基于LPC2131的电动车远程监控系统的设计——第一章绪论简介（合集）

第一篇：基于LPC2131的电动车远程监控系统的设计——第一章绪论简介

第一章 绪论

1.1研究的背景及意义

在中国改革开放经济脚步加快的情况下，当今的科学技术和经济飞速发展，交通系统的空前发展也是必然的。交通是和每个人都息息相关的事情，这几年公路运输已经成为超越铁路的最重要的地面运输方式，在国民经济和社会发展中起着举足轻重的作用。随着汽车的普及,使汽车在整个社会进步和经济发展中扮演着非常重要的角色，汽车工业的迅速发展推动了机械、能源、橡胶、钢铁等支柱产业的发展。然而，随着汽车总有量的增加，交通需求的急剧增长，进入80年代交通运输所带来的交通拥堵、交通事故、环境污染和能源消耗等负面效应也日益突出，汽车尾气的排放的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、硫化物等污染物已经成为大气污染的主要原因，同时，世界石油资源的日趋紧张，石油价格始终居高不下；另一方面，人们对出行的要求也越来越高，不但追求出行的效率，而且追求出行的质量。这些都迫使人类需要研制出无污染和节能汽车。由于电动能源具有突出的优势，使得电动汽车的开发和研究成为各国开发绿色汽车的主流。电动汽车具有无污染排放、噪声低、易于操纵、维修以及运行成本低等优点，在环保和节能上具有不可比拟的优势，它是解决人类巨大能源和环境压力的有效途径。因此，电动汽车是2l世纪汽车的发展方向。

随着互联网技术和信息通信技术的发展，远程监控系统成为日常生活中的重要辅助设备。远程监控技术是运用网络通讯技术实现对现场使用的设备远距离监视和控制，以了解控制系统的运行参数和运行状态。使有关部门及时掌握现场设备的运行情况，及时做出决策，加强对设备的管理。在经济脚步加快的情况下，电动车车工业的发展迅猛如飞，以及现代电子技术、通信技术、网络技术等多方面技术的不断融入，电动车结构变得越来越复杂，自动化程度越来越高。同时，及时掌握电动车电池电流、电压、电量等信息对电动车的安全性有一定的保证。因此，成功解决对电动车车运行状态进行远程监控，发展智能交通系统，准确地掌握实时信息，成为等待解决的具有重大现实意义的课题。

1.2 电动车发展概况

1.2.1 国外电动车发展情况

国外的电动车分为了纯电动车、混合动力电动车和燃料电动车三个方向进行发展。

(1)纯电动汽车的发展

纯电动汽车由蓄电池供电，电动机驱动汽车行驶前进。纯电动汽车行驶时的零排放，受到环保界的高度重视，被认为是本世纪城市交通工具的首选。十九世纪以来，世界各地就一直运行着各式各样的纯电动汽车，英国保有的纯电动汽车

目前居世界首位。上世纪九十年代开始，新一代的电动汽车不断涌出，GM公司推出EV-1和S-10，法国1995年建成了世界上第一条电动轿车专用生产线，日本各地使用着数十种约7400台的各式纯电动汽车，在美洲商业化的纯电动汽车也已达到了6000辆，在欧洲共同体的主要城市基本上都有试运行的电动公交车。

目前，纯电动汽车的技术已基本成熟，但储能器件的技术进展还不能满足纯电动汽车的运营要求。由于目前动力蓄电池的比能量、比功率较小，带来了车辆自重大、充一次电续驶里程短的致命缺点，因此，发展纯电动汽车的大范围市场化遇到了暂时的困难，一些针对普通消费者的纯电动汽车己停止销售。生产单位转而向公交运营、租赁服务、社区交通、专用车辆等方向发展，电动汽车小型化、个性化也是纯电动汽车的一个新的发展方向。在英国约2万辆电动车每天清晨给家家户户送鲜牛奶。法国电动汽车的保有量己达一万辆，除了环卫、市政、公交等部门使用外，个人交通和汽车租赁也占很大比重。美国圣芭芭拉城试验运行的电动公交小巴、纽约市运行的电动客车不仅深受市民喜爱，还可以实现赢利，目前正在扩大规模。

业内人士认为，只有纯电动汽车才能从根本上解决汽车发展给人类带来的能源与污染问题，尽管暂时遇到困难，随着技术进步，纯电动汽车将在不远的未来成为城市内交通的主要工具。

(2)混合动力汽车的发展

混合动力电动汽车动力组成通常同时包含有热机和电机两部分。根据动力传输方案的不同，又有并联、串联和混联之分。由于动力组成中含有热机部分，车辆的续行里程可以通过加油得到延续[7]。从上个世纪九十年代起，各大汽车生产商就不断推出各种方案的混合动力试验样车，从比利时的布鲁塞尔到澳大利亚的堪培拉，世界各地试验运营着各式方案的混合动力电动汽车。

直到新一代混合动力汽车Prius(丰田公司)的上市，才改变了人们原先仅把混合动力电动汽车当作纯电动汽车发展道路的中间过度车型的观念。Prius混合动力方案，将现有内燃机、电动机通过先进控制系统相组合，电动机可补充提供车辆起步、加速时所需转矩，又可以通过发电机工况吸收内燃机功率不能完全被利用时富裕的部分功率和车辆制动的能量，返回储能器件存储。这样一来，可以大大降低油耗，以减少污染物排放。目前，丰田公司Prius、本田公司Insight和日产公司Tino混合动力电动汽车已批量投放市场，截至2003年7月31日为止，Prius己总计售出了123174辆，Honda Insight总计售出了14478辆，Honda civic总计售出了32873辆，Estima HV总计售出了20233辆，Crown总计售出了4333辆，Tino HV总计售出了100辆，美国各大汽车厂也推出了各式混合动力轿车，与日本的汽车企业开始了在混合动力车市场的竞争，美国GM推出Precept, Ford推出Escape, Prodigy,Daimler-Chrysler推出Dodge ESX3，法国推出贝灵格型和XSARA等。据不完全估计，2004年全年混合动力电动汽车全世界总销量有可能超过20万台，预计在五年后整个混合动力电动车市场规模可能将超过100万辆。

(3)燃料电池汽车的发展

燃料电池汽车的发展前景为各国普遍看好，燃料电池中的氢与氧化剂中的氧分别在电解质两边的正负极上发生反应生成水，同时产生电流。它不经历热机过程，是直接把燃料的化学能转化为电能，能量转换效率高。依据电解质的不同，燃料电池分为碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池及质子交换膜燃料电池等。在1993年的加拿大温哥华科技展览会上，加拿大的Ballard公司推出了世界上第一辆以质子交换膜燃料电池为动力的电动

公共汽车，可载客20人。燃料电池是唯一同时兼备无污染、高效率、适用广、无噪声和具有连续工作的动力装置，给汽车动力带来一场革命。使电动汽车脱离了传统的以充电方式补充能源的模式，而采用加注“燃料”的方式补充能源，使电动汽车使用范围不受充电设施的限制。

国外各企业界对这种革命性的清洁型汽车都给予厚望，纷纷组成强大的跨国联盟，共同开发燃料电池汽车的关键技术，以希望达到优势互补的目的。如日本丰田与美国通用公司，日本东芝公司与美国国际燃料电池公司，德国BMW公司与西门子公司，雷诺汽车公司与意大利De Nora公司，加拿大的巴拉德、美国的福特、德国的戴姆勒-克莱斯勒联盟(XCELLSIS)等等。各大汽车公司大多推出了品种繁多的各式燃料电池样车。

美国戴姆勒-克莱斯勒公司的甲醇改质型燃料电池汽车“NECARS”于2002年5月20日从旧金山出发，成功横穿了北美大陆，在历经16天之后的6月4日抵达美国华盛顿特区。这是燃料电池汽车首次成功横穿北美大陆，行驶距离为5250km，最高时速达到了145km/h。

通用公司继AUTOnomy燃料电池概念车在底特律车展上亮相之后，又推出Hy-Wire全新概念车，它由德国通用动力设计工作室所提供的燃料电池，可让Hy-wire拥有160km /h的安全极速。

福特汽车公司采用了最新的混合动力电动汽车技术与先进的新式燃料电池打造了一款全新的高效率、零排放福特“焦点”(Focus)轿车，这是公司有史以来最先进的环保型汽车，也是业内第一批“混合动力燃料电池车”，它将混合动力技术所改善的行驶里程与动力性的优点与燃料电池的综合效益结合了起来。

现代集团在Santa Fe型车的基础上开发了燃料电池汽车，该车采用轻度材料及铝制底盘，整车质量只有1615kg，采用75kW的质子交换膜燃料电池及65kW的感应电机。2000年11月，现代汽车与夏威夷政府联合开发电动汽车，目前己有15辆Santa Fe燃料电池汽车试运行。

燃料电池汽车以其高效、零污染的特点在世界范围内引起了汽车行业的广泛关注。美国、欧洲和日本的著名汽车公司纷纷投入巨资进行燃料电池汽车的研发，并已经取得惊人的成果。各国政府也在法规和政策方面给予极大的支持，近期联合国开发计划署出资在全球5个国家6个城市进行燃料电池公共汽车的示范运行。

1.2.2 国内电动车发展情况

上世纪80年代初，我国就开展了电动汽车研究，曾被列入过国家八五规划。目前，我国政府也极为关注开发电动汽车的各项关键技术，并以产业化为最终目标，先后将电动汽车列入“九五”攻关重大项目以及“863”重大专项。近几年中，已研制出部分样车。

东风汽车公司在1996年就推出电动汽车样车，最近又联合湖北省的高校和科研力量，共同组建了“东风电动车辆股份有限公司”,专门开发生产电动汽车。目前东风电动车辆股份有限公司同时承担两个“863”整车项目。一是EQ7200HEV混合动力轿车。该车是以EQ7200-II车型为基础，采用电控自动式变速箱，配置直流永磁无刷电动机和镍氢电池。二是EQ61100HEV混合动力公交车。该车采用开关磁阻电机、康明斯ISBe150四缸共轨电喷柴油机、全新设计的车身底盘系统、电控自动变速箱和创新型并联机电耦合设计方案。

长春一汽集团公司正在研发“解放牌”混合动力城市客车和“红旗牌”混合动力轿车，其中混合动力客车项目属于国家“863”项目。“解放牌”混合动力城市客车的样车具有纯电动驱动、发动机单独驱动（同时充电）、联合驱动、电机启动发动机以及滑行再生制动5种行车模式，配套的动力总成控制实验室已投入使用。

上海燃料电池汽车动力系统有限公司联合上海汽车工业（集团）总公司和同济大学共同承担国家“863”电动汽车重大专项-燃料电池轿车项目，已经研制出春晖一号、超越一号两款燃料电池轿车的样车。“春晖一号”四轮电驱动燃料电池轿车最高时速控制在50km/h，配置锂离子蓄电池和燃料充氢电池两种混合动力,蓄电池一次充电的续驶里程是50km，加氢后的续驶里程为150km。“超越一

[11]号”燃料电池混合动力轿车已经通过验收。

上海泛亚汽车技术中心有限公司研制的“凤凰”燃料电池汽车是以上海通用汽车生产的别克GL8商务用车为原型，由通用汽车提供燃料电池组和技术支持，由泛亚汽车技术中心负责整车系统集成，是一种燃料电池与蓄电池联合驱动的串联型混合动力汽车。

奇瑞公司与合肥工业大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学、哈电发电设备国家工程技术研究中心、安徽英科智能研究所等高校和科研单位联合研制的奇瑞混合动力轿车，采用的是1.0升发动机，其动力性可达到1.6升发动机的传统轿车水平，其最高时速可达160km/h，城市工况的百公里油耗约为6升左右，排放可达欧Ⅳ以上标准。上海交通大学与奇瑞公司联合承担的国家“863”项目电动汽车重大专项：奇瑞-交大“863”纯电动轿车QR课题，目前已经开发出5辆样车并通过科技部组织的验收[11]。

长安汽车集团有限责任公司联合清华大学、北京理工大学、重庆大学、北京航空航天大学等高校和科研单位承担的“863”项目ISG混合动力长安轿车整车匹配项目，目前已经通过国家级验收。长安公司生产的两款混合动力轿车是在SC7130(铃羊)型轿车平台上开发的，有手动档和自动档两种车型。

清华大学成立的北京清华新能源汽车工程中心，承担了国家“863”项目“燃料电池城市客车整车技术的研究开发”和北京市科委有关电动汽车的研究课题。目前已经研制出12辆16座中巴环保燃料电池轻型客车样车投入运行，其中有3辆在清华大学校内以使用了多年[13]。

纯电动旅游客车由北京理工大学与北方华德尼奥普兰客车股份有限公司共同研制，该车安装了锂离子电池组、超级电容储能系统、先进的多能源管理控制系统和交流驱动系统，整车已通过型式认证试验。纯电动低地板公交车是北京理工大学与北京市公共交通总公司联合研制的适应城市客运需要以及环保要求的新车型，该车采用了先进的空气悬挂系统，车身可自由升降、侧倾，充分考虑了残障乘客上下车的方便性。

1.2.3 电动车发展过程中存在的问题

综合国内外电动汽车发展的现状可见，电动汽车虽然有低噪声、零排放、综合应用能源等突出优点，但其技术的综合性能指标尚未达到实用的要求。发展电动车必须解决几项主要关键技术，电池、电机及其控制器、电动汽车整车与社会的基础设施(充电站)[5]。电池技术的落后是限制电动车普及的最主要障碍：蓄电池的比能量较低；电池的比功率不够：蓄电池的质量在电动车自身质量中占了很大比例，增加了不少能量消耗；为了使电动车在舒适性、操作性上达到燃油车的水平，还需要增加一系列耗电的设备。受这些因素制约，使其尚难达到产业化阶段，仍有许多关键技术需进一步深入研究、试验和开发。

无论从环保角度还是能源角度看，未来电动车都需要有一个大的发展。开发将关系到众多工业的兴衰，能成为未来新的经济增长点。在我国，电动车更有着独特的市场，大都市都普遍存在着十分严重的交通问题和汽车尾气排放污染问题。作为一种小型、中速和短途的日常交通工具，电动车是十分理想的，在中国有着得天独厚的发展条件和广阔的应用前景。可以预言，在全球性大力推进研究开发电动汽车技术的21世纪，电动汽车的产业化并进入商业营运市场的实用化时期必将到来。

1.3 远程监控发展概况

远程监控是国内外研究的前沿课题，国内外都展开了积极的研究。1997年1月，首届基于Internet的远程监控诊断工作会议由斯坦福大学和麻省理工学院联合主办，有来自30个公司和研究机构的50多位代表到会。会议主要讨论了有关远程监控系统开放式体系、诊断信息规程、传输协议及对用户的合法限制等，并对未来技术发展作了展望。由斯坦福大学和麻省理工学院合作开发基于Internet的下一代远程监控诊断示范系统，这项工作同时也得到了制造业、计算机业和仪器仪表业的12家大公司的热情支持和通力配合。之后，由这些公司共同推出了一个实验性的系统Testbed。Testbed用嵌入式Web组网、用实时JAVA和Bayesian Net初步形成在Internet范围内的信息监控和诊断推理。

另外，许多国际组织，也纷纷通过网络进行设备监控与故障诊断咨询和技术推广工作，并制定了一些信息交换格式和标准。许多大公司也在他们的产品中加入了Internet的功能，如Bently公司的计算机在线设备运行监测系统Data Manager 2000可以通过网络动态数据交换的方式向远程终端发送设备运行状态信息；著名的National Instruments公司也在它的产品LabWindows/CVI以及LabVIEW中加入了网络通讯处理模块，因而可以通过WWW、FTP协议）、Email方式在网络范围内进行监控数据的传送。法国“ALARM”研究组对生产过程的智能报警和监控系统进行了长期研究，并在多个项目中进行了应用。

国内对于远程监控技术也开展了积极的研究。目前，西安交大、华中科技大学、哈尔滨工业大学、南京理工大学等高校已取得了较为先进的研究成果，如西安交通大学研制的“大型旋转机械计算机状态监测系统及故障诊断系统”、华中科技大学开发的“汽轮机工况监测和诊断系统”、哈尔滨工业大学的“微计算机化机组状态监视与故障诊断专家系统”等。

1.4 本文研究的主要内容

针对目前能源情况与环境所造成的社会问题，本文结合GPRS无线通信技术，设计了基于LPC2131的电动车远程监控系统。

本文研究的主要内容：

(1)对电动车行驶车速的检测，以及对电动车的蓄电池电压、电流和温度的检测；

(2)采用LPC2131进行对检测数据的处理；

(3)对系统的按键、显示以及控制电路的设计；

(4)采用GPRS无线通信将电动车的运行车速，蓄电池电压、电流、温度数据进行远端传输；

(5)对系统进行软件设计和抗干扰的设计

第二篇：远程GPS及温度监控系统简介

远程GPS及温度监控系统简介

一、概述：

监控系统由数据服务器（监控中心）、数据采集设备组成。数据采集设备集成了GPS定位模块、温度采集模块，GPRS无线数据传输模块、显示及报警模块等。数据服务器是一个数据接收和处理的网站平台。数据采集设备当前的时间、温度、行驶方向、行驶速度、所在位置的经纬度，通过GPRS远程传输到数据服务器，客户只要通过一台能上网的电脑登陆到指定的网页，就能实时看到设备在地图中的位置、历史轨迹，温度数据等。

二、监控中心平台的主要功能：

1、接收设备发来的数据，生成报警信息，保存到数据库。

2、可显示实时位置、运行轨迹、温度；查询温度历史数据、历史曲线、报警信息等。

3、可管理子账户、设备等。

三、监控中心平台的硬件要求：

1、如果有固定的IP地址，只需一台运行WIN2003的服务器（电脑），可自组平台。

2、也可以租用远程的服务器，大概一年费用5000左右。

3、为了方便客户使用，我公司提供一个监控平台，用户可登陆我们的平台查询数据，我们每年收取少量的服务费。

四、采集设备的主要功能：

1、采用ABS工程塑料外壳，具有较佳的防水防潮性能。

2、可接入1-8个数字化DS18B20温度探头，测量精度高，无须校准。

3、单色点阵液晶屏显示，可外接蜂鸣器。

4、可设置上下限，超过上下限值，触发报警。

5、按设定起止时间、设定的时间间隔，自动上传数据。

6、也可以根据客户要求的方式（如超过上下限），上传数据。

7、当网络连接不上时，可保存数据，当网络建立连接后，自动上传。

8、设备采用直流12V供电，可采用锂电池、或铅蓄电池供电。

9、如果客户有特殊要求，我公司可定制设备。

五、资费情况：

1、必须是移动或联通的卡，5元30M的套餐足够使用。

2、一般套餐还用其他消费，如果是大客户，可以和移动或联通洽谈取消。

第三篇：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。

第四篇：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。

第五篇：门禁监控系统简介

门禁监控系统简介

一、引言

建筑物的出入口是安防系统中最重要的监控对象。在出入口安装门禁系统和电视监控系统是一个完善的安防系统中必不可少的组成部分。二者如果可以结合，则不但可以为使用者节省投资，也可以减少了使用的负担。是更为紧凑、灵活的解决方案。

在现有的安防系统中，门禁和监控的联动方式一般是通过门禁控制器和视频矩阵上相应的接口来实现的。由于还需要视频的采集设备，这样的系统造价高、使用繁琐，对于小型的安防系统很难实现。基于多年的开发及使用经验，本公司开发了Draco2门禁监控系统，它实现了门禁和监控系统的完美结合。

二、系统简介

1． 数字化时代的门禁和监控系统

本系统的全部设备均可以通过网络连接。不需要专门的监控室，甚至不需要专用的电脑。只需要借助建筑内的网络和一台普通的PC机即可。一个典型的系统配置如图1所示。

这样的配置为您提供了灵活、高效的应用空间。您可以在网络内的任何一台电脑上使用整套系统。由于全部基于网络，本系统可以灵活的扩展，只要系统支持，您可以任意添加门禁控制器和网络摄像机。

网络Pc机视频出入口门禁控制器图1 2． 完美高效的系统整合

您只需要使用一套软件，即可实现所有的门禁和图像抓拍功能。软件的运行界面如图2所示。

运行软件的时候您可以观看实时录像和现场声音（音视频同步）。对于任何门禁事件，系统都会对现场图像进行抓拍。用户可以实时比对资料图片和抓拍图片，也可以查看用户的资料。

所有的图片都以高压缩的JPEG文件形式存储，在保证图片质量的同时，可以大量节省硬盘空间。10G硬盘可以存储超过220万张图片。如果每天刷卡1000次，则10G硬盘可以保存超过6年的抓拍图片。

图2 所有其它资料均存储在数据库中，用户可以方便的进行查询。如图3所示。

图3 3． 系统灵活扩展

由于采用了模块化的构架，本系统可以灵活的进行扩展。我们可以根据用户的需求定制各种应用方案，如：

 幼儿园的刷卡接送系统。

不但可以记录接送儿童的时间、地点，还可以抓拍接送人员的图片。既方便快捷，又安全完备。

 刷卡就餐系统。

可方便的统计就餐人数和个人帐单。 监狱探视系统。……

由于本系统基于网络和数据库设计，我们还可以为大型用户提供一套网络查询解决方案。可以集成到用户本身的内部网络系统中，使用户可以在网络的任何位置查询门禁的通行记录和抓拍图片。4． 4.1 设备简介 门禁部分

4.1.1 控制器D6X系列/D5X系列/网络控制器系列

·有效卡容量：10000张； 组号数量：50组 ·特权卡数量：<=50张； ·编程方式：键盘或微机；

·开门方式：卡、卡或密码、卡+个人密码、常开、不予通行； ·开门方式时区：每日50个；

·门磁检测方式：门磁状态异常报警、门磁状态异常不报警； ·外接辅助设备接口：门磁、报警器、门铃、开门按钮； ·具有读卡器拆除报警、门磁状态异常报警； ·具有节假日管制功能（节假日有效卡不予通行）； ·通讯接口：RS232；

·脱机门禁事件记录 D61H:50000条，D62H:380条，D5X系列：50000条·连接微机可实现实时监测门状态以及通行事件； ·配有门禁考勤管理软件

4.1.2 读卡器系列

E21H（带键盘读卡器）

·读取EM系列感应卡、感应钥匙签； ·射频调制：ASK制式125KHZ； ·感应距离：8--15CM； ·内置蜂鸣器； ·具有防拆报警按钮；

·具有双色指示灯（红、绿色）； ·具有蜂鸣器； ·标准3X4键盘； ·内置外壳防撬检测器。

； W26/E3读卡器

·尺

寸：115*75*16mm ； ·颜 色：米色/黑色；

·读卡类型：EM卡或EM格式兼容卡片 ； ·读卡距离：10-15cm ；

·输出格式：Wiegand26/ABA/RS232/RS485 ·工作电压：DC12v-15v ；

·外壳封装：ABS，环氧树脂封装，全防水,黑白颜色可选； ·应用领域：门禁，停车场，出入口控制等系统应用。ROSSLARE AY-HR12读卡器

·通过UL 294，CE认证 ·射频调制：ASK制式125KHZ ·最大读卡距离120毫米 ·内置蜂鸣器

·发光二极管颜色指示输入 ·全天候，环氧树脂密封

·采用高强度的聚碳酸酯UV塑料制造而成 ·内置外壳防撬检测器

ROSSLARE AY-Q12读卡器

·通过UL 294，CE认证 ·射频调制：ASK制式125KHZ ·金属式外壳防破坏，外形高档稳重 ·读卡距离65毫米 ·内置蜂鸣器

·发光二极管颜色指示输入 ·全天候，环氧树脂密封 ·内置外壳防撬检测器

4.1.3 电锁系列 4.2 监控部分

4.2.1 网络摄像机系列 ·内置摄像头及高灵敏麦克风

·Mpeg4高效压缩引擎（可配置）·最佳声音和图像同步

·内置用于网页浏览的web服务 ·3个窗口的视频动态检测

·周循环的时间表应用 ·报警前后的图像捕捉 ·远程传感报警控制 ·网页自定义 ·认证：CE、FCC、BSMI ·配有实时监控软件：实时监测、录像、录像回放等功能 产品规格: ·1/4"彩色CCD;宽512x高582； ·1Lux/F2.0；AGC、AWB、AES； ·电子快门1/50~1/100,000秒；

·标准CS接口、6.0mm、F1.8（2.8MM可选）

·视频：支持的压缩算法：Mpeg4短报头模式；图像大小、质量和带宽可调；时间戳和文字标；3个视频动态检测窗口；分辨率：可在176x144下25帧；在352x288下到25帧 ·声音：24Kbps和8Kbps可调

·麦克风：全向；频率50~16000Hz；S/N比大于69dB ·LED指示灯：两个彩色系统状态指示灯

·尺寸重量：138mmx88.9mmx57.2mm；净重222克

·供电：输入：100~240VAC 50/60Hz 0.4A； 输出：12VDC 1.5A；耗电约5.4W ·操作环境：温度0~50摄氏度（32-122华氏度）；相对湿度95% ·系统：CPU：Trimedia PNX1300；RAM：8M SDRAM；ROM：2M FLASH ROM ·网络：协议：TCP/IP,HTTP,SMTP,FTP,Telnet,NTP,DNS和DHCP；以太网:10baseT或100baseT高速以太网

·显示子系统需求：协议：标准Internet TCP/IP；操作系统：Microsoft Windows；浏览器：Internet Explorer 5.x或以上

4.2.2 视频服务器系列