室温远程实时监测系统（精选五篇）
室温远程实时监测系统 篇1
随着近些年全球政府对节能的重视,尤其我国经济处于高速发展阶段,实行的是集中供热政策,人们对生活水平的要求日益提高,城市冬季供热事关百姓生活冷暖,集中供热已成为国家及各级政府关注民生、保持社会稳定和谐的重要指标,如果在没有温度有效监控下,集中供热的满意度、舒适度、经济性将无从谈起,社会和谐稳定等问题已经成为国内供热行业迫切需要解决的关键问题,近年来国内兴起的远程室温监测系统可以帮助运行管理人员有效了解供热整体情况,尤其对于大型城市供热系统意义更加深远。
1 当前城市集中供热存在的问题
当前随着我国城市建设高速增长,城市集中供热的规模和供热范围逐渐变大,存在着用户居住房屋的新旧程度、采暖形式、设施不同、所属热力站位置、楼层、热网调节等诸多因素影响室温效果,造成用户室内温度水平参差不齐,出现上下、远近高低不同,这些问题已成为困扰国内供热行业的难题,供热部门为解决该难题,每年供热期仅依靠人工上门定期抽查的方式,手动调节二次供水水温工作量大,数据不及时,误差大,实时数据无法与自动化设备连接,不能实现快速及时改变运行方式,调节室内温度,达到实现均衡供热,用户温暖、舒适的最终目的,陷入了室温合格率逐年下降,用户投诉率逐年升高,能耗指标居高不下等困境,缺乏必要的室内温度监测装置和技术措施,出现上述问题是无法避免的。因此,对用户室温进行实时监测对供热行业有效控制能耗、确保用户室温,保证室内舒适度有着至关重要的意义。
2 室温远程实时监测系统的原理及应用
室温远程监测系统主要由无线测温终端、数据服务中心和监控软件三部分组成。无线测温终端设备安装在居民室内,定时采集用户温度数据并通过GPRS无线通讯技术上报至数据服务中心,运行管理人员可以通过监控软件查看用户室温最新数据或查询历史曲线,判断当前运行工况是否满足用户需求,以便及时制定合理的运行方案,对热源、热网的运行参数进行调整,实现用户室温的可控性,并进行数据统计。
下面以阳泉市热力公司用户室温远程监测系统为例说明:
2011年～2012年供热运行期,我公司为实现科学化供热,精细化供热,结合公司实际情况和历年来运行经验,委托辽宁北软技术开发有限公司进行系统软件开发,具体测点设置、设计思路为:
1)监测布点原则。
对公司所辖14.5万户的用户进行监测点布置,选择出每座热力站、每条支线、每栋楼房具有代表性的用户400户,这些用户能够准确反映该区域供热效果;选点过程重点对历年来运行工况较差的站点加大监测点布置密度;监测点布置应按照远近、高低、公共建筑和居民用户分布合理。
2)系统软件功能。
该软件与目前供热调度中心的监控系统和供热客服中心系统实现资源共享,能够链接被测用户的详细信息(建筑物名称、位置、楼房、单元、楼层、采暖形式),并能够与国家要求的合格室温曲线进行线性对比,对监测数据进行统计汇总,对异常温度(偏高、偏低)实现报警提示的功能。
3)运行费用。
通过对多种传输方式运行费用进行比较测算,选择了运行费用较低的移动无线GPRS传输技术,每台监测设备运行费用为5元/月,运行费用比较低,400台设备整个供热期总运行费用为10 000元。
3 室温远程监测系统的效果分析
目前国内北京、哈尔滨、大连等大城市供热系统已经陆续投运了该系统,均取得了较好的效果。通过我公司2011年～2012年供热期近三个月的供热运行,该系统投运对指导供热运行起到了显著效果:
1)成为调度中心生产指挥人员的“千里眼”。调度中心生产指挥人员通过鼠标就能远程了解到各热用户的室温情况,通过该室温可以使生产指挥人员真正从供热热源、热力站、用户系统全面的了解整个供热系统是否在正常、经济、合理运行,避免了以往只能够按照理论、经验数据去供热而不了解供热终端的室温情况的盲目行为。
2)成为用户维修巡查人员和用户的“连心桥”。该系统实现资源共享后,可以为巡查人员提供所辖用户的室温情况,发现问题立即上门处理,免去了用户通过电话投诉、上访等不必要行为,提高了供热服务水平,成为了供热企业与用户的“连心桥”。
3)成为当前供热企业节能降耗的“助推器”。室温远程监测系统的集中优势是以低廉的价格,在无法布线的现有楼宇之间,集中监控多路环境温度,控制室温,达到供热均衡、节能增效、用户满意的目的。采用该系统后可帮助运行管理者远程在线掌握室内温度工况,制定合理的供热运行方案,调节运行工况,实现温度的可控性,整个供热期综合能耗比原来可降低10%,为完成公司“十二五”节能减排综合指标提供支持,也是供热企业持续良性发展的“助推器”。
参考文献
[1]严美善,袁涛.低功耗无线室温监测系统的设计与实现[J].电子技术应用,2008(7):8-14.
[2]安大伟.暖通空调系统自动化[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.
室温远程实时监测系统 篇2
关键词：巷道掘进顶板离层及压力实时监测
1基本情况
峰峰集团九龙矿已经进入深部开采阶段，九龙矿最大开采深度已达到1000米。随着煤炭开采的逐步向下延深，深部巷道支护问题越来越突出。近年来片帮、冒顶事故逐渐增多，亟待开展深部开采巷道围岩持续流变与破坏机理，围岩控制技术及稳定性监测等方面研究工作。
九龙矿巷道工程普遍处于“三高”(即高地应力、高地温和高岩溶水压)的复杂环境。对于深部的采准巷道及部分开拓巷道围岩来说，除受“三高”影响外，还受“一扰动”(即强烈的采掘扰动)影响，使其围岩岩体的结构特征和力学行为更加复杂，表现出大变形、大地压、难支护等非线性软岩力学特性，进而导致深部巷道灾害事故增加、作业环境恶化和生产成本急剧增加等一系列问题，这为深部开采提出了严重的挑战。
深部开采条件下采场与巷道围岩的控制问题，随着采深的增加更进一步突显了其严重性。对于深部巷道围岩持续流变与破坏特征、围岩扩容与不连续变形的监测与控制技术，过去缺乏系统、针对性的研究，再加上深部开采的特殊性，使得深部开采条件下围岩稳定性控制问题没有得到解决，片帮、顶板的离层垮冒、采场端面冒漏仍没有从根本上消除。
我们在15228s上下巷及切眼实施了围岩稳定性远程、实时、自动监测技术。通过顶板在线监测，从而为深部巷道支护设计提供合理参数；建立巷道围岩稳定性与顶板安全监测系统；实现深部巷道稳定性多因素模式识别预测及危险区域动态识别，有效预测顶板垮落、片帮事故，合理控制深部巷道围岩变形。
2监测原理及系统组成
2.1在九龙矿建立深部开采采动应力及顶板位移在线监测系统，建立起700米监测巷道；该系统包括监控数据服务器，数据采集与分析软件，压力与位移传感器及传输电缆等。
2.1.1井下采用了本安型多向压力传感器和本安型位移监测仪。
2.1.2地面系统，建立数据共享，提供多用户数据访问，便于相关科室进行数据实时观测与历史数据的查询。
2.1.3系统实现24小时实时监测，自动更新并显示各测点数据及变化曲线；建立空间与时间上巷道变化趋势。
2.1.4基于动态监测数据，实现顶板大面积垮落在线预测；为提前支护提供最佳时机，杜绝冒顶事故的发生。
2.1.5基于现场实测数据，总结开采过程中的采动应力变化规律及顶板位移规律，提出深部开采围岩稳定性判别准则：建立基于现场实测位移的反分析法，与数值模拟相结合进一步分析采动应力变化规律及顶板位移规律，对九龙矿巷道的支护设计提供指导性建议。
2.2系统组成
2.2.1监测系统总体框架(以太网—总站—分站—分站)如图1。
2.2.2我们利用已有的矿用安全监测监控系统KJ2000进行数据传输。其组成主要有：监测数据服务器，瓦斯监控分站，ZCW-Z(B)位移采集仪，GWG200(C)本安型位移监测仪，GYG50／50(A)本安型压力传感器，本安电源，其网络拓扑结构如图2。
3监测方案
九龙矿15228(S)工作面西部为15226(S)采空区，东部为南翼二水平上部；南部为F4断层；北部为南二采区的三条上山下部。巷道断面为斜矩形，工作面面长132米，走向长640米，采用锚网梁加锚索支护。
九龙矿现用的KJ2000煤矿安全生产监测监控系统，为充分利用现有的监测监控线路，拓展其功用，节省成本，利用KJ2000系统将矿压监测系统的数据进行传输。通过专用软件提取监测仪的测量数据。利用局域网可实现数据的共享。
3.1地面监测2000煤矿安全生产监测监控系统上传至地面监控中心，利用系统所生成的上报数据文本“实时数据txt”，提取相应监测数据值，由专用软件将数据保存至数据库并显示，同时将数据发送至局域网数据服务器，以供相关科室可以访问。数据显示界面如图2。
3.2井下布线监测仪采集位移信息，监测仪主机接收传感器的数据，传送至井下瓦斯监控分站，再由监控分站传输至地面控制中心。一个主机可以接15个传感器，采用主干式布线方式。井下布线如图3。电源在巷道内采用660V接入，尽可能就近供电，以避免线路上的损耗。
瓦斯监控分站及电源设置15228S巷已掘进40—50米，现场实际距离从监测分站布设四芯数据电缆至第一个测点安装位置，在以后测点接线通过三通进行，形成总线结构。由于一个监测主机可接15—18个监测仪，当监测仪数目超过一个主机的容量时，需布设第二路矿用四芯数据电缆。
ZCW-Z(B)位移采集仪与瓦斯监控分站接线示意图3
3.3测点设置
3.3.1顶板离层监测顶板离层是指巷道浅部围岩与深部围岩间的变形速度出现台阶式跃变，当离层达到一定值时，顶板有可能发生破坏和冒落。顶板离层是巷道围岩失稳的前兆。
离层监测采用GWG200(C)位移监测仪，其包括一个深部基点和一个浅部基点，分别测试巷道表面与浅部基点之间，巷道表面与深部基点间的相对位移。监测仪每30米布置一个测点，顶板打孔深7m，孔径φ30。安装时深测点至7m处，浅测点为2.0m与锚杆长度相当。预布设距离700m。为了避免炮掘时，由于振动使传感器产生附加位移值，每个待安装测点距掘进面距离大于30米，按随掘随布进行。
3.3.2两帮压力监测压力传感器主要测取掘进与回采时两邦压力的变化规律，并与顶板离层相结合分析巷道稳定性。传感器每100米在上下帮分别布置一个测点，要求孔深7m，孔径60mm。在安装压力传感器的断面，测量巷道的收敛变形。
3.3.3巷道收敛监测主要测取巷道开挖后一定时间内巷道顶底板和两帮的相对位移量，总结巷道表面位移随巷道围岩暴露时间的变化规律，从中找出巷道围岩位移与生产地质条件、锚索、锚杆网支护形式及参数之间的关系，为进行合理的锚索、锚杆支护设计提供可靠的基础数据，为准确评估支护效果提供量化指标。
每100米布置一个测站，每个测站3个观测截面，每个截面采用十字布点法(如图示)，视现场情况也可采用网状布点法，截面间距2～3m。测点必须在开挖后12h内埋好，距掘进工作面0～10m范围内，每天观测2次，11～20m范围内，每天观测1次，21～50范围内，每3天观测1次。
3.3.4锚杆(索)受力锚杆(索)受力监测有两种形式，一种是测量端部锚固锚杆(索)工作阻力的锚杆测力计，另一种是测量加长锚固、全长锚固锚杆受力分布的测力锚杆。
每100米布置一个测站，与压力监测、巷道收敛监测的测站相结合。
4监测数据初步分析
位移传感器
1#测站位于上巷与联络巷交接处，由于安装时联络巷已经掘进完毕，安装初期位移变化不大，中期由于上巷的掘进，有一次较明显的变化，而后随着上巷掘进工作面的推进，对1#的影响减小，位移值趋于稳定。2#测站位于联络巷中部，安装时距离工作面也较远，所受影响较小，锚固区没有产生位移，除前期受到少许影响外，随着离工作面的距离增加，位移值基本没有变化。3#测站位于联络巷与下巷的交界处，安装时距离工作面30m，受工作面的影响，前期变化较大。随工作面的推进，影响变小，位移值渐渐平稳。4#、5#、6#传感器位于下巷45m处，其中4#位于顶板中部，5#、6#分别位于上下两帮，随着工作面推进，位移变化趋势也是逐渐变小，现在已基本趋于稳定。
5结论
室温远程实时监测系统 篇3
1. 系统硬件组成
远程实时监测诊断系统的硬件配置充分考虑了系统数据安全性、数据冗余性、数据实时性、数据完整性、系统抗压性等, 主要采用如下硬件。
(1) 不间断电源UPS。采用了Smart 8000 UPS、Smart10000 UPS、APC台式机UPS, 保证了系统安全性和稳定性。
(2) Cisco PIX 515E防火墙。集成入侵监测系统 (IDS) 提供了先进、高性能的保护, 可防御网络和应用层攻击、拒绝服务 (DoS) 攻击, 为远程中心提供足够的安全保护。
(3) Cisco Catalyst系列24口1000M交换机。提供光纤扩展和可靠稳定安全的网络基础平台。
(4) IBM3573-L2U (TS3100) 磁带机+IBMX346备份服务器。实现对数据大量存储的定期自动备份, 以及数据存储转移和冗余。
(5) IBM X3850数据库服务器+IBM DS400磁盘阵列柜。该系统在存储方面选择IBMDS400磁盘阵列柜, 纯光纤数据传输;在数据库服务器的运算方面选择了IBM小型服务器双CPU 4G内存容量, 单独为数据库提供快速的运算处理能力。
(6) IBMX3650WEB服务器。WEB服务器是提供所有数据再现的一个窗口, 为远程诊断提供可视化界面。
2. 系统运行结构
远程实时监测诊断系统采用网络拓扑结构, 由远程监测诊断中心、分公司数据服务器以及现场数据采集器三部分组成。其中远程监测诊断中心主要完成对各分公司数据服务器及数据采集器的管理与设置、机组运行数据的长期存储和管理、大型旋转设备故障提供专业的诊断。分公司数据服务器完成对该分公司数据服务器及数据采集器的管理与设置, 机组运行数据的长期存储和管理, 并实现所有运行数据的集中远程网络传输。现场数据采集器作为远程监测诊断中心位于各个工厂的数据采集终端, 主要完成采集和分析工厂机组运行数据, 实时保存振动波形、频谱、故障特征、转速、轴位移以及温度、压力、流量等现场重要工艺参数。
3. 系统功能
远程实时监测诊断系统作为机组远程诊断和维护平台, 可全自动地连续记录各机组的运行状态。根据记录的状态数据, 通过各种分析手段, 能及时发现早期出现的故障征兆, 并对表征机组运行状态的各种监测量 (振动、轴位移、键相、温度、压力等) 进行在线报警检查。在远程监测诊断中心的技术支持下, 可随时通过互联网对机组的运行状态进行分析, 并对出现的故障做精密诊断, 及时通知现场有关人员进行适当处理, 避免事故发生。该系统自动化程度高, 可定期自动生成机组运行状态报表供生产、设备人员参考, 并可指导设备检修、维修。
4. 系统应用
远程实时监测诊断系统正式运行两年来稳定可靠, 已先后为宁夏石化、大庆石化和抚顺石化等分公司解决了困扰关键机组正常运行的问题。以下举例介绍该系统在石化企业的应用。
(1) 机组运行情况简介。
某石化公司的一台高压离心式空气压缩机组由蒸汽透平和高、低压缸组成 (图1) , 该机组自2007年检修后, 高压缸振动测点8V的振动值就达到50μm左右, 其间随着转速和负荷的变化振动值一直在50～64μm波动。从2008年1月27日开始, 测点8V的振动值随着转速和负荷的升高逐渐上升, 1月29日从远程实时监测诊断系统观测, 测点8V的振动值最大达到72μm, 后来随着转速和负荷的降低, 振动值降为61μm。
(2) 测试分析图。
从远程实时监测诊断系统截取了部分图谱, 测点8V的振动幅值历史趋势图、频谱图如图2、图3所示。
(3) 诊断意见。
从图2可看出, 高压缸测点8V的振动值随着转速的升高而上升, 随着转速的降低而下降;从图3可看出, 测点8V的振动以工频占主导。经分析认为高压缸的振动同转速的变化有密切关系, 高压缸振动过大的主要原因是高压缸转子的平衡精度差 (包括高压缸转子结垢、腐蚀等) 。
(4) 检修反馈。
在动平衡机上复查高压缸转子的平衡状态:动平衡机转速为1 368r/min时, 高压缸转子振动速度不大于0.8mm/s。动平衡机转速为10 000r/min时, 高压缸转子振动速度为10mm/s, 超标12倍以上。在高压缸转子叶轮上绑铜丝120g后, 达到了平衡精度。机组重新投入运行后, 高压缸测点8V的振动值从最大72μm降为11.5μm, 检修前后测点8V的振动幅值历史趋势图见图4。
5. 结束语
远程实时监测诊断系统在石化企业的实施与推广, 为发挥全员管理提供了支持, 它可对所有大型机组进行全天候的不间断监测, 并不断向生产调度、机动管理、诊断、维修部门及各级领导发送实时数据。保证设备安全可靠运行, 发挥设备最大的设计能力和使用效率。及时准确地对关键机组转子运行中出现的异常或故障进行诊断, 以便制定正确的维修策略, 发现问题时可及时采取措施。
摘要：介绍远程实时监测诊断系统的硬件组成、运行结构和功能, 并结合实例说明远程实时监测诊断系统在石化企业的应用。
关键词：远程实时监测,诊断系统,石化企业
参考文献
[1]沈庆根, 郑水英.设备故障诊断[M].北京:化学工业出版社, 2005.
室温远程实时监测系统 篇4
管道输送是液体输送最常用的方法, 能够实现大量连续远距离输送。我国的管道输送技术主要运用于石油和天然气领域, 关于输送过程中的泄漏检测问题研究比较多, 且技术水平相对较高。但关于其他化工原料 (如乙二醇) 输送过程中的泄漏检测还未得到足够的重视, 相关的研究也比较少。如果不能及时发现泄漏并采取应对措施, 不但会给企业造成很大的经济损失, 而且可能会对环境造成严重的污染。因此我们研制了乙二醇野外管道实时监测报警系统。乙二醇野外管道实时监测报警系统能够比较迅速有效地判定乙二醇是否泄漏, 并及时通知相关人员进行处理, 还能够满足操作人员及整个项目的各种操作需求及功能需求。
1 系统的总体方案设计
乙二醇管阀泄漏实时监测与报警系统的总体方案设计的思路是:基于公众无线信息传输平台 (即移动通信平台) , 将乙二醇检测仪, 安装在乙二醇传输管道阀门竖井下端的侧室内。检测仪是一个由微处理芯片控制的自动检测装置, 它可以按任意设定的检测周期, 将检测的实时数据转换成手机短信, 并发送至中央监控与管理系统。中央监控管理系统通过检测装置返回的数据进行处理判断, 当数据出现异常达到报警阀值就报警。
根据系统的功能需求, 以及系统的总体方案设计, 我们可以进一步构造系统的运行与操作平台总体方案功能模块化设计, 如图1所示。我们把系统中所要求的数据管理操作, 检测装置的地理设置, 自检操作, 监控操作等人机交互功能, 全都设计在前台程序中, 而把实时信息管理, 报警模块和远程监控的通信模块集中在后台程序中, 并通过数据库管理系统和系统驱动运行程序, 把前后台程序桥接集成为系统运行的中央监控系统。
通过系统的总体方案, 我们可以根据系统需求, 对照检查系统的功能设计是否符合要求, 并确定实施系统功能的技术路径, 同时可以对系统的各个功能子模块进行约束设计。
2 实时监测终端设计
2.1 检测装置设计
我们用市面上不同厂家生产的乙二醇气体检测仪进行试验, 发现检测效果并不理想, 因此我们想到用一种高精度的液位传感器进行间接检测。通常在管道的连接处发生泄露的几率大于管道的其他部位, 因此我们在连接处下方安装一个检测容器, 检测容器与管道的连接处通过漏斗相连, 一旦发生泄露, 乙二醇通过漏斗进入容器内, 检测容器应该尽量做到密封, 防止其他液体进入容器影响测量。液位传感器安装在容器底部。温湿度传感器 (辅助液位传感器检测) , GSMMODEM, 信号处理电路安装在检测容器壁上。
2.2 检测装置系统功能设计
通过用户对乙二醇需求情况的分析可以知道, 乙二醇的输送是根据需要在特定的一些时间内进行输送, 大多数时候并没有输送, 可以使系统在没有输送乙二醇的时候进入休眠状态, 以降低系统耗电量。另外, 由于管道均安装于野外, 因此采用GSM MODEM作为通讯工具, 以短信息的方式实现现场监测点与监控室之间的数据交互。为了降低通讯费用, 可以设置系统按照一定的周期进行定时检测, 即系统每隔一个时间段检测一次, 该时间段即为系统的检测周期。另外, 也可设置系统工作于自检状态, 即在管道正常输送的情况下, 系统检测到的测量值不发送, 一旦发生泄漏或湿度异常, 就把检测到异常值发送到监控室上位机。定时检测状态和自检状态均是系统在检测模式下的两个不同的状态, 不过与自检不同的是, 定时发送与系统是否泄漏无关, 只要定时周期时间到, 便会发送测量值。除了上述功能外, 系统还应该对电池电压进行监测, 并将电池状态发送至上位机, 以便操作人员在电池电压过低的时候进行充电, 以保证系统的正常运行。通过以上分析, 可以确定系统主要功能如图2所示。
3 中央监控软件数据库及平台设计
3.1 数据库的设计
数据库作为监测系统的一部分, 有着极其重要的作用。本文中监测系统中所有的数据操作都与数据库相关, 并且监测泄漏系统平台的运行必须有数据库的支持。针对监测泄漏系统平台对数据的各种操作, 对数据库的设计有以下四个要求:1) 数据的存储、查询、删除、更新等操作方便、实用、有效;2) 数据库表的设计要合理;3) 数据库的可移植性;4) 数据库的安全性。
对于操作平台来说, 数据库的设计要满足操作平台数据处理的要求。因此本系统采用SQL Server 2000进行设计。数据库的结构图如图3所示。
3.2 操作平台设计
采用Visual Basic 2005对操作平台进行设计, 并通过对系统功能要求的分析, 可以确定系统主要工作流程, 如图4所示。
3.3 设计出来的操作主界面
操作界面是人机交互的平台, 操作人员的大部分操作工作都是在操作界面上完成。例如指令的发送、数据的查询及信息的设置等。
系统登录并初始化后就进入系统主界面, 采用Visual Basic 2005计出来的系统运行的显示主界面如图5所示。通讯指示灯指示各检测装置的GMSMODEM通讯是否畅通, 电量指示灯用来指示检测设备的电量, 串口指示灯用来确保与中央处理器相接的GMSMODEM串口连接是否正常。点击【设备管理界面】可以进入相应子界面, 然后可以对各个检测装置的地理信息、GMSMODEM电话号码等信息进行预制和修改。点击【监测界面】进入信息监测界面, 这个界面主要是对个检测装置进行检测指令发送, 检测方式和检测周期修改以及显示各个阀井的监测数据实时坐标图。点击【休眠界面】进入下一子界面, 然后可以设置和修改监测周期和发送休眠指令。点击【退出系统】后就退出本操作系统。
4 结束语
本文通过采用高精度的液位传感器对乙二醇间接检测, 使检测数据比一般一体传感器更加准确, 系统采用GSMMODEM作为相互通信的方法, 实现了远程监控的功能, 利用SQL Server2000和Visual Basic 2005设计了良好的人机交互监测和报警界面。本系统对相关行业对于乙二醇的运输实现安全高效实时监测提供了有力保证。
参考文献
[1]曾力, 黄劼, 杨艳.乙二醇检测系统底层结构设计[J].中国测试, 2012, 38 (2) :93-95.
[2]娄辉, 黄海.远程测控中GSM Modem短信开发[J].电子电器, 2006 (1) :54-69.
[3]王占山, 张化光, 冯建, 伦淑娴.长距离流体输送管道泄漏检测与定位技术的现状与展望[J].化工自动化及仪表.2003, 30 (5) :5-10.
[4]孙浏毅等.零基础学SQL[M].北京:机械工业出版社.
室温远程实时监测系统 篇5
随着网络技术、视频通讯技术的迅猛发展, 为切实加强偏远地区各级气象台站探测环境的保护力度, 及时发现气象观测站周边环境变化及观测仪器的运行情况, 有效保障各类气象观测站系统的正常运作, 实现对气象观测站系统运行的远程实时实景监控。通过3G无线远程监控系统, 技术人员无须亲临现场就可以监测远端现场设备运行的各种参数和天气状况, 从而减少值守工作人员, 最终实现远端的无人或少人值守, 达到减员增效的目的。3G是3rd Generation的缩写, 是指第三代移动通信技术。是指将无线通信与互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式, 提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。CDMA被认为是第三代移动通信 (3G) 技术的首选, 目前的标准有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。3G网络监测技术不仅克服有线传输方式设备成本高, 不易维护, 数据传输中干扰大的缺点而且相比于传统的GPRS无线分组网络, 3G的反向链路峰值速率明显高GPRS, 响应时间更短、高速机动状态下的传输速度更快。3G远程监测系统的建成, 不仅可以实现气象台站安防这一基本需求, 还将实现气象台站探测环境保护、重要天气过程实景观测与录像、灾害频发重点区域实时监测、短期预报服务等拓展需求, 从而为气象台站安防、探测环境保护、气象预报会商提供服务。
2 数据监测系统平台组成
为了实现对远端监测点的现场监测与管理的目的, 本系统设计的方案如图1所示的结构现场监测端, 3G数据传输端, 监测中心数据管理端, 客户端。
2.1 前端视频采集设备
现场图像采集无线监控终端采用天津泰德威科技有限公司最新推出的实景监测专用系统TDV-3070MD-3G, 采用最先进的3G无线传输技术和H.264编码技术, 以实景监测主机为核心通过设计外围模块电路以及开发相应的驱动以及服务程序完成各种目标任务, 现场图像采集无线监控终端安装位于重要气象站台观测点上, 通过无线3G网络与服务器通讯, 实现远程监控。外围设备主要包括:基于 SAA7115 模数转换芯片及 AV 接口可变焦 CCD 摄像头的图像采集部分, 基于3G模块的无线传输部分, 使用RS485串口通信的云台部分。通过对嵌入式 Linux 系统的裁剪和配置, 实现对外围设备的读取和控制。
2.2 数据处理转发模块
该模块的功能是将前端设备采集来的信息进行相应地处理 (如将信息转码处理) 并储存处理后的信息, 3G视频服务器通过自身IP地址与前端检测设备的注册名称连接, 待终端需要时再进行传送。
2.3 数据库设计
数据库在一个系统中占有非常重要的地位, 数据库结构设计的好坏将直接对应用系统的效率以及实现的效果产生影响。合理的数据库结构设计可以提高数据存储的效率, 保证数据的完整和一致。同时合理的数据库结构也将有利于程序的实现。本系统采用B/S结构模式开发, 运行有Mysql数据库, 应用linux操作系统来进行数据存储和监测中心数据管理端的交流, 后台服务器端软件用C语言编写并采用socket的传输方式与远端服务器连接和相关设备的控制。
3 3G数据传输网络
当监测点正常工作时, 由摄像头采集的模拟视频经视频解码模块 SAA7115 转换成数字视频信号后送入DM642 的 VP 接口, 然后存储在片外同步动态存储器SDRAM 中 当数字视频信号存储到SDRAM 后, 采用 MPEG4 数字视频压缩芯片IME6400 对采集到的图象帧进行分析、处理及压缩编码;经过压缩编码后的视频和其它信号由运行在DM642 内的 TCP/ IP协议栈打包, 采用目前流媒体技术中使用的实时传输控制协议 RTSP/ RTP/RTCP 实现视频流的实时传送, 经 EMAC模块传送到3G网上, 供远程用户接收, 结构如图2所示。
通过3G网络, 把本地的数据设备和远端的数据设备通过串口通信的连接来建立远程传输机制, 将远程数据设备通过3G DTU发送的数据, 转发至连接在指定串口上的本地数据设备;或将连接在指定串口上的本地数据设备发送的数据, 通过3G DTU转发至远程数据设备。
3G数据网络服务功能为:将DTU与串口建立一种相应的映射关系;接收DTU发送的数据, 将其转发至对应的串口上;接收指定串口的数据, 将其转发至对应的DTU上;对DTU、串口及数据传输进行管理和监控。
4 主要软件功能模块设计
为了实时显示监测点的现场情况, 并将内容提交给客户端, 使工作人员对现场情况一目了然。对软件模块进行设计使不同访问权限的人获取相应的查询和控制。
4.1 数据自动下载模块
采用FTP文件传输方式, 从信息中心指定的FTP服务器目录中自动下载所需文件。本模块下载的文件主要有:区域站、无人值守站、土壤水分站、闪电定位仪等探测设备状态文件、要素文件, 每小时获取一次。面向用户:区局大探值班人员、系统管理员。
4.2 状态监测与质量监测
(1) 本模块主要用来实时显示各类探测设备运行情况, 状态图基于GIS技术, 地图能够放大、缩小、拖动, 并具备卫星影像图、区域分布图叠加、360全景等功能。仿GIS地图“从简到繁”用户可选。 (2) 正点后25分钟, 页面右下角弹出一个“数据下载、解析完毕”提示框, 同时播放1分钟音乐, 提醒大探值班人员浏览各类观测系统运行情况, 并填写值班日志。 (3) 质量监控:将数据文件解析情况统计提供给各级技术保障人员、各级业务管理人员。
4.3 系统检测效果和分析
该系统经过现场测试及运行达到了预期的设计目的和控制效果。传输数据可靠, 实时性准确, 提高了分散点检测数据的效率。授权用户登录系统后, 利用浏览器可以在线监测到不同区域现场气象信息和各设备的实时运行情况, 该系统的在线运行界面如图3所示。
5 结语
基于3G结构的远程检测技术研究出发, 完成了气象站台的天气实况传输系统的设计和实现。采用B/S模式避免了客户端复杂的开发过程, 提高了系统的整体开发效率。根据实际情况, 采用了基于GIS的开发平台, 不仅减少操作事故, 减轻值班人员的劳动强度和负担, 还实现了地理信息系统的各类功能, 为当地气象灾害预警及农牧业服务提供技术支撑。
参考文献
[1]杨念, 李峰.基于B/S的嵌入式视频监控系统的设计与实现[J].计算机工程与设计, 2008, (11) .
[2]周显正3G无线网络视频监控系统在防汛抗早应急通信中的应用探讨[J]移动通信, 2009, (10) .
[3]CHEN MJ, HUANG CH, LEE WL.A fast edge-oriented algo-rithm for image interpolation.Image and Vision, 2005, 23 (9) :791-795.
[4]李伶, 李太君基于3G的手机远程监控系统[J].通信技术, 2010, 9 (43) :131-132.
[5]刘露, 王竹萍, 刘炬.基于嵌入式Linux的视频网络实时监控系统的实现[J].电测与仪表, 2006, (12) :52-54.
