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1系統總體設計
農作物的生長受到各種不同環境因子的影響，這些環境因子對作物生長發育的影響各不相同[1]。目前，科學家分析影響植物生長的環境因子達52種，其中空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、光照強度、二氧化碳濃度是影響植物生長最主要的幾種環境因子。根據系統監測與控制需求分析，確定系統結構如圖1所示。
2系統硬件設計
2.1傳感器選型
要實現對溫室環境因子參數的監測，必須選擇適合系統的傳感器[2]。為了便于電路設計，系統土壤溫濕度傳感器選擇上海搜博公司生產的SLHT5溫濕度傳感器。該傳感器內置SHT10器件，主要用于土壤溫濕度測量。光照度傳感器選用ROHM公司的BH1750傳感器。該傳感器是一種用于兩線式串行接口的數字型光強度傳感器，內部包含一個16位模數轉換器，直接輸出數字信號。因此，該傳感器使用時不需再進行復雜計算，使用非常方便。二氧化碳傳感器選用MH-Z14NDIR紅外二氧化碳傳感器。該傳感器利用非色散紅外（NDIR）原理對空氣中存在的二氧化碳進行檢測，是一款高分辨率、高靈敏度的傳感器，無氧氣依賴性，壽命長，供電電壓為4～6V，提供UART、模擬電壓信號、PWM波形等多種輸出方式。該傳感器內置溫度傳感器，可進行溫度補償，具有良好的線性輸出能力。幾種傳感器外形如圖2所示。
2.2主控制器設計
系統主控制器性能的好壞直接影響系統可靠性。本系統采用基于ARMCortex-M3內核的STM32系列單片機[3]。系統選用STM32F103VE作為主控芯片，主頻72MHz，內部含有256K字節的FLASH和64K字節的SRAM，LQFP100封裝。操作系統選用了μC/OS-Ⅱ嵌入式實時操作系統[4]。主控制器結構框圖如圖3所示。
3系統軟件設計
軟件是整個系統的靈魂，對于系統的運行來說至關重要，各個操作都是在軟件的協調下進行的。系統的軟件設計包括溫室控制系統的軟件設計、通信接口驅動程序設計、上位機管理軟件的設計等。本系統上位機軟件因選取組態軟件，此處不再贅述。
3.1系統主程序
系統的主程序是軟件設計的核心環節，對整個程序架構起關鍵作用。系統上電后，將進行初始化，隨后進入主程序。系統可以進行模式選擇，分為手動和自動兩種方式。在進入相應的子程序后，將逐步完成按鍵的掃描和服務、控制方式設置、環境參數采集、通信接口驅動和執行處理控制等程序，主程序流程圖如圖4所示。
3.2CAN總線通信協議
CAN總線有其自身的特色，傳送的報文沒有目標地址，采取全網廣播方式，每個節點通過反映數據性質的報文標識符篩選報文，能夠實現即插即用，可在線上網下網，增強了數據的安全性，滿足控制系統及其他較高數據要求的系統需求。CAN總線通信軟件設計包括CAN總線的初始化、報文發送和報文接收3個模塊[5]。本系統所使用的芯片因其有專門一整套為其設計的固件驅動程序，因而大大簡化了編程過程，為開發者省去了許多時間，可以將更多的精力放在實現系統功能上。
本系統上位機軟件選用組態王組態軟件。組態王（Kingview）是由北京亞控自動化軟件有限公司開發的一款具有易用性、開放性和集成能力的通用組態軟件。使用組態王的基本流程為：設計圖形界面、構造數據庫、建立動畫連接、運行和調試。上位機是系統與用戶直接對話的窗口。組態王提供了豐富的系統界面設計資源。本系統分別設計了登錄界面、溫室狀態與控制界面、參數修改界面、實時與歷史曲線界面、報警與事件界面，實現了系統相關功能[6]。
5結語
系統完成設計后，配合硬件試驗資源，在楊凌農業示范園進行了實地測試，系統測試運行界面如圖5所示。測試結果表明，基于組態軟件的溫室智能監控系統能夠實現系統預期功能，操作簡單、使用方便，系統運行情況良好。
作者:馮春衛 閔衛鋒 單位:楊凌職業技術學院
參考文獻
[1]肖乾虎.基于ZigBee/GPRS的作物生長環境因子遠程監測系統研究[D].海口:海南大學,2014.
[2]楊少春.傳感器原理及應用[M].北京:電子工業出版社,2010.
[3]丹,宗振海,陳慧珊,等.基于STM32的智能溫室遠程控制系統的設計[J].浙江農業學報,2014,26（3）791-796.
篇2
1監控構成與原理
配電監控系統，主要是由三個部分的工作站而組成的。這三個部分分別為打印機管理員工作站，工程師工作站以及最后的智能化開關柜。而如果想要工控機進行正常的通訊，這就需要我們結合之前所提到的三個部分中的電力儀表，由此而進行開關柜的通訊系統，以及開關系統。同時，我們還應該安裝幾個分屏，比如說功率因數補償屏以及過橋屏模塊和另外的其他分屏。
2監控系統構成
2．1服務器
如果進行監控網絡的設計，要重新配置底層配電源元件，且需要進行通信網絡的設計和施工。傳統配電系統不具備通信電纜的條件，為了保證通信的基礎，加入無線通信也是配電監控系統的發展趨勢，其可以透明地把配電系統串口信號進行雙向無線傳輸，還能使用工頻段，不需要進行申請。會隨著上網的普及，轉換器運用也會在逐步增加，對于這些產品提供標準的通信接口，還要提供雙向透明數據，讓大家不用知道復雜的通信原理協議下，不用麻煩的更改原有程序，就能讓工業串口設備的串口通信轉換為無線網絡通信，目前已經很多國內系統廠商都在實行提出了無線組網的方案。
2．2光纖交換機
該監控系統之中的光纖交換機，是由一個網絡體系而組成的，這一網絡系統的主用功能就是為了儲存。其中這一系統之中的通訊功能，都是由這一設備在網絡之中進行的。因此，光纖交換機這一設備不僅僅可以幫助我們儲存資料，而且還可以幫助我們進行大部分情況之下的監控任務。同時，可以提高了數據備份速度，更增加了對存儲系統的冗余連接，并且我們還可以通過使用循環嵌套來使得我們的光纖交換機減少用電量。作為程序中存放所采集到的電量參數的地址，我們需要使用到DB數據塊。如果要從技術上來講，連接設備、設備接口和通信控制協議，可以構成一個SAN系統。
3監控軟件系統設計
監控軟件系統的設計，主要作用是為了能夠幫助我們進行遠處信息的采集，這一系統的設計采用了獨立的運行系統以及數據庫，它的工程師工作站用的是運行Windows2000。專業網絡版組態軟件是基于組態軟件TelePower為基礎，而開發使用的監控系統。這一監控系統可以有效的降低電壓的使用度數，同時增加軟件的畫面效果。由此而使得我們所看到的，呈現出來的畫面是高配置的模擬畫面。該監控系統的主要功能是為了能夠的將登錄，以及各種表格，和各種數據，乃至于操作記錄等，其中，甚至是較為困難的，難以解決的任務，都可以使用這一監控系統。因此，這一監控系統不僅僅可以做到較為高難度的監控要求，還可以確保一定的安全;可通過網絡狀態檢測、綜合判斷等，進而提高整個配電系統的可靠性。
3．1PLC設計
筆者所在的某國際機場低壓配電監控系統所使用的軟件，其特點主要就是能依據循環嵌套的這一種模式，從而實現了這一控制系統在使用的時候能夠盡可能的較少電壓的使用。而在另外一種形態的時候，這一軟件又可以DB數據塊作為程序中存放所采集到的電量參數的地址:(1)功能塊FC31(Measurement)主要實現通過移動定義的變量P，實現開關遠程分合;(2)功能塊FC32(Commstatesum)這一功能塊的主要目的就是為了能夠更好的采取一一對應的方式，由此而進行數量的采集。
3．2人機操作界面
國際機場低壓配電監控系統是西門子的專業軟件作為使用的平臺，然后以WINDOWM7作為這一人機操作界面的操作系統的一部分，同時另外使用不同的服務器作為這一操作系統的另一部分，由此而組成的人機操作界面。(1)用戶管理及操作權限。這是需要工程師級別的用戶才可以使用的操作權限，對于一般的操作人員，是不具有這一操作權利的。這一做法的主要目的就是為了使得人機操作界面，能夠處于一個較為安全的環境之中。而這一操作權限的控制，主要原理為低電壓的配置。(2)圖形化系統。圖形化系統不僅僅可以實現傳統的監視任務，更加值得稱贊的是圖形化系統還可以實現復雜化的監控任務。這都是通過圖形化設計器這一機型，從而使得圖形化系統能夠在運行的時候，做到這一成果。在圖形化系統在進行運行的時候，可以依靠圖形化設計器呈現出現場的實時監控，這就很大程度上的保證了機場之中的安全。(3)數據的采集與處理。人機操作界面之中的數據，主要采集來源是數據庫儲存。對于數據的采集以及處理來說，正是因為配備了低電壓的系統來進行數據采集設備的開關，因此重要的信息都會被采集進數據庫之中。并且，這一設備同時配合以多功能的電力系統開關，就可以直接采集到監控系統的信息。(4)報表管理。報表管理主要使用的是電能報表，這一管理可以自動的運行關于報表的各個方面的內容，其中包括了報表的歷史，報表的操作記錄，報表的查詢以及等等其他的各個方面的報表數值。這些報表數值不僅僅可以給我們呈現出關于電能費率的相關數據的表格，還可以讓我們方便的查詢在這些數值形成過程之中的具體細節。(5)事件記錄和故障報警。事件紀錄以及故障報警，是可以詳細給我們呈現出事件發生時候的所存在的所有內容。甚至于，這一內容之中還包括了值班人員的信息等等，并且還可以自動對運行設備發送控制指令。(6)打印。對于給需要打印的作業進行打印，在這一機器進行運行的時候，需要有動態內容的設定，并且同時還需要設置打印作業的時候所需要的相對應的數據，這樣才可以在低壓的情況之下，進行打印。
4結語
由以上的實踐研究，我們可以清楚的知道，這一電子監控系統具有很高的可實用性。這一監控系統，不僅僅可以很好的做到了安全簡單這一基礎要求，同時也可以更好的提高了工作人員們的工作效率。使得工作人們能夠在遠程就可以進行這一監控系統的操作使用，并且這一設備也很好的實現了數據儲存這一要求。因此，這一電子監控設備不僅僅達到了我們所需要的設計目的，同時這一監控設備在實際的運用之中，發揮了更好的使用效果。
作者:唐瀾劍 單位:成都雙流國際機場股份有限公司
參考文獻
篇3
按照網絡化教育系統的任務、特點,將該門課程的虛擬實訓平臺各功能模塊設計下:(1)配置文件正確性驗證。具備系統安裝正確性驗證功能,如果配置文件參數設置錯誤,會根據錯誤情況提示用戶進行相關參數的修改。(2)產生測點信息。虛擬平臺能隨機產生需要定義的測點以及該測點的各種虛擬參數,由于在系統配置完畢后需要驗證整套系統是否能有效的實現風電瓦斯閉鎖,因此該虛擬數據還應支持用戶自行修改。(3)測點定義。結合系統給出的各類測點,用戶能對測點的詳細參數進行設置。包含模擬量傳感器的報警值、斷電值、浮點值、預警值的設置以及控制口的關聯;開關量傳感器的斷線、正常狀態、非正常狀態的設置以及控制口關聯;控制量的常開與常閉狀態的設置;交叉斷電等。(4)報警信息提示及查詢。對于虛擬平臺產生的報警、斷電等異常信息,系統能通過語音等方式及時提醒用戶,并具備對于歷史信息提供查詢的功能。(5)統計報表管理。虛擬平臺能夠對模擬量及開關量的數據,分站的運行狀態統計形成報表,并提供打印、導出功能。
3總體設計
煤礦安全監控虛擬實訓平臺采用B/S結構,應用Web服務器、JSP動態網頁設計及網絡模擬器等技術,構建虛擬實訓環境。網絡模擬器包可以安裝在網絡互聯實訓室的服務器上,也可以安裝在校園網的服務器上。學生只要在瀏覽器頁面中輸入服務器的IP地址,即可登錄到虛擬實訓平臺對各項參數進行配置和調試。整個虛擬實訓平臺的核心是測點定義以及正確性驗證這部分功能,而用戶的測點定義必須遵循《煤礦安全規程》、《AQ1029-2007》以及其他相關規程規范的要求,并結合平臺提供的虛擬數據詳細設置傳感器的報警值、斷電值、復電值等參數。
4詳細設計
(1)傳感器的設置。在采煤工作面上隅角設置瓦斯傳感器1個;在工作面回風巷距工作面10米處設置瓦斯傳感器1個;在工作面回風巷末端10-15米的范圍內設置瓦斯傳感器1個、風速傳感器1個,若是自然礦井還應增加一氧化碳傳感器1個、溫度傳感器1個;在工作面進風順槽工作面移變處設置饋電傳感器、開停傳感器若干,用于檢測工作面主要設備的開停和饋電狀態;工作面回風巷長度若超過1000米,則還應在中部增設瓦斯傳感器1個;煤與瓦斯突出礦井,在工作面進風順槽處設置瓦斯傳感器1個;采用串聯通風的采煤工作面,被串工作面的進風巷10-15米處設置瓦斯傳感器1個;有專用排瓦斯巷道的工作面,必須在專用排瓦斯靠近回風巷10-15米處設置瓦斯傳感器。以上為虛擬實訓平臺自帶的已定義好的虛擬測點,考慮到系統擴展性,支持自定義各類模擬量和開關量傳感器的定義。修改數據庫中的表t_point即可實現。其中tpointNo為定義測點編號,fzID為定義分站號,lxID為定義傳感器測點類型,dwID為定義傳感器量產單位,Val為虛擬數據初始值,Wave為虛擬數據波動比例。(2)測點定義正確性驗證。當用戶對已有的測點定義完畢,需要虛擬實訓平臺對其正確性進行驗證,而驗證其正確性的依據是《AQ1029-2007》。如:工作面及上隅角瓦斯傳感器報警值應≥1%,斷電值應≥1.5%,復電值應<1%;回風巷的瓦斯傳感器報警值應≥1%,斷電值應≥1%,復電值應<1%等。
篇4
1．2系統層次結構
產廢、處廢監控子系統的層次結構監控一體機集成了采集設備，包括RFID讀卡器、激光掃描器、紅外觸摸屏，通過RS－232串口連接電子地磅和電子秤，完成重量采集；監控手持機具有掃描RFID標簽、條碼標簽、網絡連接等功能，可與監控一體機通信。數據上報服務實時上報轉移批次、計量信息、廢物信息等業務數據到環保監控中心，同時下載轉移聯單、廢物類別等基礎數據到本
2系統功能的設計與實現
2．1產廢監控系統設計
產廢監控流程包括危廢入庫、車輛計皮、危廢裝車、車輛計毛、危廢轉出。操作人員使用監控手持機掃描粘貼在危險廢物包裝上的廢物標簽，輸入危廢類別、單件凈重等完成廢物收集。系統允許三種方式記錄裝車危險廢物信息，包括現場貼標簽裝車、選擇倉庫廢物件裝車、手持機掃描標簽裝車。
2．2處廢監控系統設計
處廢監控流程包括車輛計毛、手持機點檢、車輛計皮。危險廢物進入處置企業，系統根據車輛毛重，計算轉入危險廢物重量是否在允許誤差范圍內。手持機掃描廢物件，記錄該件去向（進入處置車間或者進入倉庫）。危險廢物監控系統業務流程
2．3系統的實現
監控主機和監控手持機軟件采用客戶端和服務器（Client／server，C／S）架構，基于Qt4．8開發，在Linux和嵌入式Linux操作系統上運行。軟件使用開源數據庫MySQL5．0，基于開放數據庫互連（OpenDatabaseConnectivity，ODBC）方式連接數據庫。ODBC連接方式使軟件對數據庫操作不依賴于特定的數據庫管理系統，保證軟件的可移植性。數據交換服務基于WebService平臺，通過TCP／IP協議與監控主機互聯，實現環保中心危險廢物管理信息系統與前端采集系統業務數據和基礎數據同步。
3系統應用
危險廢物實時監控系統已在某市試用醫藥廢物轉出界面。產廢監控子系統部署在某制藥企業，處置監控子系統部署在某廢物處置中心。制藥企業產生的危險廢物主要有廢藥、過期試劑、生產廢液等，通過該監控系統，環保中心能實時掌握醫藥廢物的種類、重量、貯存時間，并可根據相關規定通知企業處置廢物。運輸車輛進入處置單位時，系統分析廢物重量，判斷運輸過程是否出現非法傾倒的情況，及時向環保中心反饋信息。
篇5
(3)信息:通過可變信息標志等外場信息設備及網絡等多種方式交通信息，將實時交通信息傳遞給車輛，以便駕駛員安全、及時地適應交通變化，有利于交通流在時空上得以合理分布，充分發揮道路運行能力和交通服務水平。
(4)信息共享:形成以路段監控分中心為道路交通信息源頭，以存儲與共享平臺為樞紐的信息共享與交換體系。
2監控系統需發揮的作用
(1)重點做好立交區、長下坡、易多霧積雪結冰路段、隧道及沿線設施的交通運行狀況的監測，并注意長下坡路段降雨、橫風的情況，做好該氣象條件下的交通流疏導提示。
(2)能夠實現在大監控業務量中，快速、準確的提取出交通隱患和交通事故信息，并在第一時間發出警報，使交通管控人員能夠快速做出相應，并通過聯網監控，迅速通知監控中心，開展聯動救援，在最短時間內采取有效措施，控制住事態的范圍和規模，保證整個高速公路運營的安全有序。
(3)如果路段所在區內存在凍雨、大霧、冰凌等季節性氣象災害，運營管理宜作兩個工況考慮:①晴好天氣等條件下的正常交通;②凍雨、大霧、雪、結冰等條件下的非正常交通。
3監控外場設備布設方案
(1)攝像機
路段監控采用視頻全程監控的模式，在重點區域(連續長下坡、服務區、特大橋、小半徑路段、自救助匝道、季節性多霧及結冰路段)設置攝像機，實現無盲區覆蓋。其余一般路段每間隔2km設置1套攝像機，均采用激光夜視高清攝像機，隧道作為重點監控區域已由隧道機電專業設置了攝像機。
(2)氣象檢測系統
云南境內的重要路段，某些高速公路路線途徑的地區群山連綿，山地、溝谷、丘陵、河谷平原和山間盆地相互交錯，橋隧比極高，冬季易出現雨、霧、雪、冰等情況，再加上連續長下坡等因素，會對道路行車安全產生不利影響。按照交通運輸部及中國氣象局《公路交通氣象觀測站網建設暫行技術要求》的相關規定，結合地域氣候特點，干線公路需要設置兩種類型的氣象觀測站:局地站和普通站。局地站代表的是較短路段、特殊地形地物處或橋梁結構物的特定交通天氣狀況，如低能見度大霧頻發路段、易結冰橋梁、易發生水淹水毀路段等，主要針對局地惡劣天氣頻發且嚴重影響交通的氣象條件。普通站代表的是較大范圍或較長路段的一般天氣狀況，主要是為滿足路線、路網層次的氣象信息需求，起到加密和補充氣象觀測網的作用，支持公路及其沿線天氣狀況的監測與預報，有利于提高天氣預報的準確性和精細程度。普通站盡可能選取在相對開闊無遮擋的地方。局地站:在同樣低溫的情況下，隧道洞口路面及特大橋橋面相對路基段更易結冰。橋隧比超高，路基段少，橋隧相連的情況十分普遍，特別是海拔2000m以上的地區冬季氣溫較低，易出現大霧，上述問題將更加突出。針對上述情況，結合特大橋、隧道的分布情況，需在橋隧相連的特大橋、超過500米的單獨特大橋附近均設置了遙感式路面狀態及能見度檢測器作為局地站，使運管部門及時掌握路面狀態(干燥、濕滑、水冰雪等覆蓋物)、能見度(雨、霧、霾、沙塵等造成能見度降低的原因)，對外提供實時準確地公眾服務信息，對內及時有效地調用相應的人力物力資源，采取路面處理等措施消除危險隱患。普通站:氣候具有垂直分帶明顯、水平變化不大的特點，按照布設間距，根據海拔分布，在具有典型區域氣候特點地區均設置全要素氣象檢測器作為普通站，與路段或橋梁攝像機合并設置，配合攝像機的視頻檢測功能，及時掌握區域氣象條件，采取有效的交通控制措施，實現異常氣候條件的安全管理。
(3)信息標志
某些路段橋隧相連的情況普遍，路基段較少，上述區域發生異常事件時，車輛無法掉頭或掉頭困難，這就更加增大了緊急情況下交通組織和事故救援的難度，只有互通立交是高速公路向區域路網進行交通疏散的唯一手段，因此根據構造物的分布特點，需要砸在交通管控的重要位置設置情報板用以路況信息，引導車輛行駛，輔助完成交通組織。結合立交分布特點，立交附近設置F型情報板，在交通量較大的立交設置門架式可變情報板。服務區兩側均設置服務區信息標志，用以向駕乘人員提供路況消息，隧道洞口作為交通組織的重點區域已由隧道機電專業設置情報板。
(4)車輛檢測器
根據規范，在各立交、主線站附近均設置車輛檢測器用以反映路段內交通流分布情況，采用在云南省已廣泛使用并且效果較好的雙波長微波車檢器。
(5)交通量調查站
按照《國家高速公路網交通量調查觀測點布局規劃》的要求，屬國高網項目路段需要設置一類調查站和二類調查站。一類調查站的調查數據以反映路網宏觀交通量特征為主，主要為宏觀決策提供支撐，在功能上兼容二類調查站;二類調查站的調查數據以反映道路運行狀態和運行質量為主，主要為路網監控、應急處置、公眾出行信息服務提供信息支撐。具體設置方案如下:一類調查站:根據里程長度，設置于交通量平穩路段，與全程監控攝像機合并設置。
4傳輸模式
(1)外場設備
監控數據與視頻圖像均采用全數字的傳輸方式，所有外場監控設備通過工業以太網交換機接入收費站內的視頻傳輸交換機，再由通信系統提供的以太網電路上傳至監控分中心。各交換機之間利用主干光纜組成千兆光纖自愈環網，保證數據、圖像傳輸的穩定可靠性。
(2)隧道監控設施
各隧道視頻圖像、控制信號先傳輸至隧道管理所視頻傳輸交換機，再由隧管所上傳至站內通信點，最后經通信系統匯總至監控分中心。
(3)網絡性能要求
路段分中心內部網絡及外場設備至路段分中心互聯的IP網絡性能指標滿足《IP網絡技術要求－網絡性能參數與指標》(YD/T1171－2001)所規定的1級(交互式)或1級以上服務質量(QoS)等級要求。具體指標如下:網絡時延上限值為400ms;時延抖動上限值為50ms;丟包率上限值為1×10－3。
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1.2暖通空調系統的主要類型
高層建筑的暖通空調系統的類型根據高層建筑設計的不同也有所不同，主要分為三種類型，第一種是全水系統，第二種是全空氣系統，第三種是空氣-水的綜合系統。暖通空調的全水系統是指高層建筑中的空氣溫度和濕度都會由水進行調節。其利用的原理是水的比熱容更大，單位面積水可以容納更多的熱量，換言之水問的身高和降低都很緩慢，所以高層建筑就可以利用晚上的水循環將熱量源源不斷的輸送到建筑當中。高層建筑暖通空調的全空氣系統比全水系統更加直接，這種系統設計是直接將空氣的溫度加熱到適宜人體居住的溫度，讓后通過復雜的運輸系統，直接注入到高層建筑內部，同時抽走或者將冷空氣和污濁的空氣擠走，保證在高層建筑里的人可以隨時享受到溫暖且新鮮的空氣。而高層建筑暖通空調的水-空氣系統就是將同時借助水和空氣兩種方式同時供暖，取長補短，其效果也往往會更好。
2高層建筑暖通空調系統設計的準備工作
高層建筑暖通空調系統的設計關乎高層建筑的安全性和居住的舒適性，其設計工作非常關鍵，但是由于高城建筑的復雜性，其設計工作要比一般的建筑要困難得多。首先，高層建筑暖通空調系統的設計人員應當對高層建筑的設計了如指掌，對于高層建筑的內部結構非常清晰，只有這樣才能科學的對于高層建筑暖通空調系統進行布局，保障系統運行的平穩和安全。其次，高層建筑暖通空調系統的設計應當關注建筑所在地的環境情況。處于南方和處于北方或者處于高原和處于盆地的高層建筑暖通空調系統設計差距很大，設計師必須提前對當地的環境進行深入的調查，讓高層建筑暖通空調系統的設計和當地的環境契合的更好，不僅可以節約經濟成本，也會增加建筑的舒適性。最后，高層建筑暖通空調系統的設計應當充分的了解市場的行情。因為高層建筑暖通空調系統的用材會有很多不同的選擇，每種材料的效果不同其價格也不同，而設計人員應該充分的了解每種材料的優缺點和價格才能建立模型選擇最佳的材料來施工。
3高層建筑暖通空調系統設計的原則
3.1高層建筑暖通空調系統設計安全第一
任何一項設計和施工都要將安全擺在第一位，正所謂人命關天。高層建筑暖通空調系統并非是一般的系統，其系統的用料會涉及到很多依然易燃物品，所以設計的時候應該充分的考慮火災的因素，否則一旦建筑遇到火災這些筑暖通空調系統將會增加很多額外風險。此外高層建筑暖通空調系統設計的安全性還表現在建筑內部的空氣質量和濕度是否對于人體是最佳的，所以就要求暖風空調系統是否能夠保證空氣的來源是干凈的，無毒無害是關鍵。此外溫度的設計也要和室外溫度契合不能過高也不能過低，否則人在建筑內生活久了就很難一下適應室外的溫度，這樣對人體的傷害非常大，因此高層建筑暖通空調系統在設計的時候應該考慮這些因素。
3.2高層建筑暖通空調系統設計環保原則是關鍵
高層建筑暖通空調系統的施工用料很大，在如今人們環保關鍵越來越強的今天，對于系統施工的材料選取應該盡可能的按照環保的要求做。此外，高層建筑暖通空調系統應該秉承節能的原則，其設計是否能夠充分的考慮到對自然熱源的利用，是否在實際中更多的體現節能的意識，是否在很多環節都能充分的使用環保設備，是否在設計的時候建立科學的模型計算，確保暖風運輸系統最短路徑，這些都是保證高層建筑整體環保節能的關鍵所在。
3.3高層建筑暖通空調系統設計的經濟性是基本要求
一個高層建筑的建設本身應當是盈利的，這也是保證高層建筑安全和舒適度必不可少的因素。又讓馬兒跑又讓馬兒不吃草在當今社會是萬萬行不通的。高層建筑暖通空調系統是否真的體現其經濟性，是否能夠最大程度的降低施工的成本也是系統設計成敗的關鍵。理性的分析，高層建筑暖通空調系統雖然非常重要但是也并不應該占據整個高城建筑工程預算過多資源，因此高層建筑暖通空調系統的經濟性設計就是施工成敗的關鍵。而對于系統設計的經濟性就需要設計人員的素質達到要求，其專業技術非常過硬，才能夠充分的考慮各方面的因素，以達到利益最大化的目的。
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1.2既有建筑技術改造方案
1.2.1地埋管換熱器地下熱平衡分析地埋管全年吸熱量Q取熱=1473.69MWh，散熱量Q散熱=1872.8MWh。在考慮了機組的耗功量后地埋管換熱器的散熱量與取熱量的比值要明顯高于建筑物所需的冷負荷與熱負荷的比值。地埋管的年累計放熱量與取熱量不平衡率為21.3%，地埋管側的峰值排熱負荷為3201kW，峰值取熱負荷為1144kW，兩者相差較大，如果按照冷負荷設計鉆孔井數，鉆孔費用較大，綜合考慮冷熱負荷平衡及鉆孔費用，可將一部分冷負荷采用原有模塊式空氣源熱泵機組承擔，不僅可以減少鉆孔數目，還可以平衡冷熱負荷。由上述冷熱平衡知:總排放熱量為1872.8MWh，總吸取熱量為1473.69MWh，不平衡率為21.3%，如果全部采用地源熱泵工程滿足冷負荷，地下的溫度變化總體呈上升的的趨勢，不滿足地源熱泵工程設計規范要求。
1.2.2初步設計方案根據調研數據的顯示，系統原有40臺模塊式空氣源熱泵機組，單臺供冷量為60kW，為了最大程度地滿足冷熱負荷的平衡，同時避免鉆孔數目的過多，減少水泵能耗，該技術改造方案定為1臺螺桿式熱泵機組+19臺原有模塊式空氣源熱泵機組，原有模塊式空氣源熱泵機組保持原有位置不再變動，既節省了設備遷移費用，又節約了總機房面積，熱泵機組及鉆孔數目根據冬季負荷確定。冬季熱泵機組提供全部采暖負荷，為保證地源側冷熱負荷平衡，夏季供冷以地源熱泵機組為主，模塊式空氣源熱泵機組只在部分月份、部分時間段開啟，可通過控制冷水機組的運行時間完全滿足地源側冷熱負荷平衡。
1)巖土熱物性參數測算。根據工程所處的地質狀況以及以往工程經驗，巖土的導熱系數預估為1.66W/(m•℃)，體積比熱1.993×106J/(m3•℃)。在方案確定后，應進行現場測試，即在不同位置選定2～3個測試孔，進行熱響應測試實驗，然后利用參數估計法計算當地的地下巖土導熱系數及比熱。
2)地埋管換熱器設計參數的選取。采用地熱換熱器設計模擬軟件—地熱之星GeoStar(V3.0)對該工程建筑進行優化設計計算。選取垂直雙U型埋管，因鉆孔較深，土壤取散熱能力較淺層大，換熱能力強，通常是土壤淺層的5倍以上，并且所需占地面積較小［2－3］。由于該地的地質構成主要為泥沙與巖石，鉆孔難度適中，每米鉆孔費用相對較高，每個鉆孔內設置雙U型管在一定程度上降低系統的初投資。同時根據該工程周邊可利用的鉆孔空地面積有限，采用雙U型管，可大大減少鉆孔的占地面積。工程設計的基本參數為:鉆孔回填材料采用的高性能回填材料，導熱系數為1.82W/(m•K);進入熱泵循環液的最高/最低溫度分別是:33℃/4℃;De32的雙U型管，鉆孔直徑為150mm;系統運行壽命設計為20a;巖土平均導熱系數為1.66W/(m•℃)，容積比熱容約為1.993×106J/(m3•℃)，巖土的初始溫度為15.2℃。
3)地埋管換熱器的長度設計計算。根據工程設計的基本參數，采用設計計算軟件對建筑進行地埋管長度的設計計算。經過計算，所需的總地埋管換熱器的鉆孔長度約為33000m，每個鉆孔深度為100m，共需330個鉆孔，鉆孔行列間距均為5m，所需鉆孔面積為8250m2，建筑周邊條件能滿足鉆孔面積的要求。
4)地埋管布置形式設計。對于地源熱泵空調工程，豎直地埋管換熱器宜分組連接，且每組不超過換熱器總數的10%。因此根據鉆孔設計布置情況，以6個鉆孔或4個鉆孔組成一個水平環路就近通過鋼塑轉換接頭與分集水器連接，室外分集水器之間由水平主干管連接，水平主干管采用同程式連接方式。地埋側水平管路采用地埋敷設方式，水平支管敷設深度為2.0m，水平干管敷設深度為1.5m。鉆孔間的設計間距為5m，鉆孔的直徑為150mm。地源熱泵系統模擬在設定好以上參數的條件下，對整個地源熱泵系統的運行進行了10a的模擬計算，得到的溫度曲線不僅為該系統的可行性提供了熱平衡依據，而且對工程設計及運行管理也有一定的指導性作用。地源熱泵系統運行10a期間的循環液進出熱泵的月平均溫度變化曲。以看出，在運行1個采暖與空調周期后地下巖土溫度變化幅度很小，但由于地埋管的年取熱量略微小于年釋熱量，所以地下的溫度變化總體上呈緩慢上升的趨勢。該項目可采用如下措施:適當增加冬季空調運行時間;可適當地增加地埋管各鉆孔之間的間距，降低埋管間的熱干擾，增大蓄熱體，有利于地埋管向周圍巖土中釋放熱量;間歇運行，有利于地溫的恢復在夏季氣溫較低時，可以間歇性地運行或停止部分熱泵機組，使地下巖土蓄熱體有較長地溫恢復時間，提高換熱溫差，延長系統在高效率點的運行時間。空調冷熱源機房位于原有機房內。
2經濟性分析對既有建筑的地源熱泵系統與原有的空調系統
進行了經濟性對比如表8所示。計算結果表明:地源熱泵系統增加的初投資大約為567.5萬元;系統運行按20a計，地源熱泵系統可比模塊式空氣源熱泵機組加集中供熱系統節省運行費用1336萬元，系統投資回收年限為8.5a。
3系統能效分析及節能量計算
每個月相對于原有的集中供熱+模塊式空氣源熱泵機組空調系統。年可節約319.78噸標準煤。現有系統全年耗能量為1949.6MWh，改造后系統全年耗能預計為918MWh。與原有空調形式相比，采用地源熱泵+模塊式空氣源熱泵機組改造方案后，5結語地源熱泵系統改造項目的總投資為567.5萬元，地源熱泵系統運行后將帶來顯著的環境效益。改造項目采用新方案每年節能量為319.78噸標準煤，相當于每年減少CO2排放量797.2t，減少SO2排放量2.4t，減少NOx排放量1.24t，減少碳粉塵217.5t。節能改造項目并不是一味地追求節能，而不考慮投資成本，該項目在確定方案時，綜合考慮了現有的周邊能源情況及既有建筑物內冷熱源情況，最終方案確定為地源熱泵機組與原有模塊式空氣源熱泵機組結合使用，該方案具有以下優勢:
1)可以減少原有設備的拆遷、遷移費用;
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對于很多寫字樓或者商業中心建筑來說，在空調系統運行過程中，存在開窗通風以及機械排風等情況，導致室內外通風換氣形成的冷負荷占到總冷負荷的50%以上。
1．2系統設計不合理
在建筑工程施工時，空調系統設計不合理，缺乏必要的調節手段，導致系統中水泵、制冷劑以及風機長時間處于低效運行狀態，降低了能源利用效率。另外，在系統內各設備運行過程中管理不當，影響系統開關切換與匹配，也會在一定程度上增加能耗。
1．3建筑外墻設計不當
現在很多建筑工程外墻結構都是選擇用玻璃幕墻的方式，或者是窗墻比過大，且具有多個朝向。在建筑空調系統設計時，對結構內外區分設計不當，并存在設計負荷錯誤因素，導致空調系統運行存在冬季內區偏熱、外區正常甚至偏冷的情況。對于建筑工程來說，內區在使用過程中，受燈光、人員以及設備等因素影響，受到室外氣象因素的影響比較少，全年內區會長期處于冷負荷狀態，需要空調系統常年供冷；而外區在使用過程中受到室外氣象因素影響比較大，并且隨著季節的變化，室內負荷也會出現冷、熱負荷交替變化的情況，即夏季需要供冷、冬季需要供熱。
2影響建筑空調系統節能設計因素分析
2．1缺乏創新意識
對于建筑空調系統的設計，首先應保證其基本功能的正常發揮，在設計時為保證系統運行安全，一般都會將參數設計的比較大，而這樣設計也就增加了系統運行的能耗。例如，負荷計算值與實際值相差較大、冷熱源設備裝機量比較大、系統配置不合理等，都會對空調系統最終運行效率產生影響。在進行系統設計時，如果還是應用傳統設計方案，即便是選擇效率高的主機，整個系統在長時間的負荷狀態下運行，也會降低系統的整體運行效率，增加系統運行能耗。另外，如果主機余量過大，同樣會導致水泵等輸送動力設備容量過大，整個管路特性遠離最佳工作點，增加系統運行能耗。
2．2設計方案生搬硬套
隨著空調系統應用范圍的增大，現在已經形成了相對完善的設計體系，存在大量的成功設計案例。這樣就導致很多建筑空調設計人員在設計時，選擇一個成功案例生搬硬套到本工程中，并不能結合實際需求對空調系統運行原理以及運行特點進行深入的了解，影響系統最終設計效果。另外，也存在部分設計人員為追求新技術、新設備、新方案，在沒有進行綜合分析的情況下，盲目應用各項新技術，不但不能起到節能降耗的效果，而且還會增加系統設計成本。
2．3綜合設計效果低
很多建筑空調系統在進行設計時，只是以設計工況來作為依據進行設計，并沒有考慮全年空調系統節能運行需求，設計完成后綜合應用效果低。例如，未充分利用新風供冷，在設計時僅要求降冬、夏兩季的新風負荷，將新風口以及空調機組新風入口按照冬、夏兩季風量設計，最終使得過渡季節系統運行時還需要開啟冷水機組，造成空調能耗增加。
3建筑空調系統節能設計優化策略
3.1降低設計負荷
建筑空調冷熱負荷主要包括通過玻璃窗日照形成的負荷、通過圍護結構傳熱形成的負荷、處理新風形成的負荷以及室內熱源散熱形成的負荷等，其中圍護結構傳熱消耗的能量占據系統總能耗的40%左右，處理新風所需能耗大約為系統整體能耗的30%-40%左右。就建筑空調系統設計現狀來看，很多設計人員在進行系統設計時，基本上都是以符合指標作為依據進行估算，并且為滿足安全需求，將最終確定的負荷參數設計地比較大，使得系統內各設備容量遠遠大于實際運行需求，出現大馬拉小車的情況。此種設計方法不但不可以達到節能效果，反而還會增加投資，因此在進行設計時，應結合實際需求來適當降低設計負荷，提高空調系統冷熱負荷的合理性與準確性。
3．2合理確定空調形式
在確定空調形式時，應以建筑工程規模、用途、使用特點以及負荷變化等因素作為基礎，保證各項參數設計的合理性。空調形式的分類有很多種，如以空氣處理設備位置為依據，分為集中系統、分散系統以及半集中系統；以負擔室內負荷所用介質為依據，分為全水系統、全空氣系統、制冷劑系統以及空氣與水混合系統；以集中系統處理空氣來源為依據，可以分為封閉式系統、混合式系統以及直流式系統。對于空調形式的選擇，需要保證其滿足建筑工程使用要求，并且要盡量降低投資成本，并以降低能耗為主要依據。
3．3合理設定溫濕度參數
空調系統能耗與工程當地氣象參數、室內散熱散濕量以及在建筑圍護結構等因素有著直接聯系，并且設定的室內溫濕度參數會直接影響到冷負荷大小。在對室內溫濕度參數進行設定時，應在滿足人體健康與舒適性的條件下進行設計。如夏季室內空氣溫度提高1℃，則可以降低空調系統能耗10%左右，并且如果將濕度提高10%，則可以降低能耗15%左右。因此，在夏季對空調系統進行設計時，溫濕度參數應以較高的干球溫度與相對濕度為依據進行確定，而對于冬季采暖設計時，溫濕度參數則以較低干球溫度與相對濕度為依據，這樣還可以降低維護結構傳熱負荷以及新風負荷，達到降低能耗的目的。3．4應用熱回收裝置空調系統新風引入時會排出一部分的室內空氣，并且大氣溫度與排出氣溫度存在一定的溫差，例如制冷時室內溫度為25℃，室外溫度為37℃，則將25℃氣體排入大氣會帶來能量損失，通過應用熱回收裝置使得新風在處理前與排出氣進行熱交換，更進一步的降低新風溫度。通過此種設計，就可以更有效的降低新風機組負荷，達到降低系統運行能耗的目的。
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相對獨立研發，通過添加一些簡單的遠程操作功能，稱其產品數字家庭系統。一個家庭在多個獨立的專有數字系統信息中，多個重疊數字家庭系統用戶在功能上往往比較混亂。
2.產品不穩定
國內數字產業在數字家庭方面的發展中，并沒有一個統一的相關標準規定，在這樣的一個市場環境下，許多中型小型企業獨立經營標準，加上市場炒作，不注意用戶的實際體驗，很多是簡單增加在某一性能或功能基礎上就投入市場，產品間的聯系不強，互不相容，甚至互相干擾，不利于數字家庭系統的修改和擴展，只能給用戶帶來不好的影響。
二、智能系統在家居設計中的狀態
從今天的產品體系看，國內還未樹立完整的智能數字理念，市場提供的產品間大都無一定的功能與形式的聯系，各類產品都獨自研發與更新。部分產品研發程序中過多地在電器的使用初級階段加入指令命令，沒有一個完善的整體處理系統。構架內各類設備與電器產品聯系較少，超控性能較低，使用效率不高，同時在核心的遠程命令體驗上的問題需要改進。從使用者的角度出發，智能數字家庭系統的出現首要功能是把人從煩瑣的家庭工作解放出來，更多地來享受生活和工作之余歸家的放松；同時能掌握家庭中的每一個信息數據，并分析相應的智能家電設備的智能操作以完成某些任務。此系統應用前景非常廣闊，適應不同國家、地區人生活的功能需求；同時更應該注意到不同國家、地區、民族、季節等方面的不同，根據用戶的需求量身定做對應的數據庫、監控方式、信息源代碼，保證信息記錄與搜索的必要功能。
（一）智能家居系統的性能需求
1.系統10s從每個傳感器節點收集的數據。
2.數據的準確性小數點后1位小數。
3.快速響應用戶的請求。
4.問題處置利用圖像控制。
5.各類參數信息建立在系統內，便于搜索。
（二）智能數字家庭系統功能層次
不同層的智能家居系統根據用戶需求，根據硬件處理能力分配任務。系統劃分為兩層平臺。一級使用嵌入式開發板硬件支持平臺，與此同時，選擇電腦作為二級處理系統平臺。由于嵌入式設備的處理能力和內容容量限制，選擇使用這個系統級負責數據收集平臺，與一些復雜程度不高的智能家用電器的開啟和關閉，發送數據到輔助平臺，從個人電腦（PC）接受數據傳輸任務。所以利用PC機應用一個二級硬件設備、圖像安保，目的是為使用者及時處置相關數據，同時處理數據的保存任務。在前期硬件設計過程中多級平臺建設必須具有以下原則。
1.透明模擬。利用Java語言研發可供使用的仿真體系，并能夠運行至少兩個Windows和Linux操作系統上，系統抽象OSGI組件技術和設備的使用服務，以Bundle的形式。仿真平臺是面向服務為主的，所以不必關心虛擬設備和服務真實設備。
2.可配置性。SmartHome是一個動態的設備，具有各種不確定因素的各式各樣的工作。出現各種類型的檢測要求。檢測工作中會出現能搭檔的數據模式。
3.模擬環節方便性能平臺是二維圖像版式。SHEmu平臺是圖形界面視覺顯示領域的設備，設備工作狀態之間具有互操作性，Xml通過配置文件來記錄設備的不同狀態，相應的圖像資源在GU視圖與其中某一個文件相搭配，實現不同視圖對應不同設備的關系。
4.數據庫統。SHEmu提供數據的分類，數據庫的管理通過消息記錄和初始信息來實施。
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隨著計算機技術的發展和應用范圍的擴大，電力信息化的不斷深人，計算機在電力系統中已從簡單數據計算為主發展到數據庫處理、實時控制和信息管理等應用領域，并在OA系統、電能電量計費系統、電力營銷系統、電力ISP業務、經營財務系統、人力資源系統中得到廣泛的應用。在電力系統內，它已經成為各項工作必不可少的基礎條件，發揮著不可替代的作用。同時，由于各單位、各部門之間的現存的計算機網絡硬件設備與操作系統千差萬別，應用水平也參差不齊，因此，在計算機網絡覆蓋全球，計算機技術迅猛發展的今天，討論和研究電力系統計算機的應用及安全性則顯得尤為重要。
2電力系統的計算機網絡應用和管理
電力系統的計算機網絡應用是十分廣泛的，并且將隨著技術的發展而不斷發展。這里從Interanet方面討論電力系統的應用。首先各個單位應該申請工nternet國際域名和注冊地址，建立省電力系統WWW服務。將各個部門的公用信息和數據進行WWW，使所有的具有不同計算機水平的員工都可以用瀏覽器對文檔方便地進行調用、查詢、瀏覽和維護，并且建立面對Inter-net的WWW主頁服務，不僅宣傳企業形象，而且可以將各種電力信息與產品進行工nternet，為了安全可以設立獨立的服務器。建立電力系統的E-mail服務，使所有部門和員工擁有自己的電子信箱，不受時間和地域的限制接收電子信件。建立電力系統的FTP服務，使計算機文件方便地在Intranet和Internet上傳遞。建立電力系統的BBS服務，使所有分布在全省各個地區的員工在開設的不同交談站進行實時交流。建立電力系統的服務，對系統內的新聞進行播放，同時開辟NEWS討論主題，給所有員工發表自己見解的機會與場所，群策群力討論企業的發展與建議。
電力系統的計算機網絡管理應對各方面管理進行集成，來管理帶寬、安全、通訊量、存儲和內容。同時進行數據信息標準化和數據資源共享，保證系統的完整性和靈活性，適應不斷變化的要求，滿足系統多層次的不同應用，使系統的開放性符合國家標準和規范，保證應用軟件和數據資源有較長的生命期，并具有良好的可靠性、安全性和可擴充性，體現集中與分布式的管理原則。
(1)集中就是由省局統一規劃全省的計
算機網絡結構，統一對全省的計算機網絡應用進行協調;對已有的局域網進行論證分析，使其從結構上與總網相適應，對建立的新網進行指導與監督;對網絡的通訊建設統一規劃管理。建立一個范圍廣泛的工ntranet，應使用廣域網網管，提供與工nternet的出口并進行防火墻技術安全管理，對于在系統內有廣泛共性的工作要進行統一的開發與推廣。
(2)分布式管理就是體現基層部門的內部管理，各個不同部門在其內部進行網絡應用管理，基層部門與省局聯系時進行統一的協議管理，保持全省通訊與應用協調一致，又根據單位性質的不同，開發不同特點的Intranete。
3電力系統計算機應用的現狀及問題
計算機安全是指計算機信息系統的安全。計算機危害主要指計算機信息系統的軟硬件資源遭到破壞、更改或泄露，系統不能正常運行。要保障計算機系統安全就必須治理(即清除、控制或預防)計算機危害。計算機系統的安全與不安全是從多方面反映的，從目前使用和發現的情況看，系統運行不穩定、內部資料外泄、網絡利用率低等是主要常見的現象。
通過計算機網絡使得電力系統的工作效率提高了，管理范圍擴大了，工作人員的辦事能力增強了，但計算機系統網絡安全問題也隨之變得更加嚴重了。例如:通過電子郵件感染病毒，電力系統管理網絡互聯接口的防火墻只配置了包過濾規則，提供的安全保證很低，容易受到基于IP欺騙的攻擊，泄露企業機密，有些局域網沒有進行虛擬網絡VLAN劃分和管理，造成網絡阻塞，使工作效率減低。絕大多數操作系統是非正版軟件，或網上下載免費軟件，不能夠做到及時補丁(PATCH)系統，造成系統漏洞，給攻擊者留下木馬后門;絕大多數工作站沒有關閉不必要的通訊端口，使得計算機易受遠程攻擊病毒可以長驅直人，等等。
4解決問題的措施和方法
安全性是電力系統計算機網絡最重要的部分。安全性既包括網絡設施本身的安全，也包括信息的安全;既要防止外界有害信息的侵入和散布，又要保證自身信息的保密性、完整性和可用性。筆者覺得可以從以下幾方面人手，提高網絡的安全性:
(I)提高網絡操作系統的可靠性。操作系統是計算機網絡的核心，應選用運行穩定、具有完善的訪問控制和系統設計的操作系統，若有多個版本供選擇，應選用用戶少的版本。在目前條件許可的情況下，可選用UN工X或LINUX。不論選用何種操作系，均應及時安裝最新的補丁程序，提高操作系的安全性。
(2)防病毒。防病毒分為單機和網絡兩種。隨著網絡技術的快速發展，網絡病毒的危害越來越大，因此，必須采用單機和網絡防毒結合的防毒體系。單機防毒程序安裝在工作站上，保護工作站免受病毒侵擾。主機防護程序安裝在主機上，主機的操作系統可以是WINDOWS,UN工X,LINUX等。群件防毒程序安裝在Exchange,Lotus等群件服務器中。防病毒墻安裝在網關處，及時查殺企圖進人內網的網絡病毒。防毒控管中心安裝在某臺網絡的機器上，監控整個網絡的病毒情況，防毒控管中心可以主動升級，并把升級包通過網絡分發給各個機器，完成整個網絡的升級。
(3)合理地使用防火墻。防火墻可以阻斷非法的數據包，屏蔽針對網絡的非法攻擊，阻斷黑客人侵。一般情況下，防火墻設置會導致信息傳輸的明顯延時，因此，在需要考慮實時性要求的系統，建議采用實時系統專用的防火墻組件，以降低通用防火墻軟件延時帶來的影響。
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[6]董挺挺，沙超，王汝傳.基于 CC2420 的無線傳感器網絡節點的設計[J].電子工程師，2007，33（4）：67-70.
[7]劉建.基于ZigBee技術的遠程醫療監護節點的設計與研究.西安.西安科技大學碩士論文.西安科技大學，2011： 39.
[8]楊順，章毅，陶康.基于ZigBee和以太網的無線網關設計[J].計算機系統應用.2010（19）.
基金項目：廣西機電職業技術學院2012年院級科研項目（【2012】KY004）。
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1 系統設計思想
機場導航站集中監控系統的核心就是計算機，模塊化設計是系統軟、硬件結構設計的基本思想，同時系統還使用了多個傳感器以及自動控制電路，通過LAN、E1、RS485實現導航站設備監測數據的遠程傳輸，以及監測控制中心對導航站設備的遠程控制。
2 系統所要監控的內容
機場導航站集中監控系統所需要監控的主要內容大致可以分為三大塊：動力監控、環境監控以及報警監控。實施監控的主要方法為以下四種：a）遙測：監控中心可以控制系統所配置的多種傳感器以及大量的監控設備來對所需要監控的數據進行遠程采集。b）遙訊：監控中心通過該方式可以獲得導航站設備的實際運行狀態以及設備的原有參數。c）遙調：監控中心可以通過該方式對導航站設備的各種運行參數進行遠距離調節。d）遙控：監控中心通過該方式對導航站設備進行遠程控制。
3 系統總體設計
3.1 系統拓撲結構
本文所涉及的機場導航站集中監控系統主要由四大部分組成：監控中心客戶端、數字視頻與環境參數采集器（DVES）、分布式數據庫應用服務器以及底層監控設備。在實際應用中，不同機場的規模以及所建設的導航站數量均有所不同，所以要想提高監控系統的適用性，就必須對系統組網以及靈活性進行優化設計。本文設計系統每個單元的連接方式可以用下圖表示：
系統的一個監控單元就由一個DVES和與之相連的底層監控設備所組成，一個監控單元對應著監控一個導航站，但一個監控中心客戶端卻連接了多個控制單元，進而實現對多個導航站的監控。
3.2 系統組成
a）監控中心客戶端：所謂監控中心客戶端，實際上就是一個安裝運行機場導航站集中監控系統的計算機，監控人員可以通過這個客戶端獲取所需要的監控信息，并對這些信息進行集中管理。而且，不同的監控中心客戶端相互之間可以獨立運行。監控人員可以在計算機中運行多個監控客戶端，通過局域網或者Internet實現與監控現場DVES的連接，掌握底層監控設備運行過程中的任何數據。此外，系統還可以使用DCOM技術對系統的監控記錄進行分布式保存，進一步完善監控系統數據庫。
b）DVES：DVES在結構上可以分為兩個部分：DVS以及串行數據接口卡。它是導航站監控系統中的重要組成部分，承擔著監控數據采集的重要任務。
DVS數字視頻服務器是使用Socket 完全封裝傳輸控制協議的多線程服務器端，其主要作用就是對所采集到的視頻數據進行處理并傳輸。DVS的開發過程會使用一些封裝了必要數據處理以及傳輸接口方法的SDK開發包。串行數據接口卡是通過RS232與DVS實現連接的，它實質上適宜用可以即插即用的單片機系統。串行數據接口卡的結構可以用下表表示：
c）數據庫應用服務器：機場導航站集中監控系統所采集的數據量與系統所底層連接的監控設備多少成正比例關系，所以對于具有眾多監控設備的監控系統而言，分布式數據庫是一種較好的數據存儲結構。本文設計的系統就是使用了分布式數據存儲技術，數據庫與監控中心客戶端直接的連接是通過DCOM接口來實現的，同時用戶可以直接查看具體的交換過程。
以上對系統的設計理念、監控對象以及系統的總體結構進行了簡要的介紹，機場導航站集中監控系統對于機場的安全運行有著非常重要的現實意義。今后，筆者將對系統的實際使用情況進行跟蹤研究，以期進一步提高系統的運行性能及適用性。
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1 中小型水利閘站群監控系統設計實際意義
隨著人們生活水平的日益提高和科技的不斷進步，水利工業也在不斷發展的同時對自身的監控系統提出了更高的要求，尤其是在中小型水利站，其控制系統的自動化水平以及設備運行時的穩定性和安全性等均有待改善。為此，該文章以水利閘站自動監控系統為主要研究內容，提出了自動控制系統的設計方案等。以便改善中小型水利站工作效率低、運行管理人員多等落后現狀。
2 中小型水利閘站群監控系統設計原則
2.1總體設計原則
2.1.1.先進性原則
在中小型水利閘站群監控系統的設計過程中應采用較為先進、發展較為成熟控制技術（包括計算機硬件技術、自動控制技術等）以便保證系統整體的先進性并保證其今后對不斷變化的新興功能要求更好的適應，使其自身有與時俱進的發展潛能以便保證不被輕易淘汰。
2.1.2實用性原則
實用性好是所有監控系統設計的最根本要求。當然，這里的實用性不單單是指系統本身能達到工作所需性能要求，還應包括可維護性以及可發展、可擴充性。也就是說該設計不但要求設計出的監控系統適應當下工作要求，還要求其可維護性、可擴充，有適應日后新增功能的要求。
2.1.3穩定性、可靠性原則
設計出的監控系統一旦投入實際應用就會較為繁忙，基本可以說系統每時每刻都將會是在采集、傳輸并分析、處理大量的數據。也就是說，一旦系統（甚至某一功能部件）出現故障而不能正常工作就會帶來不可彌補的損失，因此，該系統的設計必須以“穩定性好、可靠性高”為基本前提。整個監控系統的穩定工作除了和其自身內部各個元器件等硬件設備的穩定性有關外還軟件設計的可靠性有必然聯系。因此，在軟件設計和硬件選取時都應該經過深思熟慮。
2.1.4經濟性原則
“經濟、實用”可以說也是評定系統設計成功與否的主要因素之一，在系統滿足所需功能的條件下，設計時還應盡量將經濟方面問題列入考慮范圍，一個成功的設計方案不僅僅在于所設計系統所具備的功能，還應看在滿足所需功能的前提下是否在經濟上做到了最省。也就是說一個設計的成功歸根到底應該是主要體現在“性價比”上。應該以最低的投入獲得較高的利益。
2.2具體設計原則
設計主要采用視頻遠程監控技術，其具體設計原則如下：
1.在合適位置上設置適量的監控點（即數據采集裝置），通過所得數據了解被監控對象的實時變化情況。
2.全部監控點所采集到的所有有用信息必須及時通過信息傳輸通道傳送給監控中心。以便數據的分析、轉換等后續工作的展開，最終通過所得數據和系統的控制部分達到對被監控對象做出合理的調節和控制。
3.系統的控制部分主要采用軟件設計和硬件布設來完成自動調節功能。主要是將采集到的信息經過相應處理作為被控制系統利用的有用信息，即作為控制部分的輸入使其得到相應的輸出以便對控制被監控對象做出相應的調節。
4.采用合理的軟件編程和硬件布設完成報警功能，使得監控系統達到零人值守。當被監控對象或監控系統自身出現異常或故障時，系統自動發出報警信號通知相關人員。
5.要求視頻服務器以及監控攝影機均被中心監控設備控制管理。并且要求采集到的信息可存盤，以便日后通過分析對該系統做出合理的優化和改良。
3.中小型水利閘站群監控系統具體設計過程
該設計主要采用視頻監控，軟件編程控制。并且該系統是將數據采集、傳輸、處理利用功能于一身的高綜合性實際應用系統。總體來說在該設計中預計將該系統分為幾大相對獨立的功能模塊，如：信息采集模塊、通信模塊以及中心控制模塊等。各模塊功能對應如下：
信息采集模塊：信息的采集主要是指視頻圖像的采集，要求現場實時跟蹤采集。
通信模塊：利用網絡互聯知識，將被監控對象與監控管理設備（中心控制模塊）通過光纖連接。實現遠程自動實時監控。
中心控制模塊：中心控制模塊是以視頻服務器為核心部件的重要功能模塊。主要功能是完成實時數據處理、輸出控制信息等。實現自動控制環節中的自動調節功能，例如：自動調節閘門開關動作、自動調節數據采集鏡頭動作等。
有以上功能分析做出具體設計，預計以數據采集終端采集數據并以視頻信號形式通過數據信號傳輸通道傳給AXIS2400、交換機（進行數據裝換），之后以網絡信號形式傳遞給監控終端，經一系列分析處理有監控終端給出相應的控制調節網絡信號，該信號經通信通道返回，作用于數據采集終端以及閘門等被控對象，使之做出相應的動作，最終實現對被監控對象的調節與控制。并且在設計時各個模塊中均有適量的功能擴展端口的設計，使得該系統能不斷適應科技發展并不斷滿足用戶對其新功能要求的提出。（擴展功能端口在各個模塊內部，在整體設計圖中不做具體示范和標識）
根據以上分析，監控系統整體結構圖設計如下（其中上半部分主要為信息采集模塊，中間部分主要是通信模塊，底部的監控終端便是上述的中心控制模塊）：
該設計以視頻服務器（AXIS2400）為核心部件，通過采集到的圖像信號以及中心控制模塊的實時控制信號在光纖網絡中的無損傳輸，實現實時監控功能。經分析、調試得出該系統的以下特點：
（1）穩定可靠、性能高、功耗低、可維護性好
內置的RISC芯片性能較為尖端，采集到的信息在該系統通信通道中能高質量、快速度傳輸。并且系統各模塊獨立性較好，使得該系統可維護性大幅度提高。
（2）自動切換、即查即看
在該控制系統中，主要采用單控制、顯示設備綜合控制、顯示，所以要求實現自動切換（包括顯示對象以及控制對象的自動切換）功能和即查即看（即人工切換，用于人工檢查）功能。
（3）通用性好
支持UNIX、Mac、OS/2以及Windows等眾多網絡環境，使得該系統通用性好、使用方便。
（4）可擴展性好
該系統設有可利用性外擴端口，使得其自身具有功能可擴展性，例如可接入煙霧灰塵、溫濕度報警功能等。并且該良好的可擴展性使得該系統能與時俱進，不斷滿足用戶新要求。
（5）監控系統功能齊全，性能優良
該系統具有對多路圖像信號的顯示、處理能力；
該系統具有對監控對象（包括顯示對象）自動調換、手動切換功能；其中實時自動監控可滿足無誤操作、零人員值守要求。
該系統支持對多路信息采集終端的控制、顯示優先級的設定；
該系統具有信息存儲以及按時間、地點等進行信息檢索功能；
該系統具有報警功能，并同時在顯示界面顯示相應的報警信息并對報警時間以及報警內容加以記錄，以便為相關人員的對系統的修正提供充足依據；
安全環保，要求監控系統對被監控對象及其周邊環境無污染、無干擾。
4 結語
該設計主要針對現有中小型水利閘站的自動監控系統的反應速度慢，自動化、智能化程度不高，性能不穩定，功能不齊全等眾多問題而提出。該設計主要是將此現有問題加以解決，設計出性價比較高，實用性較好的穩定監控系統。為了使設計出的控制系統不輕易被淘汰，在設計中還加入了功能擴展端口。使得該控制系統有較強的生命力。
參考文獻
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