路灯远程监控系统 需求设计说明书（含五篇）

第一篇：路灯远程监控系统 需求设计说明书

附件22 华明镇路灯远程监控系统

系统概述

1.1项目背景

随着城镇建设的发展，城镇照明建设越来越注重于城镇的形象，道路照明和景观照明的需求和数量不断增加，今后照明管理部门除了管理城镇道路的照明外，还将参与城镇景观灯的管理。因此各街道办事处和市民对城镇的建设、道路照明和景观照明提出了更高的要求，希望实现城镇照明管理的现代化，使城镇管理水平达到国内领先水平。

城镇路灯的耗电量是非常惊人的，巨大的电能消耗不仅增加了当地的财政负担，同时由于发电而消耗的煤、石油的能源，对环境造成污染，同时由于照明带来的光污染导致生态不平衡等诸多问题。因此中央发出了建设“节约型社会”的号召，建设部下发了“关于进一步加强城市照明节电工作的通知”。

1.2现行的控制方法及缺陷

绝大多数城镇现在多采用分散时控方式对路灯进行控制，也就是在路灯配电箱中安装定时器，按预定的时间自行开、关灯，有些景观灯通常是采用人工手动控制的方法。这种控制方法不能及时根据需要调整开关灯时间，也无法及时反应照明设施的运行情况，故障率高，维修困难。随着城镇的不断发展，控制范围也越来越大，现行的方案无法及时反应照明设施的运行情况，使得维修工作十分被动。1.3 项目目标

建设华明镇路灯监控管理系统，目的是利用现代化计算机技术、通讯技术对日益快速发展的城镇路灯实现自动化监控和智能化的科学管理，做到集中管理，智能控制。部门内部及时掌握系统运行状况，代替传统的人工巡检，提高工作效率。合理利用电能资源，杜绝浪费。具有对路灯实现遥测、遥控、遥信、GPS校时、故障分析报警等功能。除具备上述功能外，还应具备设施被盗报警功能及路灯节能控制功能。建立路灯系统的长效管理机制，进一步提高道路照明质量，提高服务质量，从而提高系统的整体社会效益、管理效益、经济效益和环保效益。

完成华明镇路灯远程监控系统预定的自动化控制管理的同时，系统的扩展又兼顾考虑长远的发展目标，如路灯节能设备的远程监管和路灯电缆防盗等系统功能。充分考虑各项关键指标，建成目前国内先进、功能齐全，同时又具有高度的可靠性、经济实用性的项目，处于国内领先水平。

根据华明镇路灯管理部门的意见，本着总体设计、分步实施的原则。针对用户实际需求，设计简易的且经济的运行方案。

华明镇路灯监控系统要突出系统的智能化特点，使路灯监控管理智能化、人性化。结合路灯照明，组成该城镇灯自动监控系统，通过无线通讯网络、计算机控制系统，实现遥控、遥测、遥信功能，建立起国内具有先进水平的路灯监控管理系统。2 系统架构

2.1 组网结构

本系统利用无线通信网络实现现场终端和中控室的通信，采用既有的公网方式（GPRS或者CDMA）完成信息的交互。路灯监控系统管理平台处理终端上报的数据并保存到数据库服务器，并留下日志记录。

采用局域网方式，将各计算机联网。采用客户机/服务器相结合的组网方案，支持远程查询和访问。

路灯远程监控管理系统拓扑图如下所示：

2.2 系统工作原理

该系统分为中控室和现场监控、采集设备两个部分。

中控室通过无线网络和现场设备完成信息交互。中控室硬件主要由控制服务器和数据库服务器、无线接入设备、GPS校时设备等组成。软件由监控软件、前置机软件、报警软件、数据库管理软件、安全管理软件等组成。

中控室软件具备对所有现场设备的自动和手动控制、现场设备采集数据的接收、报警、软件使用人员的分级管理、安全管理等功能。

现场设备由控制模块、采集模块、通信模块、节能和防盗模块等子模块构成。通信模块负责接收中控室下发的数据同时把现场采集的数据发送到中控室。控制模块完成对路灯开、关的控制。采集模块完成对现场电压、电流等数据的采集，完成对控制命令下发执行情况的反馈。防盗模块完成对供电线路电缆情况的检测，在电缆被盗时，发出报警信号通知中控室及相关管理人员。

根据现场有无电流互感器，可能需要增加电流采集模块。

2.3 系统设计思路

1.控制终端部分：

1)采用以无线公网GPRS为通讯主通道。

2)具备遥控、遥测、遥信功能，并能做出故障分析，数据查询等功能。3)具有自动报警功能，能做到主动报警，各类故障报警、盗窃报警做到及时有效。

4)具有系统停电送电后自动复位功能，信息保存满后，新信息自动覆盖旧信息。

5)具备防盗节能和电缆防盗报警扩展功能。2.后台服务器部分：

采用一台服务器，监控软件和数据库服务器使用同一服务器。具备如下功能： 1)GPS自动校时功能，保证开关灯时间的一致性。

2)光敏感应控制功能。自动判别光的强弱，从而自动控制开、关灯。3)手动、自动遥控功能。4)手动、自动遥信功能。

5)报警处理功能，自动判别线路运行情况，异常情况报警。6)查询打印功能。

2.4 系统设计原则

2.4.1可靠性

可靠性是本系统的根本。应具备多渠道、多方式、多系统的监控手段，确保系统的可靠。

路灯照明与市民日常生活息息相关，系统中的任何差错都会产生严重的社会影响；无线照明监控系统必须保证24小时×365天稳定可靠运行。

本系统由路灯现场监控设备和中央控制室两个子系统构成；在设计时，必须根据两子系统各自的特点，采用适当的冗余可靠设计，保证在个别设备出现故障的情况下仍能稳定运行，不影响或者少影响路灯的按时开启和关闭。

成熟技术原则。必须提供成熟的系统方案和技术、设备。应重点考虑当今主流技术和设备，保证系统的稳定性、合理性。

安全性原则。系统传输部分应具有良好的抗干扰、抗骚扰和抗攻击的功能。

2.4.2适应性

通过设置不同的工作参数可以实现不同的功能。

2.4.3可扩展性和兼容性

全部采用标准接口和协议，兼容异种机型；监控系统硬件设备采用单元模块化设计；软件系统采用符合工业标准的软件设计。这些设计保证系统后续扩展或升级均不必改变现有设备的状态。能够方便地调整系统各节点，并预留可扩充的空间，视需要逐步扩充和搭建其他平台。

2.4.4可维护性

整个监控系统，无论是监控软件还是硬件监控设备均采用模块化、单元化设计，可快速定位故障单元或故障部位以便于设备维修。

2.4.5先进性和实用性

采用的多项成熟的先进关键技术均通过实际使用的检验。保证整个系统长期处于国内领先水平。同时，应以实用为原则，不可脱离实用性而盲目追求先进性。华明镇路灯远程监控系统软件

3.1软件系统简介

本系统软件应该能够提供一系列应用功能模块、数据库管理系统模块和服务模块，完成路灯监控管理系统的各项功能，这些软件模块可以运行在一台或多台主机设备上，并能根据管理规模灵活配置。

本系统可针对不同的用户需求，标准配置采用两台服务器工作，一台专门负责通信管理，一台负责数据库管理和Web服务。普通配置将两台服务器的功能合二为一。

应用软件能够提供多种用户接入管理模式，包括本地图形终端接入方式、远端图形接入方式和Web接入方式。

系统工作时将所巡测到的数据分别存储到对应的数据库中。操作人员可以根据不同的需要，对各监控终端任意定时数据和年、月、日统计数据进行查询，显示的表格、曲线图、直方图。也可以对任意一天的实际开关灯时间、日出日落时间等记录进行查询。还可以对历史故障进行查询和打印。后台系统采用开放操作系统平台Windows2000Sever，配合各个监控测试终端完成控制、检测功能，同时还能运行软件分析测试结果。

3.2系统功能

计算机监控平台是一个客户机/服务器（Client/Server）体系结构的开放式计算机局域网络，采用Windows2000Sever 作为网络操作系统。该系统的主要功能是：终端数据采集、历史数据和管理、系统的远程监控、报警处理、事件处理、故障的管理、统计报表生成、事故追忆记录、数据显示、终端监控、系统管理等各项管理功能。计算机监控平台主要由通讯/数据服务器、监控工作站等组成。

本系统软件的功能有： 1)自动和手动遥控

本系统可以根据不同类型的路灯控制要求，把全城镇路灯和饰灯分成若干个组，分别采用时控方案或时控和光控相结合的控制方案，自动遥控开／关全夜灯、半夜灯和饰灯；也可以手动对全夜灯、半夜灯和饰灯进行遥控开／关操作；在特殊情况下，可实现白天亮灯。

2)自动巡测、手动巡测和选测

调度端能按设定的时间周期（可以根据开／关前后任意选取不同的周期）自动进行定时巡测。操作者也可随时手动巡测和选测各监控终端乃至单灯的运行及节能情况。

3)报警处理

当监控终端主动报警或调度端在遥测时发现有情况时，调度端微机自动用语音报出故障的有关参数。报警内容包括：白天亮灯、晚上熄灯、配电箱漏电，配电箱门开关不正常打开，电压、电流越限和供电线路停电、电气回路端口断线、电缆被盗等故障。

4)自动计算亮灯率

能根据电压、电流、有功功率和功率因数的变化自动进行亮灯率估算。为了保证亮灯率的统计，数据采集精度应优于１％。所以，终端采用16位以上的采集模块，使数据采集精度为0.5％，并且采用交流采样，以保证计算的亮灯率准确。

5)存储查询打印功能

中心软件可以对各监控终端任意定时数据和年、月、日统计数据进行存储查询，显示的数据均可打印。可以对任意一天的实际开关灯时间、日出日落时间等记录进行查询。可以对历史故障进行查询和打印。

6)安全管理

出于通信安全性考虑，必须在系统安全上采用严格安全措施，在中心实施操作口令和密码保护，特别在白天需要开灯时要发指令。

7)卫星自动校时系统（GPS）。

运用全球卫星定位系统与计算机技术，实现对系统的准确校时，保证前置机和局域网内所有微机时钟的准确性与一致性。

8)网络系统具有可靠的防范和安全措施。

9)系统有故障时可自动按预定顺序向管理人员的手机发短消息报警。10)系统可分批扩容，最大容量对终端数目不受限制。系统扩容时，同原设备分开进行，原设备的运行不受影响。3.3管理功能

管理人员可以随时通过WEB服务器登录到后台服务器，查询、监控线路的运行状态，下发命令，提高路灯监控的的工作效率，降低响应用户要求的时间，提高服务质量同时也降低了管理成本。

监控控制软件也可以根据实际情况，发送报警信息到相关人员的手机，便于快速处理现场状况。系统的硬件设备

4.1计算机设备部分

1)针对路灯监控管理系统的情况，可以采用经济的配置模式，即由一台服务器（应用服务器和数据库服务器合一）架构，通过GPRS公网方式配合监控测试终端和防盗终端的应用，可以满足需求。2)3)服务器采用P4以上CPU。

服务器（包括应用服务器和数据库服务器）是配线资源动态管理系统中的关键资源，需7X24小时连续运行，服务器都采用UPS电源保护供电。数据库自动备份。4)计算机设备具有较强的扩充能力，包括系统处理能力的扩充、存储容量的扩充及I/O能力的扩充等等；并支持CPU版本升级。4.2网络设备部分

1)本系统内部通过以太网相连，如需要可以配置太网交换机一台，8端口。

2)系统和监控测试终端通过Internet和GPRS无线公网互连，因而需要GPRS接入设备一套。另外需要监控中心配置一路申请静态IP的宽带专线。

4.3终端设备部分

监控终端是一种远程数据执行、检测、反馈终端设备。主要负责本地各类数据（如终端运行状态信息、开关量状态、各类世间、故障信息等）的采集和控制指令的执行。其中，通讯服务器是监控终端的管理调度者。监控中心通过无线数据通讯网络与远程监控终端进行数据传输和交换。

采用的路灯监控终端，在反复分析用户需求的基础上，积累多年的运行经验后，经过优化改进而推出的新一代路灯监控需求侧管理终端设备。

在结构上采用国际流行的结构，具备优良的电磁兼容性能，将一切干扰拒之门外，确保现场的可靠运行。在用户界面上，采用菜单驱动，操作简单直观，方便为路灯用户提供优质服务。在接口上，配置了4路遥信状态量输入、4路控制输出（常开与常闭）、无线信道、RS232口、专用于抄表的RS485接口，实现了路灯监控需求侧管理终端要求的所有功能。

主要功能如下：

 自动测量3个单相路灯供电回路的电压、电流、功率、功率因数、频率等；

（可扩展）光电隔离继电器输出； （可扩展）光电隔离开关量输入；  箱门打开报警检测功能；  扩展的电缆防盗检测报警功能；  扩展的节能控制功能；

 具有智能计量电表接口，用于读取该路段路灯的用电量；  具有现场显示和现场控制功能；  电压、电流等参数越限报警功能；  白天亮灯、晚上灭灯报警；

 在通信系统故障的情况下，按最后设定测参数独立工作；  终端内存储当地日照曲线数据，可根据日照时间自动控制亮灯；  便携式、小型化，安装维护更为便捷

 宽电压范围设计，更加适应现场工作电源环境

 超大容量内存，“记忆力”更强，大大提高数据存储密度

 具有终端维护接口，用于对该终端进行显示和参数设置，以及现场安装与维护；

系统集成

5.1集成方案

路灯监控管理系统标准集成是由以下部分组成:主控平台、前置机管理平台、数据库管理平台、WEB服务平台、控制测试终端、防盗电源模块、防盗末端模块。管理维护终端根据用方要求配置。

标准配置框图是：

该配置采用GPRS公网的通信方式，中心配置一台服务器进行数据存储，两台工控机为监控主备机，实现双机热备，一台UPS电源保证在停电情况下系统正常运行，一台打印机打印各类报表。中心设备可以根据需求进行扩展，增加一台备用服务器，建立双机双网热备，增加一套视频监控设备进行有效的视频监控。

1)计算机监控平台

计算机监控平台是一个客户机/服务器（Client/Server）体系结构的开放式计算机局域网络，采用Windows2000Sever 作为网络操作系统。该系统的主要功能是：终端数据采集、历史数据和管理、系统的远程监控、报警处理、事件处理、故障的管理、统计报表生成、事故追忆记录、数据显示、终端监控、系统管理等各项管理功能。计算机监控平台主要由通讯/数据服务器、监控工作站等组成。

2)监控工作站

主要负责终端采集数据的收集及监控命令的执行，同时具有安全管理，权限管理，数据管理，远程登录管理，网络维护等功能，对系统的设置、运行状态进行时实修改，同时提供实时数据的动态显示。

它可以接收人工指令，通过通讯服务器，监控主要通讯机，将监控命令发送至相应的监控终端。操作结果以及监控终端所采集到的运行数据和状态数据通过上述通道反方向传回监控工作站，并在界面上实时显示、报警。同时通过局域网将上述数据送至数据库。主要控制包括灯光启闭执行状态的开关量检测、灯具亮度的开关量检测、监控终端后端线路工作电流开关量检测、总电源断电的报警与故障判断功能、终端开门报警与判断功能、终端被盗窃案报警与判断功能、通讯系统故障报警与判断功能等事件采集、故障判断与查询信息。

3)通讯/数据服务器

主要负责对系统采集的各类信息进行分类、保存，用于提供客户访问、查询、更新和管理相关信息用于地理信息数据的生成、管理、修改以及显示、查询、统计等，可以方便的将各类数据和地理信息的关系直观的展现，提供数据维护、数据展现、输出和可视化、可用性等方面的功能；负责整个无线网络的管理和对远程监控终端的管理调度，实现无线协议与网络协议之间的相互转换以及数据信息的无差错传输。系统的通讯协议采用国际通用的标准规约IEC870-5-1,并结合公司多年在电力系统通信组网设计和开发的经验，结合dl535-1993电力负荷控制系统传输协议，采用“信令监控”和“差错临近”技术，以保证无线通讯的可靠性和有效性。

4)GPS校时

计算机监控平台具有GPS自动校时功能。采用专业GPS授时芯片构成的GPS接收模块，由GPS时钟、GPS天线、GPS馈线、串口线外加服务器软件+客户端软件组成，时间精度高，信号捕获能力强，经过特定处理的准确的时钟数据通过串口对计算机进行时钟修正，利用相应开发的校时软件，再通过上位机对下位机发送校时命令并校时的方式来统一监控网络的时钟。技术特点

6.1软件可靠性

1）监控中心处理系统具有以7×24×52的方式连续不间断工作的能力，整个系统的可用性应达到99％以上。

2）系统不存在因为单点故障而导致系统全面瘫痪的可能性。

6.2安全性

1）系统的数据是企业的商业秘密，必须保证数据安全。系统定位于管理层面，数据通过无线公网传输，必须和外部互联网隔离。

2）对不同的用户提供完善的用户权限管理和用户认证机制。6.3扩展性

应用系统具有可扩展性，能满足不同层次用户的应用需要。在对系统最终的可能用户情况进行分析后，用户可分成两类：一般性浏览用户、多维分析用户。

1）2）对于一般性浏览用户，系统能够提供简单、友好的操作界面。对于多维分析的用户，能迅速地响应用户新的分析主题的需求，并允许用户根据需要自主定义分析模型。

6.4准确性

应用系统能准确可靠地进行数据采集及处理，各类数据的汇总加工处理过程经过严格的测试。

6.5可操作性

1）2）用户界面支持并发性，即支持多窗口和多任务。

管理系统具有友好、实用、直观的中文图形用户界面，方便易学、易于操作。

3）用户界面是中文方式的,支持常用中文输入方式。

6.6数据转换

1）数据格式的一致性

将各个业务数据中的同一主题的数据集成在一起的时候按照统一数据格式。

2）测量单位的一致性

在将各个业务数据中的同一主题的数据集成在一起的时候使用统一测量单位。

3）数据名称的一致性

在将各个业务数据中的同一主题的数据集成在一起的时候使用统一数据名称。

4）数据代码含义一致性

在将各个业务数据中的同一主题的数据集成在一起的时候使用统一数据代码含义。

6.7数据存放

系统在各分阶段建设时能够满足当前可预见的数据量的需求，主存储系统应具有良好的可扩展性，满足系统投入运作后的数据不断增长的需要。

系统主要的外存储系统应采用磁盘阵列技术，并满足下列技术要求：

1）广泛的连接性：可以连接当今商业企业的主要计算环境，包括异构主机平台、网络、文件服务器、网络服务器和管理平台；

2）3）4）5）多层次信息保护：提供磁盘RAID0-RAID5的数据保护； 系统易于级联和扩充； 使用工业标准的接口。

系统的备份存储系统应采用磁带库或光盘库系统，其在线的存储能力不少于一年的数据（包括原始数据、结果数据、报表和图表等）。

6.8开放性

1）管理系统应运用开放结构，能够与其它管理支持系统建立无缝隙的联网。

2）管理系统应能提供与上级网管的向上联网接口。

6.9适应性

应用软件能够支持sql数据库。

6.10网络要求

1）网络连接方式

系统各硬件设备之间或系统与被管交换机之间采用计算机局域网或广域网方式连接。

交换机设备与本系统处于同一建筑物之内，二者之间的连接采用局域网互连。局域网采用10/100M自适应以太网。

2）网络安全

网络应具备一定的安全机制（加防火墙）对外部用户的的访问、数据包、用户身份、用户权限和连接方式进行控制，防止对管理系统的非法访问、攻击和破坏。网络应具备病毒检测和病毒清除的手段。6.11其它

1）环境指标

硬件设备应能适应如下环境要求：  温度：-30℃～+65℃

 湿度：相对湿度5%～100%（包括凝露），绝对湿度小于28g/m3  大气压：BB2级，66~108kPa 2）供电和接地指标

硬件设备所需供电要求应满足用户规定。

采用UPS电源对重要硬件设备进行辅助供电保证。

UPS电源的可靠性应与所支持的计算机、网络设备和其它通信设备的可靠性在同一数量级上。

在市电停电后，UPS应该能给系统提供至少30分钟的供电。各硬件设备具有接地保护。

6.12系统技术指标

1）2）3）终端最大容量设计为65535个，可扩充。

输入量：4路遥信量，4路脉冲量，1路门接点，1路RS485。输出量：4路开关量，用于控制全夜灯、半夜灯、景观灯、广告灯等，可设定时段。

4）5）工作频段： 标准GPRS工作频段。单处终端平均检测任务完成时间<1S。6）供电电源电压：交流180V～260V。

第二篇：水资源远程监控管理系统需求分析

太原市杏花岭区水资源远程监控管理系统

水资源远程监控管理系统

二零一六年十二月

I 太原理工大学 天地方圆公司 太原市杏花岭区水资源远程监控管理系统

目 录

1.概述.............................................................................................................................................1 2.系统建设必要性.........................................................................................................................1 2.1 现状与问题.......................................................................................................................1 2.2 系统建设意义...................................................................................................................3 3.系统设计.....................................................................................................................................4 3.1水资源实时监控系统结构.................................................................................................4 3.2 实时监控系统主要技术要求............................................................................................6 3.3硬件设计和软件配置........................................................................................................7 4.建设效果展望.............................................................................................................................8 5.项目建设概算.............................................................................................................................8

太原理工大学 天地方圆公司

II 太原市杏花岭区水资源远程监控管理系统

1.概述

属于典型的资源型缺水区，水资源短缺、水污染形势严峻、水生态环境安全面临严重威胁3个方面的主要问题已成为制约该区社会经济发展的重要因素。建立覆盖整个的水资源远程监控管理系统，对水资源的开发、利用、节约、保护、管理、配置实施实时动态监控管理，是解决该地区水资源问题的主要手段。

近年来，将水资源远程监控系统建设提上了工作计划，科学合理地管理与利用有限的水资源是有效解决水资源问题的重要途径。加强水资源的科学管理，通过水资源的合理开发、高效利用、综合治理、优化配置、全面节约、有效保护，不断提高水资源利用效率和效益等措施，建设节水型社会，实现水资源的可持续利用，为经济社会的可持续发展提供支撑，是一项具有重大意义的工程。的水资源计量设施的安装工作一直处于落后的状态，基础数据的缺乏使得水资源管理工作一直处于粗放被动的情形，不能满足现阶段水资源管理的要求，安装水资源计量设施迫在眉睫。

为了加强水资源统一管理，实现辖区内地下水水井用水取水统一调度，保证供水安全，科学调配水量，从2006年开始研制开发水资源远程监控管理系统，该系统通过在各地下水取水井监测点安装水位、流量、电压、电流等传感器及安全视频监控设施，基于地理信息系统，结合物联网应用技术，实现对地下水取水井监测点水位、流量及安全视频监控。

2.系统建设必要性

2.1 现状与问题

水资源的调度监控在水资源管理过程中有着举足轻重的作用,随着社会的发展对水资源调度监控提出了新的要求。水资源调度监控的项目和内容不断增加,对调度监控手段和方法以及水资源监测技术的研发和应用也提出了越来越高的要求。对水资源实时、动态、优化的配置是水资源管理的重点,进行这一切工作的基础是实时获取动态的水资源及相关信息。随着网络通信、移动通信技术的发太原理工大学 天地方圆公司 太原市杏花岭区水资源远程监控管理系统

展,特别是信息技术、数字化技术的发展,实时对水资源进行监控管理己经成为可能。

当前在国际上,水资源实时监控管理系统,代表了水资源管理的现代方向。实时监控和传输的基础就是信息技术,利用通信、网络、数字化技术、遥感、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、计算机辅助决策支持系统、人工智能、远程控制等先进技术。对流域或地区的水资源及相关的大量信息进行实时釆集、传输及管理；以现代水资源管理理论为基础，以计算机技术为依托对流域或地区的水资源进行实时、优化配置和调度；以远程控制及自动化技术为依托对流域或地区的工程设施进行控制操作。

在我国随着数据釆集技术、传感技术、无线通信技术和计算机技术的迅速发展,也促进了国内水资源调度监控技术自动化的发展,监控技术要适应新情况新变化,实现从传统水文向现代水文转变,从而为我国社会主义现代化建设服务。在水资源调度监控过程中,常常需要对众多的水资源数据进行实时监测,大部分监测数据需要实时发送到管理中心进行处理。传统的水资源信息(如水位、流量、降雨量、泥沙含量等)的传输,多釆用有线或无线电台等方式进行。

目前，水资源监控管理系统仍存在很多问题，主要表现为：

一、供水系统监管水平低下

目前，大多数农村供水系统是否能够正常运转，主要依赖于村管水员专业知识水平与素质的高低。水泵的不及时启停使得居民的用水得不到满足、设备故障后无法第一时间掌握与维修等问题是现阶段面临的供水、用水难题。

二、水资源污染严重

城市中大部分饮用水安全受到威胁。据统计，在46个重点城市中，仅有28.3%的城市饮用水源地水质良好，26.1%的城市水质较好，45.6%的城市水质较差。饮用水源地水质差不但增加了自来水处理成本，而且有一些难以处理的有毒有害污染物将直接危及人体健康。农村饮用水安全更令人担忧，其卫生合格率仅为62.1%。水污染问题不仅是杏花岭区的一大难题，其已经成为国家水资源领域内迫切需要解决的重要问题。

三、洪涝灾害严重

水资源分布不均，水旱灾害频繁，这是水资源开发利用的最大弱点，也是经太原理工大学 天地方圆公司 太原市杏花岭区水资源远程监控管理系统

济发展的一个制约因素。水资源分布不匀，造成不少地方严重缺水，影响这些地方的工农业生产和人民生话。而水资源时空分布的过分集中，造成汛期大量弃水，非汛期缺水，有限的水量不能充分利用。集中程度越高，弃水越多，可用水量占水资源总量的比例越小，并使水旱灾害频繁发生。

四、信息孤岛严重，缺乏统一管理手段

相关水利部门在供水工程建设后，无法掌控工程后续使用、问题反馈情况。无法为新工程的规划、设计提供经验参考。此外，各供水系统独立建设、管理“自成体系”、信息孤岛严重。无法从全局宏观角度进行供水、用水统一监管。

五、缺失有效的设备巡检机制

农村供水站对工作思想不重视，只注重供水工程的建设，不讲究社会效益。同时由于自身条件的限制，缺少相应的巡检人员，不能满足对广大农村供水站进行日常设备巡检工作的基本要求。

2.2 系统建设意义

水资源远程监控管理系统适用于水务部门对地下水、地表水的水量、水位和水质进行监测，有助于水务局掌握本区域水资源现状、水资源使用情况、加强水资源费回收力度、实现对水资源正确评价、合理调度及有效控制的目的。

通过对区域经济、社会、资源、环境现状调查，特别是对水利发展状况、水资源开发利用状况、水环境状况的分析研究，诊断目前存在的主要问题及其对经济社会发展和生态环境保护的影响。以乡镇为基础进一步细分水资源分区，建立相应的基本资料数据库。建设完善水资源实时监控系统，并运用遥感（RS）、网络 GIS、全球定位系统（GPS）、虚拟仿真及信息集成技术，以 SPOT5 遥感数据、1：50000 DEM 及 GIS 基础空间数据为基础，建设数字流域平台。

以水资源 B 级区套乡镇级行政区为单元，按照严重不安全、不安全和基本安全 3 种安全类型，进行水资源安全评价，并做出相应的水资源安全风险评估与预警，编制应急预案。在此基础上，依据区域未来经济社会发展目标，结合节水型社会建设要求，设计水权制度与入河排污许可制度，拟定水量水质双总量控制方案，建立水资源优化调度系统，拟订生态与环境保护战略，提出未来水利建设总体布局方案和水资源动态管理模式。

太原理工大学 天地方圆公司 太原市杏花岭区水资源远程监控管理系统

系统功能包括 4 个主要层次，即水资源数据库及管理平台、应用支撑平台、应用系统、计算机网络。

水资源数据库及管理平台：包括在线监测数据库、业务数据库、基础信息数据库、空间数据库、多媒体数据库、数据库布置及现有数据集成整合；

应用支撑平台：包括系统资源服务层（统一数据访问接口、数据转换）、公共数据服务层、应用服务层（GIS 服务、报表工具、图表工具、流量控制）、平台接口；

应用系统：包括水资源实时信息服务系统、水资源动态管理系统，预留水资源业务管理系统（取水许可管理、地下水管理、节水管理、水资源费征收管理、入河排污口管理、水源地管理、水功能区管理、水务管理）、水资源动态评价系统、水资源系统运行调度系统、水资源安全风险评估与预警系统、水资源综合统计系统、水资源辅助决策支持系统（包括预警与应急服务、水资源评价、水资源配置）、水资源信息发布平台等功能模块的接口。

计算机网络：通过 GPRS 专线，实现水利专网与移动通信 APN 网络的连接；通过路由器，实时透明转发各相关业务部门所辖测站实时采集信息；提供完善的内外网隔离方案，确保内部数据安全；为市级用户通过互联网实现虚拟专线连接，可以通过 VPN 接入访问内部业务系统；实现对调度中心数据库系统、应用支撑平台、业务系统及版本控制系统等软件的硬件及网络支撑。

3.系统设计

3.1水资源实时监控系统结构

本系统覆盖整个杏花岭区，采用GPRS无线网络进行数据传输，由3级构成，包括,区（县）级监控分中心和大量的监测点，实时监控系统结构如图1。

太原理工大学 天地方圆公司 太原市杏花岭区水资源远程监控管理系统

图1 水资源监控管理信息系统拓扑图

区（县）级监控分中心负责该辖区各监测站点的实时监控与信息管理，设置在县水资办。包括建立通讯联系、站点呼叫、站点身份验证、指令发布、数据接收、数据校验、数据存储，以及在线监测、掉线挂接等运行管理。

监测站点为系统的最原始点分为4类：

（1）地下水位观测站点。采用投入式液位传感器进行计量，及时掌握地下水的变化动态。

（2）用水量监测站点。通过安装在用水输水管线关键点上的仪表对用水量进行不间断计量监测，准确、及时计量用水户的用水量。

（3）降雨量观测站点。采用翻斗式自记雨量计计量，可从市防办共享。（4）污水排放量监测点。采用多普勒超声波流量仪测量，为正确评价水资源利用率提供依据。（二期实现）

其中，测控终端原理示意图如图2所示。

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3.2 实时监控系统主要技术要求

（1）对用水量、水位、降雨量、污水排放量（二期实现）等指标的实时自动检测；自动定时记录（固态存储）；通讯自动保持在线，断线自动挂接；自动对呼叫应答，自动接收中心控制指令；自动完成数据检索与数据传送；自动时钟走时；自动上电复位；出错自动报警和预警功能。

图2 测控终端原理示意图

（2）设备环境温度适应性。监测站设备工作环境温度为-20℃～-40℃,相对湿度RH≤90％，采取防盗防破坏措施。

（3）采样间隔。水位、流量的采样间隔不大于1h（可根据用户需要设定）； 雨量，在雨季的采样间隔不大于5min。各种传感器的精度：水量测量精度：±1%～2%m³；地下水位测量精度±0.05%； 雨量监测精度：0.1mm； 排污量测量精度±4%。

（4）远程通讯仪采用GPRS无线通讯方式。网络系统要确保安全、高效、稳定运行，并具备备用电源供电。

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3.3硬件设计和软件配置

3.3.1 主要设备

（1）服务器： 区（县）级服务器CPU：PⅣ 3.0G以上，双CPU；内存10G以上；硬盘，500G以上；千兆网卡。

（2）电源设备： 山特UPS。

（3）磁盘阵列： 每个控制器 1GB缓存；每个控制器有2个4GB Fibre Channel端口；最大支持64个主机。

（4）机械远传水表、超声波流量计、电磁流量计：用于自备井用水量计量，满足不同用户需求，测量精度±2%-±1%。

（5）水位压力传感器：用于测量地下水位，选用进口的（德鲁克水位压力传感器）测量精度≤±0.05%。

（6）多普勒超声波流量计：用于测量污水排放量，选AVFM型，精度等级2.5 级。（7）数据远程监测仪：用于水资源的监测并通过GPRS数传模块进行数据传输。3.3.2 软件环境

（1）采用地理信息系统（GIS,包括WEBGIS)为表现平台,以电子地图为基本图形,根据需要,实现以电子地图为基础的查询、检索、分析功能。如图4所示。

图4 电子地图

（2）网络操作系统选用Windows Server2005中文版。客户端 操 作 系 统 选 用 Windows XP Professional、Windows7等版本。

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（3）数据库建议采用SQL Server2005。

（4）网络安全主要包括安全防护工具（防火墙、防病毒、加密系统等）和检测手段（身份认证、入侵检测、漏洞扫描等系统）。

（5）选用 Microsoft 公司的system Management Server和Cisco Works2000进行网络管理。配备数据备份软件使数据备份到存储设备。

4.建设效果展望

水资源监控管理系统建成后，水利部门的工作人员通过互联网或移动APP登录指定网站，即可远程监控泵房的整体运行状况，如监测液位、压力、电压、电流、水量等数据以及现场红外照相机定时抓拍并回传的实时照片，远程控制水泵启停、闸阀开闭以及随时获取监控点现场实时照片等。

系统自动对采集到的数据存储、加工、分析、形成曲线、报表等，这样，水利工作人员就可以纵观全局、统筹规划、合理安排、科学决策。

如果监测到数据异常，监控中心会发出声光报警、同时向管理人员的手机发送报警短信，从而保证问题能够“强预防、早发现、明原因、快解决”，将损失降低到最小，有效保护国家财产的安全。

水资源监控终端配有红外传感器和红外照相机，当有人非法闯入监控现场时会触发红外照相机，及时抓拍入侵照片并回传到监控中心，让恶意破坏的人无所遁形，承担相应的法律责任。

5.项目建设概算

在传统的信息化方案里，监控中心的建设任务主要是私有数据平台的搭建，并加以定期维护，从而才能够保证系统稳定有序地运行，成本较高，一次性投资较大，专业性强、维护费用高

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第三篇：路灯智能监控系统方案

路灯智能监控系统方案

一、系统简介

路灯智能监控系统采用了先进的数字信号处理技术、电源管理技术、无线通信技术、数据库管理技术等，实现城市路灯照明系统的遥测遥控和路灯节能功能，是现代意义的城市路灯综合管理系统。在通信和软件处理方式上，系统通过GPRS无线通讯技术完成数据采集、传输、处理的功能。通过对道路照明设备的分布式控制和数字化管理，可以实时监控路灯照明设备实时在线控制，降低管理成本，做到无人值守。

二、系统功能

 监控中心集中数据管理和监控，实现目标锁定、快速查找等操作，支持中心监控分级管理，可设立多个分控中心，网络可分区分片管理，组建大型路灯控制系统；

 自定义控制策略，分时间段控制道路两侧路灯全亮、全关、隔杆亮灯，用户能够根据当地情况灵活调整时间控制路灯，全亮、全关、隔杆亮灯；  采用Internet技术和GPRS无线网络，实现远程分布式远程控制；  采用高性能DCSK调制的电力线载波通信技术，实现同一电力网络下路灯的独立控制，自动中继功能保证通信距离全路段覆盖；  路灯故障检测功能，主动上报故障路灯位置；

 服务器离线状态下，系统可以按照指定时间自动控制路灯开关。

三、系统原理

系统构架框如图所示。

系统中各线路集中器利用电力线载波通讯与各路灯控制器进行通讯，发送和收集各种线路数据，集中器同时通过GPRS将数据发送到Internet上，mServer位于GPRS MODEM可以直接访问的网络节点，负责进行数据中转，中控软件运行于用户机上，从mServer定期获取数据，进行集中控制。

四、监控中心软件

五、硬件实物

方案分析：

目前市场上路灯监控系统厂家很多，通过对各个厂家的系统功能和方案进行分析发现： 系统组成通常为：

 路灯控制器（大多分单灯和双灯）——具备路灯的状态监测、开

关控制以及新兴LED灯的亮度控制等功能；为了避免重新布线节

省工程费用，单灯控制器的通信方式多为：电力线载波或zigbee。客户可以通过系统对各灯进行智能控制已达到节能的目的，参照某厂家的计算结果节省的电费开支2-3年即可抵消系统建设费用。

线路集中器——负责收集上报路灯控制器的状态信息或下发系统控制指令至各路灯控制器。线路集中器和路灯控制器之间的通信方式为电力线载波或zigbee，和系统服务器的之间的通信多采用 

GPRS通信。

系统服务器——负责通过GPRS接收存储来自各线路集中器上报的路灯状态或下发系统指令到各集中器。

上位机及监控软件——负责显示告警各路灯的状态（可显示在GIS地图上），可通过监控软件设定各路灯的开关状态（例如根据地域分片控制开关，根据时间调整开关状态或亮度等）。

第四篇：煤矿主排水泵计算机远程监控系统设计

煤矿主排水泵计算机远程监控系统设计

摘 要: 针对煤矿主排水泵的特点和当前测控技术发展,本文介绍了一种基于模块化的煤矿井下

主排水系统计算机监控系统。该系统实时采集水泵系统的运行参数自动控制水泵的启、停和切换

故障机组,具有语音报警、报表输出及水泵性能测试等功能,对实现煤矿主排水泵的自动化管理具

有参考价值。

关键词: 煤矿;主排水泵;计算机监控

针对煤矿主排水泵的特点和当前测控技术发展,本文介绍了一种基于模块化的煤矿井下主排水系统计算机监控系统。该系统实时采集水泵系统的运行参数自动控制水泵的启、停和切换故障机组,具有语音报警、报表输出及水泵性能测试等功能,对实现煤矿主排水泵的自动化管理具有参考价值。

煤矿井下排水系统是煤矿生产中的主要工作系统之一,它承担排出井下全部涌水的重要任务,是保证煤矿安全生产的关键设备。排水系统是煤矿生产的耗电大户,占全部生产用电的13 %～18 %。因此有效地控制排水系统,使其高效低耗、经济可靠地运行对煤矿安全生产意义重大,也是降低煤炭生产成本的有效途径。本文设计了一套主排水泵计算机远程监控系统,采用先进的测控技术和设备,实时监测排水系统各项运行参数,计算排水系统的运行效率是否达要求,判断设备检修质量是否符合标准,根据用电的波峰时段自动控制排水泵的运行。对保证设备的安全、经济运行有重大意义。1 监控系统对象和主要功能

(1)监控对象: 本系统的监控对象为5台HDM420X8分段式多级离心泵, 其中1#、2#、3#泵安装在外仓，4#、5#泵安装在中仓。拖动电机功率为1400kW、电压为10KV,型号为YB 710M2的隔爆型三相异步电动机，启动时由井下中央变电所高压柜直接起动。各水泵吸水管独立,离心泵的出口设有4趟管路，每台泵具体使用哪趟管路由设在4趟管

路上的20个液压阀控制，液压系统由1个液压站（液压站设有2台油泵，油泵所配电机为YBX160M1-4 11KW 660V）和20个液压阀组成。除此之外泵房还安装了两台型号为2BE1-103水环式真空泵（一用一备，拖动电机型号为YB2-160M-4）为离心泵抽真空。排水系统的效率是由水泵、电动机、管路传动效率综合决定的,实际运行中电动机、传动效率比较稳定,而水泵、管路效率则是影响排水系统工作效率的主要因素。因此,本系统需要监测的主排水泵和电机的主要工作参数为:水泵的流量、出口压力、入口真空度,电机的电压、电流和功率等。(2)主要功能

1)实时检测各水泵的入口流量qv(m3/ s),入口真空度P1(KPa),出水口压力P0(MPa)。

2)实时检测各水仓水位hc(m),在水位高、低限及增长速度过快时报警。

3)实时检测各电机的电压、电流、有功功率Pdr(kW)、电动机轴承温度和定子温度。

4)根据各检测参数和输入参数,计算出排水系统的管路效率ηg、水泵效率η和排水系统效率ηx及吨水百米电耗Wt.100等数据。5)定时记录各项数据,能自动生成日报表、月报表和年报表。6)满足离心式水泵性能测定要求,自动生成水泵性能测试报告和有关性能曲线。

7)根据定时设置自动启动/ 停止水泵,自动切除故障机组;实现远程控制功能,调度人员在地面上可以远程控制各水泵的运行,实现无人值守,达到管控一体化。2 监控系统硬件组成

本系统由现场检测仪表和远程监控单元组成。由于煤矿井下情况复杂,条件恶劣,要求系统可靠性高、抗干扰能力强及维护简单,故现场测控单元专门选择了西门子公司的S7-300系列PLC,采用远程I/O扩展模块方式;远程监控计算机可以根据需要安装在井下中央变电

所、地面运转工区或调度室,由工业控制计算机和联网设备组成。整个系统的网络结构如图1 所示。

图1 1)PLC监控模块

a.CPU为性价比较高的CPU313C-2DP，本CPU带有一个MPI接口和一个Profibus－DP接口，128KB RAM存储器；DI/DO为16384，集中配置为1024；AI/AO为1024。b.模拟量输入模块AI：选用6ES7331-7KF02-0AB0模块，其技术参数为：

8点（4～20mA）／4点（热电阻）／可组态／最大输入电流40 mA／可对二线制变送器供电／分辨率14位＋符号位。2)信号采集传感器

a.智能电量采集模块本系统对各电动机的三相电压、电流和有功功率等电量参数的检测选用长江斯菲尔公司的JDS194-BS4P/Q4T型智能电量变送器。该变送器输出4-20mA模拟量信号,实现对电压、电流、功率、及功率因数等电量进行高精度的测量;能有效克服共模干扰,不受谐波成分的影响,适于复杂环境电量测量。

b.超声波流量计: 外夹式超声波流量计系列测量满管的液体流量

计，选择隔爆兼本质安全型，隔爆等级Exd[ib]ⅡBT6，并可选择本质安全型遥控器，防爆等级ExibⅡBT6，能够完成固定和移动测量。采用专用耦合剂（室温固化的硅橡胶或高温长链聚合油脂）安装，安装时不损坏管路。c.超声波液位计

防爆超声波液位计内置温度补偿，功率自适应，可拥有信号处理技术等，提高了仪表的测量精度。对干扰回波有明显得抑制功能。爆超声波液位计采用金属铝合金压铸外壳，外观漂亮，并有很好的防护能力。仪表采用工业隔离电源，所有的输入、输出线上都有防雷、过压、过流保护电路。爆超声波液位计是一种非接触式仪表，不跟液体直接接触，故障率较低。同时仪表安装时，不需要清罐、不影响生产的正常运行。仪表提供多种安装方式，用户完全可以通过本手册进行仪表的标定。所有的输入、输出线均具有防雷、过流、过压的保护功能。d.压力传感器

CYT-102防爆压力传感器选用高精度、高稳定性的并集成数字化调理芯片，对传感器的偏移、灵敏度、温漂进行数字补偿，将被测介质的压力转换成标准电信号。高质量传感器芯体、精湛的封装技术、成熟完善的装配工艺确保了压力变送器的高质量和优异性能本产品提供多种螺纹接口形式和引线方法，能够最大限度的满足客户的需求。扩散硅充油芯体，带隔离膜片它采用了本公司的电子束焊接技术，将O E M硅压阻式充油芯体与不锈钢外壳焊接为一体。3)触摸屏单元

选用西门子MP-277触摸屏作为显示终端，安装在本质安全型电源控制箱的门上。其技术参数为：

显示：彩色液晶显示

尺寸（宽x高）：12.1/246 x 185 分辨率[像素]/颜色：800 x 600/256色

背光管无故障工作时间：60,000小时

操作系统：Microsoft Windows

接口：RS232、RS485 CF卡存储卡（用于存档、配方、备份/恢复）USB，串口（RS 232），网络（Ethernet）

连接至控制器的接口：SIMATIC S7（MPI），通过PROFIBUS-DP（集成）连接至SIMATIC S7 电源：24VDC 组态软件：SIMATIC ProTool或SIMATIC ProTool/Pro 4)远程监控单元

远程监控计算机选择研华公司的IPC610 工业控制计算机,配置为PCA-6010VG /CORE 双核2.8/2GDDR/160GHDD/DVD,联网设备为光纤收发器,通过光纤和现场测控单元通讯。监控软件选用西门子公司的WINCC6.0 ,实时处理、显示并定时记录现场测控单元转发的数据；定时记录各项数据,并能够自动生成日报表、月报表和年报表;满足离心式水泵性能测定要求,自动生成水泵性能测试报告和有关性能曲线;当现场设备出现故障时能够自动弹出报警画面并语音提示;实现远程控制功能,调度人员在紧急情况下可以用自己的操作密码远程控制各水泵的运行。监控系统的软件设计

监控系统的软件包括远程监控计算机监控系统软件设计和现场PLC控制模块的软件设计。程序框图如图2 所示。

系统软件设计主要以WINCC6.0 组态软件为平台编制监控软件。编写监控软件的主要工作是对采集的数据处理方法,并将这些数据以各种需要的形式(如表格、曲线)显示并打印出来。本系统主要完成水泵的自动控制功能.图2 测控单元程序流程

对于水泵的轮值,为了延长水泵的使用寿命,在多台水泵控制系统中一般要求,当一台水泵工作一段时间后能自动被另一台工作时间相对短的水泵所取代或者当满足一定启泵条件时要起动累计运行时间最短的水泵。本系统中五台水泵最多启动三台,一台备用,一台检修。也就是说当水位达到某一值时启动水泵工作。这样就有三个启动水位,一个是启动一台泵水位, 一个是启动二台泵水位, 一个是启动三台泵水位。同样停泵也有三个水位点。为了防止启停泵时的冲击,要求启动或者停止时必须有一定的间隔,不能同时起或者同时停。同时还要求起动当前不在工作的余下的泵中运行时间最短的一台,停止要求先停运行时间最长的一台。同时检测井下供电电流值，计算用电负荷率；根据矿井涌水量和用电负荷率，将水泵控制在用电低峰和一天中电价最低时开启运行，而在用电高峰和电价高时停止运行，以达

到避峰填谷和节能的目的。譬如：在用电低谷时，当水位达到高位1值时，便立即起动1台泵；当水位继续上升至高位2值时，起动第2台泵，若水位继续上升到高位3值时，则起动第3台泵，同时，发出报警信号。但在用电高峰时，当水位上升至高位2值时，才起动1台泵。即当水位升至高位2值时，则不论电网负荷如何，必须起动水泵。

要实现以上流程,首先判断当前要不要启停泵,如果达到了启停泵的条件,再把各台泵当前运行的时间进行排序,得到泵的运行时间排序后就可以控制泵的启动和停止,即启动时运行时间短的泵先启动,停止时运行时间长的泵先停止。同时需要注意的是,为了避免对电网的冲击,在需要启动或停止多台水泵时,每启动或停止两台水泵必须要有一定的时间间隔。4 结束语

煤矿主排水泵计算机远程监控系统经实践证明设计合理,软硬件选型正确,设备运行稳定可靠,其模块化设计易于扩展、维护简单方便;系统检测数据准确,输出报表完整,符合主排水泵性能测试要求,为排水系统的及时检修提供了数据依据,提高了排水系统的运行效率和自动化管理水平。

第五篇：基于ARM嵌入式的远程监控系统设计

基于ARM嵌入式的远程监控系统设计

摘要：基于ARM 内核的嵌入式系统在远程监控报警系统中的设计实现与应用。核心部分主要包 括 ARM 嵌入式平台设计及 μC-OS 嵌入式实时操作系统移植；人机交互界面 μCGUI 的设计与实现；远程通讯及自动报警等；系统的设计还考虑到了扩展性和通用性以及与其他监控设备无缝连接等问题。

关键词： ARM；μC/OS-II；μCGUI；远程监控 引言

监控系统现已成为现代化生产、生活中不可缺少的重要组成部分。目前，监控系列产品 种类繁多，大部分广泛应用于交通、医院、银行、家居、学校等安防领域。

随着嵌入式系统的出现，尤其是基于 ARM 内核芯片的嵌入式系统的出现，使得监控系统的应用领域更为广泛。本文设计的远程监控报警系统除了作为安防功能外，还可以应用于以下领域：通讯领域：远程通讯、视频会议和视频点播、证券、远程教育等。医疗领域：病房监护、远程诊断等。工业领域：远程设备诊断、维护、维修，远程生产监控等。家用领域：家用电器远程维护；电、气、火等重大事故自动报警等。

系统设计

2.1系统组成

本文设计的远程监控系统主要由中心控制器、数据终端、传感器模块、通讯模块、接口模块等几部分组成。系统组成图（如图 1）。

2.2中心控制器 系统核心负责数据采集判断处理。为了提高系统工作效率，这里使用的是三星公司的 S3C2410芯片作为处理器。S3C2410 芯片是一款高性价比的 ARM 芯片，非常适合作手机、PDA 等手持设备。主要特性包括： ARM920T 内核，最高工作频率 203MHz，LCD 控制器：可直接驱动真彩液晶屏，最高支持 2048×1024 真彩液晶屏，2 个 USB Host端口，1 个USB Device端口，支持 Nand flash 启动模式，SD 卡接口，UART、IIC、SPI、IIS 等多种类 型串行接口，4 通道DMA。

本文的监控系统的 CPU 核心部分使用的是标准的 SO-DIMM200 金手指接口，便于后期维护和升级。如果该监控系统的使用环境较为苛刻，可以将 CPU替换为S3C2440芯片。S3C2440完全兼容S3C2410全部特性（注意：芯片引脚不完全兼容）。与S3C2410芯片相比，S3C2440的性能更为优越：最高工作频率可达500MHz，内部集成CMOS摄像头接口，但价格较昂贵。

图1 监控系统组成框图

2.3数据终端 数据终端的主要功能是对监控数据进行分析、处理，及时将数据汇报给监控人员。同时，监控人员可以根据现场情况，使用数据终端对监控的设备进行远程控制。数据终端最大优势 就是安全、可靠、便于携带。一般情况下为了节约成本，可以将手机、PDA 等移动通讯设备作为数据终端使用。但是如果作为对高危环境或精密仪器的监控系统，数据终端需要专业定制。这里使用的是中心控制器的作为数据终端，即中心控制器既作为数据采集发送中心，也可数据接收处理中心使用。

2.4通讯模块

通讯模块主要负责远程数据通讯。带有 RS232/485、GPRS、CDMA 等一种或多种通讯 方式。需要根据现场环境和用户需要进行定制。通讯模块与控制器通过接口总线连接，连接 方式为 TTL/RS232/RS485 等。

2.5传感器模块

传感器模块的主要功能是感知外部环境，对外部环境进行实时监测。由人体红外传感器、振动传感器、超声波传感器、可燃气体传感器、温度传感器、湿度传感器等一种或多种传感 器组成。可根据现场监测环境不同进行定制。

2.6接口模块

接口模块主要作为系统扩展功能使用，将控制器的 A/D 转换、I2C、SPI 等多种接口进行 外部扩展。接口模块没有特定的功能，但可以根据需要与其他设备连接，例如可以与工业仪 器仪表或设备连接，实时对仪器或设备进行监控。

接口模块虽然不是监控系统的主要部分，但是对于整个系统来说却是不可缺少。因为本文的监控系统主要考虑到了系统的可扩展性和与其它系统无缝连接。通过接口模块可以很方 便的对监控系统进行升级，并且可以实现与其他系统或设备的无缝连接。这也是本系统区优 于其他监控系统的主要功能。软件设计

3.1工作软件

系统的软件设计较为复杂，这里只给出了整个工作软件流程（如图 2）。

图2 软件流程图

3.2操作系统移植

S3C2410 芯片支持多种嵌入式操作系统，如 WINCE、uCLinux 等。但考虑到监控系统 的实时性要求，这里使用的是 μC/OS-II 嵌入式实时操作系统。μC/OS-II 是一个源码公开、可移植、可固化、可裁剪、占先式的实时多任务操作系统。其绝大部分源码是用 ANSI C 写的。整个嵌入式系统分为两大层：硬件层和软件层。这里主要研究软件层的架构。软件层主要分为四个部分：实时操作系统内核，与处理器相关部分，与应用程序相关部分，用户的应用程序。移植 μC/OS-II 系统需要修改的文件有：应用程序相关文件： OS_CFG.H INCLUDE.H； 处理器相关文件： OS_CPU.H、OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C。

3.2.1 与处理器相关的代码

这是移植中最关键的部分。内核将应用系统和底层硬件有机的结合成一个实时系统，要 使同一个内核能适用于不同的硬件体系，就需要在内核和硬件之间有一个中间层，这就是与 处理器相关的代码。处理器不同。这部分代码也不同。我们在移植时需要自己移植这部分代 码。

a）OS_CPU.H

包括了用#define 定义的与处理器相关的常量，宏和类型定义，有系统数据类型定义,栈 增长方向定义，关中断和开中断定义，系统软中断的定义等等。

b)OS_CPU_A.ASM

这部分需要对处理器的寄存器进行操作，所以必须用汇编语言来编写。包括四个子函数： OSStartHighRdy()，OSCtxSw()，OSIntCtxSw()，OSTickISR()。OSStartHighRdy()在多任务系统启动函数 OSStart()中调用。完成的功能是:设置系统运行标志位 OSRunning = TRUE；将就绪表中最高优先级任务的栈指针 Load 到 SP 中，并强制中断返回。这样就绪的最高优先级任务就如同从中断里返回到运行态一样，使得整个系统得以运转。OSCtxSw()在任务级任 务切换函数中调用的。任务级切换是通过 SWI 或者 TRAP 人为制造的中断来实现的。ISR 的向 量地址必须指向 OSCtxSw()。这一中断完成的功能：保存任务的环境变量(主要是寄存器的值, 通过入栈来实现),将当前 SP 存入任务 TCB 中，载入就绪最高优先级任务的 SP,恢复就绪最高优先级任务的环境变量，中断返回。这样就完成了任务级的切换。OSIntCtxSw()在退出中断 服务函数 OSIntExit()中调用,实现中断级任务切换.由于是在中断里调用，所以处理器的寄存器入栈工作已经做完，就不用作这部分工作了。具体完成的任务；调整栈指针(因为调用函数会使任务栈结构与系统任务切换时堆栈标准结构不一致)，保存当前任务 SP，载入就绪 最高优先级任务的 SP，恢复就绪最高优先级任务的环境变量，中断返回。这样就完成了中断级任务切换。OSTickISR()系统时钟节拍中断服务函数，这是一个周期性中断，为内核提供

时钟节拍。频率越高系统负荷越重。其周期的大小决定了内核所能给应用系统提供的最小时 间间隔服务。一般只限于 ms 级(跟 MCU 有关),对于要求更加苛刻的任务需要用户自己建立中断来解决.该函数具体内容：保存寄存器(如果硬件自动完成就可以省略)，调 OSIntEnter()，调用 OSTimeTick()，调用 OSIntExit()，恢复寄存器，中断返回。

c)OS_CPU_C.C

该文件中共定义了 6 个函数，但是最重要的是 OSTaskStkInit().其他都是对系统内核的扩展 时用的.OSTaskStkInit()是在用户建立任务时系统内部自己调用的，对用户任务的堆栈进行初始化。使建立好的进入就绪态任务的堆栈与系统发生中断并且将环境变量保存完毕时 的栈结构一致。这样就可以用中断返回指令使就绪的任务运行起来。

3.2.2与应用相关的代码

这部分包括两个文件：OS_CFG.H, INCLUDES.H。用户根据自己的应用系统来定制合适 的内核服务功能。OS_CFG.H 来配置内核，用户根据需要对内核进行定制，留下需要的部分,去掉不需要的部分，设置系统的基本情况。比如系统可提供的最大任务数量，是否定制邮箱服务，是否需要系统提供任务挂起功能，是否提供任务优先级动态改变功能等等。INCLUDES.H 系统头文件，整个实时系统程序所需要的文件，包括了内核和用户的头文件。

3.3用户图形接口

虽然 μC/OS-II 操作系统具有很高的实时性，但不像 WINCE、uCLinux 等操作系统那样 有良好的图形界面支持。所以，在使用液晶和触摸屏的情况下需要移植用户图形接口程序。这里使用的是 μC/GUI。μC/GUI 是一个软件模块集合，通过该模块可以在我们的嵌入式产品 中加入用户图形接口（GUI）。μC/GUI 具有很高的执行效率，并且与处理器和 LCD 控制器相 独立。该模块可以工作在单任务或者多任务环境，可以支持不同大小的显示方式。

通过 μC/GUI 我们可以很方便的在液晶屏绘制图形和界面。如果需要多种字体支持，必 须自己将相应的字体字库加入到 μC/GUI 中。为了避免出现乱码，尽量使用 GB2312 国标字库。

3.4关于字库的兼容性问题

我们国内通常使用的汉字字库是 GB 码，但国际上使用的是 UNICODE 码，所以如果数据终端使用的是手机、PDA 等移动通信设备，那么在数据发送前必须进行字码转换，即 GB 码 转换为 UNICODE 码或者 UNICODE 码转换为 GB 码。由于 GB 码与 UNICODE 码在排列组合上没有任何规律，所以通常字码转换的方法就是 查表法。

4结束语

基于 ARM9 嵌入式系统的远程监控系统与以往的监控系统不同，高性能的处理器芯片大大提高了系统的性能。使监控系统能够工作在比较恶劣的环境中。并且在设计上充分考虑到了系统的可扩展性和兼容性问题，实现了本系统与其他系统的无缝连接。以满足不同工作环 境的需要。

作者创新观点：本文设计的远程监控系统应用范围更广，更灵活、方便。通过各个功能模块 的不同组合，可以十分方便快速的应用于各个领系域，真正实现智能化、自动化且具有较高 的性价比。