报警平台（通用5篇）
报警平台 篇1
0.引言
《YY0709-2009医用电气设备第1-8部分:安全通用要求并列标准:通用要求, 医用电气设备和医用电气系统中报警系统的测试和指南》[1], 等同采用IEC60601-1-8:2003[2]标准, 是对医疗器械报警系统基本安全及性能的要求, 适用范围非常广泛。该标准的核心内容是对视觉报警和听觉报警的要求, 从视觉报警信号特性、触发听觉报警的医学条件到听觉报警的频率和波形都进行了详尽的描述。但是通过查阅关于IEC60601-1-8英文文献和相关资料, 目前未见有国外检测机构针对这一标准中关于听觉报警和视觉报警方面提出权威的检测方法和相关技术指导[3]。
1. 标准中对听觉报警和视觉报警要求
在YY0709-2009标准中, 对不同优先级别视觉报警信号的报警指示灯颜色、闪烁频率、占空比提出了测试要求, 而后两者并非目测就能获得测试结果的, 需要我们通过视觉信号采集, 对其进行量化;对不同优先级别听觉报警信号的脉冲间隔、脉冲群间隔、脉冲振幅差异、脉冲频率、谐频数量、谐频频率、谐频与基频幅值差异和脉冲持续时间提出了很具体的要求, 并且这些参数都需要通过测试设备进行信号转化后量化才能得出测试结论。
目前国内企业常用的听觉信号检测方式是采用测试电信号的方式, 并非对听觉信号的直接测量, 视觉信号测试还是人工进行闪烁频率测试和换算。听觉报警信号的谐波分量及幅值和视觉报警信号的占空比是测试难题, 也是需要解决的一个技术难点。
为了保障检测的准确性、科学性和合理性, 实现医用电气设备和医用电气系统报警系统的测试, 如何将现有的检测设备 (如专用静音箱、听觉、视觉采集设备、听觉及视觉信号处理设备) 拼装、整合, 开发一个专用的信号分析软件, 研制出方便准确的高效测试平台就成为该领域的重要课题。
2. 医用电气设备及系统报警测试平台设想及解决方案
2.1 总体设计思路
通过对标准的解读, 我们可知测试的关键在于在合适的环境下分别选取合适信号采集设备采集待测的听觉报警和视觉报警信号, 并将此信号进行适当的处理和分析, 从而得到期望的测试数据 (测试平台设计方案示意图如图1) 。
针对现场检测的要求, 我们尝试将便携式音频/视频采集设备与处理系统进行组装, 制成便携性高的测试平台, 搭载相关软件进行测试分析, 以达到采集科学、分析准确的检测目的。
2.2 视觉信号的采集和处理部分
视觉信号采集和处理部分包括视觉采集设备、A/D转换卡、微处理器、存储器和显示器, 该部分使用视觉采集设备采集视觉报警信号, 并通过数据传输线和A/D转换卡将视觉信号输入到装有数据分析软件的微处理器中, 通过微处理器上的数据分析软件对采集到的信号进行分析, 从而得到所要测试的相关参数。这个部分需要注意两个问题:
(1) 由于视觉报警信号的闪烁亮度变化不是很大, 因此, 一方面需要控制背景光的强度, 防止视觉报警信号被背景淹没;另一方面要选取具有恰当灵敏度的视觉信号采集装置, 以便采集到微弱的视觉报警信号。
(2) 对于模拟指示灯型式的视觉报警信号, 由于可见光全波段内的亮度变化不大, 因此需要选取合适的滤光片对信号进行过滤以便获得真正的视觉报警信号。
所以涉及的方案要既能实现对视觉报警信号的直接测量, 又能解决模拟指示灯的测试问题, 完全实现针对电气医疗器械视觉报警的测试, 且具有成本低、测试效率高、测试结果可重现的优点。
2.3 听觉信号采集和处理部分
听觉信号采集和处理部分包括听觉采集设备、A/D转换卡、微处理器、存储器和显示器。该部分使用听觉采集设备采集听觉报警信号, 并通过数据传输线和A/D转换卡将听觉信号输入到装有数据分析软件的微处理器中, 通过微处理器上的数据分析软件对采集到的信号进行分析, 从而得到所要测试的相关参数。这个部分也需要注意两个问题:
(1) 在听觉信号采集过程中, 我们需要注意对周围噪声的控制, 以便得到相对准确的测试结果。根据标准要求, 测试环境的噪声应比信号噪声低15d B以上。且被测发生器与其他物体间不恰当的距离会产生意外的干涉效应, 从而增强某些本底噪声。这就需要我们对实验环境进行合理的布置以降低这方面的影响。
(2) 需要注意听觉信号采集装置的选择。我们知道不同的传声器具有不同的频响特性及指向性。如果选取频响特性差的传声器, 将会丢掉部分测试信号的频域部分。采用不恰当指向性的传声器将引入额外的测试噪声。因此我们需要从这些方面入手选取相应的听觉信号采集装置。
2.4 数据分析方面
通过采集和处理而得到的信号仍然只是无序的数据, 我们需要对这些信号进行分析以便得到我们期望得到的测试数据。因此需要开发相应的数据分析软件对采集到的数据进行分析。其主要功能应包括:
(1) 听觉信号方面:对数据的时域实时显示、分析数据波形的脉冲间隔、脉冲群间隔、脉冲振幅差异和脉冲持续时间等时域特性及脉冲频率、谐频数量、谐频频率、谐频与基频幅值差异等频域特性。
(2) 视觉信号方面:对数据进行实时显示, 并对数据进行处理从而得到闪烁频率及占空比等信息。
另外针对如此多的测试项目, 其测试过程应实现较为便利的取点、测量等操作以达到高效测量的目的。
3.总结
综上所述, 面对YY0709-2009中关于听觉报警和视觉报警信号的检测, 我们通过采用信号采集设备分别采集听觉和视觉报警信号, 并将采集到的信号转换为数字信号后送入装有数据分析软件的微处理器中, 通过微处理器上的数据分析软件对采集到的信号进行分析处理, 从而得到所要测试的相关参数。这是我们针对该测试平台的设计方案, 也是我们目前正在进行的一个检测工装研究课题的主要目标。至于采用何种听觉、视觉报警信号采集装置更科学可靠, 使用何种算法方能使整个测试平台的运行更加高效和可靠, 课题组会在今后进行总结并与读者分享。
参考文献
[1]YY0709-2009医用电气设备第1-8部分:安全通用要求并列标准:通用要求医用电气设备和医用电气系统中报警系统的测试和指南
[2]IEC 60601-1-8:2006 Medical electrical equipment--Part 1-8:General requirements for basic safety and essential performance--Collateral standard:General requirements, tests and guidance for alarm systems in medical electrical equipment and medical electrical systems
[3]齐丽晶张海明, 解读YY0709-2009医用报警系统的测试, 中国医疗器械, 2011年第35卷第4期:291-293
报警平台 篇2
随着我台35k V变电站更新改造完毕,新的变电站采用了正泰公司的nrs6000电力自动化监控与管理系统,该系统具有功能综合化,结构微机化,操作监视屏幕化,运行管理智能化的特点。变电站实现自动化后,把监视、测量、记录、抄表事故报警等工作交由后台监控计算机完成,大大的减轻了值班人员的劳动强度,实现了减员增效,变电站的整体运行水平也由此得到了提高,工作重心逐步由运行向维护转变。
电力专业维护人员担负着设备检修和事故应急处理的重任,变电站工作模式转变后,维护人员如何及时获取站内设备实时报警信息,快速到站处理故障,对于提升变电站运行保障能力显得尤为重要。随着计算机网络和通信技术的发展,短信业务应用越来也广泛,开发短信报警平台,把后台实时报警信息转换为可读短信,进行短信群发,是一种有效的解决办法。
1 nrs6000系统软件结构介绍
nrs6000系统软件作为平台级电力监控软件系统,支持多主机分布式网络结构配置,支持工业以太网和各种现场总线网络,数据及进程可动态迁移,能极大地发挥硬件资源的潜力。软件设计采用分层、模块化的结构模型,整个系统由三个分离的逻辑层组成,第一层为表示层(人机界面);第二层为数据库层;第三层为应用逻辑层(数据采集和数据处理)。软件的整体结构如图1所示。
2 nrs6000系统数据存取管理方式
nrs6000将系统的所有数据,包括实时数据、历史数据、系统配置数据等均统一采用数据库模式进行管理,彻底解决了在线、离线数据的完整性、一致性以及由网络分布带来的读写互锁问题。实时数据是所采集的各种功率、电压、电流、温度、开关状态、各种保护信号等电网运行数据信息。报警数据是监控系统中通过对采集的实时数据进行分析、比较、对于其中的异常情况通过事项告警方式体现出来。各种数据和运行日志被记录于标准的数据库中,支持现有的各种办公软件直接生成相应的报表。
nrs6000使用Microsoft SQL Server2000数据库存储系统,采用SQL方式获取实时数据,各项需要存盘的数据按时间分别存入到SQL数据库的年dmonthsta表、月ddaysta表、日ddaydate表中。在每日生成报表中,有一张关键的event表,它存储当前各个节点事件、保护动作数据,系统中关键报警、门限设定数据也存在这张表中。
3 短信平台设计方案
nrs6000为设备管理系统提供的原始运行数据,利用其给用户提供的标准开发接口,可以较方便的嵌入到用户现有的MIS系统中,组成复杂应用。短信平台设计流程如图2所示,各设备间隔单元通过把采集到的模拟量、开关量经各自的综合保护装置(NZB)转换为数据信息,按103规约编码后由RS485总线传递给后台计算机,当报警事件发生时,报警和事件信息由监控软件按顺序写到数据库event表中。报警和事件在报警窗中会按照设置的过滤条件实时显示出来,推出告警信息的条目。
短信报警平台利用nrs6000数据库的开放性特点,直接编写一个可读软件,置于后台计算机中与监控软件同步运行,实时对数据库中event表的报警数据进行读取,当报警窗推出报警信息时,短信平台也被同步触发,通过软件生成完整的报警文本信息,调用短信群发指令,依次进行短信发送。
4 短信平台硬件设计
目前市场上短信群发器种类繁多,经过多方调研,决定采用西门子TC35短信群发器,另外开通一张GSM的SIM卡(开通短信功能的手机卡)。该群发器利用Siemeils公司推出的TC35 GSM短信模块,其紧凑的设计和高性能的表现,使得用户能较为方便的开发出自己的应用环境,并可迅速升级到未来的GPRS应用。它通讯费用低廉、电磁兼容好、响应速度快,适合在广播发射台等复杂的电磁环境下使用。
TC35通信模块带有RS232接口,使用串行接口接入后台监控机,利用自己开发的短信收发软件进行测试,设置短信群发号码,选择文本方式,短消息收、发、删除等操作命令。如图3所示。
相关配件:西门子MODEM一个;增益天线一根;串口(RS232)数据线一条;电源线一根。
5 短信平台软件设计
在数据库中主要有三类数据触发器,即INSERT触发器、DELETE触发器、UPDATE触发器。这三类触发器分别在发生数据的添加、删除、修改行为时被触发,自动调用执行相关数据,其中对于实时报警信息的调用,主要由INSERT触发器完成。采用微软Visual Studio 2010开发软件,使用C#语言编写报警信息调用指令,其中使用CREATE TRIGGER语句的部分语法格式为:
[WITH ENCRYPTION]FOR|AFTER|INSTEAD OF[DELETE][,][INSERT][,][UPDATE]AS SQL语句[...n]。AFTER代表后触发方式,即当报警数据满足所有的引用级联操作和约束检查后并且完成了SQL语句中指定的所有操作后,指定的INSERT触发器即被执行,短信平台软件读取数据库中的关键报警数据,并对无效字符、空格等进行过滤,转换为可读短信文本信息,通过短信群发器进行短信群发。
6 运用
短信报警信息由数据库管理,并可进行检索和处理。可分为数据越限、状态量变化、事故、工况异常以及系统本身异常等信息。用户可自定义报警发送的优先级,按照报警信息等级进行筛选。由非操作引起的事故变位动作信号和开关跳闸信息设定为事故报警,可选择优先级1。由一般设备变位、模拟量越限/复限、状态异常信息、间隔层单元状态异常、计算机站控系统各部件异常信息设定为预告报警,可选择优先级2,如同时发生多条报警信息时,则事故信息将高于预告信息优先显示并发送。
以上两种报警信息主要包含事件名称、相关设备名称、事件发生时间及内容等。对于事故报警可以直接群发信息。对于预告报警,报警的前提必须正确设定各个电流、电压模拟量测点报警上上限、上限、下下限、下限、四种规定运行门限值,当实测值超出限值时,则发出相应级别报警信号,同时还设定一越/复限死区,使本测点值在死区范围内不会产生报警信息,以避免在限值附近时频繁报警,发送短信。
当后台接收到报警信息到来时,系统会立即在主界面的实时告警事项报警窗中推出告警信息的条目,并发出声光报警,同时短信群发平台自动弹出报警信息群发界面,依次对告警信息进行群发。
为了避免检修操作或故障处理时产生不必要的报警信息群发,在短信群发浮动窗口,设置了自动和手动功能,图4是手动群发报警操作。
当设备进行检修或故障处理时置于手动。其中处理故障如需其他专业人员远方诊断时,由现场人员,选中关键报警信息,点击发送短信,每点击一次发送一个人,发送成功进行回执。在检修进行正常操作时,无需发送短信进行手动关闭退出。
7 结束语
短信报警平台的开发是电力自动化系统中的一个扩展应用,当监控系统检测到变量的数值或数值的变化异常时,将产生报警信息群发,该平台信息发出准确、及时,手动操作简单快捷,只需一键触发。经过长期实践,安全可靠,有效提升了广播发射台变电站电力运行安全保障能力。
摘要：针对广播发射台变电站综合自动化监控系统中的报警信息不能实时对外传递,导致专业维护人员不能及时获取设备运行工况的问题,开发出了短信群发报警平台。使用C#语言编写程序,通过读取监控系统数据库中实时报警数据,转换为可读短信,利用短信群发器对维护人员发送短信,提高了变电站的运行保障能力。
关键词：广播发射台,变电站,监控报警,短信群发,运行保障
参考文献
[1]丁书文.变电站综合自动化原理及运用[M].中国电力出版社.
报警平台 篇3
关键词：短信平台,模块设计,火灾报警系统服务器,报警平台
随着现今校园规模的不断扩大,校园人数的不断增加,火灾隐患问题也随之加重。一旦发生火灾,将对学生的生命财产安全造成极大的危害。基于手机平台的智能火灾报警系统以目前主要的3G网络为支撑,以手机为报警平台,它能够探测火灾隐患,肩负起安全防范的重任,能在建设和谐校园起到其安全保障作用。作为目前安全系统的一部分,基于手机平台的智能火灾报警系统,能在完全脱离其它系统或网络的情况下独立正常运行和工作,完成其自身所具有的火灾报警功能,成为学校安全系统必备的装置。
在发生火灾发时,传统的报警系统存在着距离远、可靠性不强、用时较长等的缺陷、导致无法得到报警信息,以至于不能采取及时的救助措施,使人们的人身、财产受到大程度的损害。手机作为目前大家最普通的通讯工具,已经成为大家生活的必需品之一。采用手机作为报警的平台,通过采用手机发送短信的方法,利用手机的智能性及方便、快捷等特点来实现火灾自动报警功能,及时发现火灾实情,及时报警,能很大程度地减少火灾带来危害,同时提高传统火灾报警系统的可靠性,最大限度地保护学生的生命财产安全、保护校园的教学设施、保证校园拥有一个更为安全的良好环境。所以研究更可靠的智能火灾报警系统显的日益重要。
1 基于短信平台的智能火灾报警系统系统结构设计
相对于传统的火灾报警系统,基于手机平台的智能火灾报警系统主要由个人手机终端、移动通信节点(无线访问节点)、移动代理商服务器(包括移动公司服务器和联通公司服务器)、火灾报警系统服务器(核心)、火灾报警系统探测模块五部分组成。各部分之间的关系,以及各部分之间的数据模块的数据流向如图1所示。
个人手机终端作为火灾报警系统中火灾报警信号显示的主要载体和媒介,它主要以3G网络为依托,可以通过接收视频信号和接收短信的方式对火灾源进行监控,并获得火灾报警信号。通过它可以把火灾现场的火灾图像展现出来,并且可以在需要的时候回放相关的历史资料;移动无线通信节点(无线访问节点)是整个火灾报警系统的信号传输的重要部分,它主要用于保障对火灾报警系统服务器处理的信号进行中途转接,并负责无故障的传输;移动服务器是(或是联通服务器)负责处理经由火灾报警服务器处理的视频信号以及短信信息,并把这些信号经由无线访问节点发送给手机终端用户;火灾报警服务器是整个火灾报警系统的核心,是处理火灾报警信号以及火灾现场视频信号的重要部件,它主要负责对经过无线链路传输的网络数据信号进行处理,包括对视频信号的解压缩,以及把报警信号及时转换成短信信号,并把这些信号数据传递给移动服务器(联通服务器);火灾探测模块处于整个系统的最底层,火灾现场视频信息和火灾现场的温度、湿度、空气的烟雾程度等信号都必须经过现场的传感器以及摄像头来采集。
2 报警器火灾探测模块设计
报警器火灾探测模块主要完成对现场的视频监控,和对现场的温度和湿度以及空气雾化程度进行采集,并对现场是否处于火灾状态进行初步的判断,同时负责对现场的监控信号进行压缩,以方便其通过网络进行有效,快速的传播。其工作原理和工作模块如图2所示。
温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器用来采集因火灾产生的温度信号,湿度信号以及烟雾程度信号,并把三种信号编码为一种新的数据信号(合成信号),把信号经放大,压缩,以便其在无线网络上传输,并最终传递给火灾报警服务器进行处理判断是否为真正的火灾信号。监控摄像头负责对现场进行监控,采集现场视频信息,然后把现场视频信息进行编码,并经视频压缩把监控视频信号压缩为方便在网络上传输的基于H.264标准的视频信号。
3 火灾信号的网络传输
由于在无线网络上传输的是火灾的三种信号(温度信号、湿度信号、烟雾信号)、这三种信号都是模拟信号,因此在进行无线网络传输前必须进过量化编码,才能在无线网络中有效、无损的传输;视频监控信号也是模拟信号,必须经过编码才能在网络上有效的传输,它通常包含一路或是多路的视频编码流,并能提供给手机用户方便的观看火灾现场火情。这四路信号最后被打包为统一数据流,以一种统一的格式在无线网络上传输。
为了支持网络的实时传输服务,互联网工作组(Internet Engineering Task Forse,IETF)制定了实时传输协议(Real-time Transpor Protocol,RTP)。RTP是专门为交互式音频、视频、仿真数据等实时媒体应用而设计的轻型传输协议,已广泛应用于各种多媒体传输系统中。它是针对Internet上多媒体数据流的一个协议,由IETF(Internet工程任务组)作为RFC1889发布。
为了支持RTP协议,结合本系统的实际,论文制定了系统信号打包的数据格式。其机构如图3所示:
整个数据包含四个数据段:(1)温度数据段;(2)湿度数据段;(3)烟雾数据段;(4)监控信号数据段。温度数据段由2个字节构成,湿度数据段由2个字节构成,烟雾数据段由两个字节构成,监控信号所需容量大些,由10个字节构成。整个数据包被封装成16个字节(128位),这样的的数据包与RTP协议的要求是相适应的。这样方便了火灾报警信号在无线网络中有效,准确的传输。
4 火灾报警系统服务器
火灾报警系统服务器是整个系统的核心,它负责对由无线网络传来的无线信号进行甄别,而后对其中真正的火灾信号做出反应,最终以短信的形式通知手机用户,发出火灾报警,同时将火灾现场视频情况传递给用户。还可以支持手机用户进行收看和回查,以便手机用户及时了解火灾现场情况,从而采取正确快速的救灾方法。
火灾报警系统中包含专家决策系统,视频信号的解压缩系统。专家决策系统负责对三路火灾信号进行决策,并判读是否为真正的火灾情报。如果是真的火灾情报,就对接收到的无线信号进行分离操作,得出其中的视频信号,并向手机用户发出报警短信,同时将现场视频监控录像传递给用户手机,使得用户能够及时了解和掌握火灾现场情况。通常火灾的类型可以分为:无火,阴然,明然三类。火灾报警服务器的整个工作流程如图4所示。
5 手机短信报警平台
在目前阶段,手机交互程序的方式只要有三种实现形式:短信交互、WAP网页交互以及J2ME程序交互,这三种交互方式的简单比较如表1。
由表1可以看出,相比其他两种交互方式,短信交互方式具有操作简单、用户费用低、数据更新方式灵活、对手机要求低、不需要互联网的特点。因此,在三种交互方式中,短信交互是最适合广大的手机用户一种交互方式。因此,本报警系统选用手机短信做为报警手段。
6 结束语
智能化是整个火灾报警系统发展的趋势,而手机作为一种大众的通信平台将成为火灾报警的重要手段。论文设计了智能型火灾报警系统的总体结构,给出了系统的工作流程,定义了各个模块之间的功能。本系统经过了初步的调试,基本上达到了初步的要求,目前正在进行进一步的测试。(下转第3439页)(上接第3421页)
参考文献
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报警平台 篇4
目前, 居民对家居生活环境的要求越来越高, 国家提出的 “互联网+” 技术使人们逐渐迈入以数字化和网络化为平台的智能化社会。 智能家居系统利用先进的计算机技术、信息采集技术、 网络通信技术将家居生活有关的各种报警设备有机地结合在一起, 通过统筹管理, 让家居生活更加舒适、 安全、 便捷; 智能家居可以提供全方位的信息交换功能, 帮助家庭与外部保持信息交流通畅, 优化人们的生活方式, 增强家居生活的安全性, 使生活更加轻松、 方便。 在上述背景下综合分析现有家用报警系统现状与不足, 存在问题如下:
(1) 根据国家标准, 火灾报警探测器一般强制安装在消防重点单位, 如办公楼、 高级宾馆、 文物建筑、 图书馆等场所, 对于早期多层建筑没有配套消防报警系统; 目前家用独立式火灾报警探测器可以在家庭使用, 但连网不便。
(2) 现有的智能家居系统中的烟雾报警探测器虽然满足家庭内部使用, 一般采用的是Zigbee技术, Zigbee抗干扰性差、 信号衰减快、 通信距离有限、 可靠性差, 不适用于别墅、幼儿园等场所。
(3) 现有的火灾报警、 入侵报警未与视频实现联动并抓图存储。
(4) 目前家用报警系统未将火灾报警、 燃气泄漏报警、入侵报警、 视频监控集成与一体。
针对上述不足之处, 本系统在如下几方面进行改进:
(1) 报警探测器通过无线射频方式与无线中继器通信, 通信距离可达到100 米。
(2) 系统集成了燃气泄漏报警, 火灾报警, 视频监控, 门窗防盗, 玻璃破碎, 水浸报警于一体。
(3) 使用射频技术实现, 成本较低, 降低了用户使用成本, 易于扩展。
(4) 可以实现火警视频联动, 入侵视频联动功能。
(5) 多级用户管理, 设备可以分享给物业, 用户不在家时, 可以通过物业进行监控。
2 系统总体架构
该系统由IOS终端、 服务器 (包括接收报警数据、 推送报警信息、 Web Service服务器) 、 无线中继器、 燃气泄漏探测器、 摄像头、 门磁开关、 感烟探测器组成, 其中门磁开关、感烟探测器、 防盗入侵探测器属于射频设备, 射频设备运行数据通过无线中继器传输到服务器。 IOS终端连接到家庭无线网络, 家庭网络中的无线路由器同时接入以太网。 IOS终端配置无线中继器、 摄像头、 燃气泄漏探测器到以太网, 射频设备与无线中继器自动组网。 用户在手机上安装APP软件后可以发送操控指令, 操控指令通过无线路由器发送到远程服务器, 服务器可直接将指令发送到无线中继器、 燃气泄漏探测器; 无线中继器接收操作指令后, 将操作指令转发到家庭射频设备。 射频设备根据指令执行相关动作并将状态及数据返回给无线中继器, 无线中继器将状态及数据传回给服务器, 服务器将报警数据直接推送到特定IOS终端, IOS终端也可通过Webservice服务器实时获取射频设备工作状态及数据, 系统总体结构如图1 所示。
3 IOS手机终端
3.1 界面功能
用户安装软件后, 通过触发无线中继器或燃气泄漏探测器Wi Fi模块配置设备到公网, 用户可以对设备进行消音、 复位、 查看设备运行数据、 实时向设备发送操作指令等功能, 如图2 所示, 可以查看厨房可燃气体浓度、 室内环境状态。
3.2 数据处理
3.2.1 通信类
IOS端提供了很好的网络通信接口类, Reachability类可以很好的检测网络状态, Cocoa Async Sokect类封装了CFNetwork底层的CFSocket和CFStream, 简化了网络编程操作。 Cocoa Async Sokect不仅支持TCP协议的网络编程, 也支持UDP协议的网络编程。
3.2.2 数据交互类
为了从远程服务器获取数据, IOS提供了NSURLConnection类, 也可使用NSMutable URLRequest向服务器发送数据。
3.2.3 数据解析类
IOS应用需要与其他应用或应用服务器进行通信时, 可以选择XML文档作为数据交换格式或者选择JSON作为数据交换格式。 本系统采用解析JSON格式数据实现, 使用JSON格式作为数据交换数据传输量更小。 IOS提供了NSJSONSerialization类、 SBJson类、 JSONKit解析JSON数据。
3.3 数据库
IOS系统集成了一个轻量级的数据库: SQLite, SQLite是一个嵌入式数据库引擎, 专门适用于资源有限的设备上适量数据存储。 IOS的SQLite编程并没有使用Objective-C面向对象的语法, 而是使用了原生的C函数库。 为了在项目中使用IOS的SQLite编程API, 需要完成如下两步。
(1) 为项目增加libsqlite3.dylib。
(2) 在需要使用SQLite API的Objective-C类中需要代码引入ibsqlite3.dylib。
4 技术分析
4.1 射频设备
每个射频设备都有唯一ID号, IOS终端可通过扫码方式将射频设备添加到无线中继器下, 如图3 所示。
(1) 无线中继器对扫码得到的ID号进行存储。
(2) 当探测器上线后向中继器发送ID号, 中继器根据该ID号在本地的存储地址为探测器分配网络节点号, 探测器与中继器后续交互通过网络节点号完成。
(3) 探测器定时向中继器发送状态信息, 中继器保存在本地, 一旦接收到服务器的查询命令后, 将该ID下的状态、检测值等数据上传。
(4) 服务器对探测器上传的状态信息、 检测值等数据进行存储。
4.2 系统优势
(1) 无线中继器采用射频方式连接探测器, 通过实际测试通信距离可达几十米到上百米, 与Zigbee相比通信距离提高一倍。
(2) 采用适配器、 语音芯片、 通信芯片物理隔离方式, 减少相互干扰, 延长通信距离。
(3) 门磁开关、 感烟探测器可灵活设置视频联动点, 当发生入侵或感烟报警时, 系统触发视频联动, 将摄像头旋转到报警区域并截图, 图像存储在IOS终端。
(4) 系统将燃气泄漏报警、 火灾报警、 视频联动、 入侵报警等集成与一体, 对家庭安全起到全范围监控保护作用。
4.3 系统数据流向
如图4 所示。
第一步: 服务器端建立Server Socket对象, 对服务器进行初始化, 等待客户端 (无线中继器、 燃气探测器) 发出的连接请求。
第二步: 建立Socket对象, 初始化客户端, 向服务器发出连接请求 (发心跳包) 。
第三步: 服务器响应客户端并且实现服务器与客户端的连接。
第四步: 用户通过扫码方式将入侵、 感烟等探测器添加到无线中继器下。
第五步: 将摄像头添加进手机客户端, 并设置与对应探头联动关系。
第六步: 服务器将指令发送给中继器, 中继器将指令转发给射频设备。 射频设备响应指令, 回传状态数据返回给中继器, 由中继器将数据返回给服务器。
第七步:当入侵或感烟报警, 系统根据联动关系调用对应摄像头并且抓图, 对图像进行存储。
5 结语
通过对系统进行反复测试, 系统运行可靠, 传输距离较Ziggbee有了较大提升, 适用于别墅、 幼儿园等场所, 使用在幼儿园可以替代火灾报警控制系统, 减少布线施工, 大大降低陈本;在本系统中, IOS终端可以通过家庭无线网络控制系统中的家用设备, 使用方便, 通过手机可以完全掌握家庭的安全状况, 可以对火灾报警、 入侵报警实现视频联动截图, 对报警进行确认, 并且本系统易于扩展, 为后续家庭设备接入提供开放的接口。
摘要：针对目前智能家居系统存在的不足, 对现有智能家居系统进行对比分析, 完成一套通信距离更长、通信更可靠且易于扩展的家用系统。系统由IOS终端、无线中继器、射频设备、服务器组成。在系统中, IOS终端通过无线网络与家中设备通信, 实现对厨房、卧室、门窗全范围监控。
关键词：火灾,射频,可燃气,IOS平台,联动
参考文献
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[3]陈伟, 秦会斌, 曹曙光, 秦利红.基于Android平台的智能家居系统设计[J].电子技术应用, 2015, 41 (10) :13-16, 158-160, 164.
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报警平台 篇5
电力自动化系统中的事故报警查询系统,简称OnCall系统,是在计算机监控系统的基础上,利用计算机电信集成技术CTI (Computer Telecomunication Integration)通过GSM、GPRS、CDMA和PSTN (公共交换电话网)等通讯网络以手机短信或电话语音方式完成站内事故信息实时发布,使维护人员始终处于待召唤状态,实现随叫随到,确保电站安全运行[1]。
随着工业自动化水平的迅速提高,计算机在电力领域的广泛应用,人们对电力自动化的要求越来越高,种类繁多的控制设备和过程监控装置在电力领域的应用,使得传统的电力控制软件已无法满足用户的各种需求。通用电力自动化组态软件的出现提供了一种崭新的方法,使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态,完成最终的自动化控制工程。
组态(Configuration)为模块化任意组合。通用组态软件主要特点有:①延续性和可扩充性;②封装性;③通用性。[2]
OnCall系统作为电力监控组态软件的一个组成部分,可以将本系统所掌握的实时数据,报警信息等及时、准确地传送至电力企业的生产管理部门,以便于其了解掌握当前系统运行情况。
事故报警查询系统作为一种事故信息传递手段具有很高的实时性和灵活性,能以最快的速度通知相关人员处理已发生或有可能发生的事故,将事故危害压缩到最低限度,能够在很大程度上提高电力系统的自动化水平。本文所述的OnCall系统是针对华工电气有限公司的水电站、变电站监控系统HG2006而设计开发的。
目前在我国电力的电力自动化系统中各工控机、服务器使用的操作系统相当复杂,从Windows NT,Windows2000到Sun Solaris,Compaq Tru64 UNIX。而随着Linux操作系统的日益成熟,在未来的一段时间内电力自动化将是UNIX、Windows、Linux三大主流操作系统长期并存的局面[3]。
虽然目前我国电力自动化系统组态软件,在Windows和UNIX平台下都有很多产品出现。但是大部分都是同一系统在不同平台下分别开发,真正实现跨平台的软件很少,而且界面风格,运行操作差别很大,对于开发人员和现场操作人员来说都不是很方便。另外由于UNIX下的软件开发技术起点较高,开发成本较大,对中小企业来说面临一定风险。因此,成本低廉、功能强大、真正跨平台的OnCall系统,对提高电力系统的自动化水平有积极意义。本文将就此提出具体适用的解决方案。
1 OnCall系统设计
1.1 关系数据库设计
在整个系统中,关系数据库是其他功能模块的基础,因此一个需求分析透彻,结构设计合理的数据库是关键。本系统提供强大的数据库管理功能,可以方便的插入、修改、删除数据。 Qt提供的QSql系列类封装了数据库的操作,对任何支持的数据库(MSSQL, Oracle, Sybase, MySQL)操作完全一致,不必针对不同的数据库作特殊处理,原理类似于ODBC(Open Database Connectivity,开放数据库互联),但其访问数据库的速度更快[4]。
根据我国电力系统自动化的实际情况,对电力系统数据库总的功能需求有以下几点。
(1)存储和处理复杂的对象实体。这些对象不仅内部结果复杂,很难用普通的关系结构来表示,而且相互之间的联系复杂多样。
(2)支持复杂的数据类型。包括抽象数据类型、无结构的超长数据、时间和版本数据等。还要具备支持用户自定义类型的可扩展能力。
(3)具有广泛包容性和通用性的电力系统数据模型,为应用软件的“插入式兼容”奠定基础。
(4)数据库的安全性和完整性。数据的完整和安全是电力系统数据库的重要需求。完整性指的是数据的正确性和一致性。安全性意味着对数据访问的授权和控制。
(5)数据库管理系统能够提供连续而不间断运行和高可靠性的能力,以适应电力系统安全性运行的要求。
1.2 系统功能设计
事故报警查询系统的设计目标是提高水电站的自动化水平,使相关人员能在第一时间掌握电站的运行工况,以便对相应事故做出及时处理,其主要功能[5]如下。
(1)系统用户管理:
增加、删除或修改一般用户以及设置所有用户密码由系统管理员身份登录;也允许一般用户身份登录,修改自身的密码。
(2)告警客户管理:
用户登录系统后可增加、删除或修改告警客户,设置事故报警通知对象,包括订阅报警信息的客户名称、电话号码、订阅种类、订阅状态、通知方式等,也可设置报警组合对不同层次的客户进行有选择的报警。
(3)事故自动报警:
系统检测到电站运行故障时能按照预定的设置通过移动网或电话网分别以语音或手机短信的方式通知客户,并对语音内容进行录音,手机短信经格式化处理后存入历史数据库。
(4)多个电话号码分优先级:
有新报警时应首先给高优先级的电话播放报警,在给低优先级电话播放报警时来了新报警,应立即打断底优先级的报警转而给高优先级的电话播放报警。如果未拨通电话或拨通电话后无人接听,应延时一段时间再尝试给用户播放报警。每个报警消息都有有效时间,报警消息过了有效时间不再播报。
(5)实时数据查询:
客户可以通过固定电话、移动电话(中国移动、中国联通和小灵通)等接入本系统,按语音菜单提示查询电站运行数据,也可按一定格式发送手机短信,输入数据类型和信息点查询电站运行数据;查询内容包括遥测、遥信、遥脉等。如果用户正在查询当前机组运行状态时提示有新的报警,挂断电话给指定号码播放报警。
(6)报警信息查询:
用户可随调出历史电话记录和历史短信记录,查询语音报警和短信报警的对象、内容和时间等,语音报警可播放通话录音。
(7)系统时钟同步:
系统接收监控系统的网络校时命令,也可直接与GPS相连, 使系统时钟与GPS卫星时钟保持同步。
(8)设备检修:
为避免设备故障维修期间所产生的报警干扰,可对该设备的报警信息进行屏蔽,设备重新投入运行后解除报警屏蔽。
(9)报警分组:
根据电站运行特点,可对报警客户按值班情况进行分组。
1.3 系统结构设计
该系统作为信息远程访问功能的一部分,包括报警程序、查询程序、系统服务程序。它的一端通过局域网和数据库服务器以及组态软件系统的其他部分相连,另一端通过语音调制解调器连接普通电话线路发送电话报警,通过无线调制解调器发送短信报警,提供系统运行状态的随时查询及重要事件的报警。整个系统结构简单、成本低廉、功能强大、系统稳定。
本系统由三大模块组成[6]。 ①数据维护程序模块:定义系统运行参数,包括设备地,报警客户定义,模拟语音卡和无线调制解调器的初始化信息等。②系统服务程序模块:系统运行时与现场通讯网关建立网络连接,采集现地层的模拟量、开关量、电度量等信息,并将信息存入实时数据库,共享给事故报警处理模块。③报警程序模块:随时检测系统实时数据库,根据数据内容和客户操作作出响应,实现事故自动报警和数据查询功能。
1.4 程序流程图
语音报警处理过程较为复杂, 多个电话号码分优先级,不但要完成摘机、拨号、通话、录音和挂机等正常操作,还可能遇到拨通电话无人接听等非正常情况,程序处理流程如图,短信报警的主要流程与电话报警类似。
2 系统实现
2.1 开发工具的选择
由于不同的操作系统的原理差别很大,因此同一种功能在不同系统上实现的方式也不一样,这也是跨平台软件设计的难点之一。另外目前大部分组态软件所采用的Visual C++及其MFC类库在UNIX以及Linux上无用武之地[7]。同样,在UNIX上用Motif开发的程序也无法在Windows上使用。
为了解决这个工具问题,经过综合比较分析,最后选择了Qt作为开发工具。Qt由挪威TrollTech公司出品,是一个跨平台的C++图形用户界面库,目前包括Qt ,基于Framebuffer的Qt Embedded,快速开发工具Qt Designer,国际化工具Qt Linguist等部分。Qt支持所有Unix 系统,当然也包括Linux,还支持 WinNT/Win2000, Win95/98平台[8]。
基本上,Qt同XWindow上的Motif,Openwin,GTK等图形界面库和Windows平台上的MFC,OWL,VCL,ATL是同类型的东西,但是Qt具有下列优点。
(1)优良的跨平台特性。Qt支持下列操作系统: Microsoft Windows 95/98/NT/2000,Linux,Solaris,SunOS, HP-UX, Digital UNIX (OSF/1,Tru64), Irix,FreeBSD, BSD/OS, SCO, AIX, OS390,QNX 等等。
(2)面向对象。Qt 的良好封装机制使得Qt的模块化程度非常高,可重用性较好,对于用户开发来说是非常方便的。Qt提供了一种称为 signals/slots 的安全类型来替代callback,这使得各个元件之间的协同工作变得十分简单。
(3)丰富的 API。Qt 包括多达250个以上的C++类,还提供基于模板的collections,serialization,file, I/O device,directory management,date/time类。甚至还包括正则表达式的处理功能。
(4)支持2D/3D图形渲染,支持OpenGL。
(5)XML支持。Qt最大的优点就是其跨平台的特性,在一个平台下写好程序代码之后拿到另外一个平台上基本无需做任何修改就可以重新编译为该平台下的可执行程序[9]。虽然相对于JAVA来说它并不是真正的与平台无关的语言,但是由于其采用C++语言,执行速度要大大超过JAVA程序,对于电力SCADA系统这种对实时性要求较高的场合是比较有利的。另外Qt的界面开发工具Qt Designer与VB界面相似,对于有一定Windows程序开发经验的人员来说很容易适应。Qt下应用程序开发流程如图3所示。
由图3可知,程序代码写好后只需拿到其他平台上进行编译即可生成该平台下的应用程序,而且界面几乎完全一致,这对于开发人员的维护以及现场人员的使用都很方便。
Qt良好的封装性掩盖了操作系统底层的差别,这样程序开发人员不用过多的考虑针对不同系统的特殊要求而是把主要精力放在监控系统主要功能的设计上。
2.2 采用Qt对数据库的访问示例
在程序中实现数据库的访问技术有很多,最常见的就是Windows下面的采用ODBC(开放数据库连接Open Database Connectivity)技术,使用该技术最大的好处在于任何程序使用同样的接口而不用考虑所选择的数据库不同;弱点在于访问速度慢,仅支持Windows平台。本文以MySQL数据库为例阐述Qt对数据库的访问,在这里使用Qt自带的数据库访问接口[7]。
Qt的SQL类为Qt应用程序提供无缝的数据库集成,SQL类分成以下三层[10]。
(1)用户接口层:
这些类提供了基于数据的窗口部件,这些窗口部件不仅连接数据库还可为用户所浏览(以QSqlCursor作为数据源),终端用户通过这些组件来浏览与编辑数据。Qt设计器集成了这些类并可用来创建基于数据的窗体,这些窗口部件也可在程序中与C++代码直接交互。支持这一层的类包括QSqlEditorFactory、QSqlForm、QSqlPropertyMap、QDataTable、QDataBrowser和QDataView。
(2)SQL应用编程接口层:
这些类存取数据库。QSqlDatabase类用来连接数据库。数据交互的实现要么通过QSqlQuery类以SQL语句来实现,要么用QSqlCursor类,它封装了SQL命令集。除了QSqlDatabase、QSqlCursor和QSqlQuery这些类外,QSqlError、QSqlField、QSqlIndex和QSqlRecord也支持该层。
(3)驱动程序层:
本层由三个类组成:QSqlResult、QSqlDriver和QSqlDriverFactoryInterface。这个层在数据库和SQL类之间提供了底层的桥梁。这个层的文档是另外的,因为它只和驱动程序编写者有关,并且在标准数据库应用程序编程中很少用到。
Qt的SQL模块可以在运行期动态地装载新的驱动程序,这是通过插件实现的,一旦该插件被建立,Qt可以自动地装载它,之后就可为QSqlDatabase所用。目前Qt支持的数据库驱动包括:QMYSQL3(MySQL数据库)、QOCI8(Orcale8/9数据库)、QODBC(ODBC驱动)、QPSQL7(PostgreSQL驱动)、QTDS7(Sybase和MS SQL SERVER数据库驱动)。可以看到Qt目前支持大部分主流数据库的访问,对于尚未支持的,也提供了方法使开发人员很容易自己创建驱动。
创建一个数据库连接需要三个操作:激活驱动程序、设置连接信息、打开连接。
下面是在Qt程序中实现数据库连接的示例代码:
------- Qt数据库访问示例代码 --------
//包含必要的头文件
#include <qapplication.h>
#include <qsqldatabase.h>
#include "../login.h"
int main( int argc, char *argv[] ){
QApplication app( argc, argv ); //创建一个应用程序
QSqlDatabase *defaultDB = QSqlDatabase::addDatabase( DB_SALES_DRIVER ); //设置指定的数据库
if ( defaultDB ) {
//设置数据库名、用户名、密码等相关信息
defaultDB->setDatabaseName( DB_SALES_DBNAME );
defaultDB->setUserName( DB_SALES_USER );
defaultDB->setPassword( DB_SALES_PASSWD );
defaultDB->setHostName( DB_SALES_HOST );
if ( defaultDB->open() ) {
// 数据库被成功打开,现在可以运行SQL命令。
}
}
return 0;
}
在数据库连接成功后,就可以使用标准的SQL(Structured Query Language,结构化查询语言)来对数据库进行查询、删除、添加等常规操作。
3 结 语
OnCall系统的应用范围非常广泛,包括用于变电站综合自动化系统、火电厂DCS系统、配电自动化系统、电力调度系统以及水电站计算机监控系统。应用Qt开发的OnCall系统在华工电气自动化责任有限公司开发的跨平台水电站、变电站监控系统中得到了很好的应用。随着用户需求的提高和通信技术的发展,未来的事故报警查询系统传送的除了语音和文字信息,还将包括传真和图像信息。
Windows系统虽然易于使用,但是可靠性、安全性不高,容易受到病毒以及网络攻击;UNIX虽然稳定可靠,但是不容易使用,而且主机和操作系统成本较高;而Linux介于二者之间,因此,采用Qt开发的跨平台OnCall系统对促进电力系统自动化的发展有重要意义。
但是,Qt作为一种比较新的技术,目前在国内还未广泛使用,参考资料不多,中文资料更少。另外Qt作为专为跨平台设计的图形用户界面库是一柄双刃剑,所付出的代价就是失去了各个平台特有的一些优秀特性,许多专为特定平台设计的组件、代码还无法借用。
参考文献
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[2]王亚民,陈青.组态软件设计与开发[M].西安:西安电子科技大学出版社,2003.
[3]Xteam(中国)软件技术有限公司.Qt程序设计[M].北京:清华大学出版社,2002.
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[5]杜海江.计算机电话集成技术在电力系统中的应用[J].中国电力,2004,37(8):79-81.
[6]何迎利.基于SMS和TTS的电力运行信息发布系统[J].电力系统通信,2005,26(148):48-51.
[7]Qt中文参考文档[DB/OL].http:://www.qiliang.net/qt.html.
[8]颜金桫.FlashMX2004 ActionScript 2.0与RIA应用程序开发[M].北京:电子工业出版社,2005.
[9]W Richard Stevens.UNIX环境高级编程[M].北京:机械工业出版社,2000.