监测软件

监测软件（共10篇）

监测软件 篇1

0 引 言

在测温传感器中,光纤布拉格光栅(FBG)传感器与常规的电子类传感器相比具有响应速度快、不受电磁干扰、结构简单、稳定性好和易于实现准分布式实时检测等优点[1],在许多领域得到应用。目前FBG温度监测系统的上位机程序大部分都是基于组态软件开发的。组态软件具有很好的封装性,易学易用,对于用户来说不需要掌握太多的编程语言技术就能很好地实现一个复杂工程所需要的所有功能。但是组态软件在某些场合下也存在一些缺陷[2]:一是组态王集成了很多的功能和开发方式,给用户提供了很大的选择余地,但是很多功能用户不会用到,却消耗了大量的系统资源;二是对于某些监测系统的一些底层设备来说,用组态王进行软件开发不一定合适,因为组态王采用的是硬件狗加密方式,每一个运行的组态王系统都需要一个运行狗,即使是两个完全相同的系统也需要使用两个运行狗,导致应用不便,也增加了成本。

本文作者基于用于过程控制的对象链接和嵌入(OLE for Process Control,OPC) 技术[3],以Visual C++6.0为编程环境,开发了FBG温度监测系统应用软件,该软件界面清晰,功能齐全,交互性好且易于使用,生成的安装文件很小,直接安装便可以使用,有利于FBG传感系统的推广应用。

1 监测软件的结构及关键技术

FBG温度监测系统由一台PC上位机和最多64台采集温度数据的下位机(FBG解调仪)组成,每台下位机有16个通道,每个通道可以同时串接32个光栅,所以本系统最多可以同时监测32 768个温度点。系统的监测软件采用Visual C++6.0开发完成,软件的结构框图和关键技术如图1所示。

本软件采用了多线程技术,其中一个线程只负责波长的采集、滤波和波长温度转换,并通过OPC技术使解调仪能与其他OPC客户程序(如组态王)进行通信,以便充分利用监测系统的资源。

1.1 波长数据预处理

数据预处理包括去除噪声和去除突变。FBG解调仪采集波长数据时受环境影响会有一些噪声,由于本监测系统是对温度进行监测,温度变化一般不会太快,但解调仪采集数据的频率较快,故可以采用数据平均的方法来消除噪声干扰,即当解调仪每采集到一个数据时,系统便会将这个数据与先前的n-1个数据求平均,来修正当前波长。平均的个数n可以由用户根据实际情况而定,数据的个数越多,去噪能力越强,曲线越平滑。但是平均数据个数太多时,将会引起数据失真,所以这个量必须根据FBG解调仪的采集频率和软件的实际使用情况而定。图2和图3所示分别为平均处理前后的数据,可以看出数据平均处理在噪声去除中有明显作用。

在一些比较恶劣的使用环境下,采集的波长数据有时会在一个时间点上发生突变,突变后瞬间复原,突变速率可达到几百℃每秒,采用去除突变的方法可以消除这种现象,即如果当前波长与前一次波长之差超过了某一阀值,则剔除此波长,或用前一波长替代此波长。图4和图5所示分别为突变数据去除前后的结果,可以看出,一个小时内出现了3次巨大的突变,但修正后效果良好。

1.2 温度标定

由FBG传感器的工作原理可知,FBG受温度影响时,其Bragg波长变化ΔλB与温度变化ΔT的关系如下[4]:ΔλB/λB=(α+ζ)ΔT ,式中,α为光纤的热膨胀系数,ζ为光纤的热光系数,两者之和为温度系数。针对某一特定的光栅,在温度变化范围较小的情况下,Bragg波长变化与温度变化基本上呈线性关系。所以通过标定一个当前波长和其对应的当前温度,以及温度系数,就可以利用线性关系求出其他波长所对应的温度,这就是直线标定。

在某些特定的情况下,对温度的精度要求比较高,采用线性关系来标定时会存在较大的误差,这时可采用逐一标定的方法,即曲线标定。针对某一个光栅,它的波长和温度有一一对应的曲线关系,将标定的关系保存到数据库中,可以利用数据库查询的方式来确定对应的温度。

1.3 网格GridCtrl控件的使用

在Visual C++6.0中,要显示和编辑现有表中的数据主要是使用其内部自带的CListCtrl类,但是这个类的功能十分单一,要扩展这个类的功能则需要花大量的时间。本软件的温度标定采用GridCtrl控件,这个控件有类似于EXCEL的界面和功能,用户可以在开源代码网站上下载这个控件类的代码。GridCtrl控件的功能十分强大,其成员函数就达200个。图6所示为本软件温度标定中使用该控件的运行效果,控件具有数据查询、波长采集、波长保存和逐一编辑等功能。

1.4 示波器NTGraph.ocx控件的使用

在监测系统中,很重要的一个方面就是监测参数的动态曲线显示,故示波器的使用是十分必要的。然而Visual C++6.0中没有自带的示波器控件,这就要求事先计算好示波器的形状,然后利用最基本的设备描述表(DC)设备,从示波器的边框、坐标、文字、线条和背景开始,一笔一画做出来。整个过程很繁琐,要写大量的代码才能完成。

本软件进行温度动态显示所采用的策略是使用NTGraph.ocx控件。该控件功能强大,界面清晰,可以对示波器中的任何元素进行属性设置,可添加多条曲线、多个标签,可放大、平移等,接口函数非常简单,只需要调用几个函数就能实现所需要的功能。该对象类别扩充组件(Object Class Extension,OCX)控件及其源程序也可在开源代码网站下载。图7所示为这个控件的运行效果,图中示波器监测的是第1号设备第1号通道第1号光栅的温度曲线。

1.5 串口通信

为了简化程序,提高软件开发效率,使用了Microsoft公司的ActiveX控件——MSComm,该控件为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法。VC++6.0中提供了MSComm控件,用户可以在自己的应用程序中嵌入MSComm控件,利用它可以方便地进行计算机串口的通信管理[5,6]。

2 软件在电力系统温度监测中的应用

某高压电力线的温度监测系统原先采用热电偶,后来改装成了FBG传感器。图8所示为分别采用热电偶和FBG传感器的两个系统同时运行两天的测温结果,两条曲线基本上重合,说明本系统具有非常好的测温效果。在此期间,有多次停电和送电操作,而突然停电和送电会引起温度的变化,也会导致电磁场发生强烈变化。但石英玻璃光纤是电绝缘材料,光纤传感器测量和传输的信号是光信号,不受外界电磁环境的干扰。从图8可以看出,温度的升降是渐变的而不是突变的,停电与送电引起电磁场的变化对本系统没有影响,这也说明了基于FBG的温度监测系统具有很强的抗电磁干扰能力。

3 结束语

本文作者开发了FBG温度监测系统应用软件,对采集的数据进行去除噪声和去除突变预处理,采用直线标定或曲线标定方法对温度进行标定,测温效果较好。串口通信使多个PC机能够共享数据资源,可实现多台上位机同时监测同一温度点。本文还说明了两个重要控件——网格GridCtrl控件和示波器NTGraph.ocx控件的使用方法,这对其他监测系统的软件设计有参考作用。本文作者开发的软件具有功能强大、安装简单和容易使用等特点,有一定的扩展性,只需对标定系数进行修改,就可应用到对应变等参量进行测量的监测系统中。

参考文献

[1]董杰.光纤温度监测系统的设计[J].中国仪器仪表,2009,(03):92-94.

[2]谭赞.低压配电监控上位机系统的设计与研究[D].大连:大连理工大学,2005.

[3]杨锦园.基于OPC技术的光纤光栅传感器接口程序设计[J].工业仪表与自动化装置,2007,(5):25-28.

[4]李淑娟,张士娥,王哲,等.光纤光栅医疗多点温度监测系统的研究[J].山东科学,2008,21(6):64-67.

[5]金立江,李文,张继和.基于MODBUS协议的变频器VC++控制系统[J].自动化与仪表,2008,(4):32-34.

[6]潘洪跃.基于MODBUS协议通信的设计与实现[J].计量技术,2002,(4):35-36.

监测软件 篇2

为满足结构健康监测系统实际应用的需要,本文设计了一套基于NEESit的结构健康监测系统软件框架.在实际健康监测系统设计和实现的`基础上研究了系统的集成技术,结合软件框架开发技术给出了本软件框架的设计和实现的方法,同时介绍了NEESit的组成和运行机制,并提出采用NEESit的相应功能模块来实现本软件框架.本软件框架具有良好的通用性,不仅可以用于各种健康监测系统的开发,同时还可以使实际结构与NEES进行数据共享、互相访问以及协同实验.

作 者：代志勇 王延伟  作者单位：中国地震局,工程力学研究所,黑龙江,哈尔滨,150080 刊 名：地震工程与工程振动  ISTIC PKU英文刊名：EARTHQUAKE ENGINEERING AND ENGINEERING VIBRATION 年，卷(期)：2009 29(5) 分类号：P315.969 关键词：结构健康监测   软件框架   NEESit   系统集成  

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监测软件 篇3

【关键词】管道输油；安全监测；硬件；软件

近些年来，输油管线经人为的打孔盗油及南于腐蚀造成穿孔而泄漏的事故屡屡发生，严重干扰了正常社会生产生活，并造成巨大的经济损失。据不完全统计，每年由于打孔盗油和腐蚀穿孔导致管线泄露造成的经济损失可高达上千万元。因此，对输油管线防泄漏监测系统的研究及应用成为油田和管道输油企业迫在解决的问题。

1.国内外输油管道泄漏监测技术的现状原始方法一种传统的泄漏检测方法

主要是用人或经过训练的动物沿经管线行走来查看管道附件的异常情况、闻管道中释放出的气味、听声音等。这种方法可以做到直接准确，但实时性差，且耗费大量的人力。

1.1硬件方法

对于硬件方法，主要是通过直观检测器、声学检测器、气体检测器、压力检测器等检测直观检测器利用了温度传感器测定泄漏处的温度变化，如将多传感器电缆铺设在管线的附近周围，通过温度的变化得出采样结果，通过对比归纳反馈得出新的信息，确知油气泄露与否。声学检测器是当泄漏发生时，流体流出管道会自动发出声音，利用声波，按照管道内流体的物理属性决定的速度传播，通过声音检测器检测出这种波而及时发现泄漏。

1.2软件方法

SCADA的应用：

利用sCADA系统提供的流量、压力、温度等数据，通过流量或压力变化、质量以及体积平衡、动力模型和压力点分析软件的方法检测泄漏。今天的ScADA系统已超过了单一“监控与数据采集”的概念，经过scADA系统功能的扩展和专用功能软件的开发和应用，使scADA系统己从早、中期的数据处理、报警、控制等功能发展到能满足各公司生产、经营管理及未来发展的需要，成为具备更多功能的系统。

2.管道泄漏监测技术的研究

通过对国内外各种管道泄漏检测技术的分折对比，结合输油管道防盗监测的特殊要求，田油气集输公司和管道输油企业等单位组织开展了广泛深入的调查研究。防盗监测系统的技术关键解决两方面的问题：一是管道泄漏检测的报警，二是泄漏点的精确定位。针对这两项关键技术而采用的技术思路是：以负压波检测法为主，和流量检测法相结合。

首先.我们来看看负压波法。

2.1系统硬件总体方案

（1）计算机系统：在管道的上下游两端各安装了套工业控制计算机，用于数据采集及软件处理。

（2）一次仪表：压力变送器、温度变送器、流量传感器。

（3）数据传输系统：两套扩频微波设备，用于实时数据传输。

2.2数据采集系统

数据采集系统中，压力采样是利用PCI818-HD的接口函数实现的。PcL818-HD为16通道l00kHz高增益DAS卡，具有16路单端或8路差分模拟量输入，有100kHz12位A/D转换能力，附有lK FIFO，可对每个通道的增益进行编程，可使刚带JDMA的自动通道/增益扫描。PCI818-HD具有一个用于读取微弱信号的高增益（最高1000）可编程放大器。此卡提供了5个最常用的测量和控制功能，即12位A/D转换、D/A转换、数字量输入、数字量输出和计数器/定时器。

2.3压力传感器

负压波法泄漏捡测要求压力传感器具有非常高的分辨率以及灵敏度，并且具有很高的稳定性，可选用cYBl5系列蓝宝石高温压力变送器，它采用进口高精度蓝宝石压力传感器，并经过特定的信号提取及剥离等专利技术进行丁温度及进行线性化补偿，产品具有温度范同广精确度高、稳定性强、压力范围宽、耐磨、抗冲击、防腐等显著特点。

2.4数据传输通讯

通讯采用无线网桥，计算机采用网卡实现计算机与计算机之问的无线网络连接。基于扩频技术的计算机无线网具有抗干扰能力强、易于实现码分多址、无须申请频率资源、安全保密等特点。实现数据传输通讯的顺利进行。

2.5网络校时或GPs校时

2.6系统安全及防爆

其次，我们必须得注意流量检测。

在管道正常运行状态下管道输入和输出流量相等的，泄漏必然导致流量差，上游泵站的流量增大，下游泵站的流量则会减少。然而由于管道本身具有很强的弹性及流体性质变化等多种因素影响，首术两端的流量变化是有一个明显过渡过程，因此，这种方法精度不高，也不能确定泄漏点的具体位置。德国的TAL（阿尔卑斯管道公司）原油管道安装使用了该系统，将超声波流量计，夹合在管道外进行测量，然后根据管道压力温度变化，计算出管道内总量，一旦出现不平衡，就表明出现泄漏。日本在《石油管道事业法》中规定使用这种漏系统，且.规定在30s叶检测到泄漏量在80L以上时报警。虽然流量差法不够灵敏，但是可靠性很高，结合使用压力波，可以大大减小报警的失误率。

3.结论

（1）采用流量与负压波相结合监测输油管道泄漏的方法是可靠的、有效的。

（2）通过油田或管道输油企业局域网进行实时数据传输可以提高泄漏监测系统的反应速度，能够实现全自动的泄漏峪测定位与报警。

（3）在输油管道上安装管道泄漏监测系统可以确保管道安全运行，减少管道盗油漏油事故的发生，具有明显的经济敬益和礼会效益。

【参考文献】

[1]王俊武.输油管道泄漏检测系统研究与开发[J].自动化仪表，2006，（s1）.

冲击地压多信号监测软件的设计 篇4

冲击地压是典型的不可逆能量耗散过程, 含瓦斯煤岩体或岩层自外界获得的能量和地层形成过程中存储的能量将以各种形式 (如弹性能、压缩气体的膨胀能、热能、声能和电磁能等) 耗散。受载煤岩体变形、破裂过程能够产生电磁辐射信号, 且电磁辐射信号与煤岩体的受载变形及破裂过程密切相关, 电磁辐射监测技术在评价煤岩体的应力状态、预测预报煤岩动力灾害过程中得到广泛的运用[1,2]。矿山震动是引发冲击矿压的重要因素, 因此, 对矿山震动信号的监测与分析能够有效地判断有无冲击地压倾向。岩石在载荷作用下发生破坏, 主要与裂纹的产生、扩展及断裂过程有关。裂纹扩展造成应力弛豫, 储存的部分能量以弹性波的形式突然释放出来, 产生声发射。岩石的声发射信号能够反映岩石内部的缺陷信息, 为预测采掘面及周围岩体突然、猛烈的破坏提供详细的信息[3]。所以对煤岩的电磁辐射、微震、声发射等信号进行监测可以有效地分析煤岩的运动过程, 从而成为预测冲击地压的常用手段。目前, 对电磁辐射、声发射、微震信号的监测与分析技术已经得到广泛的使用, 但是在使用时只是独立地对每种信号进行采集, 缺乏对同一时刻、同一个地点不同信号的收集。中国矿业大学研制的煤岩地球物理信号监测系统实现了对各种煤岩地球物理信号的同时采集, 本文涉及的软件——冲击地压多信号监测软件是该监测系统的上位机软件, 其设计参考了已成熟使用的KBD7煤岩电磁辐射连续监测软件[4]和冲击地压电磁辐射连续监测预警软件系统[5], 综合电磁辐射法、微震法、声发射法等, 利用多因素共同分析的思想, 对冲击地压灾害进行更可靠的预测。

1 煤岩地球物理信号监测系统

冲击地压多信号监测软件是煤岩地球物理信号监测系统的上位机软件部分, 接收监测仪器采集到的信号并存储到计算机进行分析。煤岩地球物理信号监测系统主要由高灵敏度宽频带电磁辐射定向接收天线、声发射传感器、微震传感器、压力传感器、监测仪和监测软件等组成。本系统通过监测仪采集传感器上的信号, 将信号通过井下监测分站传到上位机或者将采集到的数据存储到SD卡, 然后监测软件通过对数据的处理和分析, 进行煤岩动力灾害的分析预测。

监测仪有2种处理数据的方式:一是通过分站实时将数据传送到上位机, 这种方式的优点是能够实时将数据传送到上位机, 缺点是受限于分站的传输速度, 只能传送有限的监测数据;二是将数据存储到SD卡中, 这种方式可以存储采集信号的详细数据, 但是无法供用户实时读取。

2 软件结构与功能

冲击地压多信号监测软件是基于Visual C++6.0开发环境设计的, 在Window XP操作系统下运行, 数据库采用微软SQL Server 2000, 保证了数据的可靠性和稳定性。软件结构如图1所示。

2.1 文件

新建数据库功能实现数据库和数据表的新建, 截图功能可以随时截取和保存显示的实时图形。

2.2 视图

用户可以在实时监测、数据管理和控制视图间切换。

2.3 实时监测

在开始监测前, 需要设置通信参数、数据库和传感器信息, 通信参数包括串口号、波特率、校验位、停止位信息;数据库信息包括服务器、数据库和数据表信息;传感器信息包括传感器名称、位置、计量单位和通道号信息。开始监测时, 软件将接收到的数据存入缓冲区, 软件一方面实时、同步地显示各个通道的曲线和数据, 便于对比分析;另一方面将实时数据存储到数据库, 便于查询。停止监测功能停止对数据库的存储操作和绘图操作。

2.4 数据管理

数据管理包括历史查询和数据分析。历史查询包括2个部分:一是查询实时监测过程存储的数据, 二是对SD卡进行操作。软件以用户设置的日期和传感器为查询条件, 将各个传感器的数据同时对比显示。软件可以分析SD卡上的数据, 以采集日期命名, 将数据保存为.dat文件。软件直接读取.dat文件进行绘图。数据分析部分实现对数据的趋势分析, 软件每秒提取一个特征值 (最大值、最小值或平均值) 绘制曲线。用户可以选择以折线图或柱状图的形式显示图形。

2.5 控制

实现了对监测仪的控制, 用户通过该功能可以校准监测仪的时间, 查询各个传感器的状态。

2.6 选项

提供了绘图设置、报警参数设置和传感器设置接口。

3 软件功能模块的设计

软件主要包括以下几个功能模块:通信模块、绘图模块、数据库操作模块和SD卡操作模块。

3.1 通信模块

软件通过串行接口与监测仪进行通信, 通信模块主要包括数据接收、数据分析、硬件控制3个部分。数据接收部分实现对串口的控制以及数据的接收功能;数据分析部分将接收到的数据进行校验, 判断接收到的数据是否正确, 然后提取各个通道的数据, 将数据发送到绘图模块和数据库操作模块;硬件控制部分将命令数据发送到监测分站[6,7]。

3.2 绘图模块

绘图模块读取实时接收的数据或者历史查询数据, 进行实时绘图, 同步显示各个传感器的曲线, 每个传感器对应一个显示界面, 共用一个时间轴, 方便用户对比分析。根据用户的设置显示传感器名称、地点、计量单位等信息。

3.3 数据库操作模块

软件采用SQL Server 2000数据库存储数据, 该数据库的大容量特点满足了系统对存储空间的需求。数据库操作模块使用了ADO对象进行数据库连接, 为了使实现过程更直观、提高代码的可重用性, 在本软件中设计了一个CDBOperate类, 封装了ADO访问数据库技术中的常用操作函数[8]。

CDBOperate类的常用操作函数如下:

(1) 初始化数据库

BOOL InitDB (CString SVName, CString DBName, CString TBName) 。

参数:

SVName:服务器名称;

DBName:数据库名称;

TBName:存储表名称。

(2) 写入数据函数

void WriteDB (wchar_t* pmsg) ;

参数:

pmsg:一个宽字符指针, 指向需要存储的数据。

(3) 读取数据函数 (读取倒数N个数据)

void ReadDB (int intNum, int intItem, int* pintValue) ;

参数:

intNum:要读取的数据量;

intItem:数据所在列名;

pintValue:存储数据的数组。

3.4 SD卡操作模块

读取SD卡上的数据, 根据协议分析数据的时间、频率、通道数等信息, 创建.dat文件, 并且以日期命名文件。因为监测仪在使用SD卡存储数据时, 数据量为25 MB/s, 在煤岩没有破裂倾向时, 冗余数据容量很大, 所以在存储数据时, 丢弃在基准线范围无变化的数据。用户在查询SD卡数据时, 是直接读取.dat文件中的数据进行绘图。

4 软件应用实例

河南省义马市跃进煤矿冲击地压灾害比较严重, 23130回采工作面压力显现比较频繁, 曾多次发生冲击地压。笔者在23130工作面进风巷使用监测仪进行定点测试, 以距工作面1 m处为第一个测试点, 向后每隔10 m设置1个测试点, 用同一台仪器依次在各个测试点测试2 min, 然后用该监测软件将每个测试点的数据连接起来并且对数据进行分析绘图。图2为23130工作面进风巷的微震数据和电磁辐射信号数据的对比图形。

从图2可看出, 受采煤的影响, 靠近工作面区域的微震信号比较强烈, 但是煤体的受力并不大, 电磁辐射信号不明显。工作面往前20 m左右, 煤岩受顶板的压力达到了峰值, 煤体的破裂加剧, 微震信号和电磁辐射信号都很强烈。通过微震信号和电磁信号的对比, 可以直观分析出信号的来源, 为分析顶板的活动以及煤岩的破坏情况提供全面的依据。

5 结语

冲击地压多信号监测软件能够实时与监测仪通信, 显示并存储实时曲线, 还能够读取SD卡上的数据进行分析处理。该软件采集频率高、数据量大, 真实地反映了煤岩体的动态活动状况。在跃进煤矿的应用表明, 该软件能够直观地反映煤岩体各地球物理信号的相关性, 为用户进行冲击地压的预测提供可靠的依据。

参考文献

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[2]王恩元, 何学秋, 刘贞堂, 等.煤岩动力灾害电磁辐射监测仪及其应用[J].煤炭学报, 2003, 28 (4) :366-369.

[3]窦林名, 何学秋.冲击矿压防治理论与技术[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2001.

[4]魏建平, 王恩元, 何学秋, 等.煤岩电磁辐射连续监测软件的研制[J].工矿自动化, 2004 (3) :1-3.

[5]王恩元, 刘晓斐.冲击地压电磁辐射连续监测预警软件系统[J].辽宁工程技术大学学报:自然科学版, 2009, 28 (1) :17-20.

[6]龚建伟, 熊光明.Visual C++/Turbo C串口通信编程实践[M].北京:电子工业出版社, 2004.

[7]谢瑞和.串行技术大全[M].北京:清华大学出版社, 2004.

监测软件 篇5

新浪舆情通-政务舆情大数据服务平台，为政企用户提供舆情监测、预警、分析、报告

等服务。

2016年我国二手车成交量突破1000万辆，交易额近6000亿。按照业内人士预测，二手车的市场规模未来将达到万亿级别。

庞大的市场也吸引了众多二手车电商布局。数据显示，2014年我国共有78个二手车电商平台成立，2017年二手车电商融资额屡创新高，上半年整个二手车电商行业融资金额近90亿元人民币，成为投资领域的热门行业。

年轻用户对二手车电商关注高

据新浪舆情通大数据分析显示，今年以来，全网关于二手车电商的信息量为75.4万条，敏感信息占比14.20%，北京、广东地区关于二手车电商的信息量明显高于其他地区。

在微博信息地域分布方面，山东、浙江、江苏、广东、安徽网友的活跃度较高。在发布设备分布方面，通过iPhone发布的二手车电商相关信息占比超过80%，可见年轻的网友对二手车电商的关注度较高。

据新浪舆情通对我国30个主要二手车电商平台大数据分析显示，今年瓜子二手车和优信二手车的网络传播热度指数明显高于其他平台，位列前两位。此外，热度排名前四位的二手车电商均为2C模式运营的平台。

瓜子二手车品牌热度高

在资本的加持下，二手车电商于2015年下半年开始了惨烈的营销大战，占领了电视、视频网站、地铁、公交、电梯间等平台的媒体资源。据艾瑞咨询数据显示，2015年二手车电商广告花费超过8亿元，2016年上涨50%至12亿元。

从瓜子二手车、优信二手车、人人车近7个季度的广告热度来看，据新浪舆情通大数据分析显示，2016年瓜子二手车的广告热度一直领先优信二手车和人人车，在2017年前两个季度则被优信二手车超越。

优信二手车广告热度从2016年第四季度开始增幅明显，2017年第一季度广告热度环比增长89%，第二季度环比增长84%。

人人车的广告热度在2016年第三、第四季度中还高于优信二手车，但从2017年第一季度开始便被优信二手车超越，整体来看，人人车的广告热度从2016年第三季度开始呈下行趋势。

从品牌热度来看，近7个季度来，瓜子二手车的网络传播热度指数一直高于优信二手车和人人车。2017年，优信二手车热度同比增长明显，第三季度网络传播热度指数同比增长达111%。人人车2017年前两个季度的网络传播热度指数同比略有增长，但第三季度则同比下降14%。

综合两组数据来看，品牌广告热度的起伏和品牌热度的涨跌有较强相关性，但在2016年第三季度，优信二手车在广告热度环比增长11.2%的情况下，品牌热度却环比下降28.6%，这种广告热度上涨而品牌热度下降的情况在瓜子二手车方面并未出现，相反，在2016年第二季度和2017年第一季度中，瓜子二手车在广告热度下降的情况下品牌热度逆势增长。

此外，在2017年前两个季度中，在广告热度略高于瓜子二手车的情况下，优信二手车的品牌热度却一直低于瓜子二手车，由此也能看出，与优信二手车相比，瓜子二手车的广告宣传对品牌热度的提升贡献更大。

优信二手车品牌热度同比增长显著

虽然优信二手车在2017年前三个季度中的网络传播热度指数略低于瓜子二手车，但优信二手车热度的同比增幅则远高于瓜子二手车，品牌热度增幅连续三个季度增长；瓜子二手车的热度增幅则在2017年第三季度出现了下滑，2017年第一季度甚至出现了负增长。

在微博运营方面，优信二手车的优势也较为明显。截至11月20日，优信二手车官方微博粉丝数超过10万，是瓜子二手车的二倍多；在微博品牌信息量方面，据新浪舆情通大数据分析显示，今年以来，微博平台关于优信二手车的信息量为8.5万条，是瓜子二手车的三倍多，负面信息占比也低于瓜子二手车。

广告营销在提升品牌热度的同时，也被认为是二手车电商倒闭的罪魁祸首。9月29日晚，C2B二手车电商“车来车往”宣布公司因亏损严重而导致资金链断裂，将进入破产清算程序。据数据显示，在2015年获得投资的20家二手车电商平台中，已有15家陆续倒闭。一面倒闭一面融资，已成为目前二手车电商市场的常态。

虽然我国二手车市场规模达6000亿，但二手车电商的渗透率只有10%左右，绝大多数二手车电商仍处于亏损状态，如何减少“烧钱”并找到可持续的盈利模式正在考验着众多二手车电商平台。

监测软件 篇6

电力通信网同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统一起被称为电力系统安全稳定运行的三大支柱,是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段。电力通信网的可靠性直接关系到电网的安全生产。作为电力通信网的基础设施,电力光缆的安全可靠运行成为支撑电力安全运行的重要因素之一。随着光缆的大规模建设,一些人为或自然因素导致光缆线路损坏。此外,早期建立的电力光缆线路正逐渐老化或遭受电腐蚀,也导致光缆线路故障次数不断增加。然而,传统的光缆线路维护管理,故障查找困难,排障时间长,影响了电力通信网的正常工作,给电网的安全生产造成了安全隐患。因此,对电力通信系统来说,及时发现光缆故障和光缆隐患,缩短光缆的故障时间,降低光缆阻断的发生率,显得越来越重要。为了解决以上问题,建立有效的电力光缆智能分配系统就显得尤为重要[1,2,3]。

1光缆监控系统的体系结构

1.1整体系统

电力光缆智能分配系统由上位机监测系统、监测站和通信网络三部分组成。上位机监测系统由监测中心和客户端组成。上位机监测系统和监测站之间采用TCP/IP协议组网联接。系统的结构及各部分的相互关系如图1所示。

工作原理:监测站负责对光缆线路进行自动监测,跟踪光纤传输损耗的变化。其光功率监测模块对光缆线路的光功率进行实时监测,由于断纤等故障,检测到光功率低于设定阈值,控制模块将自动完成光缆线路切换,并发出严重告警。由于老化或遭受电腐蚀的光缆线路监测站延缓处理进行预告警通过分布在光缆线路中的数据采集器件,将光纤传输性能的基础数据传递到监测中心,并对数据进行分析和存储,将光缆系统运行情况反馈给远程终端,使维护人员能及时发现和修复故障。用户在客户端登录系统,根据不同的权限可以查看历史告警信息或切换信息,管理用户信息,远程控制监测站进行光缆线路切换。通过对光缆线路的实时监测与管理,还可以动态地观察出光缆线路传输性能的劣化情况,及时发现和预报光缆隐患,降低光缆阻断和通信中断的发生概率[2,4]。

1.2上位机监测系统的软件体系结构

Client/Server(客户机/服务器)结构是计算机自动化系统中非常普遍的一种分布式计算模式,其优势在于广泛的采用了网络技术,将系统中的各部分任务分配给分布在网络上的担任不同角色的计算机,它把较复杂的计算和管理任务交给网络上的服务器统一管理,而将一些频繁与用户交互的任务交给前端计算机即客户端。通过这种结构来实现网络上的信息资源共享。当前比较典型的是三层C/S结构,它将客户机/服务器系统中各种部件划分为三层服务,三层C/S结构将应用的三部分明确的进行分割,使其在逻辑上各自独立,并且单独加以实现,分别称之为客户端、应用服务器和数据库服务器。如图2所示。

本系统在软件部署上,客户端位于客户机上,应用服务器和数据库服务器位于同一主机。

(1)客户端运行客户软件,是应用接口部分,提供用户登录,接受用户的输入请求,以图形用户界面(GUI)呈现结果。

(2)监测中心是整个监控系统的核心,实现具体业务。监测中心能够管理多个监测站,并为多个客户端提供请求服务。本系统的监测中心主要由数据库服务器,应用服务器,监测中心交换机,监测中心网桥等设备组成。应用服务器处理来自客户端的请求信息,并返回结果,还可以将客户端对监测站的控制命令转发给相应监测站。应用服务器向数据库服务器发送SQL请求,数据库服务器将数据访问结果返回给应用服务器。其中,数据库服务器以传统的基于SQL的数据库管理系统(DBMS)实现,它接收应用服务器提出的SQL请求,完成数据的存储、访问和完整性约束。

(3)监测站是系统的测试中心。完成对光纤线路的光功率监测,实时采集数据,其控制模块既可以完成光纤线路的自动切换也可以接收客户端发来的控制命令,进行线路切换。

2光缆监控系统功能实现

通过对客户端和监测中心功能的需求分析,为了增强开发的独立性,系统的设计采用模块划分,功能模块的划分如图3所示:

下面结合系统软件界面,对监测程序的各个功能模块详细介绍:

1.登录模块:用于登录网络监控程序,为系统安全性提供保障,在登录时必须根据自己的权限输入正确的用户名和密码才可进入系统。其中设置普通用户和管理员的身份,普通用户只有查看历史信息的权利,管理员还可以完成系统信息的维护,并实现远程控制监测站。

2.系统管理模块:管理用户信息,如用户注册,删除,信息更新等。

3.信息查询模块:对历史告警信息和切换信息查询,并进行条件查询,根据不同的级别,客户端以不同颜色显示。

4.操作控制模块:对于预告警线路,监测站延缓处理,交由客户端决定是否对于预告警的线路进行切换。客户端可控制监测站是否进行光缆线路周期性监测。

5.通信模块:利用TCP/IP协议SOCKET完成客户端与监测中心的可靠的连接与通信。套接字Socket是通信的基石,是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。指两个程序之间进行双向数据传输的网络通信端点,是网上两个主机之间必要的数据无缝传输。Socket通信采用客户/服务器方式。客户向服务器发出请求信息,服务器接收到请求后,提供相应的服务。WinSock提供了两种形式的Socket:流式套接字(Stream socket)和数据报套接字(Datagram socket)。流式套接字采用的TCP,特点是通信可靠,对于数据有校验和重发机制,适合对数据可靠性较高的场合;数据包套接字采用UDP,提供无连接的数据传输,效率较高,适合数据可靠性要求不高但实时性要求较高的场合。

6.应用分析模块:是监测中心的核心处理模块,对客户端或监测站发来的信息拆包解析,执行相应的命令操作。多线程技术是实现一个监测中心和多个客户端及监测站通信的关键。本系统采用面向连接的TCP流式Socket,并采用基于消息的异步套接字。在编写监测中心的网络应用程序时,采用异步选择机制可以提高网络应用程序的性能,若再配合多线程技术,将大大提高了编写的网络应用程序的性能(如图6)。所以在监测中心采用多线程技术来处理多个客户端的请求信息,该用户的界面如图7所示。从用户的角度考虑,得到了更好的系统服务;从程序自身的角度考虑,这样使目标任务能够尽可能快的完成,更有效的利用了系统资源。

7.数据库模块:是应用服务器和数据库服务器的接口,程序对访问数据库部分进行ADOCon类封装,系统通过ADO技术访问数据库。相关代码如下:

3系统应用分析

在本系统中,用户登录到监测网络后,通过客户端软件即可完成对系统信息的访问,并完成对监测站预告警光缆线路的切换,这就是远程控制功能。目前电力监测光缆智能分配系统所能完成的功能包括3个层次:

(1)完成对光缆的实时监测,对光缆线路可以智能切换,并具有告警、预警智能功能。

监测站对光缆线路进行光功率监测,将采集的光功率值与设置阈值比较,根据比较结果进行相应的动作,并可进行线路的智能切换。监测站具有信息分析功能,即对采集到的告警信息进行分析:对严重告警的信息,必须马上处理即线路智能切换;对于预告警,可以暂缓处理;然后将信息经监测中心发送至远程终端。客户端根据预告警信息,决定是否进行线路切换。

(2)完成对告警信息,切换信息的管理,并处理客户端的请求。

监测中心服务器运行服务器端的系统软件,对监测站发送来的信息进行分类储存到数据库,并为客户端提供系统登录请求、信息查询、用户信息更新、转发人工切换命令等服务。

(3)完成对光缆线路人工切换,告警信息提示,并提供客户信息查询功能。

客户端运行客户端系统软件,实现界面交互。客户通过权限验证,登录系统,完成对线路切换信息以及告警信息的查询。管理员身份具有管理用户功能,并且可以根据预告警信息实现光缆线路的人工线路切换。

4结束语

电力光缆智能分配系统的建设突破了传统的光缆线路维护管理模式,缩短故障处理的时间,降低了由光缆线路故障引起的经济损失,对保障电力通信光缆网络的安全可靠运行具有积极的意义。对于建设坚强电网,和谐电网具有重要的作用。

当然,该系统还需要在实际中经过检验,逐步改进,可在各监测站安装光时域反射仪(OTDR),通过获得测试波长的背向散色光在光纤上随时间(距离)的能量分布曲线来得到光纤的传输特性,对线路的各种故障能较好的反映,且对一些缓变的线路损耗也可反映。并为了提高维护质量,加入GIS系统,通过应用和实践不断地充实和完善,以形成一种新型的基于GIS的电力光缆智能分配系统。

参考文献

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[2]X Li,Y Cao,S Yu,et al.A simplified feedforward carrier recovery algorithm for coherent optical QAM system[J].IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology,2011,29(5):801-807.[

[3]及睿,忻向军,张琦.光通信中的新型复用形式[J],新型工业化,2011,1(8):29-35.R Ji,X J Xin,Q Zhang.Novel methods for multiplexing in optical communication[J],The Journal of New Industrialization,2011,1(8):29-35.

[4]蔡寅翔,张杰,赵永利.多层多域光网络管理系统关键技术研究[J].新型工业化,2012,2(9):1-11.Y X Cai,J Zhang,Y L Zhao.Research of key technologies in multi-layer and multi-domain optical network management system[J],The Journal of New Industrialization,2012,2(9):1-1.

环境监测设备采集软件的设计 篇7

现场站点的数据采集系统硬件配置主要包括工控机、ADC模块 (A/D转换模块) 、多串口卡。这3部分集成于一体安装在现场自动站, 每个自动站配备1套。根据研究项目的需要, 提出了与软件匹配的选型要求, 本文吸取其他系统的一些功能, 设计了现场数据采集软件系统, 具体如图1所示。

2现场控制器数据采集方式

现场控制器数据采集采用总线通讯与模拟量采集相结合的方式, 对于具有RS232/RS485输出接口的仪器, 采用总线方式采集仪器监测数据、工作状态以及校准数据, 给仪器发出控制指令等, 对于环境参数及部分具备4~20mA输出的用模拟量采集模块进行采集。 调研目前比较成熟的并且可用于远程监控的通讯方式。为选取适合该项目的通讯方式, 本文就现行的各类通讯方式的性能进行比较 (见表1) 。

3通讯传输软件特点

考虑到需要兼容各类设备的不同通讯协议, 通讯传输软件内部采用COM组件搭建各个功能模块, 完成数据上传下达、 链路诊断与维持、多址传送等功能。

(1) 传输效率高, 传输过程对数据进行压缩, 以二进制方式组织传输数据包, 尤其适合无线、不可靠条件下的数据传输。

(2) 数据传输完整、安全, 通讯过程采用完善的确认与重发机制。另外, 传输过程采用数据校验和口令加密机制。

(3) 采用标准Socket编程模型, 便于在不同操作系统下平滑移植, 同时便于系统的升级维护。

目前的系统是在2008年的重庆环境监测平台基础上搭建, 由于仪器设备比较多, 所以只选择了一些可以实现的设备, 对于其他设备还需要进一步的研究和实践。

参考文献

[1]余家燕, 翟崇治, 李大年.重庆市环境质量自动监测 (控) 系统网络集成设计[J].中国环境监测, 2009 (1) :11-13.

监测软件 篇8

关键词：复合海缆,BOTDA,监测,模块化设计,多线程技术

0 引言

随着信息技术的不断发展, 光纤除担当通信任务外, 还可以用于温度、应力变化传感。利用复合海缆中富余光纤作为传感器, 借助布里渊光时域分析技术可以实现对复合海缆分布式、实时监测告警。本文简要介绍了复合海缆在线监测系统基本原理、系统结构及基本功能, 主要对系统上位机软件设计进行了研究。

1 复合海缆在线监测系统基本原理

光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的, 以光波为载体, 光纤为媒质, 感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。近年来, 光纤传感技术在高压电缆的分布式在线监测中得到广泛应用, 其中以基于拉曼散射的分布式光纤测温技术最为成熟。但由于这种技术散射光信号很弱, 测量精度受到限制, 难以满足长距离海缆监测要求。布里渊散射分布式光纤传感器是一种新型光纤传感器, 测量距离远, 可以实现长距离测量, 其中布里渊光时域分析技术BOTDA是其主流技术。由于BOTDA技术在温度、应变测量上达到的测量精度、测量范围以及空间分辨率均高于其他技术, 因此这种技术目前得到广泛关注与研究。

布里渊散射是光波和声波在光纤中传播时相互作用而产生的光散射过程, 布里渊频移νB与波长λ、声速νA和折射率n的关系式如下:

当环境温度变化或光纤产生形变时, 光纤中声速和光的折射率都会随之变化, 从而使布里渊频移发生变化。根据文献, 布里渊频移与环境温度、光纤应变存在线性关系[1,2], 如下所示:

式中:ΔνB (x) 为传感光纤x (离入射端面距离) 处布里渊光频移变化量;Δε (x) 为传感光纤x处的轴向应变变化量;ΔT (x) 为传感光纤x处的温度变化量;Cε、CT分别为传感光纤的布里渊频移应变和温度系数, 由光纤材质决定, 1 550 nm波长的入射光在普通单模光纤中的各个系数为:Cε=0.0493 MHz/με, CT=1.2 MHz/℃[3]。

布里渊散射频偏与其温度、应变成线性关系的这一特点, 恰好可以应用于海缆安全监测。

2 系统设计及实现

2.1 系统结构

系统由硬件设备的构建和软件系统组成, 如图1所示。硬件部分用于实现光纤温度、应变信息和海缆电源谐波信息的采集以及数据传输, 软件部分用于实现信息的接收、转换、显示、分析等数据处理和服务功能。

系统硬件包括两部分:BOTDA设备和谐波测试仪。前者通过与复合海缆中富余的两路光纤通路相连, 实时采集光纤温度和应变信息, 并按照自定义数据格式生成光纤数据, 这是实现监测的前提;后者接入平台电网, 实时监测电缆的电源谐波参数, 为上位机监测系统进行故障分析提供辅助参考。

系统软件包括两部分, 一是上位机监测系统软件的设计和实现, 另一部分是电子海图系统。上位机监测系统软件是本系统的核心部分, 也是本文研究的主要内容。电子海图系统是整个系统的一个辅助功能, 主要用于实现对海缆信息可视化显示。

2.2 上位机监测系统软件设计

1) 需求分析

(1) 数据获取通过以太网技术实时获取BOTDA和谐波测试仪采集的数据, 分别为光纤温度、应变信息和电源谐波信息。

(2) 光纤信息转换结合有限元分析得到的温度场建模, 实现对光纤信息到电缆信息的转换。

(3) 信息显示在人机界面上实时分布式显示电缆信息———电缆导体温度;以及实时显示电源谐波、电压等信息。

(4) 数据分析根据获取的光纤和谐波信息, 结合有限元分析得到的温度场建模、应力场建模结果, 通过信息处理技术对海缆的工作状态进行判断。

(5) 其他系统同时还需具备有完善的历史查询功能, 以及其他辅助功能:数据导出、打印等。

2) 功能模块设计

依据系统需求分析以及模块化设计思想, 为系统定义了7大主要功能模块, 即通信模块、数据操作模块、显示模块、报警处理模块、数据存储模块、历史查询模块和日志服务模块, 功能模块结构如图2所示。

(1) 通信模块通信模块是上位机获取和发布数据的唯一途径, 用于实现上位机与BOTDA设备、谐波测试仪和电子海图间信息交互, 内嵌有网络通信协议以满足通信要求。

(2) 数据操作模块数据操作模块是整个系统的重要部分, 主要包括两个内容:数据处理和数据分析。

数据处理是指对上位机接收的光纤温度信息根据有限元分析得到的温度场建模结果转换成电缆温度信息, 同时根据指定格式生成电缆温度文件传送给电子海图系统以实现海缆信息可视化显示。

数据分析是实现对海缆安全监测的核心环节, 根据预设的报警阈值分析、比对光纤原始数据和电源谐波参数, 查找引起电缆异常存在的隐患, 并为及时快速制定解决方案提供可靠的数据支持。

(3) 显示模块显示模块是实现人机信息交互的主要体现方式, 用户可以通过系统界面实时观测复合海缆沿线中电缆不同位置处温度信息的情况, 以及电缆的电源谐波参数情况。

(4) 报警处理模块报警处理模块是系统异常处理的一个重要方面。当海缆出现异常时, 该模块处理和发送报警信息, 进行声光、文字等形式的报警, 及时通知用户以便采用措施减少损失。

(5) 数据存储模块数据是整个系统的根本, 具有重要的保存价值, 可以为历史查询提供依据, 系统以40s为一个采集周期, 以特定文件格式定时保存光纤温度数据以供历史查询。当海缆出现异常时, 同样会以另一种文件格式保存异常信息以便日后查询。

(6) 历史查询模块历史查询模块系统可以方便用户查询某一日或连续几天的数据内容, 通过筛选机制得到需要的数据。系统对查询结果提供了打印和导出功能, 可以外接打印机打印或将数据导出到Excel表格中进行存储。

(7) 日志服务模块日志服务模块主要监测系统的运行状况, 及时记录各种操作和运行参数, 保障系统稳定运行。

3) 详细设计

(1) 开发环境从开发效率、稳定性、性价比等多方面考虑, 选用National Instruments公司推出的交互式C语言开发平台———Lab Windows/CVI。Lab Windows/CVI将功能强大、使用灵活的C语言与用于数据采集分析和现实的测控专业工具有机地结合起来, 其集成化开发环境、交互式编程方法、函数面板和丰富的库函数大大增强了C语言的功能, 为熟悉C语言的开发人员建立监测系统、自动测试环境、数据采集系统、过程监控系统、虚拟仪器等提供了一个理想的软件开发环境。

(2) 关键技术—多线程技术在本监测系统中, BOTDA设备和谐波测试仪采集信号, 通过以太网传输到上位机, 上位机对这些接收到的数据进行处理并存储, 然后显示在用户界面中, 同时要对数据进行分析判断海缆是否异常, 并且还根据用户操作, 完成其他控制功能。若采用传统的单线程技术来编写上位机软件的话, 由于采集数据耗费很大的系统资源, 程序对界面上的其他控件反应迟钝, 会有很大的延迟, 甚至在传输数据量很大的时候, 根本就不会作出反应, 因而有时会导致系统死机, 严重影响监测操作。

因此, 针对系统的实时多任务特性, 在系统软件编写过程中, 采用Lab Windows/CVI的多线程技术。

多线程是指操作系统支持一个进程中执行多个线程的能力[4,5]。当一个线程等待用户响应或大量计算结果时, 另一个线程可以继续其他处理, 使得进程总处于运行态, 随时进行响应, 从而提高系统的响应效率, 提高对CPU的利用率, 加快程序的信息处理速度。

本系统主要包括光纤数据采集线程、电源谐波参数采集线程、数据分析线程、报警处理线程和用户界面线程等, 其中使用主线程创建、显示并运行用户界面, 用次线程创建其他线程。Lab Windows/CVI提供了两种在Lab Windows/CVI的次线程中运行代码的高级机制, 如表1所示。在本监测系统中, 使用了基于线程池的多线程技术。

在运用多线程的时候, 各个线程之间的数据保护也非常重要。通常, 多线程程序的数据保护是把操作系统的线程锁定对象和保存数据的变量联合起来[6]。Lab Windows/CVI提供了3种数据保护机制, 如表2所示。本系统主要运用了线程锁和线程安全队列这两种保护机制。

本系统的多线程工作流程如图3所示。

用户界面线程 (主线程) 由系统生成, 完成对用户的鼠标键盘操作的响应, 以及用户界面的生成显示与刷新等。除主线程外还创建了4个辅助线程, 为了使用Lab Windows/CVI的线程池在次线程中执行代码, 需要在主线程中调用Cmt Schedule ThreadPool Function函数创建次线程, 将需要在次线程中运行的函数名称传递进来。如在主线程中调度光纤数据采集线程函数代码如下:

Cmt Schedule Thread Pool Function (DEFAULT_THREAD_POOL_HAN-DLE, GXAcq Thread Function, NULL, &thread ID_duqu) ;//创建光纤数据采集线程

线程池将这个函数调度到某个线程中执行。根据配置情况和当前的状态, 线程池可能会创建新的线程来执行这个函数也可能使用已存在的空闲进程或者等待一个活跃的线程变为空闲后使用该线程执行[7]。传递DEFAULT_THREAD_POOL_HANDLE表示使用默认的线程池, 也可以调用Cmt New ThreadPool函数来创建自定义的线程池。需要注意的是使用完线程池后要调用Cmt Discard Thread Pool来释放由Cmt New Thread Pool函数创建的线程池资源;在主线程退出前调用Cmt Wait For ThreadPool Function Completion等待线程池结束释放系统资源。否则容易导致一些资源不能正常释放引起内存泄露或其他不可以预测后果[8]。

(1) 光纤数据采集线程

该线程主要负责光纤数据的采集, 即实现上位机与BOTDA设备通信接收光纤数据, 同时运用数据操作模块中的数据处理功能实现对光纤数据到电缆数据的转换并调用显示模块进行电缆信息显示及调用数据存储模块进行存储。以下给出该线程的程序流程图, 如图4所示。

(2) 谐波参数采集线程

该线程主要负责采集电源中谐波参数以及电流、电压信息, 及实现上位机与谐波测试仪通信。以下给出该线程的程序流程图, 如图5所示。

(3) 数据分析线程

该线程主要调用数据操作模块中的数据分析功能, 通过对光纤原始数据和谐波参数分析、比对从而对海缆的安全状态作出评价。光纤数据采集线程与数据分析线程之间的数据传递采用线程安全队列完成。而谐波参数线程与数据分析线程之间的数据传递采用线程锁完成。以下给出该线程的程序流程图, 如图6所示。

(4) 报警处理线程

该线程主要调用报警处理模块进行海缆异常处理。当海缆出现异常时通过数据分析线程触发该线程。以下给出该线程的程序流程图, 如图7所示。

4) 系统界面

系统操作界面如图8所示。

系统运行时界面如图9所示。

3 结语

运用上述思路设计的复合海缆在线监测系统上位机软件, 成功弥补了海底电缆分布式、实时监测的空白。将模块化设计思想和多线程技术运用于该软件设计, 不但提高了系统的扩展性, 而且也提高了系统的执行效率。该软件已成功应用于渤海采油平台, 能够很好地满足监测的要求。

参考文献

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[3]李高健, 王晓峰.基于GIS的复合海缆监测系统设计与实现[J].计算机应用与软件, 2012, 29 (9) :185-187.

[4]成凤敏, 苏小光.多线程技术在虚拟仪器软件开发中的应用[J].中国测试技术, 2008, 34 (2) :48-50.

[5]姜守达, 吴昌盛, 孙震.LabWindows/CVI多线程机制在数据采集中的应用[J].计算机应用, 2004, 23 (8) :56-57.

[6]张毅刚, 乔立岩.虚拟仪器软件开发环境LabWindows/CVI6.0编程指南[M].北京:机械工业出版社, 2002.

[7]刘君华.虚拟仪器编程语言LabWindows/CVI教程[M].北京:电子工业出版社, 2005.

上网流量监测管理软件设计与实现 篇9

关键词：上网监测系统,网络流量,.NET技术,数据库,流量监测

0 引言

在网络管理的过程中, 上网流量监控是整个网络管理的一个重要部分, 对于一个网络管理工作者来说, 有效的网络流量监控不仅能够让网络管理相关人员能够及时的了解网络的运行过程和运行状态, 并且能够对网络出现的问题做出及时的调整和排除[1,2,3]。

1 课题研究的意义和需求

研究上网流量监测的意义大致归为以下几点[2]: (1) 实时了解网络性能 (2) 研究网络技术的基础 (3) 补充网络管理的能力。论文总共分成四章, 章节安排如下:第一章:介绍了网络流量监控的选题背景和论文研究的主要目的和意义。第二章:分析了网络流量监控系统的技术与开发环境。第三章:网络流量监控系统需求分析。第四章:进行网络流量监测系统的详细设计。

2 相关概念和技术

2.1 网络流量概述

网络流量就是网络上传输的数据量。网络流量分类基于以下三个层面的[2]: (1) Packet-level的流量分类:主要关注数据包 (packet) 的特征及其到达过程, 如数据包大小分布、数据包到达时间间隔的分布等; (2) Flow-level的流量分类:主要关注流 (flow) 的特征及其到达过程, 可以为一个TCP连接或者一个UDP流。其中, 流通常指一个由源IP地址、源端口、目的IP地址、目的端口、应用协议组成的五元组; (3) Stream-level的流量分类:主要关注主机对及它们之间的应用流量, 通常指一个由源IP地址、目的IP地址、应用协议组成的三元组, 适用于在一个更粗粒度上研究骨干网的长期流量统计特性。在上述三个层面的流量分类中, 使用最广泛的是Flow-level的流量分类[3]。本课题就是根据第二类来展开讨论与研究的。

2.2 网络流量监测原理

网络监测是用检测工具对目标网络的运行参数进行收集, 在此基础上建立一般模型, 并在此网络以后的运行中实时地抽取网络运行参数, 以某种算法对参数和模型进行匹配和分析, 以确定网络的运行状态。网络检测从关键技术和检测方式来看, 可以分为主动检测和被动检测[4]。主动检测就是应用某种网络管理协议, 通过被检测的网络设备了解它们的运行情况, 当发生异常, 网络设备采用陷阱 (TRAP) 的方式通知检测服务器。这种检测方式的优点在于能够及时发现大型网络故障和异常位置, 并具有较高的安全性, 不会对用户的数据包进行拆包检查[5];当然这种检测也有缺点, 它的主要缺点在于不能够分析网络故障和异常的原因, 在检测过程中产生新的数据流量, 占据一定的网络带宽[6]。被动检测只是安装设备上的网络接口使用捕获器对流经该接口的网络流量进行拆包和分析, 也就是包拦截和包信息读取[7]。这种检测方式的优点在于能够详细的分析被检测接口的网络流量, 发现故障和异常的原因, 运行过程中, 基本不产生网络流量, 对网络性能没有影响;缺点在于单设备的局限性和用户数据隐私问题[8]。

2.3 上网流量监测系统设计技术

2.3.1 Win Pcap控件

Win Pcap是Windows平台下一个专业的网络数据包捕获开发包, 其目的是为Win32 程序提供访问网络底层的能力, 核心功能是捕获网络数据包, 其它功能还还包括数据包过滤, 数据包发送, 数据包存储等[9]。

2.3.2 Dot Net技术与c#语言

.NET是一个微软开发的编程环境, 里面可以使用C#、VB等多种编程语言。C#是微软公司发布的一种面向对象的、运行于.NET Framework之上的高级程序设计语言。

2.3.3 SQL Sever 2008 数据库工具

SQL Server 2008 是Microsoft公司推出的SQL Server数据库管理系统, 它具有使用方便、可伸缩性优和与相关软件集成程度高等优点, 可以在多种系统平台中运行和使用。

3 上网流量监控系统的设计

3.1 总体结构设计

为了使本系统结构清晰, 便于调试, 易于实现。整个系统划分为三大功能模块:IP数据包抓取功能模块、系统后台流量统计模块和用户查询界面模块。见下图3.1 所示

IP数据包抓取模块:完成网络接口数据的捕获、解析和显示, 可以根据用户定义条件组合来进行捕获, 如只监视采用TCP或UDP协议的数据包, 也可以监视用户希望关注的相关IP地址的数据包。

系统后台流量统计模块:完成统计功能, 如根据IP地址统计出某IP地址的TCP协议流量流出流量值和流入流量值、UDP协议流量流出流量值和流入流量值以及其他协议的流出流量值流入值, 最后还要有某IP地址的流量总流出值、总流入流量值以及总值。同时, 系统按照日、周的颗粒度进行数据存储, 自动进行数据整理并更新数据表。

流量使用查询模块:完成总流量、输入流量、输出流量等的显示;可随意查询某日或某一周的流量使用情况, 并可设定流量限额, 对超流量限额的数据或日期进行标记。

3.2 系统数据库设计

3.2.1 E-R图

在数据库表的设计之前, 首先应该设计数据库的E-R图[10], 如图3.2 到3.3 所示。

3.2.2 数据库表设计

计算机的网络流量监控系统, 包括了当日实时流量表 (Current Data Packages) 、日流量表 (Day Traffic S tatistics) 、周流量表 (Week Traffic Statistics) 。各个表的字段设计如表3.1 至表3.3 所示。

3.2.3 界面设计

在总体设计中, 根据功能需求设了三个模块, 分别为:IP数据包抓取模块、系统后台流量统计模块、流量使用查询模块。

在IP数据包抓取模块中, 需要有捕捉、停止按钮, 而且需要有选择网络适配器和条件过滤的功能 (默认过滤条件为tcp and ip and port not 80) 。界面设计如图3.6 所示。

在系统后台流量统计模块中, 因为全程都是在数据库中利用存储过程和调度来完成的, 所以没有相关界面的设计。

在流量使用查询模块里, 可以按照日或者周来查询某IP的流量使用情况, 并可以设定流量额度, 对超过流量额度的记录进行标记。界面设计如图3.7 所示。

4 上网流量监控系统的详细设计

4.1 IP数据包抓取模块

数据包的抓取程序采用Win32 平台下的专业的数据包捕获开发包---Win Pcap来进行开发。该系统关键在于数据的获取, 而基于Win Pcap的数据包捕获就是其中的关键技术。

IP数据包捕获界面包含选择网络适配器以及条件过滤功能。见图4.1。

条件过滤功能的书写规则, 需要着重说明一下。规则如下: (1) 该条件过滤功能可以过滤协议和端口。 (2) 不同条件用“and”隔开。 (3) 若过滤条件为协议, 则直接写出协议的英文缩写;若过滤条件为端口, 书写格式为“port端口号”。 (4) 点击捕获按钮后, 开始抓取IP数据包, 并将抓取解析后的数据存放到数据库表中保存。IP数据包抓取程序运行流程如图4.2 所示:

4.2 系统后台流量统计模块

此模块功能全部在数据库中实现。主要功能包括:当日实时表的更新和维护、日流量表记录的定时导入、周流量表记录的定时导入。当日实时表的更新和维护功能是指把每日24 点前的数据存放在一张表中, 供给用户查看流量, 零点过后则把前一天的数据清除, 即当日实时表里最多只存放一天的数据。日流量表的定时导入功能关键在于如何把当日实时表的数据按照IP地址进行统计, 分别计算出某IP地址的TCP协议流量流出流量值和流入值、UDP协议流量流出流量值和流入流量值以及其他协议的流出流量值流入值, 最后还要计算出某IP地址的流量总流出值、总流入流量值以及总值, 并且将这些数据定时整理后导入日流量表。日流量表的数据导入是利用存储过程来完成的, 该模块的程序流程图如图4.3 所示。流量表的定时数据导入是利用SQL Sever代理完成的, 需要新建一个作业, 然后设置每日零点执行一次, 执行的命令为数据导入的存储过程, 这样数据就会定时自动导入到日流量表当中了。周流量表的定时导入功能关键在于如何将日流量表一周七天的的数据统计后导入到周流量表中, 并且将这些数据定时整理后导入周流量表。周流量表的数据导入同样是利用存储过程来完成的, 程序流程图如图4.4 所示:

4.3 流量使用查询模块

用户可查看当日的实时统计结果、每日的统计结果以及每周的统计结果。

当日的实时统计结果即是查看根据数据库中当日实时流量表统计后的数据, 包括某IP地址的TCP协议流出流量值和流入流量值、UDP协议流量流出流量值和流入流量值以及其他协议的流出流量值流入流量值以及某IP地址的流量总流出流量值、总流入流量值以及总值, 并根据设定的流量上限对超出限额的IP地址进行红色标注。

每日的统计结果即是查看数据库中的日流量表, 根据表的字段, 可以查看除当日外的某一天的某IP地址的TCP协议流量流出流量值和流入值、UDP协议流量流出流量值和流入流量值以及其他协议的流出流量值流入流量值以及某IP地址的流量总流出值、总流入流量值以及总值, 并根据设定的流量上限对超出限额的IP地址进行红色标注。

每周的统计结果即是查看数据库中的周流量表, 根据表的字段, 可以查看每周某IP地址的TCP协议流量流出流量值和流入流量值、UDP协议流量流出流量值和流入流量值以及其他协议的流出流量值和流入流量值以及某IP地址的流量总流出流量值、总流入流量值以及总值, 并根据设定的流量上限对超出限额的IP地址进行红色标注。

4.4 运行结果

本设计在Win7 环境试运行下, 编译后经过实际执行, 可抓取数据包, 写入数据库, 并可以将数据统计分析后写入相应的数据库表中, 显示界面良好, 系统运行正常, 基本达到设计目标, 运行结果比较良好。演示结果如图4.5 所示。

5 总结与展望

论文对于计算机的网络流量监控系统的设计技术的研究, 还存在一定的不足地方, 例如对于互动信息数据采集的方式分析不足等, 这些问题在以后的研究中将会进一步地去解决。总而言之, 论文对于计算机的网络流量监控系统建设的研究, 已经基本完成了系统设计需求, 已达到预期设计目标, 由于时间与技术水平的不足, 系统中存在一定的缺陷, 这些将在以后的进一步研究中去研究和探讨。

参考文献

[1]庞玲.网络流量分析多机负载均衡系统设计[J].软件, 2012, 33 (5) :75-77.

[2]高维国.流量抽样关键技术研究[J].软件, 2012, 33 (12) :252-256.

[3]董超.基于网络流量监测的移动互联网特征研究[D].北京:北京邮电大学, 2013..

[4]刺婷婷.网络流量监测系统的设计与实现[D].西安:陕西师范大学, 2012.

[5]张玮.基于协议分析的网络流量监测系统研究与开发[D].长沙:中南大学, 2008.

[6]蒋红艳.基于流量监控的网络性能优化关键技术研究[D].长沙:湖南大学, 2010.

[7]黄天戍, 邹俊峰, 李俊娥等.网络流量分析及计费系统的研究[J].武汉大学学报 (工学版) , 2002, 35 (1) :89-92.

[8]杜瑞峰.网络流量监测技术的研究及其在安全管理中的应用[D].长沙:中南大学, 2005.

[9]李晗.IP网络流量监测及用户行为分析[D].北京:北京邮电大学, 2010.

[10]孙贤淑.IP网络流量测量的研究与应用[D].北京:北京邮电大学, 2005.

[11]Feldmann A, Gilbert A C, Willinger W.Data networks as ca scades:Investigating the multifractal nature of Internet WAN traffic[J].Acm/sigcomm, 1998, 28:42-55.

监测软件 篇10

位移变形信息是地质灾害体发生灾变的最直观的前兆信息,是地质灾害预报与预警的主要依据,因此变形监测是主动防灾减灾的重要手段。目前用于地质灾害监测的变形监测技术主要有常规大地测量技术、测斜仪、多点位移计、GPS、InSAR等[1,2]。常规大地测量技术精度高,但存在外业工作量大、周期长、不易实现自动化等缺点。测斜仪、多点位移计等特殊的测量手段往往只能测量变形体的相对位移且量程范围有限[3]。InSAR技术具有观测精度高,空间分辨率高的优点,但是存在时间分辨率低的缺点,且一般用于大范围变形监测[4]。 GPS技术具有跨度大、不受气候条件限制、无需通视、能够测量变形体的整体位移、时间分辨率高、自动化程度高等优点,因此在地质灾害变形监测中的应用越来越广泛[5]。

近几年来,地质灾害监测预报与防治工作得到国家相关部门的高度重视。但是目前的地质灾害预防工作还主要是依靠群测群防手段[6]。这种方法是地质灾害易发区内广大人民群众和地质灾害防治管理人员直接参与地质灾害点的监测和预防,其效率低下,信息传达难以自动化,甚至会出现误判、漏判。所以应用GPS现代大地测量先进技术来进行灾害变形自动监测可以把防灾减灾工作推到更高层面,这也是目前的最新发展方向。基于此,开发出一套数据处理效率高、用户操作界面友好、变形监测精度高,又能实现连续自动监测的GPS变形监测数据处理软件具有十分重要的工程意义[7,8]。本文在充分调研GPS变形监测软件需求的基础上,对软件的数据处理流程及功能进行了设计,并在Visual Studio 2008开发平台下基于C++语言开发研制了GNSS-DMS变形监测系统。

1 软件整体设计思路

GPS变形监测主要有三种作业模式,周期性测量模式、连续性监测模式和动态监测模式[7]。其中周期性测量模式适用于变形比较缓慢的情形,连续性监测模式适用于监测点处于连续形变中,动态监测模式主要用于变形体的变形发生在很短的时间内。研制的GNSS-DMS软件主要针对连续性自动监测模式的数据处理,同时也包含了事后处理模式,其主要用于获取监测点在监测初期的精确坐标,从而为后续的形变分析模块提供初始信息,当然该模式也能实现周期性变形监测模式 的数据处理。为了探究在数据解算过程中如何优化参数设置而增加了一种批量解算模式的数据处理方法,旨在通过改变数据处理的参数设置(如截止高度角、截止信噪比、删除指定卫星等)重新解算数据,通过比较解算结果精度确定最佳解算选项。在获取点位坐标序列后,即可对点位作形变分析,内容包括逐期变形位移量计算、累积变形位移量计算,以及根据已有的坐标序列对点位的形变用数学模型进行拟合,并根据拟合的模型来预报一段时间内的点位坐标。GPS自动变形监测软件数据处理流程如图1所示。

2 软件模块功能与实现

依据软件设计思路及变形监测软件需求,可把软件功能模块划分为如图2所示。

2.1 工程管理模块

在GNSS-DMS系统中,采用工程管理所有的数据处理流程信息和中间结果以及处理选项的设置信息。在工程管理模块中,包含有新建工程、数据导入、打开工程、保存工程以及关闭工程等功能,在新建工程的同时会创建相应的工程文件,用于保存当前工程的数据处理选项的设置信息,便于后期调用。数据导入即输入GPS观测文件名称或GPS观测文件路径。

2.2 数据解算模块

数据解算模块主要包含三种模式(即事后处理模式、批量解算模式和自动监测模式)下的基线解算。本系统支持同时处理多条基线,因此在解算基线时可选择处理所有基线或处理选定基线,基线解算既支持静态模式也支持动态模式[9]。同时,系统还包含标准单点定位算法,主要用于获取点位概略坐标。

2.3 报表生成模块

报表生成模块主要包括坐标信息报表和残差信息报表。其中坐标信息报表主要包括解算时间、点位坐标、结果的质量信息(包括标准单点解、浮点解及固定解)、坐标分量标准差、坐标分量协方差以及衡量整周模糊度有效性的方差比(Ratio)。残差信息报表主要包括有效卫星相位和伪距残差、卫星方位角和高度角信息、结果质量信息和周跳数。实现的坐标信息报表如图3所示,残差信息报表如图4所示。

2.4 数据可视化模块

数据可视化模块包括观测数据伪图、卫星天空视图、卫星方位角、高度角和信噪比图、坐标序列图和监测点的形变信息图。观测数据伪图是表征数据的连续性,包括CA码观测量、P1码观测量、P2码观测量、L1载波相位观测量和L2载波相位观测量。卫星天空视图描述卫星方位角和高度角及信噪比信息。坐标序列视图显示监测点坐标序列。监测点形变信息视图展示了监测点相对于第一期的形变信息。实现的卫星天空视图如图5所示,坐标序列视图如图6所示。

2.5 变形分析模块

形变分析模块是根据解算的点位坐标序列,分析监测点的形变信息[10]。包括点位逐期位移形变量和累积位移形变量,通过选择数学模型对点位坐标序列进行拟合及对点位坐标进行预报,主界面如图7所示。

为了方便软件后续研发过程中GPS算法更新与用户界面改进,同时为了降低代码之间的耦合性,增强代码的可重用性,GNSS-DMS软件在程序设计方面采用GPS数据处理模块与用户交互界面模块分开开发的思想。GPS数据处理核心算法以动态链接库形式封装,实行模块化管理,不仅方便函数调用,且为算法修改与升级提供便利。在界面开发过程中,利用微软MFC类库,使得界面编写过程简洁、高效、美观,系统主要包含了菜单栏、工具栏、状态栏、管理区和视图区五个部分,主界面如图8所示。

3 软件系统应用实例

为了验证研制软件在实际应用中的操作稳健性,以及GPS数据处理精度的可靠性,本试验选用5个美国CORS站从2012-01-01至2012-06-01日的观测数据(数据的采样间隔为30s)进行处理。这5个站分别组成了三条基线,采用相对定位的模式,解算结果中误差及相应基线长度信息如表1所示。

从表1可得如下结论,在实际变形监测工程应用中,基线长度越短则得到的定位精度越高,因为基准站和监测站之间的距离决定了它们之间误差相关性的强弱; GNSS-DMS软件解算精度达到了毫米级变形监测精度要求,在基线长度达到10km时,E、N、U三个分量的精度仍优于5mm;根据电离层11年活动周期信息可知,2012年电离层处于活动高峰期,降低了相对定位精度,因此若处理电离层活动低谷期间的GPS观测数据,则可获得更高的监测精度结果。

4 结束语

本文研制的连续自动变形监测软件在程序设计方面采用GPS数据处理模块与用户交互界面模块分开开发的思想,极大地方便了软件后续研发的GPS算法更新与用户界面改进,同时降低了代码之间的耦合性,增强了代码的可重用性。在数据处理方面实现了事后处理、批量解算、自动监测三种模式,它们分别针对不同的应用,但构成了一个有机体,形成了一套GPS变形监测解决方案。除此之外,软件还实现了强大的图形可视化和变形监测结果分析等功能。通过处理实测数据表明,本软件能达到毫米级的定位精度,可满足一般的地质灾害GPS远程连续自动监测要求。而随着全世界GNSS技术的快速发展,多频多模逐渐成为当前卫星导航定位技术的主流应用,因此在后续的开发研究中,将不断升级本软件以支持多GNSS系统的数据处理功能。

参考文献

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[2]程卫东.GPS在建筑物变形监测中应用的探讨[J].城市道桥与防洪,2010,(11):100～102.

[3]朱建军,贺跃光,曾卓乔.变形监测的理论与方法[M].长沙:中南大学出版社,2003.

[4]祝传广,邓喀中,范洪冬,薛继群,姚宁.基于D-InSAR的大屯地区沉降监测研究[J].测绘科学,2011,36(2):104～106.

[5]胡云.GPS卫星定位技术及其在工程测量中的应用[J].应用技术,2010,(7):133～134.

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[8]赵长胜.GPS基线网数据处理系统的设计与实现[J].测绘工程,2001,10(3):32～34.

[9]李征航,张小红.卫星导航定位新技术及高精度数据处理方法[M].武汉:武汉大学出版社,2009.