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關鍵詞:電廠安全生產(chǎn);遠程監(jiān)控;自動控制;遠程監(jiān)控
中圖分類號:TM764
文獻標識碼:A
文章編號:1009-2374(2009)19-0033-02
隨著計算機技術、控制技術、通信技術、網(wǎng)絡技術等的快速發(fā)展,逐漸形成了工業(yè)控制的數(shù)字化、智能化與網(wǎng)絡化,使計算機控制系統(tǒng)逐步從集散控制系統(tǒng)(Distributed Control System,DCS)走向以現(xiàn)場總線為基礎的分布式現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(Fieldbus Control System,FCS)。FCS是集當今計算機技術、網(wǎng)絡通信技術和自動控制技術為一體的當代最先進的數(shù)字化網(wǎng)絡計算機控制技術,是一種全分散、全數(shù)字、全開放的控制系統(tǒng),是自動控制技術發(fā)展的焦點和熱點,被譽為工業(yè)自動化領域具有革命性的新技術。
目前全國很多電廠都在實施生產(chǎn)系統(tǒng)的遠程自動化控制改造,采用FCS技術構建環(huán)繞全電廠的安全生產(chǎn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)是必然趨勢,因此,本論文將主要針對電廠內(nèi)安全生產(chǎn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的構建進行分析,以期和同行共同討論。
一、基于CSS架構的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計
(一)系統(tǒng)的架構模式選擇
按照系統(tǒng)終端情況的不同,可將該數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)模式總的分為B/S(瀏覽器/服務器)和C/S(客戶端/服務器)兩種結構模式。B/S結構的系統(tǒng)以服務器為核心,程序處理和數(shù)據(jù)存儲基本上都在服務器端完成,用戶使用IE瀏覽器就可以進行事務處理。C/S結構的系統(tǒng)以服務器作為數(shù)據(jù)處理和存儲平臺,用戶在終端安裝特定的程序來進行事務處理,然后再將數(shù)據(jù)傳遞到服務器端。
結合上述分析,本論文采用C/S/S模式結構。C/S/S模式也叫客戶/應用服務器/數(shù)據(jù)庫服務器結構Client/Application Server/Database Server(C/S/S)模式,是從C/S模式發(fā)展而來的。這種模式中的三層架構“分工”明確。客戶端負責程序的應用和數(shù)據(jù)的讀取、分析等前臺操作,應用服務器存放并運行信息系統(tǒng)的業(yè)務邏輯,數(shù)據(jù)庫服務器存放并管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。由于在客戶端和數(shù)據(jù)庫服務器之間使用了應用服務器來處理業(yè)務邏輯,大大減輕了數(shù)據(jù)庫服務器的壓力,極大地提高了系統(tǒng)的并發(fā)處理能力;另外,由于用戶的請求是發(fā)向應用服務器而不是數(shù)據(jù)庫服務器,使得數(shù)據(jù)的安全性大大提高,數(shù)據(jù)庫服務器的主要職責由應付客戶端的數(shù)據(jù)請求,也為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡共享,故這種結構非常適合實時響應性、安全性、數(shù)據(jù)吞吐率等性能要求較高的系統(tǒng),同時它也繼承了C/S結構的優(yōu)點,目前這種方式是最可靠、最能完美體現(xiàn)電廠大范圍內(nèi)的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的控制特點及要求。
(二)系統(tǒng)層次結構設計
1.上位機系統(tǒng)層次分析。電廠安全生產(chǎn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)采用三層C/S/S體系結構,使得用戶只需要通過客戶端即可輕松完成和實現(xiàn)豐富的信息管理等多種功能,整個上位機系統(tǒng)由客戶端應用程序、應用程序服務器和數(shù)據(jù)庫服務器三個層次構成,其中客戶端應用程序主要完成對電廠遠程監(jiān)控系統(tǒng)的信息管理及控制等操作;應用程序服務器主要集成對全電廠安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)的控制、管理程序;數(shù)據(jù)庫服務器主要是用于存儲電廠安全監(jiān)控系統(tǒng)的生產(chǎn)、監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù),以備查用。
2.下位機系統(tǒng)層次分析。既然要實現(xiàn)全電廠安全生產(chǎn)的遠程監(jiān)控,就必須要借助網(wǎng)絡層實現(xiàn)對底層電廠生產(chǎn)設備、生產(chǎn)過程的遠程監(jiān)測監(jiān)控,如對鍋爐設備、水輪發(fā)電機組等生產(chǎn)設備的遠程監(jiān)測及監(jiān)控,因此對于下位機系統(tǒng)的層次構成,主要是由傳感采集設備(即傳感器)完成對生產(chǎn)設備的特征數(shù)據(jù)的采集,通過數(shù)據(jù)采集卡加載網(wǎng)絡通信模塊完成數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡遠程傳輸,傳輸?shù)缴衔粰C系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務器,并由用戶通過客戶端應用程序,通過調(diào)用應用程序服務器中的遠程管理控制程序,實現(xiàn)對底層設備的遠程監(jiān)測與監(jiān)控。
3.網(wǎng)絡傳輸層分析。根據(jù)電廠生產(chǎn)設備分布式的特點,以及對電廠生產(chǎn)過程遠程監(jiān)控的要求,本論文采用現(xiàn)場總線技術,同時借鑒工業(yè)以太網(wǎng)的統(tǒng)一通信協(xié)議的特點,對面向全電廠布置的分布式安全生產(chǎn)系統(tǒng)實施遠程監(jiān)控。遠程通信網(wǎng)絡布置要合理,這是在網(wǎng)絡傳輸層布置時必須遵守的。
(三)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的控制實現(xiàn)方式
電廠的遠程控制系統(tǒng)的控制方式采用遠程控制與現(xiàn)場手動控制相結合的方式。首先要實現(xiàn)相關生產(chǎn)設備及生產(chǎn)過程的遠程控制功能,這主要依賴于對底層設備的控制數(shù)據(jù)的組態(tài)而實現(xiàn),通過上位機的客戶端程序,實現(xiàn)對電廠安全生產(chǎn)的遠程控制功能;其次,是要在相應的生產(chǎn)設備或生產(chǎn)過程現(xiàn)場配備手動控制開關,以滿足不同的優(yōu)先級控制需求,也有利于對相關生產(chǎn)設備的現(xiàn)場檢修、維護和系統(tǒng)改造升級等。
二、電廠安全生產(chǎn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)
(一) 遠程視頻監(jiān)視系統(tǒng)設計
1.視頻信號傳輸方式。工業(yè)電視系統(tǒng)的信號傳輸有兩種方式:電纜傳輸和光纖網(wǎng)絡傳輸。這里選定光纖作為電廠遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸介質(zhì),結合目前現(xiàn)場總線發(fā)展的新技術,依靠最先進的工業(yè)以太網(wǎng)通信技術實現(xiàn)電視監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)傳輸。
2.系統(tǒng)設計。電廠生產(chǎn)遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端攝像設備、視頻控制設備、光纖數(shù)據(jù)傳輸設備和視頻輸出設備等部分組成。(1)前端攝像設備。前端攝像設備即為安裝在社區(qū)內(nèi)的各個布點場所的攝像機。地面使用的攝像機由于監(jiān)控范圍較大,大部分使用的是云臺攝像機,云臺是一個能進行水平和垂直兩個方面運動的裝置,安裝于其上的攝像頭能夠?qū)崿F(xiàn)水平350°,垂直90°全方位攝像,因此選用彩色全方位攝像儀。(2)視頻控制設備。視頻控制設備是監(jiān)控系統(tǒng)的心臟,可以分前向設備與后向設備,前向設備主要包括視頻服務器,主要功能是實現(xiàn)視頻信號的聯(lián)網(wǎng);后向設備主要由光發(fā)射機、光接收機、視頻分配器、視頻矩陣控制切換系統(tǒng)、處理器、云臺控制器等組成,一般安裝在總調(diào)度室,完成視頻圖像的接收與處理,遙控云臺的全方位移動,調(diào)節(jié)鏡頭焦距的變化以及各種輸出信號的控制。(3)光纖數(shù)據(jù)傳輸設備。數(shù)據(jù)傳輸設備主要采用光纖進行傳輸,同時需要為整個傳輸系統(tǒng)配備交換機及流媒體服務器等設備,實現(xiàn)視頻信號的全數(shù)字化傳輸。采用光纖的最大優(yōu)勢就在于可以遠距離而無失真的傳輸視頻數(shù)據(jù)信號。(4)視頻輸出設備。視頻輸出設備主要包括監(jiān)視器、DLP大屏幕和硬盤錄像機,調(diào)度室的工作人員可以通過監(jiān)視器、DLP大屏幕對控點進行24h監(jiān)控,也可通過硬盤錄像機將攝像機圖像保存下來,為電廠安全生產(chǎn)提供必要的數(shù)據(jù)信息。
(二)遠程數(shù)據(jù)傳輸通信協(xié)議設計
通信應用服務程序和監(jiān)控終端間的通信方式是基于TCP/IP網(wǎng)絡的Windows Socket通信,因為這種通信協(xié)議是目前現(xiàn)場總線中最為主流和應用最為廣泛的通信協(xié)議之一,用來傳送各種監(jiān)控數(shù)據(jù)、信息和控制命令等,具體的通信協(xié)議如下:
幀組成字段的意義:
1.IP地址用來標識發(fā)送者的網(wǎng)絡地址,用long表示。
2.類型表示通信類型,共分為2種,即:查詢和應答,用byte表示,其中0x01表示查詢,0x02表示應答。
3.時間指當前系統(tǒng)時間,表示幀發(fā)出時的本機系統(tǒng)時間,在中心服務器發(fā)向端局監(jiān)控機的查詢幀中用于校對監(jiān)控機的系統(tǒng)時間,用time_t表示,即精確到秒級。
4.數(shù)據(jù)長度用來表示后跟數(shù)據(jù)的總長(字節(jié),不包括長度本身及以前數(shù)據(jù)),用long表示。
5.數(shù)據(jù)是指具體的數(shù)據(jù),其組成及解釋隨類型不同而變化。只要在需要實現(xiàn)遠程監(jiān)控的設備或機房內(nèi)布置了采用該通信協(xié)議的現(xiàn)場總線,那么該生產(chǎn)設備或生產(chǎn)過程就可以被集成到全電廠安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的平臺上,實現(xiàn)安全生產(chǎn)的遠程監(jiān)測與監(jiān)控。
(三)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的接口設計
接口是指通信服務器和底層的遠程監(jiān)控終端之間的通信接口。
通信服務器和監(jiān)控終端之間的通信接口,采用基于TCP/IP網(wǎng)絡的Windows Socket通信方式,包括以下部分:
1.系統(tǒng)對時:監(jiān)控終端定時向通信服務器查詢系統(tǒng)時間,把本機時間和通信服務器時間進行同步。
2.查詢一個機房運行狀態(tài)。
3.查詢一個班組:當監(jiān)控終端主機監(jiān)控一個班組時,定時向通信服務器發(fā)查詢本班組所有機房運行狀態(tài)的命令。對獲得的機房數(shù)據(jù)進行處理。
4.查詢所有機房:當監(jiān)控終端主機監(jiān)控所有機房時,定時向通信服務器發(fā)查詢所有機房運行狀態(tài)的命令。對獲得的機房數(shù)據(jù)進行處理。
5.查詢通信狀態(tài):監(jiān)控終端主機定時發(fā)送查詢交換機當前通信是否正常的命令。
6.接收報警:監(jiān)控終端主機接受通信服務器發(fā)送的報警信息并進行處理、顯示。
三、結語
電廠是我國重要的電力能源輸出基地,對于全國數(shù)千個電廠而言,實現(xiàn)生產(chǎn)過程的遠程自動化控制,是提高我國工業(yè)生產(chǎn)自動化、智能化水平的重要要求,同時對于生產(chǎn)設備和生產(chǎn)過程的遠程安全監(jiān)控,也是不可缺少的。本論文對電廠安全生產(chǎn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行了分析設計和討論,給出了完整的遠程控制方案和遠程監(jiān)控的實現(xiàn)手段,對于提高自動化水平和計算機自動控制在電廠安全生產(chǎn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應用具有一定的指導和推廣意義。
參考文獻
[1]劉桂芝.智能社區(qū)網(wǎng)絡視頻監(jiān)控報警聯(lián)動系統(tǒng)的設計[J].微計算機信息,2005,(28).
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關鍵詞：PLC；遠程監(jiān)控；故障診斷；方法
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.11.204
0 前言
PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計從其結構和控制要求上實現(xiàn)了系統(tǒng)工作環(huán)境、感染源種類因素分析和電源及軟件抗干擾能力的優(yōu)化，利用串行通訊協(xié)議實現(xiàn)前端機與PLC的串行通信強化了系統(tǒng)信息傳輸?shù)陌踩院途珳市浴＝鼛啄觌S著PLC遠程監(jiān)控的應用范圍越來越廣泛，如何利用故障診斷方法強化PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)的應用作用，為我國設備運行和使用提供技術保障成為了研究的主要側重點，具有典型性。
1 PLC遠程監(jiān)控
PCL遠程監(jiān)控中主要是利用PLC實現(xiàn)設備h程控制程序編寫，進而實現(xiàn)PLC遠程故障診斷，完后才能網(wǎng)絡技術相關數(shù)據(jù)的傳輸和通訊，并且利用設備現(xiàn)場傳感信息采集和數(shù)據(jù)運行來實現(xiàn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的信號轉(zhuǎn)換和信號處理，利用數(shù)據(jù)信號的信息分析能力完成及設備的運行情況，及時完成故障的診斷處理[1]。
PLC遠程監(jiān)控的應用領域較為廣泛，近幾年隨著4G網(wǎng)絡技術的逐漸發(fā)展，PLC能夠有效的實現(xiàn)遠程現(xiàn)場設備的終端信息采集處理，進而完成數(shù)據(jù)傳輸工作的數(shù)字化和可視化處理，完成設備故障的診斷和維護[2]。PLC遠程監(jiān)控在工業(yè)上的應用主要是以工業(yè)集成化、自動化、規(guī)模化和高效化發(fā)展為方向，完成對設備故障診斷的精確性優(yōu)化。
2 PLC遠程監(jiān)控的特診
從特征性的角度出發(fā)對PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)急性分析，其主要包含系統(tǒng)安全可靠性、系統(tǒng)智能化和實時性的特征[3]。
系統(tǒng)安全可靠性特征：PLC遠程監(jiān)控利用龐大的有機組合體實現(xiàn)了遠程故障信息的集中處理和分析，進而提高了信息的可靠性，強化了設備信息系統(tǒng)的整體故障判定準確性，為設備的使用和維護經(jīng)濟損失帶來了可靠性。
系統(tǒng)智能化特征：PLC遠程監(jiān)控在設備監(jiān)控和故障診斷的過程中根據(jù)設備的運行數(shù)據(jù)情況，實現(xiàn)了異常和故障的智能化判定和處理，并且能夠及時的采取控制措施，以完成正常系統(tǒng)的智能化運行。
實時性特征：PLC遠程監(jiān)控在其工作系統(tǒng)的處理和監(jiān)控上能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控連續(xù)性，始終對設備運行的狀態(tài)實施整體監(jiān)控，并且采用無間斷反應傳輸?shù)姆绞綄⒈O(jiān)控的信息實時的傳遞給后臺的工作人員，進而降低了傳統(tǒng)反饋信息傳輸?shù)难舆t性和不穩(wěn)定性缺陷，進一步奠定了PLC遠程監(jiān)控在設備運行監(jiān)控中的實時性特征。
3 PLC遠程監(jiān)控故障診斷方法分析
3.1 數(shù)字模型故障診斷方法
數(shù)字模型故障診斷方法主要是利用系統(tǒng)的可測量運行信息和數(shù)學模型先驗知識故障信號對比進行檢測，其屬于一種分離系統(tǒng)故障的診斷方法。數(shù)字模型故障診斷方法主要是包含兩個故障處理階段，殘差產(chǎn)生和故障決策。其中殘差產(chǎn)生主要是利用被監(jiān)控系統(tǒng)輸出和輸入信信號殘差反應整個系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障，如果無故障則殘差一般為零。故障決策流程主要是當殘差被檢測出存在故障，利用闕值的設定以及統(tǒng)計決策模型的似然或序貫概率比的方式?jīng)Q定故障決策方案，完成數(shù)據(jù)模型故障PLC遠程監(jiān)控診斷。
3.2 可測信號故障診斷方法
可測信號故障診斷主要是根據(jù)直接可測的輸入和輸出信號變化關系或變化趨勢完成故障的整體診斷。可測信號故障診斷的過程中包含輸入輸出信號小波變化故障診斷以及數(shù)學形式表達故障診斷兩個流程。第一流程中PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)能夠利用系統(tǒng)暑促胡的幅值、頻率、相位值等進行信號與故障源之間關系判定。第二流程數(shù)學形式表達故障診斷主要是使用批分析法、概率密度法及功率譜分析法的方式對輸入和輸出信號之間的波動差異性進行基礎計算，完成可測信號故障運行診斷。
3.3 人工智能故障診斷方法
目前PLC遠程監(jiān)控人工智能故障診斷主要包含故障樹診斷、故障專家診斷、模糊識別診斷和模糊數(shù)學診斷四種方法。其中故障樹診斷主要是利用系統(tǒng)或設備內(nèi)特定時間及其子系統(tǒng)部件故障之間的邏輯結構關系圖完成故障逐層次的故障樹分析法。故障專家診斷主要是利用專家視覺、聽覺、觸覺等客觀事實對系統(tǒng)故障進行判定。模糊識別診斷主要是采用離線分析法和在線診斷分析法對系統(tǒng)故障表象特征向量集進行故障模式向量函數(shù)識別。模糊數(shù)學診斷主要是利用模糊集聚類分析系統(tǒng)不同水平子集之間的關系，作為故障判定的成因向量，利用故障模糊合成法完成對故障的遠程診斷和監(jiān)控。
4 總結
通過本文中對PLC遠程監(jiān)控及其故障診斷方法進行分析，能夠看出PLC遠程監(jiān)控的應用具有安全可靠性、系統(tǒng)智能化和實時性的特征。就目前我國國內(nèi)PLC遠程監(jiān)控故障診斷方法來看，其主要包含數(shù)字模型故障診斷方法、可測信號故障診斷方法和人工智能故障診斷方法三種類型，在其故障診斷方法構建和優(yōu)化的過程中必須充分發(fā)揮網(wǎng)絡遠程監(jiān)控技術的數(shù)據(jù)共享功能，加強遠程監(jiān)控系統(tǒng)故障診斷信息交流的快速性和交互性，進而為PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)的技術完善奠定基礎。
參考文獻：
[1]楊文剛.基于PLC的遠程設備故障診斷方法研究[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2016，05（02）：82-83.
關鍵詞： 電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)； 3G； 互聯(lián)網(wǎng)； 數(shù)據(jù)采集
中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）07-32-04
0 引言
目前我國在用電梯已突破160萬臺，電梯運行的安全性、可靠性管理已經(jīng)成為一個的重要問題。電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)能夠同時監(jiān)控多處多臺電梯的實時運行狀態(tài)和電梯轎廂內(nèi)的音視頻信號，及時發(fā)現(xiàn)并排除故障，保障電梯的正常運行。
目前現(xiàn)有的商業(yè)化運作的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)包括三菱電梯、日立電梯、蒂森電梯等，采用計算機建立狀態(tài)數(shù)據(jù)檔案，實現(xiàn)24小時監(jiān)控，但系統(tǒng)只能監(jiān)控本公司的電梯，對其他公司電梯不能兼容[1]。因此國內(nèi)的電梯生產(chǎn)企業(yè)需開發(fā)配套的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)，以提高產(chǎn)品的競爭力。
將監(jiān)控端采集到的數(shù)據(jù)傳送到遠程監(jiān)控中心，各種電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)所采用的傳輸方式有多種，早期的有電話線有線傳輸[2]或者是GSM短消息通訊方式。電話線有線傳輸方式只適用于小范圍小區(qū)域的監(jiān)控系統(tǒng)，對于大范圍的全局監(jiān)控管理幾乎是不可能的；GSM短信通訊一定存在延時，容易發(fā)生阻塞，這對實時性要求較高的監(jiān)控系統(tǒng)有很大影響，并且傳輸信息量少。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術與通訊技術的發(fā)展，出現(xiàn)了各種采用Internet網(wǎng)絡、移動通訊網(wǎng)絡的傳輸方式。文獻[3]利用GPRS/GSM網(wǎng)絡實現(xiàn)電梯監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳輸，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性，但數(shù)據(jù)傳輸費用較高；文獻[4]采用Internet網(wǎng)絡傳輸，降低了監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸費用；文獻[5]采用3G網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，滿足了大數(shù)據(jù)量實時傳輸?shù)男枨蟆Ｒ陨细鞣N電梯遠程監(jiān)控方案對電梯的實時運行狀態(tài)和轎廂內(nèi)的音視頻信號采取統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集與傳輸，沒有滿足這兩類信號在傳輸數(shù)據(jù)量、實時性和傳輸可靠性的不同要求，無法兼顧數(shù)據(jù)傳輸性能與傳輸費用。
針對以上問題，本文在電梯監(jiān)控端對電梯實時運行狀態(tài)和轎廂內(nèi)的音視頻信號分別進行采集，并根據(jù)它們的特點與傳輸要求，兼顧數(shù)據(jù)傳輸費用，分別采用3G網(wǎng)絡和Internet網(wǎng)絡進行傳輸，既有效保證了信號采集的可靠性，又能在保證數(shù)據(jù)傳輸性能要求的基礎上降低數(shù)據(jù)傳輸費用，還可以根據(jù)電梯所處環(huán)境的不同，方便調(diào)整數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)姆绞剑闺娞葸h程監(jiān)控系統(tǒng)的實施具有靈活性。
1 系統(tǒng)總體設計
電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)對電梯內(nèi)的檢測信號繁多，主要分為電梯的實時運行狀態(tài)和電梯轎廂內(nèi)的音視頻信號兩大類。電梯的實時運行狀態(tài)的檢測數(shù)據(jù)具有間斷、突發(fā)、數(shù)據(jù)量少的特點，對傳輸?shù)膶崟r性和可靠性要求高；梯轎廂內(nèi)的音視頻信號的檢測數(shù)據(jù)則有持續(xù)、數(shù)據(jù)量大的特點，對傳輸?shù)膶崟r性和可靠性的要求不是太高。3G移動通信技術是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術，速率一般在幾百kbps以上，它允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡資源，可靠性高，不受地理位置的限制，特別適用于實時運行狀態(tài)的檢測數(shù)據(jù)的傳輸；Internet網(wǎng)絡傳輸費用低，適合電梯轎廂內(nèi)的音視頻信號采集數(shù)據(jù)的傳輸。
為保證電梯檢測信號采集的可靠性，本系統(tǒng)對這兩類檢測信號分開采集。對電梯實時運行狀態(tài)信號由數(shù)據(jù)采集卡通過與電梯控制主板串行連接進行采集，通過數(shù)據(jù)總線傳輸至遠程監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)綜合和裝置進行集中與緩存，由與之相連的3G模塊進行傳輸；轎廂內(nèi)的音視頻信號則由安裝在轎廂內(nèi)的IPC采集，通過網(wǎng)絡線由TCP/IP協(xié)議傳送到遠程監(jiān)控終端的交換機，再連接到Internet網(wǎng)絡傳輸。交換機與數(shù)據(jù)綜合和裝置連接，當遠程監(jiān)控終端沒有3G網(wǎng)絡或Internet網(wǎng)絡時，系統(tǒng)可以采用其中任意一種網(wǎng)絡方式來傳輸全部監(jiān)控數(shù)據(jù)，提高了系統(tǒng)組網(wǎng)的靈活性。
本系統(tǒng)能實現(xiàn)遠程訪問電梯，讀取電梯的運行參數(shù)及歷史故障記錄，通過解析電梯的運行參數(shù)，了解當前電梯的運行狀態(tài)；通過解析電梯的故障代碼，了解當前電梯發(fā)生的歷史故障；通過遠程診斷，協(xié)助維保人員更好地對電梯進行保養(yǎng)；通過音視頻監(jiān)控電梯內(nèi)的狀況并與電梯乘客通話。
遠程監(jiān)控系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集端、網(wǎng)絡傳輸和遠程監(jiān)控端三部分。數(shù)據(jù)采集端由位于控制柜附近安裝的數(shù)據(jù)采集器、轎廂內(nèi)安裝的音視頻采集模塊和機房安裝的數(shù)據(jù)綜合和裝置組成；網(wǎng)絡傳輸由3G網(wǎng)絡模塊和交換機組成；遠程監(jiān)控端由終端服務器、手持或監(jiān)控中心的終端設備組成。系統(tǒng)架構如圖1所示。
以下介紹系統(tǒng)主要組成部分的功能。
⑴ 數(shù)據(jù)采集器
數(shù)據(jù)采集器通過RS422通訊方式與電梯控制板連接，實現(xiàn)對電梯的監(jiān)控、記錄并分析電梯的實時運行狀態(tài)，當電梯發(fā)生故障時，可迅速報警并上傳故障代碼到數(shù)據(jù)綜合和裝置。
⑵ 音視頻采集模塊
采用IPC設備，采集轎箱內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)及音頻數(shù)據(jù)，通過TCP/IP協(xié)議發(fā)送給交換機。
⑶ 數(shù)據(jù)綜合和裝置
接收數(shù)據(jù)采集器發(fā)送的數(shù)據(jù)，并可接收交換機發(fā)送的音視頻數(shù)據(jù)，通過本地存儲器保存數(shù)據(jù)，再通過3G發(fā)射器將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
⑷ 3G網(wǎng)絡模塊
采用3G模塊實現(xiàn)與3G網(wǎng)絡的聯(lián)通，實時把采集模塊和音視頻采集模塊采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到3G網(wǎng)絡中，并接收遠程監(jiān)控中心發(fā)送的指令和網(wǎng)絡中的音頻數(shù)據(jù)。
⑸ 交換機
接收各個電梯的音視頻采集數(shù)據(jù)，與Internet網(wǎng)絡連通發(fā)送數(shù)據(jù)，并與數(shù)據(jù)綜合和裝置連通，向它發(fā)送音視頻數(shù)據(jù)，或接收它發(fā)送來的電梯運行數(shù)據(jù)。
⑹ 終端服務器
包括Web服務器、數(shù)據(jù)庫服務器和數(shù)據(jù)庫。Web服務器實時監(jiān)測網(wǎng)絡端口，接收通訊網(wǎng)絡發(fā)送來的電梯實時運行數(shù)據(jù)和音視頻數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)庫服務器實時存入數(shù)據(jù)庫中，在需要時提取數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)。
⑺ 管理終端
包括各種PC機、平板電腦、手機等各種固定或移動智能終端，接收終端服務器發(fā)送來的信息，直觀地了解當前電梯的運行狀態(tài)，并向電梯控制板發(fā)送控制指令，實時查詢電梯的運行狀態(tài)，實現(xiàn)電梯的遠程診斷及遠程維保功能。
2 數(shù)據(jù)采集端的設計
2.1 硬件設計
⑴ 數(shù)據(jù)采集器
數(shù)據(jù)采集器采用Cortex-M0作為核心芯片，通過RS422通訊方式與電梯控制板連接，利用422電平轉(zhuǎn)換芯片進行電平轉(zhuǎn)換后與電梯主控板進行數(shù)據(jù)通信，讀取電梯的運行方向、當前層站、轎門開閉等運行參數(shù)和門區(qū)外停梯、沖頂、蹲底、運行中開門和超速等故障信息，并可對電梯主控板進行參數(shù)設置。數(shù)據(jù)采集器采用標準串行通信方式，并取電梯主控板422接口處的5V電源為采集器供電。利用485串行通訊接口通過數(shù)據(jù)總線與數(shù)據(jù)綜合和裝置進行數(shù)據(jù)通信，轉(zhuǎn)發(fā)電梯的運行參數(shù)與故障信息。RS232 console接口利用232串口與調(diào)試顯示設備進行數(shù)據(jù)通信，在進行本地調(diào)試的時候輸出調(diào)試信息供調(diào)試者觀察。RS232程序燒寫口利用232串口與ISP燒寫工具連接實現(xiàn)串口形式對CPU進行程序燒寫，方便程序調(diào)試和修改等操作。數(shù)據(jù)采集器的硬件模塊結構如圖2所示。
⑵ 數(shù)據(jù)綜合和裝置
數(shù)據(jù)綜合和裝置采用基于ARM920T內(nèi)核的16/32位RISC嵌入式微處理器S3C2440A作為核心，綜合了RS485模塊、USB-3G功能模塊、網(wǎng)口模塊、蓄電池模塊、USB接口模塊和RS232 Console接口模塊等。RS485模塊以HOST模式運行，通過485總線連接多個電梯數(shù)據(jù)采集器。網(wǎng)口利用網(wǎng)絡協(xié)議接口芯片進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后與局域網(wǎng)連接，收發(fā)音視頻數(shù)據(jù)。USB-3G模塊引用CPU的一對USB接口與其他輔助電路組成USB HOST模式接口，用于連接3G模塊并和其進行通訊，達到利用3G模塊發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的效果。引用CPU的一對USB接口與其他輔助電路組成USB HOST模式接口，用于讀取作為音視頻暫存器的U盤或其他USB設備。數(shù)據(jù)綜合和裝置的模塊結構如圖3所示。
2.2 軟件設計
數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)綜合和裝置的軟件是基于Linux操作系統(tǒng)的，使用C語言和keil C51開發(fā)工具進行開發(fā)[6]。
數(shù)據(jù)采集器程序主要有電梯控制信號采集子程序和串口通信子程序。電梯控制信號采集子程序針對的是公司電梯控制器主板，根據(jù)主板型號與通訊協(xié)議直接從主板獲取電梯的實時運行參數(shù)，通過RS422接口傳回數(shù)據(jù)采集器。串口通信子程序完成采集模塊與數(shù)據(jù)綜合和裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸。
數(shù)據(jù)綜合和裝置實現(xiàn)IP模塊相關指令及3G模塊相關指令[7]，完成上網(wǎng)、建立連接、發(fā)送數(shù)據(jù)等功能。程序分為主程序、終端串口通信子程序。主程序完成3G模塊初始化與網(wǎng)絡連接等操作。串口通信子程序完成與數(shù)據(jù)采集器之間的數(shù)據(jù)傳輸，采用串口通信的方式控制3G模塊，通過向串口寫命令，對模塊發(fā)出控制指令，根據(jù)串口返回的信息來判斷執(zhí)行情況。這個過程和Windows里面的“超級終端”工具十分相似。消息是以“AT指令”的形式發(fā)出。AT指令集有一整套完備的功能，對標準的通信模塊都予以支持，支持標準的“AT指令集”，并且提供相應的擴展指令。3G模塊支持斷線重播機制，可以實現(xiàn)自動連接的功能。數(shù)據(jù)綜合和裝置程序的運行流程如圖4所示。
3 遠程監(jiān)控端的設計
遠程監(jiān)控端設于維保單位，用于實時監(jiān)測電梯的運行狀態(tài)，接收數(shù)據(jù)綜合、裝置和交換機發(fā)送的監(jiān)控數(shù)據(jù)與音視頻數(shù)據(jù)，并儲存在數(shù)據(jù)庫中。同時可以主動向數(shù)據(jù)綜合和裝置發(fā)送指令，進行實時電梯狀態(tài)及故障的查詢。當電梯發(fā)生故障時，可以第一時間查看電梯運行狀態(tài)及乘客狀態(tài)，實施遠程救援，同時可以直接進行對話，了解現(xiàn)場情況。可通過各種移動通訊運營商的通訊網(wǎng)絡與各種移動通訊工具通訊，接收電梯運行狀態(tài)信息，或維護操作命令。遠程監(jiān)控端的網(wǎng)絡拓撲結構如圖5所示。
遠程監(jiān)控端軟件采用B/S架構模式[8]，開發(fā)動態(tài)Web頁面，Web服務器采用微軟公司的IIS6.0，數(shù)據(jù)庫采用SQL Server。采用Net Interface實時監(jiān)測網(wǎng)絡端口，接收通訊網(wǎng)絡發(fā)送來的電梯實時運行數(shù)據(jù)和音視頻數(shù)據(jù)；中間件CTRY實現(xiàn)各部分數(shù)據(jù)的處理、數(shù)據(jù)緩存和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能，并將數(shù)據(jù)送至Web服務器進行實時監(jiān)控；采用DB服務器將網(wǎng)絡中接收到的電梯運行的實時數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，在Web服務器需要查詢時提取數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)；Web Server以監(jiān)測網(wǎng)頁的形式將電梯的實時運行情況，以及故障報警、音視頻的信息給用戶；用戶通過Web Browser瀏覽監(jiān)測中心的監(jiān)測情況并可實時跟蹤。用戶還可以通過Web Page查詢電梯的歷史運行情況和歷史故障列表等信息，在故障的同時通過視頻和音頻實時監(jiān)測電梯內(nèi)部情況并及時和電梯內(nèi)部被困人員溝通。遠程監(jiān)控端的軟件架構如圖6所示。遠程監(jiān)控端的監(jiān)控界面如圖7所示。
4 結束語
本文設計了電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)，針對兩類電梯遠程監(jiān)控信號——電梯實時運行信號和轎廂音視頻信號的特點，分別進行數(shù)據(jù)采集，并由3G網(wǎng)絡和Internet網(wǎng)絡分別進行數(shù)據(jù)傳輸，不但提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，節(jié)約了監(jiān)控系統(tǒng)的運行費用，而且還可以根據(jù)監(jiān)控終端的網(wǎng)絡環(huán)境調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸方式，提高了系統(tǒng)的適用性。該系統(tǒng)作為公司開發(fā)的新一代高速電梯的一個重要組成部分，已在多個項目中得到應用，實際應用效果表明，該監(jiān)控系統(tǒng)具有較好的適用性和推廣價值。下一步的研究是對該系統(tǒng)與電梯群控系統(tǒng)的功能做進一步整合，例如利用該系統(tǒng)采集的轎廂視頻信號對轎廂內(nèi)的乘客人數(shù)進行視頻識別，將結果提供給電梯群控系統(tǒng)，提高群控調(diào)度的效果。
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關鍵詞：葉片加料精度，壓力變送器，霧化效果
制絲車間六千葉片線加料機主要由加料泵、料缸、加料管路、蒸汽管路等組成，是煙葉加工環(huán)節(jié)的關鍵過程，對產(chǎn)品的內(nèi)在吸味影響很大。免費論文參考網(wǎng)。它的主要工藝任務是：將葉料按照配方的要求準確、均勻的施加到葉片中去。在每一批的煙葉的生產(chǎn)中。工藝要求是：葉片瞬時加料精度不能超過2％，總體加料精度不能超過1％。所有在生產(chǎn)中，如果出現(xiàn)加料不穩(wěn)定的情況，對產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量影響極大。
1.存在問題
在正常的生產(chǎn)中，料液與霧化蒸汽在加料噴嘴處匯合，使香料成霧狀均勻的噴到物料中。目前，所施加到物料中的香料的霧化效果如何，沒有科學、有效的方法進行檢測。
六千葉片線加料系統(tǒng)的簡圖如下所示：
2.問題原因分析
1）經(jīng)過我們的觀察，發(fā)現(xiàn)在改造前，六千葉片線加料的正常生產(chǎn)中，操作工僅憑手感調(diào)節(jié)霧化蒸汽管路截門，觀察蒸汽壓力表的讀數(shù)，憑借經(jīng)驗值來調(diào)整加料霧化蒸汽的大小。免費論文參考網(wǎng)。此種操作方法，因為操作人員的差異、各自的經(jīng)驗值不同，加料的霧化效果也就不相同，會造成加料過程的不穩(wěn)定，而此過程對產(chǎn)品的影響很大，就不能實現(xiàn)產(chǎn)品的“批次穩(wěn)定”。
2）在六千葉片線的正常生產(chǎn)中，加料系統(tǒng)所需的蒸汽源是波動的，是否達到規(guī)定的要求，沒有準確數(shù)據(jù)可供參考，也就沒有可追溯性，致使六千加料料液霧化效果這一關鍵過程缺少可靠的保障。
3.解決辦法
通過對六千葉片線加料霧化蒸汽管路的物理位置、壓力范圍等情況進行綜合分析后，我們決定采用E+H公司的壓力變送器來進行壓力檢測。其工作原理是：介質(zhì)壓力直接作用于陶瓷膜片，正常的壓力使膜片偏移0.025mm,超壓狀態(tài)也只使膜片偏移0.1mm，此時測量膜片貼到了陶瓷支架上，避免了損壞。膜片位移產(chǎn)生的電容量，由與其直接連接的電子部件檢測、放大和轉(zhuǎn)換為標準信號進行輸出。改造方案確定后，我們主要進行了以下四個方面的改進：（1）根據(jù)現(xiàn)場情況，選擇合適的位置，在霧化蒸汽管路上安裝E+H公司的壓力變送器（見后付圖一所示），并設定相應的參數(shù)，進行了相應的調(diào)試與校驗。（2）安裝完畢后，通過多次的試驗最終確定了恰當?shù)撵F化蒸汽壓力，并及時通知了相關的技術、操作人員。免費論文參考網(wǎng)。（3）現(xiàn)場調(diào)試完畢后，在801電控柜的PLC中編寫了相應的數(shù)據(jù)采集的程序（見后付圖二所示），并將此數(shù)據(jù)采集到制絲集控室的上位機中。（4）修改制絲集控室的上位機數(shù)據(jù)采集程序，實現(xiàn)通過“歷史趨勢圖”可以及時的查看六千葉片線加料霧化蒸汽壓力值的目的（見后付圖三所示）。改造后，經(jīng)過三個月的運行，六千葉片線加料霧化效果十分的穩(wěn)定，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，取得了良好的效果，在以后的工作中會繼續(xù)跟蹤檢查其運行效果。
4.采用的關鍵技術及創(chuàng)造點
（1）此次改造使用的E+H公司生產(chǎn)的壓力變送器，是第一次應用到制絲車間相關設備的蒸汽檢測回路中，是一種新檢測方法的實際使用，為以后更好的推廣使用打下了基礎。（2）我們通過分析采集到的六千葉片線加料霧化蒸汽壓力趨勢圖，總結出經(jīng)驗，協(xié)助工藝面制定出了操作規(guī)范，保證了產(chǎn)品的“批次穩(wěn)定”，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量；使車間的設備管理更加科學，為車間的“數(shù)據(jù)文化”提供了更加翔實的記錄。 （3）在制絲車間部分設備上使用的檢測蒸汽壓力的元器件主要的是壓力表、電接點壓力表等，其主要用于蒸汽壓力的顯示，屬于普通機械式壓力表，不能實現(xiàn)電控信號的傳輸，也不便于遠程監(jiān)控、記錄。此次使用的E+H公司的壓力變送器功能強大，能夠?qū)崿F(xiàn)電控信號的傳輸，便于遠程監(jiān)控、記錄，性能穩(wěn)定、可靠。（4）項目的推廣、應用情況。六千葉片線加料霧化檢測方法的成功改進，取得了良好的使用效果。以此為借鑒，我們又把此次改造后的成果應用到四千葉片線加料系統(tǒng)，同樣取得了成功。
5.預期達到的技術指標與經(jīng)濟效益
改造前：在六千葉片線加料的正常生產(chǎn)中，操作工僅憑手感調(diào)節(jié)霧化蒸汽管路截門，觀察蒸汽壓力表的讀數(shù)，憑借經(jīng)驗值來調(diào)整霧化蒸汽的大小。此種操作方法，因為操作人員的差異，各自的經(jīng)驗值不同，加料的霧化效果也就不相同，會造成加料過程的不穩(wěn)定。改造后：通過分析采集到的霧化蒸汽壓力趨勢圖，總結出經(jīng)驗，制定出操作規(guī)范，保證了加料過程的穩(wěn)定，也就保證了產(chǎn)品的“批次穩(wěn)定”，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量；通過遠程監(jiān)控，方便了設備的維修檢查。 改造后所帶來的效益也是非常可觀的：一是保證了產(chǎn)品的“批次穩(wěn)定”，提高了產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量；二是實現(xiàn)了遠程監(jiān)控，方便了設備的維修檢查；三是實現(xiàn)了六千葉片加料過程的“可追溯性”。
【關鍵詞】 視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術 智慧城市體系 消防遠程監(jiān)控 應用分析
引言
城市發(fā)展朝著智慧或智能型的方向轉(zhuǎn)變是城市發(fā)展的必然趨勢，尤其是借助網(wǎng)絡、傳感或遙感技術等品信息處理技術構建智慧城市成為其中必備的技術支持和基礎。在智慧城市體系構建當中，城市的基礎設施建設、信息資源開發(fā)利用等，對城市居民以及城市本身的發(fā)展起著極為重要的作用，而其中以網(wǎng)絡信息科技為支撐產(chǎn)生的作用及效果則會更加明顯[1]。而具體如何將網(wǎng)絡信息科技應用到智慧城市的構建當中，以下則具體分析視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術在其中消防遠程監(jiān)控中的應用[2]。
一、視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術
流媒體技術是一種應用于流媒體的綜合技術，其中涉及到多媒體采集、編碼、傳輸、解碼和存儲等方面。實際上，流媒體在播放之前并不是對所有內(nèi)容進行下載，而是只對部門內(nèi)容進行緩存，在整個數(shù)據(jù)傳送的過程中，用戶能夠在計算機上利用播放器或其他硬件軟件實現(xiàn)對多媒體文件的播放，這種方式能夠節(jié)省下非常多的用戶下載等待時間和存儲空間，與此同時后臺服務器實際上仍然還在進行多媒體文件的下載。
二、智慧城市體系及架構
在當前時代及社會發(fā)展形勢下，智慧城市是與網(wǎng)絡充分融合的，例如城市的基礎設施建設與電信網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等相互結合，并且其最終形成的模式是以智慧技術高度集成、智慧產(chǎn)業(yè)高端發(fā)展、智慧服務高效便民的新模式[3]。在智慧城市體系之下，城市居民的生產(chǎn)、生活更加便利和高效，城市的運行、發(fā)展更加趨于智慧化。針對“智慧城市”，IBM《智慧的城市在中國》就提出“它能夠充分運用信息和通信技術手段感測、分析、整合城市運行核心系統(tǒng)的各項關鍵信息，從而對于包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務、工商業(yè)活動在內(nèi)的各種需求做出智能的響應，為人類創(chuàng)造更美好的城市生活”[4]。
總而言之，智慧城市體系的構建對城市的發(fā)展以及城市居民的生活、生產(chǎn)有著積極的作用，該理念下的城市發(fā)展未來也必將成為城市經(jīng)濟、國家經(jīng)濟，甚至世界經(jīng)濟發(fā)展的關鍵。
三、視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術在智慧城市體系中的應用分析
由于智慧城市體系構建當中，城市的基礎設施建設等是與網(wǎng)絡信息科技相互結合，因此針對視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術在其中的應用，以下則具體以其在智慧城市體系當中的消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應用，予以具體的分析和探討。
3.1 智慧城市體系中的消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)及其現(xiàn)狀分析
3.1.1 智慧城市體系中的消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)
城市視頻監(jiān)控可以涉及各個領域和行業(yè)，比如工地監(jiān)控、餐飲監(jiān)控、道路監(jiān)控、旅游景點監(jiān)控、企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控、城市治安監(jiān)控等[5]。針對城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)，是利用現(xiàn)代通訊網(wǎng)絡的優(yōu)勢，將每一個建筑物內(nèi)獨立的火災自動報警系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，同時綜合地理信息系統(tǒng)、數(shù)字視頻監(jiān)控等信息技術，從而在監(jiān)控中心內(nèi)對所有的聯(lián)網(wǎng)建筑物的火災報警情況進行監(jiān)測。需要注意的是，互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡傳輸?shù)膶拵Ш蛡鬏斮|(zhì)量影響關系到整個系統(tǒng)的可靠性，但是因各個建筑物內(nèi)多用戶訪問數(shù)字視頻圖像給網(wǎng)絡寬帶帶來較大問題，影響到城市消防遠程監(jiān)控效率。
3.1.2 城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀分析
在城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)中，當一個用戶訪問系統(tǒng)中的一路視頻圖像，就會占用一定的網(wǎng)絡寬帶。實際上，整個系統(tǒng)可能會出現(xiàn)多個用戶去訪問相同路數(shù)的視頻圖像或多個單位同時去訪問各自的視頻圖像，在這個過程中大量用戶的涌入就很容易出現(xiàn)視頻圖像不流暢、圖像卡死的問題出現(xiàn)[6]。導致這種問題出現(xiàn)的原因在于城市消防遠程監(jiān)控中心申請的網(wǎng)絡管帶不夠，因此出現(xiàn)網(wǎng)絡阻塞。因網(wǎng)絡阻塞問題的出現(xiàn)就需要運營商申請增加網(wǎng)絡寬帶，但是需要注意的是城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)的真正意義在于傳輸火災報警信息，其中查看視頻圖像只是輔助作用，傳輸火災報警信息才是關鍵。因此本文研究將視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術與城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)的結合。
3.2 視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術在智慧城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應用
視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術通常而言是以ezCSS流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務器軟件為基礎的，該軟件主要是針對各種公共網(wǎng)絡環(huán)境下的視頻傳輸開發(fā)的網(wǎng)絡視頻管理軟件，其在城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)當中得以應用，不僅能夠解決訪問視頻網(wǎng)絡寬帶問題，還能夠解決廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)的網(wǎng)絡互訪功能[7]。就視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術在智慧城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應用，以下主要結合實例予以深入分析。
實例：ikan視頻監(jiān)控平臺由杭州協(xié)凱科技有限公司開發(fā)，可以對接視頻監(jiān)控主流廠商的軟件平臺，將不同視頻監(jiān)控平臺上的資源匯集、接口整合，再為第三方應用提供業(yè)務系統(tǒng)集成接口，基于HLS（Http Live Streaming）的流媒體傳輸協(xié)議開發(fā)，以視頻圖像應用為手段實現(xiàn)視頻轉(zhuǎn)發(fā)的功能，讓視頻監(jiān)控的本地化走向互聯(lián)網(wǎng)，內(nèi)部管理走向社會大眾。ikan視頻監(jiān)控平臺架構見圖1。
ikan視頻監(jiān)控平臺具有五大優(yōu)勢：
優(yōu)勢一：突破專網(wǎng)的限制，提供互聯(lián)網(wǎng)的服務
對接建設在專網(wǎng)的視頻監(jiān)控平臺，為互聯(lián)網(wǎng)提供視頻監(jiān)控資源調(diào)用的入口，同時在專網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)之間建起安全堡壘，降低發(fā)生在視頻監(jiān)控平臺的網(wǎng)絡安全風險。
優(yōu)勢二：支持對接主流廠商的視頻監(jiān)控平臺，整合對外接口，且兼容性高
提供與大量監(jiān)控平臺對接的能力，實現(xiàn)對接主流廠商不同版本的視頻監(jiān)控平臺，將不同視頻監(jiān)控平臺的接口整合成統(tǒng)一的對外接口。
優(yōu)勢三：匯聚視頻資源，專業(yè)處理流媒w，降低應用平臺對接復雜度
經(jīng)過ikan視頻監(jiān)控平臺的流媒體轉(zhuǎn)發(fā)，將視頻資源整合，互聯(lián)網(wǎng)應用對接本平臺就可以調(diào)用在不同監(jiān)控平臺上的視頻資源，實現(xiàn)一對一的簡單開發(fā)，降低一對多開發(fā)的復雜度，提高開發(fā)的效率。
優(yōu)勢四：覆蓋多平臺、免播放插件、高效的視頻輸出
實現(xiàn)在不同類型的系統(tǒng)平臺（Mac、windows、IOS、Android）和業(yè)務平臺（APP、網(wǎng)頁、微信公眾號）的免OCX控件實時預覽，3-5秒鐘內(nèi)快速播放，自適應網(wǎng)絡狀況，確保視頻播放的流暢度，有效解決操作視頻監(jiān)控平臺碰到的常見問題。
優(yōu)勢五：平臺可用性高，擴展性強
提供標準統(tǒng)一的API接口，可以根據(jù)接口文檔進行二次開發(fā)，將視頻功能模塊嵌入到各種各樣的互聯(lián)網(wǎng)應用；也可以根據(jù)客戶視頻相關的需求進行定制開發(fā)，滿足在各行各業(yè)的使用。以浙江臺州移動陽光廚房的ikan視頻轉(zhuǎn)發(fā)技術為例進行分析，目前臺州市共建成“陽光廚房”1513家，其中大型、特大型餐館、養(yǎng)老機構435家，學校食堂349家，單位食堂58家，中小餐飲單位671家。利用ikan視頻轉(zhuǎn)發(fā)技術建立起來的移動陽光廚房，在單位的各單位的洗碗洗菜間、烹調(diào)間、冷菜間、二次更衣室等關鍵點位安裝了監(jiān)控攝像頭，采用這種開放式的監(jiān)管方式不僅讓餐飲經(jīng)營單位實現(xiàn)了良好的營銷宣傳，同時對保證廣大人民群眾的食品衛(wèi)生安全也有積極意義。目前，臺州的1513家“陽光廚房”已接入市市場監(jiān)督管理局智慧監(jiān)管系統(tǒng)，共有840家已接入臺州餐飲服務食品安全社會共治平臺。其中廚房監(jiān)控系統(tǒng)與餐飲監(jiān)管部門實現(xiàn)聯(lián)通，相關工作人員可以直接利用健康系統(tǒng)遠程進行監(jiān)督操控，一旦發(fā)現(xiàn)違規(guī)行為可以進行現(xiàn)場取 證。通過研究發(fā)現(xiàn)ikan視頻轉(zhuǎn)發(fā)技術能夠?qū)崿F(xiàn)多用戶對視頻圖像的遠程訪問功能，最終減少運營商在網(wǎng)絡寬帶方面的投入。綜上關于視頻流媒體技術在智慧城市體系中的應用實例分析，城市運行在技術的支持下，展現(xiàn)出更加智慧的一面。當然，視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術在智慧城市體系中的應用，具體還涉及到到其他方面例如其在醫(yī)療衛(wèi)生當中的應用、在交通發(fā)展當中的應用等，并且視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術在其中的應用也體現(xiàn)出了極好的功效，在此就不詳細闡述。總之，該視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術在城市智慧化的過程中具有極為重要的作用。
四、結束語
綜上所述，視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術的優(yōu)勢十分突出，尤其是對智慧城市體系的構建起著先進性的作用。關于視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術在智慧城市體系中的應用，本文主要就其在智慧城市消防遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應用給予具體的分析和闡述。視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術在ezCSS流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務器的基礎上，則充分體現(xiàn)出了消防工作的迅速性、快捷性和協(xié)調(diào)性，尤其是在消防監(jiān)控中的圖像處理上凸顯其巨大的優(yōu)勢。當然，以上僅僅探討了視頻流媒體技術在城市消防方面的應用，其在城市其他的基礎設施建設如醫(yī)療衛(wèi)生、交通監(jiān)控等方面的應用也是不容忽視的。總之，視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術在智慧城市體系的構建當中值得推廣和應用。
參 考 文 獻
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【關鍵詞】網(wǎng)絡平臺視頻監(jiān)控遠程監(jiān)控
一、引言
隨著網(wǎng)絡通信技術的發(fā)展，自動化控制系統(tǒng)的要求也越來越高，從過去的集散式自動化控制發(fā)展到分布式自動化控制，再發(fā)展到目前流行的現(xiàn)場總線自動化控制，以及逐步成為趨勢的工業(yè)以太網(wǎng)自動化控制，目前基于網(wǎng)絡實現(xiàn)的遠程無人值守自動化控制逐步得到了廣泛的關注、研究和應用。由于網(wǎng)絡帶寬的擴充，使得基于網(wǎng)絡的遠程無人值守成為了可能，但是這也對監(jiān)控平臺提出了更高的要求，除了傳統(tǒng)的依靠傳感器監(jiān)測機電設備的生產(chǎn)狀態(tài)、工作狀態(tài)之外，還必須要對整個環(huán)境實施全方位的監(jiān)控，因而視頻監(jiān)控也要實現(xiàn)基于網(wǎng)絡化的遠程控制。
過去傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控都是就近接線實現(xiàn)就近監(jiān)控，隨著數(shù)字化管控、一體化管控概念的提出，遠程視頻監(jiān)控也逐漸成為了當前安全監(jiān)控、自動化監(jiān)控的必然需求，因此，如何基于以太網(wǎng)構建遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，是當前遠程監(jiān)控系統(tǒng)必須要解決的技術問題之一。本論文主要結合工業(yè)以太網(wǎng)的實際功能，對基于網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控平臺展開系統(tǒng)的分析設計與研究，以期能夠從中找到面向網(wǎng)絡的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計應用方法，并以此和廣大同行分享。
二、基于網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控平臺的總體分析
2.1設計原則
基于網(wǎng)絡實現(xiàn)的遠程視頻監(jiān)控平臺，在設計時除了要滿足其基本的視頻監(jiān)控功能外，還必須結合實際的應用需求進行設計，確保功能滿足的同時實現(xiàn)最佳的經(jīng)濟效益，為此，需要確立以下幾個設計原則：（1）先進性。基于網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控系統(tǒng)必須要足夠先進，要能夠滿足當前網(wǎng)絡系統(tǒng)、視頻監(jiān)控設備的接口類型，整體采用性能優(yōu)良的監(jiān)控裝備，確保整個系統(tǒng)在相當一段時間內(nèi)能夠保持領先的水平。（2）可靠性。從系統(tǒng)設計、部件選型、系統(tǒng)裝配、軟硬件配置等各個角度入手，都要確保系統(tǒng)的高可靠性，在任何惡劣環(huán)境以及網(wǎng)絡資源有限的情況下，監(jiān)控系統(tǒng)都能夠穩(wěn)定可靠工作。（3）方便性。整個監(jiān)控管理界面應當具有良好的人機交互性，即使不具備計算機操作知識的人員依然能夠方便的實現(xiàn)遠程視頻監(jiān)控和相關數(shù)據(jù)記錄的查閱、調(diào)取和管理，同時從系統(tǒng)的后期維護保養(yǎng)的角度來說，也要方便整個系統(tǒng)的維護和維修。（4）擴展性。系統(tǒng)除了要滿足當前的監(jiān)控功能外，還必須設計一定的功能冗余，一方面要能夠?qū)崿F(xiàn)將來新監(jiān)控設備的補充，以實現(xiàn)新的監(jiān)控功能；另一方面還要設計適當?shù)臄U容接口，以滿足系統(tǒng)日后的升級，包括更換更新的設備、網(wǎng)絡擴容以及增加其他必要的控制模塊等。
2.2功能需求分析
（1）圖像視頻監(jiān)控功能。基于網(wǎng)絡的遠程視頻監(jiān)控平臺，首要功能自然是圖像視頻監(jiān)控功能，該平臺系統(tǒng)應當能夠提供24小時不間斷的視頻監(jiān)控功能，同時自動存儲圖像視頻資料，以供后期查閱和調(diào)用管理。（2）數(shù)據(jù)管理功能。對于存儲的圖像視頻數(shù)據(jù)，應當按照時間節(jié)點自動存儲管理，通過所設計的數(shù)據(jù)庫管理軟件能夠?qū)嫶蟮囊曨l圖像數(shù)據(jù)方便的進行直接管理，按照用戶的管理需求進行數(shù)據(jù)管理。（3）用戶安全管理功能。由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了網(wǎng)絡化和遠程化，因此系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全性必須要著重設計，確保整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全，對于用戶登錄的權限，也必須加強管理，確保實現(xiàn)不同權限等級的用戶擁有不同的數(shù)據(jù)管理功能。
三、基于網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控平臺的實現(xiàn)
3.1系統(tǒng)網(wǎng)絡結構設計
（1）網(wǎng)絡介質(zhì)的選擇。現(xiàn)在網(wǎng)絡鋪設的介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。目前雙絞線應用的已經(jīng)比較少了，同軸電纜在遠距離傳輸方面并沒有突出的優(yōu)勢，而光纖目前是主流的網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)，一方面因為光纖傳輸速率快，失真少，更重要的是光纖傳輸尤其適合應用于遠程監(jiān)控，況且視頻圖像監(jiān)控所形成的視頻數(shù)據(jù)都是大流量數(shù)據(jù)，極易造成網(wǎng)絡的擁塞，而采用光纖作為傳輸介質(zhì)，極大的避免了網(wǎng)絡擁塞的發(fā)生。（2）網(wǎng)絡拓撲結構的選擇。網(wǎng)絡拓撲結構一般有星型結構、樹型結構、網(wǎng)狀結構、環(huán)型結構以及總線型結構等。各種類型的網(wǎng)絡物理拓撲結構的性能對比見下表1。從表1可見，環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構適宜應用于遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，而且環(huán)形網(wǎng)絡由于具有鏈路冗余功能，因此能夠確保遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行。
3.2系統(tǒng)層次分析
基于網(wǎng)絡的遠程視頻監(jiān)控平臺系統(tǒng)，從前端攝像頭到后臺控制中心，其網(wǎng)絡架構層次設計如下：（1）網(wǎng)絡攝像頭層。作為遠程視頻監(jiān)控平臺的最前端，采用網(wǎng)絡攝像頭的最大好處是避免了因接口轉(zhuǎn)換而帶來的成本上升的問題，直接采用RJ45接口將攝像頭拍攝到的視頻圖像畫面以通用的TCP/IP網(wǎng)絡傳輸協(xié)議進行傳輸，簡化了網(wǎng)絡層次和結構。（2）網(wǎng)絡傳輸層。采用光纖構建的千兆工業(yè)以太網(wǎng)是整個遠程視頻監(jiān)控平臺系統(tǒng)的關鍵部分，承擔著視頻圖像數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡傳輸。在網(wǎng)絡傳輸層，網(wǎng)絡傳輸平臺通過環(huán)形拓撲實現(xiàn)控制網(wǎng)絡冗余連接，即控制網(wǎng)上任何一點的單一鏈路連接意外斷開，系統(tǒng)都能通過環(huán)網(wǎng)的反方向提供后備鏈路，保證系統(tǒng)可用性的同時兼顧經(jīng)濟性，環(huán)網(wǎng)主干鏈路全部采用單模光纖，保證故障切換時間均
3.3系統(tǒng)軟件配置
（1）終端顯示層程序。作為遠程視頻監(jiān)控平臺系統(tǒng)的終端，其顯示程序采用了人機交互性友好的組態(tài)軟件進行開發(fā)，能夠借助于三維圖形逼真的還原監(jiān)控現(xiàn)場的場景；另一方面，該顯示程序除了要能夠?qū)崿F(xiàn)不同視頻攝像頭監(jiān)測畫面之間的切換，還必須要能夠?qū)Ξ嬅孢M行存儲管理。下面重點分析視頻采集程序的實現(xiàn)。（2）視頻采集軟件子程序。視頻采集模塊主要是通過相關函數(shù)接收來自攝像頭傳輸過來的視頻信息。在程序設計中調(diào)用ReadStreamData（HANDLE hChannelHandle，void* DataBuf， DWORD*Length，int* FrameType）函數(shù)來讀取參數(shù)hChannelHandle對應的視頻通道的音視頻數(shù)據(jù)流，并按照參數(shù)Length指定的緩沖區(qū)大小，將數(shù)據(jù)流讀取到數(shù)組DataBuf中，同時返回當前讀取的數(shù)據(jù)流的幀長度。這樣系統(tǒng)就可以對數(shù)組中的數(shù)據(jù)流信息進行后續(xù)的處理，如本地音視頻的預覽等。
四、結語
由于圖形視頻監(jiān)控具有直觀、醒目的特點，因此在現(xiàn)代化的自動化控制系統(tǒng)中逐漸凸顯出特殊的監(jiān)控作用，對于確保整個生產(chǎn)環(huán)境的安全具有至關重要的作用。基于工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)的遠程視頻監(jiān)控平臺，是將遠程測控技術和計算機網(wǎng)絡通信結合的又一個典型應用，本論文重點針對遠程視頻監(jiān)控平臺的結構與實現(xiàn)，給出系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)方案，對于其他技術領域內(nèi)應用遠程視頻監(jiān)控技術提供了很好的范本，是值得推廣應用的。
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關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術；遠程管理；中藥種植
1前言
近年來，遠程監(jiān)控技術應用于現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的研究十分熱門。它起源于20世紀末西方國家提出的"數(shù)字農(nóng)業(yè)"思想，是結合了GIS、GPS技術、智能決策系統(tǒng)、自動控制理論的一種現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形式。據(jù)報道，截止2013年已有中藥材種植面積達110萬畝，有20余萬農(nóng)民從事中藥產(chǎn)業(yè)，約1/4的農(nóng)田種植藥材。今天，中藥材生產(chǎn)已經(jīng)成為亳州農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)。盡管種植中藥材的面積大，品種多，但卻存在著種植以散戶為主、技術低下，操作不規(guī)范，偏面追求產(chǎn)量和效益，忽視質(zhì)量等問題。亳州種植中藥材的問題在全國有普遍性。中藥種植屬于高風險行業(yè)，天氣、病蟲害、化肥和農(nóng)藥價格、油價、市場需求等因素都會影響收成。所以運用信息化手段管理農(nóng)場將成為了一個趨勢和向?qū)А?/p>
2現(xiàn)代化中藥農(nóng)場管理系統(tǒng)基本框架
整個物聯(lián)網(wǎng)應用可以分為三層，見表1。
本系統(tǒng)由各種特征傳感器構成一個微型監(jiān)護網(wǎng)絡，傳感器節(jié)點上使用中央控制器對所需要監(jiān)測的植物生命指標、環(huán)境指標等傳感器進行控制來采集數(shù)據(jù)。通過SIM900無線接發(fā)模塊和Arduino Yun模塊二種聯(lián)網(wǎng)方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至終端設備，并由該設備將數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)絡上，通過網(wǎng)絡可將數(shù)據(jù)傳輸至遠程監(jiān)控中心，由專業(yè)人員對數(shù)據(jù)進行分析統(tǒng)計，提供必要的咨詢服務，實現(xiàn)遠程管理。
3系統(tǒng)技術關鍵
3.1遠程監(jiān)控技術
3.1.1遠程監(jiān)控控制端介紹 本系統(tǒng)的一大優(yōu)點就是在于其便利的遠程監(jiān)控，共有兩種方式。
一種是基于"ArduinoYun模塊"聯(lián)網(wǎng)方式的監(jiān)控（簡稱"網(wǎng)頁端"），該方式的好處就在于可以很方便的查看和控制。我們采用的Arduino Yun主板，自帶路由器（即無線傳輸功能），將傳感器采集到的信息傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)，同時移動電子設備（包括筆記本電腦、ipad、手機等一切可上網(wǎng)的設備）連接到互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡。就可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控管理操作。
該方法非常便捷使用，不限制于所使用的設備，對比手機App或PC端軟件的好處是：免去了下載安裝，避免換設備時因沒有安裝而不能使用的情況；同時網(wǎng)頁端的操作不受電子設備本身操作系統(tǒng)的影響（無論是安卓或IOS平臺都可以使用），省去了開發(fā)App時需要兼顧系統(tǒng)平臺的問題。
另外，考慮到系統(tǒng)的安全性，我們在使用網(wǎng)頁端時，設置了用戶名和密碼進行加密保護，避免有其他人員的使用。
目前已經(jīng)可以完成：自動灌溉、實時溫濕度獲取、實時圖像獲取、檢測入侵、系統(tǒng)自動報警等。
操作界面，見圖1。
圖1 "網(wǎng)頁端"在電腦操作界面示意圖
在"網(wǎng)頁端"的電腦操作界面上，還可切換數(shù)據(jù)視圖，如：折線圖、柱狀圖、文本數(shù)據(jù)。同時設計有圖片保存功能，可將所需要的數(shù)據(jù)以圖片格式保存。
同時，將這些采集到的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫，為后期研究作準備（詳見技術關鍵信息整合部分）。
另一種則是基于"SIM900模塊"的聯(lián)網(wǎng)方式（簡稱"手機端"），它是基于電話撥號、短信功能。可以在沒有無線網(wǎng)絡的狀況下使用，保證了單一故障情況下系統(tǒng)的可靠性。由現(xiàn)場的傳感器實時監(jiān)測當時的溫濕度、光強等環(huán)境數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)通過無線接發(fā)模塊SIM900定時發(fā)送到管理人員的手機上。或需主動查詢時，即通過撥號到指定號碼，隨后可以短信形式接收到實時的農(nóng)場參數(shù)信息（T為溫度、H為濕度、L為光強），
目前已完成的有：短信接收溫濕度、光照度、有無人員闖入等信息，見圖2。
圖2 "手機端"系統(tǒng)工作流程圖
3.1.2遠程監(jiān)控功能介紹 遠程監(jiān)控主要可實現(xiàn)以下4方面的功能：①實時數(shù)據(jù)檢測：主控制器定時輪詢傳感器節(jié)點，檢測環(huán)境實時數(shù)據(jù)，包括實時圖像、溫度、濕度、光照等數(shù)據(jù)，將信息存儲到主控器的芯片卡中，用于后期環(huán)境數(shù)據(jù)的記錄，同時建立數(shù)據(jù)庫，實時獲取檢測數(shù)據(jù)的信息，便于計算機完成對數(shù)據(jù)處理和分析。②系統(tǒng)自動報警：當主控制器檢測到本地監(jiān)控參數(shù)，會對數(shù)據(jù)進行分析，如果監(jiān)控參數(shù)達到報警閾值，主控制器將根據(jù)預警方案向控制中心發(fā)送報警信息，從而提醒管理者，隨后可立即采取相應措施。以板藍根為例，當溫度超過25℃，土壤濕度超過80%時，系統(tǒng)就會自動報警提示，見圖3。③入侵檢測：系統(tǒng)可以根據(jù)人體紅外傳感器進行入侵檢測。當有動物或人員進入檢測范圍內(nèi)（5～7m），系統(tǒng)將會發(fā)送短信提示管理者。同時觸發(fā)蜂鳴器工作，發(fā)出警報聲意圖趕走入侵者并提示現(xiàn)場人員采取相應措施。④反饋控制：用戶可以通過手機發(fā)送相關控制命令到主控制器，主控制器接收到指令后會根據(jù)預設規(guī)則采集相應數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)信息反饋至用戶終端。如用手機或電腦遠程"開啟/關閉"農(nóng)場的自動灌溉裝置等。
圖3 自動報警示意圖（紅色字為報警提示）
3.2硬件平臺選擇 在硬件選擇上，我們采用當今比較流行的開源硬件-Arduino。Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，包含硬件（各種型號的Arduino板）和軟件（Arduino IDE）。
Arduino是一個基于開放原始碼的軟硬件平臺，構建于開放原始碼simple I/O介面版，并且具有使用類似Java、C語言的Processing/Wiring開發(fā)環(huán)境。
3.3傳感器的選擇 傳感器采集中藥植物各種生長參數(shù)，這些參數(shù)將通過下位機進行數(shù)據(jù)處理及融合，通過無線數(shù)據(jù)傳輸將數(shù)據(jù)發(fā)送到終端節(jié)點并由Internet發(fā)送到遠程監(jiān)控中心，為管理人員提供各種重要的生長參數(shù)變化，幫助他們實時監(jiān)測遠端中藥植物的生長狀況，并可以及時地采取相應措施。無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的點框圖和處理器單元如下圖所示：
圖4 點框圖和處理器單元示意圖
對于該系統(tǒng)，我們將采用如下的傳感器：①光強度-BH1750；②溫濕度-SHT1x和SHT11；③生長情況-東芝MJPG UVC 720P高清攝像頭；④人體紅外感應模塊--HC-SR501；⑤有源蜂鳴器--AC-S701。
3.4充電技術與功耗 充電技術我們將采用太陽能充電的形式，但是太陽能充電的電流過小，不能很快速的充滿一節(jié)鋰電池，所以在系統(tǒng)中我們將加入低功耗模式。即傳感部分及數(shù)據(jù)處理部分將采每隔一段時間采集并上傳數(shù)據(jù)的形式，而非循環(huán)采集。
在設備喚醒上，我們優(yōu)先采用WDT看門狗進行喚醒。
3.5數(shù)據(jù)獲取--建立數(shù)據(jù)庫 對于由分布在農(nóng)場中的各個傳感器裝置采集到的數(shù)據(jù)資料，通過電腦將這些數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中。另外，作為備份，采用在軟件中建立數(shù)據(jù)庫和在Arduino YUN硬件中放置儲存芯片記錄實時檢測數(shù)據(jù)。
4總結與展望
在傳統(tǒng)人工逐漸被代替的今天，中藥材生產(chǎn)必須徹底打破小農(nóng)經(jīng)濟的模式，走規(guī)模化規(guī)范化的改革道路，引進高科技先進的管理模式和技術。故我們所設計的"現(xiàn)代化農(nóng)場遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)"是符合當下改革潮流趨勢的，本系統(tǒng)有助于推動中藥種植的發(fā)展、質(zhì)量控制與普及提高，并朝著客觀化、標準化、規(guī)范化方向邁上新臺階，對推動中醫(yī)藥事業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化、現(xiàn)代化具有深遠的意義。
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關鍵詞：油田；數(shù)字化；開發(fā)；應用；效率
1 油田數(shù)字化的概況
數(shù)字油田就是通過數(shù)字地球技術為技術基礎來實現(xiàn)油田的全面信息化。通常來說國內(nèi)的數(shù)字油田包括以下幾個方面，一是數(shù)字油田是數(shù)字地球在油田的具體應用，油田在自然狀態(tài)下的數(shù)字化信息虛擬體即為數(shù)字油田，數(shù)字油田也是油田應用系統(tǒng)的一個綜合集成，數(shù)字油田是企業(yè)的數(shù)字化模型的發(fā)展，數(shù)字油田對于油田的發(fā)展來說是油田數(shù)字化的企業(yè)實體形式，數(shù)字化油田工程中的能動者是數(shù)字化應用的工作人員，也就是說數(shù)字化油田其實是油田的一個科技化虛擬表現(xiàn)，通過對油田基本信息的匯總和分析建立油田模型，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)處理進行探查和研究，進行油田工程中的模擬情況，其中油田的生產(chǎn)信息以及地理信息尤為重要，數(shù)字化油田的建設能夠根據(jù)基本信息的模型建設及時獲取油田的生產(chǎn)動態(tài)快速進行反應和完善，另外企業(yè)的信息化和油田的數(shù)字化能夠很大程度的改善在油田這個大工程中各部門的互相聯(lián)系和數(shù)據(jù)的整合能力，提高了工作的效率和安全。為石油企業(yè)建立數(shù)據(jù)以及信息資源的共享和管理體系是數(shù)字化油田的發(fā)展核心，以資料庫的發(fā)展為基礎，在信息共享的基本條件下不斷的發(fā)揮石油勘探開發(fā)以及地面建設儲運銷售等全面的生產(chǎn)和管理，綜合建立數(shù)據(jù)體系，與各專業(yè)的應用系統(tǒng)融合和完善，通過油田生產(chǎn)管理優(yōu)化應用的基本模型實現(xiàn)虛擬技術數(shù)據(jù)的可視化和多維化的全面發(fā)展，另外智能化的分析也為油田的數(shù)字化提供了更好的方向，通過智能化分析的模型更好的實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)營管理的信息化背景基礎，物聯(lián)網(wǎng)技術就是針對數(shù)字化油田的開發(fā)管理而研發(fā)的一種針對性技術，能夠滿足油田的生產(chǎn)運行、生產(chǎn)管理以及監(jiān)控等各個方面的基本需求，是石油勘探開發(fā)中一項綜合的技術應用，能夠?qū)崿F(xiàn)油田開發(fā)管理的一體化和規(guī)范化，實現(xiàn)了現(xiàn)代化生產(chǎn)經(jīng)營的規(guī)范、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺。
2 油田數(shù)字化的應用
2.1 數(shù)據(jù)處理 數(shù)字化油田在發(fā)展過程中，由于設備承載力問題等原因?qū)τ吞锏拈_采效率和安全有很大的影響，這就需要我們采取措施去避免，另外數(shù)據(jù)對于油田工程來說也尤為重要，油田工程中數(shù)據(jù)的丟失或者傳輸?shù)牟患皶r不準確都會造成油田工程的延誤和影響，并且在油田開采的過程中有多個采油點，這就會出現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)需要采集和儲存，大量信息的輸入和輸出對網(wǎng)絡寬帶以及設備的要求就更高，數(shù)據(jù)庫建立不僅僅是去訂閱相對應的學術論文，而且是建立屬于我們自己的數(shù)據(jù)收集和管理系統(tǒng)，這個系統(tǒng)可以是中國石油內(nèi)部各公司聯(lián)合構建的，也可以是某個油田內(nèi)網(wǎng)對內(nèi)查閱的，但重要的是要有極強的針對性和實用性，能夠?qū)τ诓捎筒蓺獾募夹g研究和發(fā)展起到推動和促進作用。
2.2 遠程監(jiān)控 數(shù)字化油田實現(xiàn)了油井生產(chǎn)過程的遠程監(jiān)控，其中油田的遠程監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)τ途墓﹫D、壓力、溫度、電流、功率等進行遠程監(jiān)控并且通過網(wǎng)絡進行傳輸和分析，對于油井的生產(chǎn)工況有一個實時的診斷，另外遠程控制還能夠?qū)崿F(xiàn)實時產(chǎn)液量的計量，用電消耗的分析以及可以通過扭矩法、電能法等計算和控制抽油機的平衡，通過遠程的監(jiān)控分析和診斷從而實現(xiàn)油井工作中的參數(shù)優(yōu)化設計，通過優(yōu)化設計以及診斷資料由專家進行解決方案的確定，基于油井工況診斷和工藝參數(shù)設計結果，遠程實時實現(xiàn)對油井的大閉環(huán)智能控制，通過井場攝像機傳送視頻信息到視頻服務器，通過交換機上傳至無線網(wǎng)橋，后經(jīng)無線網(wǎng)絡最終實現(xiàn)現(xiàn)場視頻數(shù)據(jù)傳送到站內(nèi)視頻監(jiān)控平臺。另外，注水井生產(chǎn)遠程監(jiān)控分析優(yōu)化系統(tǒng)通過網(wǎng)絡遠程采集注水井的壓力、流量等數(shù)據(jù)，利用PID算法自動調(diào)節(jié)閥門開度。同時將即時流量數(shù)據(jù)和累計流量數(shù)據(jù)以及各種壓力數(shù)據(jù)，傳送到RTU，利用CDMAGPRS網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳回到油田企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)計算服務器。Web系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)設定的權限和管理范圍，對管理的水井進行定制查詢和統(tǒng)計、展示等。
2.3 物聯(lián)網(wǎng)的應用 通過技術的不斷發(fā)展，石油互聯(lián)網(wǎng)也逐漸應用到油田的生產(chǎn)實踐當中，物聯(lián)網(wǎng)技術在數(shù)字化油田建設中的應用能夠簡化油田的建設工作，在油田數(shù)據(jù)采集、遠程監(jiān)測、物資管理等繁復的工作中物聯(lián)網(wǎng)的技術應用很大程度上減輕了工程負擔，提高了工作效率，物聯(lián)網(wǎng)技術的應用能夠?qū)崿F(xiàn)跨地域的協(xié)同工作，物聯(lián)網(wǎng)的應用緊密聯(lián)系了工程中的各個瑣碎的環(huán)節(jié)，對于油田工程中的多項業(yè)務科學有序的進行了整合，實現(xiàn)了油田生產(chǎn)經(jīng)營過程中的優(yōu)化，不斷拓寬了油田的勘探業(yè)務，在科技迅速發(fā)展的今天數(shù)字化油田的進程中物聯(lián)網(wǎng)技術的應用是數(shù)字化油田的一個發(fā)展方向，對于數(shù)字化油田的建設來說是一個有效的措施，油田勘探的不斷發(fā)展與油田的信息采集以及智能化技術的應用隨著油田勘探開發(fā)的進一步深入、信息采集與智能計算技術的迅速發(fā)展，油田中物聯(lián)網(wǎng)的應用越來越成熟，能夠更好的服務于油田的開發(fā)和完善。
2.4 無線網(wǎng)絡部應用 無線網(wǎng)絡的應用通過無線通信產(chǎn)品的選擇能夠基本實現(xiàn)增壓站和井場之間的數(shù)據(jù)實時傳輸、視頻監(jiān)控、遠程控制等效果，不僅如此還能夠進行數(shù)據(jù)的傳輸，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)的科學管理等應用。
做好數(shù)字油田，必須樹立思想先進比系統(tǒng)先進更重要的理念，要有創(chuàng)新思想，開放學習的態(tài)度及分享成果的意識；要勇于承認差距，改變現(xiàn)狀，迎頭趕上；要服從大局、服從整體，統(tǒng)籌兼顧，突出加強勘探生產(chǎn)、實施管控、基礎建設等重點；要將生產(chǎn)運行的理念轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)決策的理念，更好地推進油田科學發(fā)展。
3 結語
綜上所述，油田數(shù)字化的建設不是一概而論的，而應該是結合油田的具體特點，通過對現(xiàn)有資源的集成和整合，對于創(chuàng)新和管理理念進行分析，對于油田的生產(chǎn)管理和綜合研究的數(shù)字化管理系統(tǒng)統(tǒng)一建立，從而對安全、監(jiān)控過程、人力資源的節(jié)約進行強化，從而提高效率和公司效益，數(shù)字化管理能夠很大程度的提高生產(chǎn)效率，大大降低勞動強度，不斷提高安全保障的水平，大大降低安全風險，從而不斷實現(xiàn)油田管理的科技現(xiàn)代化的發(fā)展。達到強化安全、過程監(jiān)控、節(jié)約人力資源和提高效益的目標。
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