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基金項目:廣西機電職業技術學院2012年院級科研項目(【2012】KY004)。
作者簡介:
【關鍵詞】遠程機電控制系統 網絡模塊 現場模塊
一、基于Internet的遠程機電控制系統的基礎研究隨著機電控制理論應用發展變化,傳統機電控制系統的結構也變得越來越復雜
計算機價格的急劇下降和可靠性的明顯改善,使得人們越來越多地選擇計算機作為控制器。圖1給出了一個傳統的單回路機電控制框圖。
根據傳統的遠程機電控制的理論和發展,本文給出基于Internet的RMCS的模型,如圖2所示。從理論上分析,基于Internet的RMCS只是在傳統機電控制的基礎增加了一個網絡環節,但實際的實現過程中需要解決很多難題。根據圖2,我們可以將基于Internet的RMCS劃分為3個部分:遠程終端模塊、網絡模塊、現場模塊。這3個模塊的分工和協作,共同實現對設備的遠程控制任務。每個模塊的功能如下。
(一)遠程終端模塊。
遠程終端模塊的作用是遠程監控,一般是與Internet相連的遠離現場設備的微型計算機,其目的是對現場設備進行遠端的控制與監測。遠程終端模塊是用戶與現場進行交互的界面,其功能主要包括遠程設備狀態的遠程終端顯示、控制命令及參數的解釋,對現場模塊所反饋的現場設備的參數和狀態數據進行必要的處理以及其他操作。其中,必須包括必要的基礎數據的處理和系統管理。整個系統負責定義用戶、密碼,并授予管理某個模塊的權限。遠程終端監控在整個控制系統中設計表現形式也就是在Internet的Web頁,用戶通過點擊Web頁上的功能項發送請求。Web服務器接受請求后將用戶請求和處理結果顯示在Web頁。不同的用戶通過授權具有不同的操作權限,包括瀏覽設備狀態、發送控制命令、設備狀態分析等各種操作權限。
(二)網絡模塊。
網絡模塊是數據遠距離傳輸的通道,是連接遠程終端模塊和現場設備監控模塊的中間環節,包括Internet的一些傳輸協議、應用軟件和硬件等。網絡模塊的目的有兩個:
1.將現場設備的參數和狀態信息通過Internet盡快地傳輸到遠程監控端,使遠程監控端的操作人員能夠及時對現場設備的參數和狀態進行了解,并決定如何進行下一步操作(比如通過傳輸系統發出控制命令等);
2.將遠程監控端的控制信息傳輸到現場的控制主機,進行對設備的控制。
(三)現場模塊。
現場模塊實現接收遠程監控端通過傳輸通道發出的控制信息和對現場設備的直接檢測與控制。其工作流程是根據遠程監控端的控制數據對設備進行控制,同時監測設備的狀態,并作必要的分析,再將這些狀態信息通過傳輸通道反饋到遠程監控端。現場模塊還必須有處理中斷的能力。現場模塊一般情況下和傳統的機電控制系統一樣,是一個現場計算機控制系統,功能可以劃分為數據采集處理、直接數字控制、監督控制、集散型控制、分級控制和計算機控制網絡。用戶可以根據生產類型、生產規模、控制對象等選擇適合的系統類型。
二、智能網絡接口單元的基本結構
依據基于Internet的遠程控制系統理論和智能網絡接口單元的功能,完備的遠程控制系統結構。智能網絡接口單元由CPU、RAM、ROM等組成的微處理器系統是智能網絡接口單元的核心,它的主要作用是根據接收的有關信息,按選定的方法進行處理并產生必要的控制指令作用與被控對象。網絡控制器是中央處理器和遠端主機之間通過網絡雙向通信的通道,是系統網絡環節的關鍵,設備如何上網就是由它來完成的,同樣要受到中央處理機的控制。
三、軟件設計原則
在上面的討論中已經將基于Internet的遠程控制系統分為了3個模塊:遠程終端模塊、網絡模塊和現場模塊。遠程終端模塊的作用是遠程監控,一般是與Internet相連的遠離現場設備的微型計算機,其目的是對現場設備進行遠端的控制與監測;網絡模塊是數據遠距離傳輸的通道,是連接遠程終端監控模塊和現場設備監控模塊的中間環節;現場模塊實現接收遠程監控端通過傳輸通道發出的控制信息以及直接檢測與控制現場設備,并將現場設備的狀態信息及時的反饋給遠端控制機。為了提高整個系統的實時性、準確性、安全性和通用性,在軟件設計時我們應遵循以下幾條程序設計原則:
(1)程序主要采用C/S模式,遠程控制機端程序作為客戶機,智能網絡接口單元控制程序作為服務器端,程序以事件驅動方式運行;(2)服務器端和客戶端的通信基于TCP/IP協議;(3)為了安全控制,服務器端要設置合法用戶驗證,并記錄所有連接日志和對現場設備的操作;(4)服務器端響應客戶端連接請求并接收其發送的指令,然后對接收到的指令進行解碼將其轉化為現場設備的控制命令,達到控制現場設備的目的。
【關鍵詞】 皮帶控制 工業以太環網
井下皮帶運輸機監控系統是集皮帶保護監測、電機監測、遠程控制、通信于一體的皮帶監控系統。目前,煤礦行業已經進入信息化、數字化、自動化時代,井下皮帶機崗點的無人值守和井下皮帶的遠程控制是原煤運輸系統的發展方向,井下皮帶運輸機監控系統的建立有效的提高了礦井現場生產的安全系數,用數據對井下皮帶設備的運轉狀況進行科學分析,使井下皮帶的管理和控制更加科學化、高效化。
東灘煤礦井下皮帶運輸機的電控系統有PLC控制系統和KTC101控制系統兩種,利用智能分站、串口服務器分別將兩種皮帶運輸機電控系統接入工業以太環網交換機,地面監控中心的計算機通過工業以太環網對井下膠帶運輸機進行監控。
1 系統結構及工作原理
井下皮帶運輸機監控系統主要監測井下皮帶運輸機運行狀況,在地面控制室實現井下皮帶運輸機生產過程的監測和控制。皮帶運輸機監控系統分為三層:現場控制層、通信層、信息管理層。
現場控制層主要是皮帶運輸機電控系統,皮帶運輸機電控系統負責就地開停膠帶運輸機,采集膠帶運輸機各種運行參數,顯示在膠帶運輸機操控臺及液晶屏幕上,并通過PLC通訊接口、KTC101通訊串口向地面控制計算機實時傳輸數據。通信層主要由智能分站、串口服務器、工業以太環網組成,智能分站負責采集各種開關量和模擬量信號,并將其轉換成數字信號傳輸至工業以太環網。串口服務器將KTC101控制系統的RS-485信號轉換成數字信號傳輸至工業以太環網。信息管理層主要起到集成監控管理作用,工作站通過工業以太環網接收井下各條皮帶運輸機電控系統上傳的信息,完成數據采集、傳輸、遠程集中控制功能。
2 通信數據鏈接方式
數據傳輸;采集數據的準確性、高效性、時效性取決于通信質量。根據皮帶運輸機電控系統提供的通信接口、通信距離,主要采用了以下通信連接方式;
KTC101控制系統提供的是RS485通信接口,RS485信號質量取決于數據傳輸距離的長短,通信距離500m,采用光纖通信線路,使用串口服務器和光纖收發器接入工業交換機。
PLC控制系統采用光纖通信線路,使用智能分站、光纖收發器接入工業交換機。(如圖1)
3 軟件集成
井下皮帶運輸機集成軟件系統采用FactorySuite A2。通過對皮帶運輸機遠程監控系統的數據采集,將監測信息集成,存儲于統一設計的工業數據庫中。
利用OPC Server軟件與I/O Server進行通訊,實現數據采集,通過IAS模版和測點實例開發,以及Intouch實時組態畫面,實現在地面控制中心進行實施監控。
4 主要技術指標
(1)通訊協議接口:包括RS485、TCP/IP。(2)膠帶運輸機監控系統的控制方式,主要有集控方式、就地控制方式,正常生產采用集控方式、檢修期間采用就地控制方式,符合現場實際生產要求。(3)皮帶控制系統集成軟件平臺采用FactorySuite A2。(4)數據傳輸以1000M工業以太光纖網、現場總線為基礎。
5 井下皮帶運輸機遠程監控系統主要特點
(1)完成井下所有主要膠帶運輸機生產全過程的實時監測、遠程集中控制,對膠帶運輸機的開停、各種保護狀態、帶速進行監測。(2)地面控制室監控計算機界面友好、功能齊全、逼真的動態畫面和全中文顯示,實時顯示井下膠帶運輸機運行狀態,安全確認機制,操作嚴謹且簡單,易于對操作人員培訓。(3)生產數據存入數據硬盤,可由信息管理系統按需調用。(4)網絡診斷,監控計算機工控軟件監測通訊是否正常,提高故障排查效率。(5)通訊網絡速度快,距離遠,可靠性高。
6 結語
井下皮帶運輸機遠程監控系統的建立,大大促進了礦井信息自動化的建設步伐,使井下膠帶運輸機崗點達到無人值守水平,提高了現場人身安全系數。通過現場監測監控設備對膠帶運輸機的實時監控,用科學數據顯示其運行狀態,提高了井下現場設備的安全系數。地面監控室的建立,大大提升了礦井安全管理,生產管理水平。同時,該系統的建立,打破了以往的工作模式,不僅提高了工作效率,提升了工作質量,增強礦井原煤運輸系統的安全性、穩定性,為礦井的高產高效做出應有的貢獻。
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論文關鍵詞:變電站;電力系統自動化;監控系統
變電站的遙視技術系統融合了網絡視頻和數據采集兩大主要功能,集遙視系統、安全保衛系統、消防系統、環境監測系統和動力監測系統五大功能子系統于一身,構建多級監控網絡系統構架,各級用戶都能夠實時、直接地了解和掌握其下屬變電站的情況。一旦變電站內部發生安全或者設備數據的報警,系統可對發生的情況及時作出反應,并可通過系統中的調度視頻會議功能,及時進行可視化調度處理,便于應急指揮,擺脫了傳統系統相互獨立、各自應用的非智能化模式,實現變電站多層次、立體化的安防自動化系統。
一、系統方案概述
一個能夠實現多級管理的樹型網絡結構的視頻調度系統,往往涉及市調、縣調、變電站的多級網絡結構視頻調度系統,系統集視頻監控、視頻指揮調度、視頻會議等多功能于一體,并輔以適當的警戒功能以實現變電站“五遙”,為變電站實現真正的無人值守創造條件。在滿足需要的前提下,保證系統的穩定可靠,節省投資,使系統發揮良好的經濟效應。具體如下:多級視頻監控,實現對變電站,運行重點區域的實時統一監控,使得從市調到縣調各級電力單位都可實現對自己所轄變電站的實時監控。各監控點的現場圖像和現場環境(紅外、煙霧、水浸、門磁等)監控,并產生告警聯動。監控的范圍除了設備監控、運行狀況監控、安防監控,還可擴展到對所屬單位工作人員工作情況的監控。系統監控設計是一個多級的監控系統,不僅實現對口監控,還可以根據具體地理位置,實現相關外派單位的監控,橫向的監控。視頻調度,市調- 縣調-各變電站監控調度室,按照隸屬關系可進行視頻調度。視頻會議,各級單位監控調度中心可召開視頻會議。多客戶端瀏覽,調度中心以外的監管機構可以依據權限登錄系統,瀏覽各變電站、運行中心的運行狀況。系統最大支持40個客戶端同時訪問一路攝像機的監控鏡頭,而不影響網絡運行情況。
系統結構quinfo系統是一個基于客戶機/服務器模型的系統,同時支持b/s構架,即瀏覽器直接瀏覽監視,整個系統主要由視頻采集端、監控服務器端、客戶端以及傳輸網絡等幾個部分組成,可實現視頻存儲、視頻回放、攝像頭遙控、報警檢測、遠程檢索播放等功能。監控服務器對視頻采集端提供的數據進行處理,如數據壓縮、數據傳輸、圖像報警檢測、視頻存儲等。
二、系統主要技術參數
關鍵詞:城市路燈 GPRS無線通訊 智能監控系統
中圖分類號:U672.7+4文獻標識碼:A
一、引言
路燈對于城市發展的作用不容忽視,城市路燈的建設和管理不但關系到社會的安定和經濟的繁榮,而且也影響著市容市貌,作為實用工具和景觀工程,城市路燈的照明建設日益受到政府和各界的關注。這項基礎設施建設代表著一座城市的現代化水平、經濟實力、乃至人文特色,而它工作難度大、技術含量高的特性也給城市的建設者們帶來考驗,城市路燈照明是人們日常生活中不可缺少的公共基礎設施,在全國各地供電緊張的情況下,關閉景觀燈、調節路燈的開關時間等應急節電措施在廣泛應用,一般只在用電高峰間啟用,看似有效的措施卻卻見效甚微,一方面節約資源有限,另一方面又給人們的日常生活帶來負面影響,而要想真正做到少浪費,多節約,只有實施路燈的智能化管理,才能使我們的每一度電都能物盡其用!真正做到符合城市現代化發展的需要,百姓安居便民出行、路燈照明管理有效控制。
二、國內及本地城市路燈照明系統的現狀問題分析
1.國內城市路燈照明系統的現狀問題
根據相關權威數字統計發現,目前我國城市路燈約有1億盞,安裝功率達2.5萬千瓦,照明一年的耗電量就達590億千瓦時。另據住房和城鄉建設部的《關于2010年城市照明節能工作專項監督檢查情況的通報》顯示,在2005年至2010年期間,我國多數城市道路照明單位功率耗電量正在逐年發生變化,以每年3%的速度下降,截至通報之日起已累計節電14.6%,其中,日照、柳州、遵義等城市節電收效較為明顯,甚至達到了25%。
可見,城市照明領域具有相當大的節能潛力,其他城市也有潛在上升空間。但如何挖掘這一潛力并找到切實有效可行的途徑,成為城市節能工作的重中之重。出現這一困難的根本原因在于受城市規劃剛性、新型節能設施生產技術不成熟和照明規模、更換成本較高等三大問題的制約,國內城市路燈照明系統中普遍存在的管理落后、技術欠發達等因素是導致電量浪費的癥結所在,面對消耗日益嚴重的電力資源高能耗、高電費,路燈設施設備陳舊、燈具用量大、損耗大及照明盲點多、維修不及時等普遍現象來說,改善并解決這一現狀成為社會的突出問題之一。
2.本地城市路燈照明系統的現狀問題分析
在實地調查和多年工作經驗的總結中我們發現,連云港地區的城市路燈照明系統主要延續采用傳統的有限通訊管理模式,經常給監管者和維護者的工作都帶來極大困擾,主要存在如下幾個方面的問題:
⑴路燈供電線路長,線損過大直接導致能耗過多,不但浪費資源,而且造成了過多的成本支出,同時給后期的維護更換增加了成本;
⑵路燈設備分散,管理人員少,管理困難,人力控制開關每天的耗時太大,在季節變換中,每個控制點的開關燈的調節周期頻率更高,尤其在城鎮化水平不斷提高,城市范圍不斷擴大,路燈照明設施區域不斷增多的現狀下,工作范圍的不斷擴大給有限的人力管理帶來極大挑戰;
⑶多采用較為普通的簡易時控器控制方案;會出現管理和故障發現滯緩的情況,不能及時發現并掌握各路口路段的照明情況,信息不能反饋,更不能實時控制,很難達到對不同路段、不同時間和不同燈型的有效控制和管理,導致資源配置不夠合理;
⑷傳統的有限通訊管理模式,導致在巡檢過程中的耗時較長,無形中增大了工作人員的工作量大,效率低,成本高的矛盾對比明顯;
三、GPRS在路燈遠程監控系統中的應用特點
1.讓管理無盲點死區
GPRS無線通訊監控系統的應用,主要是在路燈控制系統的線路終端配置了GPRS傳輸模塊,并根據不同路況及管理要求進行差異化的模塊銜接,讓監控者能夠隨時掌握和監控路燈照明和故障狀況,讓管理無盲點死區,遇到故障能夠及時發現盡快處理,大大提高了工作效率。
2. 靈活且時效性強
GPRS的模塊安裝非常靈活,上面提到而已在原有線路上鋪設,但并不意味著要按部就班,它可以在每一個路口安裝,也可以由一個GPRS模塊同時監控多個路口,隨意性很強,能夠滿足使用者的多種要求,方便統籌管理。
而且它具有實時在線功能, 能時刻監控各路段的照明情況,尤其在出現人力等不可抗因素時,如惡劣天氣等,可提早或者進行系統預置,在遇到突發狀況時,快速對路燈控制智能終端采集的數據進行分析,及時采取措施并制定有效方案,避免因城市路燈照明系統的不完善造成重大交通事故的隱患發生。
3簡單方便省時省力
該應用無需鋪設新的線路,只需要在原有的線路上增加GPRS端口功能,就可以將監控數據通過專線傳輸到指定位置,并通過無線通訊的網絡模式來接受遠程監控智能系統管理者的相應指令。更主要的是,在這種現代化的無線通信管理模式下,有利于利于城市路燈照明系統的差異化的針對性管理,起到事半功倍的作用。
四、GPRS無限通訊遠程監控智能系統的應用效益
1.經濟效益
能夠有效的節省成本。不再需要鋪設有限通訊的專線,因此安裝更加簡單方便,施工效率也會大幅提高;加上每個箱變只需要一個GPRS收發器,能更好的節約GPRS流量。只需要通過現有的電力線架設通訊控制網絡,在有效的節約人力物力的同時;更能夠保證通訊的順暢,即便天氣和地形狀況不佳,該遠程監控智能系統也不會受到任何影響,始終保持順暢自然。
此外,它對光亮的感應和開關的自動調節功能對延長燈具的有效壽命起到了良好保證,在減少燈具更換次數的同時,也有效的節約了資源,減少有害氣體的排放污染。通過對半夜光亮度的遠程靈活設置,大大的減少了對有限電力資源的浪費。
2. 管理效益
每天可進行自動通、斷電操作;可保證工作日、節假日按不同的時間自動通、斷電;可對用電設備進行分區、分線路管理。通過微機、集中器設置,防止非授權人操作,確保斷路器安全可靠。依據用電情況,可判斷無人值守的用電設備運行情況。所有運行參數(自動通斷電時間,區域劃分)可在管理終端隨時設置,隨時啟用,方便管理。
3. 社會效益
除了具備以上特性外,這種遠程監控智能系統還具有良好的社會效益,便民功能得以彰顯,它能夠根據天氣情況和實際光的亮度來自動調整開關和亮度,智能化管理比人的管理更靈活,它會在天氣不好的時候自動快速的啟動開關,反之光照過強的時候則會自動關閉,對于安裝在橋下或隧道的路燈,則會根據實際的監測來自動以最佳的亮度打開路燈,這種智能型的人性化照明管理方式能大大提升公眾的滿意度,提高民眾的城市生活幸福感。
五、結束語
總之,城市照明節能還有很長的路要走,不能只追求城市建筑規模和打造景觀城市而盲目增加照明亮度。采用先進的高科技路燈照明遠程監控管理系統來節能減排刻不容緩,尤其從技術層面上來說,完善的城市照明控制系統是城市照明節能的關鍵。除了這里提到的GPRS無線通訊管理方式外,GSM的無線透明傳輸終端等多元化應用及選擇綠色節能的照明產品,都是快速持久節能的有效措施,尤其在國家乃至全球對于節能減排的要求都在不斷加強,路燈照明系統的智能化和管理的科學化剛好符合這一時展趨勢的政策要求,也將是城市路燈建設發展的必然方向。應得到城市建設者們重視。
參考文獻
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【關鍵詞】遠程;故障診斷;監控
1.引言
在工業化時代,大規模機械電氣設備的使用讓社會生產效率大幅度的增加,但與此同時,機械設備故障也頻繁發生,延誤生產時機。所謂故障,是指機械系統偏離正常功能,造成設備基本功能不能保證。最初故障診斷是依賴人員的個人經驗及簡單檢測儀器,隨著電工電子、傳感器、信號分析、計算機等技術的發展,對發生的故障,除要求設備管理人員具備掌握一定的機械專業技術、還要有電氣、計算機等專業知識。這對于依賴于個人知識儲備在故障面前顯得杯水車薪,特別是高技術含量進口機械設備故障如民航發動機故障,我們有時候卻無能無力而不得不依賴外國專家指導。這樣在計算機網絡的發展下,基于WEB的遠程故障診斷分析由此而產生。
遠程故障診斷可提高復雜機械電氣設備的維護和診斷,實現對分設備和關鍵部件進行分散集中式監視、診斷和管理。不僅提高了設備的管理效率,降低了維護費用,還提高了故障診斷的水平和快速性,也有利于資源共享。
2.監控診斷系統
監測與診斷主要是根據快變信號、緩變信號以及開關量信號的變化,運用通頻和分頻振幅值等多種方法來判斷機組是否正常運行。
系統需有多種采集卡,包括振動信號采集卡、轉速采集卡、溫度壓力流量采集卡以及報警信號采集卡。還需要有相應的信號變換和調理電路。各種參量的獲取是通過振動、溫度、壓力、轉速等測量傳感器實時獲取機組工作狀態信息。然后將各種信號通過信號分析處理方法通過PC總線和計算機顯示出來,實現各種工況的實時顯示。再到更高層次就是利用智能診斷系統對監測的數據進行分析和模態識別,利用邏輯推理和數值分析方法相結合的方式,利用專家知識和固有原始數據進行分析和比較,得出診斷結論,以上過程可用下圖結構表示。
圖1 監控診斷系統組成框圖
3.遠程故障診斷地應用
遠程故障診斷是一門實用性強的技術,它在工業、醫療、石油、航空等各個方面都有廣泛地推廣和使用。
利用INTERNET技術,FANUC的數控機床采用了C/S的架構設計,這其中包括了服務器和客戶端。運用SQLSERVER 2008可以創建數據庫,利用TCP/IP協議可以建立通訊鏈路,利用柔性制造系統可以對機床故障診斷分類,利用電腦分發出診斷號、參數號,進行PMC接口診斷。也有的專家獨辟蹊徑,將遠程故障診斷在數控裝置的應用劃分成了四個模塊,即信息檢索模塊、智能診斷模塊、網絡會診模塊、遠程檢測模塊。信息檢索模塊主要是利用專家系統人工或者機器進行檢索,智能診斷模塊主要應用對檢測信號進行分析,再利用與此類似的遠程數控設備監控診斷系統是由CNC、現場監控工況機,數據存儲服務器、WEB服務器及遠程監控與診斷系統中心等組成。楊賢等介紹了一種監控軟件,HOMS監控軟件是以狀態監測為基礎,最優檢修決策為目的的。它的體系架構為狀態監測系統,廠級診斷中心,企業級決策中心。
在汽車行業,常用的維修檢測設備是從電噴車解碼器、手持式故障診斷儀慢慢發展到行業中比較流行的離線PC式汽車故障診斷儀。現在又有新的趨勢了,顏伏伍、曹愷等研究了基于智能手機的汽車遠程故障診斷。他們發現一些手持式診斷設備存在攜帶不方便、缺乏維修指導并且診斷效率低下等情況,利用ARM公司推出的開發復雜應用程序的RVDS(Realview Development Suite)開發工具設計實現了讀清故障碼、讀凍結幀、讀數據流等,另外還具有遠程交互能力和方便專家進行遠程輔助診斷等功能。
在石油與礦山機械領域,王峰、路小琪研究了基于物聯網的礦井提升機感知系統設計。所謂物聯網就是通過二維碼識別設備、射頻識別裝置、紅外感應器、全球定位系統和激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網相連接,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。在這種技術環境下,提升機控制系統通過傳感器、檢測設備以及安裝在系統中的無線傳感器等關于該設備的運行狀態經過以太網傳遞至調度室。在長輸油氣管道中,實現輸油泵在online狀態下監測最好是使用在線故障診斷軟件,可是幾乎所有的都是通過安裝在設備商的各種監測儀表,然后通過網絡上傳到SCADA系統上進行數據分析處理、多線程進行管理。可以達到實時監控狀態,準確地找到故障報警。在鉆機的在線檢測中,從萬生、張鵬飛、林智敏、于輝等人在石油機械雜志上研究了利用國際上最先進的remote數據與圖像監測處理技術,采用移動通信衛星實現了遠程數據及視頻傳輸的功能,利用這些專有技術實現了數據的網間共享以及信息捕捉等功能。在壓縮機的故障診斷與監控上,吳文莉采用了嵌入式CPU和無線通訊GPRS發送模塊如遠程數據傳輸單元DTU組成。在對鐵路設備的診斷系統設計中,李桂林發表在《自動化與儀器儀表》上論述了采用計算機網絡、數據庫技術和故障診斷技術,一定程度上提高了列車的運行效率和保障了行車安全。
另外,Deb.S,Domagala.C,Gho-shal,Alena.R在《The international society for optical Engineering》利用美國Qualtech的軟件開發了一種基于上述系統判斷的遠程診斷服務器,建立了遠程檢測空間服務站的模型。我國葉文君等利用基于模型和信號處理的方法對空調系統的故障診斷和檢測進行了分析和總結。在機器人焊接方面,由星云焊接公司研制的Nebula型焊機,它可以通過互聯網實現遠程故障診斷、遠程檢測,還可以將數字電視技術應用在它上面。
4.結語
文章簡要介紹了故障診斷系統的組成和基本原理,肯定了基于WEB故障診斷系統的作用,并且介紹了監控檢測系統的組成以及遠程故障診斷在各行各業的應用。基于WEB的故障診斷技術發展已有多年了,相關技術已經日趨成熟,對于遠程故障診斷的前景可能會在對故障位置精確性確定、故障時間準確性預測、檢測故障地點的精密化等方向發展。
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Abstract: With the continuous development of the technology of the Internet of things, people's expectations and definition of the family no longer stick to the traditional way of life. The smart home has become a hot research in the field of information technology in recent years. In this paper, the smart home design of Internet of things is based on FPGA technology. It can collect the information of temperature, humidity and light intensity in real time, implement the environmental control system, intelligent fish raising system, intelligent food and beverage systems, multimedia control system, security alarm system and other functions, and provide new physical network smart home life experience for the users.
關鍵詞:智能家居;FPGA;ZigBee;無線傳感器節點
Key words: smart home;FPGA;ZigBee;wireless sensor node
中圖分類號:TP273 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2016)18-0068-02
0 引言
智能家居系統的概念起源于上世紀70年代的美國,隨后,傳播到歐洲、日本等國并且得到了很好的發展。在我國,智能家居這一概念推廣較晚,約在90年代末家居智能化系統才得以進入國內,但發展速度驚人。隨著物聯網技術的不斷發展,根據人們需求而開發設計的智能家居系統擁有更加優越及復雜的配置,可以將家庭中各種通信設備、家用電器以及家庭保安裝置通過物聯網技術連接起來,實現環境控制、養魚養花、燒水煮飯、多媒體控制及安全報警等功能,并可以異地監控、管理、報警,為住戶提供安全舒適、高效便利的學習生活及工作環境。
由于智能家居系統還缺乏統一明確的國際標準,許多公司開發出的產品都是基于自己組網和信息交換協議,很多產品是針對特定的組網環境開發的,部分核心技術沒有對外公布,技術復雜,直接導致了使用范圍的局限性。再者,缺乏對應的第三方產品,各個接入設備之間不能兼容,互操作性差,不利于產品的擴充,因而進一步局限了產品的發展。再加上有的系統成本過高,嚴重影響了產品的普及。本文通過FPGA構建了一個嵌入式控制處理平臺,利用FPGA技術低功耗、定制性高、擴展性強、接口靈活等優點,實現了物聯網智能家居控制部分的設計,能夠滿足家居需要。
1 FPGA在物聯網智能家居中的應用
目前常見的智能家居系統大多基于ARM的嵌入式系統,這類系統并不能同時支持多種無線通信協議。通過整合多種無線通信控制方式,來實現基于FPGA的物聯網智能家居控制器,為智能家居的控制領域探索了一種新可行性的方法。利用FPGA芯片可自由定制以及接口靈活性的特點,設計智能家居控制器各個模塊,相比ARM單片機支持串口少的短板,可以使系統在同一時刻支持多種通信方式,從而使系統具有更高的適應性和可擴展性,能夠同時控制多達31個家用電器,基本滿足日常家居需要。基于FPGA的物聯網智能家居在設計實現的過程中,使用了Quartus II等集成開發環境,以及ModelSim專業仿真工具,利用Verilog HDL硬件描述語言,在Altera公司的DE2開發板上進行開發設計。
2 基于FPGA的物聯網智能家居設計
2.1 系統功能
基于FPGA的物聯網智能家居系統能夠最大限度地使家居更加智能化,其三大關鍵功能是通過網絡信息終端進行信息的獲取、處理以及,進行信息的及時反饋;對相應的單元以及一些機構進行控制,實現實時監測;兼容性一定要足夠強大。該系統特色功能具體如下:
①環境控制系統:對室內溫度、濕度、亮度進行實時測量,通過人設模式控制空調、加濕器、窗簾、燈光等設備達到宜居的室內環境;②智能養花系統:通過測量相關參數,提供澆水、施肥、遮蓋陽光等功能,可以遠程監控養花,或者自動養花;③智能養魚系統:通過測量相關參數,提供補氧、喂食、控溫、換水等功能,可以遠程監控養魚,或者自動養魚;④智能餐飲系統:通過控制燒水壺、微波爐、電飯鍋等設備電源及煤氣開關,完成燒水、蒸煮、烹飪等功能,可以遠程監控完成或自動完成;⑤多媒體系統:通過開關控制,可以遠程操控電視、音響、電腦等設備;⑥完全報警系統:通過測量相關水電氣參數或者紅外感知參數,對室內實時監控,如有危險提示則報警。
2.2 系統架構
該系統是以單個家庭為單位進行安裝,智能家居控制臺采用大唐移動公司研制的智能家居控制試驗箱,ZigBee中心節點采集環境信息。FPGA相當于智能家居系統中的管理中心,其核心是采用Altera公司推出的32位高性能軟處理器nios2與每個子節點連接。管理中心通過串口可根據接收到的ZigBee中心節點數據進行處理,并通過家庭總線系統與其他節點設備進行關聯操作,實現家庭環境的監測與管理,從而為用戶提供安全、舒適的生活或工作環境。智能家居控制器系統結構圖如圖1所示。
2.3 硬件結構
2.3.1 FPGA部分
系統的核心控制部分由FPGA實現,其設計思路是:采用Altera公司DE2-70開發平臺來完成系統設計,從ZigBee網絡傳輸過來的數據經過串口后存儲到DE2-70開發板上的SDRAM中,在FPGA控制平臺上,由Altera的IP核構成Nios II軟核,并植入FPGA芯片中,然后通過軟件編寫來實現FPGA控制平臺的功能,然后系統從SDRAM中讀取數據后將溫度、濕度等信息顯示在LCD液晶屏上。FPGA系統的Nios II軟核結構如圖2所示。
2.3.2 無線傳感器節點
無線傳感器模塊由ATMEGA128和CC2420組成,CC2420通過SPI總線連接到ATMEGA128。CC2420是Chipcon As公司推出的首款符合2.4GHz IEEE802.15.4標準的射頻收發器,該器件包括眾多額外功能,是第一款適用于ZigBee產品的RF器件。該模塊能夠在低電壓低頻率模式下開始工作,同時能夠進行低功耗操作,還能夠支持許多種不同的低功耗模式,例如睡眠模式以及深度睡眠模式等,都是可以實現的,從而達到系統更加智能化的目的。無線傳感器模塊如圖3所示。
2.3.3 ZigBee中心節點
ZigBee中心節點使用大唐移動公司研制的智能家居控制試驗箱配套產品,模塊內嵌工作頻率2.4GHz基于IEEE802.15.4標準的ZigBee通信協議,支持最新的RS232串行模式,在此標準通信協議下,經測試,ZigBee中心節點每次接力通信都能在75m范圍內提供250kbps的速率,能在網狀或多次跳接無線網絡內支持串行數據路由,速率最高可達38.4kbps,能夠達到目前國內產品的最好性能,完整體現了最新ZigBee網絡層的強大功能。
3 結論
本系統通過FPGA構建了一個嵌入式控制處理平臺, 利用FPGA技術低功耗、定制性高、擴展性強、接口靈活等優點,實現了物聯網智能家居控制部分的設計。最終通過Altera公司的DE2開發板驗證,本控制系統在板載50MHz的時鐘頻率下穩定運行,實驗結果達到了預期目標。該系統中的部分模塊已在我學院SMT實訓基地自主開發研制并生產。另外以該系統項目為例,通過翻轉課堂教學模式激發了學生的實踐操作能力、創新能力,對在研課題具有較好的理論價值和實際意義。
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論文關鍵詞:院前急救人性化護理探討
院前急救是醫院急救的前沿陣線,面對的是急、危、重病人,具有隨機性強、時間緊、流動性大、急救環境條件差、病種復雜等特點[1]。人性化護理是由美國人華生(Watson)首先提出的“人性照護”護理模式發展而來,所謂“人性照護”即護士必須有人性科學的認知,給予病人人性化照護[2]。隨著急救醫學的不斷發展,院前急救的人性化護理日益受到廣泛關注。
1 院前急救的目的
院前急救是急診醫療體系(EMSS)的首要環節,主要目的是對突發性、急發性傷病員,在第一現場及轉送中途實施盡快、準確、有效、連續的醫療救治和護理,最大限度的控制、穩定病情,贏得救治時機,達到“救死扶傷”的目的。
2 院前急救人性化護理的方法
2.1配備優良的急救儀器設備 作為急診醫療的首要環節——院前急救,更需要不斷改善設施設備,建立救護車遠程監控體系,配備防震性能好的救護車和齊全的醫療設備,如:全自動心肺復蘇器、心電監護儀、呼吸機、除顫器、供氧裝置等。也就是說,救護車就是一個現代化的小型醫院。
2.2建立規范的急救管理制度 院前急救護理絕非單純的注射和普遍處置。因此,堅持建章立制的嚴肅性和操作規程的嚴格性,是保障院前急救質量的堅實基礎。如:《急救信息管理制度》《急救護理人員值班、調配制度》《救護車醫療設備配置、使用制度》《監護轉送制度》等規章制度。每位護理人員就象執法一樣,有法可依,執法必嚴,違法必究,使患者安安心心地接受急救護理。
2.3掌握高超的急救護理技能 院前急救涉及病種廣、學科多,易出現難以預料的情況,其效果好壞直接關系到病人的生命。在實施生命救護時護理論文,其時間性、技術性對能否挽救病人的生命至關重要,急救技能、應急能力、反應水準的高低是決定急救成敗的關鍵[3]。
2.4形成密切的急救醫護配合 司機、醫生和護士是院前急救中一個三位一體的搶救單元。在整個搶救的過程中,要本著病人的生命、利益第一,醫生、護士、司機不分彼此、通力配合,努力將院前急救工作做得天衣無縫,圓滿地完成急救任務。
2.5建立融洽的人性護患關系 人性化服務是在原有服務理念上的一種升華和發展,它是醫院贏得病人的基礎[4]。護理人員在院前急救的過程中,要善于營造溫馨、和諧的護患關系,時時處處為病人著想,使患者眼中的我們,不僅僅是醫生、護士,更是朋友、親人。
3 院前急救人性化護理的效果評價
3.1堅實的物質保障 院前急救隨機性大、時間緊迫,需在最短的時間到達現場。為此,必須隨時掌握路況信息,指揮司機以最快的速度到達第一現場,以免因交通阻塞而延誤搶救時間,錯失最佳搶救時機,這點體現了建立救護車遠程監控體系的必要性。搶救鄉村病人,配備防震性能好的救護車尤為重要。院前急救面對的是急危重病人,病種病情復雜,為確保能充分應對可能出現的各種緊急情況,急救車除備有必需的急救物品外,還應配備齊全的醫療設備。
3.2嚴格的操作規程 完善的規章制度及操作規程,是保障院前急救質量的重要基礎。首先應建立“快速反應機制”。院前急救呼叫緊急,無時間界限,護理人員必須隨時處于應急待命狀態,接到指令后,迅速限備急救物品,以最快速度到達現場。第二應建立“知識技能考核機制”。護理人員要能護理、急救內、兒、婦、外、五官等各種病種的病人,因而要有較全面的護理知識與病情觀察能力。第三應建立“護理效果考核機制”論文格式模板。急救工作要求果斷、迅速,分秒必爭,必須有熟練的護理操作技能;現場工作環境大多復雜,可能導致感染,因此,必須嚴格執行無菌操作技術。第四,應建立“護理檔案記錄機制”。在搶救中,所有用藥及治療均依據醫生口頭醫囑,護理人員須保存用藥后空瓶,以備查詢。如果情況許可,應該做好搶救記錄等。
3.3熟練的護理技能 護理人員必須具備扎實的臨床醫學知識和精深的醫學技能,如不加強學習和訓練,就很難完成院前急救護理任務。第二要掌握熟練的復蘇操作能力。這不僅是醫生應具有的能力,也是急救護理人員所應掌握的基本技能,在處理突發事件時護理人員積極主動地參與可能為傷病員帶來更大的希望。第三要掌握搶救設備的使用。現在的急救設備絕非單純的一個急救箱,全自動心肺復蘇器、心電監護儀、呼吸機、除顫器、供氧裝置等現代醫療設備已逐步配備進救護車。這就要求醫生護士都要掌握這些現代搶救設備的使用。
3.4積極的團結協作 在院前急救過程中,醫務人員既要有明確分工,又需要積極地整體參與,尤其在突發事件中有大批傷病員的情況下護理論文,就更要求統一指揮、團結協作。護理人員一定要主動參與、主動協助。首先要能獨立操作,根據現場緊急情況進行初步判斷,完成基礎性的護理操作和醫療操作。其次,要積極協助醫生,使護理過程與診療過程相輔相成,配合默契,使患者及時得到有效的醫治和護理。
3.5人性的護理服務 院前急救病人多為突然發病或病情加重,病人或家屬心理上焦慮、恐懼、求救心情迫切,對醫務人員期望值高,容易產生誤解和沖突。因此要在現場即建立良好的護患關系。首先是尊重患者。人性化護理的核心是尊重患者的生命價值和人格尊嚴,還有尊重患者的隱私權與面子,不使患者感到窘迫、尷尬或難堪等。第二要誠實守信。對患者的承諾就一定要兌現,而且一定要做好。護理人員必須要能夠被患者所信賴[5]。第三要善解人意。護士能主動察覺患者的需要并及時伸出援手。例如,注意到患者在轉運途中情緒有異樣,甚至十分激動。護理人員就必須學會察言觀色,揣摩人心,切身了解患者所面對的恐懼和困境,與患者建立溫馨、和諧的護患關系,以“朋友”“親人”的角色真誠而無私地幫助患者及家屬。
院前急救醫療是一條綠色生命通道,它維系著病患者的生命和家屬的期待。因此,院前急救護理要重視病人及家屬的需要,將人性化護理理念應用于院前急救護理體系之中,尊重病人的生命價值、人格尊嚴,使病人在就醫全過程中感到更放心、更安心、更稱心、更舒心,整體提高院前急救的護理質量,促進院前急救護理工作的發展。
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關鍵詞:電氣自動控制;高校實驗室;排放廢氣凈化系統;改造工程設計;排放標準 文獻標識碼:A
中圖分類號:X701 文章編號:1009-2374(2015)08- DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.
隨著現代科技不斷發展,科學技術的不斷創新進步,對于高校科研實驗室的各項要求也不斷提高,實驗室內溫度、濕度、潔凈度,要求越來越高,特別是對實驗室的排放有害廢氣凈化處理更為重視,應用范圍也越來越廣。許多的科學研究、空氣環境的標準好壞對現代科學的發展,生產技術的進步有著密切的關系,論文就某高校科研實驗室系列排放有害廢氣凈化處理系統進行探討。
1 工程概況
某高校科研樓承擔(教學科研的實驗)的場所。該建筑設計根據不同樓層和區域功能特點來配置相應實驗室區域,本實驗樓共13層,每層面積約3000m2,分兩大區域實驗室,由兩套排放廢氣凈化處理系統擔任實驗室排風廢氣凈化任務,兩套排放系統安裝在本樓層的天面平臺。這次改造主要針對滯后缺陷控制系統線路,重新設計采用PLC模塊自動控制系統,提高系統運行效能,確保安全運行。
2 實驗室排放廢氣凈化系統改造工程設計
設計流程圖如圖1所示:
3 控制系統的改造工程設計
3.1 系統控制方框流程圖
系統控制方框流程圖如圖2所示:
3.2 控制系統的改造工程設計
我們在制訂改造實驗室排放廢氣凈化系統建設方案中,采取新思路和新的方法,既在原來的設備基礎組合上,以補配置、以排風廢氣凈化系統為主,配以各單元實驗室的排風通風柜輔助設備。
為保證控制達到國家環境標準的要求,我們選擇采用PLC模塊與人機界面自動控制系統,結合網絡遠程監控系統,全天候全區域監控、及時發現問題及時解決,針對高校實驗室各單元,使用排風-通風柜無規律和頻繁啟動的特點,自動控制系統識別實驗室單元使用通風柜時,排風廢氣凈化系統才啟動運行,反之實驗室實驗結束系統也自動結束,達到智能控制,從根本上解決系統故障率高、運行成本高、不節能、操作使用繁瑣等問題,克服了過去傳統的控制原理中存在系統設備安全無保護滯后的缺陷;
3.3 控制原理
采用PLC模塊與人機界面以及二次回路結合的控制系統,編寫完善的運行PLC程序,把PLC控制程序寫入模塊。當各單元實驗室要啟動排風通風柜時,系統會自動識別到各單元操作觸發啟動信號后,根據單元啟動系統順序要求,打開單元排風通風柜電動風閥,系統確認通風電動風閥已經打開后,系統自動啟動單元通風柜排風電機、系統變頻器(主要控制輸出)主排風電機、附塔自吸泵、排放廢氣紫外線燈管以及系統保護系統,其他實驗室單元若使用排風通風柜時,主系統會自動保持運行狀態,直至最后單元使用結束,系統根據關閉順序才會自動關閉。
保護系統會自動識別各單元電動風閥是否有打開或關閉、單元通風柜排風電機、主系統附塔的自吸泵、主變頻器-排風主電機、紫外線燈管、配電系統、等電位系統以及其他設備的運行情況是否正常,模塊系統會自動檢測到某一電氣設施正常或不正常時,系統會自動采取相應的保護措施后,并在系統人機界面,顯示文字告知故障點,有利于快速解決故障隱患,達到系統安全
運行。
3.4 保護系統原理
保護系統的監控信號,采用電流變送器,安裝在配電單元輸出端,拾起系統設置的信號參數,反饋給PLC模塊程序,由系統程序識別某個單元電氣設備是否執行保護,達到保護目的。
3.5 系統的防雷、電網脈沖電壓、保護接零
采用等電位接法與PLC程序配合進行保護,用電流變送器接入用電零線單元,拾取零線漏電信號反饋到系統程序,根據系統設置的允許漏電電流大小,從而啟動保護指令。
系統采用等電位保護系統和防雷器的配合,可以根本上解決低壓配電網中的脈沖電壓干擾、漏電保護、過負載保護以及防直擊雷、閃電雷、感應雷、電氣設備零線過載保護等,具有針對排放廢氣凈化系統安裝在樓層頂層的特點,使系統設備和用電安全具有可靠防護措施和保護系統。
等電位系統指電源端零線與接地線直接連接,電網端零線與接地線形成等電位,當配電系統在零線和接地線上有任何的高脈沖電壓,等電位保護系統就會根據我們設置的所需保護參數,自動切斷故障配電設備,并配合PLC程序-人機界面,顯示文字報警區域,可以快速自動排查故障區域,不影響其他區域運行,達到保護電氣設備。
等電位保護系統設計原理:系統采用PLC模塊,編寫自動控制程序,在各支路配電支路網電源總零線、總接地線上,安裝低讀數-高靈敏度的電流變送器,拾取等電位電流和電位差的信號,反饋給PLC控制系統程序,自動參數比較后,進行各自指令動作保護。
3.6 遺忘關閉/時間預設功能
利用PLC系統程序的時間指令,把我們所需要的設置時間指令,編寫在各單元的控制回路中,配合運行指令結合,形成預設置的遺忘功能指令,當啟動了單元通風柜運行時,而忘記關閉單元通風柜、系統預設最長運行時間立即啟動計時,各單元實驗室操作啟動通風柜運行所需要時間功能。當某個單元操作忘記關閉通風柜時,系統可事先設置最長使用時間,當時間到了,系統自動會關閉,防止系統長時間不停運行以及不安全
隱患。
預設功能:單元操作可以預設所需要使用時間,這樣可以掌握做實驗的控制時間,有利于實驗的完整性、兼容性。把系統運行提高到較先進的智能控制操作,充分利用系統運行效率,安全穩定、節能。
3.7 網絡遠程監控系統
利用網絡建立PLC控制系統-人機界面的遠程網絡平臺,實現全網絡全天候的監控系統,可以實時遠程監控處理系統運行狀態,及時解決故障,確保系統安全
運行。
3.8 系統變頻器
主要控制排放廢氣凈化系統的主排風機運行的變頻,可以實現排風機的最佳運行效能,變頻器的控制參數,采用電流變送器拾取在各單元實驗室的通風柜排風電機的運行電流的信號參數,由電流變送器拾取信號-反饋PLC系統程序,進行比較后,指令變頻器所需要變頻參數,達到控制變頻節能效果。
4 結語
該科技樓實驗室排放廢氣凈化系統經過兩年多的實際運行,從實際運行效果上看,各個實驗室的排風通風柜使用排放參數、智能控制以及主系統的排放標準、控制系統,在設計要求范圍內,系統安全穩定、節能、效果良好,達到了設計要求,為我國類似高校實驗室的建設提供參考和借鑒。
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