实时自动化监测（精选12篇）
实时自动化监测 篇1
1 引言
“水环境实时自动监测系统”以下简称WEMIS系统, 该系统是针对于水质、污染物的总量进行分析和检测的综合监测系统。它是以检测水体环境质量为目的, 以自动分析仪器为系统核心配合先进计算机技术建成的一个综合性的水环境自动监测系统。
WEMIS系统主要由信息采集系统、传输系统、管理系统和服务系统四部分组成。中心站无线网络等通讯方式实现对各子站的实时监视以及远程控制。该系统可及时发现水质的异常, 为防止水质污染扩散迅速做出预警, 并能准确追踪水质污染物, 从而使技术人员及时作出正确的处理决策。水环境实时自动监测系统, 利用标准的Modbus/TCP协议来读取现场设备的实时数据, 通过远程通讯来进行数据传输, 待监测站软件接收到这些数据之后, 再对数据进行处理。
2 水环境监测的准备工作
水环境监测方案的制定要充分考虑到当地的气候情况和社会情况, 为了保证对水环境监测的质量, 必须根据实际情况来布设监测点, 并且要对当地的情况进行调查, 以保证监测系统工作时检测传输数据的准确性。必须要选择有代表性和可操作性的监测点。监测的前期准备工作一定要做到位: (1) 要做好工作人员的保护工作, 以保证在水环境监测时不会造成人身危险; (2) 监测时使用到的设备和试剂要提前准备好; (3) 要注意监测时所用到的设备可能会被水中的有害物质腐蚀, 所以要对监测设备及时进行检查和保养, 确保设备能正常使用; (4) 对仪器设备也要进行不定期的检查, 要根据实际的使用的次数和使用的范围而定。
3 水环境监测的分类
3.1 地表水环境监测
在监测的过程中我们把水质因子分成三种类型进行调查分析。 (1) 调查常规水因子, 通过它可以很直观的了解水环境质量状况; (2) 调查污染因子, 它可以反映所在地区具体的水质情况和污染情况;除了这两种因子还存在着一些其他的因子, 因为在进行监测取样的过程中, 会受到当地的特殊地理环境因素影响, 例如:当地的水生生物, 以及水域的评价级别等等都会影响水质监测水平。因此在我们进行监测的时候, 提前要对水质和当地环境状况进行调查再做出决定。对地表水在枯水期、平水期、丰水期分别进行监测取样, 同时, 还要在天气晴朗以及流量稳定时进行调查, 必要时进行监测。
3.2 地下水环境监测
要了解地下水的水质情况, 我们主要是通过监测典型性地区的水井, 但有的时候也会出现一些特殊情况, 导致该区域内的水井不能满足我们的需要, 这就要求我们布设特殊的监测井来进行取样。我们对监测项目的选取要根据具体情况而定, 监测项目包括水的酸碱性、水的硬度, 微生物、微量元素和细菌总数等的测定, 同时还要对这个水井的地质特征进行了解, 并且全面了解水位, 水温等情况。
4 自动监测系统设计原则
本系统是由性能可靠的硬件设备、成熟的软件技术建立的。系统功能完善、运行可靠、操作灵活, 并且整个系统具有很好的扩展性, 易于升级和二次开发。
本系统的设计需要遵循以下原则:
(1) 实用性原则:本系统紧紧围绕水质监测任务, 满足环境保护行业各个部门业务的工作特点和工作要求, 满足环保行业的实用性要求。立足实际的环保工作, 注重监测成果的实用性, 并充分使用软件对历史数据的继承, 做到了数据查询方便, 操作简便, 界面美观等。
(2) 先进性原则:系统的功能设计追求完整先进, 在做到性价比的同时使系统具有先进性。在软硬件的选用上采用国内外最先进的技术, 这样设计可以避免系统容易淘汰的缺点, 实现了先进性与实用性的统一。
(3) 规范化原则:各系统的设计与实施严格遵循国家有关标准和规定。系统的操作符合环保行业的标准。
(4) 可扩充性原则:系统的数据结构和功能体系能满足省级监测站的需求, 与此同时还能达到下级站的需求;考虑到将来的发展需要, 系统还具有了易于扩充性的优点, 可以与国家信息化进程同步发展。
(5) 兼容性原则:本系统集成的各个功能模块, 使用户在同一个接口下能够尽可能实现多项功能的操作;要保持数据库格式与现行的数据库格式兼容。
(6) 安全性原则:要采用多种安全技术, 以保证系统的各项安全性, 要遵循系统安全性、保密性和共享性的原则。系统要对软、硬件平台和应用系统等多方面制定安全策略, 以保证系统运行的安全性与稳定性。还要具有防雷、电磁干扰等防护措施。
(7) 稳定性原则:经过专业人员测试, 采用多种方式评定。系统要经过应用实践证明能够支持连续长时间的稳态运行。硬件设备单元平均无故障运行时间要大于2000h。
5 自动监测系统层次结构
系统分为现场数据采集、通信网路、监控中心三个层次。数据采集作为系统最基本的部分, 在各水质监测点现场安装, 包括现场采集仪器、现场数据通讯设备等。通信网络层是将采集到的数据通过数据通信网络传输到监控中心。监控中心作为整个水环境自动监控系统的控制和管理中心收集所有监测点的监测数据, 监督或控制设备的运行状况并对数据响应予以处置之后向各监测点发布指令。来控制设备的运行状况。
6 自动监测系统功能
(1) 子站可通过电话线、网线、无线网络等通讯方式进行传输数据。
(2) 数据的采集与数据传输应完整、准确, 采集值与测量值误差要小于等于1%。
(3) 通过数字通讯接口采集实时数据并存储, 之后数据以不同的通讯方式进行传输进入市水环境监测中心站。
(4) 现场显示系统的实时数据, 实时状态, 并可对异常做出报警。
(5) 可以远程显示现场工作状态、设备故障自动报警、数据异常自动报警功能, 并能将报警信号自动发送至监控中心。
(6) 具有实时状态的查询功能, 按需要进行各种状态的数据查询。
(7) 子站能储存三个月以上的数据, 同时保存发生过的有关校准及其他事件的记录。
(8) 主体设备平均无故障时间大于2000h, 信号的输入和输出具有可扩展性。
(9) 断电后可继续工作时间要高于12h。
7 自动监测系统数据库的设计
监控系统采用ORACLE等数据库, 对水中的传感器进行处理, 能有效实现数据耦合特点, 极大地简化对数据的处理;得到数据库静态描述图后接着又通过软件将其形成具体的数据表格, 主要涵盖七个表格, 其中包括设备规格表, 设备属性表, 设备实例表, 参数表, 实例属性表, 取值表, 参数表。进而我们可以很方便地查阅其表格内容, 在设计完成数据库之后, 数据库就可以通过服务端口接入到云数据库中;对其实施分布式处理, 实现其接入过程的快速化。
8 结语
该水环境实时自动监测系统在检测体系方面可实现从平面检测上升到空间的立体化监测。对于水质监测也从单一的化学指标监测发展成为综合指标监测, 从传统的量的监测发展到现在的质的监测, 并实现了从点到面的发展, 完成了对水环境的实时监测, 这对于水环境质量的改善以及对环境保护等多方面发挥出了积极作用。总之, 水环境自动实时监测系统凭借其技术优势在未来必将会得到广泛的应用。
参考文献
[1]翟崇治.水环境智慧监测服务系统设计[D].南京邮电大学, 2014.
[2]廖玉霞.基于B/S模式的水环境自动监测系统设计[D].电子科技大学, 2015 (03) :23~24.
[3]黎山峰.面向社区的水环境监测系统设计与实现[J].计算机测量与控制, 2015 (05) :68~69.
[4]施建强.水环境实时自动监测系统的设计与实现[J].计算机工程与应用, 2004 (13) :222~226.
实时自动化监测 篇2
滑坡实时监测就是在滑坡灾害体上实行滑坡变形动态同步的监测,从而掌握监测对象变形动态和发展趋势.向家沟滑坡是巫山县地质灾害实时监测预警示范站一个典型监测点,滑坡威胁着其上的医院、学校、居民及其下方港口码头,对其实时监测数据进行分析,从而对实时监测系统运行状态和滑坡现状进行简要评价.
作 者：杨秀元 高幼龙 董时俊 李刚 YANG Xiu-yuan GAO You-long DONG Shi-jun LI Gang 作者单位：杨秀元,高幼龙,李刚,YANG Xiu-yuan,GAO You-long,LI Gang(中国地质调查局水文地质环境地质调查中心,保定,071051)
董时俊,DONG Shi-jun(中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉,430063)
关口电能计量装置误差的实时监测 篇3
关键词：电能计量;装置误差;实时监测
1引言
电能计量装置是目前电力生产中的重要设备，它对于各项电力指标及维护有着很大作用，面对装置产生的人为误差及系统误差，需要合理的方案加以解决和完善。
2关口电能计量装置误差的分析
2.1关口电能计量的意义及计量装置的组成
在我国，电能属于国民经济中十分重要的可再生二次能源。如今社会电能已得到了普遍的使用，尤其在工业、商业、交通业，共用事业、农业及居民日常生活等，都需要电能的支持。电能的各项使用程度在某些方面能够体现一个国家的发展程度高低以及现代化水平的高低。
关口电能计量的意义在于它是一种特殊的商品，能立刻产生与消耗。由于电力的生产以及其他产品生产模式不同，发电厂发电、供电部门进行供电以及用户用电三部门是整合为一个系统，该系统同时完成，且要互相紧密地联系，缺一不可。
此外，有关部门销售策略、结算策略需要相应的计量器具在这三个部门间进行测量与计算。以得出电能电量，也就是电能计量装置，其中电能表属于用于测量电能的仪表，且是电能计量装置中的核心。其余组成电能计量装置的是互感器及其二次负荷及二次压降装置等。
2.2电能计量标准的要求
电能计量是电力部门用于电能测算及维护的重要工作，根据电力系统的谐波产生特点，得出对电能计量影响方式不一致，现阶段考虑在谐波作用下时的电能计量标准如下：
（1）普通电能表能够准确地反映实际的功率，包括基波及谐波的综合功率大小，也叫做全能标准，是如今国内通常采取的电能计量标准。
（2）电能表只能够反映基波的功率，称为基波电能标准，而不计量谐波的功率。
（3）如果电能表能够分别计量基波功率及谐波功率，其称为谐波电能标准。
2.3电能计量装置产生误差的原因及解决措施
一般的关口电能计量装置的故障及计量的差错是多种多样的，[1]其主要形式主要体现在如下的几个方面：
（1）组成电能计量装置的各个组成部分，如电能表、互感器以及互感器二次回路的本体发生故障，造成电能表或互感器的误差超差或发生二次回路的接触故障。
（2）在计量装置的接线阶段出现错误。
（3）由于窃电行为造成计量的失准。
（4）由于人为抄读电能计量装置以及电量计算的错误。
（5）由于外界的不可抗力因素造成的电能计量装置故障，例如雷击或过负载等。
具体解决方案：
（1）尽量使用性能优良的产品，在电压互感器的二次回路推广方面选择快速自动的空气开关。
（2）使用电能計量的专用电压及电流互感器，避免系统误差。
（3）在有大概率落雷的地区安装相应的电能计量装置，还要在其进线处安设避雷装置。
（4）进行电能表的互感器、二次回路及二次负荷的现场校验工作。.
（5）加强电能计量装置倍率管理，严格封印管理，使其不受人为干涉与破坏，防止窃电行为。
（6）加强对电能计量的实时监控，此为控制电能计量的核心。
3电能计量装置实时监测概述
3.1实时监测的目的
在关口采取专用计能表进行电能计量，在线路母线的运行中引起电能表通过继电器在两段母线间长时间切换，造成与之相连的二次回路压降随之发生变化，因此对电能计量的实时监测十分重要。
此外，由于电能表的互感器在长期在易变化的环境中运行时，二次负荷也会经常改变，高频率的变化会造成电能计量的误差，电能表由于不同原因还会存在失压、断相及超差等问题。在一定时间内，这些问题最终会被发现及消除，但是不能准确地断定，无形中增大了电量的误差。因此，为解决误差问题必须进行实时监测。
3.2实时监测系统的组成
实时监测系统是用于电能计量监测的核心，[2]目前实时监测系统大体有集中式的在线监测系统、分区集中式的模拟总线监测系统以及分布式的数字化在线监测系统。
（1）集中式的在线监测系统
集中式在线监测系统主要利用大量的屏蔽电缆将模拟信号经过传感器引导到控制室的计算机系统，并通过计算机通过扩展外部电路，来记性各路模拟信号的采集，然后进行数据处理和检测。
（2）分区集中式的模拟总线监测系统
分区集中的模拟总线监测系统主要是根据监控设备分布状况，将被测的信号分成许多不同区域，分别进行汇集和选通，之后通过模拟信号传送至控制室的计算机系统。该系统主要是减少现场电缆的数量，在信号抗干扰传输及同步测量上需要进行改进。
（3）分布式的数字化在线监测系统
分布式的数字化系统可从根本上解决模拟信号长距离传输易受干扰、同步测量以及减少现场工作量的问题。采取分布式的系统是由安装在监控设备之上的数据采集及分析系统、控制室内主副控 系统构成。数据采集及处理系统对模拟信号能够达到就地数字化处理的目标，然后通过现场总线将数字化模拟信号传送至主控机。主控机还能够实现测量的同步控制，以及测量时不同参数的控制。
3.3不同实时监测技术的分析
3.3.1远程校准监测技术
一般的电能计量装置远程校准监测系统主要由电能计量装置现场的具体监测设备、通讯网络以及后 台的管理中心组成。该系统通过现场监测设备能够实现对现场每个不同接入计量点的校验信号的采 集、分析与处理和存储及通讯工作，还可以对电能计量装置的误差进行实时检测与实时计算，应用广泛。其监测系统原理及具体表现如表1所示。
表1 远程监测系统原理及具体表现
远程监测系统原理
具体表现
电能表的现场校验工作
在该系统中，对于电能表精度的测试是与如今普通人工现场校验原理及方法完全一致的，通过被检表电能脉冲的输出信号所代表的电能值与标准表在相同时间内累计电能值之间的比较，来计算两者的差别。
对电压互感器的二次压降进行测试
该系统中，测试二次回路压降的方法与一般方法也相同，都通过测量二次回路的始端及末端的电压差值，并将临时测试的长电缆以专用电缆布线的方式固定，通过专门电路模块来进行电压的测算及比较。
对电流互感器的二次回路负荷进行测试
在该监测系统，针对二次回路工作状态的监测主要通过测量回路的导纳值。由于二次回路导纳处于正常工作状态下的导纳值基本不改变，在发生二次回路故障时（匝间短路、荷载能力恶化、开关接触不良、电能表的分流及通道的阻抗值过高等）都可能会造成的导 纳值偏移正常值大小，需要根据具体的实测值进行改变。
3.3.2虚拟仪器实时监测技术
虚拟仪器监测技术主要是通过计算机硬件资源、仪器的硬件、数据的分析处理软件、通信软件以及图形界面之间的有效结合。此外，虚拟仪器拥有传统仪器所具有的信号的采集、信号的处理分与析以及信号输出等基本功能，该系统的基本构成是计算机、虚拟仪器的软件、硬件接口以及测控装置等。相比较传统的监测仪器相比，在电能的实施监测方面虚拟仪器拥有很多优点：
（1）利用关口电能计量的在线监测和远程校准系统研制块化、可重复性使用及互换性等优点，可根据电站需要，选用不同品牌的标准接口产品，使开发的仪器更加高效，且能够缩短仪器的组建及开发时间，增加利用时间。
（2）技术中融入了大量计算机硬件资源。高性能处理器、高分辨率的显示器及大容量硬盘等已经渐渐成为虚拟仪器的必要配置，增强了数据处理、显示及存储等多方面的作用，改善监测的条件，降低监测的误差。
（3）很强灵活性，虚拟仪器功能由用户自定义，可进行计算机平台、硬件、软件及各种应用系统所需附件的自由组合。
（4）凭借计算机网络技术及接口技术使得虚拟仪器更加方便、灵活、互联，能够广泛支持各类工业总线的标准，易于构建自动化的测试系统，最终实现自动化测量及控制。
4总结
关口电能计量装置由于组成结构的电能表、互感器以及互感器二次回路的本体故障或者人为操作失误产生一定的数据误差，对于电站的运行于管理问题很大，因此，通過实时监测系统，采取远程校准监测技术及虚拟仪器实时监测技术等，对于实现电能计量的精确性有很大作用。
参考文献：
[1]康广庸.电能计量装置故障接线分析模拟与检测[J]，中国水利水电出版社，2007（2）
水环境质量实时自动监测系统研究 篇4
基于信息化时代背景下, 水环境质量监测技术随之实现了创新, 基于这一实时动态监测系统下, 借助自动分析仪器系统的搭建, 能够实现对水体环境质量的实时动态化监测, 在及时明确水质异常状况的下, 针对水污染扩散现象的发生进行预警, 并为追踪定位到水体污染物以实现科学决策的制定奠定基础, 进而为实现对水环境污染问题的有效解决提供了保障。而要想实现该监测系统功能与作用的充分发挥, 就需要在明确系统结构的基础上, 结合设计原则与功能需求来实现系统的科学且完善的设计。
1 水环境监测概述
在针对水环境进行监测的过程中, 主要从地表水与地下水这两类来落实监测工作, 其中, 在地表水监测上:主要针对常规水因子、污染因子来实现对水质因子的调查分析, 对常规水因子进行调查分析, 能够将水环境的整体质量状况进行明确, 而针对污染因子进行调查分析, 则能够将水质的具体污染情况进行明确。同时在实际针对水环境开展检测取样工作的过程中, 基于实际地理环境的不同, 进而对水质检测水平会产生一定的影响, 因此, 在实际进行监测时, 还需要对水质、环境等的调查与监测。而在地下水环境的监测上, 则是借助对典型地区的水井进行监测来明确地下水的实际质量状态, 但是, 很多特殊情况的存在会对监测结果带来一定的影响, 所以要结合实际来明确具体监测项目, 并针对地质特征进行充分了解。
2 水环境监测的准备工作
水环境监测方案的制定要充分考虑到当地的气候情况和社会情况, 为了保证对水环境监测的质量, 必须根据实际情况来布设监测点, 并且要对当地的情况进行调查, 以保证监测系统工作时检测传输数据的准确性。必须要选择有代表性和可操作性的监测点。监测的前期准备工作一定要做到位。1要做好工作人员的保护工作, 以保证在水环境监测时不会造成人身危险;2监测时使用到的设备和试剂要提前准备好;3要注意监测时所用到的设备可能会被水中的有害物质腐蚀, 所以要对监测设备及时进行检查和保养, 确保设备能正常使用;4对仪器设备也要进行不定期的检查, 要根据实际的使用的次数和使用的范围而定。
3 水环境质量实时自动监测系统设计原则
在实际搭建这一系统的过程中, 总体上要求系统具备完善的功能, 且操作简单运行可靠, 并具备良好的可拓展性。具体而言, 所应遵循的基本原则如下:1实用性与先进性。在实用性方面, 要结合水环境监测工作的实际开展特点与需求, 确保系统在软硬件设计方面具备实用性, 进而为充分服务于水环境质量监测工作的开展奠定基础;在先进性方面, 指的是在系统的软硬件选用上, 要在兼顾经济性的同时, 确保技术上的先进性, 以避免在设备系统更新上进行重复建设。2规范性与安全性。基于这一设计原则下, 则要求在实际设计的过程中, 确保按照国家标准来实现规范且标准化建设, 同时, 要确保系统具备良好的安全性, 通过安全防御策略的制定与运用来确保系统实现安全可靠运行, 并在实现信息充分共享的同时保护数据信息的安全。3兼容性与可拓展性。在兼容性方面, 指的是针对系统设计, 要以集成化功能模块的设计, 来满足功能操作与数据兼容之需, 而在可拓展方面, 则要求系统在结构功能设计满足水环境质量监测要求的基础上, 要结合国家与行业的实际发展, 促使系统具备良好的可扩展性以满足信息化建设发展之需。4稳定性。指的是在运用这一系统之前, 要针对喜用设计的稳定性进行测试与性能评定, 为投入使用后实现安全可靠且高效运行提供保障。
4 水环境质量实时自动监测系统的具体设计与运用对策
4.1 系统组成与层次结构分析
该系统是由自动采样器、自动分析仪、数据采集器、数据传输与处理输出网络组成;整体层次架构为:现场数据采集、通信网络与监控中心, 其中, 数据采集系统作为基础, 将相应数据采集通讯设备安装于监测点, 相应通信网络层则以数据通信网络为媒介, 并将数据信息传输到监控中心, 而整个监控中心则承担着信息数据的动态化监测管理之任务, 在确保设备实现安全可靠运行的同时, 借助对监测数据的搜集分析来明确水环境质量, 并服务于决策的科学制定。
4.2 实时自动监测系统的功能分析
基于该系统下, 主要功能作用如下:在子站系统方面, 借助无线网络以及通讯网络等, 满足数据的传输之需;在数字通讯接口的设计上, 要满足数据信息实时动态采集与存储之需, 在此基础上, 借助多种传统途径的选择来实现数据信息的传输;在此过程中, 要求系统在数据采集与传输方面, 具备良好的完整性准确性, 在信息采集与测量值上, 要求相应误差要控制在1%以内。与此同时, 系统能够在实时数据、状态的进行现场动态化反映, 并针对异常数据信息发出报警, 在此基础上, 能够实现对系统的远程实时动态化监控, 针对出设备故障、数据异常等发出自动报警提示, 同时监控中心同步接受到这一报警信号, 并结合信息内容作出科学且及时的反应, 为实现完善处理措施的落实奠定基础。并且在该系统下, 还具备着实时状态查询功能, 能够结合实际需求来实现对数据信息的搜索查询, 并且在各个监测子站系统中, 信息存储时间在三个月以上, 在此过程中, 通过对数据信息的保存与校准, 满足数据信息的实际使用之需。此外, 这一监测系统的性能良好, 且在断电后能够持续运行12h以上。
4.3 实时自动监测系统数据库的设计与运用案例
以某水环境质量监测部门在系统数据库上的设计为例, 采用ORACLE数据库, 并针对水中所使用的传感器进行了优化处理, 进而在实现数据良好耦合的基础上, 简化数据处理流程, 在获得数据库静态图后, 以相应软件的运用来实现对数据的分析处理, 以数据表格的形式来实现对数据的设计存储, 并以分布式处理来提升数据分析使用效率。同时, 借助立体化监测的实现以综合监测指标的建立, 为实现对水质环境质量的有效监测奠定了基础, 进而为落实有针对性改善与保护措施提供了保障 (图1为分布式实时自动化监测系统结构示例) 。
5 总结
综上, 基于信息化时代背景下, 对于水环境质量监管工作的实际开展而言, 借助实时自动化监测系统的完善搭建与运用, 能够为提高该项监管工作的质量与效率奠定技术基础, 并为实现有效解决控制措施的落实提供了保障。通过该系用的实践运用表明, 基于系统设计原则下, 实现系通过结构层次与功能作用的完善设计与优化运用, 能够借助信息化技术为进一步促进我国水环境质量监测工作的发展步伐奠定基础。
参考文献
[1]施建强.水环境实时自动监测系统的设计与实现[J].计算机工程与应用, 2004, 13:222~226.
[2]肖德林.水环境质量实时自动监测系统探讨[J].低碳世界, 2016, 21:1~2.
实时环境监测显示广告牌策划案 篇5
实时环境监测显示广告牌
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策
划
案
空气是人类生存的基本要素。一个成年人每天呼吸大约2万多次，吸入空气达15～20立方米。符合环境空气质量标准的洁净空气，是保证人体生理机能与健康的必要条件。
然而，现代都市由于交通、工业、生活等引发的空气污染，使得享有清新洁净的空气——这一人类生存的基本要素成为城市居民的奢望。
一、项目背景
随着社会的进步，人民生活水准的不断提高，政府的行政水平的改进，环境管理作为政府管理的主要任务之一，已经受到社会和媒体的普遍关注。特别是最近“京都议定书”续签、大城市阴霾天气的影响以及国际社会对中国天气问题的微词，使得“空气污染”成为人们经常议论的话题之一。各种监测“指标”也逐渐浮出水面，从科学家的笔下转移到老百姓的口中。
空气质量的好坏反映了空气污染程度，它是依据空气中污染物浓度的高低来判断的。空气污染是一个复杂的现象，在特定时间和地点空气污染物浓度受到许多因素影响。来自固定和流动污染源的人为污染物排放大小是影响空气质量的最
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主要因素之一，其中包括车辆、船舶、飞机的尾气、工业企业生产排放、居民生活和取暖、垃圾焚烧等。城市的发展密度、地形地貌和气象等也是影响空气质量的重要因素。
1、机动车尾气排放和各种扬尘污染源是天津市大气颗粒物的主要来源
可吸收颗粒物PM10成分相当复杂，可含有数十种元素，包括无机物和有机化合物，有机聚合物和可挥发性有机物，其中包括了有毒有害的化学物质。同时还含有像细菌、病毒一类的微生物。PM10可进入呼吸道，约有一半附着在肺壁上能引起呼吸系统疾病，损坏肺部，并且有时导致死亡；使已有的呼吸及心血管问题恶化；当颗粒有毒时，可能导致癌症；还可刺激皮肤和眼睛，造成皮炎、眼结膜炎。在烟尘排放量大、大气扩散能力差的地区和天气里，凡是烟雾多的月份，肺炎和肺癌的死亡率就会增加。同时气溶胶粒子可削减日光的照射和能见度。能见度差还会影响飞机和车辆的行驶安全。并且，微小粒子很易钻进建筑物而造成污损和破坏材料。同时它也会影响动、植物生长、破坏生态系统。
2、私车数目的剧增抵消了汽车更新换代带来的环境改善
近年来，机动车辆保有量高速增长，城市道路负荷持续增加，许多重要道路车流已趋于饱和，发生交通拥堵的频率和持续时间明显增加；车辆运行速度降低，加速、减速、怠速频繁，运行工况恶化；许多机动车往往在富燃料状态下运行，这都导致污染物排放的增加。公共交通的主导地位尚未完全建立，城市运输效率低下。同时，由于我国的汽车制造和维修保养手段落后，目前我国汽车尾气单车排放量是发达国家同类单车排放量的几倍至十几倍。
来源于降尘、货车遗洒、货车空车扬洒、车辆带泥、建筑施工、市政和道路施工、道路附近的裸露土壤以及未铺装道路的交通扬尘也很严重，并未引起足够
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重视。
来源于汽车零部件和车内装饰材料(塑料、橡胶、织物、油漆涂料等)释放、汽车自身排放及外部污染物进入造成车内空气污染。污染物主要有碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物、颗粒物、芳香烃、二氧化硫、苯、甲苯、甲醛、卤代烃、微生物等。
3、发展公共交通和公众参与是解决城市空气污染的方向
交通来源颗粒物污染治理不像固定污染源较为集中、控制和管理涉及的责任者相对较少，比较容易通过政府制定规章制度、进行监督、监测和信息公开来对其排放进行监管。交通来源颗粒物的污染源是汽车、道路等，它涉及了广大民众、企事业单位，即污染源众多。它的控制，只有广大群众和企业参与及本身环境意识和素质、道德品质的提高，才能真正解决颗粒物污染问题。其本身就很需要广泛、高效的公众参与。
二、项目内容
针对以上问题，我公司从“为社会大众服务，支持政府工作”的理念出发，特策划在城市街头路口建立“环境监测广告牌”一案，进行主要环境指标监测和实时报告，以及分时段对这些指标的平均值进行综合报告，以服务于广大市民对环境问题的关注和了解。该广告牌以设立地点的“环境噪音值、一氧化碳浓度、总悬浮颗粒物浓度”为实时观测值进行报告，用大字体的数码LED显示。为了达到较好的效果，每个重要路口均在对称位臵的路边设立两个，或在人流较多、环境影响敏感地域进行设立（如车站、广场、商场等）。该广告牌采用公益服务的性质设立，以市场收入支持公益事业为运作方法。其设立的标准为，权威、高档、美观、实用，力争做到成为现代城市管理的“亮点”和典范。见图所示。
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基座采用大理石装修，内部安装电子环境监测设备，正面镶嵌三种大型高亮度LED数码显示屏实时显示监测数据；上部设立2米x3米的彩色LED动态显示屏（单面），可以定时显示综合监测数据和动态图像，平时作为广告窗口用于公益监测的成本和维护费用。
我公司计划先在本市15-20个地点安装此设备，同时进行运作、管理和维护。随着市民的需求再逐步扩展监测范围或增加监测项目。
三、项目目标
短期目标：提高公众对环境空气质量是健康的保证的关注度，提高改善环境空气质量人人有责的自觉性，提高企业承担环保公共责任的主动性；促进公众和企业参与，促进环境政策法规的完善、促进机动车辆及燃料环保技术性能的提高、促进实现环保出行环境的改善，促进城市整体发展。
长期目标：改善城市的环境空气质量，关爱呼吸健康，提高生活质量，改善
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人居环境。
附：监测指标及相关知识
1.总悬浮颗粒物污染
是大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。它主要来源于燃料燃烧时产生的烟尘、生产加工过程中产生的粉尘、建筑和交通扬尘、风沙扬尘以及气态污染物经过复杂物理化学反应在空气中生成的相应的盐类颗粒。在我国的大部分地区，总悬浮颗粒物污染较为严重。
总悬浮颗粒物可分为一次颗粒物和二次颗粒物。一次颗粒物如：风扬起的灰尘、燃烧和工业烟尘。二次颗粒物如：二氧化硫转化生成硫酸盐。
粒径小于100μm的称为TSP，即总悬浮物颗粒；粒径小于10μm的称为PM10，即可吸入颗粒。
大气中TSP的组成多样，而且变化很大。燃煤排放烟尘、工业废气中的粉尘及地面扬尘是大气中总悬浮微粒的重要来源。TSP是大气环境中的主要污染物，中国环境空气质量标准按不同功能区分3级，规定了TSP年平均浓度限值和日平均浓度限值。
空气中的全部粉尘量为“总悬浮颗粒物”，去掉10微米以上的颗粒物，剩下的就是“可吸入颗粒物”，技术上标为TM10。我们经常听到的“可吸入颗粒物”就是这个TM10。
以每立方米空气中总悬浮颗粒物的毫克数表示，通常以颗粒物的质量浓度为单位。
国家环境质量标准规定，居住区日平均浓度低于0.3毫克/立方米，年平均浓度低于0.2毫克/立方米。
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2009年中国环境科学杂志分析显示证明了空气中可吸入颗粒物对人体存在危害，PM10 浓度每增加10微克/立方米，人群急性死亡率、呼吸系统疾病和心血管疾病死亡率分别增加0.38%、0.65%和0.40%；PM2.5 浓度每增加10微克/立方米，人群急性死亡率、呼吸系统疾病和心血管疾病死亡率分别增加0.40%、1.43%和0.53%，更证明了PM2.5 对健康的危害高于PM10。
中国是世界上肺癌患者最多的国家，每年约有40万人被确诊患有肺癌，发病率已高达61.4/10万。与30年前相比较，近10年中国的肺癌死亡率上升了46.8%，占全部恶性肿瘤死亡的22%。
根据中国卫生部门统计，中国人吸烟率近40年来并无明显变化，甚至有缓慢下降的趋势，但肺癌发病率却呈明显上升趋势。而灰霾天数增加与肺癌发病率的变化曲线相当吻合，证明二者之间存在关联。
上海市胸科医院副院长韩宝惠教授认为，大气环境的恶化增加了所有人罹患肺癌的几率，过去这些年中国吸烟人数没有大的变化，而肺癌发病数激增。原因就是，从化工污染、农药污染，到汽车尾气污染。最明显的例子就是女性肺癌上升速度非常快。全国肿瘤防治办公室的数据印证了这一点：2005年上海男性肺癌发病率为49/10万，女性肺癌发病率为29.9/10万。与五年前相比，男性肺癌患者增幅为16.9%，明显低于女性38.4%的增幅。
2010年，韩国、日本和中国香港科学家统计了全球不吸烟者的肺癌发生几率。他们发现，每年肺癌在全球造成138万人死亡；而肺癌患者中，不吸烟患者占25%。在亚洲这个比例更大，达到30%到40%，这个比例还在继续增加中。根据世界卫生组织的数据，2008年1270万人新患癌症，760万死亡病例，19％是环境因素，其中空气污染是首要因素。
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2.一氧化碳污染 一氧化碳（CO）是无色、无臭的有毒气体，化学性质较稳定，不易被人察觉。CO的人为来源主要是矿物燃料燃烧、石油炼制、钢铁冶炼、固体废物焚烧等。CO是排放量最大的大气污染物。
人体血液中血红蛋白与一氧化碳的结合能力比与氧的结合能力要强200多倍。而且，血红蛋白与氧的分离速度又很慢。所以，人一旦吸入一氧化碳，氧便失去了与血红蛋白结合的机会，使组织细胞无法从血液中获得足够的氧气，导致呼吸困难，进而发生中毒，严重时可使人窒息死亡。一氧化碳对机体的危害程度，主要取决于空气中的一氧化碳的浓度与机体吸收高浓度一氧化碳空气的时间长短。环境大气中的CO浓度，虽尚不致于造成这种危害，但人体长期接触低浓度的CO，对健康的影响问题，已引起社会的重视。
我国环境卫生部门规定:空气中的一氧化碳（CO）的日平均浓度不得超过1毫克/立方米（0.8ppm）;一次测定最高容许浓度为3毫克/立方米（2.4ppm）。
3.噪声污染
随着近代工业的发展，环境污染也随着产生，噪声污染就是环境污染的一种，已经成为对人类的一大危害。噪声污染与水污染、大气污染被看成是世界范围内三个主要环境问题。噪声有自然现象引起的（见自然界噪声），也有人为造成的。从生理学观点来看，凡是干扰人们休息、学习和工作的声音，即不需要的声音，统称为噪声。当噪声对人及周围环境造成不良影响时，就形成噪声污染。产业革命以来，各种机械设备的创造和使用，给人类带来了繁荣和进步，但同时也产生了越来越多而且越来越强的噪声。
注要噪声污染来源：
⑴ 交通噪声包括机动车辆、船舶、地铁、火车、飞机等的噪声。由于
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机动车辆数目的迅速增加，使得交通噪声成为城市的主要噪声源。
⑵ 工业噪声工厂的各种设备产生的噪声。如织布机、车床、空气压缩机、风镐、鼓风机等。工业噪声的声级一般较高，对工人及周围居民带来较大的影响。
⑶ 建筑噪声主要来源于建筑机械发出的噪声。建筑噪声的特点是强度较大，且多发生在人口密集地区，因此严重影响居民的休息与生活。
⑷ 其他社会噪声。如商场、体育和文娱场所的高音喇叭和喧闹声。危害：噪声污染对人、动物、仪器仪表以及建筑物均构成危害，其危害程度主要取决于噪声的频率、强度及暴露时间。
⑴ 噪声对听力的会产生损伤
⑵ 噪声能诱发多种疾病。在神经系统方面，强噪音会使人出现头痛、头晕、倦怠、失眠、情绪不安、记忆力减退等症候群，脑电图慢波增加，植物性神经系统功能紊乱等；在心血管系统方面，强噪音会使人出现脉搏和心率改变，血压升高，心律不齐，传导阻滞，外周血流变化等；在内分泌系统方面，强噪音会使人出现甲状腺机能亢进，肾上腺皮质功能增强，基础代谢率升高，性机能紊乱，月经失调等；在消化系统方面，强噪音会使人出现消化机能减退，胃功能紊乱，胃酸减少，食欲不振等。孕妇长期处在超过50分贝的噪音环境中，会使内分泌腺体功能紊乱，并出现精神紧张和内分泌系统失调。严重的会使血压升高、胎儿缺氧缺血、导致胎儿畸形甚至流产。而高分贝噪音能损坏胎儿的听觉器官，致使部分区域受到影响。影响大脑的发育，导致儿童智力低下。
⑶ 噪声对正常生活和工作的干扰
噪声会使劳动生产率降低10～50%，随着噪声的增加，差错率上升。噪声也
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会分散人的注意力，导致反应迟钝，容易疲劳，工作效率下降，差错率上升。噪声还会掩蔽安全信号，如报警信号和车辆行驶信号等，以致造成事故。
⑷ 噪声对动物的影响
噪声能对动物的听觉器官、视觉器官、内脏器官及中枢神经系统造成病理性变化。噪声对动物的行为有一定的影响，可使动物失去行为控制能力，出现烦躁不安、失去常态等现象。
⑸ 特强噪声对仪器设备和建筑结构的危害
一般的噪声对轻型建筑有破坏作用。如当飞机在低空掠过时的冲击波，传到地面时听起来像爆炸声，这种特殊的噪声叫做轰声。在轰声的作用下，建筑物会受到不同程度的破坏，如出现门窗损伤、玻璃破碎、墙壁开裂、抹灰震落、烟囱倒塌等现象。由于轰声衰减较慢，因此传播较远，影响范围较广。此外，在建筑物附近使用空气锤、打桩或爆破，也会导致建筑物的损伤。
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2011-12-15
实时自动化监测 篇6
关键词：物联网；果蔬冷链物流；温湿度；二维码；GPS
中图分类号： S126；TS207.7文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）11-0519-03
收稿日期：2015-01-12
基金项目：国家大学生创新试验项目（编号：201410307087）；南京农业大学人才启动基金（编号：rcqd13-15）。
作者简介：梁琨（1983—），女，博士，讲师，主要从事农产品检测与溯源研究。E-mail：Kliang@njau.edu.cn。
通信作者：沈明霞，教授，博士生导师，主要从事检测技术自动化装置研究。E-mail：Mingxia@njau.edu.cn。随着人们安全意识的增强与生活质量的提高，果蔬的品质安全逐渐受到消费者的重视。冷链物流是保障果蔬品质安全的关键，而物流运输监测是其中较为薄弱的环节[1-2]。完善我国冷链物流体系的管理和监督工作已成为当今社会急需解决的焦点问题[3]。物联网是一种涉及射频识别技术、传感器技术、互联网技术、嵌入式系统技术等的新一代信息技术，物联网技术的发展及其在冷链物流中的应用使整个冷链过程更加信息化、透明化，从而提升食品品质，保证食品安全[4-7]。
本研究提出一种将物联网应用于冷链物流的设计方案，通过GPS模块、温湿度采集模块、食品条码信息采集模块采集冷链运输过程中果蔬的食品身份信息、环境参数信息、地理信息，并通过无线发送装置传输给上位机显示。物联网与冷链物流的结合，可实现对农产品在冷链运输过程中环境参数的监测，提高果蔬在冷链物流中的安全品质。
1系统总体设计
本系统以微处理器STM32为核心，实时监测冷链运输过程中的环境参数和地理位置信息。通过温湿度传感器采集冷藏车的温度、湿度，通过GPS采集运输车的位置信息，通过扫码器扫描食品包装二维码信息，并通过无线传输装置（无线模块UTC-1212SE）将以上信息发送给上位机，实现对食品冷链运输的实时监测（图1）。
1.1硬件组成与设计
硬件部分主要由温湿度、GPS、条码采集三大模块组成。温湿度模块用于实时采集冷链物流过程中的温度、湿度信息，GPS模块用于获取冷藏车在运输过程中的地理位置信息，条码采集模块用于收集食品的身份信息。本研究选取STM32F103ZET6型微处理器，该处理器是基于ARM Cortex-M3内核的32位嵌入式微处理器，主频为72 MHZ，具
有5个USART串口，其最小系统电路包括电源电路、复位电路、时钟电路等[8]。该处理器具有功能强、结构简单、成本低等优势[9]，其特性满足冷链物流实时监测的需要。STM32型微处理器通过无线装置将温湿度、GPS、条码扫描3个模块采集的数据传输并显示于上位机，完成整个冷链物流运输过程中的信息自动实时采集（图2）。
1.1.1温湿度采集模块设计在果蔬冷链运输过程中，温湿度决定果蔬的品质，温湿度过高或过低均会导致果蔬的口感、味道等变差，从而使果蔬品质降低甚至变质[10]，因此温湿度检测极其重要。本系统的温湿度采集模块用于实时监测冷藏车车厢内的温湿度信息。鉴于果蔬冷链运输过程中的复杂环境，本模块要求温湿度传感器的测量精度高、抗干扰能力强、工作性能稳定、结构简单、功耗较小。
本研究选用SHT10型温湿度传感器，包括1个电容式聚合体测湿元件、1个能隙式测温元件，并与1个14位A/D转换器、串行接口电路在同一芯片上无缝连接。SHT10型温湿度传感器的两线制串行接口可与微处理器的串口相连并进行串口通信。SHT10型温湿度传感器具有长期稳定、体积小、功耗低、信号质量优等优点，且其测量范围广、精度高，完全满足对果蔬冷链运输过程中车厢内环境的监测要求。
温湿度采集模块的工作流程见图3。首先，微处理器发送1组“启动传输”时序来完成数据传输的初始化，启动时序为：当SCK时钟为高电平时，DATA翻转为低电平，紧接着SCK变为低电平，随后在SCK时钟高电平时，DATA翻转为高电平。启动完成后，微处理器向SHT10型温湿度传感器发送包含3个地址位（目前只支持“000”）、5个命令位的指令，并等待其测量结束。当SHT10型温湿度传感器测量完成后，通过下拉DATA至低电平表示测量结束。最后，控制器触发SCK时钟读取温湿度数据。
1.1.2GPS模块设计目前，我国冷链物流的流程信息不透明，冷链食品的信息网络和技术均处于初级阶段，难以保证食品质量，使冷链物流成本大幅提升[11]。GPS定位系统具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、使用广泛等特点，可对冷藏车进行全天候、全面的监控[12]；因此，GPS技术的引用极有利于物流行业的发展。本系统选用型号为WF-NEO-6M的GPS。WF-NEO-6M型GPS是具有高性能、低功耗的GPS定位模块，采用u-blox公司的NEO-6M模组方案，可通过串口、USB接口将GPS定位信息输出至单片机系统和电脑。WF-NEO-6M型GPS工作时的波特率为9 600 B/s。本研究中采用NMEA0183协议的GPS定位数据信息，被WF-NEO-6M型GPS通过串口传输至STM32型微处理器。本研究使用NMEA0813协议定义语句中的$GPGGA，格式为：$GPGGA，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，<10>，<11>，<12>，<13>，<14>*<15> nlc202309010054 1.1.3条码信息采集模块设计二维码技术是一种用于信息储存、传输、识别的全新技术。二维码技术的应用可极大提高信息的采集、处理速度，提升工作效率[13]。在发达国家，二维码技术被广泛运用于军事、物流等领域。我国应用二维码技术的领域较少，物流条码覆盖率较低，许多物流公司尚未应用条码技术[14]，须加强二维码技术在我国物流领域的推广。 本研究选用型号为H21的二维影像式扫描器。H21型扫码器主要由激光源、光学扫描、光学接收、光电转换、信号放大、整形、量化、译码等部分组成。H21型扫码器的全向扫描模式可解读所有标准一维条码以及PDF417、QR Code、Data Matrix、Aztec Code等二维条码，其扫描角度为水平50°、垂直20°。H21型扫码器有USB、RS-232等接口模式，本研究选择扫码器的串口模式与STM32型微处理器相连。扫码器将扫描得到的条码信息传送至串口的数据寄存器，微处理器检测到数据寄存器有数据后，将数据读取至内存中，然后将条码信息通过串口传送至上位机。 1.2软件设计 本研究中，上位机信息采集显示软件在Windows 8操作系统下、Visual Studio 2012编程环境中，使用C# 语言调用 SerialPort 类实现串口通信功能（图5），此类提供同步I/O、事件驱动I/O、对管脚和中断状态的访问、对串行驱动程序属性的访问，为应用程序提供通过串口收发数据的简便方法，具有功能强大、通信快速、实时性好等特点[15]。 最终编写的上位机见图6，能够实时采集并显示果蔬冷链物流过程中的温湿度信息、果蔬条码信息、运输车的经纬度和地理位置信息。 2结果与分析 温度参数检测精度在监测系统中最重要，本研究对其进行测试。试验在不同温度的环境下进行监测，将监测结果与AZ7752型温湿度采集器采集的20组数据进行对比（图7）。结果表明，系统精度满足果蔬冷链物流中温湿度监测精度的要求，数据传输稳定。 3总结 针对目前冷链运输环节追溯信息不透明的问题，设计了一套基于物联网的果蔬温湿度实时监测系统。本试验模拟了果蔬的冷链运输环境，并对冷链运输过程中果蔬所处环境的温湿度信息、车辆位置信息进行监测，证实了试验的可行性。物联网技术对果蔬冷链物流的信息化起重要作用，其在冷链物流中的应用已成为一种趋势，对提高食品品质、保证食品安全具有重要意义。 参考文献： [1]潘金珠，王兴元，朱效刚，等. 基于物联网的冷链物流监测系统设计[J]. 物联网技术，2014（9）：20-21，24. [2]迟成. 基于ARM的嵌入式果蔬冷藏保鲜运输车监测系统的研究[D]. 天津：天津科技大学，2011. [3]赵晓峰. 基于ARM的农产品冷藏车环境监控系统研究[D]. 杨凌：西北农林科技大学，2010. [4]李超，宋利伟，李红. 物联网技术在生鲜蔬菜冷链物流中的应用研究[J]. 河北企业，2014（10）：70. [5]成志平. 物联网技术在冷链物流中的应用[J]. 北方经贸，2014（4）：46. [6]秦立公，吴娇，董津津，等. 基于物联网的冷链物流设备管控研究[J]. 安徽农业科学，2012，40（18）：9942-9945. [7]董明望，胡志辉. 我国物流标准检测技术体系的构建[J]. 武汉理工大学学报，2004，28（4）：508-510. [8]李涛. 基于STM32的GPS车载终端的设计[D]. 甘肃：兰州交通大学，2013. [9]陈宫，王三胜，张庆荣，等. 基于STM32F103VCT6的微位移控制系统设计[J]. 现代电子技术，2012，35（3）：144-146，150. [10]刘运杰. 基于STM32W108单片机温湿度监测系统的设计与实现[D]. 青岛：青岛理工大学，2012. [11]周磊. GPS技术应用于冷链物流运输过程的应用[J]. 现代商业，2011（6）：114-115. [12]史良. 基于GPS/RFID的冷链运输车辆监控系统设计与研究[D]. 哈尔滨：哈尔滨工程大学，2011. [13]田海军，兰建军，刘彦臣. 基于单片机的条形码数据采集系统[J]. 北华大学学报：自然科学版，2005，6（6）：568-570. [14]穆辉宇，胡雪妍. 二维码在物流领域中的应用[J]. 才智，2013（28）：293. [15]马斌，张娜，郭强，等. C串行类在PC机与IC卡读写器串行通信中的作用[J]. 沈阳建筑大学学报：自然科学版，2008，24（3）：508-511.郜阔，李翠梅. 基于集合经验模态分解的农业灌溉用水量预测[J]. 江苏农业科学，2015，43（11：522-524. 某高速公路3-16m简支小箱梁桥, 支点处存在斜向裂缝, 总体外观评为三类, 需要通行超重车辆。超重车辆总重为696t。由牵引车、两辆挂车组成。每辆挂车有18个轴, 轴距1.55米, 每个轴共有8个车轮;两辆挂车间距16.5米。为了确保结构安全, 故进行实时监测。 2 监测方案 2.1 监测内容 制定结构监测的内容如表1所示。除表中所列监测内容外, 重车过桥前后对桥梁的裂缝情况进行观测, 记录主要裂缝的发展情况。 注:重车首先通过的桥跨及桥墩为第1孔. 监控测点布置情况如表2所示。 2.2 过桥控制措施 超重车辆通行时, 采取以下控制措施以保证安全: (1) 超重车辆沿桥梁中线通过桥梁。 (2) 车辆过桥时以小于5km/h的速度匀速行驶, 禁止制动、变速、停留。 (3) 超重车辆单车过桥, 其余车辆等候超重车辆过桥后方可通过。 3 监测结果 3.1 第1跨监测数据 图1为超重车辆通过第1跨时跨中位移响应曲线, 实测最大位移值为-7.367mm, 小于计算值-13.315mm, 说明该桥刚度富裕度充足。当车辆完全通过后, 结构变形恢复良好, 表明结构整体弹性工作性能良好。 3.2 第2跨监测数据 从图2可以看出:其中在超重车通过的过程中, 2-4#梁北侧、2-3#梁南侧跨裂缝应变的最大值分别为752.7με和472.6με, 对应裂缝宽度分别约为0.113mm和0.071mm。重车过桥时, 原有裂缝宽度有所增加, 但重车过后裂缝基本复原, 结构应变恢复良好, 结构处于弹性工作状态。 4 结论 根据现场监测数据的分析, 可得出以下结论。 该桥跨中的变形满足规范正常使用极限状态要求, 且实测值小于理论值, 表明结构抗弯刚度满足规范要求。重车通行过程中支点处斜裂缝有所张开, 鉴于斜截面破坏具有一定的脆性特征, 因此建议采取适当的加固措施, 确保桥梁的安全。 摘要：本文以工程实践为例, 介绍超重车辆通过简支小箱梁桥的实时监测技术。 关键词：16m小箱梁,超重车辆,实时监测 参考文献 [1]JTGD60-2004公路桥涵设计通用规范.交通部发布[S]. [2]JTGD62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范.交通部发布[S]. [3]JTG H11-2004公路桥涵养护规范[S]. 1、旋转机械远程监测服务平台 旋转机械监测与故障诊断系统的网络布置示意图如图1所示。把具有不同特定功能的传感器节点布置在旋转机械的若干方便有利的测量点上,对旋转机械的运行环境进行数据的采集,具有较强的通信、数据存储和处理能力的基站接收来自布置在旋转机械设备上的传感器节点所采集和感测得到的有关振动、噪声、温度、湿度等数据,基站8x¸ø8x^^^^__´对E数据进行融合等处理后,通过无线局域网把数据发送至监测控制¸ø__中心和本地监控处。控制中心根据专家系统数据库对数据进行综合x¸ø```分析、诊断。如果发现异常则发出警告信号,基站就根据信号迅速下达相关指令,采取相对应的措施,比如中止旋转机械的运行等。 在正常8`的旋转机械状态监测中,采集数据的周期一般都比较长,为了节省能耗,在间隔时间内,部分传感器节点可以设置在休眠状态。当传感器节点采集到的数据经过专家系统分析为异常时,处于工作状态的传感器节点根据收到的来自基站的指令类信号则进入突发事件处理模式,并唤醒其他处于休眠状态的节点,对旋转机械的相关数据进行持续的采集和记录,以便收集更全面的数据,从而为系统做出更准确的分析结果提供保证。 2、旋转机械硬件平台 在考虑系统功能及整体结构,比较国内外传感器节点的优缺点后,选择GAINZ节点作为无线传感器网络部分实现平台。GAINZ节点具有如下特点。 (1)支持IEEE 802.15.4/zigbee规范; (2)使用Chipcon CC2420 RF收发器支持2.4GHz频带; (3)支持简化功能设备(Reduced Function Device,RFD)和协调器; (4)高达512KB的低功耗Flash存储器; (5)支持无时隙和带时隙的星形网络、网状网络以及混合网络; (6)事件驱动低功耗传感器网络操作系统; (7)提供串口和JTAG口用于调试和扩展应用范围; (8)易于添加或删除特定模块的模块化设计。 GAINZ节点传输距离编程可调0~50m,有效距离可达50m以上;功耗低,睡眠状态电流仅为5mA,节能模式则达到110A;另外还有软件资源丰富,技术支持完备等特点。其硬件总体结构如图2所示。 3、旋转机械软件平台 本系统的无线传感器网络在GAINZ平台软件基础上修改,将传感器节点进行分组,并设置各个节点所能通信的网络分组,将传感器节点划分为不同的网络组。 3.1 数据采集 数据采集模块中的传感器采用简单的电阻应变式传感器、热敏电阻及湿敏电阻等,在不同的振动、温度及湿度下产生不同的电压,再经过A D转换读取相应的信息。A D C驱动实现传感器数据的采集,主要实现以下接口。 (1)硬件初始化接口,主要负责对ADC的控制寄存器进行设置,将ADC配置为预期的工作模式,在系统初始化时调用;参考电压选择;A D C使能,A D C中断使能等。 (2)采集数据接口,主要负责选择输入通道,并启动一次AD转换,供其他需要A D转换数据的模块调用。 3.2 数据传输 数据传输中的射频模块采用Chipcon公司的2.4GHz支持802.15.4/Zigbee的CC2420芯片。在系统上电时,对CC2420进行初始化,设置工作频率、工作模式、节点ID、网络ID等并初始化数据包,之后每5000个时钟周期发送一次数据。发送数据的载荷为传感器所读取的数据,为10次读数所获得的值,每发送一次数据序列号字段值加1。 地址字段Address包括源地址、目的地址、源网络和目的网络,其格式如表1。 每个节点设置一个IEEE 64位长地址demo_ieee_address及一个16位短地址shortaddress,并且每个节点属于一个网络,拥有一个网络编号S P A N。 由于GAINZ平台编程麻烦,通过对GAINZ节点进行修改,采用节点的Bootloader程序,实现对节点进行远程重编程。 ATMEGAl28片内具有128K的FLASH程序存储器,Bootloader功能将其分为应用程序区(Apphcation Section)和引导加载区(Bootloader Section),通过设置BOOTSZ熔丝位来配置其大小,并可以设置不同的加密级别。 3.3 程序更新 (1)SINK节点程序更新。SINK节点通过串口进行应用程序的更新。Bootloader程序主要实现串口数据的接收、发送,Hash的读写及验证等功能。Bootloader程序通过JTAG接口烧写到Hash的引导加载区,JTAG一端与计算机串口相连,另外一端与SINK节点连接。应用程序通过串口写入Flash的应用程序区,SINK节点直接通过串口与计算机相连。 (2)传感器节点程序更新。传感器节点通过2.4GHz无线射频收发芯片接收数据并通过SPI接口来实现应用程序的升级。Bootloader程序主要实现无线接口数据的收发、Flash的读写及验证等功能。其程序流程图如图3所示。编译选项及熔丝位配置同SINK节点。 PC机通过串口与SINK节点相连,传感器节点与SINK节点之间采用无线通信方式传输数据,PC机将更新程序的编程数据发送给SINK节点,再由SINK节点传输给传感器节点。 3.4 网络分组 将传感器节点分为不同的网络组,并设置节点所属的网络分组,以及每个节点发送数据的目标节点、目标网络,需要设置的信息见表2。 4、结语 在对旋转机械进行实时监测与故障诊断中,通过布置尽量多的传感器节点来获取更准确、更全面的数据,为系统提供了较强的容错能力。同时,传感器节点都布置在旋转机械设备的近距离范围内,对感测到的振动方面的数据更准确。并且大大降低了监测设备的成本,可以预先发现旋转机械中的可能存在的潜在问题,方便对设备进行提前的、必要的维护等,延长了设备的使用寿命。通过OPNET网络仿真软件的仿真,结果显示达到了设计要求。 摘要：旋转机械是许多大型生产设备系列中不可缺少的关键设备,必须对设备进行实时监控。把传感器节点布置在旋转机械的有利测量点上采集数据,通过软硬系统平台搭建,实现无线传感器网络传输,在监控诊断中心由专家系统进行诊断,然后实现远程和本地控制,达到对设备进行及时维护和更换。通过系统仿真到达设计要求。 关键词：旋转机械,无线传感器网络,GAINZ节点 参考文献 [1]李燕军,陈积明,王智.无线传感器网络在工业中的应用.中国科学技术大学学报,2005. [2]宋文.无线传感器网络技术与应用[M].电子工业出版社,2007 [3]陈利虎.无线传感器网络试验平台的研究[D].国防科技大学,2004 [4]何军.无线通信与网络[M].清华大学出版社,2004 [5]赵燕.传感器原理及应用[M].北京大学出版社,2010 随着大电网互联、西电东送矛盾日益凸现,电网正面临越来越多新的挑战,运行的稳定性分析和监视也显得越来越重要[1]。基于相量测量单元PMU(Phasor Measurement Unit)的广域测量系统(WAMS),能够直接测量电网中的角度,从而改善了传统状态估计的结果[2],并能向调度员提供电网的动态过程信息;能够对相量数据实时评估,动态监视电网的安全稳定性,或进行深入研究以达到控制的目的。在我国,PMU和WAMS最近几年得到了广泛的重视和应用[3,4]。 同步相量测量技术和现代高速数字化通信网络,为实现电网动态过程的在线监测[5,6]提供了技术上的支持和保证。电网广域实时动态监测系统是实现准确捕捉电力系统在线故障扰动、低频振荡[7]以及人工试验等情况下电网动态过程的技术手段。PMU为系统提供全网采样和计算的相量数据,通过电力调度数据网实时传送到监测系统主站,使调度员能在调度中心及时了解电网的动态信息[8]。 为保证电网安全、稳定和经济运行,山东电网经过详细的布点分析和规划,有选择地首先建设了调度中心的WAMS主站和济南、泰山、淄川、沂蒙、崂山、聊城、潍坊、琅琊、滨州等9个位于500 k V变电站的PMU子站。开发了北斗/GPS互备授时装置,在国内首次使用国产“北斗一号”卫星导航系统为PMU提供备用授时信号,不受制于国外GPS系统操控,提高了PMU的授时可靠性。 山东电网广域实时动态监测系统(简称山东WAMS)从2005年8月开始建设,随着同步相量测量技术发展,经过不断摸索与功能完善,总结WAMS的运行经验[9],有效提高了调度监视范围以及高级应用的运行分析能力,为保证电网安全、稳定、经济、优质运行提供了重要的技术装备和手段,为进一步实现大电网的广域协调控制奠定了基础[10]。这标志着山东电网安全运行与监控进入了一个崭新的阶段。 1 山东WAMS系统的布点 山东WAMS一期工程由山东省调主站系统(CSS-200/2)和安装在9个关键变电站的子站装置(CSS-200/1)构成,子站与主站之间通过电力调度数据网(SPDNet)提供的专用2 Mbit/s通道实现高速的实时通信。选择泰山变电站为参考测点(参考点可任意选择),济南站、潍坊站、沂蒙站、淄川站、聊城站、滨州站和琅琊站等为重点监测点。 1.1 PMU布点分析 PMU布点方法,主要分为可观性[11,12]和同调性[13]。为了合理安排PMU子站的布点,该方案将可观性分析和同调性分析结合起来,实现用较少PMU子站对全网状态变化的较大可观。 1.2 PMU布点方案 PMU子站的建设可分步实施,在不同阶段实现不同目标,各个目标之间相互关联,并最终实现电网的整体可观性。共分以下3个阶段: 第1阶段实现500 k V电网的可观性,特别是西电东送断面的动态过程可观性,见图1; 第2阶段实现500/220 k V电网各同调区动态过程的可观性; 第3阶段实现500/220 k V电网可观。 山东电网目前有500 k V变电站17座,统调电厂48座,220 k V变电站161座,在考虑电网可观性时,对于影响系统安全稳定性的重要节点(变电站和电厂)予以重点关注。山东PMU布点分3期进行,最终规模约50个,与按文献[14]中给出的估算公式估算出的PMU数量(约100个)相比,有大幅度减少。 2 山东PMU子站实现方式 2.1 分布式PMU测量 本期变电站的PMU装置为CSS-200/1分布式同步相量测量单元,其模块结构如图1所示。图中,实线表示以太网双绞线,虚线表示光纤或光缆,点划线表示其他信号线。 分布式的结构设计方便了系统的实施,模拟量采集模块安装于现场的保护小间,既减少了连接电缆,又提高了测量精度。装置采用QNX实时操作系统,满足子站任务处理的实时性要求;采用专门设计的多路高精度同步授时模块(CSS-200/1G)进行统一授时,可使得同步精度高于1μs;在同步时钟源的协助下分布的模/数(A/D)转换通道同步采样的同步误差不大于5μs(对应工频50 Hz为0.1°的角度误差)。装置的相量综合处理算法能解决相量计算中的非工频周期泄漏和系统动态过程的干扰问题。同时还采用了改进的频率补偿算法,能准确跟踪系统频率的动态过程。 CSS-200/1子站除提供相量数据的实时计算与上送功能外,还具有大容量离线数据记录功能。装置能以100次/s的密度连续不间断地滚动记录相量数据,记录周期超过14 d;在触发状态下能记录全部所采暂态波形数据,采样频率为4 800 Hz。子站记录数据均带有全网同步时标,以备离线分析对时之用。 CSS-200/1子站支持以网络方式实现相量数据的传输,与主站通信标准符合行业规范的要求[15]。WAMS的远程通信均采用2 Mbit/s的调度数据网方式,保证了高速、实时和稳定的相量数据传输,子站相量数据的上送速率100次/s,充分满足了主站在线、离线电网动态安全分析的要求。 2.2 长距离授时补偿 分布式PMU测量方式虽然方便了现场施工,但是GPS授时信号经光缆远距离传输会引入附加延迟。经实测,光纤传输距离超过1 km时,传输延时将大于5μs,对应误差0.1°。因此,当厂站的跨度超过1 km时,分布式PMU必须考虑GPS时钟信号远距离传输引入的误差,否则只能在每个分散的测量单元上直接接入GPS天线。 CSS-200/1G通过特定的补偿算法,可消除GPS授时信号的光纤传输延时,保证相量测量精度。当光缆长度接近或超过1 km时,通过调整CSS-200/1G的设置,可对秒脉冲信号PPS(Pulse Per Second)进行位置拉前的调整,调整范围最大12μs(约2 km)。这项技术对大型500 k V变电站、大型火电厂和水电厂十分重要。 2.3 GPS和北斗授时 在我国电力系统中广泛依赖GPS为时钟源。但是,GPS完全由美国军方掌控,其可用性和授时精度受制于美国军方的GPS政策。所以,山东WAMS采用国产卫星授时,尝试采用可依赖的时钟源与GPS授时构成互备授时方案。北斗卫星导航系统是区域性导航系统,其覆盖范围不如GPS遍及全球,设计目的仅为我国及周边领域服务。它发出的PPS与GPS的PPS信号时间差和上升沿斜率均能满足相量测量的要求。 本期工程在500 k V济南变电站安装了CSS-200/1G-BD授时装置。授时单元由北斗原始设备制造商OEM(Original Equipment Manufacturer)板、GPS OEM板、高精度温补晶振、单片CPU微处理器等部分组成。以恒温高精度晶振作为处理器的外部振荡源,通过内部倍频产生处理器时钟信号。采用基于加权最小二乘法的互备授时技术,使输出自动与状态正常的输入信号同步,北斗或GPS只要有1路输入信号正常,授时系统即可正常运转。利用高精度晶振,在2路输入信号均异常时,微处理器可以自行维持授时信号的输出,2 h内误差小于0.5°。 2.4 冗余数据记录单元 可靠的数据记录是PMU的一项重要技术要求。由于PMU要进行100 Hz连续14 d以上的相量数据记录。记录容量一般达到40~60 G,只有硬盘才能满足要求。但是,硬盘为机械旋转器件,长期运行故障率高。本期工程中采用冗余数据记录单元,1套PMU有2个CSS-200/1P设备。它们同时接收CSS-200/1A的数据,分别记录。其中,一个CSS-200/1P负责对外通信和数据记录,另一个只负责数据记录。 3 山东WAMS主站结构和功能 3.1 WAMS主站设备构成 主站为双机双网结构,采用SUN的UNIX服务器,拓扑结构如图2所示。 通信前置服务器接收PMU上送的实时数据,互联服务器接收华北WAMS主站转发的PMU数据。同时兼用于安全I区与能量管理系统EMS(Energy Management System)的通信。实时数据服务器集中通信前置服务器和互联服务器的数据,构造实时数据库,对外提供实时数据服务。历史数据服务器和磁盘阵列保存过期的WAMS数据。 历史数据每100 ms保存一次数据。高级应用服务器从实时数据服务器提取实时数据进行计算分析,结果反馈给历史数据服务器和工作站,同时兼用于安全I区与Web服务器的通信。配置3个工作站,分别负责维护、离线历史数据分析和调度监视。Web服务器位于安全Ⅲ区,对外提供网络浏览服务。 3.2 WAMS主站基本功能 a.动态监视。WAMS以地理图、接线图的方式监视系统运行的广域动态过程。动态监视界面的数据、曲线刷新频率达10 Hz,并充分考虑了界面的易操作性,任一监测点均可弹出实时曲线,且曲线之间可通过鼠标拖拽操作直接合并,方便监视监测点数据的动态变化过程。 系统动态监视界面除具备一般调度监视界面的图形的缩放、移动等一般特点,还具备了WAMS所特有的功角监视界面,用户可方便地通过鼠标操作选择、定义监视画面的相对参考角,通过广域监视界面可浏览到电网的功角分布,功角分布的监视同样支持曲线图显示、曲线合并等功能。 b.在线低频振荡监视。实时监视所选对象,系统发生低频振荡且振荡频率越过门槛值时,可记录并分析扰动数据,同时可通过客户端程序以二维曲线、三维图形显示分析结果。 c.扰动识别。可判别系统中发生的短路、频率越限等故障,监视对象可选择,参数可配置;当选择监视对象,并设置了有效的门槛值时,该功能可触发系统进行可靠的高密度数据记录,为系统分析及模型参数的校核提供详细的动态数据。 d.与能量管理系统(EMS)互联。采用IEC 60870-5-104网络协议实现与EMS互联,为EMS、WAMS综合信息的分析和应用打下了基础,为今后提高山东电网的调度自动化水平,建设实时动态安全分析和在线稳定决策系统创造了有力的基础条件。 e.Web发布。Web与主站平台之间有统一风格的实时界面显示以及同步传输的动态数据和扰动触发数据,实时数据刷新数据可达1次/s,远远快于EMS的数据刷新速率,并且提供了EMS所无法提供的功角数据,实现了在安全Ⅲ区的调度运行Web监视功能。 3.3 动态监测的可视化处理 a.输送功率拓扑着色。在电网地理分布图上以箭头方式显示潮流分布的同时,根据输送功率的大小及设定值,以不同的颜色显示潮流,使得调度员可以直观、方便地判断各潮流输送断面的功率大小,结合WAMS的快速、动态特性,可以提高调度员的处理能力和系统调度效率。 b.相角地理分布监视。相角地理分布是WAMS所特有的信息,在安装PMU装置的厂站地理位置上,显示代表厂站运行状况的相角,整个地理图设定统一的参考相角,运行人员可方便地监视电网各点的运行功角。而且,在监视画面上可通过鼠标直接点击监测点,弹出相应的功角曲线,可方便地监视调度员的动态调节过程或电网的动态运行过程。 c.相角选择策略。山东WAMS经过充分研究和应用开发,实现了各厂站相角的互备及参考角灵活自动切换的方法。按照一定优先级将各厂站母线、主变、线路相角定义为厂站相角,确保了只要有设备在正常运行,功角监视界面的角度即有效。在手动切换模式下,参考角的切换则充分考虑了系统的可操作性特点,只要通过简单的鼠标点击即可实现。 4 运行情况 本期工程2005年12月投入运行,多次成功记录了电网的扰动过程。图3为2006年6月25日捕捉到的一次电网扰动(纵坐标功率P的单位为MW)。在2006年7月1日华中、华北电网振荡中,山东WAMS主站及时启动100 Hz数据记录,完整记录了振荡过程见图4、5(图中为21:00:00:000时刻的情况),及时为调度和运行方式提供了第一手原始资料。事后,主站成功从子站召唤了100 Hz的数据,通过比对,证明了主站和子站数据记录的一致性和系统的可靠性。 5 结语 1 现代汽车的发展状况 随着电子技术的发展,汽车已不是简单的机械控制,已经步入了汽车电子时代。人们利用电子技术解决了汽车尾气超标排放的问题,加入了汽车电子导航“认路”功能,帮助空间立体感差的人实现自动倒车功能……在汽车领域里越来越高端的微控制技术为人类服务。 2 设计方案比较 在汽车安全领域内,汽车电子发挥了很大作用,现在市场上的汽车盲区报警装置种类繁多,比如倒车雷达是针对汽车后方盲区,汽车前方雷达针对汽车正前方。但是正对汽车转弯而设定的汽车报警装置很少。由于汽车转弯时发生的交通碰擦事故屡见不鲜,尤其实在人多的地方如果把过马路的行人带到,后果将不堪设想,所以我们设计了这个装置。 3 设计的功能介绍 在此简要说明是笔者如何利用汽车电子微控制技术让驾驶员在转弯时观察到“汽车盲区”以及“内轮差”的情况。监测系统主要由四个部分组成:超声波模块(HC-SR04),语音报警装置(语音模块V2.5),AT89S52单片机,LCD1602显示屏。六个超声波模块分别布置在图一的六个盲区,语音模块和显示屏与单片机连接。把超声波模块安装在六个盲区监测点处,车子转弯时,当驾驶员拨动左(右)转向灯,此时开启车子左(右)侧的三个超声波模块。超声波实时把检测到盲区的情况通过数据线传递给单片机。然后单片机判断盲区设定区域内是否有障碍物,如果有障碍物,单片机会给语音模块和液晶显示器同是发出指令,语音提示加上屏幕显示,同时提醒驾驶员采取必要制动措施。 4 装置测试 因为报警距离可调,根据,小型车在转弯时能够产生0.6米的“内轮差”,大型车则达1.5米至2米。所以设定3m为报警距离。打开报警装置,当检测口检测到障碍物时,发出警报。超声波的测量角度的范围是0到80度,满足盲区的区域要求。测量距离精确度为1cm,精确度良好。装置的基本功能实现。下面是实物图,实物图是安装在车的盲区点位置,为了方便实物拍摄,把实物取下固定在白色塑料板上。如图3所示。 程序控制:(下面程序只包含主程序) 参考文献 [1]罗纳德K.约尔根(Ronald K.Jurgen).汽车电子手册(第2版). 摘要：设计了一套应用于微机补偿晶体振荡器（MCXO）的自动调试测量系统.该系统集成了S&A4220高低温控制箱、高分辨率频率计、PC计算机、以及基于C8051F061单片机的控制器，能够同时调试测量8台MCXO.PC机的控制软件由LabVIEW编程实现，可对MCXO主要技术指标进行自动测量.运用该系统开发的MCXO，在-40～+85 ℃的宽温度范围内，频率温度稳定度达到±7×10-8. 关键词：微机补偿晶体振荡器（MCXO）；自动测量；频率温度稳定度；LabVIEW 中图分类号：TP273 文献标识码：A 随着现代科技的发展，稳定的频率源是电子系统关键器件之一.而微机补偿晶体振荡器由于其高精度、功耗低、开机即可工作等特点，得到了研究者的高度关注[1].现在，国外高水平微机补偿晶体振荡器频率温度稳定度己能达到2×10-8（-40～85 ℃）[2].如此高精度MCXO开发，离不开全自动实时在线调试测量系统的实现.实时在线自动测量可以提高温度测量精度、温度点补偿密度以及补偿电压插值精度，最大限度地降低MCXO由于多种因素造成的系统误差[3]；同时更加适应MCXO规模化生产的要求.基于这样的背景，本文提出MCXO的实时在线自动调试测量系统的设计和实现，是有积极意义的. 1系统构建 系统主要包括以下几个部分：计算机，S&A4220高低温控制箱，HD2000多通道高分辨率频率计，主控板，被测晶振，系统控制软件.图1为系统框架结构图.测量系统分为3层，顶层为PC机，中间层为主控单片机，底层为基于C8051F061的被测MCXO，其中绿色框和蓝色框内的部件置于S&A4220高低温控制箱内.这样的三层结构能够减少数字信号以及环境因素对测量精度的影响，减少系统连线，也使得系统趋于模块化，提高软件运行效率及编程效率，提高其可重复性.测量系统用S&A4220高低温控制箱实现-40～85 ℃的环境温度，HD2000频率计测量输出频率.整个系统为闭环控制系统，输出频率与标称频率之间的差值作为反馈传送给主控单片机，由主控单片机将此反馈信息传送给指定MCXO，以改变被测晶振的压控值，使系统的输出频率达到期望的稳定范围[4].图2为系统处于测试状态的照片，右下是S&A4220高低温控制箱. 为了实现同时对多台MCXO的自动测量，本系统设计了一块主控电路板，其核心器件为C8051F060单片机，通过UART接受PC机指令，控制各个MCXO参数测量及测量顺序，并向PC机返回标志值.通信指令以字符形式发送，包括5个字节，依次为操作内容、晶振地址、操作数据、操作数据、验证码.当出现不能识别的指令、总线传输错误、非识别操作码、传输超时、返回值不能识别等错误时，单片机将返回相应错误代码.当接收到有效指令后，主控单片机分解指令，经SMbus并通过3-8译码器74LS138向相应的晶振发送指令；并通过多路开关54LS151A选取对应MCXO连接到频率计测量当前频率. 2 软件实现 系统程序包括三部份：MCXO程序、主控单片机程序和PC机程序.各个程序之间有通信协议，PC机通过发送指令控制系统完成相关的操作，从而实现对MCXO的自动测量.PC机程序用LabVIEW编写，包括控制外围设备模块，测量UcT曲线模块，老化微调以及频率微调模块.它通过3个串口分别控制主控单片机、高低温测试箱和高精密频率计；主控单片机上的程序为一个C语言程序.它主要功能是接收、执行PC机的命令并返回相应的值.MCXO程序为一个汇编语言程序.它主要包括两大部分：工作部分和调试部分.采用汇编语言主要是为了提高定时精确度[5].程序之间的关系如图3所示. 2.1控制外围设备模块 系统中的外围设备S&A4220高低温控制箱和HD2000多通道高分辨率频率计都自带有RS232串口、主控板的设计也配有RS232的接口，很方便通过NIVISA来实现对仪器的读写功能.NIVISA为一个可调用函数库，通过调用底层的驱动程序来控制仪器，可实现计算机与仪器之间的I/O控制[6].图4为NIVISA控制温箱的流程图.在控制界面上设有温度设定、到达指定温度时间、当前温度等按键来操作温箱. 主控单片机与PC机通信频率为2 400 Hz，8位有效位、1位停止位、无效验位.通信指令以字符形式发送，包括5个字节，分别是操作内容、晶振地址、操作数据以及验证码.系统同时对可能出现的传输错误定义了特定的错误代码以及相应的自动处理措施；温箱的RS232通信协议为：波特率9600，无极性，8位有效位，1位停止位. 2.2测量UcT曲线模块 测量UcT曲线是测试系统调试MCXO的主要任务之一.其工作过程如下：系统首先向温箱发出指令，当温度稳定在指定温度时，测量每个MCXO的频率值.测量结果与设置在PC机内部的MCXO 频率标称值相比较，其差值作为反馈，使PC机发送改变补偿电压值指令.如此循环，直到输出频率满足设计精度，再保存此时的补偿电压值[7]，即Uc. 在同一温度下，依次对每个MCXO完成上述过程，并作相应的记录.然后控制温箱到下一个温度点，重复上述测量过程，直到所有设定温度点全部测量完成[8].图5所示为自动测量系统的工作流程图.图6所示为系统PC机的人机交互画面. 4结束语 介绍的MCXO自动测量系统操作便捷，人机交互界面良好.从系统实时测量过程来看，系统运行稳定，PC机、主控板、MCXO之间的通信有效，高低温箱与频率计工作正常，实现了MCXO的自动测量，运用该系统调试制作的MCXO频率30 MHz，在-40～+85 ℃的宽温度范围内，频率温度稳定度达到±7×10-8，符合设计要求.下一步工作是扩充系统规模，增加测试设备，提高测试精度和效率，使系统满足工业化生产需要. 参考文献 [1]STOFANIK V， BALAZ I. Dualmode crystal oscillator with simultaneous excitation of two overtones in a stress compensated quartz resonator[C]// Frequency Control Symposium， 2007 Joint with the 21st European Frequency and Time Forum. Geneva： IEEE， 2007： 227-229. [2]蒋松涛.数字技术在石英晶体振荡器中的应用[C]// 2010年中国电子学会第十六届电子元件学术年会. 2010. [3]屈擘，陈小林，王祝盈，等. 微机补偿晶体振荡器的在线实时调试方案设计[C]// 2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集.2004. [4]BEAVER W D， LAU C K， SUN X M. TCXO text system for mass production[C]// Frequency Control Symposium and PDA Exhibition. New Orleans： IEEE， 2002： 361-365. [5]HUANG Xianhe， WEI Wei， TAN Feng， et al. Highfrequency overtone TCXO based on mixing of dual crystal oscillators[J]. IEEE Transactions on Ultrasonics， Ferroelectrics and Frequency Control， 2007， 54（6）： 1103-1107. [6]杨乐平，李海涛. LabVIEW高级程序设计[M]. 北京： 清华大学出版社， 2003 ： 518-519. [7]NORIO N，YUJI A， CHANG Chaokai， et al. A colpittstype crystal oscillator for gigahertz frequency[C]// International Frequency Control Symposium and PDA Exposition. Pasadena： IEEE， 2006： 233-236. [8]ZHOU Wei， WANG Hai， GAO Jianning， et al. AMCXO and its test system[J]. IEEE Transactions on Ultrasonics， Ferroelectrics and Frequency Control， 2004， 51（9）： 1050-1053. 参考文献 [1]STOFANIK V， BALAZ I. Dualmode crystal oscillator with simultaneous excitation of two overtones in a stress compensated quartz resonator[C]// Frequency Control Symposium， 2007 Joint with the 21st European Frequency and Time Forum. Geneva： IEEE， 2007： 227-229. [2]蒋松涛.数字技术在石英晶体振荡器中的应用[C]// 2010年中国电子学会第十六届电子元件学术年会. 2010. [3]屈擘，陈小林，王祝盈，等. 微机补偿晶体振荡器的在线实时调试方案设计[C]// 2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集.2004. [4]BEAVER W D， LAU C K， SUN X M. TCXO text system for mass production[C]// Frequency Control Symposium and PDA Exhibition. New Orleans： IEEE， 2002： 361-365. [5]HUANG Xianhe， WEI Wei， TAN Feng， et al. Highfrequency overtone TCXO based on mixing of dual crystal oscillators[J]. IEEE Transactions on Ultrasonics， Ferroelectrics and Frequency Control， 2007， 54（6）： 1103-1107. [6]杨乐平，李海涛. LabVIEW高级程序设计[M]. 北京： 清华大学出版社， 2003 ： 518-519. [7]NORIO N，YUJI A， CHANG Chaokai， et al. A colpittstype crystal oscillator for gigahertz frequency[C]// International Frequency Control Symposium and PDA Exposition. Pasadena： IEEE， 2006： 233-236. [8]ZHOU Wei， WANG Hai， GAO Jianning， et al. AMCXO and its test system[J]. IEEE Transactions on Ultrasonics， Ferroelectrics and Frequency Control， 2004， 51（9）： 1050-1053. 参考文献 [1]STOFANIK V， BALAZ I. Dualmode crystal oscillator with simultaneous excitation of two overtones in a stress compensated quartz resonator[C]// Frequency Control Symposium， 2007 Joint with the 21st European Frequency and Time Forum. Geneva： IEEE， 2007： 227-229. [2]蒋松涛.数字技术在石英晶体振荡器中的应用[C]// 2010年中国电子学会第十六届电子元件学术年会. 2010. [3]屈擘，陈小林，王祝盈，等. 微机补偿晶体振荡器的在线实时调试方案设计[C]// 2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集.2004. [4]BEAVER W D， LAU C K， SUN X M. TCXO text system for mass production[C]// Frequency Control Symposium and PDA Exhibition. New Orleans： IEEE， 2002： 361-365. [5]HUANG Xianhe， WEI Wei， TAN Feng， et al. Highfrequency overtone TCXO based on mixing of dual crystal oscillators[J]. IEEE Transactions on Ultrasonics， Ferroelectrics and Frequency Control， 2007， 54（6）： 1103-1107. [6]杨乐平，李海涛. LabVIEW高级程序设计[M]. 北京： 清华大学出版社， 2003 ： 518-519. [7]NORIO N，YUJI A， CHANG Chaokai， et al. A colpittstype crystal oscillator for gigahertz frequency[C]// International Frequency Control Symposium and PDA Exposition. Pasadena： IEEE， 2006： 233-236. 为确保有线电视安全优质播出, 满足广大群众对有线电视播出质量的要求, 对有线电视停播, 盗播非法节目和私拉乱接盗取电视信号等破坏行为进行有效防范事预防和监测尤为必要。本课题通过对电视信号的实时监测, 可以及时发现上述问题, 系统对有线电视网中实际传输情况进行实时监测, 并将监测结果通过手机模块发短信的形式传到控制中心。 2 有线电视信号实时监测系统的硬件组成 整体的结构框图如图1所示: 2.1 行、场同步信号分离电路设计 从全电视信号中分离出同步信号, 将同步投在切割前钳齐, 采用幅度切割法将同步信号分离出来。分离出来的复合同步脉冲, 在经过积分电路, 可消除行脉冲而取出场同步脉冲。因为场同步脉冲比行同步脉冲要宽的多, 于是在积分器电容上累积电荷多, 使输出电压较高, 估积分器又称为宽度分离器。通常采用的幅度分离器抗大脉冲干扰的能力较差, 因此需要在幅度分离之前加入脉冲干扰消除电路。 2.2 计数器系统的电路设计 实现该计数器电路功能模块的硬件电路如图2所示。 2.3 串并传输转换系统的电路设计 实现该功能模块的硬件电路如图3所示。 在该部分信号通过74LS164 (8位移位寄存器) , 完成串并传输转换。74LS244是8位线行缓存器完成对信号驱动的加强。74LS373 (三态输出的8D锁存器) 控制8253的A0, A1。 3 全系统实现的电路分析 要实现在同一根电缆中同时传送视频图像和控制信号, 关键的问题在于如何避免控制信号对视频图像信号的干扰。基本方法是在视频图像信号的场消隐期间传送控制信号。本系统选用LM1881同步信号分离器, 从视频全电视信号中选出场同步信号Vsyn (由3脚输出) 。并可从7脚输出奇偶 (O/-E) 方波, 判别是奇次场 (正半周, 1) , 还是偶次场 (负半周, 0) 。 LM1881产生的场同步脉冲Vsyn, 出现在输入的视频全电视信号中场同步信号前沿以后28us-30us处 (t0) 。以此处为基准, 经过开槽脉冲、均衡脉冲、行同步脉冲等12个脉冲的上升沿。就是第7行或第320行的行同步脉冲的后沿 (t1) , 形成定时脉冲Pt1再以t1处为基准, 经过15个行同步脉冲的计数到t2, 形成定时脉冲Pt2。再以此形成选行脉冲Px, 如图4所示。控制信号通过一个受选行脉冲Px控制的视频电路, 就可被插入到场消隐期间规定的位置上 (第7~21行, 或第32O~334行) , 在同一根电缆中传送出去。含有控制信号的视频全电视信号, 通过一个受选行脉冲Px控制的视频选通门电路, 就可选出插入在消隐期间的控制信号。 4 结束语 该系统主要利用LM1881分离行、场同步信号, 通过CD4066选通系统选取出控制信号所在行, 再经74LS164串并转换电路, 最后送入AT89C52单片机进行分析处理。当然, 该系统在设计中还存在不尽如人意的地方, 主要表现为不支持对声音信号的实时监测, 所以还有待进一步的改善。 参考文献 [1]周志敏, 周纪海, 纪爱华.开关电源实用电路[M].北京:中国电力出版社, 2005. 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旋转机械实时监测的研究 篇8
山东电网广域实时动态监测系统 篇9
汽车行车盲区实时监测系统的设计 篇10
实时自动化监测 篇11
有线电视信号实时监测系统的设计 篇12