在一份优秀的方案中，既要包括各项具体的工作环节，时间节点，执行人，也要包括实现方法、需要的资源和预算等，那么具体要如何操作呢？以下是小编精心整理的《监测监控系统设计方案》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！
第一篇：监测监控系统设计方案
高速公路气象监测预警系统设计方案
一、项目总体概述及系统构架
1.应用背景
近年来，我国高速公路建设的发展非常迅速，自1988年建成我国第一条高速公路以来，到2007年底，我国高速公路通车里程接近4.5万公里，继续保持世界第二位，仅次于美国。根据《国家高速公路网规划》，我国将用30年时间建设“七射九纵十八横”的高速公路网，总里程将达到8.5万公里，形成“首都连接省会、省会彼此相通、连接主要地市、覆盖重要县市”的高速公路网络，连通全国所有重要的交通枢纽城市，包括铁路枢纽67个、水路枢纽50个和公路枢纽140多个，将覆盖10多亿人口，直接服务区域的GDP占全国总量的85%以上高速公路的发展对国民经济产生了越来越重要的影响。
但天气条件的变化，特别是极端恶劣天气条件，给高速公路的车辆行驶带来了巨大的风险，不仅严重影响交通运输，而且还造成国家财产和人民生命财产的严重损失。所以道路天气条件监测是高速公路科学运营的一个重要依据，雨、雪、雾、积雪、结冰等情况对高速公路的运营都有直接的影响。气象条件对交通的影响表现在很多方面。主要表现在改变路面的物理性质、观察视线、车辆自身安全等方面。主要灾害及影响有：
A、雾 雾主要通过降低能见度而引发交通事故。在我国大部分地区引起的恶性交通事故的天气现象中，雾的影响最大。大雾特别是<50米的超低能见度的灾害性浓雾是引起重大交通事故的重要原因，往往引起数辆甚至数十辆汽车的连续追尾。大雾常常造成重大车辆损失和人员伤亡，导致高速公路限速或关闭，延误行车时间，造成巨大经济损失。
B、降雨 降雨也是影响高速公路交通安全最常见的气象要素，它使路面附着系数降低，导致汽车制动距离增加，易发生车辆侧滑和控制失灵从而危及行车安全。同时降雨使能见度降低，司机视线模糊不清，导致驾驶失误。此外，降雨过后，路面如有积水或干湿不一，路面摩擦系数不均，车辆制动性变差，从而引起交通事故。在山区，暴雨还常常引发山洪、山体塌方或泥石流，从而导致车辆被冲，桥梁垮塌，道路被毁;在平原和盆地，暴雨常常引发洪涝，导致道路被淹，交通受阻。
C、冰雪 冰雪与降雨一样，漫天飞舞的大雪使能见度降低，而且一旦路面积雪被压或是白天在阳光照射下融化，夜面路面降温结冰，造成里面路面摩擦系数显著降低，严重影响车辆的操作和制动性能，使控制失灵，车辆发生空转、打滑或侧滑，从而危及行车安全。
D、大风 大风对于车辆行驶阻力、能耗、抗侧向倾翻及抗滑移性能都有很大影响，特别是侧向大风对高箱、双箱汽车的行驶影响尤甚。大风会引起沙尘暴、扬沙、吹雪、浮尘等天气，影响高速公路能见度。大风易使路边树木、杆线类等折断阻塞交通，易使塑料类、干草类、丝状物类等漂移到路面上引起车辆打滑、失控;易使灰尘、扬沙、尘卷影响视线造成交通事故。
E、霜冻 公路路面有霜时，路面摩擦系数接近于雪面，雨后结冰同雪面结冰的物理性质一样，从而引发交通事故。
F、高温 高温天气同时受吸热、摩擦及汽车尾气等的影响，高速公路路面温度比气温高得多，有时高达六七十摄氏度以上，汽车轮胎因此受热，使胎内气压升高，长途高速行驶，极易引起"爆胎"。高温直接影响司机的生理、心理和精神状态，无空调车更易疲劳，注意力不集中甚至中署。
2005年7月，中国气象局与交通部在北京签署了《共同开展公路交通气象预报工作备忘录》，双方将开展合作，建立科学高效的公路交通气象信息预测、发布机制，向社会公众提供准确、全面的公路气象信息，避免公路交通延误，减少恶劣天气诱发交通事故。
中国华云技术开发公司作为中国气象局探测设备龙头企业，针对高速公路气象环境监测的发展方向，开发研制出了一套适合我国高速公路气象环境监测的实时监测系统??高速公路气象监测及预警系统(HMWS)。目前已经成功在山东、河北、贵州等省的高速公路路段上建成，并成功投入使用。
2、高速公路气象监测及预警系统(HMWS)系统功能及构成
2.1 系统功能
高速公路气象监测及预警系统(HMWS)是充分利用现代科学技术，是专为交通气象监测服务而特别设计的一套应用解决方案。它以能见度(雾)及道面状况(路面温度、积液深度、冰百分比等)监测为核心，并同时测量相关的基本气象参数(温度、湿度、降水量、风向、风速、气压等)。主要用于及时发现各路段及关键点的各种异常交通环境因素变化和气象状况，将数据信息及时传送到高速公路气象灾害预警中心站，为气象监测服务和交管部门提供实时的决策科学依据，并将实时气象条件及气象预警信息发送至路面信息显示屏，为高速公路上行驶的车辆提供实时气象信息和服务。
实践证明，通过在高速公路道路监测工作中应用该系统，不仅可以提高气象监测部门监测数据的专业性和监测要素的多样性，而且可以极大提高交通管理部门应对突发天气状况(如大雾，大雪，暴雨等)决策的准确性并且提供预先实施交通疏导方案的数据依据，是气象监测服务和交管部门工作的有力保障，有利于道路交通的安全性的进一步提高。
2.2高速公路气象监测及预警系统(HMWS)组成
华云公司针对我国高速公路沿线气象环境监测预警需求而开发的道路气象环境灾害预警系统，主要包括高速公路气象与环境监测系统(HMS)，高速公路气象灾害预警发布系统(HMI)及高速公路气象环境灾害预警中心站(HMC)三
部分构成。其中高速公路气象环境监测系统主要包括各种气类型象要素监测自动站、高速公路沿线外部气象站网数据及天气预报信息输入等部分构成，高速公路气象灾害预警发布系统主要包括道路电子警示牌及公众媒体发布渠道构成;高速公路气象环境灾害预警中心站为整个系统的数据接收及发布控制中心。
3.高速公路气象监测及预警系统(HMWS)系统设计原则
在我国，交通部门与气象部门联手展开了“公路气象灾害预报预警体系”的专项研究，形成了广泛共识。综合考虑我国国情和高速公路的发展趋势，我国高速公路气象环境监测在设计上侧重考虑以下几个方面：
A、气象与交通行业信息共享平台的建立
气象行业背景场形势与高速公路沿线气象与环境要素的监测实况应该在一个统一的信息平台下加以利用，以形成优势互补。两行业在网络上构筑信息通道，以便实时导入国家基础气象台站的实况资料和天气预报信息，这两部分信息将构成本系统的基础信息之一。
B、灵活高效的公路沿线监测子站的布设
应在沿线相对均匀地布设一定数量的气象环境综合监测站作为数据基准参考站，所谓气象环境综合监测站就是要素相对比较全;所谓基准参考站就是要求该站的数据完整性、准确性相对比较高，以便今后对其进行沿线气象环境特征的分析和研究。
应在雾多发地段加密布设能见度监测子站;在阴面容易结冰、低洼容易积水等地段加密布设路面状况监测子站。此外，还应该布设一定的气温、地温监测子站以便监测高温。
应适当布设常规自动气象站以强化沿线的气象背景场信息。
高速公路沿线的摄像装置、通信装置是本系统的重要的、有益补充手段，能在许多特殊时刻发挥重要作用。
C、及时的灾害实况及预警发布系统
应建立适合交通部门的短时预警模式，以气象背景场和沿线实况为输入，实时运算出交通气象灾害爆发几率，并及时通过沿线电子警示牌和各种公众媒体发布公路气象灾害情况和预警等级。
D、系统性与规范化
为了确保系统的有效性，实现基础气象信息的导入，必须遵守已形成的行业标准并签订共同遵守的规范，使系统能结合气象部门和交通部门两方面的优势，共同为社会提供优质的交通气象保障和服务。基础数据库要求采用统一的数据结构规范模式，保证数据的统一性、完整性和有效性，做到数据采集制度化、信息形式标准化、信息内容系统化、信息储存档案化。以达到信息横向、纵向贯通一致、数据共享的目的。
第二部分高速公路气象信息监测站(HMS)
1. 高速公路气象信息监测站整体介绍
高速公路气象信息监测站能够精确、及时地监测道路环境状况，并且能够与高管部门的其它监控子系统相结合，实现智能化的交通保障网络系统，为高速公
路管理部门针对公路的开放、封闭、维修保障等决策提供了重要依据。该系统可对能见度、路面状况、风向、风速、温度、湿度、雨量等要素进行自动监测。高速公路气象信息监测站功能特点：
全自动数据采集、传输及监控，可长期无人职守。
能够在各种恶劣的环境下长期稳定运行。
监测项目全，能够对雾、路面结冰、积雪等高速公路所需的各种监测要素进行实时监测。
采集处理核心单元采用具有国际先进水平的实时多任务嵌入式系统，能实现国外目前成熟产品的各种功能并可以根据用户的要求进行系统定制。
该系统采集精度高，可靠性好，具有高度的智能化和灵活性。其性能价格比远远高于国外同类产品。
应用选配方式：
观测要素：
能见度、路面等环境参数可任意增减组合，温、湿、风、雨等气象参数可根据需要选配。
传感器接入方式：
供电选配：
提供交流、直流等多种供电方式。
通信选配：
可选配当前各种类型的通信接入设备，对有线、无线、短信等通信手段提供良好的接口，支持TCP/IP等协议。
可配接显示屏
系统基本指标：
工作环境
温度：-50℃～+50℃ 湿度：0～100% 时钟精度
<0.03秒/天 25℃
(支持上位机自动校时)
防雷性能
雷击感应电压小于5KV 雷击感应电流小于1700A 响应时间小于10-12秒 数据存储 整点数据可存约100天 供电 交流220V 50HZ 可靠性 平均无故障时间>5000小时 检定日或标校周期1～<>
第二篇：粮仓粮库环境温湿度监测系统设计方案
粮仓粮库环境
温湿度综合监控管理系统
设
计
方
案
1
目 录
第一部分：概述
(1)粮食仓储概述………………………………………………………………03 (2)粮仓粮库环境温湿度监控系统应用背景…………………………………04 (3)粮仓粮库环境综合监控管理系统…………………………………………04 第二部分：系统组成结构
◇上位管理主机…………………………………………………………………05 ◇数据通讯部分…………………………………………………………………05 ◇现场控制监测点………………………………………………………………05 第三部分：控制模式
◇控制方式………………………………………………………………………06 第四部分：功能特点
(1)粮库环境温湿度监测………………………………………………………07 (2)O
2、CO2浓度监测•…………………………………………………………07 (3)数据存储功能………………………………………………………………07 (4)设备联动控制功能…………………………………………………………08 (5)防火自动报警功能…………………………………………………………09 (6)现场报警功能………………………………………………………………09 (7)远程传输和网络管理功能…………………………………………………09 第五部分：监测软件数据平台
(1)友好的用户登陆管理界面…………………………………………………10 (2)实时历史、曲线报表数据分析…………………………………………10 (3)多种形式的报警功能………………………………………………………11 (4)远程控制……………………………………………………………………11 (5)监控终端……………………………………………………………………11
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第一部分：概 述
(1)粮食仓储概述
我国现有14亿人口，粮食储藏好坏是关系到人民健康、市场供给、国家稳定的大事。随着人口增长迅速、耕地逐年减少、人类对社会物质生活的需求愈来愈高。粮食的利用与保护得到社会的更加重视，人类必须杜绝粮食浪费与霉烂现象发生，珍惜粮食。
我国是世界上最大粮食生产和消费国。据统计，我国粮食收获后在脱粒、晾晒、贮存、运输等过程中的损失高达15%，远远超过联合国粮农组织规定的5%，在这些损失中因未达到安全水分造成霉变、发芽等损失的粮食又占到5%。
粮食在储藏期间，如果水分超标，粮堆内部的水分就表现出向表面及粮粒间隙中的空气缓慢游离的趋势，因粮食水分从不流动的空气中逸出比较困难，它在粮粒间聚集，当湿度达到饱和点时即开始凝结，随之产生发酵和局部温度升高现象，这又促使粮粒释放出水分和加速相应的发酵过程。当环境温度升高，粮食中带有的粉尘、杂质、特别是有机物杂质加速了上述过程，严重威胁到安全储粮，导致粮食腐烂。
因此粮仓粮库环境应保持通风、干燥，内外整洁有序。粮库中应采取防鼠、防蝇、防虫、 防盗等设施，杜绝有害虫类的滋生。
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(2)粮仓粮库温湿度环境监控系统应用背景
建国以来，经过六十多年的发展，我国粮食仓储技术得到了长足发展，在某些领域已经达到世界先进水平，但就整体而言，我国粮食仓储技术与发达国家相比，仍与一定的差距。目前，大部分粮仓库仍为人工监控管理，如降仓温通风是仓房日常管理中，尤其是低温储粮管理中的一项操作较为频繁、辛苦的工作，经常需要在半夜开机：由于粮食呼吸，储粮稳定性较差，保管员需不断翻动粮面，通风降温散湿，因此国家需要投入大量人力。粮情，粮仓温度靠人工监测，保管员需要频繁巡查，工作强度大，并且监测结果不精确。
(3)粮仓粮库温湿度环境监控系统
SQ-KZ粮仓粮库环境综合监控系统可以实时全面的掌握粮库内的温湿度变化，一旦发现异常及时做出正确处理，保证粮食长期安全存储。本系统采用世界上先进的微电脑技术、PLC技术、传感器技术、自动控制技术，带有LCD显示和键盘操作，能够自动监测粮仓粮库内的粮情、温度、湿度，并能与粮仓粮库内的加热、制冷、除湿、通风等设备进行联动，控制加热、制冷、除湿、通风等设备进行工作，也可根据人工设定的数值定时控制设备或根据需要进行人工开启，使仓内粮温、水分、仓内气体的有效浓度与配比维持稳定状态，保证粮食仓储的安全。
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第二部分：系统组成部分
SQ-KZ粮仓粮库环境综合监控系统主要包括：上位管理主机、数据通讯部分、现场控制监测点、数据采集终端等。
◇上位管理主机
可选用物联网感知应用平台或者是为客户专门定制的操作监测平台。能够实现监测、查询、运算、统计、控制、存储、分析、报警等多项功能，并能与粮仓内设备联动，自动计算和控制加热、制冷、降湿、通风等设备运行工作。
◇数据通讯部分
可根据需要选择有线传输与无线传输方式，对于仓内布线不方便的粮库，可以采用无线通讯方式，利用GPRS/3G或Zigbee无线通讯。
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◇现场控制监测点
现场控制监测点主要由数字温湿度变送器、数据采集仪、通讯转换器、配电控制柜及安装附件组成。所有监测点的温湿度测量值最终转换为数字信号，被传送到上位管理主机，通过配套的数据管理软件对数据进行分析、处理、存储、打印等。
第三部分：控制方式
◇自动控制-----根据设定的参数，智能控制箱按照预先编制的程序自动运行。
◇手动控制-----根据需要，可以选择现场手动控制方式，启动各种模式。
◇集中监控-----监控中心室能够实时显示并自动记录粮仓粮库内的监测数据以及外围设备的工作状态，远程设定每台控制箱的工作参数，自动报警。
◇3G互联网监控------通过安装配套的物联网监控软件，或者视频监控软件，可以通过英特网实时了粮库内的环境变化信息及设备的运行状态等。
第四部分：系统功能特点
(1)粮库环境温湿度监测
通过温湿度传感器监测粮仓粮库内的环境温湿度，并能对数据进行采集、分析运算、控制、存储、发送等。
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(2)O
2、CO2浓度监测
--粮食是生命的有机体，具有呼吸功能。为了解储藏条件是否适宜，常需要了解粮食在储藏期间的生理状态，需要测定储粮的呼吸系数。
--在粮仓内部署二氧化碳或氧气浓度传感器，实时监测粮库中的气体含量，当浓度超过系统设定的阙值范围时，通过有线或无线传输技术将相关数据传送到用户监控终端，由相关工作人员做出相应调整。
(3)数据存储功能
具有大容量数据存储功能，现场可显示、查询监测数据和设备工作参数。
(4)设备联动控制功能
--降温、散湿、通风是仓房日常管理中的一项操作较为频繁、辛苦的工作，经常需要在半夜开机，由于粮食呼吸，储粮稳定性较差，保管员需不断翻动粮面，通风降温散湿。实现仓窗、制冷、制热、通风等设备自动开关，对提高工作效率、降低劳动强度意义重大。 --上位机控制平台可根据粮库环境的要求，对已设置的温湿度数学模型进行分析，自动计算和控制加热、制冷、降湿、通风等设备状态，也可根据人工设定的数值定时控制设备或根据需要进行人工开启。
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(5)防火自动报警功能
可提供现场声光报警，监测系统报警，并通过电话语音拨号报警或发送报警短信通知相关人员。
(6)现场报警功能
用户可设定某些参数指标的上限和下限，根据温湿度实测值与人工设定的超限值进行对比分析，若实测值超过设定的范围，则通过屏幕显示报警或现场声光报警。
(7)远程传输和网络管理功能
可联网远程传输现场监测到的各种信息，上级部门可随时调用、检查粮库环境的各项数据、报表，提供集中式系统管理及数据检索功能，可与其它信息系统共享数据，支持TCP/IP协议。
第五部分：监测软件数据平台
我公司自主研发的粮仓粮库温湿度系统软件，实时采集粮仓粮库现场数据，经传感器数据模块传送至ZigBee节点或RS485节点上，然后通过光纤、GPRS/3G网络传输到数据平台，按照相关设定进行分析运算、控制、存储等功能，并进一步与粮仓内设备(如通风、制冷、制热、熏杀等)联动完成相应控制。
(1)友好的用户登陆管理界面
--规定用户使用权限，不同用户提供不同的操作权限，非用户不能登陆系统，保证系统安全，操作简单而富有人性化。
(2)实时历史、曲线报表数据分析
--系统将采集到的数据信息以实时曲线的方式显示给用户，并根据需要按照日、月、季、年参数变化曲线生成历史报表。便于对粮仓粮库的运转情况进行分析并做出改进，提高粮食仓储的效率与安全。
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(3)多种形式的报警功能，适合不同场合需要
--工作人员根据粮仓粮库内的具体情况，设置温度、湿度等参数限值。在监测时，如发现有监测结果超出设定的阈值时，系统会自动发出报警提醒工作人员，报警形式包括：声光报警、电话报警、短信报警、E-MAIL报警等。
(4)远程控制
--现场采集设备将采集到的数据通过有线、无线、GPRS/3G网络传输到中控数据平台，用户从终端可以查看粮仓粮库现场的实时数据。并使用远程控制功能，通过继电器或采集输出模块对粮仓粮库内的相关设备进行自动化控制，如自动通风系统、自动制冷制热系统、自动除湿系统等。
(5)监控终端
--监控终端通过可视化、多媒体的人机界面实现以下主要功能：
①粮仓内粮情、温湿度、CO2浓度全面显示，可查询，包括各种参数以及历史数据等;
②向粮仓内监控终端发出调度命令、调整设备运转状况，确保粮仓内环境维持稳定状态，保证粮食仓储安全。
第三篇：内燃机车状态监测系统设计
许小伟1，盛俊1，吕明1，刘才兰2，金华标
1(1.武汉理工大学能源与动力工程学院 武汉 430063) (2. 武汉广远经济发展有限责任公司 武汉 430060)
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摘要：为了使内燃机车既能够可靠运行，安全营运，又可以节能降耗、优化管理，设计了基于Linux操作系统的内燃机运行状态监测系统，实现了内燃机车动力系统的在线状态监测与故障诊断、节能降耗与维修管理。该系统基于柴油机瞬时转速信号的气缸状态监测，辅以柴油机进气的温度压力信号、发电机的电压电流信号、油门拉杆的位移信号以及机车的速度信号，进行多参数融合诊断;再将诊断的结果及状态数据通过GPRS无线通信模块发送到地面数据库之中，结合数据库专家系统，分析机车的运输组织、质量状态和能耗状态，提出维修维护及运输组织的优化建议，实现内燃机车动力系统的高效营运和安全管理。 关键词：状态监测;故障诊断;多参数融合; GPRS通信;专家系统 中图法分类号：
1 引言
随着机车速度的不断提高，工作条件
越来越严酷;而且内燃机日趋性能高端化、结构复杂化，所以更加容易引起机件的损伤和失效，由此可能造成更为严重的损失，影响机车的可靠运行和安全营运。与此同时，调研发现30%以上的国产机车内燃机实际油耗超过正常油耗的10%，超过设计油耗值更多。另外，机车惰转率非常高，货运机车尤为突出，其中部分机车柴油机的惰转率达30%以上。因此实施机车内燃机动力系统的状态监测和故障诊断，是内燃机安全运行的重要保障;优化机车的运输组织和节能降耗管理，是降低机车运用成本、提高机车营运效率行之有效的手段。
系统通过信号采集、数据处理、故障诊断、数据发送和运行管理，来实现机车动力系统的状态监测与综合管理。
GPRS无线通信模块以及地面数据管理中心组成，对多个机车内燃机的工作状态进行在线实时监测。
图 1系统结构框图
如图2所示，系统以Linux操作系统为应用平台，由信号采集模块、监测与诊断模块、GPRS无线通信模块和综合管理模块四个模块组成[1] [2]，其中采集模块包括瞬时转速、增压器采集、发电机采集和油门位移采集四个子模块。另外，为了实时显示机车的状态参数，便于进行人机交互，在PC104处增加了人机交互模块。
2 系统设计
依据机车维护维修的功能要求，对内燃机车状态监测系统进行了设计。 2.1 总体设计
如图1所示，内燃机车状态监测系统由若干个随车安装的机车运行状态监测仪、
图 2系统硬件框图
许小伟:男,1983年7月，湖北宜昌人,硕士,主要研究领域为柴油机监测诊断与电子控制
该系统利用柴油机飞轮端的瞬时转速的波动，对柴油机气缸运行状态进行在线监测;结合柴油机进气温度和增压压力信号、发电机输出的主电压和主电流信号、油门拉杆的位移信号以及机车的速度信号，对机车动力系统进行多参数融合诊断;然后依托于因特网，通过GPRS模块将监测的状态参数和诊断结果发送到地面数据库中;最后，利用地面数据库的专家系统，进一步进行数据的分析处理，实现机车的综合管理。 2.2 信号采集模块
信号采集模块，由GPS定位节点、转速采集节点、增压器采集节点、发电机采集节点、油门位移采集节点五个信号节点组成的CAN通信网络。
通过GPS定位节点RC87，获得机车的实时位置信息，得到机车的速度信号，并将信号发送到CAN总线上。其信号采集电路比较简单，不作介绍。
转速采集节点，包括采集柴油机某个气缸处的上止点信号和柴油机飞轮端的瞬时转速信号;然后信号经数据处理，利用瞬时转速中蕴含的状态信息，进行气缸的状态监测。其示意图如下：
图 3转速采集节点框图
系统所用的传感器为磁电传感器，其信号幅度为±2V～±15V。经过如图3的处理，上止点信号被调理成与柴油机曲轴同周期的脉冲信号，且其下降沿间的时间间隔是较为固定的，在使用时使用其下降沿;瞬时转速信号则直接经过电压跟随器后，再进行A/D转换，输出幅值为3.3V的数字信号，发送到CAN总线上。
另外三个信号采集节点除了信号的前端具体的调理电路不同之外，后端信号处理都相同。下面介绍其中的增压器采集节点。
图 4增压器采集节点框图 由图4可知，该节点用来采集柴油机进气口的进气温度和增压压力信号。传感器采集的温度信号为I2C信号，压力信号为模拟信号。然后信号经过调理电路，A/D采集和I2C采集，在单片机TMS470R1A256的作用下，发送到CAN总线上。 2.3 监测与诊断模块
在监测与诊断模块中，基于瞬时转速的气缸运行状态监测是核心，多参数融合诊断是重要组成部分。
由于柴油机瞬时转速的波动是气缸爆发压力波动的直接表现，而气缸爆发压力又直接受气缸燃烧状态的影响。当柴油机发生引起缸内燃烧状态的故障时，瞬时转速的波动将发生相应的变化。因此，利用瞬时转速信号中蕴含着非常丰富的柴油机工作状态的信息，可以方便实现对柴油机各个气缸工作状态的监测。根据柴油机瞬时转速波动的变化情况，运用单次谐波相位分析法[3]，进行滤波、频域分析等数据处理，选取特征参数，提取特征值，就可以对柴油机进行故障诊断和故障定位。
如图5所示，诊断模块是采用基于NIOS系统的FPGA来完成的[4]，它采用Avalon总线外设的方式与系统相连。其中，NIOS CPU是模块运行的核心，主要运行系统各个部分所需要的指令代码。
图 5监测与诊断模块结构框图 在NIOS CPU和上止点信号的控制下，通过FPGA上自定义的IP模块---A/D接口
电路，将瞬时转速信号存放在其自定义的端口中，供PC104读写与控制;另外，系统通过外接一个CAN控制器，实时侦听CAN总线上的信号，再经过一个自定义的 IP模块，将SPI总线转换为ISA总线上的端口供PC104读写与控制。
PC104读取CAN总线上机车的状态信息，进行状态检测与故障诊断，将结果显示在人机交互模块;同时，将状态参数和诊断信息通过GPRS模块传输到地面数据库中。 2.4 GPRS无线通信模块
GPRS无线通信模块，以GSM/GPRS网络为通信平台，利用GPRS/SMS为信息承载方式，采用TCP/IP协议为联网运行方式，服务于各行业用户的数据传输业务，特别适用于间断性的、突发性的和频繁的、小量的数据传输，尤其适用于M2M(machine-to-machine)领域的应用及应用系统的开发[5]。另外，模块还具有实时性、经济性、可靠性的特点，而且其通信网络不需要维护，适合广大中小用户组网营运。
图 6GPRS无线通信模块结构框图 如图6所示，在状态监测与诊断过程中的数据和结果按自定义协议组合成数据包，再通过PC104的串口发往GPRS无线通信模块。然后模块将需要发送的数据包，通过GPRS网络利用MC55再次将数据包封装成TCP/IP包，然后通过Internet网传输至地面数据库。地面数据库的服务器再利用协议栈将TCP/IP包还原为原始的数据，实现了数据从PC104到地面数据库的无线透明传输。 2.5 综合管理模块
该模块是系统的综合管理模块，由服务器、数据库、专家系统和人机交互四部分组成。如图7所示，首先通过地面数据库的服务器，无差别的接收从GPRS模块发送过来的数据包，然后将数据包还原为原始的数据，然后将还原后的数据导入数据库;同时根据数据库专家系统，对数据进行处理和分
析。另外，通过人机交互界面，用户可以既浏览数据库中的数据，还可以浏览专家系统分析得到的维护维修建议。
图 7地面数据库模块结构框图
该专家系统利用实时采集的机车状态
参数，根据内燃机故障诊断的机理、机车维护维修的理论和经验，对内燃机车的动力系统进行状态分析和故障诊断。首先，分析机车的燃油消耗、能效状态和机车的运输和操纵管理等，及时优化机车管理;然后，对机车部分参数做趋势分析[6]，了解机车的状态变化，预防机车故障，提出维护建议;当内燃机发生故障时，及时准确的找出故障位置，提出维修建议。具体功能如下：
1.数据备份和查询：基于Socket S/C机制，接收GPRS无线通信模块发送的数据，并在数据库中备份;用户根据自己的需要，查询所需要的数据信息;
2.运行质量管理：根据柴油机的工作原理，统计机车日常运行过程中的质量状态参数，计算得到柴油机的效率比、柴油机动力性能利用参数、增压器工作参数、气缸工作参数，得到机车的运行质量状况;
3.牵引运用管理：考察柴油机在规定时间段内，根据其不同的负荷状态，计算得出柴油机的牵引运用参数(包括高负荷率、中负荷率、低负荷率、空转率、停机率、惰转率)，并绘制柱状图，从而得到柴油机的牵引运用状况;
4.运输组织管理：考察柴油机在规定时间段内，在不同负荷状态区间的转换，计算得出柴油机的运输组织参数(包括高负荷频次、中负荷频次、低负荷频次、空转频次、停机频次、惰转频次)，并绘制柱状图，从而得到柴油机的运输组织状况;
5.操纵状态管理：根据机车日常运行过程中的操纵参数(如：油耗率、机车实际输出功率)，计算油耗率和实际输出功率的比值，来考核驾驶员的操纵水平;
6.机车能效管理：统计机车的燃油消耗和输出功率，分析二者是否合理，根据分析结果提出相应的改善措施，实现节能降耗的目标;
7.机车维护和维修：在专家系统中，将数据库中的原始数据作为神经网络的输入，利用神经网络算法，得到机车维修维护建议和能效改善建议，实现机车的综合管理。
[1] Rotharmel, S., “IP based Telecom Power System Monitoring Solution in GPRS Networks”[C], Telecommunications Energy Conference, 2007. INTELEC 2007. 29th International, pp. 769-774, Sept. 30 2007-Oct. 4 2007
[2] A Martí, J.C. Campelo, J. Pardo, R. Ors, J.J. Serrano, “A distributed control system for citric
3 结论
该系统以Linux操作系统为应用平台，
已经完成了机车动力系统状态监测和故障诊断的设计与调试。同时，利用CAN总线良好的可扩展性，将来可根据需要扩充采集机车其它系统的状态参数，添加更多的节点组成CAN通信网络，完善该内燃机车状态监测系统。
该内燃机车状态监测系统的核心模块---气缸状态监测仪，已经在武钢、莱钢、湘钢等很多工矿企业的机车上得到了批量使用，对用户进行机车的运行管理起到了一定的指导作用。
随着系统的技术逐渐成熟，将会进一步的推动内燃机车的维护维修管理技术的发展。同时，节能降耗、优化管理也是目前内燃机车的维护维修管理中不可或缺的一环，通过对系统进行能效分析和运输组织，实现了对内燃机车的综合管理。
参考文献：
fruitsconservation and maturation based on CAN and Internet networks” [C],, Industrial Electronics, 2007. ISIE 2007. IEEE International Symposium on, pp.1899-1904, 4-7 June 2007 [3] 余瑞峰.基于瞬时转速的16V240柴油机故障诊断仪关键技术的研究.武汉理工大学硕士论文[D].2007.5
[4] 李立.基于SOPC技术的柴油机在线状态监测和故障诊断装置的研究[D]. 武汉理工大学硕士论文，2008.5
[5] 张学强,胡以怀,金晓军,常勇.基于
GPRS_Internet的船舶主机监测系统的实现[J].造船技术,2006.6:25-28
[6] 喻方平，缪敏，黄海亮. 船舶发电柴油机在线监测与故障诊断系统[J].中国航海，2003.2:76-78，
Design of Diesel Locomotive Condition Monitoring System
Xu Xiaowei1,Sheng Jun1,Lv Ming1, Liu Cailan2, Jin Huabiao1
(1.Energy and Power Engineering Collage Wuhan University of Technology, Wuhan 430063)
(2.Guangyuan economic development of Wuhan Co., Ltd, Wuhan 430060)
Abstract：In order to make the diesel operate safe and reliable, but also save the energy and optimize the management,design the engine condition monitoring system based on the Linux operating system,to achieve online monitoring and fault diagnosis of the locomotives, actualize the decrease consumption and the maintenance management of the diesel. The system is founded on instantaneous speed of the diesel engine to monitor the cylinder state;meanwhile,supplemented by the temperature and pressure signal of the intake air of the diesel , the voltage and current signal of the generator, as well as the displacement signal of the throttle rod, proceed the integration of multi-parameter diagnosis for the diesel;and then send the diesel parameter and the diagnosis result to the ground-based database with the GPRS wireless communication module;at last analyse the transport organizations and the energy consumption of the locomotive with the expert system,to advance the repair and maintenance recommendations and achieve the integrated management measure for the diesel locomotives.Key Words：condition monitoring; fault diagnosis;integration of multi-parameter diagnosis; GPRS communications; expert system
作者简介： 姓名：许小伟性别：男
出生年月：1983年7月籍贯：湖北宜昌 学位：在读硕士
通讯地址：武汉理工大学余家头校区能源与动力工程学院轮机自动化实验室 邮编：430063
联系电话：15827570007 E-mail：xxw15@163.com
第四篇：漏水监测模块(机房动力环境监控系统)技术参数设计说明
漏水监测模块(机房动力环境监控系统)技术参数设计说明 品牌：KITOZER(开拓者)
漏水控制器选用漏水定位监测模块，漏水定位监测模块可监控长达1500米的BTR水浸感应线，一旦检测到液体，就会定位泄露位置，通过LED显示泄露位置值，并产生声光报警，同时通过RS485接口将泄露情况传送至监控主机。 功能特点：
双路传感线接口，长达1500米感应线的监控。 LED显示告警状态和告警通道。 四位数码管显示泄露位置。 内置蜂鸣告警器，实现本地告警。
双路继电器模块，提供两路常开/常闭开关告警信号以扩展外部告警系统。
多达四十条告警日志存储空间，方便用户查询历史告警事件。 12—30VDC/9V—25VAC宽范围的工作电压。 简易的双绞线RS485通信，通信距离长达1000米。 软件设置通信地址和参数。 方便的DIN导轨安装方式。 技术参数：
通信参数：2400/4800/9600/19200bps,1个停止位，无校验位(默认9600)。
通信地址：0—255，节点数<32个(默认地址0)。 定位精度：感应线总长的0.1% ±0.2米。
告警输出：继电器类型，常开/常闭;开路阻抗>100KΩ，短路阻抗<100Ω。
触点耐压：30VDC/1A;60VDC/0.3A;125VAC/0.5A。
设计单位：广州莱安智能化系统开发有限公司
网站：http://
地址：广州市天河区中山大道建中路5号天河软件园海天楼3A06
用户服务中心：Tel：020-85574618 85574628 85574638 85698805 85698850
联系人：周先生：13922289957
欢迎来电索取详细方案或来电洽谈业务，免费提供设计方案，价格实惠
我司开发以及生产大量的机房监控系统，欢迎各界人士批发以及代理。
第五篇：水质无线监测系统方案
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水质无线监测系统方案
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一、 概述
环境监测是环境保护工作的重要组成部分，是环境管理的基础和技术支持。随着我国工业化和城市化的迅速发展，环境保护也相应大力发展起来。这样就迫切需要加快全国环境管理基础能力的建设，提高环境监测能力和环境监督执法管理水平。
排污口水环境实时自动监测系统的研制在我国刚刚起步，欧美一些发达国家在这方面已趋向成熟，例如美国等一些工业发达国家，几乎在每个排污口都安装了有关监测仪器，对污水处理设施的运行情况以及排污流量、PH值、DO、电导、烛度、温度等值进行自动监控，在监控中心可以随时知道排污口染物的排放情况。在韩国已有50%的企业做到了对以下四项指标的实时自动监控：污水处理设备运行情况、流量、PH值和溶氧。
我国目前大部分地区的水环境监测主要是以化学化为主。即人工定期(或不定期)的现场采样、化验、水质分析。这样工作量大且具有随机性，不能准确反映整个水量水质的变化过程，因而不能做到为水环境评价和环境治理的可靠依据。
由于我国经济发展过程中出现越来越多的水环境污染问题，近年来国家已充分重视和加强对环境污染的治理。为了配合这项工作，改进水环境监测手段和方法已显得尤为重要。 上海正伟数字技术有限公司在充分调研、考察、征询客户意见等基础上，研制开发了集自动化、即时化、智能化于一体的经济实用的水质量无线监测系统。该系统可以对排污口污水的PH值、DO、温度、电导和排污流量进行实时监控，通过GPRS/CDMA无线终端将数据传送到监控中心和环境管理部门，工作人员可以在监控中心或办公室进行远程监测，随时得到即时数据报告，实现远端无人值守。
二、 系统组成、工作原理
系统主要是由一个监测中心，若干个固定监测站和专用GPRS/CDMA无线终端组成。监测中心对各个监测站进行控制指挥，各监测站收集各种污染参数，两者间的控制信号和监上海正伟数字技术有限公司
测数据通过GPRS/CDMA无线终端传送完成。监测中心既是各监测站的指挥中心，又是监测站监测数据的汇集、处理的存储的数据库。各监测站可设置为自动向监测中心发送信息;也可设置为平时处于待机状态，在收到监测中心的指令后才开始启动工作，将信息发送给监控中心。各监测站有数据采集。命令识别、数据发送的功能。
监测中心由功能较齐全的计算机外围设备如显示器、打印机、绘图机等组成。各监测站由各种采集参数的探头、PAC可编程自动控制器和GPRS/CDMA无线终端组成。
三、系统方案说明：
在水质系统中，常常需要对众多的排污口污水的PH值、DO、温度、电导和排污流量进行实时监控实时监测，大部分监测数据需要实时发送到管理中心的后端服务器进行处理。由于监测点分散，分布范围广，而且大多设置在环境较恶劣的地区，通过电话线传送数据往往事倍功半，通过GPRS/CDMA/EDGE无线网络进行数据传输，成为水质监测部门选择的通信手段之一。污染源监测设备可将采集到的污染数据和告警信息通过GPRS/CDMA无线网络同时发送到多个水质监测部门，实现对排污单位或个人的及时管理，可以大大提高环保部门的工作效率。
系统结构图：
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系统方案组成 水质监控中心
监控中心服务器通过ADSL或电话拨号接入Internet，或申请配置专线，通过光纤、DDN 等数据专线直接和移动中心机房的GPRS/CDMA 网络连接。监控中心服务器上安装相关监控系统软件。监控系统软件包括监控中心服务器、数据库服务器两个部分。
1、监控中心服务器实现实时监控、数据管理分析、业务管理等功能;
2、数据库服务器进行数据存储、备份;
具体实现时，监控中心服务器、数据库服务器可以安装在一台服务器中，也可以安装在 不同服务器中。 软件系统特点：
1、 纯JAVA系统设计：采用JAVA技术进行设计开发，具有强大的稳定性、安全性、兼容性、 可扩展性;
2、 先进的B/S结构：系统使用先进的B/S结构，用户只需要使用浏览器就可以通过环保内 部的网络完成污染源管理和污染源监控功能。使用BS 结构不仅极大的方便了环保部门 相关人员的使用，而且为环保局未来向公众公公布环境数据提供了方便。
3、 管理决策支持：基于完整的、实时的业务数据，智能的决策支持系统可以为管理者提供 丰富的决策支持信息，实现业务运营的有效管理。
4、功能扩展性：整个系统具有极强的开放性和可伸缩性，可以方便的与各类数据分析软件连接，为环保局和其他政府部门共享信息提供了方便。 上海正伟数字技术有限公司
GPRS/CDMA无线传输终端
水质监控仪器通过RS232 串口直接与正伟环保专用GPRS/CDMA无线传输数传设备(智能型GPRS/CDMA调制解调器)连接，并由其建立无线数据连接与监控中心进行双向数据通信。水质监控仪器包括污水流量计、COD(含氧量)/BOD(生物耗氧量)、PH 探头等测量仪可根据系统实际监控地点的需求选择对应测量仪器。
系统功能 实时监控
对企业监测点的排污量、设备运行等情况进行实时监控，并以人性化的界面显示有关数据; 数据接收
数据接收方式有两种，一种是监测点通信控制器定时向中心返回监测数据(一般按1个小时 返回，也可以通过用户设置);一种是通过中心向监测点通信控制器发送查询指令，监测点 通信控制器返回当前监测的实时数据; 报警处理
当监测到排污超标、检测设施非正常关闭等事故时，软件能自动识别事故类型，并及时向环 境监理部门发送报警信息，使环境监理部门能够以最快的速度及时对企业的违规行为进行纠 正、制止，从而保证了环境监理信息传递的顺畅、完整; 统计分析
a) 对所选择污染源监测点的监测数据进行各种分析，以曲线图、直方图和表格等形式进行 显示。可选择行业、区域、时间段等条件。包括污染源分析、污染源对比分析、综合分析、 综合对比分析和监理报告资料分析等;
b)污染源分析可根据条件对污染物排放量和污水排放量进行分析; c) 污染源对比分析可根据条件对某一污染源进行按月分析和按年分析;
d) 综合分析可根据条件对污染物、污染类型(水)和治理设备(运行时间)进行分析; e) 综合对比分析可根据条件对污染物、污染类型(水)和治理设备(运行时间)进行按月分析和按年分析; 数据存储
本设备能自动监测、记录、存储、传送数据，实时采集各类环保测量仪器的输出信号，并将测量数据通过无线远程发送至环保监控中心，同时将数据保存在本机大容量数据存储器上海正伟数字技术有限公司
中。 参数设置
1、可按照设置的时段采集一组数据，并实时发送至环保监控中心。GPRS/CDMA 网络是全球分布最广的无线网络，使用GPRS/CDMA 的优势在于实时、无线、远程、误码率极低、安装简便无需布线等特点。
2、可按照设置的时段采集一组数据，并保存在本机内部大容量数据存储器中;
3、可以通过串行接口对系统各项运行参数进行设置。对每个通道的采样数据进行物理量的换算对应，从而使终端保存或发送的数据都是符合现场测量指标的数据;
4、可通过串行接口访问机内大容量存储器中的数据。将终端保存数据保存到计算机数据库中，以备分析备案;
5、可按照条件设置系统各通道的报警条件，触发报警，并可实时将报警信号发送至监控中心。
四、无线水质监测系统的优势
中国移动或者中国联通GPRS/CDMA系统可提供广域的无线IP连接。在移动或联通通信公司的GPRS/CDMA业务平台上构建水质监测采集传输系统，实现水质监测采集点的无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。经过比较分析，我们选择中国移动的GPRS/CDMA系统作为水质监测采集传输系统的数据通信平台。
GPRS/CDMA无线水质监测系统具备如下优势：
1、实时性强：
GPRS/CDMA具有实时在线特性，系统无时延，无需轮巡就可以同步接收、处理多个或所有监测点的各种数据。可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
2、可对各监测点仪器设备进行远程控制：
通过GPRS/CDMA双向系统还可实现对仪器设备进行反向控制，如：时间校正、状态报告、开关等控制功能，并可进行系统远程在线升级。
3、建设成本少低：
由于采用GPRS/CDMA公网平台，无需建设网络，只需安装好设备就可以，建设成本低。
4、监控范围广： 上海正伟数字技术有限公司
构建水质监测采集传输系统要求数据通信覆盖范围广，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。由于水质信息采集点数量众多，分布在全国范围内，部分水质信息采集点位于偏僻地区，而且地理位置分散。
5、具有良好的可扩展性: 由于目前GPRS/CDMA网络已覆盖国内绝大部分地区，基本不存在盲区，可实现大范围的在线监控，满足水质信息采集传输系统对覆盖范围的要求。
6、系统的传输容量大：
水质监测中心站要和每一个水质信息采集点实现实时连接。由于水质数据信息采集点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS/CDMA技术能很好地满足传输突发性数据的需要。
7、数据传送速率高：
每个水质信息采集点每次数据传输量在10Kbps之内。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，目前GPRS实际数据传输速率在40Kbps左右，完全能满足本系统数据传输速率(≥10Kbps)的需求。
8、通信费用低：
采用包月计费方式，运营成本低。
五、安全措施：
由于水质监测系统的特殊性，本系统需要极高的系统安全保障和稳定性。安全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定是指系统能够7×24小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。 以GPRS为例，数据中心可通过公网使用VPN接入到移动GPRS网，采用VPN方式成本比较低，企业不用租用专线，还可以利旧使用原有的VPN设备，移动终端需要安装具有VPN二次虚拟拨号的功能的软件。通过VPN方式，客户端在连接应用服务器前，要经过Radius服务器的认证整个数据传送过程得到了加密保护，安全性比较高，可充分保障速度和网络服务质量。另外，数据中心也可以采用APN接入方式，租用专线接入到移动公司的GGSN设备上，这种成本高，安全性高、稳定可靠。对于安全性要求上海正伟数字技术有限公司
非常高的系统，可考虑在专用APN接入的基础上再加上VPN接入方式的混合接入方式，进一步提高系统的安全性。
1、VPN虚拟专网模式：企业内部网络中配置VPN服务器，移动终端加载具有VPN二次虚拟拨号的功能的客户端软件。采用VPN安全技术，用户通过接入企业内部虚拟专网的方式与Internet进行隔离，可对整个数据传送过程进行加密保护，有效避免非法入侵。
2、用SIM卡的唯一性：对用户SIM卡手机号码进行鉴别授权，在网络侧对SIM卡号和APN进行绑定，划定用户可接入某系统的范围,只有属于指定行业的SIM卡手机号才能访问专用APN，移动终端与数据中心采用中国移动分配的专门的APN进行无线网络接入，普通手机的SIM卡号无法呼叫专门的APN。
3、对于特定用户：可通过数据中心分配特定的用户ID和密码， 其他没有数据中心分配的用户ID和密码的用户将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。
4、数据加密：通过VPN对整个数据传送过程进行加密保护。
5、网络接入安全鉴定机制：采用防火墙软件，设置网络鉴权和安全防范功能，保障系统安全。
六、系统成本
七、结论：
采用有线方式，租用静态IP目前费用比较高约800~1500元/月。采用GPRS/CDMA无线方式，系统流量费用目前有包月制和按数据量两种收费方式，GPRS按流量计算0.01元K，而包月制20元/月有50M流量，可满足水质监测局目前水质数据采集系统的实际数据量，估计日后其费用会逐步降低。对于水质监测局等用户来说，由于通信费用较低，享受到了实惠。另外，由于接入设备可以移动，当水质观测站和水质信息采集点搬迁时设备可随之迁移并可继续使用，可以保护用户原有投资，适合于水质信息采集工作的特点。
采用GPRS/CDMA构建水文数据采集系统，不仅能很好地满足水质信息采集监测的需求，而且，做为网络运营商的移动或联通通信公司也将因此获得业务稳定的集团用户，随着用户上海正伟数字技术有限公司
数量的增加，移动或联通通信公司的营收也随之增加，调动了运营商的积极性，符合网络建设和网络应用同步发展的要求。
公司简介
上海正伟数字技术有限公司(Shanghai Zhengwei Digital Technology Corporation Limited)，是一家注册于上海高新技术开发区内的专业的技术研发型公司，公司专注于嵌入式系统领域的技术创新和产品开发，专业提供嵌入式网络领域、无线网络领域和嵌入式计算系统领域的软硬件产品及服务。
公司拥有资深的设计师和专业的管理者，并具有从博士到专科不同学历的良好人才结 构。公司与众多厂家、研究所在器件供货、产品经销、技术创新等方面形成了良好的合作伙 伴关系。
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