储信息。 在开发过程中,需要读取保存在XML中的轨道元素的信息,因此设计中对应XML中轨道元素的信息为每个轨道元素都建立了一个封装类,如Switch封装类结构如下: class Route { public: Route(CString ID,CString Name,CString StartSignal,CString ZDXH,RouteQDArray RouteBlocks,RouteDCInfoArray DCInfo); ~Route(); CString m_ID; CString m_Name; //进路名 CString m_StartSignal; //始端信号灯名 CString m_ EndSignal; //终端信号灯名 RouteQDArray m_RouteBlocks; //因为一个进路中 //可能有很多区段,所以保存在数组 RouteDCInfoArray m_DCInfo; //道岔,同样保存在数组中 Bool m_faultflag; //故障标志 …… }; 把保存在XML表中的轨道元素信息用XML解析类CMarkUp解析后,用解析出来的各轨道元素存储信息去构造一个对应的类。因为线路图中存在很多信号灯、区段等轨道元素,而每一个都对应着自己的一组信息,也就是每一个元素都可以构造一个类,很好地实现了XML数据与对应类的绑定。为了方便查询和使用,把相同轨道元素的类保存在STL的Vector数组中,这样就分别有运营触发点、进路、道岔、区段、信号灯5个Vector数组。每一类轨道元素都是相互联系的,因此,在程序中需要通过一类元素获取到另一类的信息(如需要查询始端信号灯StartSignal获取到一条进路Route)。图6所示为5个轨道元素的XML表联系图。 图中,矩形表示各个XML表,椭圆形表示XML表的某个轨道元素的其中某个存储信息。两个XML的联系就是通过寻找某个有相同的某个存储信息来实现的。如Owner和JJAxle,因为每个Trigger都对应着一个拥有区段,因此可以用此区段去对比Signal表中的JJAxle信息。若找到此信息相同,即可找到下一条进路的始端信号灯。根据以上的轨道元素数据结构和XML表联系图,给出选定进路的伪码算法如下: FuncTIon SearchNextRoute(……) { Then OwnerAxle=GetOwnerQD() //当符合触发条件 //后,从列车跟踪模块获取列车所在的区段, //即触发点拥有区段OwnerAxle XHIterator=FindSignal(OwnerAxle) //利用获取的 //OwnerAxle作为JJAxle去查找Signal数组Vector中 //查找到相应的关联类,返回这个类的迭代器 If(XHIterator=SignalVector.end)then ruturn; //如果未找到,则返回 RouteIterator=FindRoute(*(XHIterator)-》SignalName) //利用上面查找到的信号灯类获取此信号灯的名字 //然后以此为关键字查找进路,返回进路的迭代器 If(RouteIterator =RouteVector.end)then ruturn; //如果未找到进路,则返回 AxleIterator=FindAxle(*(RouteIterator)-》Axle) SwitchIterator=FindSwitch(*(RouteIterator)-》 Switch) //利用查找到的进路类获取此进路中的道岔、区段、 //获取到它们相应的类。这两个类的获取主要用于 //后面的进路一致性检查和区段,道岔的锁定 } 在以上伪码中,最重要的就是查找算法。本文很好地利用了STL的非变异算法find_if来查找进路元素。 因为要每隔一定时间就去判断列车运行距离来判断列出是否到运营触发点,所以在定时 器响应函数来判断是否去开放下一条进路,这样通过定时器的方法也就达到了进路自动开放的效果。自动排列进路源码如下: FuncTIon OnTIme(……) { If(Direct&&Location) //判断方向和列车位置有没有到触发点 linRet=SearchNextRoute() //如果到达触发点,则查找下一条进路 if(linRet) linRet1=CheckValid() //若查找到进路,则进行一致性检查 if(linRet1) linRet2=LockGDElement()//一致性检查没问题, //则发送联锁指令,锁定轨道元素 if(linRet2) linRet=OpenSignal()//都没问题后,则开放信号灯 } 通过以上方法,顺利地实现了列车进路自动排列,在所截取上海地铁5号线的部分线路图上实现结果如图7所示。 由图中可以看出,当列车开进区段G1278,并未人工开放进路,下一条进路就被正确地开放了,证明了本文所提出的方法的有效性。 本文提出了一个ATS仿真系统的自动进路排列的方案,阐述了自动进路排列的大体过程。在这个过程中,进路的选定尤为重要,应用自动进路排列,可减轻操作员的劳动量和减少出错率,提高系统的运行效率,从而可以有效地提高培训效率。 则比较:gt

    时间:2020-05-06 关键词: 智能化 监控系统

  • 基于流媒体应用系统为基础的远程监控系统的设计

    基于流媒体应用系统为基础的远程监控系统的设计

    视频监控系统是一个集计算机处理技术、网络通信技术和数字音视频编解码技术于一身的综合系统。作为一种成熟的多媒体应用,视频监控逐步走向数字化、网络化、综合化、无线智能化的潮流中。 用户普遍要求访问地点不受地域限制,能随时随地访问被监控地点,这就要求系统设计一个合理的服务机制,能够实时提供给用户可靠的服务。 提出了一种基于流媒体服务器的远程视频监控系统,较好地解决了上述问题。结合流媒体技术,就视频监控系统中涉及到的一些关键技术进行讨论,并提出实现方法,最终实现了该系统,取得了较好的应用效果。 1、 系统整体框架 远程视频监控的主要分为3 大部分: 监控端、服务器端和视频采集端,如图1 所示,下面将分别介绍各个部分的功能。 视频采集端主要由摄像机、电动镜头、云台、WIFI 模块、SD 卡等模块组成,主要负责音视频数据的采集和传输。主要功能如下: ① 采集编码部分:将现场采集到的音视频数据进行压缩编码; ② 数据传输部分: 将压缩完成的音视频数据传送到流媒体服务器; ③ 移动侦测部分: 进行移动侦测的功能,并将移动图像存入到 SD 卡中; ④ PTZ 控制部分: 根据监控端的控制指令,进行 PTZ 控制; ⑤ 报警部分: 完成报警功能。 服务器端主要完成音视频数据的分组转发、视频数据存储、设备管理、用户管理、权限管理和日志管理等功能。 监控端主要实现视频监控功能,分为 PC 监控端和移动监控端。用户可以使用任何一台联网 PC机或者移动端当做监控端,随时随地能调用本系统各监控点的视频数据,并进行 PTZ 控制。 2 、远程监控系统的实现 2. 1 服务器端 服务器端主要包括流媒体服务器、Web 服务器以及存储管理服务器。其中流媒体服务器主要提供视频直播、点播等功能。Web 服务器主要提供用户统一的 Web 页面和 Web Service 接口。存储管理服务器负责视频数据的存储与调度。 2. 1. 1 流媒体服务器 流媒体服务器的主要功能是以流式协议( RTSP、MMS、RTMP 等) 将视频文件以流媒体形式传输到客户端,供用户在线观看; 也可从视频采集、压缩软件接收实时视频流,再以流媒体形式直播给客户端。流媒体应用系统的主要性能取决于流媒体服务器的性能和服务质量 。因此,流媒体服务器是流媒体应用系统的基础,选择一款性能优越的服务器是该系统的关键。 Wowza Media Server 是一款高性能、多线程的流媒体服务器软件。专为多种终端设备提供音视频播放服务,支持 iOS、Windows、Android、BlackMerry 等主流系统的终端设备,开发者可以根据不同的应用环境,选择 RTSP、RTMP、HTTP Live Streaming 等不同的传输协议; Wowza Media Server 支持 H. 264 编码标准进行封装的 FLV、MP4、MOV、3GP 等音视频格式; Wowza Media Server 能够记录实时流,同时允许用户播放、暂停、恢复和实时回放直播流。 Wowza Media Server 提供了强大的接口功能,可以方便实现二次开发。在本系统中,流媒体服务器需要主动接收采集端传输的视频数据实现直播,并通过配置命令的形式,对数据进行存储,该功能的实现是对 Wowza Media Server 流媒体服务器一个扩展的过程,实现方法如下: ① 摄像头首先发送一个心跳包到流媒体服务器,表示此时在线; ② 摄像头向流媒体服务器发送数据,流媒体服务器接收到数据之后,根据摄像头序列号生成不同的映射文件,并将相应的数据写入数据库。如果摄像头 IP 地址发生变化,会重复执行上述步骤; ③ 流媒体服务器与存储管理服务器交互,对视频数据进行保存。 2. 1. 2 Web 服务器 Web 服务器主要提供用户统一访问入口以及Web Service 接口功能。本系统采用 Struts + Hibernate + Spring 技术,结 合 ExtJS 框架,开发了一套Web 工程,实现了以下几个功能: ① 用户管理: 包括添加、删除、修改、查询用户的功能; ② 权限管理: 包括添加、删除、修改、查询权限的功能; ③ 设备管理:包括添加、删除、修改、查询摄像头的功能; 重启重置摄像头功能; PTZ 控制功能; ④ 日志管理: 包括用户所有操作日志存储以及日志查询功能; ⑤ 直播列表获取: 获取当前登陆用户所有在线摄像头列表,用于视频直播; ⑥ 点播列表获取: 根据用户、IP 摄像头、文件创建日期查询视频点播列表,用于视频点播;⑦ 在网页中嵌入 Flash 播放器,用于播放视频;⑧ 提供移动端 Web Service 访问接口,用于移动监控。 2. 1. 3 存储管理服务器 存储管理服务器提供对监控系统下各种存储方案的统一管理,是监控综合平台下的存储系统的管理核心,简称 VRM。VRM 可管理前端设备存储、网络服务器存储、嵌入式服务器存储及 iSCSI 直写存储等多种存储方式,并提供了快速高效的录像数据的检索、回放及备份功能。 VRM 实现了录像计划的配置、录像计划的同步、录像数据的查询及回放、网络存储服务器的管理、IP-SAN 设备的管理等功能。录像计划的配置、更新和删除操作均由客户端发送信令至 Web 服务器,再由 Web 服务器转发至 VRM,最后由 VRM 依据存储类型等分发至其管理的各个存储服务器。同时 Web 服务器与 VRM 之间实现了定时同步机制,保证了录像计划的一致性。 客户端的回放可以从存储设备直接取流或者通过 VRM 与流媒体服务器提供的点播服务来进行。回放请求时,客户端不用明确了解系统采用的存储方式,即可实现对录像的查询与回放,VRM 服务器为客户端和存储设备之间架起了一座桥梁。 2. 2 Flash Player 实现 为了减轻监控端操作的负担,增强系统的可维护性,本系统中将使用 Flash Player 作为 PC 端的播放器。为了实现基于 Web 服务器的 B/S 的监控机制,本系统将监控画面做成 JSP 页面,并且把所有网页放入 Web 服务器用于用户访问。在 JSP 页面中必须提供Flash Player 插件的classid 和文件路径,如果本机的注册表中查找到该 classid,则不必下载。否则必须按照codebase 指定的路径下载该控件。标签中的 id 是该 Flash Player 对象的名称,用于访问和设置对象属性、调用对象方法,加载方法如下。< object“ width = ”636“ height = ”470“ id = ” liveOrVOD“ align = ”middle“classid = ”clsid: d27cdb6e - ae6d - 11cf - 96b8- 444553540000 “ codebase = ” http: / /download. macromedia. com/pub/shockwave/cabs/flash/swflash. cab#version =9,0,0,0”> < /object >。 2. 3 视频存储方案实现 视频存储模块作为本系统的一个重要环节,主要负责将采集端传送来的视频数据,根据用户工号、IP 摄像头编号、日期等因素存储起来,以便响应客户端的点播请求。监控平台系统中常采用的存储方案有以下4 种: 前端设备存储、网络服务器存储、嵌入式服务器存储以及 iSCSI 直写存储,选择了 iSCSI直写存储。iSCSI 直写存储主要有 NAS、SAN、IP-SAN 3 种方式,本系统采用 IP-SAN。IP-SAN 结合了NAS 与 SAN 的特点,实现了块级数据在 IP 网络上的传输。iSCSI 直写存储方式是通过存储管理服务器协调控制,在IP-SAN 设备上划分出指定大小的存储空间用于音视频信息保存。流媒体服务器将采集端传输的数据传送到存储服务器,存储服务器通过iSCSI 协议把音视频数据直接写到相应的存储设备中,并把记载有音视频信息相关的索引上报给存储管理服务器用于视频数据检索。该存储方式只需要存储管理服务器协调,就可以完成视频数据的存储。iSCSI 直写存储流程图如图2 所示。 图2 iSCSI 直写存储流程图 2. 4 监控端实现 远程监控系统采用流媒体技术,将声音、影像等媒体信息经流媒体服务器向监控端用户实时传送,在本系统中监控端主要分为 PC 端和移动端。 PC 监控端采用 B/S 结构,用户使用系统自带的浏览器访问本系统,由于客户端需要使用 AdobeFlash Player 播放器,所以PC端只需安装 AdobeFlash Player 软件,即可通过浏览器访问该系统。 移动监控端采用C/S 结构,通过Web Service 接口获得数据,实现移动监控。该客户端主要由通讯模块,解码模块以及视频显示模块构成。其中通讯模块用来接收来自 Web 服务器返回的 json 数据,并对数据进行解析,将数据显示到客户端。视频解码模块通过移植 vlc 源代码,实现 H. 264 解码,最后将解码后的视频数据显示在屏幕上实现监控的目的。 3、 结束语 实现了基于流媒体技术的远程视频监控系统,它采用计算机多媒体技术、数字视频处理技术、网络通信技术和音视频编解码技术,以计算机或移动端为平台,以磁盘阵列为存储介质,实现音视频信号的实时采集、存储以及播放功能,打破了传统监控系统的限制。 随着技术以及业务的不断发展,基于流媒体技术的视频监控系统对传输质量、传输速度以及其他各方面的要求更高。如何更好地综合利用网络通信、编解码技术在大规模访问中进行资源调度与管理,是本文需要进一步研究的目标。

    时间:2020-05-06 关键词: 视频监控 服务器 监控系统

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