电梯远程无线监测系统

2024-10-29

电梯远程无线监测系统（共7篇）

电梯远程无线监测系统篇1

0引言

随着高科技的发展以及城市进程的加快,城市中的高层建筑的数量越来越多,电梯已经成为人们日常生活中必不可少的一部分。电梯的应用不仅能提高人们的工作效率,也促进了国家经济的快速发展,是人们的生活、工作密切相关的一部分,因此电梯的安全性必须得到切实的保障,如若其安全性受到质疑,将会大大影响其使用效率,阻碍人们的日常生活,阻碍经济的发展。在电梯的工作中其远程监测系统相对落后,应受到人们的普遍关注。据有关数据表明,近些年来电梯使用数量的增加也导致了其故障率的增加,严重故障的发生甚至造成重大经济损失以及人员伤亡,因此电梯有关工作人员应该密切关注其运行安全性,以保证其安全运行,精准运行。物联网技术的发展也带动了市场领域其他行业的发展,其感知能力、执行能力以及通信能力,通过网络通信的模式进行有效的信息传递以及协同合作,完成通信需求,受到各领域的欢迎。因此,采用物联网技术进行电梯远程安全监测在一定程度上可以提高电梯的安全性,本文重点介绍了基于物联网技术对电梯远程安全检测故障报警系统的设计。

1电梯远程安全检测故障报警系统现状

电梯控制技术包含多方面的内容,电梯远程安全检测技术是一个重要组成部分。随着计算机的发展,通信技术的应用以及传感器技术的发展等现代科技的进步,让电梯远程安全检测技术得到广泛的应用。受到监控技术以及通信技术发展的影响,电梯监控技术已经从传统的单一化转变为智能化、人性化。目前国外发达国家很多电梯公司已经拥有了成熟的远程监测系统,如日本的三菱公司以及美国的奥的斯公司。不过这些公司采用的远程检测技术价格都较昂贵,并且每家电梯公司都有自己的产品特点,行业之间缺乏交流,因此产品有着明显的区别,各大电梯产品之间的兼容性较差。我国国内的一些科技公司看到了电梯远程监控系统领域的空缺,也纷纷加入了研究的行列。如凯博远程监控系统,凯博远程监控系统主要由三部分组组成,即数据采集与传输处理器、调制解调器、电话网络系统。这种远程监控系统的原理为系统自动采集电梯的运行状态,随后服务中心利用电话网络对运行的网络数据进行监控,若发现数据的偏差,电梯发生故障,系统会自动切换到远程故障诊断。工作人员检测窗口发现问题会及时通知维修人员进行现场维修,解决问题。这种系统的缺陷是系统的安全故障检查受到了电话网络质量信号传输的严重影响,若电话网络质量较差,将严重影响电梯的监测。

通过以上对电梯远程监控的研究可以看出,目前国内外电梯远程监控系统都存在一定的障碍,国内迫切需要一种成熟的技术以确保电梯的运行安全,这种技术需要具有以下特点:通用性好;工作可靠度高;数据传输快;成本低;这样的技术才能真正的保障人们的生命安全。

2电梯远程安全检测系统的设计

2.1需实现的功能

电梯远程监测系统应能够快速并准确的判断出电梯的运行状况,电梯的故障,并在第一时间通过显示屏让观察员看到系统存在的故障,以便快速检修,保障人们的生命安全;系统应保证全天候的检测状态,在系统发生故障之时自动启动报警系统并通过监控中心通知给工作人员,让其了解电梯的故障,作出及时处理;系统应实时监测电梯内的画面,以保证人们的生命安全,如有生命健康安全的病人应及时作出处理;在系统发生严重的故障时,应具备显示电梯型号以及故障原因的功能以提示检修者作出准确、快速的反应;系统还应具备对各个电梯的故障进行数据统计以及记录的功能,将电梯的实际运行情况进行标注;电梯远程安全检测系统的中心服务器应可以利用网络的形式进行视频、音频等文件的发送,将其传送到机房终端服务器上。除此之外,系统还应可以根据电梯的维护周期进行监督所有工作的落实情况,以确保落实。

2.2需满足的终端

在进行系统的设计之前,首先应明确电梯远程检测系统需要实现的功能,这样才能达成设计的目标。电梯的远程安全监测系统应该包括三个主要部分,即监控中心、数据传输以及机房的终端监控部分。通过以上对功能的分析可以看出,终端需要实现的功能主要包括采集、储存。远程监系统不仅要有多个接口实现多种电梯产品的信息采集,还需能够同时进行多个电梯的监测以满足区域中多个电梯监控;系统终端需要备有工作人员进行系统的监控以及正常的电梯维修工作;电梯自身的远程监测系统应具有独立性,相互之间不产生干扰;系统终端的供电方案需根据实际情况进行合理的选择以及确保监控环境的舒适;无论是电梯的继电器还是机房中数据采集的信号都不能影响到系统的控制;机房的终端应具备故障自动报警的功能,只要采集终端发生故障,系统就马上发送故障信息到监控控制并自动进行故障信息的记录;系统采用的网络应具有一定的安全性以保护信息数据传输的安全以及质量;另外,远程端数据采集终端还应可以进行数据的输入以及警告数据的长期的存贮。

2.3系统的整体架构

电梯远程监测系统包括三方面的内容,一方面为与物联网的感应层相互对应的数据采集系统,另一方面为与通信层相互对应的数据传输系统,第三方面为与业务应用层相互对应的控制系统。其中采集系统利用电梯中的传感器以及前端机采集运行的相关数据并传送到控制中心;传送系统在收集到信号之后将信号传送到控制系统,控制系统将信号处理之后通过该传送系统将信号传送到机房终端的控制器中;控制器对各个数据进行分析判断,对各个部门所需数据进行提取以实现远程监控电梯运行的功能。系统的整体架构图如图1所示。

整个电梯的远程安全检测故障报警系统的工作流程如下:采集终端通过采集以及分析,数据相关的电梯运行信息之后,经过串口传送到GRP模块之中,该模块对接收到的包括后台控制中心、采集终端ID等数据信息进行打包之后,通过网络的形式将其传送到控制中心,相应的软件能够进行解压,并还原接收到的数据包。最后依靠不同单位的需求对从数据进行处理并传送到数据库之中。

2.4部分功能模块实现方案

停电监测。停电属于电梯运行中最常见的因素,无论是正常停电还是异常停电,都具有不确定性,因此发生困人的概率很大,在这种情况下若能采取正确的处理方案,发生危险的概率降为最低。一般在停电的情况下,人们的手机使用以及电话使用都是正常的,这给报警提供了实现的可能性,电梯故障信号能否及时送出决定了救援速度的快慢。无论是任何一种情况的停电,针对电梯来说,都只需要对回路进行检测是否有电就可以,电梯系统供电的方式主要有两种一种为AC380V动力系统电源以及AC220V控制系统电源,任何一种电源的消失,都会影响电梯的正常运行,因此系统需要在梯控制箱安装联光电检测模块,以保证系统的安全可靠运行,采用冗余设计,并联两套检测模块,为系统的自检提供给了途径。

门状态监测。电梯轿门的正常运行是乘客安全的重要保障,其运行状态的正常与否对乘客的生命以及财产安全有着直接的影响。电梯的轿厢门的状态主要呈现为两种,一种为开,一种为关。故障状态的表现形式也包括两种:一种为长时间关门、长时间开门,另一种为长时间反复开关门,这种监测的方式比较简单。只需要使用光电或者是磁接近开关监测门状态,并结合监测终端的定时器产生的时间信息,就能够判断出电梯的门状态是否安全,一般的电梯轿厢们都安装有两种检测开关,一种为开极限,另一种为关极限,因为设计原则的不同,因此自有系统进行工作,为了避免产生影响,本文系统设计安装一套独立的传感器进行信号的监测。

平行状态。电梯的停靠是否平行也关系到乘客的生命安全,电梯平行状态的开关监测主要来源为安装在轿厢体的平层开关监测提供,本文主要提供的安全方式为提供另外一套的检测装置来实现。当电梯正常停靠或者是待机的状态,平层开关的信号保证有效,电梯运行时,尤其是当电梯的运行状态到达楼层的中间位置时,平层的信号实效,但是当每次楼层的平层检测点时,都会产生一次的平层的有效信息。综上所述,正常运行的电梯平层信号不会长时间失效,因为电梯的运行速度是平稳的,因此电梯在运行状态中产生的平层信号的时间间隔应该也是固定的,虽然电梯减速停靠时间间隔有延长,但是延长的时间很短,只需要结合平层开关与检测终端定时器产生的时间信息,就能够准确的判断电梯的平层状态。

3结语

本文对电梯运行检测系统以及故障远程报警系统进行了研究。运行物联网技术实现了电梯远程控的通用性、安全可靠性,也加快了数据传输速度,具有推广价值,通过对其推广,增加了人们的生命财产安全指数,促进了经济的发展。

参考文献

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[5]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 7588-2000,电梯制造与安装安全规范[S].

无线粮情远程监测系统篇2

随着科技的不断发展, 传感器技术和各种通信网络被应用于粮情监测系统中代替传统低效耗时的人工方法, 对粮仓中的温度、湿度这两项主要影响参数进行监测显示。但是现有的粮情监测系统大都只采用PC机作为监测显示平台, 终端比较单一, 工作人员要时刻守在PC机前才能及时地掌握粮情参数信息。所选择的芯片不够高集成化, 进而设计的电路不够精简, 造成了监测系统不够便捷和能耗的浪费。

分析上述不足, 本文设计了无线粮情远程监测系统, 采用现代双向无线通信中的Zig Bee技术[2], 在基于粮情监测系统[3]的基础上引入3G技术, 添加除PC机外的智能手机作为移动监测显示平台。在智能机普及的大背景下, 由3G通信网络高效和流畅地传输信息, 从而达到将粮仓的粮情参数以无线的方式远程发送到监测中心或是智能手机上。极大地提高了系统的通用性, 实现便捷、智能地远距离掌握粮情参数的变化情况, 能及时采取相应措施来保证粮食存储的安全和品质。

1 系统总体架构

根据系统功能需求和粮仓的实际情况, 设计的无线粮情远程监测系统包含粮仓前端数据采集部分和远程监测显示部分, 其系统框架如图1所示。其中前端数据采集部分包括传感器节点和协调器节点, 监测平台包括PC机和智能手机。

将传感器节点分布在粮仓内外, 每隔一段时间采集粮仓内外的温、湿度数据信息。通过自主组网的Zig Bee无线传感器网络[4]传输给协调器节点。由协调器节点上的主控芯片对数据信息进行处理, 再经由3G模块通过先进的3G网络将信息最终无线远距离传输给监测平台。多终端的监测平台负责显示信息, 为用户提供监测依据, 用户可以在PC机或者智能手机上直观便捷地监测粮情信息。

2 系统硬件设计

在此无线粮情远程监测系统中, 硬件设计包括传感器节点和协调器节点的硬件设计, 即系统的前端数据采集部分。以下分析其硬件设计过程。

2.1 传感器节点硬件设计

传感器节点由数字温湿度传感器、Zig Bee模块和电源模块组成。由于其以无线的方式分布于粮仓中, 仅使用干电池供电, 电量有限, 为了节省功耗, 在满足系统需求的情况下, 传感器节点从芯片选择、工作模式和硬件设计各方面都进行了充分的考虑。

通用成熟的IC模块CC2530芯片, 是一款支持Zig Bee协议, 应用于无线传感网系统的片上系统[5]。CC2530结合了领先的RF收发器的优良性能, 业界标准的增强型8051CPU, 能够自主组网, 简单易用, 正常工作时芯片功耗很低。

CC2530芯片还具有多种运行模式, 且这些模式之间的转换时间短。利用这一特点, 设定传感器节点为休眠和唤醒工作两种模式。空闲时进入休眠模式, 经过一段设定的时间后, 节点被唤醒工作, 采集温、湿度数据信息并进行信息传输, 进一步降低了节点功耗。

在传感器节点硬件设计上力求简单实用, 设计结构包括CC2530片上系统、32 MHz系统时钟和32.768 k Hz的实时时钟、调试接口、串行接口、天线以及为系统供电的电池。仅有CC2530片上系统是主要的能耗者, 所以整个传感器节点能耗十分低。传感器节点结构框图如图2所示。

2.2 协调器节点硬件设计

协调器节点作为各粮仓Zig Bee无线传输网络和3G网络的连接节点, 一方面接收各个传感器节点发送来的粮情参数信息, 与传感器节点进行信息交互。另一方面, 要将粮情参数信息发送到远程的PC机监测平台和移动智能手机上, 与监测平台也进行信息交互。所以要求协调器节点有较强的处理能力和存储能力。相比传感器节点, 协调器节点多加了一块微控制器芯片。协调器节点由微控制器模块、Zig Bee模块、3G模块和电源模块组成。

本系统中选择PIC32MX795F512L芯片作为主控芯片, 主频为80 MHz, 内置512 kbyte Flash, 128 kbyte SRAM, 另有流水线控制器等硬件资源。有较强的运算处理能力和可靠性, 丰富的支持软件, 便捷的编程和调试模式。满足系统设计要求。

3G通信模块选用SIMCOM公司的SIM5218。内置TCP/IP协议栈, 支持3G操作模式, 上行链路信息传输速率达到7.2 Mbit/s, 下行链路信息传输速率达到5.76 Mbit/s, 具有更宽的工作频带和工作温度范围。能实现收发信号用户信息识别, 支持AT指令。插入SIM卡之后, 即可使用。在远距离移动通信领域, 为用户提供了高度自由、方便的解决方案。

Zig Bee模块仍选用CC2530芯片。另外, 协调器节点处理数据能力强且要始终保持工作状态, 耗电量比较大, 系统采用直流电源供电。整个协调器节点的结构框图如图3所示。

协调器节点电路中, PIC32MX795F512L芯片分别与CC2530芯片和SIM5218芯片通过串口相连, 即Zig Bee模块串口与微控制器模块串口0相连, 3G模块串口与微控制器模块串口1相连。时钟电路选用11.059 2 MHz的外部晶振电路, 复位电路是使用IMT811T芯片完成复位功能, 考虑若遇到突发中断, 大量数据需要存储而造成片内存储器的压力, 在系统中外接了一片16 Mbyte的Flash存储卡。另外, 由于各芯片对供电电源的要求不同, 需要考虑选择一些芯片实现电源转换和电平转换电路, 这里不再赘述。

3 系统软件设计

3.1 信息采集端

信息采集端的软件设计包括对传感器节点中CC2530芯片的软件编程, 对协调器节点中PIC32MX795F512L芯片的软件编程以及串口通信协议的制定。

传感器节点上电后通过AT命令进行初始化, 对ZigBee模块进行基本设置, 包括完成串口设置和通信模块启动[6]。初始化完成后自主搜索并请求加入无线传感器网络, 一旦成功加入网络, 传感器节点进入休眠模式, 在设定的时间周期到达时, 节点被唤醒采集粮仓内的温、湿度数据信息并通过Zig Bee模块传输给在同一个无线传感器网络中的协调器节点的Zig Bee模块上。

协调器节点上电同样初始化后, 自主建立网络并侦听周围情况。当有传感器节点请求加入网络时, 允许其加入。在传输数据信息方面, 若PIC32MX795F512L芯片串口0接收到来自CC2530芯片串口传输过来的数据信息后, 微控制器模块将数据信息处理后由串口1传输给SIM5218并通过指令控制SIM5218发送数据信息达到监测平台。

依照软件功能要求, 设计的传感器节点流程如图4所示, 协调器节点程序流程如图5所示。各节点按照各自的流程将数据信息周期性地传输给监测平台。

协调器节点和PC端也是通过串口通信的, 有必要设置串口通信协议。本系统中此协议的格式为:协议起始固定的4 byte为#TCP的ASCII码“0x23 0x54 0x43 0x50”;客户端号2 byte, 分别为高位和低位;选择接收或是发送1 byte;操作命令1 byte;数据域长度2 byte, 分别为低位和高位;最后是数据, 依照数据大小长度不定。

3.2 监测平台

粮库后台服务器通过3G通信网络与协调器节点建立TCP/IP协议来传输信息。服务器后台采取多线程处理机制, 能够同时与多台协调器节点建立通信连接并且传输信息。服务器接收来自采集前端所采集的数据信息, 并把接收到的信息进行解析存入信息库。另外服务器还具有查询协调器节点连接状态和统计连接个数等功能。监测平台软件结构如图6所示。

由于监测平台包括PC机和智能手机, 为了实现这两种终端的功能, 采用服务器发布Web Service作为一个Web服务接口供PC机和智能手机调用。监测平台只要能够访问Internet, 任何开发语言所开发的程序皆可调用Web Service。PC机采用ASP.NET开发网站调用Web Service, 智能手机安装采用Java开发的基于安卓系统的应用软件, 软件打开之后会通过3G网络调用服务器发布的Web Service服务接口。Web Service则会响应外部调用查询信息库信息并立即把它返回给调用服务接口的对象。

4 系统测试结果

系统在湖北汊河进行了测试。在每个粮仓内外都分布了传感器节点, 由于湿度空间变化不大, 仓内外各有一个AM2305温湿度传感器, 另外仓内总共使用了120个DS18B20数字温度传感器, 分布在粮堆的表面、中层和底层, 在显示界面中分别用上缆、中缆和下缆来表示。经调试, 系统每隔10 min采集一次温、湿度信息, 一个月始终运行可靠, 实现了粮仓温、湿度采集、传输、显示和历史信息查询的功能。PC机上和智能手机上最终的显示界面如图7、8所示。

5 小结

民以食为天, 粮食的存储尤为重要。以上提出了一种现代化的且具有多样监测平台的无线粮情远程监测系统。完成了系统节点的软硬件设计, 并进行了系统运行测试。其中, 集成成熟的Zig Bee模块具有更简单实用、低成本、低功耗、自主组网的优势;3G通信技术, 稳定可靠效率高;将智能手机也作为监测显示平台, 为其在工程系统的应用提供了实例。相比现有的无线粮情监测系统, 本系统具有对粮情监测更强的实时性、便捷性和更低的功耗。

参考文献

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电梯远程无线监测系统篇3

水文信息是衡量水资源的重要指标，其中地下水位的变化与地下水的开采量和地面沉降有着密切的关系，对控制地面沉降具有重要的意义。传统的水文监测主要依靠人工、半人工的监测手段，造成了工作量大、效率低、数据处理繁杂易错、信息传输时效性差等问题，既不适应信息化的发展，又不能满足现代化管理的需要。而且劳动强度也很大，测量精度无法保障，尤其是监测一些地理位置比较偏远或分散的监测点，工作难度更大。为了合理利用水资源，充分了解各个流域水资源的状况，实现水文信息的自动化监测及远程管理，合理利用计算机技术、高精度的测量仪器、公众通信平台等工具，对实现水文信息的远程实时同步动态监测有重要意义。

随着无线通信技术的发展，我国信息化进程不断推进，各行各业对信息化要求也越来越高，在对信息化的认识上，从先前单纯的数字化提升到数字化与网络化、无线化相统一的高度。相对于目前信息化的要求，原有的有线系统虽然基本完成了数字化与网络化，但其布线复杂、维护成本高使得网络节点不能大范围地普及推广，这对信息化的深入和发展造成了很大的限制[1]。因此，信息化对无线数据传输技术的需求不断增大。如今移动网络覆盖范围广，它所提供的各项数据业务使许多智能设备、仪表实现了无线数据的远程传输。GPRS即通用系统无线业务可靠性高，且收费相对低廉。此外基于GPRS的系统，可以有效简化监测系统的地面设施。所以利用GPRS作为通信媒介是实现水文信息动态监测系统的一个有效途径[2]。

实现对水文信息的大面积自动监测需解决两个问题：

(1)如何在恶劣环境下准确测得水位信息;

(2)找到一种既能应用于人烟稀少的偏僻地区，又能在人口密集、建筑条件复杂的城市进行数据远程、实时通信，且耗资少，便于推广并进行计算机网络化管理的数据通信手段。

基于GPRS网络水文信息无线远程监测系统可实现自动化监测，可大大提高地下水动态监测的水平和质量，为科学、合理开发利用水资源，保护生态环境奠定扎实的基础。通过系统的应用，为城市可持续发展和减灾防灾工作提供了必要的决策支持和多元化服务。

1 系统的总体结构及工作过程

该系统利用GPRS通信方式，以基于嵌入式概念的单片机控制技术和GPRS无线模块的通信为核心，经数据采集、处理，传至监测中心用户终端，实现水位的实时动态监测。系统分为智能信息采集终端、信息综合服务器和用户终端三个部分。

系统总体结构框图如图1所示。

图1中的智能信息采集终端由单片机、GPRS无线模块、传感器、变送器等部分组成，主要负责采集水位信息，并将其发送至信息综合服务器;信息综合服务器主要分为数据接收和发送、控制管理、终端处理三个模块，用来对数据进行接收、处理、存储和显示;用户终端包括计算机用户终端和GPRS手机用户终端两种。使用计算机终端的用户需在计算机上安装终端应用程序，然后可上网查阅存放在信息综合服务器中的详细水位资料;手机用户在获得授权后，可通过手机得到实时的水文信息[3]。

系统的工作过程如下：信息采集终端采集现场水位数据，利用传感器和变送器将数据转换成标准信号，再经由模数转换器(A/D)转成数字信号，通过单片机的主控程序和发送数据子程序将采集到的数据经GPRS调制解调器(GPRS Modem)以短消息的方式发送出去。信息综合服务器接收到采集终端传来的由数据编码的短消息后，处理得到水位高程及相关信息，并将其存入数据库方便用户查阅。一旦用户有需要，便可启动收发模块，数据库中水位信息及相关信息将会发送到用户终端[4]。

系统的基本功能如下：

(1)定时自动采集水位数据并存储;

(2)人工录入基础数据及相关数据的编辑与修改;

(3)对所采集数据进行统计分析并制表绘图;

(4)利用计算机及专用软件，通过GPRS系统提供的手机短信功能对观测子站直接进行设置、调试和监测;

(5)能进行数据远程传输。

2 智能信息采集终端的设计

2.1 智能信息采集终端硬件

智能信息采集终端硬件主要由液位变送器、温度变送器、连接电缆和水文信息智能监测仪等构成，如图2所示。设计采用防腐性投入式液位变送器和铂电阻温度变送器。变送器前端采用不锈钢外壳用来防止观测井内水中杂质的干扰。连接电缆是指变送器与水文信息智能监测仪之间连接的电缆。由于液位测量时采用压力比较形式，故连接电缆采用中心有通气导管的专用电缆。水文信息智能监测仪以单片机为核心，配合模数转换、时钟芯片、数据存储、数据显示、后备电源等部分。

观测子站工作原理如下：利用分散设置在观测点的液位、温度变送器将测量得到液位、温度变量转换为可传送的标准化输出信号。系统采用4～20 mA电流信号传输方式将信号送入信息采集终端模数转换部分将模拟信号转成数字信号，以减少信号的衰减和接线的复杂性，再经单片机将转换后的数字信号进行分析处理。数据存储部分使用大容量存储芯片存储处理后的数据。日历时钟具有实时时钟计数功能还能为监测仪提供准确的日期及时钟信号。数据显示部分现场显示出实时监测数据。最后经由数据通信模块利用其内置的调制解调器，实现现场监测仪与各级水务部门中心监测站的计算机之间的数据交换。后备电源部分能在市电无法正常提供的时候保证监测仪的正常使用，且后备电源能与市电自动切换。

2.2 智能信息采集终端软件

滤波能将信号中特定波段频率滤除，是抑制和防止干扰的一项重要措施，基于数字滤波具有精度高、可靠性强、可程控改变特性和便于集成等优点考虑。本系统利用程序用数字滤波来提高水位采样信号的真实度。测量水位时，江河、湖泊和水库等的波浪冲击可能引起采样信号产生瞬时、幅值较大的脉冲干扰，而一旦在采样时刻出现这种干扰，系统就无法正常工作，所以对采样数据进行滤波十分必要。智能信息采集终端采用中值滤波法，即从采样窗口取出奇数个数据进行排序，用排序后的中值取代要处理的数据。系统软件的程序中安排了“冗余指令”可在PC因干扰出错，程序脱离正常轨道，出现“乱飞”时使程序迅速进入正轨，还安排了“软件陷阱”可在乱飞程序进入非程序区或表格区无法用冗余指令使程序入轨时发挥作用。数据采集分机软件包括主程序和数据传送子程序[5]。数据传送子程序流程如图3所示。

智能信息采集终端软件，使用C++语言编写，利用面向对象程序设计的编程架构，以构件的形式搭建应用软件的主要功能部件，以提高系统的可视性，也便于数据汇总和数据交换。利用Microsoft Access数据库保存及处理数据，提高系统的可靠性和运行效率[6]。

3 信息综合服务器程序的设计

水文远程监测网络系统主要由中心监测站和现场观测子站组成，分为两级联网。由三个环节构成：现场数据采集与存储、远程数据传输、数据分析与数据库管理，如图4所示。水文信息遥测管理系统使用C++语言编写，完成了由上到下的模块式总体设计。系统集合了水位信息的实时采集、预处理、数据存储及管理功能，构成了一个一体化的综合信息平台。通过无线远程传输技术，实时获取监测点的水资源信息，按照日、月、年，分不同时段将数据存入数据库，并绘制曲线(见图5)与直方图对比分析数据，最终将结果显示给用户，并能依照用户需求自动生成报表。上位机软件管理系统功能主要由信息综合管理模块、实时远程监测模块、水资源决策支持系统、输出模块及其他辅助功能组构成[4]。

3.1 实时远程监测模块

实时远程监测系统采用无线数据传输技术和串口通信技术采集数据信息，能随时监控监测点的运行情况，实时采集水位、水温数据。监测点的水位、水温传感器将水位、水温这两个物理量信息转换成模拟电信号传输至测报仪，经A/D将模拟信号转换成数字信号进行数据处理，并储存。需要水资源信息时，用户终端可以依据指定的通信协议将数据送至与之相连的Modem即调制解调器，再利用GPRS网络将数据以短信形式发出。监测中心的Modem收到短信后，经串口将收到的数据传至与之相连的上位PC机。当监测中心需要采集实时数据时，可以经由遥测管理系统的实时数据采集模块向监测站发送信息。

3.2 水资源决策支持系统

该系统采用信息融合技术对多个传感器的观测信息进行分析、综合处理，根据采集到的信息，在水资源数据库中查找并计算出每个测点每个年月水位的最大值、最小值、平均值等数据建立模型，结合当时的水环境情况、区域发展的现状、总体规划的要求，结合模型对数据进行综合处理和全面分析。

3.3 输出模块

在此部分用户可将数据导入到Excel或Word中进行查阅或做进一步处理，根据各自需求的格式自动生成电子报表，有一日报、三日报和五日报三种，并可通过打印机打印出来。

4 系统的功能扩展及创新点

目前该系统只用来监测水位，但其监测终端提供了多路模拟量输入接口，可实现多路信号的同时接入。即在监测水位的同时，对水温、流速等进行测量。系统能够实现数据的远程传输，同时不受环境条件的限制，不但能用于水位的远程监测，还能对水库堤坝、江河水渠、蓄水池等的水位进行远程监测。系统符合监测领域中GPRS技术、嵌入式系统技术相互结合的发展趋势，使用方便，结构简单，操作容易，应用前景广。

5 结语

随着信息化进程，水文信息监测系统趋向网络化科技化发展，要求水文信息的获取更加精准及时，水文观测项目和内容也不断增加，对观测手段和方法及水文监测技术的研发和应用提出了越来越高的要求。本文设计的基于GPRS的水文信息无线远程监测系统，基于GPRS网络(在现有的GSM网络中增加GGSN和SGSN来实现)，利用短消息方式，进行单片机模块开发的远程数据采集系统。将远距离采集数据与GPRS无线数据传输技术相结合，改变了以往有线的局限，能够实现水文站的无人值守功能，改变以往人工监测造成的低准确性。系统的结构简单，易于扩展，网络覆盖广，不受地理位置限制，通信费用低，数据实时在线，可广泛用于地质，水文等领域，能应用于交通不便、没有电力的偏远地区，具有较高的应用与推广价值。

摘要：研究设计了一种基于单片机与GPRS网络的水文信息远程监测管理系统,利用GPRS网络的短消息业务来完成水位、温度等参数的无线、远程和实时传输,实现测量结果的计算机管理,测量精度高。经过实际使用证明,系统具有较高的稳定性与实用性,从而为科学开发和合理利用地下水资源、有效地预防地面沉降及地裂缝的发展和政府决策提供了科学依据。

关键词：水文信息,遥测系统,GPRS,嵌入式系统

参考文献

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[5]靳孝峰,张艳.水位遥测系统的研制[J].人民黄河,2010(4):23-25.

电梯远程无线监测系统篇4

关键词：电力远程监测,TCP网络连接,集中管理

0 引言

近几年,无线数字电视在国内发展异常迅速,主要运用在城市的公交、铁路、户外广告和移动多媒体等,由于城区建筑比较密集,对信号的衰减影响比较大,同时为了提高信号在郊区或者偏远小镇的覆盖质量和面积,就需要通过建立单频网、差转台或者直放站来解决信号的覆盖问题,这些基站可能分布在城市、乡镇,甚至是人际罕至的山区,数目较多,地域分布广。为了保证机房内的服务器、交换机、路由器、发射机、UPS和空调等的设备正常工作,稳定和持续的供电是其正常工作的基本保证[1]。目前国内外很多发射基站都是主要通过人工巡检方式了解供电运行情况,经常是当信号出现中断报修后,运维人员才发现故障,不仅增大了运维人员的工作量,而且对于提高客户服务质量等方面都会造成一定的影响。为适应减员增效和现代化管理的要求,设计了无线数字电视发射机房电力远程监测系统,通过对各设备支路电流、电压以及运行状态等参数的测量来实时监测和记录各设备运行状况。

1 系统功能和监测终端平台

无线数字电视发射机房电力远程监测系统集采集、处理、报警、管理于一体,内建完善的TCP网络功能,灵活组网。为了系统便于维护,采用标准模块化的设计方法,充分保证系统的适应性和可靠性,也便于扩充。

1.1 电力远程监测系统功能

系统分三层设计:监测终端、通信层和远程监测中心。监测终端主要通过采集各电力支路的参数和工作状态,并根据预设值判断故障,具有本地显示、报警和日记查询等功能;远程监测中心是一台多功能的智能监测服务器,内置了一套管理系统软件,能够对各种现场数据进行采集和自动化处理,主要收集从各个发射机房回传的数据,并通过数据库对数据进行存储和管理,同时具有数据分析、告警提示、报表打印等功能;通信层采用C/S架构设计,远程监测中心作为服务端,通过TCP传输协议与各机房的客户端通信[2]。

1.2 监测终端平台

发射机房的配电箱有多个支路,终端主要监测市电输入、空调、UPS蓄电池输出、机柜、发射机和室内照明等支路,通过监测母线电压和电流就可以实时掌握各单元的供电情况。

1.2.1 监测终端硬件结构

发射机房电力监测终端以微控制器C8051F340为处理核心,通过SM系列电流变送器将0~5 V的电压信号送给控制器的ADC口,通过SPI接口与网络模块W5100实现接入Internet;LCD用于显示机房现场监测结果及告警情况。监测终端结构如图1所示。

发射机房电力监测终端提供了多路模数字量传感器的设备接入接口,可以通过这些接口对现场的各种数据进行有效的远程监测和管理,当系统监测到被监测对象的情况发生异常时,系统会发出报警,及时地通知相关的管理人员。同时,还可以通过系统预设的应急程式,自动地启动对应的应急措施,帮助管理人员排除故障,避免或减轻故障带来的损失[3]。

1.2.2 支路电压和电流监测方法

主电力系统为了传输电能,往往采用交流、大电流回路把电力送往设备,无法与控制器C8051F340的ADC口直接相连进行测量。故采用了互感器解决这个问题,它可以将交流大电流按比例降到用控制器端口直接测量的数值。SM系列电流变送器结构如图2所示。

系统采用的是SM系列线性交流电流变送器SML50ACE-12/24,它灵敏度高,快速响应,初级与次级高度隔离;单电源供电,电源电压范围为12~24 V;测量电流范围为0~50 A;交流输入,输出0~5 V的直流电压。SM系列电流传感器的电流输出可通过外接电阻转换为电压输出。

2 客户端软件

客户端软件采用C语言设计,由于结构不复杂,故采用了一个循环的结构,在这个过程中通过调用不同的功能子函数实现,子函数包括各模块初始化、建立网络连接、数据采集处理、日志操作、数据格式的处理等。

2.1 程序流程

终端上电后首先进行系统初始化,包括网络配置、设置扫描间隔等,然后主动与服务器端建立TCP网络连接。通信正常后,终端开始依次采集各支路的电流和电压值,并对每组采集到的数据进行分析,处理后得出最后的结果,再对这个数值进行判断。如果是正常状态,就直接将数据按照事先规定的协议打包并发送至服务器端;如果监测到的数值异常,则写入日志,启动本地报警,并将告警原因显示到LCD上,向服务器发送数据时需要一并发送告警报错类型,以便工作人员及时查清原因。接着根据设定的扫描时间,延时N s,再次进入下一个循环[4]。扫描周期的设计要比较快,但不能太快,考虑到电流和温度变化,在1/10 s量级,扫描周期设计100~200 ms为最佳。软件流程如图3所示。

2.2 数据处理

考虑到坏数据处理和合理报警都是因为通道或传感器受到了干扰引起的,为了使提出的方法具有普适性,在数据采集底层就要进行处理。每个监测量定义都要对应这样一组数据,可以根据先验知识或后验知识人工设定。每个监测量在取得数值以后,经过评估,得到实时状态。结合数据处理,数据采集流程如下:1)从模块读数据,采样,得到数据;2)在时钟控制下,连续5次采样,平滑处理,去掉最大和最小,3次平均值作为实时数据;3)评估。如果不合理,废弃此数据,继续采样。如果依然不合理,放弃该点数据,记录状态为“故障”[5]。

3 集中监测管理中心

监测管理软件采用VC++6.0作为开发平台,由于系统要管理的机房数量多,而且涉及到的数据庞杂,为了方便分类、管理和查询等,引入了Access2003为后端数据库,采用开放数据库互连ODBC对数据库进行操作,它提供了一组对数据库访问的标准应用程序编程接口API,这些API利用SQL来完成增、删、改、查和维护等操作等大部分任务[6]。

程序运行在监测管理中心的PC机上,通过以太网实现与各监测节点的通信,主要使用Socket编程完成TCP的连接与数据的收发,并实现数据处理、实时显示、数据备份、历史查询、数据统计、分析预测、故障报警和报表导出等功能[7]。

3.1 数据传输协议

系统的客户端与服务器端的上下行数据交互主要包括两大类:上传数据和下行指令。为了使系统的数据传输更稳定可靠,定义了数据传输协议,将数据打包成帧的格式再通过建立的TCP连接发送出去,数据帧协议结构如表1所示。

为了区分每个帧数据,协议规定每个帧都以#DVB#开始,以#END#结束。在系统规划初期给每个机房的监测终端指定固定的IP地址,并录入到监测中心的管理系统中。

3.2 报警类型

本地报警功能在控制器上直接实现声光报警,并记录报警信息和处理措施,同时传送给监测后台。远程报警可通过监测后台实现,会在人机交互上弹出相应界面,给出是哪个机房的设备出现故障以及故障原因。故障报错种类分成8类,如表2所示。

通道故障包括某个通道数据异常、开路或者短路。模块故障包括某个模块无通信回应、掉电、接触不良或者模块损坏。通信线路故障指所有模块都没有响应。其中,干扰是指由于受电磁环境的影响,偶尔出现无效的坏数据,如果有坏数据出现,发送最近一次测量数据作为替代并存储来消除干扰;如果是有连续的坏数据,就认为是通道或者电流变送器有缺陷。

4 结论

采用C/S架构设计的无线数字电视发射机房电力远程监测系统,采用了SM电流变送器实现了对大电流的准确测量,通过微控制器C8051F340实现了数据采集、处理、网络接入和数据传送等功能,从而完成了对市电输入、UPS蓄电池、空调、发射机等设备的实时监测。该系统适用于网络规模大、用户数量多和分布较广的基站电力监测管理,可对大量分布式的数字电视发射机房的电力的电源进行集中统一管理,真正做到电源管理的实时化、智能化和网络化,省去了频繁的机房巡查,大幅度降低了运维人员的工作强度,对于推进的无人值守基站管理模式具有重要意义。同时也变“报障→维护”的被动运维模式为主动和自动的运维模式,及时发现故障,将隐患消灭在萌芽中。

参考文献

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电梯远程无线监测系统篇5

1 系统总体结构及硬件设计

1.1 系统结构

如图1所示,系统分为主机和从机两部分,从机将从传感器上采集的数据通过无线收发单元发送给主机,主机收到数据后,将其在显示单元显示并存储到存储器理。除此之外,主机模块还含有GSM短消息单元,通过该单元可以实现主机与GSM网内手机的短消息通信。GSM网手机用户可以通过短消息提出查询请求,主机收到短消息的请求后进行相应的处理,最终以短消息的形式回复该查询请求。另外,主机可以事先设定所采集数据的临界值,当达到该值时主机会向事先设定好的手机号码发送报警短消息,从而达到报警和远程监测的目的。

1.2 系统主要芯片的选择

系统的主控芯片采用Cygnal公司的C8051F020单片机,该单片机采用高速8051微控制器内核,速度可达25 MIPS,具有8个I/O口,5个通用定时器,5个捕捉/比较模块及专用看门狗定时器,可同时使用SMBus,SPI及2个UART串口,内置64 KB高速存储器。模拟外设方面,芯片具有1个12位ADC,1个8位ADC,2个12位DAC及2个模拟比较器[1]。芯片内部的这些数字和模拟外设将使系统的设计更加简单,集成度更高。

无线收发单元采用PTR8000无线收发模块[2,3,4,5]。PTR8000是高性能嵌入式无线收发模块,它的核心芯片是挪威Nordic VLSI ASA公司的nRF905。具有可选频道多,功耗低,抗干扰能力强的优点,其特性如下:433/868/915 MHz多频道多频段,1.9~3.6 V低电压工作,待机功耗2 μA;超小体积,内置环形天线,性能稳定,对电源不敏感,传输距离更远;最大发射功率+10 dBm,高抗干扰GFSK调制。可跳频通信,数据速率可达50 Kb/s;有独特的载波检测、地址匹配、数据就绪等输出;内置完整的通信协议和CRC,通过SPI接口可以方便地完成所有的无线收发传输,使用简单[6]。

GSM短消息单元,采用SIEMENS公司的GSM无线通信模块TC35i,为其搭建外围电路,构成一个GSM MODEM,微控制器通过串口与其进行通信,控制其工作[7,8,9,10]。GSM MODEM模块电路简图如图2所示。

系统采用128×64点阵液晶显示模块作为显示单元,键盘采用4×4键盘,显示模块支持汉字显示,可以更好进行人机交换,使用者可以更容易、直观地和系统进行信息交互。

存储器部分,因为系统选用的C8051F020微控制器内置64 KB高速存储器,对于一般数据量的存储已经足够。但是,考虑到特殊情况,系统还是设计了外部扩展存储器。外部存储器采用Ramtron公司的一款低电压铁电存储芯片FM24C512。其工作电压为2.7~3.6 V,适合在低功耗的单片机系统中应用。由于采用了铁电体技术,该芯片的数据交换速度极高,数据线可以支持的频率最高达到1 MHz,因此微控制器向FM24C512写入数据时一般无须加延时,并且使用寿命没有限制。系统主机电路简图如图2所示。

2 系统软件设计

2.1 系统工作流程

系统分为主机和从机。主机只有一个,从机数量可以为一个,也可为多个。在整个系统中,无论主机还是从机都有惟一地址表明其各自的身份。系统上电后,根据事先设定的时间,不同的从机会按时向主机发送采集的数据(发送时间间隔根据不同的应用场合可以事先设定)。主机收到数据后,将数据及其所属地址实时的显示在液晶显示模块上,并将其存储到存储器里。

在系统无人值守状态,可以事先通过键盘和液晶显示模块等设备对主机其进行设置,设定报警阈值、报警人的手机号码等信息。当采集到的数据到达或超过阈值时,主机会通过GSM模块向预先设定的手机号码发送报警信息,并在液晶显示模块上显示报警标识。除此之外,任何GSM网手机用户都可以通过短消息的形式向GSM模块提出数据查询请求,GSM模块收到请求后将其送给微处理器进行处理,最终将所查询的数据以短消息的形式回复给查询者,从而达到在无人值守情况下的远程监测和报警的目的[7,9,10]。

2.2 系统的软件设计

根据上述系统工作流程,系统在软件设计上主要分为数据的无线传输、存储和GSM短消息的远程监测及报警两部分。其中,数据的无线传输、存储涉及主机和从机,而GSM短消息的远程监测及报警只涉及到主机。

考虑到野外应用,系统可能长期使用而很少有机会维护,从而对系统在传输可靠性和功耗上提出了较高的要求。所以,在数据无线传输的软件设计上,采用定时发送数据的方法,不同从机按照事先设定的时间间隔进行数据的发送,发送完毕并收到主机的回复信息后,从机进入待机模式。这样就保证了从机工作的大部分时间处于待机模式,有效地节约了电能。数据传输的可靠性方面,系统采用了主从响应式传输机制,主机收到数据后进行数据和校验,然后向从机发送数据正确或错误的回复信息,如果从机收到了数据错误的回复信息或没有收到回复信息,从机将重新发送上一次的数据直到收到正确的回复。

远程监测及报警的设计,由TC35i及其外围电路构成的GSM模块通过单片机串口中断提出处理要求,当GSM模块收到短消息后会马上触发串口中断提出请求,单片机会在中断服务程序里对其进行处理。当需要发送报警信息时,单片机通过串口和GSM模块进行通信并最终完成报警短消息的发送。系统整体软件设计流程图如图3所示。

3 结语

随着工农业现代化的不断发展,以及新技术的不断产生,无线数据采集和远程监测技术正在进入一个高速发展的阶段。该系统为无线数据采集和远程监测的通信系统提供了一个新颖实用的解决方案。系统能够监测实时参数,当某一项或多项参数出现异常时,处理器调用报警程序通过GSM模块发送报警信息。通过使无线收发模块处于待机状态,有效地降低了模块的功耗。由于该系统采用了短距离无线通信技术,而无须关心数据是如何具体传送的,因此,很多基于有线通讯的类似系统很容易就被该系统所替代。该模块单元有较强的可移植能力,通过更换测量单元传感器的类型,可以应用于工业数据采集、环境监测、海洋石油、无线抄表、智能小区、安防、智能家电等领域。

参考文献

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电梯远程无线监测系统篇6

从90年代以来, 油井的自动化和网络化管理的程度日益提高, 但是由于油井大部分都分布在交通不便的野外且数量非常多, 常规采用的油井数据采集方式大多需要巡井工人到现场进行抄表, 这种方式不仅费时费力, 增加维护成本, 而且, 由于一些人为因素有可能还会影响数据的准确性。虽然利用无线射频芯片做为油井数据采集的改进方式, 使巡井人员可以远离油井进行数据采集和分析, 但是这种方式还是需要人员到油井现场, 且一次只能对少数油井的数据进行采集, 工作效率还是不高。而本研究提出的融合ZigBee和GPRS技术的特点和优势开发设计的嵌入式的油井远程监测系统, 在监测管理中心就可以对监测的所有油井工作时的各种数据进行实时地主动和被动地采集。不但降低了数据采集成本更提高了数据采集的准确性和实时性[1]。

[2 监测系统的总体结构

整个监测系统的结构设计如图1所示, 以ZigBee和GPRS构成的无线网络为数据采集的传输核心, Zigbee主要完成单一油井数据采集需要的各种传感器的连接和多个油井之间的联网;GPRS通过接收来自Zigbee传输的数据, 并将数据通过主动或者被动的方式传送到监测管理中心。利用嵌入式芯片S3C2410和ucLinux构成数据采集前置机的控制核心, 达到对油井运行时电压、电流、温度和压力等数据的采集和控制, 远程监测系统的数据采集和监测管理中心服务器用一个GPRS模块通过RS-232与计算机连接, 通过上位机软件处理和存贮采集到的油井数据, 并进行分析汇总和对远端进行必要的控制。

本远程无线监测系统可以对油井的各类运行数据进行主动采集, 然后传输到监测管理中心进行分析和存储, 并根据出现的异常数据情况, 对远端的油井进行必要的检测和控制, 也可以将告警数据直接发送到相关的维护人员, 节省故障排除时间, 尽量减少油井故障发生的时间和次数。基于以上的一个设计思路, 本系统在设计上由硬件装置和监测中心组成, 逻辑上主要由位于硬件装置上的数据采集、控制软件和位于监控中心的管理软件组成, 两者相互配合完成油井的远程数据监测和控制功能, 并为今后油井的正常运行提供数据方面的参考。

3 系统的设计实现

由嵌入式油井无线远程监测系统的基本结构可以看出, 系统硬件设计主要考虑两个部分:一是终端数据采集单元的设计;二是监测网络传输中心单元的设计。下面分别对这两部分进行详细介绍。

3.1 嵌入式终端数据采集节点的设计

终端数据采集节点主要由控制核心C8051F040, 无线芯片CC2430, 和用于三相电压、电流的霍尔传感器, 温度传感器和压力传感器等组成。节点系统采集需要的监测数据和下发控制指令, 同时与数据采集中心节点单元构成无线传感器网络, 将采集来的数据通过GPRS网络远程无线传输到监测管理中心[2]。整个硬件电路如图2所示。

3.1.1 三相电压和电流监测电路

由于抽油机使用的是工频50 Hz、380 V的三相电压, 所以, 电压电流监测电路是完成模拟电流、电压信号转换为数字信号, 然后由单片机进行读取、监测的一类电路。其主要包含霍尔电压传感器、电流传感器和C8051F040等器件。控制系统中需要输入电流、电压两路模拟信号, 因此要用多路模拟开关。此外由于采样的信号是一个快速变化的信号, 因此在模拟开关和A/D转换芯片之前需加一个采样保持器。在采样电压信号时保持电流信号, 这样才能保证采样的电压和电流信号为同一时刻的值[3], 而C8051F040这款高性能的单片机所带的ADC转换器就可以完成对电能信号的采样、保持和转换等功能。本设计中对三相电压和电流有效值的计算, 采用以下公式。

计算电压有效值公式为:

$U = \sqrt{\frac{1}{Ν} \sum_{i = 1}^{Ν - 1} u_{_{i}}^{2}} (1)$

电流有效值计算公式为:

$Ι = \sqrt{\frac{1}{Ν} \sum_{l = 1}^{Ν - 1} i_{_{l}}^{2}} (2)$

式中:N——一个周期内的采样点数;ui——一个周期内各个采样点的电压值;il——一个周期内各个采样点的电流值。

3.1.2 压力信号采集电路

压力传感器安装在输油管上, 根据所安装管路的压力选用相应量程的传感器。根据油田输油管的具体情况, 选用了HDP501压力传感器, 此压力传感器的特性如下:量程为1～150 MPa, 可以满足实际需要;供电电压VT为直流24 V, 可以选用 (4～20 mA (二线制) , 0～5 V、1～5 V、0～10 V (三线制) ) 这两类输出信号方式, 压力传感器根据输油管压力的不同, 发送出不同的电流值或者电压值, 当压力传感器输出的电流为4 mA时, 电压跟随器LM110输入引脚输入1 V电压;当压力传感器输出的电流为20 mA时, LM110输入引脚输入5 V电压。然后电压输入到C8051F040的A/D, 根据不同电压, 单片机可以判断出不同压力值。压力信号采集电路如图3所示。

3.2 嵌入式数据监测中心单元的设计

数据监测中心单元硬件电路设计如图4所示。它是整个远程监测系统的传输核心单元。在整个系统中, 起着承上启下的作用。该单元通过S3C2410控制器实现GPRS网络和ZigBee网络的数据交换。

这部分主要的技术难点在于Zigbee芯片和GPRS模块之间的协议转换。基于这一要求, 我们开发了基于这两种无线网络芯片的网络协议转换单元, 它的任务是负责ZigBee和GPRS网络的双向数据转换, 是一个基于ZigBee与GPRS协议的转换网关[4]。下面给出在32 MHz系统时钟下, 用DMA向flash存储单元内部写入程序的部分源代码[5]。

通过对CC2430、S3C2410和SIM300的分析, 在uclinux操作系统程序框架结构的基础上, 建立两个任务ZigBee_T、GPRS_ T, 为避免数据拥塞, 系统创建两个消息队列[4]:GPRS_ZigBeeQ=ZSGCET (&MsgQA[0], Q_Size) , ZigBee_GPRSQ=ZSGCET (&MsgQB[0], Q_Size) 。

4 系统软件平台的设计

整个软件系统分成三个部分, 由监控中心软件子系统、嵌入式终端数据单元软件子系统和无线网络传输中心软件子系统组成。图5给出了整个软件系统的结构图。其中下位机软件 (包括嵌入式终端数据节点软件子系统和数据监测中心软件子系统) 主要由C语言、汇编语言和嵌入式操作系统uClinux以模块化结构进行开发。而上位机软件 (监测管理中心软件子系统) 用VC++6.0和SQL Server数据库进行开发。

监测管理中心操作系统采用Windows2003 Server中文版, 数据库采用SQL Server。服务器接收到GPRS网络传来的IP数据后要进行验证。在收到来自监测管理中心的就绪信息之后, 下位机将采集的数据编制成规定格式, 通过GPRS网络发送到监测管理中心, 监测管理中心读取IP数据包, 识别信息内容, 然后进行分析和显示。监控中心软件主要应用VC++6.0的socket控件来实现数据的收发, 通过UDP或者TCP协议进行数据的交互, 实现网络的通信[5]。监测中心主程序流程图如图6所示。

由图6可知, 整个监测系统的工作都是以数据监测和故障处理为核心的。在系统的初始状态下, 系统的物理部件即ZigBee无线传感器网络和GPRS网络进行数据采集和监测工作, 如果没有问题则系统将持续的处于这种状态, 如果有问题则说明被监测的设备中出现故障, 这时将通过告警装置进行显示, 提示相应的工作人员去处理发生的故障。同时, 系统也会对采集来的远端数据进行存储处理和统计分析。

5 结论

利用基于嵌入式技术的油井无线远程监测系统对油井实施性能监测和控制保护, 不但是必要的也是可行的。是对现有油井维护方式进行改进的一种良好手段。本方案采用32位嵌入式ARM微处理器系统作为远端监测模块的控制和通信核心, 利用Zigbee技术构成无线传感器网络, 利用GPRS网络形成远程监测网络。相关分析表明, 本方案利用了嵌入式技术、ZigBee和GPRS技术的优势, 具有传送及时、运行可靠等优点。本系统扩展性较强, 在实际应用中可以灵活扩展功能, 以适应需求。因此, 本系统的设计有广泛的应用前景。

摘要：为了适应油井参数采集的自动化和网络化, 融合ZigBee和GPRS技术的特点和优势, 提出了嵌入式的油井远程监测系统的解决方案, 分析了以嵌入式控制器为核心的终端采集和无线网络传输单元的硬件设计、监测管理中心软件设计及管理平台的运行和构成, 监测管理中心通过ZigBee和GPRS构成的无线网络监测和采集油井的性能和运行状况。本系统为油井的检测和自动化管理提供了基础。

关键词：油井远程监测,ARM和uCLinux,嵌入式系统

参考文献

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电梯远程无线监测系统篇7

1 系统结构

原油储罐远程监测系统由传感器节点、汇集节点、协调器节点、上位机组成。系统通过在储罐内布置液位、温度等传感器节点, 获得储罐内原油液位、温度等参数。采集数据通过无线网络发送至汇集节点, 再由RS485总线传送至上位机进行远程监测。系点, 获得储罐内原油液统结构如图1所示。统结构如图1所示。

原油储罐远程监测系统结构

传感器节点为设备终端节点, 必须能精确感知液位、温度等参数, 终端节点是远程监测系统的基础。汇集节点将传感器节点采集的数据信息进行融合, 并通过无线网络将信息发送至协调器节点。协调器将采集数据通过RS485总线发送至上位机实现远程RS485监测, 并能够能够直接开启和关闭整个无线网络, 监测, 并能够能够直接开启和关闭整个无线网络,

上位机收集到采集数据后, 通过数据分析算法完成数据的在线分析, 并进行实时显示, 同时将处理后的数据进行保存, 以备日后查询。上位机软件采用LabVIEW虚拟软件技术开发, 编程效率高, 界面友好, 并可参数配置。

2 系统硬件设计

系统硬件设计主要是指传感器节点、汇集节点和协调器节点的设计。考虑到各节点的功能不同, 根据IEEE802.15.4标准, 将协调器节点和汇集节点设计成全功能设备, 将传感器节点设计为精简功能设备。协调器节点与汇集节点由CC2530微处理器的无线收发器、2.4G天线、复位按键和状态指示灯及外设组成, 协调器还具备RS485总线接口, 实现与上位机的通信。传感器节点硬件包括CC2530微处理器、传感器模块、电源模块、报警模块等组成。

CC2530微处理器为系统硬件核心。CC2530具备C8051系列单片机的所有功能, 能够访问SFR、DATA和CORE/XDATA总线存储器;其集成了射频模块, 可进行数据收发, 收发数据时功率较低, 提高了系统的使用寿命。

为了满足系统的低功耗、高稳定性要求, 电源模块应尽量选用低能耗的器件, 并采取高效的电源节电管理模式。节点电源选用普通干电池, 在系统不进行数据收发时, 令微控制器进入睡眠模式, 以降低系统整体功耗。

3系统软件设计

3.1 传感器节点软件

传感器节点软件流程如图2所示。系统启动后首先进行硬件和协议栈的初始化, 然后发送入网信号, 如果成功加入则运行协议找执行数据采集及处理任务, 如果采集的数据正常则将其发送到汇集节点, 否则发出报警。

传感器节点软件流程

3.2 协调器节点软件

协调器节点软件流程:上电后首先进行硬件初始化, 然后根据协议栈构建本节点新的网络。网络组建成功后, 协调器节点为传感器节点分配地址。传感器节点接收到协调器发送的地址信息后加入网络, 开始发送采集数据。协调器节点接收到采集数据后对其进行分析处理, 并将处理结果通过RS485总线上传至上位机。

3.3 上位机软件

上位机软件采用NI公司的LabVIEW2011进行开发, 采用模块化设计方法, 完成了前面板和程序框图部分的设计。上位机软件工作过程如图3所示。

上位机软件工作流程

4结论