实时监控采集系统

关键词： 宣钢 网关 采集 数据

实时监控采集系统（精选十篇）

实时监控采集系统 篇1

因此作为基层支持上层数据运行的基础, 网关、RTU等现场采集设备运行状态显得尤为重要。

1 In Touch概述

In Touch是Wonderware Factory Suite的一个组成部分, 它提供了一种易用的开发环境以及广泛的应用功能, 使工程师能够快速地建立、测试和部署强大的连接和传递实时信息的自动化应用。

将数据从现场采集到数据系统中并输出显示到In Touch上位界面的步骤如下:

(1) 采集现场数据。现场数采网关、RTU可以通过远程操作对网关内的工程、RTU工程进行修改和下载, 刷新点表, 增删数据点等等, 数采采集网关通过OPC Server等将现场数据采集到网关内, RUT采集现场仪表数据, 通过配置工程将数据转换为Mod Bus-Tcp形式转发到上一级数据采集服务器中, 上一级数据采集服务器通过DAServer的MBTCP接口进行数据接收。

(2) DAServer接受数据并且建立对应标签名。现场数采网关和RTU将数据采集之后由Wonderware数据采集软件DAServer提供MBTCP接口接收数据, 通过在DAServer中建立标签名和Modbus地址之间的关系可以将网关和RTU中的数据和开发者自定义标签名对应起来, 便于上位系统画面的开发和系统功能实现。

(3) In Touch画面建立标签名以及连接变量点。In Touch在其标签名字典中建立和DAServer相同的标签名, 并在建立标签名的过程中规定好该标签名的数据类型 (离散、整型、浮点型或者消息型) , 并且创建访问名, 该访问名通过节点名 (数据源位置) 、应用程序名 (数据采集用到的应用程序) 、Topic (DAServer中建立的Topic) 与相应的DAServer建立指向关系。这样In Touch中建立的标签名于DAServer中的标签名即可对应起来, 画面显示只需简单连点便可。现场数据通过网关、RTU的Modbus协议被传输到In Touch画面上显示。

我们也可以也不采用DAServer中的标签名 (有可能为了上位In Touch所建立的标签名统一性和规范性考虑) , 需要在In Touch中独立的建立容易被上位界面开发工作人员简单明了识别出来的标签名。可以再新建立标签名的过程中, 不去勾选将标签名作为项目名, 可以再项目名一栏中填写DAServer的标签名, 这样新建的In Touch标签虽然和DAServer中标签不一样, 但该DAServer标签的数据依然可以传给该In Touch标签。

2 宣钢数据采集设备实时监控报警系统实现过程

宣钢数据采集设备实时监控报警系统实现声音报警和画面闪烁报警同时进行进行。声音报警主要是建立报警组之后, 通过编写脚本代码实现有报警并且未确认的时候调用声音报警。画面闪烁报警是规定了报警种类, 根据状态数据来作为判断依据。

2.1 声音报警实现

声音报警主要是通过规定报警组实现的。报警组是In Touch标签建立的时候, 需要规定该标签是否产生报警, 如果需要产生报警的话, 是需要规定好一个报警组的。首先要在In Touc中建立报警组。报警组建立完毕后, 将需要产生报警的标签名在建立过程中就规划到该报警组来。

报警组规划好后, 利用报警组点域, 判断在报警组内有产生报警及未确认的情况下, 脚本会调用C盘根目录下的报警音频文件。

2.2 画面闪烁报警实现

2.2.1 建立窗口

画面在开发之前需要有规范的开发规则, 并且规定画面分辨率 (高低) 等, 步骤如下:

(1) 在In Touch中建立画面窗口, 统一规定画面的风格和长宽度即H, W的值, 本系统画面运行分分辨率设置的为1920*1080。

(2) 规范画面按钮与画面切换设置, 统一题头占据的宽度和高度, 下标占得高度和宽度, 本系统题头统一规定为高度80, 宽度1920, 主题画面高度920, 宽度1920。如图:

(3) 建立所以需要采集的数据点和状态点标签, 并规划好报警组, 本系统规定。

(4) 做好每个页面之间切换的内部联系, 使得系统运行过程中可以自由切换画面。

2.2.2 画面报警的实现

根据系统采集上来的状态量划分, 网关和RTU分别都有各种代表的报警意义:

网关状态

1--正常运行

2, 3, 4, 5---代表各种运行故障问题

0--网络中断

RTU状态

0--正常运行

1--故障状态

在本系统中采集的网关的故障状态值分为1, 2, 3, 4, 5, 不同的值还代表不同的故障含义, 但作为上位系统显示, 故障信息旨在直接明了, 所以五个故障信息全部都归结为故障状态显示闪烁。网络不通则显示灰色, 正常状态为绿色。为此, 需要建立中间变量和symbol, 规定状态量state=1时, 标示显示绿色, state>1时则红黄闪烁, state=0时显示灰色, 执行脚本。

3 结语

系统提供宣钢网关、RTU节点总貌。网关、RTU上的任何一个节点发生故障后立即向网络管理员发出报警信号并持续闪烁以便网络管理员急时采取恢复措施, 比以前的被动处理故障要急时的多, 争取做到防患未然。

参考文献

[1]Wonderware Factorysuite InTouch用户指南[N].北京:北京汉锦电子自动化系统有限公司, 2010.

煤炭监控系统实时监控企业生产状态 篇2

《中国税务报》2009.08.26刘顺民，廖永红，曾祺元，曹文

记者从江西省安福县国税局了解到，该局在煤炭行业征管中应用了煤炭产量远程监控系统，有效提高了煤炭企业征管效率。据统计，今年截至7月底，该局辖区内煤炭生产企业共缴纳增值税608万元，同比增收86万元，增长16.5%。

安福县国税局局长邓志忠介绍说，煤炭企业的税收征管一直是该局征管工作中的难点，之所以难管主要是因为难以准确掌握煤炭企业产量等关键生产数据。该局辖区内的煤炭生产企业大都地处偏僻，生产规模较小，而且企业地质条件、矿井深度存在很大差异，税务机关很难掌握其实际产销情况。此外，大部分煤炭生产企业没有规范的财务管理制度，既没有设置账簿，财务核算也不规范，并在经营中多采用现金进行交易，这些都为税务机关征管带来了困难。

邓志忠说，为加强煤炭企业税源管理，安福县国税局先后采用过用电量计算企业煤炭生产量；通过计算人工工资来推算煤炭产量和通过巷道坑木用量测算煤炭产量等多种方法试图测定煤矿企业的产量和销量来加强征管，效果都不明显。该局还曾委托乡镇“煤检站”代为征收税款，并尝试实施了“实时监控、健全账务、巡回检查”的管理办法，但均未达到预期征管目标。

经过多次征管尝试后，该局认为煤炭企业征管的关键要素仍然集中在企业产量上，如能掌握这一关键数据，则所有的问题都会迎刃而解。为此，该局联合地税机关，对全县的煤炭企业进行了全面调查和摸底，并借鉴其他地区经验，在煤炭企业征管中应用了煤炭产量远程监控系统。据该局有关人士介绍，煤炭产量远程监控系统，由外部称重传感器、数据控制器和监控服务器组成。税务机关在煤矿企业出煤轨道上安装称重传感器后，传感器可实时将煤炭企业产量数据传送到控制器，控制器通过无线网络可将企业生产数据实时传输到税务机关监控中心的服务器上，税务机关将取得的企业产量数据与煤炭价格等信息进行比对分析，即可准确掌握煤炭企业的应税数据。

为配合监控系统应用，进一步加强征管，安福县国税局制定了《煤炭产量远程监控装置管理规定》，要求煤炭企业按班次使用《煤炭企业产量登记簿》和《煤炭企业销售登记簿》对企业产销信息进行登记。该局还规定，税收管理员必须定期对煤炭企业进行巡查，对监控系统取得的数据、企业登记簿记录的信息及巡查时了解到的情况进行比对分析。此外，该局还加强了煤炭税收协税护税网络的建设，与地税、工商、煤炭管理、安全监督和国土资源等部门定期召开联席会议，及时沟通信息，共同对煤炭企业实施动态管理。

该局征管科负责人表示，煤炭企业安装了产量监控系统后，征管工作有了起色，但又出现了一些新的问题。监控系统在全县煤炭企业安装运行后不久，监控中心发现该县长布山、大陂等煤矿在夜间出现了数据传输中断的异常情况。该局迅速组织税务干部对其进行了突击检查，发现这些煤矿在传感称重器上搭建了新的轨道，避过传感器的监测运煤，使传感器收集不到产量信息，以此来逃避缴税。针对这一情况，该局经过研究对监控系统进行了改良，在传感称重器上增加了红外线监控装置，使所有经过传感称重器的煤车都无法避开红外线扫描感应。这样，煤炭企业就无法在企业产量上作弊了。

实时监控采集系统 篇3

关键词 实时数据库 数据采集 系统设计 实现

中图分类号：TP392 文献标识码：A

这些年，企业进行信息化建设是我国一些大型企业所面临的重大问题。自从新世纪以来，烟草企业也逐渐开始信息化建设。随着MES 系统逐渐被人们认可，在接下来的几年之内，卷烟企业进行战略性调整和信息化建设是关键的工作，这直接决定了中国烟草工业的命运。

1 数据中心框架结构和设计

1.1系统设计的目标

设计出来的实时数据采集系统达到的效果如下：能够建设符合各个领域里面的决策系统；集中了很多小规模范围里面的应用；能够有效分担其它的事物处理系统的负担，提高决策和事物处理的效率。这个系统建设是以公司的业务流程建立的一个管理机制，是可以提供准确相同的分析数据。整个系统采用的是大量数据集中在一起的方式，这样就可以实现数据的自动获取和积累，还有就是业务数据和信息在整个行业里面实现共享。这个系统还能够提供一个相当强大的数据处理平台，能够满足不同种类业务的分析。整个系统的建立还能够提高工作的效率和准确性。这个系统能够满足现代的企业管理模式，这样就可以使得业务流程化和规范化。这样就可以通过智能的商业技术对集团的信息进行分析预测，还可以实现业务的自动化，为企业领导分析决策提供一个准确的依据。

1.2系统的性能指标

在进行实时数据库系统设计的时候需要保证的系统性能如下：（1）可靠性和及时性，设计出来的系统必须能够二十四小时进行工作。这样就可以保证系统在任何情况之下都可以进行资源的分配，这样就可以保证各个板块的功能能够正常进行。（2）系统的整体性和效率性，设计的系统需要是一个高效的一体化管理系统，系统需要能够容纳大量的数据，而且数据的更新还需要在短时间之内完成。整个系统需要在短时间之内完成对数据的处理，而且还需要高效率高质量完成。（3）系统需要先进和实时，整个系统可以运用充分的资源，然后根据客户的要求，把高的工作效率和好的经济效益当作是主要要求，在这个基础上，为客户提供一系列业务服务平台。（4）系统的安全性和实时性，系统采集的数据安全是十分重要的，在系统的设计过程当中，设计人员需要采取严格的技术来对技术进行保密。设计人员需要通过保密技术来保证用户身份的真实性，数据的完整性。在网络连接良好的情况之下，对每一个IP地址请求的操作处理时间需要控制在一分钟时间之内。（5）整个系统需要支持集群技术，设计人员可以通过多个服务器来完成一个集群，当服务器上面的用户达到最大的时候，其它的服务器会开始工作。（6）整个系统需要有一个完好的信息输出端口，整个系统的目标是为了对数据进行分析，而分析的目的是为了借鉴使用。为了能够进行应用，就需要把分析得到的结果数据转化成不同的输出文本，有的人需要把它变成演讲文稿，有的人就需要获得一个Excel数据。一般的开发格式有Excel， PPT， HTML等。

2 系统的结构

烟草企业对过程的监控和数据出来了是通过紫金桥实时数据库来完成的，它把现场的各种数据集中在一起，这些数据包括了生产上面的数据、设备的数据和质量数据等，在此同时整个数据库还包括一个完整的数据查询和分析功能，这可以为企业的生产和决策提供一个可靠的依据。还有生产过程出现状况的时候，系统还能够随时发出警报，这样就能够很方便采取处理解决的措施。整个系统还需要提供各种接口，比如说S Q L 接口、AP I接口等，通过这些接口就可以把各种组件连接到一起，这样就可以实现数据库能够正常工作。

3 实时数据库的功能

实时数据库的作用是对烟草企业的生产过程实施监控管理，但是它在这个系统的作用不只是储存数据，它还需要处理现场采集获得的数据，对获得的数据进行加工分析，一旦出现异常情况发出警报。它需要实现的功能如下：（1）事故的追忆功能。这就需要系统对和事件有关的状态进行记录，这样在事件产生之后就能够进行原因分析了。事件的数量、时间范围等都是可以自由设定的。（2）数据的压缩备份功能，中心的服务器刷新的时间是1 s ，在这样的情况之下，数据库不进行压缩的话是无法容纳这么多数据的。这就要求数据库进行压缩运算，这就可以解决数据量大的问题。（3）物料平衡，系统需要对实际的投料数据、收率数据等进行计算，然后对不同的时间数据进行统计分析。实时数据库当中的数据也是可以来自现场的，也可以通过人工输入的方式。（4）趋势分析，趋势功能主要包括了用户可以选择查看一些含有PID 数值的趋势图，也可以把趋势图打印出来，或者是把图片保存成图片的格式。用户还可以输入开始和结束的时间来查看数据的走向。趋势图如图1 所示。（5）系统还需要有班组考核功能，主要通过对重要工艺数据的追踪，发现生产过程当中的问题，然后提出改进意见。（6）系统还需要有统计分析功能，这样就可以全程监控产品质量。（7）系统还需要有报表系统，这样就可以制作各种各样的报表。

4 总结

考虑到我国烟草企业的规模大，所以系统的点数要多，这样就要有好的数据采集和储存，还需要制定大量的趋势图和报表。实施数据库需要有良好的性能和繁多的数据接口，这样不仅能够满足项目要求，还能够对烟草企业做出评价，推动烟草企业的信息化发展。

参考文献

[1] 张俊良，薛振兴.烟草企业数据中心系统的设计与实现[J].安徽：电脑知识与技术，2009（5） ： 2316.

[2] 付文，范广辉.实时数据库实现烟草行业过程管理实时监控系统[J].江苏：工业控制计算机，2009（3） ： 17-18.

[3] 徐毅博.烟草一号工程工业数据采集系统设计与实现[J].北京：硅谷，2012（7） ： 170-172.

实时监控采集系统 篇4

近年来随着电力营销业务的日益创新和市场拓展, 为对电力购售环节进行统一管理, 实现客户现场电能量信息的集中采集和分析应用, 新型的电能量实时采集与监控系统建设应运而生。

1 系统需求分析

(1) 用电信息的及时收集和掌握。为了加快电费结算周期, 分析和预测电力市场的变化, 需要及时有效的集中收集客户用电各类负荷电量数据, 掌握用户的用电高峰和低谷及用户的有功功率、无功功率、功率因数、电流、电压等用电参数, 同时也可以作为实施负荷控制的数据参考。

(2) 电力负荷的集中监控。为了实现有序用电管理, 保障电网供需平衡和减少用户停电损失, 需要实施客户侧用电负荷的集中监控管理。

(3) 客户用电信息服务和需求侧管理服务。为了实现优质服务, 需要密切沟通供电企业与客户间的信息交流, 通过对客户用电现场信息的采集和分析结果的共享服务, 供电企业可指导和监督客户推行需求侧管理项目, 提高终端能源消费效益。同时, 对电能计量设备工作状况的监控, 强化客户侧电能计量设备运行监控, 对客户用电现场所发生的计量异常现象要求能够得到及时监控, 发出相应的告警提示和为事件处理提供分析数据依据。

(4) 配电线路线损管理的需要。配电线路线损管理需要对配电线路上客户侧电能消耗信息进行同时数据采集, 既需要在同一时刻完成配电线路上的专用配变客户和公用配变的电量数据进行集中收集, 才能分析得到真实的线路损耗。

电力生产流程和需求关系如图1所示。

2 系统结构

2.1 系统构架

电能量采集及负荷监控系统的运行平台采用“C/S” (即客户/服务器) 与“B/S” (即浏览器/服务器) 相结合的三层体系结构, 为应用系统建立一个分布处理的、操作方便的运行环境。

系统通过GPRS/CDMA通信网络、采用专线组网方式将负荷管理终端、GPRS/CDMA数据采集处理中心、前台应用工作站3个部分的通信有机地连接起来, 保证数据通信的实时性。如图2所示。

采集终端将电表计量的数据通过GPRS/CDMA网络传输到数据中心, 数据中心将电能计量数据通过与电力公司中心机房的专线将数据传输到主站系统, 主站系统对接收到的报文经过分析处理后存储, 再由数据处理程序对采集的表码数据进行处理;同时, 主站下发的参数和控制信号也通过专线通道到达终端, 由终端进行拉闸、全闸等操作。如图3所示。

2.2 主站系统平台

主站系统平台主要由数据存储管理系统, 系统实时运行监控平台和系统数据应用管理平台构成。

(1) 数据存储管理系统。数据库是电能量采集系统的核心单元, 它具有完成实时数据处理、存储历史数据、计算、数据共享及交换等功能, 其可靠性和数据处理能力要求非常高, 所以硬件平台采用双机或多机集群系统, 当其中的1台数据库服务器出现问题时, 系统会很快切换到其他数据库服务器, 继续进行采集数据的处理及存储, 同时软件平台则要采用大型数据库, 以满足实时数据处理及存储, 并且具备非常高的可靠性、可伸缩性和可用性, 从而提高整个系统的运行效率。数据存储管理系统还具备数据的备份与恢复功能, 以降低系统的运行风险, 减少因硬件故障而造成的损失, 所以一般采用热备份的方式。

(2) 系统实时运行监控平台。系统实时运行监控平台, 主要完成主站与采集终端的通信, 数据的采集、负荷控制、设备管理及现场的事件响应处理。

(3) 系统数据应用平台。系统数据应用平台是以实现综合应用分析为主的平台, 在数据平台上通过数据的处理和挖掘, 实现全网的网损计算、电能量管理、用电监查、防窃电、营销决策技术支持, 营销自动化技术支持等应用功能, 同时将采集的数据进行数据归整并通过Web页面或自动生成报表进行数据和相关应用的发布, 并为营销系统及生产管理各部门提供所需的各类数据。

2.3 数据接口原理

接口系统主要是共享电能量系统的数据以满足其他应用系统的需求, 如营销系统抄表算费, 由于接口系统涉及到的是不同的应用系统, 所以接口的开发必须对要业务非常熟悉, 并且接口程序向现有或遗留的软件应用程序提供服务, 而无需改变原来的应用程序, 从而使这些应用程序完全可以运行在这种服务环境下接口开发必须有参与系统互连的系统开发人员约定相应的数据字典, 数据表结构或方法、参数、量纲及返回结果。系统根据约定的数据发送方法, 数据格式及返回信息进行数据处理, 正如数据传输规约一样, 按照约定的格式进行数据处理, 当某个或多个服务在设计或实现中发生改变时, 服务应用程序之间的交互不会因此而中断, 而且采用的接口编写语言要具有对可以让任何平台上的用任何语言编写的服务进行交互并交将将应用程序功能概念化成任务, 从而形成面向任务的开发和工作流, 并且使现有的应用程序能适应不断变化的业务条件和客户需求。

2.4 主站硬件及软件的配置

数据库配置:硬件配置采用IBM X3950服务器, 主要配置为:CPU:Intel Xeon 3.6G×8;内存:8G;硬盘:SCSI 73G×6;磁盘阵列:IBM DS4300 RAID 1+0;网络:Gigabit以太网卡。

软件配置:操作系统:Windows2003或UNIX;数据库软件:Oracle9i;Web系统:Weblogic 9.2。

3 系统具有的功能

3.1 数据采集功能

数据采集功能是电能量采集及监控系统最重要的功能, 也是其他高级应用分析功能的基础, 所需要采集的数据主要有:

(1) 负荷数据。定时自动或随机采集和处理终端保存的电能表总有功、无功功率等数据, 生成日、月负荷等所需信息, 此类数据主要为负荷分析, 平衡供需关系, 保证电力供应、保障重点企业用电、居民生活用电, 提供技术参数依据。

(2) 电能表数据。系统采集回来的电能量数据可以作为电费结算的依据。通过集中自动采集, 使得电力企业能准确有效的统计计算电能量及电费, 及时收取电费。另外, 通过对电能量的准时自动抄收能有效地掌握供、配电网的运行情况, 生成总加有功、无功电能量曲线。同时可及时发现异常情况, 迅速加以解决, 提高配网运行水平、降低线损。

(3) 电能质量数据及工况数据。定时自动或随机采集各电能监测点的电压、功率因数、谐波成份等数据, 以便对电能质量进行统计分析。出现问题及时采集相应必要措施, 保证电能质量水平。随时采集开关状态、电能表运行工况, 及时掌握各终端运行情况、及时了解用户用电情况、电能表运行状况, 发现故障及时处理、保证负荷管理系统正常有效的运行。

3.2 控制功能

控制功能是电能量实时采集与监控系统的基本功能, 它通过远方遥控和多种当地闭环控制功能, 有效控制用户用电负荷, 从而达到平衡供需矛盾, 充分发挥现有电能的经济和社会效益。

(1) 电能量定值闭环控制。主站可根据系统要求, 向终端预设月电量定值、用户购电量定值、催费电量定值, 以实现用电营销系统中预购电业务及向用户催费业务等功能。

(2) 远程遥控控制。远程遥控可分为:紧急限电、计划限电2种。

3.3 应用分析功能

(1) 基本数据查询。基本数据查询提供一次数据和二次数据的查询, 主要有原始表码查询, 即现场电表示数的数据查询, 包括表码、电压、电流, 功率等;采集上来的表码数据通过计算, 换算成一次数侧数据, 使得管理部门对用户的基本用电情况有明确的了解, 同时系统应提供完整的自动报表, 由系统按照需求定期生成报表, 提供给各生产部门。

(2) 负荷分析。按行业、线路、管理机构和用户等显示某个时间段的负荷曲线, 并且可以对比显示相同时间段的负荷曲线, 用于比较负荷变化, 统计出日、月、年等负荷数据, 根据负荷曲线和统计分析结果, 灵活制定用户的负荷控制策略, 实现有序用电管理、削峰平谷, 保障电网供需平衡, 提高用电管理水平。

(3) 电量分析。通过电量分析, 可以查询每日, 每月的电量情况, 并且进行同期电量数据对比, 从而及时分析出用电异常用户, 可作为防窃电分析的有效手段;比如, 与历史同期 (日、周、月) 相比, 电量相差过大;功率不为零, 电量为零;总电量与峰平谷之和相差过大;计量回路与监测回路的电量相差过大等异常。

(4) 电能质量分析。根据采集回的电能质量数据 (电压合格率和停电平均时间, 每日电压曲线、功率因数等) , 实现日、月、季、年等时间段对原始数据进行统计和分析、功率因数统计分析、电压合格率统计分析、供电可靠性统计分析等, 实现对电能质量监控的管理。

3.4 数据共享功能

通过数据接口或中间库方式与电力营销管理信息系统、电力客服服务系统以及电力生产管理部门实现信息数据共享, 做到各系统间的无缝连接, 保证数据的实时性及正确性, 扩大整个系统的使用范围及功能。如图4所示。

4 系统的功能特点

系统的功能特点概括起来有: (1) 可靠性与稳定性相结合; (2) 准确性与完整性相结合; (3) 开放性与安全性相结合; (4) 实用性与扩展性相结合; (5) 先进性与成熟性相结合; (6) 一库两平台。

在上述总体原则的指导下, 系统的建设在主站方面主要是做好“一库两平台”的建设, 具体为:一库:数据存储管理的数据库, 前期可以以大型关系数据库 (RMDB) 为主, 随着应用的发展可以逐步扩展、过渡为数据仓库 (Data Warehouse) 为主, 以利于在营销现代化工作中开展多维分析 (OLAP) 、商务智能 (BI) 方面的应用;两平台:指实现远程数据通信采集和监控为主的通信采集平台和实现综合应用分析为主的应用分析平台。

5 结语

电力负荷监控系统作为省、市、县区电力企业电力电量管理的较佳技术管理手段之一, 其方法越来越体现出它的优越性和先进性, 如何应用和完善发展该系统, 将是今后努力工作的方向。未来的电力市场和需求管理要求必须建立一个投资少、功能强、易扩充, 准确性、可靠性高, 运行费用低, 便于更新维护管理的电力负荷监控系统。随着信息技术发展和通信技术的成熟, 利用通信技术, 如公共无线通信等, 实现电力采集及负荷监控将是未来电网运营管理的必不可少的手段。

电梯运行实时监控系统 篇5

另外国家质检总局也提出要求，比如：

推进物联网技术的应用，提高电梯安全保障水平

物联网是国家鼓励发展的新兴产业。要利用国家鼓励政策，在电梯安全领域大力发展基于物联网技术的电梯故障监测系统的应用，使电梯使用和维保单位及时发现电梯故障和事故，提高电梯应急救援的及时性，同时也便于电梯故障和事故的统计分析，推动分类监管的实施。有条件的地区，要积极开展研发和应用试点。

（一）统一要求和标准，鼓励研究开发电梯故障监测系统。

鼓励支持有关机构加快制定电梯故障监测系统国家标准或规范，促进相关单位按照统一的标准和要求开展故障监测系统研究和开发，以实现更大范围内的互联互通，同时要考虑部分重要数据上传质监部门的途径，避免不必要的重复投入。

（二）明确使用维保单位故障监测的主体地位，积极推进电梯故障监测系统的应用。

各地应明确使用维保单位作为电梯故障监测的主体地位，鼓励和推进使用维保单位开展电梯故障监测系统的应用试点。要充分发挥维保单位提高维保质量、节约维保成本、提高困人应急救援速度、促进电梯故障率降低等主观能动性，在不增加群众和相关企业负担的前提下，积极寻求推广电梯故障监测系统应用的合理途径。

（三）加强电梯事故和故障的统计分析，推进对使用维保单位的动态监管。

积极研发电梯动态监管系统，与使用维保单位的监测系统进行数据交换，对各类电梯故障和事故进行统计分析，促进对使用维保单位的动态监管工作。

在此背景下，电梯运行实时监控系统诞生了。电梯运行实时监控系统是济南智嵌测控技术有限公司专门开发的一套电梯监管实时服务平台软件，该软件为免费软件，该系统可以用于小区智能化改造项目，小区智能化电梯监控项目。该软件的使用要在电梯内安装有网络高清摄像机。

济南智嵌测控技术有限公司

系统优势

1、系统可展示多个小区多个电梯的实时运行状况

2、电梯实时监控视频显示加flash动画演示，当发生故障时系统画面提示并及时报警

3、电梯运行状态叠加在视频画面上，通过系统在电脑就可看到电梯自身及各种运行参数，不必到监控中心查看

4、具备卡层报警、困人报警、开关门报警、短信报警等

5、有利于案件的侦破，可根据时间日期调取叠加后的楼层监控画面，锁定犯罪嫌疑人到达过的楼层

6、比电梯卫士安装更方便，独立于已有的电梯监控系统，避免干扰的发生。

7、支持电梯内网络摄像机

8、可安装于局域网内任何一台计算机，可根据需要配置用户权限

9、日志查询功能。可以查询用户登录记录

10、数据备份功能。可以将监管视频以及叠加的信息以数字水印的方式保存下来，防止篡改

11、视频管理功能。管理硬盘录像机，可以管理多个硬盘录像机，监管视频实时记录

拓扑图：

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实时监控采集系统 篇6

【关键词】监控系统 有线电视机房 信号监控 应用

一、有线电视机房内原有信号监控系统中存在的问题

（一）监视画面少

有线电视机房中原有的CRT监视墙仅仅只有16监视器，最多只能监视电视画面十六个，而随着当前节目信号源、节目套数的增加，远远不能满足人们需要，而且原有的监视强不论是凑个数量上来说还是性能上来说都有存在着一些问题，即使采用增加监视器或其他的改进措施，仍是是无法满足监视画面信号的需要，更不用谈适应未来的发展。

（二）图象显示效果较低

众所周知，CRT监视墙中的各监视器显像管性能有着较为明显的差异，而且各个监视器工作的时间长短不一，加上已经有了较长的工作时间与技术参数，往往会导致其技术参数出现不同程度的衰减现象，比如电视墙中各个监视器的亮度、对比对和色彩表现不平衡。加上使用时间过长的原因，很多监视器的性能明显下降，甚至导致显像管衰老为的出现，比如颜色出现色差、对比度和亮度较差，这就对监视效果大打折扣。

（三）传统监视墙占用空间大，升级改造难度大造

一般来说，有线电视机房中使用较多的是传统的监视墙，通常其固定机架的制作是根据监视器的数量、大小量身定做，但是由于如果需要多台监视器，那么势必会占用机房内大部分的孔家，如果需要增加新的监视画面，就非常容易受到机房内空间的限制，影响到监视效果。不仅如此，由于传统的CRT监视墙只能见识到画面的模拟信号，而在数字电视日益普及的今天，监视墙无法实现数字电视信号的监视。

（四）信号故障检测、报警和记录有待完善

从某种程度上来说，有线电视机房内传统的信号监视系统是不能实现对信号故障的检测、报警与记录的，这也是系统的一个较大的曲线。再具体的工作过程但中，鉴于人的精力是有限的，工作人员根本无法全时段的对电视画面进行监视，如果信号突现故障或问题时，难以保证在短时间内迅速的进行处理工作，而且对故障时间进行记录，实际上也会造成一定的偏差。另外，由于CRT监视系统是无法对电视伴音情况加以显示和进行直观监测的，因此在传统的电视监视系统中无法获取到足够的信息，这对于提高工作质量，提高信号监控水平构成了极大的威胁。

二、多画面实时监控系统在有线电视机房信号监控中的应用

（一）多画面实时监控系统介绍

多画面实时监控系统主要采用的是画面分割技术，这一监控系统主要是由多画面分割系统、大屏幕电视墙、控制台这三个部分组成，通常情况下能够实现6套节目电视画面的检测，而且还能够对各种播出故障进行监测，例如音频、视频的丢失、图像静帧等故障问题，与此同时对于报警、记录和管理有着良好的效果。这一监控系统相较于传统的CRT电视墙而言更为先进，它的多画面分割技术，能够打破传统CRT电视墙的监视数量限制，而且能够实现对数字电视信号的检测，并及时的发现问题并示警。

（二）多画面实时监控系统工作流程

多面化实时监控系统的工作流程主要是通过光缆卫星等传输途径接收到信号源后经由视音频分配器成为连部分，其中一部分传送到多画面分割器1中，然后再通过信号转换再输出可识别的VGA信号由显示器加以显示。另外一部分则传送至控制台，然后通过与子相应的切换器加以选择，最后输出两组信号，一组信号将会最为发射信号传送至发射机，剩下一组则会传送至多画面分割器2中，然后再通过信号处理，显示在显示器中，这一部分主要是用来实现对发射机入信号的状况进行检监测。其次，经由发射机放大之后的信号通过射频借调期能够解调为视音频信号，输送至多画面分割器2中能够经处理输出VGA信号，这对于监视发射出的信号状况具有良好的效果。需要提到的是，控制台的遥控绵远与控制计算机主要是同多画面分割器进行联系，起主导和控制作用。

（三）多画面实时监控系统的主要功能

1.多画面显示

多画面实时监控系统的多画面显示功能主要有三个方面的内容，分别为显示模式、显示内容与排版方式。由于多画面处理系统主要是将多路信号集中到一个显示设备当中，因此必须要配备不同的显示模式来符合监测要求。比如信号总输出的可以选择4：3、16：9的显示设备，这样一是可以方便排版，二也适应了工作人员你的监视习惯。其次是显示内容，因为多画面实时监控系统中的多画面分割器能够同时输出16路画面，因此同传统的CRT监视墙相比有着更为丰富的信息内容，例如伴音与报警信息都得到了长足的发展。最后是多画面显示中的排版方式，考虑到排版方式影响着图像在设备上的整体不许，因此采用灵活的排版方式更能够适应工作人员你的需要。比如在多画面分割监控系统中再确保排版灵活性的前提下采用任意尺寸，就能够达到整体布局的美观与保证工作人员的监看习惯。

2.信号故障的检测报警

有线电视机房内多画面实时监控系统在信号检测的过程中不仅能够确保高质量的视音频信号监测，而且能够有效的实现机房发射播出中各环节的检测、记录。比如多画面实时监控系统中的模拟视音频检测就能够对各种视音频信号进行有效坚检测，例如视音频的丢失、静帧、黑场等问题。除此之外，还能够通过设置故障敏感度和限值的方式来检测故障，再达到限值或敏感度之后确认故障出现，这样就能够极大的提高故障监测准确性。

其次，多画面实时监控系统中的非法信号检测也能够起到良好的效果，由于当前非法分子再攻击卫星信号时其攻击信号功率非常大，甚至在短时间内能够覆盖正常信号，一般情况下工作人员是无法迅速加以之别的，但是通过这一功能，据能够准确、迅速的识别出来，并立即采取措施，避免非法画面的出现。

另外，多画面实时监控系统对于报警及故障的信号的处理也有着一定的作用。多画面实时监控系统检测出信号所发生的故障时，控制台的主控制计算机能够第一时间示警，通过语音视频的方式提示工作人员，而且能够将故障画面设置成自动显示的但画面，这对于提高工作人员的工作效率具有重要的作用。再故障处理后主动计算机将会自动停止示警，并恢复到正常模式。值得一提的是，当单路信号或关联报警的问题出现时，工作人员可以通过是利用主控计算机手动或自动的方式来进行调控，并利用单路、多路切换的方式将故障信号切换到正常备份信号源中，从而对问题加以及时的处理。

三、结语

综上所述，多画面实时监控系统再有线电视机房中的应用不仅能够极大的拓展机房检测信号路数、丰富检测信息、提高信号监测质量。而且能够集中的实现各需要检测环节的信号，并实时检测伴音的显示状况。不仅如此，多画面实时监控系统带的故障示警功能能够迅速的提醒有线电视机房工作人员立即处理，这对于防止非法信号干扰、问题扩大有着较大的作用，同时也一定程度上减轻了工作人员的负担。总而言之，多画面实监控系统能够提高有线电视机房检测的信号质量，并能够及时的发现问题、解决问题，对于提高信号监测效果，提高有线电视机房工作效率与质量起到了良好的作用。

参考文献：

[1]吴广华《日立CMT2998VP型多画面彩电晶振不良引起的伴音故障》[J]；电子资讯时报；2001

[2]褚海雷《多画面实时监控系统在有线电视播控监测中的应用》[J]；有线电视技术，2008，05

[3]傅培鑫《大功率广播发射台计算机实时监控系统的抗干扰及取样技术》[J]；全国广播电影电视系统首届中青年优秀科技论文集[J]；2001

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实时监控采集系统 篇7

1、系统结构

本采集系统主要有以下几个方面构成的:CCD摄像头、Saa7113h、FPGA、两块S R A M。其中F P G A主要是完成图像数据的采集与预处理工作, 即四个功能:一是通过I2C模块配置编码器Saa7113h, 二是完成对Saa7113h的图像数据采集工作, 三是通过乒乓的操作模式对一帧图像的存储, 四是进行预处理, 对图像去噪滤波。两块SRAM用来存储和读出两场图像数字信号, Saa7113h将CCD采集到的模拟图像转换成数字信号通过VPO[7:0]传到fpga。然而Saa7113h需要通过I2C配置内部寄存器, 本论文通过fpga来对它进行配置。模块图如图1所示。

2、系统组成原理

该系统有四个模块构成:采集模块, 总线切换模块, 滤波模块, 时钟倍频模块。

2.1 采集模块

要完成FPGA对SAA7113的数据采集, 必须从SAA7113输出数据的格式着手。SAA7113的VPO总线宽度为8位, 输出的是标准ITU656 Y:U:V (4:2:2) 的视频数据。对于每个像素用两个字节表示, 具有各自的亮度信号Y的同时公用一组U、V值, 即对于每个像素, 亮度信号Y (也就是所说的灰度信号) 占一个字节, U色差分量占半字节, V色差分量占半字节, 共两字节, 这种输出格式对提取亮度信号极为有利, 前面说过, 本课题只要采集亮度信号就行了, 对于色度信号可以不用采集。SAA7113每个有效扫描行有720个像素, 在每个LLC的上升沿输出一个字节的解码数据, 在存储图像数据时我们可以认为每个像素的数据由两个连续的字节表示。每行数据包括水平控制信号和Y Cb Cr视频数据信号, 视频数据以27M/S的速率传送, 其顺序是:Cb, Y, Cr, Y, Cb, Y, Cr......其中, Cb, Y, Cr指的是同址的亮度和色差信号取样, 后面的Y对应于下一个亮度取样。每行开始的288字节为行控制信号, 其中开始的4字节为EAV信号 (有效视频结束) , 紧接着280个固定填充数据, 最后是4字节的SAV信号 (有效视频起始) , 再输出的便是720个像素点的有效值。每行数据的结构如表1所示:

其中SAV:有效视频数据开始标志;Cbn:U (B-Y) 色差分量, n是像素标号;Yn:Y (亮度) 分量, n是像素标号;Crn:V (R-Y) 色差分量, n是像素标号;E A V:有效视频数据结束标志。

SAVE和EAV都是八位的数据, 低四位数据无效;最高位也就是第七位始终为1;第六位是场标志, 第一场是0, 第二场是1;第五位是消隐信号, 1表示消隐行, 0表示有效数据行, 当第五位为1的时候表示该行数据无效, 也就是无效行;第四位是SAV和EAV标志, 为0的时候表示SAV, 为1的时候表示EAV。

本模块包括I2C模块和图像数据的采集模块。I2C模块主要是SAA7113H的初始化字的配置、工作方式的配置;行同步开始和结束标志位、确定亮度、色度、饱和度的大小以及输出图像数据信号的格式的设置。采集控制模块是把SAA7113H输出的一帧灰度数字图像数据进行奇偶场的分开存储, 达到隔行到逐行的图像转换, 与此同时由于我们需要的仅仅是灰度图像, 所以我们在采样的过程中只是保留了Y分量, 去掉了C r C b分量, 这样使得采集的数据会少很多, 便于后续的处理, 更可以节约存储数据所花的时间。 (图2, 图3)

2.2 总线切换模块bus＿change

本模块主要是根据完成一帧图像数据的使能信号change进行两块sram的切换, 避免了等待SRAM存取的时间, 提高了工作效率。实现代码如下

2.3 时钟模块

本模块调用Altera FPGA内部的锁相环PLL模块, 生成我们所要的50MHZ的时钟频率, 用于向dsp的数据传送。

2.4 滤波传送模块

本模块主要是从SRAM中取出数据并且进行中值滤波, 然后传入dsp中。中值滤波的方式区别与传统的滤波方法;传统的滤波是设计一个9窗口的方式, 然后进行排列去第五个像素的值作为该点的像素, 而本模块是设计一个四窗口的方式, 而后排序, 除掉最大和最小的像素值, 剩余两个像素值求平均值, 得出该点的像素值。 (图4、图5)

3、方案模拟仿真及具体实现

(1) I2C配置模块状态机如图6所示;其过程包括:开始——器件地址写应答——寄存器地址应答——读写寄存器数据——停止;

(2) Saa7113hclk为24.7MHZ的时钟信号, 它是由saa7113h内部锁相环提供给fpga的采集时钟, 在这个时钟下, 数据经过vpo传入给fpga, fpga通过vpo传入的数据判断Saa7113h的工作状态及接受的有效图像数据, 吧采集到的有效的图像数据其中一块s r a m里面;SRAM_ED_1即为要写入sram1的数据, SRAM_EA_1为sram1的地址, 从仿真图中可以看出我们成功的把vpo的数据写入到了sram1中了, 由于我们只需要灰度图像, 所以本文只把Y分量保留了。 (图7)

(3) 总线切换模块bus_change功能仿真。当change即采集一帧图像完毕的使能信号触发bus_change模块时, 两块sram总线进行切换。 (图8)

4、结语

本文主要介绍了一种实时高速采集图像的方法, 根据实际项目需要, 在采集和处理的时候进行了一定的压缩, 由原本720*576像素的图像压缩为360*288像素的图像, 并且有选择性的保留了图像的灰度数据, 舍去了CrCb的数据, 这样处理使得图像数据精简了许多, 大大方便后续dsp的处理;本系统还利用两块SRA M的乒乓操作, 使得图像数据的采集存储和读取能够同时进行, 大大的省去了等待时间, 很好的满足了工业生产线上实时处理次品的要求。

摘要：本文介绍关于干电池缺陷检测系统中图像采集部分的设计。该系统主要包括视频A/D转化芯片Saa7113H、FPGA控制器、存储芯片SRAM。该系统在采集过程中只保留Y分量信息, 并且在滤波过程中对图像进行了采样压缩, 利用乒乓的操作sram模式使得采集图像和处理图像同时进行, 大大的节约了采集时间, 为实时性提供了有力保障。

关键词：图像采集卡,FPGA, I2C总线,采样控制器

参考文献

[1]夏宇闻.Verilog数字系统设计教程[M].北京航空航天大学出版社, 2003.

[2]孔祥刚, 诸静, 阳涛.SAA7113H在视频采集接口设计中的应用[J].电子技术, 2003, 12-1:26-28.

[3]魏华, 李荐民.CPLD在图像采集中的应用.计算机测量与控制[J], 2002, 10-11:765-770.

实时监控采集系统 篇8

红外热成像技术在军事领域和民用工程中都得到了越来越广泛的应用。红外系统一般由3个部分构成:光学系统以及红外探测器、图像高速采集系统、图像处理系统。随着半导体制造工艺的不断进步,红外探测器性能得到迅猛发展,国外已推出了多种超大阵列红外探测器[1]。正因如此,如何保证数据高速稳定的采集以及进行实时处理成为了当前的研究热点。

此外,在诸多实际工程应用中,为方便调试、操作以及监控,实时显示红外图象显得尤为重要,目前常见的应用是采用基于PCI或USB的采集卡,再经由PC机实现红外图像的动态显示[2]。这样的缺点是当数据量很大时,图像的显示将占用PC机的过多资源且实时性受到PC机处理能力的限制。

本文设计的系统采用基于光纤接口的高速数据采集模块,并且使用FPGA编程实现接收模块的控制且直接生成DVI格式的全景视频输出到显示器显示。

1系统总体架构

红外图像高速采集及实时显示系统的总体结构如图1所示。红外探测器头部将采样所得红外图像数据转换为光信号,再经由光纤通道往下传送到接收终端。光纤接收模块将接收到的光信号解码恢复成电信号,传送给FPGA。使用光纤传输图像数据,一方面其带宽大,具备极高的数据传输率;另一方面其抗电磁干扰性强,有利于实现数据稳定准确的传输。FPGA通过CPCI接口与PC机相连,以实现与PC机间必要的通信以及人机互动功能。此外FPGA外接两块DDR存储器,以乒乓模式控制,使得高速数据传输和图像处理能够同时进行。显示模块基于DVI数字视频技术设计,在FPGA内采用Verilog编程实现DVI时序发生控制器,并连接到DVI物理层芯片,生成DVI视频流到显示器上显示这样的设计使得红外图像的显示控制完全在FPGA内完成,不会给主机带来任何负担,实时性的要求也易于实现。而且DVI数字视频相比传统的模拟视频分辨率更高,也更稳定。

2光纤接收模块的设计

光纤接收模块框图如图2所示,其工作流程如下:HFBR-5208光电转换芯片接收光信号并解码成PECL电平的串行数据流,然后经由电平转换芯片sn65lvdt100变换成LVDS电平高速串行信号,再通过MAX9218解串成并行数据流传送到FPGA接收。

2.1HFBR-5208光电转换芯片简介

Avago公司(原Agilent公司半导体部)提供一系列光纤收发模块芯片,数据传输率从几百兆比特每秒到几十吉比特每秒,可满足不同实际应用的需求。本文选用HFBR-5208芯片,其使用62.5/125 μm多模光纤,传输距离可达到500 m,数据传输率为155-622 Mb/s。 其接收数据的原理如图3所示,光学组件从光纤接收到的光信号经InGaAs光电探测器转变为电信号,再通过前置放大器、滤波器、放大器、PECL输出缓冲器,完成光信号到高速串行电信号的转换。

2.2利用MAX9218实现串并转换

MAX9218是一款简单易用的数字串/并转换器,包含数据和控制周期总共27位数据解串。在数据周期,LVDS串行输入被转换为18位并行数据信号,在控制周期,输入被转换为9位并行控制信号。支持3 MHz到35 MHz的较宽范围的并行时钟频率。

为保证数据的正常接收,编码时以行同步控制数据周期与控制周期的切换,在数据周期(HSync为高),使用14位数据线来传输A/D变换后的数字图像数据;在控制周期(HSync为低),使用控制数据线来传输行号,俯仰码等自定义信息。如图4所示。

3实时显示模块

3.1TFP410简介

DVI接口是由DDWG(Digital Display Working Group)提出的新一代高性能数字视频显示接口技术[3]。DVI接口包含了两条T.M.D.S链路,最高可支持165 MHz时钟。单TMDS链路可以支持到1920×1200@60 Hz的分辨率。

TFP410符合DVI1.0接口协议,支持从VGA 到UXGA 的分辨率(25 MHz 到165 MHz 的像素率)。它接收24位并行像素数据、像素时钟以及控制信号,通过T.M.D.S编码模块将其编码成RGB三路数据通道和一路时钟通道。其数据输入接口及性能如下:

时钟输入:支持差分和单端时钟输入模式,频率范围为25 MHz 到165 MHz,在单端时钟输入模式下,IDCK + 应接到单端时钟源上,IDCK-引脚直接接地。差分时钟模式比普通模式有更强的抗干扰能力,这种模式只能在低摆动模式下有效。

图像数据输入:可选择的12位双边沿输入和24位单边沿输入。

控制信号:主要包括数据有效、行同步、帧同步以及其他一些配置TFP410芯片的信号。

3.2显示模块的时序控制

不论CRT或LCD显示器均是通过帧同步和行同步信号来实现逐行逐点的动态扫描。如图5所示。

水平扫描过程由行同步(HSync)和行数据有效信号(H_DE)控制。包含以下4个步骤。(1)行同步有效期(H-Sync),HSync有效,H_DE无效,此提示行扫描将要开始;(2)同步后等待期(H-Back),HSync无效,H_DE无效,提示准备随时开始行扫描;(3)数据有效(Active),HSync无效,H_DE有效,随像素时钟脉冲在总线上逐点输出图像数据。(4)等待下一个同步信号(Wait),HSync无效,H_DE无效, 整行数据传输完毕,等待下一次行扫描开始。垂直扫描与水平扫描类似,由帧同步信号控制。如图6所示。注:数据有效信号必须在H_DE和V_DE同时为高时才有效,此时才在总线上输出有效数据。

4FPGA程序设计

系统核心基于FPGA设计,图7给出了FPGA内部逻辑设计框图。其工作流程如下:首先接收解串后的并行图像数据,使用FPGA内部的Block Ram缓冲数据然后送给图像处理单元;图像处理单元与外部DDR存储器相连,实现红外图像增强等算法;根据视频时序发生器的控制信号,将做增强处理后的图像数据以及同步时钟等信号按标准格式输出到显示模块。

5结论

本文设计的系统优点在于:采用光纤接收图像数据,具备数据传输率高,抗电磁干扰性强等特性;显示部分采用DVI技术,能实时显示超大分辨率的红外全景图;处理和控制逻辑都在FPGA内完成,能独立完成数据接收和实时显示,应用前景十分广阔。

摘要：介绍了一种红外图像高速采集及实时显示系统的总体结构设计。数据采集模块采用Avago公司先进的光纤收发模块,实现了数据高速稳定的接收。显示模块采用数字视频接口(DVI)技术,能够实时显示超大分辨率的红外全景图。系统基于FPGA设计,其可编程特性使得该系统能够满足不同的实际需求,应用前景十分广阔。

关键词：红外图像,高速采集,实时显示

参考文献

[1]麦绿波.焦平面热像仪的发展与应用综述.红外技术,2006,28(9):497—502

[2]王贤均,袁祥辉.实时红外系统图像动态显示的研究.激光与红外,2007,37(3):303—306

[3]Digital Visual Interface1.0.http://www.ddwg.com,1999

[4]HFBR-5208Data Sheet,http://www.avagot ech.com

[5]MAX9218Data Sheet,http://www.max-ic.com

[6]TFP410Data Sheet,http://www.ti.com

实时监控采集系统 篇9

关键词：水声信号,实时数据,采集与处理系统

1 水声信号实时数据采集与处理系统的硬件设计

此系统作为一个通用的信号处理平台, 可以实现24路的实时数据的采集功能, 采样精度为14位, 采样率最高能够达到3MHz, 模拟信号的中心频率达到200KHz, 主要起到对时间进行增益控制的作用。一个RS422接口, 能够连接压力传感器, 一个RS232接口, 能够连接温度传感器, 还有一个rc接口, 能够连接姿态仪;起程控增益控制以及产生简单发射信号作用的是56路可编程通用数字D接口, 千兆以太网接口能够传输用于PC机和DSP的高速实时数据, 起到对系统进行实时调试作用的为DSP和FPGA的接口;系统的硬件设计应采用Cadence设计, PCB板10层, 有效的保证系统的运行状况。

1) DSP处理器。TI公司推出了专为高端用户服务的高性能的定点数字信号处理器TMS320C6455, 其具备八个运算单元, 并且最高频率达到了1.2GHz, 一秒钟就能够进行96亿次的乘法和加法的运算, 同时还配备VCP以及TCP两个协同处理器, 内部的缓存都为2M, 同时还配有256M的DDR2内存, 是绝对能够满足系统的实时数据采集和处理的要求了。另外TMS320C6455还具有很强的IO能力, 在千兆以太网的基础上, 既实现了采集数据的实时传输的功能, 也能够充分的保证系统的运行性能, 同时它也具备了很多适用于片级互联网的接口, 如Mc BSP接口、JTAG仿真器接口、Rapid IO接口、EM IF接口、U-TOPIA接口以及DDR2接口等。

2) 现场可编程的逻辑阵列。现场可编程的逻辑的阵列也就是我们所说的FPGA采用的为由Xinlix公司所设计Virtex II系列中的XC2V 1000这个器件, 其密度为100万门, 在其工作状态时, 如果是在420MHz IO接口下, 那么它的最大的读写速度就能够达到840MP/S。在此期间的内部还包括了720K的双口RAM, 40个左右的乘法模块, 可以分配的RAM不少于160个, 并且其最大的可用IO接口为328个。只有很好的设计的现场可编程的逻辑阵列, 才能够很好的实现水声信号实时数据采集与处理系统的扩展接口功能以及逻辑功能。但是因为采集的实时数据大都为串行数据, 并且采集的通道也比较多, 因此在经过了A/D之后的实时数据是应该先送入此现场可编程逻辑阵列进行相应的处理的, 如串并处理等一些简单的处理。鉴于高速的D/A数据线比较繁多, 因此当把实时数据传送到现场可编程的逻辑阵列时, 应立即写入D/A的转换模块, 这是利用此逻辑阵列就能够对差分信号线以及程控增益控制先进性有效的扩展。此器件以及上述的DSP器件都是采用DMA的传输方式的, 采用此种传输方式的优点是既能够满足数据实时性的要求, 也能够保证系统具备很好的运行性能。

3) 信号模数的转换模块。在奈奎斯特采样定理的要求下, 只有采样的频率是高于最高频率的二倍的情况下, 才能恢复出原始的信号, 而通常情况下, 声纳系统的工作频率为500KHz, 所以A/D转换芯片的采样率就必须是大于1M的。而又因此数据采集系统具备了太多的采集通道, 怎样才能节约板卡的空间呢?这就要求了必须采用通道数尽量多的A/D转换芯片, 并且数量尽量少的管脚数。为了充分的满足以上的要求, 我们就设计了LTC1407A, 它的单个通道的采样率为3M, 远大于要求的1M, 而其双通道的同时的采样率也能够达到1.5M, 采样的精度为14位, 输入差分模拟信号, 并且能够输出串行数字信号。

4) 千兆以太网接口。在DSP处理器基础上的所进行的片内的EMAC/MDIO模块设计、片外的Agere ET1011C PHY芯片设计以及其外围电路所进行的接口设计, OSI模型中所要求的实时数据物理层和链路层的功能就能够很好的被实现了。Agere ET1011C PHY芯片作为千兆以太网的物理层的自适应收发器能够提供TBI以及RGM II, GM II, M II, RTBI接口, 其能够很好的与DSP处理器中的EMAC/MDIO模块进行无缝的连接, 同时其也是支持IEEE802.3标准的, 并且支持10/100/1000Mb/s全双工数据传输。

2 水声信号实时数据采集与处理系统的软件设计

DSP实时数据采集系统的软件开发和调试采用的也是由TI公司所设计软件开发工具CCS, 我们采用的为CCS3.2版本, 这个版本能够与TMS320C6455相适应, 其提供了可视化的窗口, 这样就能将所有的代码生成工具集中到一起, 包括项目建立、程序的编辑以及调试等所有的开发活动都是才CCS中运行的, 另外为了方便使用用户的开发和调试, CCS也提供了实时的操作系统DSP/BIOS。

1) TCP/IP协议栈的设计与实现。在这里我们采用的网络开发套件是也由TI公司所设计的与DSP处理器相互配套的Net work Developers'Kit, 使用此套件进行软件编程时与在Window系统下的套字编程是同样方便的, 同时其也是支持TMS320C6455芯片的。根据不同的平台进行编程时, 使用用户在编译时只需要选择相对应的平台就能够生成驱动程序了。为了很好的解决实时数据的传送和接收的功能, 应能够良好的调用NDK所提供的内部函数, 此系统通过使用NDK协议栈编写了与TMS320C6455相适应的驱动程序, 同时也完成了TCP的运输功能, 运行性能良好。

2) DSP的应用程序。软件设计的根本目的就是要实现客户端程序, 使用流式套接字。因此在对软件进行设计时, 应采用DSP/BIOS以及C语言等实时多任务操作系统, 从而对24路高速模拟信号进行采集、传输和处理等操作。软件应存放在Flash中, 通电后先进行初始化的操作, 同时启动网络监听程序, 并且应依据服务器的指令对实时数据进行采集, 生成波束和滤波, 之后在传送到计算机中对其进行显示和控制。

3) 上位机应用程序的设计与实现。在对所采集到的数据进行处理后, 会在上位机中得到显示和控制, 而上位机则会给DSP传送参数和命令, 所以上位机的程序就应该包括网络通信模块、简单的数据处理模块以及显示控制模块。程序设计应采用MFC以及Visual C++设计, 网络传输时应使用Windows套接字。设计各类程序时, 必须符合相关设计功能的要求, 不但要具有主线程并且在其基础上还应再具备两个线程, 这样才能真正的实现实时数据的接收、显示以及处理的功能。

通过以上的论述, 我们对水声信号实时数据采集与处理系统的硬件设计以及水声信号实时数据采集与处理系统的软件设计两个方面的内容进行了详细的分析和探讨。在对水声信号实时数据采集与处理系统设计的过程中, 硬件采用了DSP处理器的TMS320C6455芯片, 并且也能够在千兆以太网的基础上实现了对远距离大量数据的实时传输功能;而软件则采用了库函数以及C语言, 在将代码移植在其他的DSP平台十分便捷, 并且还具备很好的扩展性和兼容性。水声信号实时数据采集与处理系统功能十分强大, 适应性和扩展性良好, 能够很好的满足各种声纳系统的需求, 因此其必将应用广阔的发展前景。

参考文献

[1]杨明.TCP/IP协议以及网络编程技术.清华大学出版社, 2006

[2]赵金保.水声信号实时数据采集与处理系统.微计算机应用, 2009

实时监控采集系统 篇10

目前大多数水利部门对下辖的泵站、闸站的运行情况的了解都只能通过传统的通讯来进行, 而且也无法实时准确地了解这些设施的运行情况, 但这些设施的实时信息的采集对于整个地区的防汛抗旱指挥以及水利部门的管理工作来说都是必不可少的, 因此, 水利部门有必要实现对泵站、闸站的关键信息的采集。

如何用较少的投入, 在较短时间, 以较为简单的方式为水利系统的综合管理部门提供一个关键数据采集、数据分析、数据展示及处理的应用平台, 是极为重要的、可行的、又具有显著现实意义的。

根据水利部门的这种需求, 开发出新型的泵站/水闸实时信息采集与管理系统DIT-SCADA3000。

1系统结构及特点

泵站/水闸实时信息采集管理系统结构如图1所示。

系统包括以下几个部分。

(1) 数据采集部分, 在泵站/闸站或其他设施处安装全自动的硬件数据采集装置RTU (DIT-RTU201) , 能够将站点的各种信号及状态量接入, 不需要人工介入, 就可将数据发送至信息中心, 对于泵站/闸站, 只要开机, 安装在泵站的RTU立刻就会将开机的泵站编号、机组号以及开机时的水位信息通过GPRS通讯传送到水利局信息中心。

(2) 通讯网络, 采用GPRS+INTERNET方式进行数据传输, 利用GPRS永远在线的特点, 及时实现数据的传输, 同时月租费及流量用也比较低。水利局信息中心的数据采集系统接收从INTERNET传来的数据。

(3) 数据采集及发布软件, 自动采集、发送、实时传输泵站水闸水位数据以及开关机信息, 进行处理与统计, 并通过INTERNET进行发布。

系统特点如下。

(1) 实现了低成本的泵站、闸站关键数据采集;

(2) 采用基于INTERNET的数据采集及发布的技术, 由于INTERNET几乎无处不在, 不需要投资进行专网的建设, 大幅降低系统建设费用;

(3) 实现了泵站/闸门关键信息的采集与发布, 相关人员只需要能够上网, 就能全面了解这些关键信息;

(4) 采用了低成本数据采集装置RTU以及先进的数据图像综合采集装置CTU;

(5) 利用GPRS永远在线的特点, 及时实现数据的传输, 按流量收费, 通讯费用低廉;

(6) 采用先进的低成本RTU装置, RTU采用可扩展的前插卡结构, 维护方便, 扩展性强, 一台设备就能够实现一座泵站的数据采集。

2系统功能

系统功能如下。

(1) 以电子地图的方式进行各类型站点的分布, 以不同的图标代表不同的站点, 一目了然, 操作方便快捷。

(2) 自动采集、发送、实时传输泵站水闸水位数据及开关机信息。①泵站机组开停机信息, 操作时间, 排水量统计;②泵站前后池水位;③泵站电量的采集 (电压、电流、轴承温度、叶片角度、用电量) ;④闸门开停信息, 操作时间;⑤闸门前后水位;⑥闸门开度及流量。

(3) 数据收集、处理, 合理性检查, 建立实时数据库并存入历史数据库。能以不同形式查询各种信息, 打印各种图表。

(4) 中心站主机至少可存储各站点1年的数据, 能显示和打印原始数据。

(5) 泵站、水闸历史水位表。

(6) 泵站、水闸动态运行统计及开停机记录查询。

(7) 提供各种历史数据的查询和统计手段和报表及打印, 有泵站水闸实时运行报表、日运行统计报表、月运行统计报表等。

(8) 数据的发布采用WEB发布, 用户不需要安装任何客户端软件, 直接用IE浏览器浏览。

(9) 系统容量:能够接入500个以上的站点。

(10) 在多个站点同时发送信息时不会出现信息拥堵现象。

3数据采集装置 (DIT-RTU201)

数据采集装置采用RTU201远程终端单元, 该装置融合了嵌入式系统、以太网通讯、近距离无线通讯、GPRS通讯、触摸屏技术于一体, 具备强大的数据采集、通讯功能。采用插板式结构, 系统容量可灵活扩展, 可以实现32路全隔离模拟量输入以及32路开关量输入, 同时还有3个RS485总线接口、1个10 M以太网接口, 通讯协议支持标准MODBUS协议。

RTU201远程终端单元可以接入的信号。模拟量信号:标准4～20 mA;开关量信号:干节点信号;水位计信号:12位格雷码。

通过RS485和10 M以太网接口, 可以与各种智能仪表以及上位机进行通讯, 并可实现从RS485到以太网或GPRS的转发。

通过近距离无线通讯可以实现距离在4 000 m之内的水位计之间的通讯, 可以大幅减少安装水位计时需要敷设的电缆长度, 同时也避免了因为长距离管线敷设而引入的雷电冲击。

针对水利行业的特点, 内部信号处理采用了全隔离技术, 能有效避免因雷击引起的浪涌而导致的设备损坏。

RTU结构框图如2所示。

新型的泵站/水闸数据采集管理系统, 实现了对泵站/水闸实时运行数据的低成本采集、通讯及管理, 为水利部门提供了一种提升其管理效率以及在防洪抗灾时快速了解情况的手段, 具有普遍的推广意义。该系统已经在广东一些地区投入使用, 发挥了积极的作用。