监控系统联网

监控系统联网（共12篇）

监控系统联网 篇1

0 引言

煤炭是我国的主要能源, 约占一次能源的70%。煤炭行业是高危行业, 瓦斯、煤尘、水灾、火灾、冲击地压、地热等困扰着煤炭工业的健康发展。乡镇煤矿事故频发, 百万吨死亡率是国有重点煤矿的7倍, 这就充分证明, 先进的技术、可靠的装备、合格的人才和到位的管理, 是煤矿安全生产的重要保障。

2006年全国煤矿产煤约23.25亿t, 其中, 国有重点煤矿产煤约11.25亿t, 占48.4%;国有地方煤矿产煤约3.09亿t, 占13.3%;乡镇煤矿产煤约8.92亿t, 占38.3%。

2006年全国煤矿共发生死亡事故2 945起, 死亡4 746人。其中, 国有重点煤矿发生死亡事故415起, 死亡704人, 分别占事故总量的14.1%和14.8%;国有地方煤矿发生死亡事故381起, 死亡611人, 均占事故总量的12.9%;乡镇煤矿发生死亡事故2 149起, 死亡3 431人, 分别占事故总量的73.0%和72.3%。

2006年全国煤矿百万吨死亡率为2.041, 其中, 国有重点煤矿百万吨死亡率为0.626, 国有地方煤矿百万吨死亡率为1.977, 乡镇煤矿百万吨死亡率为3.846;乡镇煤矿百万吨死亡率是国有重点煤矿的6.14倍。

2007年全国煤矿产煤约25.5亿t, 其中, 国有重点煤矿产煤约12.5亿t, 占49.2%;国有地方煤矿产煤约3.26亿t, 占12.8%;乡镇煤矿产煤约9.69亿t, 占38.0%。

2007年全国煤矿共发生死亡事故2 421起, 死亡3 786人。其中, 国有重点煤矿发生死亡事故315起, 死亡475人, 分别占事故总量的13.0%和12.5%;国有地方煤矿发生死亡事故346起, 死亡411人, 分别占事故总量的14.3%和10.9%;乡镇煤矿发生死亡事故1 760起, 死亡2 900人, 分别占事故总量的72.7%和76.6%。

2007年全国煤矿百万吨死亡率为1.485, 其中, 国有重点煤矿百万吨死亡率为0.380, 国有地方煤矿百万吨死亡率为1.261, 乡镇煤矿百万吨死亡率为2.993;乡镇煤矿百万吨死亡率是国有重点煤矿的7.87倍。

2008年全国煤矿产煤约27.2亿t, 其中, 国有重点煤矿产煤约13.6亿t, 占50%;国有地方煤矿产煤约3.5亿t, 占12.9%;乡镇煤矿产煤约10.1亿t, 占37.1%。

2008年全国煤矿共发生死亡事故1 954起, 死亡3 215人。其中, 国有重点煤矿发生死亡事故287起, 死亡454人, 分别占事故总量的14.7%和14.1%;国有地方煤矿发生死亡事故207起, 死亡401人, 分别占事故总量的10.6%和12.5%;乡镇煤矿发生死亡事故1 460起, 死亡2 360人, 分别占事故总量的74.7%和73.4%。

2008年全国煤矿百万吨死亡率为1.182, 其中, 国有重点煤矿百万吨死亡率为0.334, 国有地方煤矿百万吨死亡率为1.146, 乡镇煤矿百万吨死亡率为2.337;乡镇煤矿百万吨死亡率是国有重点煤矿的7.00倍。

通过上述分析可看出[1], 乡镇煤矿煤炭产量约占全国煤炭产量的37.8%, 发生死亡事故起数和死亡人数却占全国煤矿事故总量的73.5%和74.1%, 百万吨死亡率是国有重点煤矿的7倍。事故调查表明, 乡镇煤矿事故频发的原因是多方面的, 这包括技术装备落后、矿井系统不完善、专业技术人才匮乏、安全教育培训滞后、安全责任不落实、现场管理松弛、隐患排查治理不到位等;但技术装备落后, 机械化、自动化、信息化程度低是最主要原因之一。因此, 建设安全高效、环境友好、资源节约的煤矿, 离不开先进的技术装备, 离不开自动化与信息化。

煤矿安全生产监控系统联网是加强煤矿安全生产监管的重要措施之一。然而, 现有煤矿安全生产监控系统通信协议、数据格式均自定义, 给系统联网带来了困难, 联网后的实时性和可靠性均难以保证。为解决煤矿安全生产监控系统联网存在的问题, 本文提出了煤矿安全生产监控系统联网方法。

1 一般要求

(1) 煤矿安全生产监控系统应按《AQ6201—2006煤矿安全监控系统通用技术要求》、《AQ6210—2007煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件》、《MT/T 1004—2006煤矿安全生产监控系统通用技术条件》、《MT/T 1008—2006煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求》、《MT1082—2008煤炭产量远程监测系统通用技术要求》等有关标准及规程设计与成套, 并符合《煤矿安全生产监控系统联网技术要求》的要求。

(2) 煤矿安全生产监控系统的联网与管理除应按《煤矿安全生产监控系统联网技术要求》执行外, 还应符合《AQ1029—2007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》、《AQ1048—2007煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范》、《MT1080—2008煤炭产量远程监测系统使用与管理规范》等有关规定。

(3) 煤矿安全生产监控系统应具有联网功能。在用的煤矿安全监控系统、煤矿井下作业人员管理系统、煤炭产量监测系统应联网。

(4) 国有重点煤矿的煤矿安全监控系统、煤矿井下作业人员管理系统、煤炭产量监测系统应上联至集团公司 (矿务局) ;国有地方煤矿和乡镇煤矿的煤矿安全监控系统、煤矿井下作业人员管理系统、煤炭产量监测系统应上联至县 (市、区) 煤炭主管部门。

(5) 网络交换机、路由器、服务器、防火墙等硬件设备, 应采用当时主流技术的通用产品, 并满足可靠性、可维护性、开放性和可扩展等要求。网络设备应取得入网许可证。

(6) 操作系统、数据库、编程语言等应为可靠性高、开放性好、易操作、易维护、安全、成熟的主流产品。软件应有详细的中文说明和操作指南。

(7) 联网应保证网络安全。

(8) 承担联网项目的单位应具有国家计算机信息系统集成资质。

(9) 中心站 (或主机) 应及时向监控中心上传有关监控信息。

(10) 系统应用软件应采用浏览器/服务器 (B/S) 方式。

(11) 安全监控软件应符合《AQ6201—2006煤矿安全监控系统通用技术要求》、《MT/T 1004—2006煤矿安全生产监控系统通用技术条件》、《MT/T 1008—2006煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求》、《AQ1029—2007煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》等有关标准的要求。

(12) 产量监测软件应符合《MT/T 1004—2006煤矿安全生产监控系统通用技术条件》、《MT/T 1008—2006煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求》、《MT1080—2008煤炭产量远程监测系统使用与管理规范》、《MT1082—2008煤炭产量远程监测系统通用技术要求》等有关标准的要求。

(13) 人员管理软件应符合《AQ6210—2007煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件》、《AQ1048—2007煤矿井下作业人员管理系统使用与管理规范》、《MT/T 1004—2006煤矿安全生产监控系统通用技术条件》、《MT/T 1008—2006煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求》等有关标准的要求。

(14) 联网的系统和设备的时钟与北京标准时间误差应不大于30 s。

2 信息传输

2.1 通用要求

(1) 系统应具有多种传输接口, 既可以在以光缆为主干的网络上运行, 也可以在无线等网络上运行, 还可以在上述混合网络上运行, 系统宜采用路由器等专网互联。

(2) 中心站 (或主站) 和监控中心应具有符合IEEE802.3协议的以太网接口。

(3) 中心站 (或主站) 应自动向监控中心传递有关信息。

(4) 监控中心收到中心站 (或主站) 上传的数据后, 应反馈确认信息;中心站 (或主站) 只有接收到监控中心的确认信息后, 才终止本次数据发送, 否则重复本次数据发送。

(5) 监控中心在规定的时间内没有接收到中心站 (或主站) 上传的数据, 则主动向中心站 (或主站) 请求发送, 连续3次无应答, 则认定通信故障, 发出报警信号并存储记录。当通信恢复正常时, 中心站 (或主站) 应在不影响正常数据传输的情况下, 补发通信中断期间应发送的信息。

(6) 所有计量单位应采用法定计量单位。

(7) 模拟量值一般采用3位或4位有效数字表示。常用参量的表示格式如表1所示。

(8) 开关量状态一般采用汉字 (如开/停等) 表示。

(9) 时间系列宜选用如表2所示的系列值。

(10) 汉字名称长度应不超过16个汉字长度。

(11) 监控中心应及时显示报警、断电、馈电异常、系统工作异常等信息, 并具有按报警、断电、馈电异常、系统工作异常、模拟量、开关量、人员、产量等分类查询功能。

2.2 初始化

(1) 模拟量初始化参数应包括如下内容:

① 传感器设置地点;

② 传感器所测物理量;

③ 单位;

④ 报警 (上、下) 门限;

⑤ 断电 (上、下) 门限;

⑥ 复电 (上、下) 门限;

⑦ 断电区域;

⑧ 生成时间;

⑨ 其它。

(2) 开关量初始化参数应包括如下内容:

① 所测量设备地点;

② 所测量设备名称;

③ 报警状态;

④ 断电状态;

⑤ 断电区域;

⑥ 生成时间;

⑦ 其它。

2.3 监控数据及状态

(1) 模拟量监控数据应包括如下内容:

① 监控值;

② 平均值;

③ 最大值及时刻;

④ 最小值及时刻;

⑤ 报警/解除报警状态及时刻;

⑥ 断电/复电命令及时刻;

⑦ 馈电状态及时刻;

⑧ 处理措施及时刻;

⑨ 其它。

(2) 开关量监控数据应包括如下内容:

① 当前状态及变动时刻;

② 报警、断电/解除报警、复电及时刻;

③ 馈电状态及时刻;

④ 处理措施及时刻;

⑤ 其它。

(3) 累计量监控数据应包括如下内容:

① 监控值;

② 时间;

③ 其它。

3 结语

本文给出了近几年我国国有大中型煤矿和乡镇煤矿的煤炭产量和发生死亡事故的相关数据, 并对国有大中型煤矿和乡镇煤矿的百万吨死亡率进行了比较, 认为机械化、自动化、信息化程度低是造成乡镇煤矿事故频发的最主要原因之一;指出煤矿安全生产监控系统联网是加强煤矿安全生产监管的重要措施之一, 提出了煤矿安全生产监控系统的联网方法。笔者相信, 采用这些方法, 有利于解决现有煤矿安全生产监控系统因通信协议、数据格式均为自定义而导致的系统联网困难的问题, 有利于提高系统联网后的实时性和可靠性。

摘要：分析了我国乡镇煤矿安全生产状况:乡镇煤矿煤炭产量约占全国煤炭产量的37.8%, 发生死亡事故起数和死亡人数却占全国煤矿事故总起数的73.5%和74.1%, 百万吨死亡率是国有重点煤矿的7倍。乡镇煤矿事故频发的原因包括技术装备落后、矿井系统不完善、专业技术人才匮乏、安全教育培训滞后、安全责任不落实、现场管理松弛、隐患排查治理不到位等, 而技术装备落后和机械化、自动化、信息化程度低是最主要的原因。煤矿安全生产监控系统联网是加强煤矿安全生产监管的重要措施之一。提出了煤矿安全生产监控系统联网方法:中心站 (或主机) 应及时向监控中心上传有关监控信息;中心站 (或主站) 和监控中心应具有符合IEEE802.3协议的以太网接口等。

关键词：煤矿,安全生产,监控系统,联网

参考文献

[1]孙继平.煤矿自动化与信息化[C]//第19届全国煤矿自动化与信息化学术会议论文集.北京:中国煤炭学会煤矿自动化专业委员会, 2009.

[2]孙继平, 彭霞, 王涛, 等.AQ6201—2006煤矿安全监控系统通用技术要求[S].北京:煤炭工业出版社, 2006.

[3]孙继平, 彭霞, 卫修君, 等.AQ6210—2007煤矿井下作业人员管理系统通用技术条件[S].北京:煤炭工业出版社, 2007.

[4]孙继平, 彭霞, 于励民, 等.MT/T 1004—2006煤矿安全生产监控系统通用技术条件[S].北京:煤炭工业出版社, 2006.

[5]孙继平, 彭霞, 卫修君, 等.MT/T 1008—2006煤矿安全生产监控系统软件通用技术要求[S].北京:煤炭工业出版社, 2006.

[6]孙继平, 邓国华, 李伟, 等.MT1082—2008煤炭产量远程监测系统通用技术要求[S].北京:煤炭工业出版社, 2009.

监控系统联网 篇2

一、系统概述

1、需求分析

银行现有的组织结构中，支行、网点、金库、自助银行及ATM机等设施分布广泛，各自所处环境复杂多变，每一处场所及设备都需要有完备的安全防护措施，否则极易造成人员及财产的损失。目前银行普遍采用多种措施共同防范的方法来应对可能出现的异常情况，从人力的投入，设备的购置到各种新技术的应用。其中视频监控所具有的重现现场及小范围内的预察能力，及便捷、高效、安全性高的特点而被广泛认同和使用。

因最初建立视频监控时技术及硬件条件的限制，大部分视频图像监控系统主要功能是实现单个网点或者设备的录像、存储及回放功能，虽然能在一定程度上满足基本的需要，但是随着用户要求及环境的不断改变，渐渐显现如下的不足之处：

（1)区域性部署为主，联网程度不高；

（2)系统设计千差万别，标准不统一；

（3)设备维护记录不详，汇报不及时；

（4)系统智能化程度不高，基本属于被动监控；

（5)内控监管力度不够，柜员操作不规范；

（6)外部安保防范体系不健全，响应不及时。

为了能够解决目前实际运行中存在的问题，并且尽可能地满足将来社会经济建设过程中可能出现的新需求，我们需要建立一个更先进、完善和统一的平台对这些情况予以处理，以达到数字化，网络化，智能化的目标。新系统的设计应该能够满足如下的基本要求：

（1)以灵活的接入方式整合现有营业网点的图像资源。

（2)实现实时图像、声音监控。

（3)能够对全市支行/储蓄所、在行式ATM自助、离行式ATM自助、自动存款机、金库的监控报警图像上传至分行监控中心和上属支行分控中心进行统一整合和调度，实现集中管理。

（4)系统具备报警远程控制功能。监控中心能实时接收前端红外、震动、移动侦测等各类报警信息，并可以显示前端报警主机的状态，包括主机是否布防、防区是否旁路、防区是否报警等，并通过网络控制前端报警主机撤布防。

（5)能够在电视墙或任意一台指定的PC机上随时调看并控制任意所辖监控点的图像。

（6)能够对图像信息进行分类、分级，实现权限管理。

（7)支持灯光、图像报警联动；实现远程灯光、门禁、空调等控制功能。

（8)监控中心应能对金库(远程异地守护)实施门禁控制；能对自助银行现金装填区等重点部位实施门禁控制或对进入现金装填区等重点部位时，通过上传信号并切换出画面重点监控和关注。

（9)图像信息管理系统平台应采用各种技术手段保证系统、信息资源的保密性、运行的稳定性、安全性。

（10)监控中心应具备与营业场所、金库、自助设备等重点部位声音复核的功能，可随时监听前端现场声音，并实现双向语音对讲。

（11)监控中心应能对前端监控主机进行远程维护，及时监控前端设施的工作状况。

（12)具备电子地图管理功能，并将各类报警信息与地图结合，实现快速的报警响应能力。

2、系统设计要点：

(1)切实考虑用户行业特点。对于安全防范性要求很高的银行系统，其监控系统要满足以下几个重要需求：

a 柜员录像的实时性：由于柜员涉及大量现金点钞活动，因此为了避免纠纷，要求其录像速度不能低于25帧/秒(PAL制式)，或30帧/秒(NTSC制式)，以保证点钞图像的准确。为了满足录像的实时性要求，必须设立本地存储系统，因为视频线缆传输方式不会收到网络带宽和稳定性的影响，能够充分保证录像资料的最佳画质和速度，才能作为取证资料。

b 柜员录像的音视频同步性：为了起到查证的作用，要求图像和声音进行同步存储，因此每个柜员摄像机要求对应一路音频采集。

c 报警探测系统和视频监控系统的高效结合：仅靠单纯的图像监控，无论在系统功能和防范力度上，都是无法抵御银行犯罪的巨大威胁的，因此必须利用多重防范手段建立一个全面综合的防范体系。其中报警系统是目前最普遍、最有力，也是最为直接和有效的一种防范手段，可以和图像监控系统在功能上起到相互补充的作用。因此，可在营业大厅安装双鉴探测器，用于夜间防盗；在柜员工作台、监控室安装紧急按钮，用于紧急情况的报警。

(2)总部监控中心的功能设计。银行联网监控的目的主要是：管理需要和安全需要。因此，功能实现和功能设计应从这两点出发。在保证用户提出的“能够任意调看各网点图像、能进行网络存储、远程检索回放等基本功能”的基础上，可以添加模拟电视墙显示、集中联网接警等重要功能。

(3)整体系统的构架。对于银行网点联网监控，是两个监控层面的监控系统，不仅要考虑各网点本地监控系统的合理布设，更应充分考虑总部全局监控的科学构架。在实现用户功能要求的基础上，尽可能实现集中监管的人性化和简便性；在现有网络条件下，尽可能提高传输效率，节省网络资源；当网点不断增加时，系统更要具有灵活的扩展性和容纳能力。

(4)设备选型的可靠性、成熟性、实用性，产品性能和技术的先进性，设备连接的标准化和开放性，建成后的维护性，以及系统造价的经济性。

二、系统解决方案

1、系统概述

深圳市美安科技有限公司作为国内领先的报警监控综合监控产品供应商及完整的系统解决方案提供商，具有多年的报警及视频监控行业研发及系统方案实施经验。为了能够给客户提供最先进、最可靠、方便及易扩展的报警视频联网系统，通过多个项目的成功经验及数年的研发，为客户提出了一套能够适应金融行业安全防范管理业务整体需求的现代化的安防综合管理平台，在运营、业务、设备等方面统一、集中管理，以实现以下目标：

·集中统一管理银行现有的所有营业机构的数字录像监控系统。

·集中统一管理各分行、支行、网点营业厅的安防报警系统。

·集中统一管理自助银行的视频监控与报警系统。

·统一接受、处理全部营业机构的报警信息，根据需要提供自动转发、及时查询等功能。

·统一的集成管理平台，集中监控、集中管理，兼容整合现有设备，方便系统后续的扩展。建立统一标准，完善管理流程，服务银行发展。

针对系统中的各个营业网点，美安科技提供整套成熟的报警及监控产品，可以轻松实现如下功能：

a 视频监控功能：

·多画面监看；

·实时录像存储；

·智能检索回放和重要录像资料备份；

·网络上传；

b 本地报警功能：

·报警后，自动启动警号闪灯进行声光报警，或拨打报警电话；

·联动报警现场灯光自动打开，为摄像机提供照明，以便于清晰察看现场警情；

·联动一个或多个摄像机自动启动录像功能，带报警预录像功能，可完整记录整个事件过程；

·联动智能球型摄像机自动转动到报警区域，避免因人工操作造成时间延误；

·具有报警日志管理功能，自动记录报警情况和报警信息，以便今后查证。

·实时报警信号网络上传，满足用户各网点集中联网报警要求。

2、系统结构

系统中各类硬件设备分为前端设备、管理平台及网络客户端三大部分，前端所需的设备主要包含：摄像头、各类探测器、报警配件(警号、紧急按钮、门磁等)、数字网络报警视频服务器(EAVS)、监视器等各种信息数据采集所需要的硬件设施，这些设备的主要功能就是将各处的视频、音频、报警信号、环境状态等安防人员所关注的信息，采集并且以数字化的方式发送到监控中心处理，同时响应监控端的远程操控。

管理平台除了必备的网络设备外还应有：中心服务器、报警服务器、流媒体服务器、存储服务器、电视墙服务器、数据库服务器、电视墙，以及多个工作过程中需要的客户终端PC。它们的作用就是处理前端发送来的各种数据，按照预定的方案对数据进行过滤和组织，最终以监控人员容易理解和操作的形式表现出来。

(1)前端产品组成：

a 前端部分：包括摄像机、高速云台、解码器等视频监控设备，也包括红外探测器、紧急按钮、警号等各种报警探测设备。这部分主要负责图像及报警信号的采集及处理。

b 传输部分：主要指视频缆、电源线、控制线、报警线材等传输线缆，负责各种信号的传输。

c 本地监控室设备：包括EAVS数字网络报警视频服务器、显示器、操作台等终端设备。其中EAVS数字网络报警视频服务器是系统的核心设备之一。它既负责图像的监控存储，又担负着将本地报警及视频信号进行网络上传的重任。EAVS数字网络报警视频服务器可以同时处理视频信号及报警信号，并通过此设备轻松实现报警视频联动功能，如果根据实际环境的应用需求，EAVS数字网络报警视频服务器可以扩展对讲及门禁系统，实现报警、视频、门禁对讲联动功能。

(2)总部监控中心(110系统监控中心)

通过网络对所有网点的视频信号、报警信号进行集中监控和监管。具体包括：

a 中心服务器：

中心服务器是整个网络监控系统的核心，由计算机和中心服务器软件组成。主要功能是对前端数字设备(数字网络报警视频服务器)、视频工作站、网络客户端等进行统一集中管理，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。

b 视频工作站：

由计算机和视频工作站软件构成。负责具体连接前端数字设备，为用户提供所有远程视频图像的显示、录像和云台控制等，其功能相当于一台网络数字硬盘录像机。同时，它也作为网络客户端的视频源，负责音、视频图像转发，避免客户段直接调用前端数字设备，造成网络资源重复占用，影响传输效果。

c 接警管理服务器

由多媒体计算机和接警管理模块组成。主要通过强大的电子地图功能对所有监控点进行坐标定位，从而实现电子地图方式的集中联网报警功能。当某网点发生警情时，除了利用安装在网点内的EAVS数字网络报警视频服务器进行本地报警以外，报警信号将通过网络自动上传，启动总部监控中心的警号、闪灯等告警设备；系统自动弹出该网点的电子地图，可详细显示该网点内部的具体报警方位；同时，接警图像自动上传显示；信息框内显示报警日志；如果设置了报警录像功能，可自动将上传的报警图像进行存储，以便查证。

在该主机上可添加硬件解码设备，将网络监控信号还原为模拟信号输出，可直接接入模拟电视墙，利用数字矩阵功能进行图像切换显示。

(3)网络客户端

由计算机和客户端软件构成。网络客户端和视频工作站虽都是网络终端用户，但在系统中的定位不同。客户端主要是非存储要求的网络监控用户，适合银行系统相关部门领导或其他管理部门使用。可安装在普通办公计算机或笔记本中，主要负责图像显示、云台控制和远程检索。网络客户端的图像源由视频工作站提供，目的主要是避免直接调用前端数字设备，造成网络资源重复占用，影响传输效果。如果视频工作站未开启，客户端可以通过IE浏览器方式直接连接前端设备进行远程监控。

3、系统工作流程：

系统运行过程中，前端设备采集到的音视频数据和各种报警信号在经过数字化编码之后，由专用网络传送到监控中心的服务器上。监控服务器首先对这些庞大的信息流进行处理和过滤，然后再按照业务需要自动将它们调度到不同的监控终端上。在终端操作人员查看到对应信息后，判断应该采取何种动作，并且通过远程控制对前端设备进行操控(如门禁的开合、语音对话、视频录像等)。

(1)各营业网点内音视频信号及报警信号通过传输线缆接入本地监控室的EAVS数字网络报警视频服务器上，进行本地存储，及将警情信号进行网络上传。并在相关报警或监控区域实现报警视频联动。

(2)在总部监控中心的中央服务器上对所有设备和用户的进行集中管理，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。

(3)总部监控中心的每台视频工作站，按照中央服务器的任务设置，对监控图像自动进行分组管理，实施各种网络监控功能。

(4)系统管理平台可以显示所有银行网点坐标、网点列表及网点电子地图，可随时对所有网点进行报警监测。通过内置硬件解码设备和数字矩阵功能实现模拟电视墙的切换显示；同时，可根据需要在电子地图上快速查找、调看网点图像。

(5)其他网络客户端进行远程监控时，首先通过“用户名和密码”登陆“中央服务器”，中央服务器可根据设置好的系统信息，对其进行身份验证。

(6)通过认证后，用户进入监控系统，界面中会自动显示该用户权限内的全部资源列表(即所能访问或控制的所有设备的目录)，根据列表信息轻松进行远程监控。

三、系统软件

MoniterNET3.0是专门针对大型网络环境下分散监控场所，不同种类数字图象设备集中监控管理的专用平台软件，是一种面向业务应用服务的、全数字化、网络化和高度集中管理的第三代网络视频管理平台软件，以满足行业客户高可靠性、复杂性和灵活性的视频与安防监控业务管理需求为主要目的，适用于大型网络视频监控环境下对不限路数的PC架构DVR、嵌入式DVR、DVS、IP摄像机和报警设备的用户角色、设备配置、报警关联策略、自定义任务、电子地图、流媒体转发、集中存储、网络数字矩阵、视讯会议等的集中监控与安防管理。软件更加稳定、安全、开放，能够满足当前银行、城市社会治安、交通、通信、电力、校园、铁路等多个行业的跨区域大中型网络视频监控领域的各种需求和未来集成到行业大信息管理系统中的需求。

系统网报警平台特有以下革命性的突破和特色：

1、系统安全

数据库：使用MYSQL数据库系统，微软的数据库早就被用户证实容量大，安全可靠。这里就无需赘述，同时增加数据库备份、恢复和操作日志记录功能，防止数据遭到恶意破坏。

多重加密：系统用户密码经过多重加密，保证用户安全，支持多用户权限管理。

双机热备份：采用双机热备份技术与双网技术，消除了计算机故障与网络对平台稳定运行的影响。

2、跨界兼容

美安联网报警平台不但兼容PSTN+(GSM/GPRS)+TCP/IP+3G文字信息报警联网，还兼容TCP/IP+3G的视频联网。文字信息方面，兼容欧美系的以电话线通信为主的传统报警主机，以及时下国内流行的PSTN+(GSM/GPRS)的双网报警主机。视频方面，不是仅仅接收美安的E-AVS(视频+PSTN+GSM/GPRS报警主机)的视频，还能兼容海康、大华等主流厂家的视频信息，真正做到了电话与网络，文字与图像跨界兼容。

3、视频转发

中国普通ADSL用户都没有固定IP，即使使用光纤带有固定IP的用户，也往往有2层或以上层的分支路由。在安装在这种没有固定IP或公共IP底下的视频设备，是无法直接实现远程访问的。就像手机通信一样，手机通信必须依靠基站转发，没有基站，手机就是一个高级玩具。视频转发就是用户监控设备和用户之间的“基站”，有了这个“基站”，用户就可以随时随地观看自己的视频，再也不会因为使用动态域名时常看不到图像而气恼。

4、用户端零配置

做过工程人的技术员都知道，国内市面流通的路由器，种类繁多，品质不一，尤其是当使用动态域名时，配置相当复杂。经常调试不成功，既误时又误事，给使用者带来诸多不便。使用美安科技MoniterNET3.0平台，用户端安装简单，用户只需做些简单的配置，便可以直接使用。

5、多级联网

使用MoniterNET3.0只要进出端口有足够的带宽，理论上可以实现全国共享一个平台。平台能按预先设置的方案，在事发后0.5秒将警情分类发送到相应的接警中心。每个分中心只需一台普通电脑、一条网线、一条电话线。警情上报速度快，100毫秒左右，是电话线警情传输速度的几百倍，而且警情信息可以在同一时间向多达20多地方同时发送。

6、多达五种不同类型的客户端

带ERP功能的----运营管理平台(C/S或B/S架构)

保安公司，公共安全机关用---接警平台(C/S架构)

集团公司，连锁店用---视频电话会议平台(C/S架构)

小区，工厂保安人员用的—带对讲功能的接警平台(C/S或B/S架构)

带智能家电控制的--个人用户平台(B/S架构)

7、报表

实时统计已布防/撤防用户

及时通知中心，用户通信网络是否正常。

统计报告不同厂家产品质量，以供采购安装参考。

统计报告用户服务费是否到期

8、系统

数字接警：如果采用数字中继线或网络接警，几乎不存在电话阻塞现象，因为1条2M的中继线，可以取代32条模拟电话线路，而且能自动转接，自动排序等待。实验证明，采用一条E1的数字中继线接警，相当于64台两线的接警机。

视频接警：如果有10M独享，100M共享的带宽，只用来做接警服务，基本上能满足5000个视频接警服务。

自检功能：系统以网络接警优先，无论是网络或电话线路出现故障，系统立即告警，并自动转到其他线路。同时由于有电压过压和欠压保护并备有后备电源，确保平台电源产生变化时仍保持平台的稳定运行。

9、用户体验

用户体验，是大家一直在追求的，可喜的是一家比一家的用户体验做得好。美安的客户体体验，基本围绕苹果、安卓两大系统开发的，人机界面也采用的是这两大系统的风格，操作简单，一旦有警情，用户收到的报警短信里有视频链接地址，点击该地址自动监察现场视频。智能家居客户端，是本系统的一大特色，本着以人为本的原则，基本采用图标化，滚动菜单等形式一看就懂，初步掌握电脑常识的用户，也能快速操作。

10、指挥、巡防、出警

系统集成GPS定位系统、GPRS/3G通信、先进的声音压缩和视频图像传输技术，一方面接警中心能及时监听报警现场的声音与视频现场查看，从而较准确地判断警情的真实性。另一方面能实时掌握巡防人员位置，一但有警情，而且是真实警情。中心能通过GPS定位，视频等及时调遣巡防人员快速奔赴案发现场。既避免的过大的损失，也于案发后对案件的侦破过程起到极大的作用。

11、跨区联网

在一个以省为一个区域的接警中心里，系统不但能以0资费，将全省各地的报警信息接受到服务器上。而且能从地区、县市、区镇、一直细分到街道，准确无误的将该区域的事件信息发送的指定的电脑上。除接警中心外，其他接警分处，只需一台电脑，一条网线，一条电话线。

12、模块化管理

(1)系统平台分：

运营管理平台：内置ERP功能，能对公司经营过程中的，用户开户、销户、转移、用户增加设备、减少设备、用户资费管理、工程安装等等进行经营管理。还能对区域划分，操作权限等级别管理。

接警管理平台：能分8-16个坐席，报警信息自动上报到所属接警座席上，接警员分析确认后，通知巡防人员或者110出警。

·通知公告提示，通知月租快到期用户自动续费，接警中心所发布的新公告信息。

·灵活记录操作员登陆系统与编辑操作的日志信息。

·转发警情信息，经中心接警员对所上报警情通过核查真实报警，就将警情信息转发给110指挥中心出警。

视频电话会议+接警平台：主要针对连锁经营者和较大的集团用户群体，具备视频电话会议系统的大部分功能。

广播对讲+接警平台：主要针对小区和大型工厂，用户可以相互进行可视通话，也可以发布文字信息。此平台属保安公司专用，具备用户在线统计，自定义警情代码，客户资料可编辑/打印/导出等维护功能。

(2)接入模块：

PSTN接入模块：接收电话联网报警主机信息，支持4+

2、ContactID、SIA等主流通信协议。

GSM/GPRS接入模块：GSM完全具备PSTN接收模块的功能，GPRS有在线状态显示，图片接收，视频流接收等功能。

TCP/IP接入模块：不但能接收视频和文字信息，而且打破了区域界限，轻松实现一个中心能以用户零话费的代价，实现全国联网。

3G接入模块：具有TCP/IP接入模块的全部功能。

(3)中央处理模块

视频转发模块：不但能接收嵌入式DVR、DVS、IP摄像机视频，而且能进行视频转发，减轻前端设备的负载，且最重要的是集成了域名解析功能。

FAX信息转发模块：当分中心网络出现故障时，系统自动转换为以FAX方式向分中心发送信息。

短信/彩信转发模块：根据用户的需求，系统自动把报警信息以短信的方式发给用户，短信具备PUSH功能，点击自动进入视频链接。

存储模块：视频存储随着视频监控的网络化、高清化，也成为整个视频监控项目中的一个重要环节，存储方案设计的好坏，会直接影响到整个存储的性能和建设成本。为了简化客户的设计工作，降低客户的存储成本，本系统录像存储服务器，能装8-16块大容量硬盘。

接警模块：支持网络接警和电话接警，内置美安CONTICNET协议，可以加入用户自定义协议，电话接警具备中继线接警和中心机接警。

语音模块：自动应答和录音。

(4)系统还有以下优秀特色：

a 代码警情自定义，以及四种报警显示方式。

b 客户资料可编辑/打印/导出等维护功能。

c 语音催促客户交费、停止、恢复对客户的服务。

监控系统联网 篇3

关键词：ZigBee；智能化；照明

中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2016）15-337-01

物联网的城市照明无线监控系统设计技术路线，依赖于电力载波通讯组网， GSM短信控制，ZigBee技术，Z-STACK协议等物联网技术。能有效降低成本，克服载波通信不可换相缺点，保障无线通讯的可靠性。该系统能实现实时采集数据，故障分析，发送短信到管理员手机上。可根据不同类型的灯光控制要求，把城市路灯、景观灯和装饰灯分成多个监控区，设置不同的节能监控方案，实现公共照明的智能化运行。本系统的研究重点是整体解决方案，在提出有效的整体解决方案的基础上，基于校内楼宇照明系统搭建试验原型，验证系统的性能。

一、系统组成

本系统用于采集城市特定区域的光信号，并按指定策略控制相应照明设施动作。系统由监控中心和数据采集点组成，通过三层交媾智慧系统实现。其硬件组成包括灯组、光强采集节点、灯控制节点、ZiggBee-Wifi网关等硬件系统实现，将硬件系统编写相应的程序实现控制，需要网络传输平台作为传输保障，运行数据库服务器上的采集服务软件，运行PC上的Web软件。系统结构框架如图1所示，将路灯节点设置路由器，各街头设置协调器节点，将协议植入各节点，各个节点信息传送到路由器，路由器通过Zigbee网络再继续上传信号到PC机，再到监控中心，从而实现路灯智能控制。

二、系统功能

（1）节点添加、编辑、删除功能；节点可以随时增加和减少，并不能影响系统的正常运行。

（2）节点的管理通过GIS电子地图，直观显示和查找，某区域可以任意放大和缩小，终端设备可以查询、标识、记录等。

（3）节点的分级管理，管理中心可以对所有设备进行分区域管理。

（4）节点的状态监控功能，管理中心可以查询设备的工作情况，了解设备的运行情况，能远程维护和升级设备。

（5）数据分析功能：能提供有效的专家数据库系统，对设备运行状态进行统计、分析，实时预警和报警。

三、可行性分析

关键技术：

数据采集技术：基于Cortex M3、TI CC2431的数据采集点设备应满足多任务处理需求及低功耗设计，以便实现组网、控制等多种功能、保证有效降低成本。

节点组网技术：采用Mesh组网技术，基于ARM11构建WSN网关系统，利用自主开发的通讯协议实现动态组网，保证高可靠性、高稳定性需求。

数据传输技术：整个系统需提供多种工作模式，如Internet、WiFi、3G或GPRS等，保证各数据采集点设备能实时、有效、可靠接入监控网络，实现数据采集点设备、WSN网关、数据中心的数据快速、准确同步。

数据采集点设备供电技术：为达到节能、降耗的目的，数据采集点最好能保证不增加城市照明的额外功耗，采用太阳能供电+市电供电是保证在节能的同时提高可靠性的有效方式，因此应采用MPPT算法开发高性能、长寿命太阳能电池组件，满足数据采集点供电需求。

数据处理技术：应开发基于GIS及大型数据库的监控中心软件，提供智能分析及人性化交互功能，保证能对整个照明系统进行实时监控。此处的关键技术包括GIS技术、专家数据库系统。

可行性分析：作为物联网的载体之一，本项目涉及了无限传感器网络、移动通信与计算机网络、软件技术等多门学科，需要多领域技术人才才能完成。项目组通过与电子科技大学、重庆四联光电技术有限公司、成都道惟尔科技有限公司的紧密合作，在物联网的多项应用技术上取得了一定成果，已具备开发基于ARM9系统的无线传感器网络网关系统、基于TI公司ZIGBEE技术方案的无线传感器网络节点、无线传感器网络系统接入通讯基干网的通讯协议等技术水平，并推出了一定的实用型产品，在业界具有领先技术水平。

学院已建有嵌入式实训室，具备了网关系统开发条件。新建的智能电子实验室则以面向物联网的实验、实训和科研为目标，在投入使用后，能为本系统提供足够的实验条件保障。该系统全面培养学生物联网系统规划设计、部署调试、运行管理、应用开发等方面的关键技能和职业素养。

参考文献

[1] 王志良、刘 欣、刘 磊，《物联网控制基础》，西安电子科大，2014（3）

[2] 余成波、李洪兵、陶洪艳，《无线传感器网络实用教程》，清华大学出版社， 2012.（1）

[3] 武奇生，《物联网技术与应用》，机械工业出版社，2012（5）

基于物联网的远程监控系统 篇4

进入21世纪以来,物联网的概念已经越来越深入到民众的生活中。物联网中最重要的技术是RFID。它是20世纪90年代兴起的一种无接触式的物品识别方式,它属于自动识别技术的一员。它的主要核心部件是电子标签,通过相距几厘米到几米距离内读写器发射的无线电波,可以读取电子标签内存储的信息,识别电子标签代表的物品、人和器具的身份[1]。

由于RFID标签的存储量可以是2的96次方以上,它彻底抛弃了条形码的种种限制,使世界上的每一种商品都可以拥有独一无二的电子标签[2]。况且,贴上这种电子标签之后的商品,从它在工厂的流水线上开始,到被摆上商场的货架,再到消费者购买后结账,甚至到标签最后被回收的整个过程都能够被跟踪管理[3]。

RFID技术具有很多突出的特点:RFID技术不需要人工干预,不需要直接接触、不需要光学可视即可完成信息输入和处理,可工作于各种恶劣环境,可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便,实现了无源和无接触操作,应用便利,无机械磨损,寿命长,安全性高;总体成本一直处于下降之中,越来越接近接触式IC卡的成本,甚至更低,为其大量应用奠定了基础[4]。因此被日趋增多的使用在交通、物流、城市管理等各种不同场合,并且将RFID、互联网、无线传感网络、通讯等组合在一起,构成“物联网”,实现物物互联,最终可达到全球范围内的信息共享。

符合EPCGlobal标准的RFID标签,会在其中存储全球独一无二的EPC编码,这就为RFID在门禁系统中的使用提供了前提条件。当前的监控系统中,人员需要不间断的监视,而且在出现某些异常情况的时候,翻查摄像头的历史记录没有一个确定的时间点,这些都是可以通过人力来弥补。本论文根据现有研究基础,将物联网技术[5]。引入到监控系统中,构建远程无人值守的监控业务模式。

1 物联网技术概况

物联网是一个由感知层、网络层、应用层共同构成的庞大的社会信息系统,是一个涉及国民经济各行各业、社会与生活各个领域的无所不包的庞大产业链。物联网结构复杂,主要包括三大部分:

首先是感知层,承担着信息的采集,存储着物理与虚拟的海量信息;

其次是网络层,承担信息的传输;

第三是应用层,通过分析处理与决策,完成从信息到知识、再到控制指挥的智能演化,实现处理和解决问题的能力,完成特定的智能化应用和服务任务。

物联网是一个基于感知技术,融合了各类应用的服务型网络系统。可以利用现有各类网,通过自组网能力,无缝连接融合形成物联网,实现物/物,人/物之间的识别与感知,发挥智能作用,如图1所示为物联网技术物理分层结构图。

2 系统分析

本文设计了一种多种传感器融合监控的方案,将RFID作为人员识别的标准,红外探头作为触发器,摄像头作为记录非法入侵的设备,多种传感器组成无线传感网络[6]正是物联网技术实现的基础。

在一些敏感地方,如配送中心中,需要对出入人员进行授权管理。物联网技术的使用使得远程监控成为可能,多种传感器(RFID电子标签与阅读器、红外探头、摄像头)使用在监控系统中,这些传感器负责不同的模块,并将其获取的不同信息进行传递,最终达到监控的效果。

1)当有人进入配送中心大门时,安装在大门上的红外探头检测到有人进入,并通知RFID设备对进入人员进行身份鉴别;

2) RFID设备鉴别进入人员身份,如果为合法用户,则系统显示欢迎界面;如果为非法用户,则自动启动视频摄头对准进入用户,进行视频摄像,同时,自动短信通知系统管理员,有非法人员闯入;

3)系统管理员得到报警短信后,登录本系统,查看视频监控录像,如果为参观人员,且需要进行授权,则可远程为参观人员赋予参观权限。同时系统显示欢迎界面。否则,系统管理员则应该按相关管理制度,对闯入人员进行追查处理。

3 系统设计与实现

3.1 系统功能结构

基于物联网的远程监控系统主要包括3个模块:人员管理、授权管理、报警管理。

人员管理:系统需要对其授权用户进行管理,包括授权用户信息的维护、授权用户的增加和删除,另外在用户佩戴符合系统要求的RFID标签进入后,系统会给出欢迎提示;

授权管理:主要指对临时进入的用户授予进入的权限,使其成为合法授权用户;

报警管理:在系统检测到非法人员进入后,会产生报警操作,主要包括三种报警方式。第一种是启动摄像头,保存入侵录像;第二种是向系统管理员发送报警短信;第三种是发出警报声,提醒其余现场监控人员。

3.2 数据传输

在本方案中涉及到多种传感器的使用,这些传感器的控制程序是分开开发、基于不同语言平台的,因此,如何将它们采集到的信息进行数据传递是一个关键。对于这种跨平台的多种应用之间的协同工作,我们采用Web Services来解决。

Web Services被大家认为是实践SOA(Service-Oriented Architecture)的有效方法。Web Services指的是一个覆盖了互操作性的标准集合。实际上这些标准既定义了用来通信的协议,也定义了用来阐明服务和服务契约的接口的格式。它为企业在其内部实现平台之间的耦合提供了一个便利的方法,使得不同部分之间的数据能够轻松的传递。目前,国内学者已经有了一些尝试,大连理工大学的袁彬设计了无线身份认证系统[xl],河北工业大学的韩骁对于二维条码电子车票的研究[x2],浙江理工大学的王奎在服装吊牌防伪领域的应用[x3]都表明了这一新兴技术的广阔市场前景。如下XML代码所示,使用Xfire构建的Web Services服务,这个服务能够被不同的应用所调用,而调用者不需要考虑底层通讯的细节问题,屏蔽了不同语言平台之间的差异性,为数据的传输提供了一个便捷的通道。

3.3 数据库设计和系统设计

本方案使用多种传感器,它们所产生的数据通过调用Web Services存储进数据库,因此需要设计一个完善的数据库来存储这些信息。如下图所示,这四张表分别用来存储红外报警信息、授权用户信息、短消息报警信息和视频监控记录。

后台系统设置一个不断循环的线程,对红外报警信息(InfraAlarm)表里内容不断的进行读取操作,一旦读取到新的信息,表明有人或物体进入了监控区域,立即启动RFID阅读器,将读取到的数据与授权用户信息(RFID_User)表里内容进行对比,如果有符合的记录,则为合法进入;如果没有符合的记录或者没有读取到数据则认为这是一次非法进入,产生报警操作。在短消息报警信息(InfraAlarmMessage)表里增加一条新的记录,并调用短信猫模块进行短信发送;启动摄像头,记录入侵视频,并将信息保存在视频监控记录(VideoRecord)表里。至此,一个完整的监控流程完成,之后操作人员可以登录远程客户端来进行相应的授权或者进一步的操作。

3.4 实现效果

本文使用远望谷公司的XCRF-800系列读写器,该设备针对满足ISO18000-6B协议的标签而开发的读写器,具有质量稳定、性能可靠的特点。XCRF-500系列读写器和天线电缆、天线,标签组成一个完整的射频识别应用系统。读写器与天线、标签、计算机组成一个完整的读写器应用环境,读写器在计算机的控制下,向电子标签发出命令和能量,电子标签在能量的激励下响应读写器的命令返回相应的数据[7]。

如下图所示,读写器在接收到红外探头的探测信息后,开始进行人员判定,并将判定结果显示在web系统中。我们可以看到,佩戴未授权标签进入检测区域的人员会被记录,并通知系统管理员以及进行录像操作;而系统管理员可以登录系统进行远程授权的操作。(如图6)

4 结论

本文对于物联网技术在远程监控中的运用提供了一个可靠的解决方案,实现了远程值守的效果,对于应用者而言,可以通过使用多种传感器互相通信组成的小范围的“物联网”来实现其监控目的。但在一些方面仍有待深入研究:

1)使用摄像头之后可以考虑增加图像识别的功能;

2) RFID标签的安全性仍需进一步的研究。

参考文献

[1]Peter Jones,Hitachi Europe Ltd.Networked RFID for use in the Food China[M].2006:1-12.

[2]Melanie R.Rieback,Bruno Crispo,and Andrew S. Tanenbaum,The Evolution of RFID Security,Proc.IEEE, vol.76,no.5,2008,pp.560-577.

[3]Research on medicinal plant introduction and domestication[M].Beijing:Chinese Science and Technology Publishing House,2000.

[4]游战清,刘克胜,吴翔,林汉宏.无线射频识别(RFID)与条码技术[M].北京:机械工业出版社,2007

[5]孙其博,刘杰,范春晓等.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报,2010,33(3):1-9.

[6]崔莉,鞠海玲,苗勇等.无线传感器网络研究进展[J].计算机研究与发展,2005,42(1):163-174.

安全监控系统及联网管理规定 篇5

石桥煤业为保证安全监控系统正常运行工作，确保系统正常运行，建立了安全监测机构，配备管理干部和具有通风和安全监测专业知识的工程技术人员。具体如下：

矿长：安全监控系统管理的第一责任人，要在人、财、物等方面提供保障，确保监控系统的正常运行。经常浏览矿井信息传输情况，保证传输信息真实可靠，定期召开专题会议，经常分析故障类别及解决办法。

总工程师（技术负责人）：根据本矿具体情况，负责制定各部门岗位责任制及相关工种人员操作规程；制定不真实信息上传的处理方法；定期召开专题会议，组织专业人员培训学习，经常浏览矿井信息传输情况，对矿井瓦斯情况进行科学分析，负责处理监控人员汇报的隐患情况。

机电副矿长：经常浏览矿井信息传输情况；负责安全监控系统运行规章制度及相关工种人员操作规程的检查落实；定期召开专题会议，深入现场第一线解决系统运行中存在的问题；对弄虚作假、信息不真实传输的有关责任人及时严肃处理，参与处理监控人员汇报的隐患情况。

安检部长：严格执行安全监控系统运行各项规章制度；经常浏览矿井信息传输情况；深入现场第一线抓好监控系统正常运行工作，对井下出现的弄虚作假、信息不真实传输等隐患情况，要及时加以解决和处理，对解决不了的，及时上报有关负责人，矿方不予以处理可

直接申诉至上级主管部门。

通防部长：严格执行安全监控系统运行各项规章制度，负责网络系统正常运行的维护保养工作；负责本矿各种传感器、井下分站的校验工作，保证设备正常运行；经常浏览矿井信息传输情况，对矿井瓦斯状况进行科学监管和分析，对瓦斯超限等隐患情况，提出解决的措施和方法，并组织实施。

生产技术部长：严格执行安全监控系统运行各项规章制度；经常浏览矿井信息传输情况；及时掌握矿井采掘动态，督促测绘员及时做好系统的采掘跟踪和图纸填绘工作，杜绝越层越界和“三下”采煤，杜绝不真实信息上传。

瓦检员：严格执行安全监控系统运行各项规章制度，深入井下第一线抓好监控系统正常运行工作，专职管理监控系统分站、传感器、通讯电缆及局扇“三专两闭锁”等装置。如有损坏及时向矿调度室汇报处理，发现监控系统运行中出现的弄虚作假、信息不真实传输、瓦斯超限、无数据、无信号等重大隐患的，有权立即停止生产进行处理，并及时向矿调度室汇报。在瓦斯报表中要记录光学瓦斯检测仪与甲烷传感器的对照数据。

监控技术负责人员：严格执行安全监控系统各项规章制度，主要做好以下几方面工作。

1、掌握煤矿通风瓦斯知识、微机操作知识和安全监控系统基本功能。

2、不间断浏览、分析煤矿安全监控系统各种信息数据和参数。

3、掌握采掘动态和图纸填绘情况。

4、通过电子邮件或传真的方式，及时接收各级监管部门下达的各种文件、指令、通知书，及时上传矿有关隐患情况。

5、重大隐患及时通知有关负责人进行处理，并详细记录。

监控室值班人员：严格执行监控系统各项规章制度，做到：

1、精通煤矿通风瓦斯知识，熟练操作微机知识和监控系统基本技术。

2、不间断浏览、分析系统运行各信息数据和参数。

3、掌握所属煤矿采掘动态和图纸填绘情况。

4、对系统运行中的异常情况和瓦斯超限报警等隐患情况认真记录，及时报告值班领导并进行处理。

5、通过电子邮件或传真等方式，及时下达各种文件、指令、通知书等。

（一）监控室应满足以下条件：

1、每班至少必须配备一名监控技术人员值班，认真监视微机所示各测点瓦斯等信息数据变化情况，详细记录系统运行状态；及时接收上级主管部门下达的电子邮件或各种文件、指令、通知书等。

2、接到报警或断电信号后，应立即通知矿调度室，查明原因，并按规定程序上报矿负责人，处理结果应及时上报并做好详细记录备案。

3、每班由瓦斯员按规定使用光学瓦斯鉴定器与系统甲烷传感器显示数值进行对照、记录，并将结果报监控技术人员。当两者读数误

差大于允许误差时，先以读数较大者为依据，并报监控技术人员，由通风部门在8小时之内调校完毕。

4、矿调度室负责人每天要将监控系统分站、传感器、通讯电缆、局扇“三专两闭锁”、矿井测风情况、采掘进度、产量和领导干部下井情况以及安全人员下井监察等安全信息报监控技术人员，由监控技术人员录入微机管理。

5、如监控系统运行不正常或出现无信号、无数据、瓦斯超限等重大隐患，应立即通知矿调度室，立即停产处理，并按规定程序上报矿负责人，处理结果要及时上报县级中心站，并做详细记录备案。

6、矿调度室必须对当日获得的信息进行分析，写出主要问题及处理意见的书面日报材料，送矿有关负责人审阅，然后将报告主要内容及处理意见报送报送县级煤矿主管部门。

7、井下系统维护人员，发现各类传感器存在故障或不安全隐患时，应立即查明原因，进行处理。

8、矿长、副矿长、总工程师等矿级管理人员必须经常通过安全监控系统终端了解井下安全情况，学会利用安全监控系统科学管理瓦斯，杜绝重大事故发生。

9、矿各级管理机构应负责组织有关专业人员经常分析、研究安全监控系统的各类数据，结合井下采掘动态，掌握矿井瓦斯等变化规律，并制定相应的防范措施。

我矿矿井安全监控系统由机电队和调度室联合负责管理，系统操作人员由具备一通三防专业知识、监控系统运行基本知识的工种技术

人员担任，人数不少于三人。

矿井安全监控系统操作人员必须经过系统运行技能和通风专业技术培训，经考核合格后方可上岗，保持监控系统操作人员的稳定性。

（二）监控室对监控系统实时监控，发现有下列行为之一的，立即汇报值班矿长安排负责人限期改正；逾期未改正的，追究责任人相关责任：

1、矿井安全监控系统及监控分站、传感器等监控设备无“四证一标志”或未按规定检测、校验、维护保养的。

2、未按规定配足安全监控人员，或安全监控人员未经培训考核无证上岗的。

3、安全监控系统无人值班、值班人员脱岗或值班期间未认真履行职责、玩忽职守的；发生重大隐患未及时发现、认真处理、按规定上报的；重大隐患重复出现未采取有效措施予以排除的。

4、监控系统联网矿井系统不能正常联网运行、安全信息未按规定及时上传的。

5、各类传感器不按规定悬挂或甩开不用的。

（三）监控各职能人员不认真履行职责，未将有关安全信息及时上报及录入微机的，由安监部门处以罚款；故意上报不真实信息、发现安全隐患（包括系统故障、瓦斯超限、越层越界、虚假安全信息等）不认真处理并及时上报、发生重大隐患未及时发现并处理上报的，由安监部门吊销安全生产许可证；发生事故的，依法追究责任。

（四）本规定自颁布之日起执行！

石桥煤业生产组织管理办法

为进一步规范各单位安全工作加强生产服务管理，减少采掘生产影响时间，确保我矿2011生产任务的完成和矿井生产组织的正常稳定，特制订石桥煤业生产组织管理暂行规定：

1、调度室负责抓好全矿生产组织协调，保证开、掘、采工作面的正常生产。发生事故影响生产后，当班调度员没有及时准确的处理机没有及时做好记录，时候追究调度员责任，调度室主任和当值班副主任受连带责任；

2、安检部负责监督各区队和辅助部室的各种措施和制度的严格执行，把好生产安全关。因监督不到位，影响生产问题不能得到及时有效的解决，致使正常生产不能得到及时恢复，对安检部追究责任，处罚程度与事故单位相同；

3、机电部、机电队每天要加强机电设备的检查和维护，检修时间应规律和定时，最好与采煤队放顶时间或煤仓放空时间一致。其余生产时间应保持设备完好正常，有特殊原因改变检修时间，需提前向调度室申请或在生产调度会议上提出，不申请擅自停机检修，根据考核办法按照影响生产时间追究责任人和主管队长的责任；

4、通防部和通风队、防突队搞好工作面瓦斯、防突、防超及放炮工作。因该部门内部工作配合、管理不力导致存在不安全隐患影响生产，如通风管理、瓦斯防治、放炮不及时和因准备不足影响放炮时间等导致的影响生产区队正常生产的，根据相关考核办法追查责任人责任，主管队长及跟班队长受连带责任；

5、财经部、供应科保证矿上生产所用资金和各种材料、设备的及时供应。生产过程中材料不能满足生产需要，配件设备没有备用不能满足使用要求，导致生产不能正常进行的，按影响生产时间处理；

6、生产技术部要提供了可靠的生产技术措施、地质预报、井上井下施工现场各种技术参数等。因措施不完善、补充措施不及时、地质预报没有或不准确导致影响生产，根据相关考核办法追究相关责任人责任，部门主管及副职受连带责任。

7、开掘区队严格按照生产技术部和通防部提供的措施安全施工，积极组织生产，完成矿下达的月生产经营指标。因区队班前会期间井下问题没有安排妥当、安排任务不够周祥致使井下工作不能顺利进尺，根据考核办法按照影响生产，对责任队长进行追查责任。

8、影响生产事故发生后，由安检科组织，调度室配合进行追查，严格按照考核办法进行追查相关责任单位、责任人及主管队长的责任。

考核办法

为了更好的服务生产，加强对生产组织管理暂行规定的落实，特制订本考核办法：

一、成立考核小组

组

长：陈法喜

副组长：范纯启、赵志宏、吴仕彦、杜明峰

成员：孙思华、钟付云、崔守贵、刘青进、王振刚、何玉中、田翰、陈方喜、崔全亮、侯毛

二、周阿明、文朝云、高银生、陈世应、吴家才、李元振、邓少忠、厐垚、陈洪友、王建军、李发忠、白涛、陈明江

二、考核时间：实行旬验收、月考核、月兑现；

三、考核办法：

1、矿设立生产组织办公室，办公室设在调度室，由杜明峰人生产组织办公室主任，负责日常生产组织、协调、考核工作；

2、各单位严格按照本单位职责，全力以赴确保生产的正常、安全进行；

3、月任务考核：生产单位以每月产量和进尺为标准，每月生产经营计划会议上给各个区队下发生产计划，有异议的在计划会议上当场提出，生产指标一旦下发，不得中途更改；

4、考核小组必须定期派人到现场落实各区队安全生产情况，发现问题及时处理。升井后做好跟班记录，作为旬考核、月度考核的基准参数；

5、凡因服务单位、部室因服务生产工作不到位、不及时而影响生产，根据影响生产时间处罚。单工作面或掘进头每影响1小时对责任单位罚款300元，责任单位主管领导、当班跟值班副职连带罚款100元/次；影响双头以上每小时对责任单位罚款500元，并对责任单位主管领导及当班跟值班副职连带罚款200元/次；

6、每月1、11、21日上午由技术部和劳资科专项验收，下午16:00在调度会议室组织分析旬完成情况，生产中存在的问题，下一步应该如何采取适当的措施来完善生产中存在的不足等。每月5号以前由财务和劳资科协调统计好上个月各区队和部室的工作完成情况，并根据相关规定把奖罚情况落实下去。四：奖惩办法：

1、始终以安全为第一目标。生产单位在完成计划期间，必须杜绝三级以上非伤亡事故，否则本月度取消所有相关奖励，并追究责任单位相关责任；

2、奖励标准：

完成月度指标并且工程质量验收合格； 完成奋斗目标并且工程质量验收合格； 完成发展目标并且工程质量验收合格；

副职是正职的0.8倍，辅助单位及各部室是所属单位的0.8倍。

3、处罚标准：完不成计划指标，按照对指标的差额对生产区队进行罚款，每10米一个台阶，每个台阶工资下调20%，并对主管队长进行处罚，每个台阶罚款500元，副职是正职的0.8倍。辅助部门

是生产部门的0.8倍。

4、希望各单位高度重视，积极服务与配合，认真执行各单位职责，积极配合生产区队安全正常生产，确保矿各种生产经营指标顺利完成！

5、本办法资颁发之日起执行

石桥煤业调度室

大田农业物联网系统研究 篇6

关键词：农业 物联网 系统 研究

中图分类号：F320.1 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2013）18-0045-02

1 大田农业物联网系统简介

大田农业是和精细农业相对的概念，是指大面积种植作物的农业生产。从作物种类上讲，小麦、水稻、玉米等在我国都有大面积种植，可称为大田农作物，如东北的大型农场种植的玉米就是大田农作物的典型代表。大田农业体现了农业生产的规模化，“小土”变大田，是我国农业现代化的首要前提和必然选择。

大田农业物联网是农业物联网的一个分支，与精细农业物联网系统不尽相同，大田农业物联网系统主要针对大田农业种植分布较广、监测点较多、布线和供电有一定难度等独有的特点，利用物联网技术，采用高精度土壤温湿度传感器和智能气象站，远程在线采集土壤墒情、气象信息，实现墒情（旱情）自动预报、灌溉用水量智能决策、远程和自动控制灌溉设备等功能，进而实现精耕细作、准确施肥、合理灌溉的目的。

相对精细农业物联网而言，大田农业物联网系统更加先进，系统可以根据不同地区的农业生产条件，如土壤类型、灌溉水源和方式以及种植作物等统筹划分各类型区，再在各类型区域里选取具有典型性的地块，建设含有土壤水含量、地下水位量、降雨量等水文信息的具有自动采集和传输功能的监测点。通过灌溉预报和信息监测时报两个系统，获取农作物最佳灌溉时间、灌溉用水量等，定期向群众发布，科学指导农民灌溉。

2 大田农业物联网系统组成

大田农业物联网系统主要由四个平台构成，分别是智能感知平台、无线传输平台、运维管理平台以及应用平台。这四个平台系统功能相互独立，系统网络相互衔接，形成大田农业物联网系统这一个大的平台。

2.1 智能感知平台

智能感知平台是整个大田农业物联网系统平台中的基层平台，它直接对农作物生长需要的土壤、温度等所需外在条件开展监测服务，是整个系统的基础和第一链条。这个平台主要包括：（1）两类土壤传感器，即土壤水分传感器和土壤温度传感器，主要对农作物土壤条件把关监测。（2）智能气象服务站，主要服务农作用生长外在的温度、湿度、降水量、风速和风向以及辐射情况等条件。智能气象服务站针对各类气象信息，因此作用较为综合，服务范围较广。如在水稻种植中，农田水位、水温等都可以通过智能感知平台直观的反映出来，从而获取第一手的资料。

2.2 无线传输平台

无线传输平台也称传输网络平台，承担信息的传输。无线传输平台与智能感知平台紧密联系，是整个系统平台的第二链条。根据物联网的传输介质不同，无线传输主要有：（1）GPRS、CDMA、3G无线网络。这类移动通讯载体，具有无布线、易布置、可流动情况下工作的特点，恰好可以应用于不利于布线布网的野外大田农作物种植场合。（2）WLAN无线网络。属于区域内的无线网络，他兼有以太网、宽带网的优点，又具备GPRS、CDMA、TD等网络的部分无线功能，将是大田农业物联网系统中无线传输平台的发展方向之一。

2.3 运维管理平台

运维管理平台属于管理平台，与无线传输平台紧密联系，是一种智能管理系统，属于整个系统平台的第三链条。运维管理平台主要包括灌溉远程控制、灌溉自动控制、墒情预测、旱情预报以及农田水利管理等。通过无线传输平台传递过来的农作物及其环境信息可以在运维管理平台开展平台管理，调度指挥。例如，通过旱情预报反映上来的信息，可以决定实施远程灌溉，远程灌溉时间长短、用水量大小等都可以在运维管理平台实现。再如，农田水利管理涉及众多方面的内容，只有智能化的运维管理平台才能为其提供科学、精确、高效的管理。

2.4 应用平台

应用平台与运维管理平台紧密相连，属于整个系统平台的第四链条，是一个终端平台。应用平台主要包括两部分：一是网络技术应用平台，主要包括手机短信、彩信，WAP平台以及互联网访问等，信息终端可远程了解和处理监测信息、预警信息等；二是网络应用主体平台，主要包括政府部门，如农业、水利、气象等部门，这些部门能通过该平台对大田农业生产实施专业指导，提升农情、农业气象、农田水利等综合管理水平，从而实现农业生产的专业化、精细化、科学化。

3 大田农业物联网系统应用案例分析

新疆是我国重要的棉产地，棉花产量占全国三分之一；棉花质量也较优，受到国内外一致好评。然而新疆干旱缺水现象十分严重，成为棉花生产的短板。利用大田农业物联网系统较好的解决了这一问题。

新疆兵团有关部门密切配合，运用农业物联网和自动化喷滴灌控制相结合，实现了几十万亩棉田智能化、精准化灌溉。这项滴灌技术主要由中心主控系统（主计算机、控制柜）、电磁阀、田间湿度传感器（可测土壤湿度绝对值）、气象观测站（可测量气象、风向、风速）、数据采集指令传输等设备组成，可有效控制土壤水分、含盐量、肥力以及病虫害情况。此技术还可利用手机短信控制阀门，对设定区域进行灌溉，譬如 五六十亩棉花地如按照以前人工下地灌溉得花整整两天的时间，现在只需发发短信，六七个小时之内就能将五六十亩地浇灌完，既省力又省时；同时利用回传数据，随时记录、查询、打印整个灌溉区域的气象资料、土壤资料以及灌溉情况。

而在哈密市南戈壁非农企业节水示范区，田间控制站电脑可以按照指令为450亩棉田自动浇水。这套自动化灌溉系统，在国内具有领先水平。农民在家中，或是在泵房管理中心，只要点一下鼠标或是发个短信，就可以开启水泵；另外，农民或相关人员通过互联网或是短信查询，就可以及时了解地块灌溉情况，也可以了解别的地块灌溉情况。这套系统把农民从繁重的体力劳动中解放了出来。

总之，大田农业物联网技术支持下的滴灌技术的实施，平均滴水量320m3/亩，可以有效缓解棉花的旱情，有效利用水资源；同时自动化智能化的控制避免了人工作业出现的浪费和失误现象，而且节省人力消耗，还有效的减少跑、冒、滴、漏对土地造成的污染，提高了棉花产量，确保了棉花生产持续稳定丰产丰收。

4 结语

农业是国民经济的基础，其重要性不言而喻。在我国现代化的实现过程中，农业现代化必不可少。大田农业生产是规模化、专业化、产业化的生产，是我国农业现代化的发展方向之一。大田农业生产与物联网的有效融合，形成了大田农业物联网系统，这个系统在我国农业现代化的进程中有着重要作用。系统的智能感知平台、无线传输平台、运维管理平台以及应用平台既互相独立又密切联系，一方面提高了大田农业的管理水平，另一方面实现了大田农业的生产现代化。除新疆之外，目前，大田农业物联网系统在全国各地有着广泛应用，如禹城农田智能灌溉系统、富岗果园墒情检测系统以及肥乡节水灌溉示范项目等。我们有理由相信，随着系统技术的进一步发展，国家惠农政策的进一步实施，农民素质的逐步提高，我国大田农业物联网系统必将更加完善，应用将更加广泛，必将有力促进我国农业现代化的早日实现。

参考文献

[1]黄松飞.山东寿光的物联网样板.通信世界，2009年第46期.

[2]孔晓波.物联网概念和演进路径.电信工程技术与标准化，2009年第12期.

[3]管继刚.物联网技术在智能农业中的应用.通信管理与技术，2010年第03期.

基于物联网的温室监控系统设计 篇7

我国是一个农业大国, 目前在广大农村, 温室比比皆是。近年来, 随着我国农业和农村经济的发展, 农业生产方式逐步由传统的粗放经营式向现代集约型经营方式转变, 农业科技示范园, 作为现代集约型农业和高新科技应用的示范窗口, 应运而生。随着科学技术的进步, 温室的结构档次在逐步的提高, 建设一种可提温室内作物产量和质量, 降低生产成本, 减轻工作人员劳动强度的温室监控系统, 能够实时显示温室内温度、湿度、光照度等环境数据, 是广大温室作物生产人员的迫切需求。

1 控制方案的设计

系统由一个上位机、一个USB转485隔离转换器、8个STC12C5A60S2单片机、8个温度传感器DS18B20、8个湿度传感器SHT11、8个光照传感器BH1750FVI组成, 如图1所示。其中每个温度、湿度和光照度采集模块有8个通道, 数据采集模块的设计符合RS-485总线要求, 完成了数字校零、软件滤波、线性变换等环境检测功能。

2 系统硬件设计

PC机的串行接口为RS-232或USB总线, 现阶段应用更多的是将RS-232接口转换成RS-485接口, 然后采用RS-485进行长距离、高速的串行异步通信。单片机采用RS-485进行串行通信, 只需要将TTL电平的串行接口通过芯片转换为RS-485串行接口, 这种转换比较简单, 本系统采用的是MAX485芯片。利用PC现有的USB接口, 系统中采用USB转485隔离转换器来实现。在传输过程中防止对信号的干扰采用光电隔离电路, 如图2所示, 同时防止静电和雷击对系统的损害采用防雷电路, 如图3所示。

3 系统软件设计

由于485总线是一种异步半双工的通信总线, 在某一时刻, 总线只可能呈现出一种状态, 在PC机与多单片机系统构成的多机通信系统中, 一般采用主从式通信, 主机处于主导和支配地位, 定时发出监控命令后等待从机的应答。各从机处于侦听状态, 不能主动往总线发送数据, 必须等待主机的命令, 在接收到地址帧后, 立即判断是否在呼叫自己, 如果不是则不予理睬。如果是则继续接收下面的数据。接收完一个主机监控命令后先进行校验, 如果校验正确则解析接收的监控命令, 并根据命令回送相应的应答帧。而且任何时刻只能有一个单片机处于发送状态, 但主机发送时所有单片机必须都处于接收状态。

每个单片机分别读取DS18B20传感器上温度值, SHT11传感器上湿度值、BH1750FVI传感器上光照度值通过485总线按地址码顺序依次循环传输到PC机上显示。软件程序流程图如图4所示。

通信协议采用Modbus协议。主设备可单独和从设备通信, 也能以广播方式和所有从设备通信。如果单独通信, 从设备返回一消息作为回应, 如果是以广播方式查询的, 则不作任何回应。Modbus协议建立了主设备查询的格式:设备 (或广播) 地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误检测域。从设备回应消息也由Modbus协议构成, 包括确认要行动的域、任何要返回的数据、和一错误检测域。如果在消息接收过程中发生一错误, 或从设备不能执行其命令, 从设备将建立一错误消息并把它作为回应发送出去。数据校验方式采用CRC校验。CRC域是两个字节, 包含一16位的二进制值。它由传输设备计算后加入到消息中。接收设备重新计算收到消息的CRC, 并与接收到的CRC域中的值比较, 如果两值不同, 则有误。

4 上位机软件设计

微软公司的Visual Basic 6.0是windows应用程序开发工具, 是目前应用最为广泛、易学易用的面向对象的开发工具, 并且为用户提供了大量的控件。这些控件可用于实现各种功能, 减少了程序设计的很多困难。本设计利用Mscomm控件实现和RS485串口的多路数据通信, 接收测量系统上传的数据, 在上位机上进行显示, 然后分析完成的数据绘制出曲线, 数据库的存取和报表打印。

上位机部分程序如下:

5 总结

随着科技的发展, 智能管理系统会逐渐进入农产业, 本文对温室监控系统提出了设计思路, 提出了软件设计, 硬件设计以及上位机设计的方案, 从而有效的对温室内温度、湿度和光照度等环境因素实时监控, 减轻了工作人员劳动强度, 为农作物提供一个适应的环境, 实现最优化管理, 收到最优的经济效果。

摘要：针对传统的温室人工管理的不方便, 本文设计一种基于物联网的温室监控系统。该系统实现实时采集温室内的土壤及空气温度、土壤及空气湿度、光照强度等环境参数, 以直观的数据和曲线方式显示给监控人员, 可以根据作物的需求提供报警信息, 同时可以对数据进行存储、查询和打印。利用环境数据与作物的信息, 生产人员可以进行正确的栽培管理, 以求达到作物的最佳生长条件, 实现最优化管理, 收到最优的经济效果。

关键词：温室,监控,物联网

参考文献

[1]刘光斌, 刘东, 姚志成.单片机系统实用抗干扰技术[M].北京:人民邮电出版社, 2003.

[2]杨文霞.现场总线技术的研究与应用[D].大连:大连理工大学, 1999.

[3]范逸之, 陈立元.Visual Basic与RS-232串行通信控制[M].北京:清华大学出版社, 2004.

基于物联网的煤矿安全监控系统 篇8

作为我国国民经济以及社会发展的基础, 煤炭在我国的一次性能源的生产和消费中所占的比例分别是76%和69%。根据预测得知我国的煤炭生产和消费到2020年仍将占到我国总体一次性能源生产和消费的60%左右的比例, 到2050年的时候仍将占到50%以上的比例煤矿开采是我国重要的传统产业, 煤矿的安全运作对其起到了保证及推动的作用。根据相关统计, 近五年来全国煤矿共发生了1340起一次死亡人数在3-9人的重大事故, 每年平均发生270起, 在全国各类重大安全事故起数中所占的比例是12%;发生218起一次死亡人数在10至29人的特大事故, 每年平均发生44起, 在全国各类特大事故起数中所占的比例是36%;发生43起一次死亡30人以上的特别重大事故, 每年平均发生9起, 在全国各类特别重大事故起数中所占的比例为的59%。可见如何构建基于物联网的煤矿安全监控系统具有重大意义。

2 煤矿安全物联网研究现状

国外对物联网的应用研究起步较早, 其取得研究成果也较为丰富, 比如在20世纪末, 加拿大国际镍公司的研究员针对煤矿地下采矿设备的遥控指挥问题, 研究设计了一种获取地下数据的装置, 命名为“Horta”, 该成果可通过激光陀螺仪对井下环境的扫描生产三维结构图, 实现对矿井挖掘、运输等活动的远程控制。美国加州大学伯克利分校的Doherty等人在2000年针对煤矿物联网系统中人员定位问题, 通过研究提出了凸规划定位算法, 该算法通过将节点定位问题转化为凸约束优化问题来计算位置坐标, 其定位精确度比较高。澳大利亚工业研究所在2002利用虚拟建模语言研究了提出“矿井数据四维可视化”概念, 并开发出了一个矿井的四维可视化平台, 该平台实现了矿井地球物理、地质等数据的图片化展示, 进而形成了矿山的虚拟环境。美国Rabaey J等人在2002年针对物联网RFID射频技术中的定位问题提出Robust position定位算法, 该算法引入了置信度来提高定位的精确性, 但是该算法在系统的实际应用中需要较长的覆盖时间。美国宾汉顿大学计算机系统研究室通过对物联网接口协议的研究, 在2005年前后分别提出了物联网系统中的各类协议标准, 进而规范了物联网设计的相关标准。

3 煤矿安全物联网监控系统架构

基于物联网的煤矿安全监控系统主要是由3个层面组成。主要包括了感知层, 具体说就是信息采集与施用层;传输层, 就是数据信息的传输层;应用层, 也就是各类信息的管理应用层。最底层的感知层主要包括各类传感节点, 主要功能是对煤矿的瓦斯含量、空气湿度、煤矿粉尘和生产计量等数据信息进行采集;而传感层的主要功能将各类传感节点采集的数据信息通过传输网络传输到应用层上;而应用层主要是提供煤矿安全管理中应用的各类管理应用软件, 主要是完成对各类数据信息的存储和处理, 分析以及应用。下面将基于上诉的网络架构, 结合我国煤矿安全物联网应用中的问题, 在上文需求分析的基础上, 对煤矿安全物联网模型进行设计。

煤矿安全物联网监控系统是利用物联网技术, 把与煤矿各类与环境、设备、人员等有关的传感器, 比如瓦斯、人员识别、湿度、计量设施等传感器, 装备在煤矿的开采、利用、安全监控等层面里, 然后将各类传感器节点连接到系统中的无线网络和互联网, 从而实现了煤矿企业安全管理工作与煤矿开采各环节的整合。接着将各类煤矿管理应用工具同时融入到这个物联网系统, 用更加精细、动态和智能的方式管理煤矿生产, 提高煤矿生产的效率, 进一步改善煤矿安全生产条件, 促进煤矿企业的整体信息化水平的提高。通过以上分析, 煤矿安全物联网监控系统总体结构可以分为三个层次, 分别是感知与控制层、信息集成层及管理决策应用层, 结合企业需求分析, 这里将在三层基本结构的基础上, 加入信息展示层, 作为企业的门户系统。

4 煤矿安全物联网监控系统总体设计

煤矿安全监控系统的软件系统需要保证各类异构信息能够在一个统一开放的平台的运行, 其中各类异构信息主要包括了设备、环境、人员、管理等信息, 这些异构信息能够在这个系统顺利的联通及共享, 进而使得各个不同功能的软件系统有序、协调的运行。软件系统需要实现的主要功能包括:信息资源的分类与采集、系统设置维护、数据检索及统计、专题数据服务引擎与接口, 以及三维建模分析, 具体功能如下。

(1) 系统设置维护。系统的设置维护需要对用户与权限进行管理、对操作日志进行管理、还需对数据字典与编码管理, 以及数据备份等。

(2) 信息资源分类采编。信息资源的分类与采编主要实现数据录入与采集表单、图档的上传下载、信息的分类编码功能。

(3) 数据检索统计。数据的检索统计功能主要包括了数据的综合检索、数据的统计分析、图档综合检索与数据与图档下载。

(4) 三维建模分析。三维建模分析主要包括了三维建模引擎、三维图形显示和三维建模分析计算这几大功能。

(5) 专题数据服务引擎与接口。专题数据服务引擎与接口模块的主要功能包括了作业监督与调控、安全监测、以及ERP与OA接口。

5 总结

本文在对通过分析国内外物联网研究现状及物联网在我国煤矿安全监控系统应用现状的基础上, 指出了我国传统煤矿监控系统中存在的问题, 以及我国煤矿安全物联网监控系统目前的缺陷。然后在此基础之上结合物联网技术, 设计出了相对完善的煤矿安全物联网监控系统, 并给出了其详细的硬件设计和软件设计。

摘要：针对我国煤矿安全事故时有发生的现状及煤矿监控系统中存在的主要问题进行了研究, 提出了基于物联网的煤矿安全监控系统。先对物联网的基础理论进行了研究, 再对煤矿安全物联网监控系统进行了架构, 最后进行了系统设计, 有一定的实用价值。

监控系统联网 篇9

目前电梯监控工作所涉及到的监管部门有物业管理和电梯维修商、特种设备检验机构。电梯厂家、质检部门等往往通过人工统计和上报才能了解电梯的检修时间、检修详情等运维情况, 人工统计和上报往往有很大的误差, 这使电梯厂家对电梯的性能情况的了解和改进、质检部门了解问题和处理纠纷等工作难以准确、有效的进行。然而保障用户、电梯厂家、电梯维保单位、电梯维修单位和质检部门等多家监管 部门及时、有效的获取电梯运维数据会使电梯的监管工作更加系统化, 为了更好的解决这些问题, 使电梯监控方案更有效、更精确的执行, 迫切需要研制一套效率更好、安全性更好的电梯远程监控方案。

1 物联网在电梯监控系统中应用

物联网监控系统可以对电梯运行状况进行远程实时监测, 随时了解电梯运行状态;监视门锁违规短接现象的出现, 防止因此而发生的恶性事故;电梯发生故障特别是出现困人时, 立即自动向管理者和监控中心发送报警短信息, 提高故障反应和处理速度, 防止造成恶性事故;具备电梯所在楼层指示功能, 以便在电梯出现运行故障时, 指引维修人员准确确定现场位置, 并尽快赶到现场;记录电梯最近3天的运行数据, 以备查询分析;在电梯发生故障时, 自动将故障前后的运行数据单独抽出, 并长期保存, 以便进行故障分析;采用数据统计的方法, 分析故障的类型, 预防电梯故障发生, 提高电梯运行安全性;为电梯的日常维护和保养提供直接的数据支持, 以提高维保工作效率, 降低维保成本;自动记录电梯运行中出现故障的类型和发生时刻, 以掌握电梯的真实运行状况;记录维保人员巡查保养时间, 方便管理部门对维保工作的监督与核查。

2 物联网电梯监控系统设计

所设计监控系统采用了计算机控制、3G网络通信、物联网等先进技术, 把电梯运行数据与物业部门、维保部门、电梯主管部门及监控中心的计算机连接起来, 构成电梯远程监测与报警网络, 实现分散监控, 分级管理。

(1) 电梯运行状态数据采集系统

数据采集终端应设置有GPRS无线传输模块, 其作用是将采集到的数据按照一定的协议打包, 传输至传输层, 利用无线传输网络发送至业务应用层。维保身份识别器负责记录电梯日常的保养信息, 维护的开始和结束时间, 维保人信息等。维保身份识别器采用的是无线射频识别 (RFID) 技术, 该技术是一种无接触自动识别技术, 其基本原理是利用射频信号及其空间耦合、传输特性, 实现对静止的或移动中的待识别物品的自动机器识别。一般由两个部分组成, 即电子标签和阅读器。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间 (无接触) 耦合, 在耦合通道内, 根据时序关系, 实现能量的传递、数据的交换, 参数设置: 通过调整采集系统机房终端和轿厢部分传感器的参数, 可以对电梯编号设置, 方便机房部分与被监控电梯的准确通信。

(2) 电梯运行状态数据传输系统

电梯运行数据的可靠传送是应用了物联网技术可靠传送的特点, 实现于物联网系统架构的传输层。系统的传输层采取GPRS组网方式, 将感应层数据采集终端采集到的电梯运行状态数据安全可靠的传递至各个控制中心服务器。数据采集终端将采集到的电梯运行状态数据与采集终端的ID号封装成数据包, 通过GPRS网络将数据包发送至系统控制中心服务器, 系统控制中心服务器具有固定的IP, 通过拨号上网接收数据采集终端发送过来的电梯运行状态数据, 对数据包进行解读, 通过ID号判断数据包中数据是否是所监控电梯。若验证通过, 则通过网络返回一个应答信号。通过这种方式, 数据采集终端与系统控制中心之间通过GPRS网络建立了一条数据传输通路。记录仪在电梯发生故障时, 实时记录故障, 同时将故障信息通过GPRS模块发送到服务器, 服务器将故障信息写入数据库。服务器在空闲的时候采用轮询的方式向记录仪发送读取每日运行记录等指令, 记录仪将对应的信息发送到服务器。

(3) 电梯运行状态数据的控制中心

电梯运行数据的业务处理是应用了物联网技术智能处理的特点, 实现于物联网系统架构的业务应用层。控制中心服务器安装在各个区县的电梯管理中心, 对所有被监控电梯进行远程监控, 对其运行数据进行解析和存储, 及时有效的实现对所监控电梯的信息管理和维护。控制中心的监控软件系统可以根据接受到的数据观测电梯运行状态, 若出现故障则根据故障数据分析故障原因, 并及时通知维修人员排除故障, 必要时可设置参数, 通过通信服务器发送调整参数指令。电梯远程监控系统控制中心模块软件部分采用B/S系统架构设计方式, 这种浏览器/服务器的体系架构便于与用户之间的操作, 用户可以方便的查询电梯实时运行状况, 并且能够对数据采集终端传感器等元件进行参数初始化等简单设置。

3 电梯监控系统软硬件介绍

管理系统软件组成:

服务器软件:安装于计算机上, 用于接收设备传输的数据并传递给客户端软件。

客户端软件:安装于计算机上, 用于接收服务器软件传递的数据, 并通过图形界面显示在计算机屏幕上。

SQL Server2005数据库服务器:安装于计算机上, 用于存储设备传递的数据。软件实现的功能:显示单台电梯实时运行情况, 也可同时显示多台电梯运行情况。功能强大的电梯信息管理功能。数据导出功能, 可将数据导出到Microsoft OfficeExcel中。电梯故障自诊断功能, 通过传感器方式采集电梯信号可自动检测电梯的故障及状态, 具备电梯故障的自动上报功能。可自动将电梯自动上报到监控计算机。

安防管理硬件设备组成:采集电梯的实时信号, 分析电梯的实时运行情况, 判断电梯是否出现故障;电梯在运行过程中, 实时上传电梯的各种信号;电梯在等待过程中, 每隔固定时间上传一次电梯的实时信号;电梯出现故障后, 主动上传电梯出现的故障类型、出现故障的时间、地点;电梯出现故障后, 存储电梯出现的故障信息;具有直观的显示功能。

4 总结

电梯物联网监控系统是是将数据采集, 数据传输, 数据处理集为一体, 需要把多个传感器信息, 进行准确采集, 采用先进的无线网络技术对多项数据进行有效的传输、采用B/S系统和SQL Sever数据库管理平台进行智能监控。基于B/S结构的电梯电子监管系统, 利用射频识别技术结合监管工作实际需求, 符合当今物联网术发展趋势, 该系统可以对电梯的运行状态进行实时监控, 且在电梯出现故障时能及时向相关单位报警并及时解救被困人员, 达到了设计要求, 具有很高的推广价值。

参考文献

[1]何立民, 物联网概述[J].单片机与嵌入式系统应用[J].2011 (10) :79-81

[2]谭雪清, 理解物联网-应用物联网-推广物联网应用[J].中国自动识别技术, 2009, 21 (6) :49-51

[3]马新刚, 秦现生, 罗淳榕, 沙全友.基于电话网络的远程电梯监测与评估系统[J].测控技术, 2006, 25 (7) :34-36.

监控系统联网 篇10

物联网技术是一项新兴的技术, 广义上的物联网是信息空间与物理空间的融合, 将一切事物数字化、 网络化, 实现高效信息交互方式, 是信息化在人类社会综合运用达到的更高境界[5], 物联网技术正悄悄应用到人们生活的方方面面。

针对目前路灯控制中遇到的问题并结合物联网技术的特点, 提出了基于Zig Bee无线传感器网络和GPR技术的智能路灯监控系统。 该系统采用无线控制的方式代替传统的有线控制, 摆脱了线缆的束缚, 不仅施工简单,成本低廉,而且还极大地提升了系统的性能。

1 监控系统工作原理

智能路灯控制系统主要由控制路灯工作的Zig Be网络和GPRS远程数据传输模块两部分组成。

控制路灯工作的Zig Bee节点包括以下三类, 协调器节点、路由器节点和终端节点。 其中协调器节点只有一个,路由器节点和终端节点都有若干个。 协调器节点负责建立网络并与GPRS模块进行数据交互。 路由器节点可以作为无线节点的中继控制器,同时也可以作为一个终端节点对路灯进行控制。 终端节点只能接收控制信号并对路灯进行相应的控制。

GPRS模块与协调器节点通过串口相连接。 GPRS模块可以将Zig Bee网络收集的各节点数据通过GPRS网络发送到远程控制终端,同时也可以将远程控制终端发送过来的控制命令通过协调器节点传递给Zig Bee网络。

系统工作原理:远程控制终端将控制命令通过GPR网络发送到GPRS模块,GPRS模块再通过协调器节点将命令发送到终端节点,从而实现对路灯的控制。 同时终端节点也可以将自身的状态通过GPRS网络发送到远程控制终端,从而实现对路灯的远程监控。 系统的工作原理图如图1 所示。

2 系统的硬件设计

系统的硬件电路主要由三部分组成:CC2430 通信电路、路灯开关电路和GPRS模块与协调器节点的连接电路。

2 . 1 通信电路

选用TI公司的CC2430 芯片来构建Zig Bee网络。CC2430 的性能十分优异, 单片的价格仅为几美分, 这使得它可以以很低的费用构建Zig Bee网络, 结合TI公司业界领先的Zig Bee协议栈,使得它具有很强的市场竞争力。 另外CC2430 还具有多种运行模式, 这使得它十分适合搭建低功耗的系统。

由于Zig Bee形成的是一种短距离的无线网络, 覆盖的距离有限, 因此当路灯之间的距离较远时,Zig Bee控制节点之间传输的数据就很有可能不稳定。 为了提高Zig Bee节点信号的传播距离,增强系统的可靠性,有必要提高各节点的输出功率。 为此选用TI公司的CC2591 芯片。CC2591 是一款性能优异的射频前端, 可提供22 d Bm的输出功率,而且可以与CC2430 实现无缝连接[6]。 CC2591 与CC2430 相配合可以极大地增加无线信号的传播距离。CC2430 通信电路原理图如图2 所示。

2 . 2 路灯开关电路

系统通过控制终端节点I/O口的高低电平来对继电器的通断进行控制,进而控制路灯。 由于CC2430 芯片的各个I/O引脚的驱动能力有限, 不能直接驱动继电器,于是选用TI公司的SN74HC04D作为输出缓冲,它与其他元器件配合间接控制继电器,进而控制路灯。 路灯开关电路如图3 所示。

2 . 3 数据远传电路

系统要求对路灯进行远程控制,然而Zig Bee无线网络的一个特点就是近距离, 为了实现远程监控,系统搭配了一个GPRS模块,Zig Bee无线网络可以通过GPRS网络与远程控制终端进行联系[7]。 本系统采用的GPRS模块是西门子公司的MC35i, 该模块的体积小、 功耗低, 能够提供数据、 语音、 短信等功能, 完全满足系统传输数据的要求。 MC35i与Zig Bee网络中的协调器节点通过串口相连接。

3 系统的软件设计

系统的软件设计主要包括两部分:GPRS模块子程序和Zig Bee节点子程序。 其中Zig Bee节点子程序又包括协调器节点程序、路由器节点程序和终端节点子程序三部分[6]。

3 . 1 GPRS模块程序

GPRS模块是Zig Bee无线网络与远程控制终端进行数据交互的桥梁。 当GPRS模块检测到有协调器节点通过串口发送过来数据时, 则将数据写入缓存区, 然后再将数据发送出去。 同时如果GPRS模块接收到远程控制终端发送过来的命令,则将命令通过串口发送给协调器节点,并最终传递到各个终端节点。 GPRS模块的程序流程图如图4 所示。

3 . 2 Zig Bee节点程序

3 . 2 . 1 协调器节点程序

协调器节点的主要作用是建立无线网络并与GPR模块进行数据传输。 协调器节点上电后会主动建立一个网络, 然后等待路由器节点和终端节点的加入, 并最终将所有的Zig Bee节点组成一个网络。 同时协调器节点还要接收由GPRS传输过来的命令, 并将命令发送到其他Zig Bee节点。 如果其他终端节点需要发送数据, 协调器节点还负责将数据通过串口发送到GPRS模块。 协调器节点的主程序流程如图5 所示。

3 . 2 . 2 路由器节点程序

路由器节点上电后会申请加入由协调器节点建立的网络,一旦加入网络路由器节点就进入监控状态。 一方面监测有无其他路由器节点或终端节点申请加入网络, 并根据情况做出相应反应; 另一方面监测有无从协调器节点发送过来的命令,如果有则根据命令进行相应的读写操作。 路由器节点的主程序流程如图6 所示。

3 . 2 . 3 终端节点程序

终端节点的主要作用是监控有无从协调器节点发送过来的命令,如果有则根据命令对路灯进行控制。 如果要读取自身状态,则根据命令将读取到的状态发送给协调器节点。 终端节点与路由器节点不同,它只能接受控制命令并发送数据,而不能加入其他节点。 终端节点的主程序流程图如图7 所示。

4 系统测试

4 . 1 点对点数据传输测试

根据设计需要,对系统进行了数据传输测试[8]。 选用两个节点进行点对点通信测试,两个节点分别是协调器节点和终端节点。 远程控制终端发送测试数据到GPRS模块,GPRS模块通过串口再将测试数据传输给协调器节点, 协调器节点将测试数据直接传递到终端节点;终端节点收到测试数据后将其直接传递回协调器节点,协调器节点再将数据通过串口传递到GPRS模块, 最后再由GPRS网络传递到远程控制终端, 在远程控制终端对数据进行分析。 点对点测试数据如表1 所示。

由表1 可知,当节点之间的距离一定且节点之间无遮挡物时的丢包率要小于有遮挡物时; 当距离增加时,丢包率也会随之增加;在实际中路灯之间可能会有树木等遮挡物,要根据情况合理选择各个路灯节点之间的距离,本系统最远的有效覆盖距离为50 m。

4 . 2 组网测试

远程控制终端通过GPRS网络将测试数据发送到协调器节点, 协调器节点将数据发送给所有终端节点;终端节点收到测试数据后再通过多跳网络将测试数据发送到协调器节点, 最终由GPRS网络发送到远程控制终端,在远程控制终端对数据进行分析。 组网测试数据如表2 所示。

由表2 可知, 当发送间隔相同时, 丢包率与跳数成正相关; 当跳数一定时, 发送间隔增加, 丢包率降低; 当发送间隔增大时, 丢包率随跳数的变化的趋势变慢;当发送间隔为20 s时,丢包率几乎为零。 对于本系统而言,如果发送间隔达到20 s, 加上系统具有重发机制, 就可以达到系统要求。

本文提出了一套基于物联网技术的智能路灯监控系统设计方案,详细介绍了系统软硬件。 对系统的一部分功能进行搭建,取得了良好的预期效果。 整个系统采用无线的方式传递控制信号,铺设系统的成本低,方便灵活; 系统的智能化程度高, 可以根据情况对路灯进行控制, 不仅节约了人力成本, 还提高了能源利用率; 本系统能够有效地对路灯进行远程监控。

系统仍有不够完善的地方,如操作界面智能化程度低等。在我国智能路灯尚处于起步阶段,相信随着物联网技术的迅猛发展,智能路灯系统必将得到广泛的应用。

参考文献

[1]王海涛,朱兆优.基于ZigBee的LED节能街灯控制系统[J].东华理工大学学报(自然科学版),2009,32(4):394-396.

[2]金纯,罗祖秋.ZigBee技术基础及案例分析[M].北京:国防工业出版社,2008.

[3]宁炳武,刘军民.基于CC2430的ZigBee网络节点设计[J].电子技术应用,2008,34(3):95-99.

[4]任秀丽,于海滨.ZigBee无线通信协议实现技术的研究[J].计算机工程应用,2007(6):143-145.

[5]孙其博,刘杰.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报,2010,33(4):1-9.

[6]田裕康,马双宝.基于ZigBee的光伏照明控制系统[J].单片机与嵌入式系统应用,2010(7):52-55.

[7]王淑茹.GPRS远传抄表及能源管理系统[J].信息时代,2012(1):57-59.

下个风口：物联网生态系统 篇11

物联网生态系统是下一个风口

几乎在一周之内，高调回归的创新工场李开复说“万物互联是大趋势”，360的周鸿祎说“智能手机是物联网入口”，联想的杨元庆说“物联网转型到了关键时期”，小米的雷军说“物联网是风口”，该如何解读他们的言论？物联网目前到底处在一个怎样的发展阶段？王新霞表示，在邀请第六届中国物联网大会的演讲嘉宾时，她也联系过李开复，据她的观察，他认为他们完全看透了行业形态，物联网生态系统必定是下一个风口。诸如CES、巴塞罗那等展会，以及近期在德州的一个关于工业设计和物联网相关的大规模活动，物联网生态系统建设都是很重要的主题。

谷歌眼镜无疾而终之后，目前市场对苹果的Apple Watch似乎反响还不错，调查显示的美国区的苹果手机用户就有40%愿意购买它。到底是什么导致了谷歌眼镜的失败，而苹果手表却能取得初步成功？说到底，“眼镜”对于PC搜索超家的谷歌是另一种“发明”，而“手表”对于以Ios与AppStore风行全球的苹果则是一种“水到渠成”，这就是生态系统的战争。在王新霞看来，国内的智能硬件厂商，最痛苦的可能就是华为。她曾问过华为的智能手表何时国内上市，收到的回复是“大概在7、8月”，因为谷歌在国内因为“你懂的”的原因被屏蔽，导致华为智能手表的很多功能无法正常使用。Apple Watch很多人愿意购买，但是需要iPhone5以上的手机才能匹配。所以，智能硬件的市场胜利一定是针对生态系统而言的，但是国内目前并未构建好自己的生态系统，我们的竞争都是作坊式的。

王新霞还表示物联网的产业僵局将被“互联网+”打破。“互联网+”是对当年温家宝总理提出的“物联网”的一次“深化”，而这种“深化”更多的是对时下产业发展形态的审时度势的判断，相比2009年，2015年的互联网与物联网发展已经有天壤之别，那时我们谈“物联网”还在谈RFID、传感器等元器件，现在我们谈的是智能家居、智能医疗以及智能眼镜、智能手环、无人机等新锐产品。时隔6年，潮水退去，真正属于物联网的那一部分正在浮出水面。

物联网时代需要“创客”，更需要“创客思维”和“创客土壤”

《连线》的前主编克里斯·安德森在2012年出版了一本书叫《创客：新工业革命》，然后他辞职创业，自己成了一名“创客”，他不会想到“创客”这个词在他的书出版3年后进入中国的政府工作报告。提到“创客”，王新霞表现出一种复杂的忧虑，持续近20年的中国研究生电子设计竞赛，她看过很多电子创新作品，由此对我们的创新教育产生失望与悲观。在硅谷考察后她才知道，原来“创客”也是分阶段的，比如研究生作品从实验室出来先进入孵化器，把产品模型拿出来，然后进入创业推进器，在合适的时机再进入加速器，然后才进入引入天使投资阶段。在王新霞看来，国内的创客目前基本没有经历这样的过程，也没有明显的完整产业链构建，不同的孵化机构对于自身处在产业链的哪个位置都不清楚，怎么能做好呢？

国外的创新产品在商业化之前都要做多轮孵化，而我们是没有的，这两年国内各种形态的孵化器出现才开始具备这样的认识，“创客”的成长其实是一种非常专业的接力赛，跟创投一样。不少创投机构讲他们在看项目的时候，会邀请A轮、B轮投资机构一起看，最后才决定是否投资。王新霞認为创客也应该是这样。在问及目前创客最为集中的“软件”和“硬件”领域谁将胜出的时候，她表示，我国因为知识产权的转移很难有明确的规定，而且有知识产权的人不愿意去触碰雷区。从长远来看，物联网产业将是不断斗争、撕扯的一个产业系统，至于软件胜出还是硬件胜出，目前还看不出来，即使胜利也会是某场战役的胜利，但终极胜利者很难看出。

物联网的入局者，谁主沉浮？

目前可穿戴设备领域的入局者可分为四拨势力：以苹果、小米为代表的软硬结合派，以谷歌、百度为代表的互联网派，以耐克为首的“时尚派”以及以传统元器件厂商为主的“代工派”，它们都有各自的优势、劣势以及焦虑。王新霞说，耐克研究智能穿戴的机构已经卖掉了，“探路者”的智能穿戴理论上很容易匹配客户，无论是测水压还是用户行踪，你所想到的功能都能实现。但这些功能其实都不适合顶尖的驴友，顶尖的驴友去的都是没有信号的地方，它不因为你“智能”了就信号好。她认为，传统企业在可穿戴领域依靠硬件的扩展，在核心技术上存在很多问题，仅仅依靠一些场景应用就号称“颠覆”，其实根本上还得依赖于基础设施的提升，智能硬件依靠的不是单打独斗，一定是一个善于玩转生态系统的专家。所以，三星在中国的园区要投资一百亿美金做配套软件，而苹果已经对行业生态系统具有强大的控制力，阿里云的布局也值得关注，小米目前因显得后劲不足而被行业质疑。

德勤最新的报告显示，2015年全球联网设备将有10亿出货量，而60%为企业行业应用，90%服务收入将来自企业，2020年将有500亿设备在线。也就是说，我们正在从一个信息碎片化时代，过渡到终端碎片化时代，如果说互联网的乱世是寡头之间的竞争，那么物联网时代将是生态系统之间、不同星球、不同体系之间的竞争。“太乱之后必有大治”，互联网的乱世之后，会不会迎来“物联网的治世”？或许物联网时代将孕育出比互联网更大的熵值，系统之内的举案齐眉、相安无事，酝酿着系统与系统之间更大的交锋，成则呼风唤雨，败则万劫不复。

变电站视频监控系统多级联网研究 篇12

随着无人值守变电站的建立,图像监控技术在电力系统中的应用越来普遍。图像监控可以使相关部门通过现有的电力通信网或公网对所属变电站、杆塔、抢修现场实现远程实时图像监控、指挥处理,提高电网运行的安全性和可靠性,逐步实现电网的可视化监控和调度以及应急现场的可视化指挥。

从实际应用现状看,不同地域应用的电力远程视频监控系统应用水平参差不齐,电力系统尚未形成统一的相关技术标准。现在的变电站视频监控系统建设主要以各地市公司为主,各地市公司中在各个集控站设置分监控中心对所辖的无人值守站进行监控。一般一个地市有几个集中控站,设置几个分中心。由于建设时间不同,设备选型也不完全一致,厂家应用的技术也存在较大差异,各部门间统一协调、统一管理的需求越来越明显,多级监控、全局监控的建设逐渐成为电力行业构建新一代监控网络的必然要求[1,2,3]。要实现多级联网需要解决“两多”的问题,一个是解决多品牌设备的接入问题,另一个是多级结构的框架设计问题。

2 基于服务器级联技术和中间件技术的解决方案

省级电力图像监控系统具有分布广、待接入的设备种类多的特点,系统包括变电站、地区监控中心和省监控中心,在变电站安装子站,在站内的关键部位安装摄像机和报警探头,并接入子站的图像控制设备和报警控制设备,实现图像的切换、记录和报警联动。同时把子站的图像、报警信息传送到主站,供运行值班人员集中监控。子站主要设备为视频控制设备和报警控制设备。视频控制设备可以是嵌入式硬盘录像机或者是安装了视频压缩卡的工控机,主要负责视频信号的采集、编码传输和本地录像。子站报警控制设备主要是可编程的单板机或运行了相关程序的工控机,主要完成主控室温、湿度信息、告警信号采集以及空调、灯光的控制。

在地区监控中心,多个变电站的图像信号和报警信号都传送过来,可以实现显示、控制、存储、输出、检索等功能。地区监控中心包括管理服务器、动力环境服务器和流媒体服务器。省监控中心的功能和设备与地区监控中心基本相同,在省级监控中心可以调看所有地区监控中心能监控的变电站信息,因此省级监控中心的视频流负载可能会比较大,需要考虑视频流的负载均衡问题,因此需要多台高性能的流媒体服务器。

2.1 多级联网的实现

视频多级联网技术研究实现可灵活扩展的多级互联远程视频监控体系和技术,河南省电力图像监控系统为三级结构,即省监控中心—地区监控中心—变电站。要实现真正多级结构,主要技术涉及流媒体服务器和管理服务器的级联访问,即实现控制指令的级联转发和视频流的级联转发。

省级服务器和地区级服务器应处于不同级别,省级终端对地市公司管理的变电站的图像信息调用是通过地市服务器完成的,而不是直接访问变电站的视频监控主机。这样可最大程度地复用资源,尤其是网络带宽资源,同时也不会给视频监控主机带来额外负担。各个地市公司服务器有自己的数据库,省级服务器也有自己的数据,但它们之间没有重复数据,通过网络通信进行实时的数据共享。这样可以提高可靠性,数据一致性好。

每级监控中心都设置流媒体服务器,省级流媒体服务器通过地区流媒体服务器代理访问变电站前端视频监控主机实现多级转发。流媒体服务器级联对于构建稳定可靠的多级互联监控系统发挥了重要作用,由于一台流媒体服务器的代理转发能力受到网卡实际能力的限制,随着接入变电站数量的增加,省或地区监控中心接入的视频路数越来越多,就需要采用多台流媒体服务器组成集群进行视频流转发。

假设省公司的用户需要查看某地市公司一变电站的视频,请求与应答过程如图1所示,依次为:(1)省公司客户端请求图像;(2)省级管理服务器转达图像请求给省级流媒体服务器;(3)省级流媒体服务器判断图像源不在本地,下发图像请求给地方管理服务器;(4)地区级管理服务器转达图像请求给地区级流媒体服务器;(5)地区级流媒体服务器下达图像请求给变电站视频主机;(6)视频监控主机发送相应的视频给地区级流媒体服务器;(7)地区级流媒体服务器再发送视频流给省级流媒体服务器;(8)省级流媒体服务器将视频流发送客户端。

2.2 多品牌设备的接入实现

变电站目前采用的视频编码设备的品牌种类繁多,不同的视频编码设备的通信接口、码流格式都存在很大差异,给接入主站带来很大困难。中间件是处于底层的视频编码设备和应用程序之间的软件,其作用是为处于上层的应用软件提供运行与开发的环境,便于灵活、高效地开发和集成复杂的应用软件,屏蔽底层视频编码设备的异构性。中间件具有标准的程序接口和协议,是不同硬件设备和系统平台共享监控资源的一种独立的系统软件或服务程序,能有效解决子站视频编码设备的异构性问题。

系统软件结构上是基于中间件的分层结构,如图2所示,在应用层之下设置设备抽象层,通过插件方式将不同视频编码设备的SDK嵌入到软件平台。应用层不直接与设备进行通信,而是通过调用设备抽象层的插件接口函数完成。这样就实现了不同类别不同技术的视频编码设备的任意扩展和动态接入,满足了大型视频监控系统的开放性要求。插件由两部分组成:1)设备通信插件,负责与设备进行网络通信和数据交换;2)音视频解码插件,负责对通过设备通信插件获得的音视频数据流进行解码,得到还原后的图像和声音。

3 基于SIP协议和协议转换服务器的解决方案

SIP(Session Initiation Protocol)协议由Internet工程任务组提出,与IP网络结合较紧,信令简单,呼叫建立时间短,易于扩展。SIP协议顺应了NGN的需求,具有较好的发展前景。SIP用来生成、修改和终结一个或多个参与者之间的会话。这些会话包括因特网多媒体会议,因特网或局域网电话呼叫和多媒体发布。会话中的成员能够通过多播或单播联系的网络来通信。SIP支持会话描述,它允许参与者在一组兼容媒体类型上达成一致,同时通过代理和重定向请求到用户当前位置来支持用户移动性,SIP不与任何特定的会议控制协议捆绑。

将SIP协议应用于远程视频联网具有一定的技术先进性,基于SIP的视频监控联网系统主要由交换服务器、流媒体服务器、管理服务器、动力环境服务器等组成[4,5,6,7]。采用SIP协议的视频联网系统与采用服务器级联技术的视频联网系统最大的区别在于前者增加了交换服务器。交换服务器是统一平台的核心,采用SIP作为主要信令控制协议,负责全网的呼叫控制,它包含了SIP代理、重定向、注册等功能。交换服务器完成的主要功能包括呼叫控制、媒体控制、资源分配、协议处理、消息路由、用户认证等,并提供编程接口。交换服务器控制着本域内所有设备和服务单元,为完成多级级联并控制下属的交换服务平台,交换服务器可与指定域的交换服务器进行交互。

3.1 SIP协议下级联的实现

采用SIP协议的子站在信号采集、视频编码传输和控制摄像机等功能的基础上增加了认证和注册功能和视频转换功能。子站包括SIP用户代理、视频协议转换网关、视频控制设备和报警控制设备。视频协议转换网关实现不同视频格式的转换,视频控制设备主要负责视频信号的采集、编码传输和本地录像,报警控制设备完成主控室温、湿度信息采集、告警信号采集以及空调、灯光的控制。

省公司客户端主要实现认证和注册、接收和播放视音频流、控制子站等功能。交换服务器负责提供注册、路由选择服务,具有一定的逻辑控制功能。流媒体服务器提供媒体转发服务,将来自监控前端的媒体流复制、转发到一个或者多个监控终端,这样既减少了监控前端的并发接入服务压力,又节省了监控前端占用的接入带宽。假设省公司的用户需要查看某地市公司一变电站的视频,请求与应答过程如图3所示,依次为:(1)省公司客户端向SIP交换服务器请求目标服务器信息;(2)如果没有路由信息则发给地市级SIP交换服务器进行路由;(3)地市级SIP交换服务器把相应的请求信息发送给地区级流媒体服务器;(4)流媒体服务器向变电站视频监控主机请求图像。完成定位后客户端可以通过地区流媒体服务器接收变电站视频监控主机发送的视频流。

客户端和子站完成注册后,在客户端建立与子站会话之前。客户端需要从本级的SIP服务器获取设备目录信息,在跨级访问的时候,就需要逐级发送路由查询信息。如果在各级SIP服务器之间共享设备目录信息可以提高路由速度。

3.2 采用视频转换网关实现多品牌设备接入

对于多品牌设备的接入,可以采用视频协议转换网关。视频协议转换网关设置在子站,实现对原有视频监控系统的前端设备接入,通过协议转换完成对不同厂家、不同型号的编码设备的接入,把信令控制协议统一为SIP协议,把媒体传输协议统一为RTP协议,实现系统内的统一SIP协议传输和控制。

4 小结

变电站视频监控系统联网是大势所趋,目前联网技术主要分为基于服务器级联技术和中间件技术的解决方案和基于SIP协议和协议转换服务器的解决方案,这两种方案各有优缺点,基于服务器级联技术的联网采用的协议缺乏通用性,但采用中间件技术解决多品牌接入的方法可以大大节省成本,保护了现有的资源。采用SIP协议联网可以规范联网协议,有利于建设更大的视频监控网络,应该是今后的发展方向,但采用视频网关实现多品牌设备接入成本较高,如何将这两种方案的优势结合起来值得进一步研究。另外,尽快制定相应的变电站视频监控系统建设规范也是当务之急,这样可使实现各个新建变电站的图像监控系统在规范指导下建设,实现平滑接入,大大节省投资,提高接入效率,实现资源共享。

参考文献

[1]陈超.电力系统图像监控技术的研究[J].硅谷,2008(22):15-16.

[2]丁正胜.无人值班变电站远程图像监控系统应用[J].大众用电,2009(3):24-25.

[3]侯思祖,田新成,陆旭,等.变电站视频监控系统设计研究[J].继电器,2007,35(9):60-64.

[4]邓挺,李小兵.SIP协议在视频监控系统中的应用[J].安防科技研究与探索,2007(8):16-18.

[5]陈莹.SIP协议在视频监控系统中的应用[J].计算机系统应用,2009(1):99-103.

[6]刘勇,陈延雄.SIP协议的研究及呼叫控制实现[J].微处理机,2008(3):54-56.