监控系统设计论文
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监控系统设计论文范文第1篇
系统的主控电路如图2所示，由单片机学习开发板中的最小系统电路来完成。
2电路
本系统的电路基于主控电路的配置，包括温度传感器DS18B20、nokia5110液晶显示屏、风扇(电动机驱动)、键盘、蜂鸣器、湿度传感器湿度传感器DHT11、可燃性气体浓度传感器MQ－2、加热器YF3030012160J等。其中风扇(电动机驱动)、键盘、蜂鸣器等器件开发板上自带，只需要配置剩余的器件即可。图3温度传感器模块原理图温度传感器模块原理图如图3所示，温度传感器的测温范围为－55℃－125℃，当室内温度高于设置值30℃时，系统将报警，同时单片机通过达林顿管，启动风扇，进行换气，降低室内温度，直到达到预期要求;当室内温度低于设置值(20℃)时，系统将报警，同时单片机通过继电器，控制12V直流电源，启动加热器加热，直到达到预期要求。加热器工作时的表面温度为160±10℃;加热器模块原理图如图4所示。湿度传感器模块原理图如图5所示，湿度传感器的测量范围20－90%，当室内气体湿度高于设置值(60%)时，单片机控制风扇的开启，进行换气，降低湿度，直到达到预期要求。可燃性气体浓度传感器模块原理图如图6所示，当室内可燃性气体浓度高于设置值(25%)时，系统将报警，同时，单片机将驱动风扇，进行换气，降低可燃性气体浓度。
3系统的实现
监控系统设计论文范文第2篇
【关键字】高速公路，机电工程，电力监控系统，作用
中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：
一．前言
高速公路综合电力监控系统是近年来随着高速公路的发展而不断兴起的系统，是为了适应现代化高速公路管理的需要。综合电力监控系统能够实现高速公路的自动化管理，同时还能促使高速公路的管理更加的科学化。本文笔者结合自己多年来在高速公路综合电力监控系统方面的研究，现简要谈谈机电工程电力监控系统在高速公路中的作用，希望能够使电力监控系统广泛的应用于高速公路，同时为电力监控系统的不断发展作应有的贡献。
二．高速公路综合电力监控需求分析
在以往高速公路沿线的收费站、互通枢纽、服务区、隧道或隧道群变电站或隧道监控室全部靠人工进行日常表计抄录、操作控制、日常维护、故障巡查等，因此．每个变电站或隧道监控都要配备24小时值班人员，人工成本高，效率十分低。高速公路综合电力监控系统需求如下：
（一）监视高速公路全线关键设备的工作状态和故障报警，如市电停电或高压柜故障、发电机故障、收费站UPS故障、隧道埋地变故障、隧道风机故障等，确保高速公路安全畅通：
（二）对站的高低压配电室、发电机室及隧道进行视频遥视：变电站偷盗报警及外场电力或照明电缆偷盗报警：
（三）对站高低压配电室和发电机室进行温度遥测，并根据测量温度控制室内通风风机：对隧道一氧化碳进行遥测，并根据一氧化碳浓度对隧道风机进行启停控制：
（四）站点实现无人值守，故障自动定位：
（五）数据、视频及报警信息满足高速公路分布式实时远程传输要求：
（六）满足高速公路所处环境和管理运行所要求的可靠性与安全性要求：
（七）与高速公路运行管理模式相适应，全线综合电力监控数据无纸记录，自动统计，自动显示与打印。
三．简谈机电工程电力监控系统作用
1．有着遥信、遥测及遥控的作用
通过现场的控制的网络，整个电力设备的运行的情况以及电量等等各种信息，将会通过光纤输送到控制枢纽并自动的存放到数据库中。只需要观察工作站内监控系统的荧光屏幕，工作人员能够直观的知道设备运行的具体的情况、电量、设备开关等情况，显示甚至自动地打印所有的电量上下波动的的曲线、潮流越线报警和设备出现故障时的报警，并经过监控中心来远程控制电力开关和设备。通过自身携带有通信接口的微机继电保护设备，检测线路的三相电压、电流，功率、电量、频率、设备温度、断路器状态等数据，实现速断保护、过流保护以及重合闸等保护功能。
2．数据处理
数据处理的功能非常的强大，具体包括：遥测数据综合的处理、系统的统计、报表的生成、数据的整合、事件顺序记录的处理；非寻常的情况、趋势弧线的生成以及操作的记录等提示的告警和打印；历史文档的采集、分析、整理和保存。
历史数据库管理系统根据实时数据的存储的具体的情况，定时将数据从实时数据库转存到历史数据库中，以实现数据的交换和传输。
3．人机界面
机电工程电力监控系统能够模拟接线图的一些功能，比如报警的功能、实时显示的功能、数据查询的功能、图形自动编辑的功能等。此外，机电工程电力监控系统还具有系统的自动的对时、容错、安全管理、通道监视和站端系统维护等功能。
三．监控系统组成
高速公路供配电系统的主要负荷有：收费、通信、监控设施的用电；服务设施、管养设施、收费站等场区用电；特殊区段的动力及照明用电等。受当地电网条件和地理条件的限制，路段变配电所通常都为分散独立设置，同时配备柴油发电机组或者采用双电源和UPS作为备用电源以提高一、二级负荷供电可靠性。机电工程电力监控系统采用分布式设计，利用网络通信技术和网络控制技术将高、低压设备进行组网，实现供配电的综合自动化和网络管理化。土千网络采用单模光纤，组成光纤环网。对于设备相对集中的区域，用通信网关构成现场子网。现场设备采用RS一485／422或RS一232等通信接口和现场总线接入到通信集中器，集中接入主干网络。整个机电工程电力监控系统由监控中心、配电 站和通信系统(数据传输网络)组成。
1.监控中心
监控中心是机电工程电力监控系统的核心，采用多机单网模式，包括监控工作站、数据服务器、通信服务器、网络交换机、 激光打印机等。监控中心软件系统由服务器操作系统、工作站操作系统、支持软件、数据库管理系统和电力监控系统软件组成。监控中心负责数据的集中通信、分析计算，可实时显示系统一
次主接线图、二次设备配置图、系统运行的曲线图、电量报表、保护定值等各种数据信息，并且可随时打印各种数据报表、故障信息、历史记录等，通过人机接口，实现对整个配电网(照明、动力等)的监控管理。
2．通信系统
通信系统在机电工程电力监控系统中处于关键的地位，它能够把控制中心的控制命令准确无误的传送到数量众多的远方终端，反映并搜集远方设备的运行情况的数据信息，并提交到监控中心。可以这么说，通讯系统就像快递员，负责着把信息从监控终端传递到各个端口。
四．监控系统建设必要性
一般来说，监控系统的主要功能是对全线路面的交通、天气等状况的搜集与分析整理，但是在实际工作中，人们往往忽视机电工程电力监控系统的作用。而在实际运营的机电系统的维护过程中，机电T程电力监控系统在监控系统中是不可或缺的一部分。建立完善的机电工程电力监控系统，关系到收费系统是否能够正常、便捷的工作。
想要采用高速公路联网收费的方式，就必须有可靠的高速公路收费系统，同时要求该系统能够便利、稳定的工作。要保证收费系统顺利的工作，就必须保证供电系统能为整个系统提供正常的运作环境。一旦发生停电的现象，虽然收费站收费系统所配备的专用UPS可以保证至少30min的供电，若是超过这个规定的上限的时间，市电仍然无法正常的供应，而备用柴油发电机又没有自动切换启动，则收费站将在UPS电量耗尽后瘫痪，这将影响整个联网收费片区的收费工作。故而，我们必须在机电工程电力监测系统上做文章，加大投入，建立高效的机电工程电力监控系统。这样，就能够迅速的发现问题，及时的排除问题，由监控中心统一集中监控，很显然这样就能够大大的提高设备运行的可靠性和安全性，以实现供电系统的高效性、科学性、自动性的目标。
另外，现阶段小偷盗窃高速公路沿线的电缆的情况非常的普遍，如果建立了机电工程电力监控系统，就可以对全线的外场设备的供电情况进行有效的监控，当小偷切断电缆的时候，外场设备供电系统就会中断，监控中心的工作人员就会快速的收到供电异常报警信息，并根据外场设备的具体的里程桩号通知路政队的工作人员上路巡查，这在一定的程度上，为当场抓获盗窃者提供了可能性，能够极大的震慑电缆盗窃者，保卫高速公路沿线的电缆的安全。因此，机电工程电力监控系统是高速公路监控系统中不可缺少的重要的组成部分，一个相对完整的监控系统毫无疑问应该包含一个科学、高效、全方位的机电工程电力监控系统。
四．结束语
高速公路综合电力监控系统的设计对于高速公路的现代化自动管理具有重要意义，应该注重加强这方面的研究和应用。
参考文献：
[1]丁书文 胡起宙 赵勇 变电站自动化系统设计中的几点建议(被引用 6 次)[期刊论文] 《电力自动化设备》ISTICEIPKU-2000年4期
[2]陆曙东 轻轨明珠线工程中的电力调度及设备监控综合控制系统[期刊论文] 《上海电器技术》-2003年3期
[3]郑杰 余臻 基于CDT规约的变电站电力监控系统设计[会议论文]，2004 - 中国自动化学会华东地区第十七届学术年会
[4]李中伟 佟为明 刘勇 PCI DeviceNet板卡和短窗Morlet复小波在继电保护监控系统中的应用[会议论文]，2005 - 第五届输配电技术国际会议
监控系统设计论文范文第3篇
Abstract： According to the requirement of 3D management automation up-down and parallel transferring garage， this paper designed a kind of 3D garage monitoring system based on Kingview software. According to the 3D garage control requirements， introduced the structure of the monitoring system， specifically introduced the method of design and realization steps of using Kingview software development 3D up-down and translation stereo garage control system.
关键词： 立体车库；组态王；监控系统
Key words： 3D garage；SCADA；monitor system
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）30-0189-03
0 引言
随着我国经济水平的提升，我们逐渐进入数字化和信息化城市，城市化进程发展效果明显，人民的收入水平也大大提高，所以很多人民在满足生活的水平下，就会购买汽车，因此汽车大量进入家庭。但是随之而来的问题就多了，其中最难解决的就是停车难的问题，这个问题成为现在困扰人们的一个社会问题。未来5年，从潜在的需求角度来讲，中国将成为世界上最大的立体车库需求市场，这就需要兴建立体车库。而立体车库的兴建，也能解决当前的问题，既能缓解城市停车难的矛盾，也能减少停车场因为占用土地面积产生的问题。
3D升降横移式立体车库监控系统作为系统运行、实时分析车库数据、实时监控车库运行状况的手段，是立体车库控制系统设计的重要组成部分之一。3D升降横移式立体车库控制系统采用IPC与PLC配合，就实现对现场设备的监控。现场器件与PLC直接相连，这样PLC就会接收光电开关、行程开关等器件反馈的实时信息，还可以根据IPC预先设定的指令来完成现成操作；IPC操作系统选用的是Windows XP并在IPC中安装（KingView）组态王软件作为监控软件平台，实时、动态地显示现场设备运行状态。前台软件的主要软件系统是对用户的操作系统的反应进行监控管理；后台软件是根据采集到的数据的性质，对其进行分类，然后分批进行处理[1]。从而实现IPC对整个立体车库控制系统的控制与管理，实现全自动化的控制水平[2]。
1 3D升降横移式立体车库的原理
立体车库的发展，在一定程度上大大缓解了停车难的问题。为了建筑物所处的位置以及不同方向的扩展，就需要以下形式来发展：升降横移式、垂直循环式、简易升降式、垂直升降式、平面移动式、巷道堆垛式等[3]。
其中升降横移式立体车库采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备叫升降横移机械式停车库，一般为准无人方式[4]。升降横移式立体车库采用模块化设计，车位数从几个到上百个均可，能利用多种场地条件，运用多种组合方式，有效利用场地有限空间[4-5]。
改进后的立体车库为3D升降横移式的立体车库，如图1所示。3D升降横移式立体车库运行原理在于内层车辆只能升降进退、外层车辆只能升降横移，存取车辆时利用托盘的移动产生垂直和水平的通道，实现后层车辆和高层车辆的存取，全部逻辑过程均由PLC进行控制。该类立体车库要留一列作为空车位，供车辆进出的升降平移使用。
该种车库为X×Y×Z三维矩阵形式，可以设计为多层，多列，多纵。其中，X为三维矩阵的列，及车库的列数；Y为三维矩阵的行，及车库的层数；Z为三位矩阵的纵，及车库的纵数。Z为汽车进出方向。
我们以3×2×2为例，可以停放的车辆数为10辆。这样便更合理的利用了空间。
2 3D升降横移式立体车库监控系统结构
3D升降横移式立体车库监控系统采用“总站+分站+PLC+现场操作机构（按钮、行程开关、接触器、电动机等）”的典型结构，我们在分站中安装了KingView组态软件形成一个分站系统，通过这个分站系统来监控PLC的运行情况，并和PLC进行实时数据交换；利用分站系统来控制立体车库的车辆存取。3D升降横移式立体车库采用了多个车库，便用多个分站系统来分别控制。多个分站系统利用以太网将数据传输到总站中，实现数据的传递与交换[6]。见图2。
该控制系统采用计算机控制系统来控制车辆的存取。
3 立体车库监控系统的设计及运行调试
本系统选用的监控软件为北京亚控公司的组态王6.53。在上位机中运行组态软件，用于采集PLC的实时数据，同时提供给操作人员，方便监控与管理[7]。
3.1 通信设置 组态王可以通过编程电缆同多台PLC连接，由图2控制系统结构图可知，在住宅小区停车场模拟监控系统中，我们采用一台上位机控制一台PLC，所以在组态王分站与PLC的连接上，我们用串行口直接进行连接；而每个组态王分站之间通过以太网与系统总站相连接。
要实现组态王与PLC之间的通信，我们首先要通过设备配置向导定义一个串口类设备，我们选择与PLC相应的连接口，再按照向导完成设置。如图3所示。
当我们定义好一个串口设备后，我们还需要对定义好的串口设备进行参数设置，在这里以组态王与三菱FX2N系列PLC通信为例。组态王通讯参数的设置要与三菱FX2N系列PLC的参数设置保持一致。用RS232连接组态王与三菱FX2N系列PLC的情况下，要求PLC的波特率为9600bps，数据位长度为7，停止位长度为1，奇偶校验位为偶校验。如图4所示。图4为设置好的通讯参数。
3.2 建立变量库 我们为了通过屏幕用动画的方式来监控现场的生产状况，就需要启动组态王运行，而数据库是组态王核心的部分，而数据库是连接上位机和下位机的桥梁，能让工作人员的控制指令迅速送到生产现场[8]。
在整个系统中，主要使用除了电器、行程开关、光电开关以及一些按钮等外部设备，这些外部设备的数据主要通过通信线缆就传输到组态王系统中了，同时组态王系统通过这些向外部发送指令，所以这些外部设备的变量定义为I/O离散型变量。汽车及其托盘的移动不与外部交换数据，定义为内存实型变量。表1为本系统中组态王数据词典中定义的部分变量。
3.3 组态监控界面设计与编程 考虑到3D升降横移式立体车库监控系统的实际功能，设计了系统登录界面、监控主界面、报警界面，其中3D升降横移式立体车库主界面如图5所示。
监控界面主要包括状态显示区和动作仿真区两个部分，状态显示区包括立体车库工作模式选择按钮（全自动、半自动、存车、取车按钮）、车位选择按钮、及返回登录界面按钮组成。动作仿真区可以直观的显示整个立体车库存车或取车的工作流程。
完成整个监控界面的绘制后，我们需要进行动画连接。比如进行汽车的移动以及托盘的移动。这些动画效果都通过动画连接中的水平移动连接或者垂直移动连接来实现。汽车水平移动连接如图6所示。
完成监控画面中所有控件的动画连接后，还需要对系统进行命令语言的编写。在组态中，要让所设计出来的画面能够按照我们的语气方式动作来发展，这就离不开命令语言的编写。命令语言可以通过命令，实现汽车、托盘的移动，界面的调用，系统的登陆与退出等。我们可以打开组态工程浏览器中的“应用程序命令语言”对话框，设置程序扫描周期，同时在“运行时”车库相对位置移动的命令语言：
if（＼＼本站点＼车位1前限位==0 &&＼＼本站点＼车位4下限位==1）
{
＼＼本站点＼车位7前进_Y=＼＼本站点＼车位7前进_Y+10；
＼＼本站点＼托盘7前进_Y=＼＼本站点＼托盘7前进_Y+10；
if（＼＼本站点＼托盘7前进_Y>=460）
{
＼＼本站点＼车位4下限位=0；
＼＼本站点＼光电开关7=1；
＼＼本站点＼光电开关4=0；
}
}
3.4 调试运行 程序检查无误以及组态软件与PLC通信成功后，将编写好的PLC程序下载到PLC主机中，然后在上位机中打开组态王软件，并打开制作好的监控界面，切换到运行状态，输入登录名和登录密码，即可进入监控界面。观察监控界面与实际运行环境是否同步，如果出现错误，可返回开发界面，进行微调，直至运行正常为止[9]。
4 总结
3D升降横移式立体车库监控系统采用组态王6.53组态软件设计，实现了对立体车库工作情况的实时监控与管理，人机界面良好，可以保证系统正常运行。
参考文献：
[1]贺文华.升降横移式立体车库的控制研究与仿真实现[D].长安大学硕士论文，2006：18.
[2]阮文韬.基于组态软件的住宅小区停车场模拟控制系统设计[D].电子科技大学硕士学位论文，2012（05）.
[3]机械式立体车库[J].物流技术（装备版），2011（7）：68-69.
[4]王辉.机械式立体车库的特点研究及应用[D].硕士学位论文，2008：10-36.
[5]钱惠军，徐卫国.升降横移停车设备的选型[J].中国电梯，2004（23）：53-56.
[6]薛迎成，何坚强.工控机及组态控制技术原理与应用[J].北京：中国电力出版社，2007：1-10.
[7]刘力.组态王软件在交通灯控制系统中的应用[J].装备制造技术，2012（4）.
监控系统设计论文范文第4篇
PLC分为固定式和组合式两种不同的类型,但是其基本结构式相同的,一般是由CPU、存储器和I/O输出设备等组成。采用PLC技术的监控系统可以用于隧道交通信号灯的控制,以及检测电流模拟信号。一般风机控制柜上的软启动器也是采用PLC进行控制的,通过配置开关量来控制风机的启动、停止和转反转。
监控系统硬件的设计
监控系统中需要采集的数据量非常大,要求设计的系统具有较高的数据处理能力,所以我们选用DSP处理器。为了简化监控系统对的额结构,提高其运行可靠性,设计中决定采用集成的视频处理芯片,该类型的芯片将信号的预处理、滤波以及A/D转换和时钟发生器都功能集中在一起,在将模拟信号转换为数字信号的过程中避免了系统对分立元件的要求,也节省了设计成本。另外,采用集成视频处理信号只需要在新器件中加载新的寄存器初值就可以方便的改变原有电路的特性,避免了元件更换和调节过程中的不便,也减少了系统开发的时间。这次设计我们采用的是飞利浦公司生产的SAA7113视频处理芯片。
1系统主控芯片的设计
这次设计中系统采用了DSP处理器,它采用改进的哈佛机构,能够同时访问指令和数据;并且具有独立的DMA控制器,能够在不影响DSP处理速度的情况下完成数据的高速传输。目前,国内应用较多的是T1公司生产的TMS320C54x系列,其价格低,功耗小。这次设计中我们也采用该系列的产品其型号为TMS320VC5402。它具有40个逻辑运算单位,内含两个累加器和一个40位的桶形移位器。C5402内部还有ROM单元,可以用来存储程序或者数据,另外还有一个缓冲串行口和8位的HPI接口,两个16位定时器、一个六通道DMA控制器和一个PLL时钟发生器。
2电源设计
监控系统中TMS320VC5402芯片要求输入输出的电压为3.2V,但是内核电压只有1.5V,所以系统设计中其他芯片的接口电压要能够兼容3.3V,电源的设计要特别考虑功率的影响。本次设计中电源采用双电压供电,这时只需要考虑上电顺序的问题。主控芯片对上电顺序的要求是电源的核电压应比I/O口先供电,断开时要晚于I/O口,且要Vd先上电,上电时要保证整个系统的上电过程必须在25ms内完成。这时因为Vc先于Vd上电时对芯片本身没有损害,只是芯片周边的输入和输出变为无效,反之会对芯片的驱动和缓冲造成冲击,从而损坏芯片。所以在这次设计中我们选择的是T1公司生产的TPS767D318,该电源的输出为3.3V和1.8V的双路输出,保证了系统对功率和上电次序的要求。
3复位电路设计
DSP系统运行时时钟频率较高,在运行过程中经常发生干扰和扰的现象,严重时还会造成死机。所以在这次设计过程中我们还加入了复位电路,以确保系统运行的稳定性。其原理是给监视线提供一个高低电平发生变化的信号,在规定时间内如果没有出现信号的变化,复位电路就会对系统进行复位操作,反之,则继续运行。这次设计中我们采用的是MAXIM公司的MAX706T监控电路,能够满足3V电源系统和5V电源系统的供电需要。
结语
监控系统设计论文范文第5篇
1.1现场总线技术在监控系统中的应用
现场总线技术是电子技术、仪表技术以及计算机计算等多项技术融合的成果,能够实现现场仪表与控制设备间的全数字化和双向多变量数字通信,为整个监控系统的全数字化奠定了基础。
1.2无线传感器技术在监控系统中的应用
随着无线传感技术的发展,无线传输的速率也在不断提高。在无线传输方式中比较有代表性的是ZigBee技术,它的传输速率为10～250kb/s,用于温度和湿度等数据的传输,其工作状态下的功耗为30MW,所以其成本较低,并且能够在10m～75m范围间进行信息的传递。ZigBee技术是未来无线通信技术的主流,而且支持ZigBee的设备的价格也会越来越低。其应用范围包括对危险化学品成分的检测以及火警的早期检测和预报等等。在医学领域可以准确的监测病人的血压、心跳以及体温等,减少医生的劳动工作量。另外该技术还可以用于家庭安全系统的构建,避免了红外装置受角度影响的限制。
1.3PLC技术在监控系统中的应用
PLC分为固定式和组合式两种不同的类型,但是其基本结构式相同的,一般是由CPU、存储器和I/O输出设备等组成。采用PLC技术的监控系统可以用于隧道交通信号灯的控制,以及检测电流模拟信号。一般风机控制柜上的软启动器也是采用PLC进行控制的,通过配置开关量来控制风机的启动、停止和转反转。
2监控系统硬件的设计
监控系统中需要采集的数据量非常大,要求设计的系统具有较高的数据处理能力,所以我们选用DSP处理器。为了简化监控系统对的额结构,提高其运行可靠性,设计中决定采用集成的视频处理芯片,该类型的芯片将信号的预处理、滤波以及A/D转换和时钟发生器都功能集中在一起,在将模拟信号转换为数字信号的过程中避免了系统对分立元件的要求,也节省了设计成本。另外,采用集成视频处理信号只需要在新器件中加载新的寄存器初值就可以方便的改变原有电路的特性,避免了元件更换和调节过程中的不便,也减少了系统开发的时间。这次设计我们采用的是飞利浦公司生产的SAA7113视频处理芯片。
2.1系统主控芯片的设计
这次设计中系统采用了DSP处理器,它采用改进的哈佛机构,能够同时访问指令和数据;并且具有独立的DMA控制器,能够在不影响DSP处理速度的情况下完成数据的高速传输。目前,国内应用较多的是T1公司生产的TMS320C54x系列,其价格低,功耗小。这次设计中我们也采用该系列的产品其型号为TMS320VC5402。它具有40个逻辑运算单位,内含两个累加器和一个40位的桶形移位器。C5402内部还有ROM单元,可以用来存储程序或者数据,另外还有一个缓冲串行口和8位的HPI接口,两个16位定时器、一个六通道DMA控制器和一个PLL时钟发生器。
2.2电源设计
监控系统中TMS320VC5402芯片要求输入输出的电压为3.2V,但是内核电压只有1.5V,所以系统设计中其他芯片的接口电压要能够兼容3.3V,电源的设计要特别考虑功率的影响。本次设计中电源采用双电压供电,这时只需要考虑上电顺序的问题。主控芯片对上电顺序的要求是电源的核电压应比I/O口先供电,断开时要晚于I/O口,且要Vd先上电,上电时要保证整个系统的上电过程必须在25ms内完成。这时因为Vc先于Vd上电时对芯片本身没有损害,只是芯片周边的输入和输出变为无效,反之会对芯片的驱动和缓冲造成冲击,从而损坏芯片。所以在这次设计中我们选择的是T1公司生产的TPS767D318,该电源的输出为3.3V和1.8V的双路输出,保证了系统对功率和上电次序的要求。
2.3复位电路设计
DSP系统运行时时钟频率较高,在运行过程中经常发生干扰和扰的现象,严重时还会造成死机。所以在这次设计过程中我们还加入了复位电路,以确保系统运行的稳定性。其原理是给监视线提供一个高低电平发生变化的信号,在规定时间内如果没有出现信号的变化,复位电路就会对系统进行复位操作,反之,则继续运行。这次设计中我们采用的是MAXIM公司的MAX706T监控电路,能够满足3V电源系统和5V电源系统的供电需要。
3结语
监控系统设计论文范文第6篇
关键词：果蔬储藏；环境监控；系统模式；控制算法
中图分类号：x859 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20150932006
引言
我国是一个生产和消费水果蔬菜等农产品的大国，对农产品、特别是水果和蔬菜的需求呈逐年上升的态势。据农业部统计，2012年我国水果产量达2.41亿吨，水果种植面积同比增加1.2%，产量同比增加5.7%；2012年，我国蔬菜总产量达到7.09亿吨，较上年净增加2953万吨。如此规模和上升势头的果蔬产业，亟需先进的储藏系统和设备确保果蔬的品质与长时间保存，而由于储藏技术不过关，每年我国果品腐烂1200万吨之多，蔬菜腐坏更是高达1.3亿吨，每年损耗金额达1000亿元以上。
果蔬储藏环境具有多因子性、多变性和非线性的特征。需要监控的环境因子有温度、湿度、氧气浓度和二氧化碳浓度等，监控系统的任务就在于测量影响因子的数值，根据既定的控制算法确定出被控量的控制量值，通过实时合理的调节环境因子，改善储藏环境，达到长时间保鲜储藏的目的。果蔬储藏环境的监控有3个不同的层次：人工监控、自动监控和智能监控[1]。3种方式中，人工监控属于最初阶段的方式，由于其诸多缺点，现已较少采用；自动监控是我国应用最多的果蔬储藏环境监控方式；智能监控方式处于研究水平的较多，实际投入实践的较少，但智能监控势必是未来的发展趋势，因其能更合理、精确与智能地对果蔬储藏环境实施监督和控制，使得储藏效果更好[2]。
1 果蔬储藏环境监控系统模式
1.1基于单片机的监控模式
整个系统以单片机为核心，按照信息流向和控制模块组成划分为：前向输入通道、控制面板和后向输出控制3部分，如图1所示。工作过程为：前端传感器采集储藏环境信息，经数模转换芯片传给单片机处理中心，单片机中存储了某种或某几种果蔬必需的储藏环境因子数值，将其与传感器实时采集的环境因子参数数值进行比较运算，输出的结果控制各个执行机构的动作[14]。单片机监控模式是集中式控制结构，单片机承担了所有的控制要求，一旦单片机出现故障，整个系统就会失去控制，因此对单片机性能要求较高。
单片机监控系统可以实现果蔬储藏环境的全局管理，操作简单、成本低廉，但可靠性较差、精度不高、故障率高，且自动化水平较低。
1.2基于PLC的监控模式
基于PLC，即可编程控制器的果蔬储藏环境监控模式由上位机、PLC、数据采集单元及驱动执行机构组成，模式框图如图2所示。上位机作为全系统的管理监控中心，负责统一管理；PLC作为控制核心，通过扩展模块，接受来自传感器的环境因子参数信息，实时处理数据并发送指令，经驱动执行机构调控储藏环境小气候，实现储藏环境的自动化监控。
PLC作为系统的控制核心，融合了计算机控制技术、通信技术、传感器技术和传统继电器技术，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高和适宜长期连续工作的特点。
1.3 基于CAN现场总线的系统模式
CAN（Controller Area Network），即控制器局域网，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，由德国博世公司于20世纪80年代中期开发。CAN总线的通信速率最高可达1Mbps，通信距离最远可达10km，总线上可挂接的节点数达110个，总线接口芯片支持8位、16位CPU。CAN总线通信介质为双绞线，用户接口简单，编程方便，可采取点对点、点对多点和全局广播的方式传送数据。
基于CAN现场总线的系统模式由上位机监控中心、现场控制器、传感器和执行机构组成，组网简单，成本适中，宜于进行大规模、多储藏室的监控，系统框图如图3所示。
1.4 基于网络的监控系统模式
基于网络的监控系统模式包括无线通信网络和Internet互联网络，无线通信网络可采用GPRS、3G、微波等方式实现远距离储藏环境参数数据的传输，Internet网络使得管理人员可以通过远程登录的方式在异地就可完成对储藏现场的操控，只要有Internet网络覆盖就可随时随地掌控果蔬储藏的情况。
该系统模式分解成五层结构，最底层为现场层，由控制器、传感器和驱动执行机构组成，采用总线拓扑结构，传感器负责采集环境因子参数数据，驱动电路芯片驱动执行机构调节环境参数，控制器接受控制指令完成控制操作；第二层为无线通信网络层，负责现场层采集的数据和上层发送的控制指令的传输；第三层是监控层，完成下层传输上来的数据的存储、显示、处理和控制决策的制定；第四层是Internet网络层，实现远程登录；第五层为Web客户层，通过浏览器远程访问监控现场，系统框图如图1.4所示。通过网络技术、无线通信技术实现的储藏环境监控系统管理的储藏室规模大、范围广，易于统筹，通过远程登录的方式能方便的了解到现场的实际情况，利于决策的制定。但是，此系统所需的软硬件多、技术要求高、成本高，实现起来有一定难度也是其不足之处。
1.5 基于Zigbee无线技术的系统模式
Zigbee是一种短距离、低速率无线网络技术，主要用于近距离无线连接。在2.4G Hz输出功率和良好信道环境下，传输距离可达100米，数据传输率可达250kbps，具有功耗低、可靠性高、可扩展性好等优点[5]。
基于Zigbee网络的系统模式由5部分组成：上位机监控管理部分、控制器部分、传感器节点、协调器网关节点和驱动执行部分，系统框图如图5所示[3]。
2 果蔬储藏环境监控系统控制算法
监控系统的硬件核心可以说是控制器，性能优良的控制器不仅能够出色完成预定的控制任务，而且还要消耗较少的能量，具有实时性好、效率高等特点。与此同时，系统还有一个软件核心，是人为设置的控制策略，即算法。好的算法可使得控制精度高，系统时延小，甚至具有智能。
2.1 模糊控制算法
储藏环境系统是一个受多变量影响的大惯性非线性系统，且有交连、时延现象，很难对这类系统建立精确地数学模型，也就不适宜用经典控制方法和现代控制方法实现控制。模糊控制不需要建立被控对象的精确数学模型，它是通过计算机执行人类用自然语言描述的规则，综合考虑各种环境参数完成控制任务。
模糊控制的基本思想是把专家对特定被控对象和过程的控制策略总结成一系列控制规则，通过模糊推理得到控制作用集，作用于被控对象和过程。模糊控制的一般步骤如下：
定义模糊子集，建立模糊控制规则；
由基本论域转变为模糊集合论域；
模糊关系矩阵运算；
模糊推理合成，求出控制输出模糊子集；
进行逆模糊运算，判决，得到精确控制量。
模糊控制的一般结构如图6所示。
2.2 神经网络控制算法
神经网路是由简单处理单元，被称为“神经元”，构成的大规模并行分布式处理器，具有存储经验知识并使之可用的特性，特别适合于具有较高非线性和难于建立精确数学模型的系统的控制。神经网络通过学习过程，通常采用多组样本值进行训练的方式，从外界环境中获取知识，互联神经元的连接强度，即突触权值，用于存储获取的知识，经过多次有序的改变网络的突触权值，达到想要的设计目标。
神经元是神经网络的基本信息处理单位，由三种基本要素组成：突触、加法器和激活函数。每一个突触由其权值或强度作为特征，每个输入信号和权值相乘送往加法器；加法器用于求输入信号被神经元的相应突触加权的和；激活函数用来限制神经元输出的振幅，神经元模型图如图7所示。
2.3 模糊神经网络控制算法
模糊算法与神经网络算法的共同点在于处理和解决问题时都不需要对象的精确数学模型。但一般来说，神经网络不能直接处理结构化的知识，它需用大量的训练数据，通过自己学习的过程，并借助其并行分布式结构来估计输入输出的映射关系。模糊算法可以直接处理结构化的知识，也就是由专家给出的“规则”，因其引入了“隶属度”的概念，使得“规则”可以数值化。模糊算法与神经网络算法的结合，能将神经网络的学习机制引入模糊控制中，使模糊控制也具有自学习、自适应的能力，使神经网络借助大规模的并行分布式处理结构完成模糊的推理过程，构建一个带有人类感觉和认知成分的自适应系统。神经网络结合模糊控制，它“不知不觉“中向训练数据学习，产生、修正并高度概括输入输出之间的模糊规则，并利用神经网络自适应的产生和精炼这些规则，然后根据输出模糊集合的几何分布及由过去经验产生的模糊规则推理得出结论。神经网络与模糊控制的融合方式如图8所示。
2.4 模糊PID控制算法
常规PID算法具有原理简单、实现方便的优点，广泛应用于过程控制领域， PID算法适于简单的单输入、单输出线性系统的控制，稳态性能好，但动态性能较差，且容易产生超调，抗干扰能力差，对于非线性、时变、大滞后和参数难以实现在线整定的系统有难以克服的局限性。模糊控制算法鲁棒性和动态性能较好，自适应性强，对参数变化不敏感，能较大范围适应参数变化，对于非线性时变滞后系统而言，有较好的控制效果，考虑到果蔬储藏环境条件的多变性，可将二者控制算法结合实现稳定、高效、可靠地监控。
模糊PID算法的实现由模糊参数调节器和标准PID控制器共同完成。模糊参数调节器以误差e和误差变化率 作为输入，PID参数KP、KI、KD作为输出，利用模糊控制规则在线对PID参数进行修改，运行过程中不断检测e和，不断对三个参数进行修改，从而达到良好的控制性能。模糊PID原理图如图9所示。
3 结语
针对目前我国果蔬储藏业的现状，本文综述了可应用于果蔬储藏环境监控的五种系统模式和四种控制算法，用于改善果蔬储藏的条件，较少储藏损失，提高储藏品质。五种系统模式各具特点，适用不同的应用场合，实现的难易程度不同，成本有高有低，根据我国现状可实现多元化的选择，形成多元化的应用格局。四种控制算法相较常规控制方法，有其独特的一面，一定程度上使得控制的可靠性和精确性更高，但实现上有其难度，需要综合考虑，谨慎选择。总之，对果蔬储藏环境监控系统及控制算法的研究，会越来越向着智能化和网络化两个方向发展，人为干预程度越低，自动化程度越高，则监控效果会更好。
参考文献
[1] 张道辉，苑克俊等. 单片机果品贮藏环境监控系统的设计. 山东农业科学. 2006： 71-74.
[2] 阎勤劳，薛少平等. 果库温湿度智能调控系统的研制. 农业工程学报. 2002： 150-153.
[3] 章慧锋. 基于ARM与Linux的无线环境监控系统研究与开发. 硕士学位论文. 2010.
[4] 王璐超. 基于WSN的仓储环境监控系统关键技术研究. 硕士学位论文. 2011.
[5] 刘军. 基于无线传感器网络的仓储监控管理系统关键技术研究[J].中国流通经济.2010，7.
[6] 张耀平.仓储技术与库存管理.中国铁道出版社.2007：10-45.
[7] 姚运先.环境监测技术[M].北京：化学工业出版社，2008.5-10.
[8] 吴琼，张长利，董守田. 马铃薯贮藏环境监测系统设计.2013.1.农机化研究：138-140.
[9] 吕兵伟. 基于现场总线技术的木材加工车间环境监控系统. 硕士学位论文.2007.
[10] 于庆广. 可编程控制器原理及系统设计[M]. 北京：清华大学出版社，2004.
[11] 马国华. 监控组态软件及其应用[M]. 北京：清华大学出版社，2001.
[12] 陈佳，刘林林等. 基于工业PC的软PLC的设计与实现[M]. 工业控制计算机，2009.
[13] 何小阳. 计算机监控原理及技术[M]. 重庆：重庆大学出版社，2003.
[14] 孙鹤旭，林涛. 嵌入式控制系统[M]. 北京：清华大学出版社，2004.
[15] 王振明等. SCADA（监控与数据采集）软件系统设计与开发[M]. 北京：机械工业出版社，2009.
监控系统设计论文范文第7篇
关键词：监控中心 安防监控报警系统 电视监控
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）12-0145-01
随着数字网络信息时代的到来，数字化高新技术产品日益增加和完善。各行业为了提高和完善生产、管理水平和增加竞争性，都争先采用完善的高新技术产品。数字化网络视频监控正逐步取代传统的模拟视频监控系统，以其特有的优势在各个行业得到广泛的应用。医院的主要出入口、电梯间、公共区域等需要24小时实时监控，其他如：病房、监护室的患者24小时监护，手术室的手术观摩学习，医生的共同会诊，都有网络视频监控的用武之地，但最直接的应用点还要数危重急救病房和手术室等场所。
1 概述
医院安防监控指挥中心实施人防（民防）应急求援的指挥调度和战时防空袭辅助指挥的场所，对其安装安全防范系统的建设十分必要。一个完整的综合安保系统由应多项子系统组成，并与其它系统存在相关联系，其构成图1如下。
1.1 系统功能分析
监控中心对医院各楼层区域、重要出入口、通道的监控；院内重要通道、进出口、伪装房的监控；医院周边围墙的监控；地下物资库的监控；医院院围墙防范非法翻越报警系统；监控中心集中对前端摄像机进行显示、控制等；监控信号在监控中心办公楼可视；通过网络经授权的计算用户可任意实现对图像调用，执行日常的运作；电视监控系统与防盗报警系统可实现联动功能；所有图像的录制采用数字化录像模式，保存时间达一个月或以上；系统操作简单，易上手，具备一定的超前性，在功能上应满足当前和未来一段时期发展的要；主机预留容量和接口，便于今后扩容，并适应网络的需要。
1.2 系统设计思路
该系统包括电视监控系统、周边防范报警系统两部分；电视监控系统：采用视频集中管理控制，数字记录与视频矩阵控制相结合的解决方案实现前端监控点位图像的保存和网络传输。在监控中心设置电视幕墙，以实现对前端监控点位图像显示及监视。周边防范报警系统：采用集中控制管理方式。在监控中心及分控中心，均可实现对所有的视频信号进行监视、调看、录像。
2 电视监控系统
2.1 简述
在电视监控系统中，可以把被监视场所的图像传送到监控中心，使被监控场所的情况一目了然。它具有图像直观性、实时性、信息量大等特点。通过建立电视监控系统，可使医院监控指挥中心管理人员了解各重要地区的状况，实时获得第一手图像资讯，大大提高管理能力。同时，电视监控系统还可以不但与门禁管理系统、报警系统、应急广播子系统等其他子系统联动运行，使应用效果更加强大，电视监控系统的另一特点是它而且应当可以把监视场所的图像和声音全部或部分记录下来，这样就为日后对某些事件的处理提供了方便条件及重要依据。
2.2 系统构成及工作原理
监控系统可划分为前端摄像、传输、控制、显示与记录设备以及网络分控中心5部分。摄像机通过同轴视频电缆将视频图像传输到控制监控中心。系统组成图2如下。
系统前端设备将监视部位的视频信号传送到主控室，接入16路数字硬盘录像机进行图像存储及网络传递。后再通过数字硬盘录像机的环通输出，接入到矩阵主机，通输出口，接入到电视墙上的监视器上显示。
通过视频矩阵主机，操作人员可发出指令，对云台的上、下、左、右的动作进行控制及对镜头进行调焦变倍的操作，并可通过编程可归类将不同区域的视频信号输出到分区监视器上进行轮循或定格切换监视。在监视器上同时可显示对应画面图像的摄像机编号或字符标题，上述操作可一次编程后每日自动运行，也可通过工作站来启动序列运行。
同时利用数字硬盘录像机将视频信号进行压缩处理，可对图像进行录像、回放、处理等操作，使录像效果达到最佳。
3 结语
综上所述，数字化网络监控是信息技术和电子技术发展的必然趋势，并且通过在医院的安防工作中实现数字化网络监控，能够减轻医护人员的工作负担且有效提高工作效率。同时使得整个医院理为人性化、智能化和先进化，更为有效地保障了医院人员的生命安全。所以，将数字化网络监控应用到医辽安防工作当中是大有裨益的[3]。
参考文献
[1]杨进宝，无线医疗呼叫系统的设计，硕士学位论文[D].湖南师范大学，2009.7：55-56.
监控系统设计论文范文第8篇
【关键词】西门子PLC;上位机;变频器;深井泵
一、系统概述
某水厂由水源地和厂区两部分构成，水源地有三台深井泵，负责对厂区的蓄水池供水;厂区对水池的水进行消毒处理，之后用加压泵进行恒压供水。整个系统采用西门子PLC和上位机组成的实时数据采集和监控系统。
西门子S7系列PLC的MPI网络速度可达187.5Mbit/s;一级中继传输的距离可达1公里。综合考虑水厂的实际情况和成本要求，确定MPI的组网方式，主站PLC选型为S7-300系列的CPU312IFM，从站PLC选型为S7-200系列的CPU222，保证了系统很高的性价比。系统采用RS-485接口，网络延伸选用防雷保护的中继器，保证系统安全。MPI网络拓扑结构如图1所示。
图1 监控系统MPI网络拓扑结构
二、控制系统硬件设计
监控系统由位于水厂区的上位机、主站PLC、变频器站和水源区三个从站PLC组成。上位机负责整个系统的现场数据监测、数据处理及计算等工作，通过CP5611网卡与主站PLC完成。主站PLC完成两项工作，一是水厂区现场数据的采集及变频恒压供水控制，二是与水源地的三从站进行远距离通信和控制，完成水源地现场数据的采集和深水泵控制。
根据现场情况，数据回路有7路模拟量，可以选择模拟量输入输出模块SM334，该模块包括4路模拟量输入和2路模拟量输出。同时另选用2片CD4066模拟开关进行扩展，构成8路模拟量输入。主站PLC的组成如图2所示。
图2 主站PLC控制电路
图中，当AO2输出0V时，选通4066-1的4路模拟量输入;而当AO2输出10V时，选通4066-2的4路模拟量。这种分时采集的方法利用PLC程序较易实现。实际应用中，分时操作时间间隔为100ms，各个采集量的含义及内存地址如表1所示。
项目中的变频器选用西门子公司MM系列产品MM420，该变频器有专用接口模块，容易与主站组网。监控系统中，水泵P1和P2共有5种工作状态，各状态间的转换条件如图3所示。5种工作状态对应PLC的输入输出状态如表2所示，编程时，欠压加泵和超压减泵用定时器控制，具体定时时间根据实际情况确定。
3个从站PLC都采用S7-200PLC，控制电路相同，分别控制3个深水泵的运行及现场数据采集，如图4所示。图中Q0.0控制深井泵的运行及现场数据采集，I0.0为深井泵过载信号输入端，Q0.1为故障报警输出端，深井泵的水管压力、深井泵电压和电流3路模拟信号的现场采集通过4路模拟量输入模块EM231实现。
表2 5种工作状态与PLC I/O状态的对应关系
状态 Q124.0 Q124.1 Q124.2 Q124.3 功能说明
S1 1 0 0 0 P1变频P2停机
S2 0 1 1 0 P1工频P2变频
S3 0 0 1 0 P1停机P2变频
S4 1 0 0 1 P1变频P2工频
S0 0 0 0 0 系统停机
图3 泵工作状态的转换
图4 PLC从站的控制电路
三、系统通信原理及PLC程序编制
本系统按主从方式控制和管理全网，由主站随机提出通信任务，采用非周期发送请求方式传输数据。
通信任务是预先在主站中输入一张轮询表，该表定义了此主站应轮流询问的从站，按MPI网络的通信规则，各点的地址分别为：上位机PC为0;主站PLC为2;从站1的PLC为4;从站2的PLC为6;从站3的PLC为8。主站通过系统功能函数SFC67和SFC68分别对3个从站进行读和写操作。根据监控系统的控制工艺要求，主站S7-300PLC和从站S7-200PLC的程序流程如图5所示。
图5 控制系统PLC程序流程
设计监控系统时，为实时观察供水泵和深井泵的运行情况，及时发现并处理系统故障，在上位机上安装了组态软件，MPI网络画面如图1所示，每台供水泵和深水泵的局部动态画面以及报警画面。工艺控制曲线包括供水管实时压力曲线，历史曲线，通过系统变量标签、图形编辑器和报表编辑器等组态工具可设定变频器的上、下限频率，供水管的各种压力参数，也可随时调用各历史曲线，达到实时控制的目的。用多点网络控制技术设计的自来水厂分布式监控系统，经多年的实际运行证明，系统性能稳定，运行可靠，报警及时，且供水压力恒定，这项技术对于中、小规模监控场合，具有较好的推广价值。
参考文献
[1]王晓华.高精度温箱温度控制系统设计[D].西安工业大学硕士论文，2013（4）.
[2]王兆明.电气控制与PLC技术[M].北京：清华大学出版社，2010（4）.