一.無線監(jiān)測與信息化融合概述

1.無線監(jiān)測信息化戰(zhàn)略的提出

當(dāng)前，信息技術(shù)更新?lián)Q代、日新月異，信息技術(shù)長信和基于信息技術(shù)的商務(wù)運(yùn)作創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，信息化對(duì)信息技術(shù)落后國家產(chǎn)生倒逼機(jī)制；信息融合型產(chǎn)業(yè)逐步壯大，信息產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)重要地位；全球經(jīng)濟(jì)趨于一體化，我國面臨著信息化挑戰(zhàn)。在此背景下，有必要實(shí)現(xiàn)無線監(jiān)測的信息化。

2.無線監(jiān)測信息化的研究意義

無線通信技術(shù)的發(fā)展使無線監(jiān)測系統(tǒng)成為可能。隨著射頻技術(shù)、微電子技術(shù)及集成電路技術(shù)的進(jìn)步，無線通信技術(shù)取得了飛速發(fā)展，無線通信的實(shí)現(xiàn)越來越容易，傳輸速度越來越快，可靠性越來越高，并且逐漸達(dá)到可以和有線網(wǎng)絡(luò)相媲美的水平。無線監(jiān)測系統(tǒng)比有線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用靈活，可移動(dòng)性強(qiáng)，無需布線、將是今后監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。在軍事偵察、環(huán)境信息檢測、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療健康監(jiān)護(hù)、建筑與家居、工業(yè)生產(chǎn)控制以及商業(yè)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

3.無線監(jiān)測信息化的內(nèi)涵、特點(diǎn)

從發(fā)展過程來看，消防報(bào)警系統(tǒng)大體可分為多線型自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、總線型自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和智能型自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)三個(gè)階段_。其技術(shù)發(fā)展的趨勢是實(shí)現(xiàn)火災(zāi)檢測智能化，信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)化，報(bào)警控制自動(dòng)化，技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化。目前，國內(nèi)外有許多類型的智能化自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，其中大部分因造價(jià)高或安裝調(diào)試等因素限制只應(yīng)用到部分重點(diǎn)場所和建筑物。而無線報(bào)警系統(tǒng)具有隱蔽性好，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)而備受青睞。以此，開發(fā)智能化無線火災(zāi)實(shí)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值?；馂?zāi)的實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測是實(shí)現(xiàn)智能化自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的核心技術(shù)，主要將解決三個(gè)方面的問題：一是通過對(duì)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測判斷是否有火災(zāi)發(fā)生；二是檢測到的信號(hào)如何保證實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行無線傳輸；三是采集到的各監(jiān)測點(diǎn)的信息進(jìn)行分析處理實(shí)施準(zhǔn)確報(bào)警和起火點(diǎn)定位。

1火災(zāi)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與傳感技術(shù)研究

針對(duì)火災(zāi)的實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測技術(shù)所要解決的三個(gè)問題，首要問題是如何通過對(duì)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測準(zhǔn)確地判斷是否有火災(zāi)發(fā)生。實(shí)質(zhì)是通過哪種傳感器采集什么物理量來反映火情?研究資料表明盡管火災(zāi)有多種多樣，但幾乎所有的火災(zāi)都會(huì)伴有大量的煙霧和溫度的升高。所以通常選擇煙霧和溫度作為被檢測參量實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警。煙霧傳感器種類繁多，從檢測原理上可分為三大類：

1)利用物理化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器：如半導(dǎo)體煙霧傳感器、接觸燃燒煙霧傳感器等。

2)利用物理性質(zhì)的煙霧傳感器：如熱導(dǎo)煙霧傳感器、光干涉?zhèn)鞲衅?、紅外傳感器等。

3)利用電化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器：如電流型煙霧傳感器、電勢型氣體傳感器等。

摘要：此系統(tǒng)旨在降低歷年火災(zāi)發(fā)生率，避免有害氣體泄漏。系統(tǒng)使用STM32作為主控制模塊控制氣體探測電路。氣體探測電路可驅(qū)動(dòng)氣體探測模塊，采集需要的氣體濃度數(shù)據(jù)，根據(jù)不同種類的氣體探測頭采集不同種類的氣體，如CO、CO2等?？赏ㄟ^A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，并在LCD屏上顯示，以便于查看。將檢測數(shù)據(jù)通過LoRa無線模塊傳送至上機(jī)位，實(shí)現(xiàn)對(duì)有害氣體的遠(yuǎn)程無線監(jiān)測。因?yàn)?zāi)情中氣體多以CO為主，故系統(tǒng)選用的氣體探測頭傳感器為CO-AX傳感器，可從源頭發(fā)出警示，有效避免氣體中毒事件的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；STM32；氣體探測；CO-AX傳感器；AD7790；LoRa

近年來，人們生活水平日益提高，人身保護(hù)和財(cái)產(chǎn)保護(hù)成為人們主要的關(guān)注點(diǎn)。在多種自然災(zāi)害中，火災(zāi)對(duì)于群眾的人身安全、財(cái)產(chǎn)安全最具殺傷力。火災(zāi)發(fā)生的過程中會(huì)產(chǎn)生許多有害氣體，這些有害氣體在空氣中的含量超出一定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)就會(huì)對(duì)人體健康造成傷害[1-2]。目前市面上大多為有線攜帶式氣體檢測儀，需要親臨現(xiàn)場進(jìn)行氣體檢測，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣中氣體的遠(yuǎn)程監(jiān)控。本系統(tǒng)具有無線氣體探測功能和便攜等優(yōu)點(diǎn)，將STM32、EVAL-CN0357氣體探測電路以及長距離無線傳輸技術(shù)（LongRange,LoRa）相結(jié)合，利用電化學(xué)傳感器單電源、低噪音、便攜等優(yōu)勢，將檢測電路檢測出的特定氣體信息通過無線通信LoRa模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程發(fā)送。本系統(tǒng)使用Alphasense公司出品的CO-AX傳感器實(shí)現(xiàn)CO探測。

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)包括氣體傳感器、無線發(fā)送LoRa模塊、前端放大電路、ADC讀取數(shù)據(jù)模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、MCU和LCD顯示屏。使用CO-AX傳感器測量CO氣體濃度，此傳感器最大響應(yīng)為100nA/ppm，最大輸入為2000ppm。所用AD7790芯片為16位，具有精度高、單電源、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。將CO-AX傳感器與MCU連接，可將CO濃度數(shù)據(jù)顯示在LCD顯示屏上，并通過LoRa模塊發(fā)送到上機(jī)位。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1無極繩連續(xù)牽引車系統(tǒng)脫軌監(jiān)測的難點(diǎn)和方案

在無極繩連續(xù)牽引車系統(tǒng)運(yùn)行過程中，梭車沿軌道運(yùn)動(dòng)，位置不斷變化，在軌道的任何位置都有可能出現(xiàn)脫軌的情況。因而脫軌監(jiān)測傳感器必須安裝在梭車上。脫軌監(jiān)測傳感器跟隨梭車沿軌道運(yùn)動(dòng)，監(jiān)測信號(hào)無法通過固定信號(hào)電纜傳輸至信號(hào)處理模塊；另外，監(jiān)測傳感器安裝在梭車上，無法通過電纜直接供電。基于以上兩方面的原因，經(jīng)過綜合分析，采用無線信號(hào)傳輸技術(shù)解決脫軌監(jiān)測傳感器信號(hào)的傳輸問題。

2無線信號(hào)傳輸技術(shù)分析

2.1目前工業(yè)領(lǐng)域的無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。（1）Bluetooth（藍(lán)牙）：Bluetooth是一種近距離無線通訊的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信。Bluetooth技術(shù)在煤礦井下瓦斯等安全監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛，但由于傳輸距離短，顯然不適合短則幾百米，長則上千米的軌道運(yùn)輸。（2）Wi-Fi：Wi-Fi技術(shù)成熟、傳輸速率高、網(wǎng)組能力強(qiáng)、覆蓋范圍廣，但是功率高、技術(shù)復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)的成本較高。Wi-Fi技術(shù)在煤礦井下人員定位系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。Wi-Fi工作在2.4GHz頻段內(nèi)，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為11Mpbs，使用范圍在室外為300m，在辦公環(huán)境中為100m，且只允許一種標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)發(fā)送，顯然不滿足要求。（3）ZigBee：ZigBee是一種新興的低功率、低數(shù)據(jù)速率、低成本、低復(fù)雜度的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一個(gè)由多個(gè)無線數(shù)據(jù)傳輸模塊組成的無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，十分類似于移動(dòng)通信的CDMA/GSM網(wǎng)。每一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊類似于移動(dòng)網(wǎng)路的一個(gè)基站，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可以進(jìn)行相互通信，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75m，擴(kuò)展到幾百米甚至幾千米。主要應(yīng)用領(lǐng)域包括無線數(shù)據(jù)采集、無線工業(yè)控制、消費(fèi)性電子設(shè)備、汽車自動(dòng)化、家庭和樓宇自動(dòng)化、醫(yī)用設(shè)備控制、遠(yuǎn)程網(wǎng)路控制等場合。2.2ZigBee技術(shù)優(yōu)勢。（1）功率低：在低功率待機(jī)模式下，兩節(jié)普通五號(hào)電池可使用6~24個(gè)月。（2）成本低：ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，大大降低了成本。（3）網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)最多可容納65000個(gè)設(shè)備。（4）延時(shí)短：典型搜索設(shè)備時(shí)延為30ms，休眠激活時(shí)延為15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入時(shí)延為15ms。（5）網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)，通信可靠。（6）數(shù)據(jù)安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和健全功能，采用AES-128加密算法，各個(gè)應(yīng)用可靈活確定其安全屬性?？梢?，ZigBee技術(shù)在低功率、低成本和組網(wǎng)能力上具有無可比擬的應(yīng)用優(yōu)勢。通過綜合分析幾種工業(yè)無線通信技術(shù)，筆者認(rèn)為ZigBee在低信噪比的環(huán)境下具有很強(qiáng)的抗干擾能力。在相同環(huán)境下，抗干擾能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于Bluetooth和Wi-Fi。2.3標(biāo)準(zhǔn)選取。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，ZigBee無線通信技術(shù)特別適合煤礦井下無極繩連續(xù)牽引車脫軌監(jiān)測系統(tǒng)具有低功率、低成本、占有系統(tǒng)資源少、組網(wǎng)方便、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)勢。因此，選用ZigBee無線通信技術(shù)開發(fā)無極繩連續(xù)牽引車脫軌監(jiān)測系統(tǒng)。

3基于ZigBee的監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的無極繩連續(xù)牽引車脫軌監(jiān)測系統(tǒng)如圖2所示。該系統(tǒng)主要由檢測發(fā)射模塊、接收傳輸模塊和接收?qǐng)?bào)警模塊組成。由安裝在無極繩連續(xù)牽引車梭車上的檢測發(fā)送模塊檢測到脫軌信號(hào)并通過ZigBee無線傳輸芯片發(fā)送給安置在牽引車所在巷道幫部的多個(gè)接收傳輸模塊中的一個(gè)或多個(gè)，接收傳輸模塊在收到脫軌報(bào)警信號(hào)后通過無線或有線通信方式把信號(hào)發(fā)送給接收?qǐng)?bào)警顯示模塊，接收?qǐng)?bào)警顯示模塊根據(jù)接收到的信號(hào)來進(jìn)行報(bào)警顯示，提示操作人員停止?fàn)恳嚨倪\(yùn)行，同時(shí)自動(dòng)切斷電源，停止?fàn)恳囘\(yùn)行并閉鎖。（1）檢測發(fā)射模塊：模塊由接近開關(guān)、無線發(fā)送裝置、電池組組成（圖3）。兩個(gè)接近開關(guān)分別安裝固定在梭車對(duì)角的兩個(gè)輪子附近，感應(yīng)面貼近軌道來感應(yīng)輪子是否脫軌。這樣不管出現(xiàn)什么樣的脫軌總有一個(gè)接近開關(guān)能夠感應(yīng)到并輸出信號(hào)。無線發(fā)送裝置固定在梭車上，當(dāng)裝置接收到接近開關(guān)發(fā)送的脫軌信號(hào)并經(jīng)過處理后，驅(qū)動(dòng)ZigBee模塊把報(bào)警信號(hào)通過無線方式發(fā)送給接收傳輸模塊。（2）接收傳輸模塊：模塊由無線接收裝置、電源模塊組成（圖4）。無線接收裝置按照一定距離依次安裝在無極繩連續(xù)牽引車軌道所在的巷道幫部，接收牽引車運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的由檢測發(fā)射模塊發(fā)送的脫軌報(bào)警信號(hào)。裝置接收到信號(hào)后通過CAN總線方式或無線方式傳送給接收?qǐng)?bào)警顯示模塊。（3）接收?qǐng)?bào)警顯示模塊（圖5）：模塊通過ZigBee模塊或CAN總線接收由接收傳輸模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)信號(hào)，通過解析后判斷脫軌情況，通過顯示模塊進(jìn)行報(bào)警顯示處理，并作出停電、閉鎖反應(yīng)。

一、概述

自來水水壓流量監(jiān)控一直是城市供水部門的重點(diǎn)和難點(diǎn)，由于沒有進(jìn)行有效監(jiān)控，水管爆裂，水源流失事故時(shí)有發(fā)生，自然資源遭受損失，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故苗頭，防患于未來，我公司研制開發(fā)了經(jīng)濟(jì)實(shí)用、可靠的水壓流量無線監(jiān)測系統(tǒng)，本系統(tǒng)能對(duì)水壓力、流量進(jìn)行實(shí)時(shí)無線監(jiān)測，數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)打印，從而提高了水壓流量管理水平。

二、系統(tǒng)組成和工作原理

系統(tǒng)主要由水壓力、流量RTU和監(jiān)測中心組成，如附圖所示；

水壓力、流量RTU主要完成對(duì)水管內(nèi)的水壓和流量數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送并接收監(jiān)測中心的指令，一旦壓力、流量不正常，RTU就會(huì)發(fā)出報(bào)警信息，請(qǐng)求監(jiān)測中心立即采取緊急措施。壓力、流量RTU可設(shè)置為自動(dòng)定時(shí)向監(jiān)測中心發(fā)送信息，也可設(shè)置為平時(shí)處于待命狀態(tài)，在收到監(jiān)測中心的指令后才將信息發(fā)送給監(jiān)測中心。

監(jiān)測中心由臺(tái)式計(jì)算機(jī)、一臺(tái)監(jiān)測中心數(shù)傳電臺(tái)和監(jiān)測中心軟件組成，監(jiān)測中心可將巡檢指令發(fā)送各監(jiān)測RTU，該RTU收到指令后即向監(jiān)測中心發(fā)送信息，監(jiān)測中心一旦發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情即可采取緊急措施。

摘要：給出了用無線收發(fā)模塊nRF9E5設(shè)計(jì)的局域網(wǎng)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)有毒氣體濃度進(jìn)行無線監(jiān)測的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。闡述了該系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)方法。文章通過構(gòu)建合理的通訊協(xié)議，有效地解決；了節(jié)點(diǎn)間的通訊尋址問題，保證了通訊的可靠性。

關(guān)鍵詞：nRF9E5；無線局域網(wǎng)絡(luò)；通訊協(xié)議；無線監(jiān)測

當(dāng)今，無線技術(shù)正快速應(yīng)用于許多產(chǎn)品之中，與有線技術(shù)相比，無線技術(shù)主要具有成本低、攜帶方便、省去布線煩惱等優(yōu)點(diǎn)。特別適用于工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)、小型無線網(wǎng)絡(luò)、無線RS485/232數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等。本文給出了一種用于監(jiān)測有毒氣體的無線局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)方案。

1系統(tǒng)的功能及組成

在石華工業(yè)中，為了有效監(jiān)測空氣中H2S、CL2等有毒氣體的濃度，把隱患消滅于萌芽狀態(tài)，通常需要設(shè)計(jì)許多無線網(wǎng)絡(luò)檢測系統(tǒng)。圖1所示就是一種多任務(wù)無線通訊局域網(wǎng)示意圖。該系統(tǒng)是由一臺(tái)中央監(jiān)控設(shè)備CMS（centermoniteringsystem）和多臺(tái)遠(yuǎn)程終端節(jié)點(diǎn)RTN（remoteterminalnodes）組成的多任務(wù)無線通信網(wǎng)絡(luò)。其中的中央監(jiān)控設(shè)備CMS主要由無線收發(fā)模塊Nrf9e5、報(bào)警裝置和上位機(jī)組成，能夠接收遠(yuǎn)程各節(jié)點(diǎn)信息，監(jiān)控節(jié)點(diǎn)運(yùn)行情況，并能根據(jù)上位機(jī)要求發(fā)送命令字到指定節(jié)點(diǎn)。各節(jié)點(diǎn)RTN主要由有毒氣體傳感部分和無線接收模塊Nrf9e5組成，能夠采樣并發(fā)送數(shù)據(jù)到CMS，接收并執(zhí)行CMS發(fā)送來的指令，并且可作為中轉(zhuǎn)站間接傳輸數(shù)據(jù)。

在CMS工作信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，各節(jié)點(diǎn)和CMS直接通訊，如圖中RTN100、RTN200和CMS之間可以直接通訊。在CMS工作信號(hào)覆蓋范圍外，各遠(yuǎn)程終端節(jié)點(diǎn)其上級(jí)相應(yīng)節(jié)點(diǎn)和CMS間接通訊，如圖中RTN121、RTN122依次通過RTN120、RTN100和CMS來進(jìn)行間接通訊。采用這種方法，可將系統(tǒng)擴(kuò)展成一個(gè)非常大的無線居域網(wǎng)絡(luò)。

1引言

隨著科技的進(jìn)步與人力資源的限制，越來越多的變電站采用無人值守的運(yùn)行管理模式。對(duì)于無人值守變電站所而言，變電站設(shè)備運(yùn)行環(huán)境溫濕度、水位、設(shè)備漏油異響等異常現(xiàn)象一直處于運(yùn)行監(jiān)視盲區(qū)，相關(guān)信息無法實(shí)時(shí)傳遞到監(jiān)控后臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視[1,2]。變電站防潮特巡、低溫特巡、高溫特巡等多項(xiàng)巡視作業(yè)需要檢查主控室、蓄電池室等設(shè)備室的溫濕度和空調(diào)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，繁重的工作量使人力短缺情況日趨緊張。變電站環(huán)境溫濕度等信號(hào)的在線監(jiān)控是無人值守變電站安全運(yùn)行的基礎(chǔ)保障[3]。通過安裝溫濕度檢測模塊，記錄溫濕度曲線供管理人員查詢，積累歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)現(xiàn)場時(shí)空變化溫濕度變化規(guī)律與特點(diǎn)，不僅可為環(huán)控輔助系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的科學(xué)設(shè)置提供數(shù)據(jù)參考，更重要的是通過實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)發(fā)生溫濕度越限時(shí)啟動(dòng)報(bào)警，提醒管理運(yùn)行人員及時(shí)掌握并調(diào)整環(huán)控裝置的工作設(shè)置值，避免因溫濕度越限造成設(shè)備損壞，具有重要的工程價(jià)值。近年來，部分變電站/所雖安裝了溫濕度傳感器監(jiān)控系統(tǒng)，但一般采用現(xiàn)場總線控制技術(shù)的溫濕度傳感器監(jiān)控系統(tǒng)[4]，依賴有線或光纖通道，功耗大、費(fèi)用高，構(gòu)成復(fù)雜，一旦遇到通道故障，修復(fù)難度大且時(shí)間較長。隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，其高性能低成本使測量終端與后臺(tái)的信息可靠交互已成為現(xiàn)實(shí)，尤其是Zigbee無線通信技術(shù)具有低功耗、低成本、可靠、網(wǎng)絡(luò)容量大、安全保密等一系列特征，在諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)變電站環(huán)境溫濕度的無線分布式監(jiān)測、集中式評(píng)估提供了技術(shù)保障，特別是在變電站的應(yīng)用工程的可行性已得到了初步驗(yàn)證[5,6]。鑒于此，本文設(shè)計(jì)了具有自我檢測功能的無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用模塊化分布式結(jié)構(gòu)，利用無線溫濕度傳感節(jié)點(diǎn)測量設(shè)備控制柜、環(huán)境、控制室等區(qū)域溫濕度信號(hào)，采用ZigBee無線組網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)傳感器的即插即用。另外，設(shè)計(jì)開發(fā)了系統(tǒng)自檢診斷功能以提升系統(tǒng)的可靠性和易維護(hù)性。

2無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)拓?fù)?/p>

2.1變電站環(huán)境溫濕度監(jiān)測需求與特點(diǎn)分析。許多電力設(shè)備都需要在特定的環(huán)境下運(yùn)行，例如開關(guān)柜、端子箱、計(jì)量柜和測控裝置等。因溫濕度過高造成設(shè)備運(yùn)行故障的案例時(shí)有發(fā)生。當(dāng)前，為保證電氣設(shè)備在合適的溫度和濕度環(huán)境下工作，在陰雨潮濕或酷暑高溫時(shí)，需要到變電站抄錄端子箱、開關(guān)柜、控制室、設(shè)備運(yùn)行室等處的溫濕度表計(jì)讀數(shù)，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，容易發(fā)生抄錄錯(cuò)誤和丟失，更主要的是不能在溫濕度超限的第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)異常，造成設(shè)備運(yùn)行的安全隱患。因此，為避免設(shè)備過熱或過濕發(fā)生安全事故，解放人力，開發(fā)設(shè)計(jì)一套性能穩(wěn)定先進(jìn)的變電站環(huán)境溫濕度在線監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備內(nèi)部、控制室及周圍空氣溫濕度的遠(yuǎn)程監(jiān)測具有重要的工程價(jià)值。變電站環(huán)境溫濕度監(jiān)測實(shí)施中需重點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn)：1溫濕度測溫具有待測點(diǎn)多，且分布廣的特點(diǎn)；2對(duì)投運(yùn)變電站現(xiàn)場布線改造困難，工作量巨大；3變電站現(xiàn)場電磁環(huán)境差，對(duì)電磁兼容要求高；4變電站取電有一定的要求。2.2監(jiān)測系統(tǒng)框架拓?fù)洹Ｑ兄崎_發(fā)的變電站環(huán)境溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。為降低現(xiàn)場布線的工作量和難度，保障系統(tǒng)工作的可靠性，系統(tǒng)采用無線通信和現(xiàn)場總線相結(jié)合的通信方式，分區(qū)域?qū)崿F(xiàn)分布式測量、集中式管控。研制的系統(tǒng)主要由3個(gè)部分組成：分布式傳感器節(jié)點(diǎn)、通信協(xié)調(diào)器和站級(jí)后臺(tái)。其中，傳感器節(jié)點(diǎn)用于實(shí)現(xiàn)待測對(duì)象的溫濕度測量和數(shù)字化，并基于ZigBee組網(wǎng)技術(shù)，組成以協(xié)調(diào)器單元為中心的無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，將采集到的溫濕度數(shù)據(jù)無線傳輸給協(xié)調(diào)器單元，實(shí)現(xiàn)傳感器的即插即用。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)管理著所有與之相連的傳感器，并且接收來自傳感器的溫濕度信息數(shù)據(jù)，然后將收集到的所有傳感器的溫濕度數(shù)據(jù)向上傳輸至監(jiān)測中心管理器。監(jiān)測中心管理、記錄、顯示所有的溫濕度數(shù)據(jù)，還可以針對(duì)不同的要求進(jìn)行分析警報(bào)。比如，溫度超過限定值的時(shí)候，管理中心會(huì)發(fā)出警報(bào)；無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)帶有報(bào)表功能，可以根據(jù)傳感器或者用戶設(shè)定的設(shè)備名稱等查看歷史溫濕度數(shù)據(jù)，生成相應(yīng)的報(bào)表對(duì)溫濕度變化進(jìn)行分析和處理；監(jiān)測中心還擁有特有的自我診斷功能，定期對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行檢測。

3監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1硬件設(shè)計(jì)。3.1.1傳感器節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度信息的采集、預(yù)處理和無線傳輸數(shù)據(jù)。包括微控制器模塊、傳感器功能模塊、無線通信模塊和電源功能模塊等。本裝置無線溫濕度傳感器基于CC2530模塊實(shí)現(xiàn)[7]，應(yīng)用SHT20傳感器實(shí)現(xiàn)溫濕度信息的傳感，應(yīng)用CC2530模塊自帶的A/D實(shí)現(xiàn)測量信號(hào)的數(shù)字化，無線溫濕度傳感器電源支持內(nèi)部高性能的鋰電池供電或外接電源兩種方式，以提高傳感器使用的便捷性。研制的無線溫濕度傳感器工作流程及傳感器實(shí)物如圖2所示。3.1.2協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)管理所屬區(qū)域傳感器節(jié)點(diǎn)，接收區(qū)域范圍內(nèi)傳感器傳輸?shù)臏貪穸葦?shù)據(jù)信息，并將接收到的信息及傳感器節(jié)點(diǎn)信息通過CAN總線傳輸給監(jiān)測中心。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)基于CC2530設(shè)計(jì)[7]，根據(jù)功能可劃分為無線通信功能模塊、微控制器功能模塊、CAN通信功能模塊和電源功能模塊等。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的電源模塊采用市電220V供電，可以保證溫濕度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、全天候準(zhǔn)確傳輸。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的工作流程如如圖3所示。3.1.3站級(jí)后臺(tái)。監(jiān)控中心的硬件采用Niagara工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，通過CAN總線與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。同時(shí)，通過數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及顯示器進(jìn)行人機(jī)交互。供電方式采用市電220V交流，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。3.2軟件設(shè)計(jì)。本文提出的無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)采用C語言以及SQL數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)。監(jiān)測系統(tǒng)軟件通過數(shù)據(jù)接口接收協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)膫鞲衅鳒貪穸葦?shù)據(jù)以及傳感器信息，并將各類信息結(jié)合用戶設(shè)定的溫濕度測點(diǎn)名稱存入到數(shù)據(jù)庫中。同時(shí)，軟件基于用戶定義的檢測點(diǎn)名稱實(shí)現(xiàn)檢測點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫濕度數(shù)據(jù)的可視化。如果傳感器溫濕度數(shù)據(jù)超過對(duì)應(yīng)的用戶設(shè)定報(bào)警閾值，軟件會(huì)做出相應(yīng)的報(bào)警提示。監(jiān)測后臺(tái)工作流程圖如圖4所示。其中溫濕度信息診斷預(yù)警主要采用閾值法，依據(jù)相關(guān)運(yùn)行規(guī)程制定，部分規(guī)則如下[8]：1主控制室和計(jì)算機(jī)室的溫度范圍為18～25℃，溫度變化率每小時(shí)不應(yīng)超過±5℃,相對(duì)濕度宜為45％～75％；2繼保室溫度變化范圍為5～30℃,溫度變化率每小時(shí)不超過±5℃,相對(duì)濕度宜為45％～75％,任何情況下無凝露。當(dāng)然，通過預(yù)留閾值整定設(shè)置接口，系統(tǒng)同時(shí)支持閾值的差異化調(diào)整。

摘要：如今，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展速度很快，與信息技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)融合。在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，廣播電視發(fā)射臺(tái)也做出了很大改變，經(jīng)過不斷努力，逐漸提升了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。在這個(gè)系統(tǒng)中，主要將自動(dòng)監(jiān)測、協(xié)調(diào)操控以及安全保護(hù)集中在了一起。本文闡述了廣播電視發(fā)射臺(tái)自動(dòng)化信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及設(shè)計(jì)原則，對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，分析了該系統(tǒng)的相關(guān)應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：廣播電視；發(fā)射臺(tái)；自動(dòng)化信號(hào)；監(jiān)測系統(tǒng)

一直以來，在公共基礎(chǔ)設(shè)施中，人們對(duì)廣播電視發(fā)射臺(tái)給予了高度重視，發(fā)射臺(tái)占據(jù)著不可或缺的位置，需要對(duì)廣播、電視節(jié)目信號(hào)等進(jìn)行有效的傳送，將相關(guān)信息等發(fā)送給廣大的受眾。就發(fā)射臺(tái)而言，在播出方面，要想具有較強(qiáng)的能力，能夠使工作過程具有較高的安全性，應(yīng)該加大系統(tǒng)的建設(shè)力度，尤其在各節(jié)點(diǎn)信號(hào)方面，都要進(jìn)行全面監(jiān)測，并且使機(jī)房受到全面監(jiān)測，經(jīng)過這樣的方式，一些安全隱患可以盡早發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而采取有效的解決措施，使系統(tǒng)能夠高效運(yùn)行，呈現(xiàn)出良好的工作狀態(tài)，保證系統(tǒng)的安全可靠性。

一、系統(tǒng)總的設(shè)計(jì)原則

對(duì)于廣播電視發(fā)射臺(tái)來說，建立健全的信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)是客觀要求，能夠?qū)ο嚓P(guān)的信號(hào)進(jìn)行有效管理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測，體現(xiàn)了較強(qiáng)的自動(dòng)化水平，有助于及時(shí)識(shí)別相應(yīng)的信號(hào)故障，在根本上，為節(jié)目的順利播出打下了基礎(chǔ)，還可以提升安全水平。為了實(shí)現(xiàn)電視節(jié)目的安全播出，對(duì)自動(dòng)化信號(hào)監(jiān)測進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該遵循下面幾個(gè)原則：（一）穩(wěn)定安全原則。不管是信號(hào)的監(jiān)測工作，還是設(shè)備的監(jiān)測工作，都采用了嵌入式，在全部的模塊中，對(duì)熱插拔方式進(jìn)了積極應(yīng)用，在很大程度上，提升了監(jiān)測系統(tǒng)的安全性，這對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。（二）業(yè)務(wù)流程。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該從用戶模式出發(fā)，對(duì)部門職能也要進(jìn)行全面關(guān)注，尤其在業(yè)務(wù)流程方面，需要采取有效的手段，對(duì)其進(jìn)行簡化，明確簡化的目標(biāo)，保證結(jié)果的順利輸出。不僅如此，在配置方面，也應(yīng)該合理簡化，這樣可以防止重復(fù)輸入。（三）維護(hù)簡便原則。針對(duì)子系統(tǒng)，應(yīng)該做好相關(guān)的維護(hù)工作，系統(tǒng)可以自我診斷，進(jìn)行自動(dòng)化報(bào)警，為維護(hù)人員提供了諸多便利，可以盡早發(fā)現(xiàn)故障，及時(shí)排除故障。在排除故障時(shí)，僅更換相應(yīng)的模塊就能夠完成故障排除工作，不需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重新配置。

二、機(jī)房現(xiàn)狀概述

現(xiàn)對(duì)上半年的工作做出總結(jié)和下半年的工作打算。上半年，市無線電管理處在省信產(chǎn)廳、市委、市人大、市政府的領(lǐng)導(dǎo)下，認(rèn)真貫徹執(zhí)行國家的有關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章和市人民政府的文件規(guī)定，發(fā)揚(yáng)艱苦創(chuàng)業(yè)、開拓奮進(jìn)的精神，切實(shí)搞好無線電頻率和臺(tái)站管理，全面開展無線電管理監(jiān)督檢查、無線電監(jiān)聽、監(jiān)測和干擾查處工作，確保了各類無線電通信暢通，保障了重要通信和航空通信安全。

一、上半年工作總結(jié)

（一）認(rèn)真做好無線電臺(tái)站年檢驗(yàn)證工作，嚴(yán)格無線電頻率和臺(tái)站管理

今年我處與行政服務(wù)中心聯(lián)合發(fā)出無線電臺(tái)站年檢驗(yàn)證通知共50余份，同時(shí)為提高工作效率，方便用戶辦理手續(xù)，所有的行政審批項(xiàng)目和年檢工作都在政務(wù)服務(wù)中心辦結(jié)。到6月底，全市年檢率達(dá)到80%以上。為一家新設(shè)臺(tái)單位辦理了設(shè)臺(tái)相關(guān)手續(xù)。

嚴(yán)格按照新版《無線電頻率劃分規(guī)定》和“無線電臺(tái)站審批程序”，對(duì)用戶報(bào)送的申請(qǐng)資料進(jìn)行認(rèn)真審核，積極指導(dǎo)和協(xié)助用戶填寫好“無線電臺(tái)站技術(shù)參數(shù)表”，并遵循科學(xué)、合理的原則規(guī)劃臺(tái)站地址和指配無線電頻率，做到建站合理，審批嚴(yán)格，辦證迅速，服務(wù)及時(shí)周到。為確保我國第三代移動(dòng)通信和我市農(nóng)村的“村村通”工程建設(shè)的有序開展，我們開展了對(duì)第三代移動(dòng)通信和農(nóng)村“村村通”工程所用頻率的清理工作，保證所用頻率的電磁環(huán)境干凈無干擾。

（二）、加強(qiáng)法律法規(guī)知識(shí)學(xué)習(xí)和宣傳，認(rèn)真開展執(zhí)法檢查

摘要:廣播電視無線發(fā)射技術(shù)在進(jìn)入21世紀(jì)后產(chǎn)生巨大革新，希望以此提高廣播電視信號(hào)傳輸質(zhì)量，換取更穩(wěn)定、高效、高質(zhì)和快捷的個(gè)性化用戶服務(wù)體驗(yàn)。對(duì)廣播電視無線發(fā)射技術(shù)的現(xiàn)實(shí)優(yōu)勢作簡要闡述，重點(diǎn)探討虛擬儀器在廣播電視無線發(fā)射技術(shù)體系監(jiān)測系統(tǒng)中的創(chuàng)新應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:廣播電視;無線發(fā)射技術(shù);優(yōu)勢;虛擬儀器;監(jiān)測系統(tǒng)

1廣播電視無線發(fā)射技術(shù)的基本內(nèi)涵與應(yīng)用優(yōu)勢

1.1基本內(nèi)涵

廣播電視無線發(fā)射技術(shù)是數(shù)字化廣播電視的基礎(chǔ)技術(shù)之一，在信號(hào)傳輸覆蓋范圍較廣、安全可靠性較高且能實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)傳輸損失的有效控制。其主要應(yīng)用機(jī)制是無線電波，廣播電視節(jié)目播放過程中，技術(shù)后臺(tái)會(huì)根據(jù)技術(shù)調(diào)制將信息加載于無線電波上，使其能通過空間傳播順利到達(dá)收信端。電波引起的電磁場變化也會(huì)在導(dǎo)體中不斷產(chǎn)生電流循環(huán)，并通過解調(diào)程序?qū)⑿畔碾娏髯兓刑崛〕鰜?，以此達(dá)到信息傳播目的。

1.2應(yīng)用優(yōu)勢