电视监控系统设计

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电视监控系统设计范文第1篇

【关键词】核电站；实物保护系统；电视监控系统；视野覆盖图；保护区双围栏；盲区

1、引言

随着越来越多的核电站投入使用，核材料的安全愈来愈引起人们的重视。核电站实物保护系统主要是针对核材料以及核电站安全运行服务的。实物保护系统是按照法规要求针对确定的设计基准威胁设置适当有效的探测、延迟和响应的功能，确保核设施及核材料的安全。

核电站实物保护系统由集成控制及管理系统、出入口控制系统、周界探测报警系统、电视监控系统、供电系统等系统组成。

电视监控系统作为实物保护系统重要的组成部分，它担负着监控、录像、报警复核以及应急响应等方面的工作。根据《核设施实物保护 HAD501/02》的要求：不论在白天、黑夜或其他自然环境不利的条件下都能正常运行；图像应能覆盖到整个受保护的区域，不出现盲区和死角；图像质量应清晰到可以对报警部位作出正确评估，可以辨认出入侵者的基本特征；在发生系统失效、受外界搅扰等事件时，迅速发出报警信号。

在核电站监控区域中，最容易出现盲区和死角的部位是保护区双围栏，该区域形状不规则，且围栏长度较长，摄像机位置设置不合理或镜头选择不合适，都将产生盲区，或是造成远处的物体图像不清晰，不能满足规范要求。如果在施工图设计阶段未将盲区问题考虑周全，在施工检验阶段发现问题后，修补极为困难。在长期工程实践中总结出采用摄像机视野覆盖图的方法解决盲区问题.

双围栏摄像机图像受环境影响较大，为了确保图像的稳定性还需要从安装工艺、BNC焊接、线缆敷设以及防雷等各方面进行综合考虑。

2、保护区双围栏

核电站防护区区域分为控制区、保护区、要害区和要害部位。核电站实物保护电视监视系统用于监视区域分布为：各区域出入口、保护区双围栏、要害区围栏以及重要部位。

保护区双围栏一般是由间隔6米的实体屏障围成，围栏高度为3.5米，围栏上以及围栏内设置多种报警探测装置，该区域的摄像机用于复核围栏内报警系统，同时进行24小时的录像。围栏内设置照明灯，夜晚地面为20lux的照度，保证摄像机在夜晚工作时图像要求。

保护区双围栏长度大约1600米，围栏上设置若干出入口，围栏呈不规则状。

规范要求摄像机能够满足从监视器上判断在观察区内任何位置的人的姿势、人员数量及其运动方向；同时消除相邻摄像机对重要区域监视的盲区。保护区双围栏摄像机的布置设计比较其他区域难度较大，不仅需要考虑技术因素还需考虑环境因素。

3、保护区双围栏摄像机布置原则

保护区双围栏摄像机布置应遵循以下原则：保护区双围栏摄像机监控距离小于100米；区段宽度最大15米（区段长度100米时）。沿栅栏等距离或均匀布置。内层和外层栅栏均在视场中。保护区双围专门为电视监控系统配置了照明系统，照明灯杆应高于摄像机高度，否则会在摄像机图像上留下光斑，影响图像的清晰度。一般双围栏灯杆高度为10米，摄像机杆高度为4.5米-6米。

4、摄像机的布置设计

一般摄像机在靠近镜头附近有一定的盲区，根据每个摄像机的安装方式不同，也会造成一定范围的盲区。因为保护区双围栏形状不规则，并且是封闭双道围栏，所以需要考虑盲区覆盖问题。

盲区的大小与周界安装在高度、镜头的型号以及成像要求有关。

4.1确定摄像机安装高度

由于双围栏的高度为大约3.5米，摄像机安装高度需大于围栏高度，所以摄像机的安装高度需要大于3.5米，理论上摄像机安装高度越高，视角范围越好，但是盲区也越大，同时给日后设备检修造成一定的困难，所以一般安装在4.5米～5米的位置上。

4.2确定成像要求

目前核设施成像要求是根据IEEE标准692规定，0.3米的被观察的物体在监视器里的显像水平不少于屏幕的1%宽，也就是30米宽度的物体需要占满监视器的屏幕。在各个核电站及核设施摄像机的成像要求均高于此项标准，有些核电站的要求是1.2%～1.6%。确定成像要求才能确定镜头参数。

4.3选择镜头类型

镜头的种类根据CCD靶面规格分为1/3〃、1/2〃、2/3〃和1〃等，由于其靶面尺寸不同，镜头的垂直视角角度和水平视角均不同，造成不同型号镜头的摄像机在相同安装条件下盲区大小不一致。以下是各种镜头的CCD靶面规格尺寸图。设计需要根据监控区域、目标尺寸，结合各镜头的靶面尺寸，选择所需要的镜头。如果监视的物体距离摄像机很近，且物体较长或较宽，就需要选择靶面大的摄像机。

核电站保护区双围栏宽度6米，每段监视区域不超过100米，所以目前核电站常用镜头为1/3〃。

为了便于现场施工，目前工程均采用自动光圈手动变焦镜头，调试时可以根据现场实际情况调整到所需的焦距上。

4.4镜头焦距计算

依据镜头焦距计算公式：F=wD/W

其中：F为镜头焦距，w为图像宽度（被摄物体在CCD靶面上成像宽度），D为被摄物体至镜头的距离，W为被摄物体的宽度。

如果采用0.3米的被观察的物体在监视器里的显像水平不少于屏幕的1.2%宽的标准，那么25米宽的物体需要占满整个屏幕。根据焦距计算公式，在周界地带若选用的1/3〃CCD摄像机，观察100米远距离，则：

4.5盲区计算

图二为盲区计算示意图。如图所示，β角为摄像机的垂直视角，β= 2arc tg（h/2f），β为垂直视场角，f 为镜头的焦距，w为摄像机靶面的水平宽度，h为摄像机靶面的垂直高度。

盲区q=摄像机安装高度/tg（β）

例如，1/3〃焦距为20mm的摄像机，式中α为水平视场角

垂直视场角为：β= 2arc tg（h/2f）=2arctg（3.6/40）=10.290

水平视场角为：α= 2arctg（w/2f）=2arctg（4.8/40）=13.70

当摄像机安装高度为4.5米时，盲区q=4.5/tg（10.29O）=30.3米

4.6绘制摄像机视野图

根据以上计算出数据，绘制出摄像机视野图，以20mm摄像机为例，如图所示：视野长度为100米，水平视场为13.700，盲区为30米。

在AUTOCAD上以实际的监视区域长度、水平视场角度和盲区长度，绘制出镜头视野图。

4.7绘制保护区双围栏视野覆盖图

在双围栏建筑图上，确定好部点起始地点、布点顺序；因摄像机靶面长时间受到强光的照射，会降级摄像机的清晰度，所以布点时需要考虑到摄像机朝向，南北方向上，摄像机尽量朝北；东西方向上，摄像机尽量朝西。

从围栏起点开始，将20mm镜头的视野图布置在图上，后面的摄像机将前面的盲区进行覆盖，在最后的一个摄像机或转角处前加一个摄像机，对转角一个摄像机进行盲区覆盖，要求每个摄像机的盲区都能被下一个摄像机覆盖。

在布点过程中会发现监视区域只有几十米的区域，需要根据以上步骤计算出镜头的焦距、盲区和水平视角，绘制这种型号的镜头得视野图。在双围栏图纸上进行布置。

绘制围栏视野覆盖图时，需要注意拐角处摄像机的盲区，这些拐角处都需要加盲区覆盖摄像机。

当双围栏为不规则形状时，把围栏分成不同的段，每个段加一对摄像机进行盲区覆盖，摄像机的参数根据每段的长度进行计算，进行视野覆盖时，转动摄像机视野图角度，检查是否能将所监控的区域覆盖。

当双围栏视野覆盖图完成后，逐个检查每个监视区域，确定每个区域均被监控，每个摄像机盲区均被覆盖。这样所有的摄像机布点位置即可确定。运用视野覆盖图可以在部点过程中考虑到盲区的消除问题，并能确定每个摄像机监视范围，为摄像机调试工作打下基础。图四为双围栏视野覆盖图布点示意图。

5、摄像机的防雷设计

室外摄像机防雷一般需要对直击雷和感应雷进行防护。在保护区双围均安装了照明灯杆，灯杆高度一般为10米，摄像机位于照明灯杆下面，所以在双围栏摄像机设计中无须考虑直击雷。只需要对感应雷进行防护。

双围栏上摄像机信号通过铜轴电缆引到位于双围栏的光端机箱，通过光端机将视频信号传到保安控制中心。所以需要分别在光端机箱体和摄像机杆（防护罩内）安装铜轴+电源二合一防雷模块，防雷模块距离设备的距离不能超过1.5米。

结束语

通过以上采用摄像机视野覆该法对核电站双围栏电视监控系统进行设计有效地消除了盲区，同时按照现场实际情况进行实施，取得良好的效果，希望能够给其他设计者以借鉴。

参考文献

[1]《核动力厂实物保护导则》.HAD501/02

电视监控系统设计范文第2篇

关键词：电力调度；监控系统；设计；实施

1 电力调度系统的定义及应用效果

（1）定义。电力调度自动化系统主要包括电力监控、电力数据采集及各种应用软件，是一种专门服务于电力配网调度运行的一种新型系统。它也是一个新生事物，在推广过程中，要首先做好设计规划工作，要正确定位系统功能，先试点，后推广，并定期总结经验，发现问题，及时调整。

（2）应用效果。当前智能电网调度监控工作的两大特点是信息可视化和全面化，同时，综合应用当前工业控制领域主要的先进技术。良好的电力调度监控系统主要有以下应用效果：a.可以通过当前的电力通信网把变电站的实时远程图像及信息传送到巡检中心等部门，相关部门可以利用这些资料进行日常监控、现场决策及应急分析，确保供应电量的可靠性，提高电网设备运行及维护的效率。b. 在监控中心可以远程全天候监控现场的环境和设备，及时发现设备隐患，有效处理事故或故障。c. 可以实时传送监控现场的状况到电力调度等职能管理部门，实行分专业管理，减少管理的中间环节，提高整体自动化水平及供电管理效率，降低供电管理成本。

2 电力调度设立综合监控系统的主要设计要求

对电力系统进行网络综合管理的主要目的是全面监控电网，并统一有效地管理通信设备。对电力调度设立综合网络管理系统应符合以下几个主要的设计要求：

（1）确保数据正常可靠。由于数据是电网正常可靠运行的关键，所以良好的电力调度监控系统应保证电网数据可以完整地进行交换和传输，信息可以有效传递，而且也可以全面、完整及统一地记录和管理设备与网络资源。

（2）能有序管理与记录数据及信息。电力调度监控系统的可靠性直接影响着电网的安全运行，良好的监控系统可以有序地记录和管理网络通讯中的设备和网络资源，例如，数据传输、交换和信息传递等。

（3）应配备全套的动力设备。良好的网络管理系统需要配备较高要求的硬件，为了确保系统的正常运行，电网中站点机房应配备全套的动力设备，起到准确、及时地监控与管理系统的作用。

（4）应满足各种需求。良好的系统除了能够满足电网的全面需求外，还应当满足不同层次的工作需求，同时对它们进行有效监管。

（5）要兼顾系统的实施条件和经济性。还应当考虑实施该系统方案需要具备的各类条件，例如，经济条件、技术条件等。同时应根据实际要求选择适合的监控系统实施条件，并确保将设计成本控制在合理的预算范围内，保障系统实施的经济性。

3 电力调度监控系统的主要硬件配置

（1）前置服务器。a. 作用及运作原理。它的主要作用是预处理它接收到的数据。先按照规定转化上传的报文，转化的意思是把接收到的原始报文转译成为变电站遥信及遥测数据的原始值，同时把这些转译后的数据传送给实时服务器。b. 硬件配置要求。为了确保前置服务器的正常运作，相关的硬件应符合更高的要求。例如，计算机处理实时通讯的速度要符合规定标准，同时，计算机的性能也要满足工作需求，数据的处理质量及速度均要达标。

（2）实时服务器。a. 作用及运作原理。它的主要作用是对实时状态数据进行记录并存储，所以它是系统的数据处理中心。接收到前置服务器传送过来的数据后，实时服务器进行数据处理，通过数据获取变电站遥信及遥测数据的实际值，并在固定周期内将数据记录入库，同时，还把这些真实可靠的实时数据传送给其他系统或应用模块。b. 硬件配置要求。为了确保实时服务器的正常运作，对相关的硬件也有一定的要求。例如，最主要的要求是计算机有较强的计算能力，同时，计算机的内存及CPU还要具备较好的性能，能满足系统的容量扩展，提升系统的服务质量。

4 遵循电力调度监控系统方案的主要设计原则

（1）重视系统的可靠性原则。为了确保系统在出现问题故障时还可以正常运行，电力调度监控系统内部设有双机备份，当其监控设备发生异常时，可以通过备份的控制系统获取信息，继续进行操作指令的下达和发送。

（2）重视系统兼容性扩展原则。随着工业控制技术及高新科技的不断发展及进步，在对电力监控系统进行硬件选择时，要确保系统能同时兼容后期添加的最新设备及其扩展功能，这样就可以保障系统与多重更新设备实现科学融合。

（3）重视系统分层控制的原则。在设计电力调度监控系统方案时，要以变电站、调度中心及集控中心为核心基础，构建好分层次的三级监控网络机构，科学有序地进行最终数据的采集和分析，保障信息的可靠性和科学性，为正常可靠的调度操作提供数据参考。

5 电力调度监控系统的实施重点分析

（1）有机协调网络与各大系统，建立综合管理平台。电力调度监控系统是一项工作量大且操作复杂的工程，要实现有效监控，确保电力调度的安全稳定操作，就需要把各个系统联合起来，进行综合管理。例如，可以把机房环境监测、调度自动化系统监测及网络监测联合起来，建立调度为主的综合监管平台，对安全隐患进行多种形式的警告和监测。

（2）通过监控系统与上下位机联网，实现数据共享。监控系统与上下位机实现联网，方便监管人员对数据进行及时、准确的分析，了解整w电网的运行情况，及早发现突发事故，并及时制定处理方案，减小损失及危害。

（3）安装自动警报装置。其实，电力监控系统上的很多故障都是可以预防的，但却往往未能及时发现和处理，导致发生巨大损失。如果在系统上安装自动报警装置，就可以及时发现一些不易被发现的问题，例如，服务器内存不足、温度失常等，使问题得到及时解决。

（4）加强运行程序的检测，保证监控系统的正常工作。为了合理利用监控系统中的资源，应建立安全稳定的维护机制，同时，还要建立维护系统安全的管理工具，当监控系统的软件设备和硬件设备出现异常时，可以随时待命进行修复。

6 结束语

综上所述，随着全球经济一体化的发展，任何一个行业只有通过不断完善和不断创新，才可以生存。电力调度监控系统发展的必然趋势是自动化、智能化及科技化，这也是世界发展的必然选择。通过对电力调度监控系统的全面分析和研究，希望促进电力管理部门进一步改进现有的监控系统，真正实现全社会范围的安全用电。

参考文献

[1]孙学黔.电力调度监控系统的方案设计与实现[J].科技风，2014，01：52.

[2]李学伟.论电力工程信息通信中的网络技术[J].广东科技，2011，08：20-21.

电视监控系统设计范文第3篇

关键词：以太网；燃机模块；电子控制系统；软件设计

引言

随着燃气轮机在工业现场的广泛使用，对控制性能的要求越来越高，其控制系统也迅速从液压机械式控制器发展为模拟式电子控制系统,进而发展成数字电子控制系统。到20世纪90年代,燃气轮机开始全面配置数字电子控制系统。近年来，国外燃气轮机的数字电子控制系统已经实现了标准化、系列化，实现了模块化,并配置了菜单式的开发软件。模块化控制系统中通信总线是系统内部数据交换的桥梁，总线的可靠性是系统可靠性的保障，总线速度也直接影响到整个控制器的性能，因此必须选择实时、可靠的通信总线。MIL-STD-1553B、ARINC-429等传统的现场总线可靠性高、使用灵活，工程上已经得到了广泛应用，但却遭受速度瓶颈。工业实时以太网技术具有速度快、实时性好、可靠性高等特点，它的发展使工业控制在通用化、模块化、数据交换等方面都面临新的技术革命，特别适用于分布式控制系统设计。EtherCAT是由德国Beckhoff公司开发。采用以太网帧，以特定环状拓扑发送数据的技术，拥有杰出的通讯性能，接线简单，并对其它协议开放。

1.总体方案

1.1燃机模块式电子控制系统方案

系统的控制对象是某型舰用中档功率系列燃气轮机，控制系统采用开放性的模块结构。电子控制器采用标准化、系列化的模块设计，各模块间采用最新的工业实时以太网Ethercat连接，控制软件设计成可选择、可配置的标准模块和接口，液压执行机构设计成通用的模块化的部件和组件。这就使整个控制系统的设计变为功能模块的选择、匹配和调整——根据燃机控制系统的信号数量和接口类型选择合适的硬件模块，根据特定控制规律和控制系统要求选择、配置相应的软件模块，根据燃油和导叶的控制要求选择合适液压执行机构。采用的是成熟的模块使各模块功能、性能都有了保证，各部件仅需要进行部分调整就能满足要求，既缩短研发周期，又提高系统的可靠性，同时也便于今后实现性能改进和功能扩展。

1.2燃机控制系统组成

燃机控制系统包括综合电子控制柜、系统软件、液压执行机构、电气系统等。液压机械装置采用模块化设计方法，包括高压燃油泵、燃油计量装置、导叶调节装置等。各模块可根据具体燃机要求配合使用。电子硬件通用模块包括：电子控制器模块、独立保护模块。系统软件包含控制软件和应用软件。控制系统接收来自控制室或监控台的控制信号，对燃气轮机的起动、加速、减速、稳态工况运行以及停车和重要参数限制实施全面的自动控制和安全保护，能实现对燃机辅助系统的监测和控制，能实现对燃机的故障诊断和重要参数的记录、存贮和通讯。

2.控制软件设计

2.1电子控制器方案介绍

电子控制器由主CPU模块与AD模块、DA模块、FI模块、IO模块等低级模块组成，各模块自带CPU处理器，模块之间通过工业以太网连接，控制系统采用基于网络通讯技术模块化设计，控制器的各种功能模块之间用实时以太网进行连接，完成数据交互。各模块可以集中在一起也可以分散到燃机的各部分，通过工业总线实现实时信息交流和控制。

2.2控制软件分层设计

控制软件包含CPU模块的控制应用软件、其它通用模块底层软件组成。底层软件与模块一一对应。模块的底层软件主要是实现通用模块采集、输出或信息交互功能，并与其它模块通讯，传递和接受信息，实现控制系统功能。CPU模块的控制应用软件通过与底层软件，根据模块的特点进行功能的初始选择和配置。初步设计的控制软件层次结构如图1所示，该层次结构适用于主CPU模块与所有低级功能模块。由于低级功能模块的任务都比较简单，所以并无必要采用实时内核，主CPU模块也需根据实际情况决定采用传统的顺序结构还是基于实时内核的并行结构。同一功能的器件在驱动程序层向顶层提供一致的接口，在这一层次中需要制定对器件读、写、模式设置、中断、轮询等操作的驱动程序函数模版。整理电子控制器硬件设计中常用的接口器件资料，针对这些器件编写驱动程序并用数据库进行驱动程序模块的管理。

2.3控制软件模块化设计

控制软件采用模块设计，将燃机的主要控制过程、各种控制规律形成标准程序模块。模块划分可层层分解，步步细化，当针对具体燃机时只要选用合适的模块进行组合，并进行对参数设置连接就可形成控制程序。程序的框架设计要保证其可扩展性，根据燃机控制要求的变化，不断的增加先进控制规律、控制算法模块提高整个系统的性能。在对燃机控制系统的特点进行充分分析的基础后，建立对燃机控制软件的通用框架结构、模块划分准则与模块配置策略，通过更改模块配置信息、模块整体更换等方式灵活构建可靠的燃机控制软件。软件模块化按照由粗到细、由繁到简的指导方针，按步骤逐级细化，最终生成最基本的模块单元。根据燃机控制系统的功能，将控制软件划分为基本数值计算模块库、信号处理模块库、故障处理模块库、起动控制模块库、燃机运行控制模块库、停车控制模块库、辅助系统控制模块库、底层软件模块库、通讯协议模块库。模块一般采用标准C语言编写，与CPU相关的代码采用汇编语言编写，考虑到不同CPU的字长、对齐方式等特性，模块内部均采用自定数据类型，且可通过外部进行设置。

3.通讯软件设计

EtherCAT通讯程序包括网络收发模块、EtherCAT接口模块、EtherCAT设备模块、主站模块和从站模块。网络收发模块完成底层网络数据包的发送和接收功能。EtherCAT接口模块实现EtherCAT通讯程序与功能软件的接口功能。EtherCAT设备模块实现EtherCAT设备扫描和软件初始化工作。主站模块实现主站初始化命令和循环命令的发送处理，实现和维护主站的状态机。从站模块实现从站设备的配置，同时维护从站设备的状态机。

3.1Ethercat协议

EtherCAT是用于过程数据的优化协议，凭借特殊的以太网类型，它可以在以太网帧内直接传送。EtherCAT帧可包括几个EtherCAT报文，每个报文都服务于一块逻辑过程映像区的特定内存区域，该区域最大可达4GB字节。数据顺序不依赖于网络中以太网端子的物理顺序，可任意编址。从站之间的广播、多播和通讯均得以实现。当需要实现最佳性能，且要求EtherCAT组件和控制器在同一子网操作时，则直接以太网帧传输就将派上用场。然而，EtherCAT不仅限于单个子网的应用。EtherCATUDP将EtherCAT协议封装为UDP/IP数据报文，这就意味着，任何以太网协议堆栈的控制均可编址到EtherCAT系统之中，甚至通讯还可以通过路由器跨接到其它子网中。显然，在这种变体结构中，系统性能取决于控制的实时特性和以太网协议的实现方式。因为UDP数据报文仅在第一个站才完成解包，所以EtherCAT网络自身的响应时间基本不受影响。另外，根据主/从数据交换原理，EtherCAT也非常适合控制器之间（主/从）的通讯。自由编址的网络变量可用于过程数据以及参数、诊断、编程和各种远程控制服务，满足广泛的应用需求。主站/从站与主站/主站之间的数据通讯接口也相同。从站到从站的通讯则有两种机制以供选择。一种机制是，上游设备和下游设备可以在同一周期内实现通讯，速度非常快。由于这种方法与拓扑结构相关，因此适用于由设备架构设计所决定的从站到从站的通讯，如打印或包装应用等。而对于自由配置的从站到从站的通讯，则可以采用第二种机制—数据通过主站进行中继。这种机制需要两个周期才能完成，但由于EtherCAT的性能非常卓越，因此该过程耗时仍然快于采用其他方法所耗费的时间。EtherCAT仅使用标准的以太网帧，无任何压缩。因此，EtherCAT以太网帧可以通过任何以太网MAC发送，并可以使用标准工具。

3.2主站软件设计

EtherCAT可以在单个以太网帧中最多实现1486字节的分布式过程数据通讯。其它解决方案一般是，主站设备需要在每个网络周期中为各个节点处理、发送和接收帧。而EtherCAT系统与此不同之处在于，每周期仅需要一个或两个帧即可完成所有节点全部通讯，因此，EtherCAT主站不需要专用的通讯处理器。主站功能几乎不会给主机CPU带来任何负担，处理任务的同时，还可处理应用程序，因此EtherCAT无需使用昂贵的专用有源插接卡，只需使用无源的NIC卡或主板集成的以太网MAC设备即可。EtherCAT主站容易实现，尤其适用于中小规模的控制系统和有明确规定的应用场合。EtherCAT映射不是在主站产生，而是在从站产生，此时过程映像已经完成排序。该特性进一步减轻了主机CPU的负担。可以看到，EtherCAT主站完全在主机CPU中采用软件方式实现，相比之下，传统的慢速现场总线系统通过有源插接卡方可实现主站的方式则要占用更多的资源，甚至服务于DPRAM的有源卡本身也将占用可观的主机资源。

3.3从站软件设计

子站模块划分为A/D采样模块、频率量模块、LVDT及振动信号处理模块、热电阻信号处理模块、热电偶信号处理模块、压力信号处理模块、电流电压信号处理模块、开关量输入模块、开关量输入1模块、开关量输入2模块、开关量输出模块、模拟量输出模块1、模拟量输出模块2，备份槽。主程序通过不同的功能要求调用软件块。软件模块设计的基本原则是数据隐藏，即各模块内部数据私有，并提供外部接口访问这些私有数据，各模块之间相互独立，从而降低各模块之间的耦合程度。整个框架提供诸多配置接口，具有一定的通用性。子站模块实现的功能为DSP外设初始化；获取通道信息；获取开关量输入、拟量输入、频率量输入信号；输出开关量、PWM信号；FLASH存储器操作；定时器的启停、看门作等。

4.结束语

在国内航空发动机电子控制系统研制的技术积累基础上，开展基于网络通讯技术的燃机模块式电子器研究工作，研制具有自主知识产权的、具有国际先进水平的燃机模块式电子控制系统，不仅可以创造经济效益，而且能够打破燃机电子控制系统被国外公司垄断的局面，极大提高燃机市场的核心竞争力。

参考文献

[1]周向阳.模块式燃机电子控制系统软件设计技术研究.南京航空航天大学硕士论文.2010-03-01

[2]EtherCAT——技术介绍及发展概貌.国内外机电一体化技术.2006-11-30

[3]周千翔.基于实时以太网的分布式电子控制器设计.南京航空航天大学硕士论文.2008-12-01

电视监控系统设计范文第4篇

系统由温湿度传感器、电源模块、监控模块、控制模块、按键、开关、指示灯等组成。其中温湿度传感器负责采集监控地点的温湿度数据；监控模块是由台达DIAView组态软件制作的上位机来实现的，监测控制着整个系统；控制模块采用了DVP20SX2型PLC主机作为本产品的主控制器，并且远程信号模块用来采集异地信息，远程数据的传输采用NRF24L01无线传输模块，将采集到的信息传递给本地CPU；本地CPU我们采用STM32单片机来进行数据的采集、分析和计算。并将异地的各个温湿度的情况发送给PLC，由PLC绦懈飨罟芾砉δ堋J凳奔嗖饧嗫囟嗟匚率度，用户可以设置系统温湿度报警值，检测得到的数据可以通过上位机实时监控，也可以查询历史数据、报警值和报警时间；在出现异常数据的时候，可进行声光报警。

[关键词]多点检测 PLC 无线射频传输 节能高效

中图分类号：F224-39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）16-0261-01

目前大多数温湿度监控控制方案，都是采用温湿度传感器放在异地然后直接与PLC进行连接，一个PLC接多个温湿度传感器的弊端是占用的AD/DA功能模块居多，经济性差，而且需要PLC进行大量的数据分析，对PLC的编程比较复杂，而处理过后的数据的精度也不是很高。

鉴于以上控制方案的弊端，本系统在PLC和各个温湿度监测点之间架上一STM32单片机作为数据处理和传输的中转站，用STM32对温湿度传感器进行AD采集，STM32有1～3个12位的逐次逼近性ADC，精度较高，每路ADC有18个通道，对于一个多点温湿度监控系统来说，AD采集通道足够用。然后将处理以后的数据通过NRF24L01发送给PLC进行控制，这样只需要占用PLC极少的模块就可以完成高精度的温湿度检测，达到了经济性的要求。同时本系统采用台达组态监控软件DIAView进行监视和数据的更改。

1、系统方案介绍

本系统的整个控制过程的关键所在就是单片机如何实现数据的分析和中转。

其数据的分析采用STM32自带的AD功能进行数据的分析，分析完成之后采用RS232串行通信方式将数据发送给PLC。

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。在苛刻应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。

无线通信模块原理：NRF24L01是一款新型单片射频收发器件，工作于2.4～2.5GHzISM频段，具有通信速度快的优点，经实测通信距离也比较远。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。NRF24L01功耗低，使检测更节能。

1.1 系统硬件设计

温湿度监控系统的设计制作过程涉及到电气控制原理、PLC控制技术、传感器技术、工业组态技术、模拟电子、数字电子技术知识。这个设计要求制作者有较高的程序设计能力，对于开发者的硬件设计能力以及软硬件结合能力要求也高。因此，制作者需要具备扎实的基础和良好的动手能力及创新能力。温湿度监控系统能够检测监控地点的温湿度，并且能够将数据通过远程信号模块实时传送到本地。因此，本系统最核心的地方就是温湿度检测、温湿度数据远程传送。所以，要尽力地做好软件设计和硬件设计，并使其完好的结合，最终做出一套完整稳定可靠的温湿度监控系统。

为了达到这个目的，首先应该选择好模拟式温湿度传感器，然后查看它的接口说明，焊接好应用电路。温湿度数据检测成功后，下一步应该进行数据传送。因为多个监控，所以本系统采用了2.4GHZ射频通讯技术，最终调试出整个系统各个区域之间的良好通讯。这时，温湿度监控系统的核心功能基本完成了，下面再做一定的完善工作，最终使系统更加完善、运行更加稳定。

温湿度监控系统各个模块紧密相关、密切联系，因此不能单独的选择各个模块而不考虑与其他模块之间的关系。要结合各个模块所起的作用以及已选模块的技术规格，经过理论分析和试验选择合适的硬件方案，使每个功能模块都能协调起来，最终构成一个完整稳定的温湿度监控系统。

2、系统软件设计

整个系统的软件设计包括PLC的程序设计和单片机的程序设计以及NRF24L01的数据传输设计，由单片机进行对温湿度传感器的数据的分析并通过NRF24L01以RS232数据形式发送给PLC，实现与PLC的通讯，然后PLC根据DIAView组态软件的设置的数据进行比较，控制报警系统和控制温度湿度调节器来调节温湿度，实现温湿度的监控和调节。

3、系统整体数据传输示意图

STM32单片机通过AD采集温湿度传感器的模拟量，然后通过NRF24L01无线射频技术将其发射出去，射频接收端接收传输过来的数据并以RS232串行通讯方式发送给PLC。

4、方案规划创新性和有实用价值

1）创新性

传统采用传感器直接连接PLC，并用PLC的AD/DA模块进行数据的采集和处理，这样如果对于一个较大的且点数较多的多点检测系统来讲，需要多个AD/DA模块去拼差，而且接线比较麻烦，编程比较复杂。鉴于如此本系统在中间采用了成本较低的STM32单片机作为数据的中转处理系统，可以一次处理多个不同点的温湿度数据，并用NRF24L01无线通讯模块发送出去。相比于先存在的多点温湿度检测系统本系统所设计的基于射频技术的多点温湿度控制系统有如下有点：

1.通过无线射频和RS232串行通讯实现多路温湿度模拟量信号的采集，相比于传统采用PLC的AD模块的方案降低了成本，提高了可靠性。

2.系统采用STM32自带的12位的模数转换器精度更加的准确。

2）使用价值

在现实生活中，很多产业对环境温湿度有着非常高的要求。比如，在食品产业中，不合适的温湿度会带来食品变质，引发安全问题；档案管理中的纸张对温湿度极为敏感，不当的保存会使纸质变差、字迹模糊，会严重缩短档案保存时间；温室中的植物对于温湿度要求极为严格，不当的温湿度下，植物会减产、甚至死亡。综上，温湿度监控系统应用范围非常广泛。它能够彻底摆脱传统的人工轮流值班、人工巡回查看抄录模式，从而避免了很多人为因素而导致的重大事故。因此极其有必要设计一套完整的温湿度监控系统，这对科学的社会生产有着重大的意义。

参考文献

电视监控系统设计范文第5篇

[关键词]工况自动监控；电厂工况；工况在线监测；自动监控系统

[中图分类号]TP277[文献标识码] A

1引言

保护环境是我国的基本国策，“十二五”期间，国家将主要污染物排放总量显著减少作为经济社会发展的约束性指标，着力解决突出环境问题，加快资源节约型、环境友好型社会建设。2011年，国务院了《关于加强环境保护重点工作的意见》，明确提出要全面提高环境监督管理水平的要求，实现由“点末端监控”向“全过程监控”的转变。按照这一要求，为了全面掌握污染物排放当量、设施运行状态、污染物排放监控数据的真实性，必须对电厂污染物排放自动监控系统进行完善升级，开展工况监控，在现有末端监控的基础上，扩展到生产设施、污染治理设施运行状态的监控，实现污染治理设施运行状态分析、排放数据真实性判定。

本文给出了一种燃煤电厂工况自动监控系统的设计思路和实现方法，该系统基于环保部门VPN专网，能够有效实现对燃煤电厂治污设施运行情况的全过程监管。

2系统总体设计概述

2.1技术路线

2.1.1系统采用多层体系结构进行设计，综合采用XML技术、.NET Framework组件、 Web开发模型及Visual C++语言进行开发。

2.1.2数据库采用实时数据库和关系型数据库，实时数据库用于存储电厂每个工艺过程点的数据，提供清晰、精确的操作情况画面，用户既可浏览工厂当前的生产情况，也可回顾过去的生产情况。关系型数据库用来存储历史数据和均值数据，以便实现统计、分析、报表、辅助决策等功能。

2.1.3采用监控组态化软件进行现场工况的流程设计和数据展现。

2.1.4现场数据采集单元分别接入现场DCS（Distributed Control System，分布式控制系统）、CEMS（Continuous Emission Monitoring System，烟气在线监测系统）、FGD（Flue gas desulfurization，烟气脱硫）等系统，实现现场工况数据采集，并通过隔离网闸实现数据的单向传输，确保生产网络的安全。

2.1.5脱硫及脱硝装置关键参数如旁路挡板开度、石灰石（补充）浆液泵电流、增加风机电流、循环浆液泵电流等通过现场数据采集单元直接从采集传感器获取，确保数据的真实性。

2.1.6工况监控单元与环境监控中心通信服务器之间交互通讯流程和数据包结构遵循HJ/T212-2005《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》，采用TCP方式进行通讯。

2.2系统总体架构

系统总体分四层：采集层、网络层、数据层和应用层，如图1。

采集层位于电厂端，由相关硬件和软件组成，主要负责工况数据采集、本地存储和转发、补发、重发。

网络层位于电厂端和区域环境监控中心之间，由网络通信模块组成，负责工况数据发送及监控中心接收。

数据层位于区域环境监控中心，由实时工况数据库和分析数据库组成，主要负责工况数据的统一存储。

应用层位于区域环境监控中心，为最终用户提供一系列的功能模块，包括实时工况监控，工况报警，工况数据分析、统计，环保执法、总量核算、排污统计等数据应用。

2.3系统组网结构

电厂工况自动监控系统依托于环保VPN专网，主要由工况现场系统和监控中心应用系统平台两部分组成，如图2。

工况现场系统主要由数据采集单元、通信服务器和网络交换机等组成。数据采集单元通过网闸与现场生产网络DCS、CEMS、FGD等系统相连，采集生产过程有关数据；通过AI、DI接口直接与现场治污设施数据采集传感器相连，采集主要的污染数据与治理设施状态数据。通信服务器，一方面通过环保VPN专网与中心系统相连，实现现场实时采集数据的传输；另一方面，存储和管理本地采集数据。

监控中心应用系统平台主要由实时数据库服务器、关系数据库服务器、通信服务器、业务工作站等组成。

3电厂端系统设计

电厂端主要安装工况现场采集系统，该系统关键任务之一是采集电厂工况数据，并将工况数据转发到监控中心。主要由网络设备、单向物理隔离网闸、数据采集单元、通讯服务器等组成。

数据采集单元，实现工况数据的采集、处理和本地存储管理；采用嵌入式设计，具有1个10/100M以太网接口，可扩展的模拟量和开关量接口（标配8DI、16AI）。系统通过以太网口经过单向隔离网闸接入电厂生产网络DCS、CEMS、FGD等系统，采用OPC（Object Linking and Embeding（OLE）for Process Control，用于过程控制的（OLE）和MODBUS（注：一种串行通信协议）等主流数据采集协议获得生产过程各工况数据；通过模拟量和开关量接口直接从传感器采集治污设施关键参数，确保数据的真实性。

通信服务器，负责现场工况管理和监控中心平台通讯，将工况数据转发监控中心平台，其系统功能如图3。

4监控中心应用系统设计

监控中心系统主要由实时数据库服务器、关系数据库服务器、通信服务器、应用服务器、业务工作站等组成。其应用系统软件主要实现以下功能：

4.1实时工况监控

实时工况监控采用工艺流程图的方式对电厂各发电机组的生产控制系统、治污设施控制系统、污染源在线监控系统的运行情况进行实时监控，监控的排污数据、状态数据、过程数据每10秒钟（刷新时间可定义1-3600S）刷新一次，并可查询、统计监测参数任意时间段内的变化趋势，支持将多个监测参数组合进行对比、分析。

4.2工况数据关联分析

工况数据关联分析主要是依据实现定义的分析模型，对电厂工况进行综合分析，判断发电机组、治污设施的运行情况是否正常、污染源监测数据是否可靠，及时发现发电机组生产过程、治污设施、监测系统可能存在的异常情况（偷排、治污设施假运行等）。

工况验证分析是基于中心工况过程数据库中存储的工况数据做分析验证，主要提供实时工况数据关联分析，实时工况数据超限分析，实时模型计算分析、与现有污染源自动监控数据进行一致性判断。

4.2.1实时工况数据关联分析

在工况治理设施运行时，许多工况参数是相互关联的。各工况数据之间存在或松或紧的关联关系，当其中某个工况数据变化时，与之相关联的工况数据都会跟着变化。如：烟气流量分析、烟气温度分析、SO2浓度分析、旁路挡板门工况分析、增压风机工况分析等。例如，烟气流量分析，相关参数包括：烟囱流量、FGD出口流量、FGD入口流量，根据FGD入口和出口流量判定烟囱的流量。

4.2.2实时工况数据超限分析

对工况（单个或组合）参数的超限分析，并判断工况运行是否正常，数值有否超标。

通过分析脱硫及脱硝系统的关键参数，如：吸收塔PH值、脱硫效率、CEMS监测二氧化硫浓度、CEMS监测烟气温度与原烟气温度差等，确定其正常数值范围，并建立超限表达式，由分析引擎实时分析和记录。依据这些参数超限分析，可以对设施运行好坏做出判定，也能对可能存在的设备故障及参数造假做出可能性判断。

4.2.3实时模型计算分析

在实时工况数据关联分析及实时工况数据超限分析的基础上，将一组判断治污设施运行的表达式，依据一定的规则顺序组成模型。

例如，应用工况数据关联和工况数据超限两种手段来组合分析旁路挡板信号故障及人为造假情况。首先根据增压风机的电流及动叶开度与机组负荷、引风机电流直接的线性关系分析；其次分析根据净烟气流量是否跟机组总送风量、原烟气流量、CEMS监测烟气流量是否也呈线性关系；最后分析CEMS监测烟气温度与原烟气温度差是否超限、CEMS监测烟气压力与原烟气压力差是否超限等。当上述规则有一条以上出现异常时，可怀疑旁挡板信号故障及人为造假情况，异常规则越多，怀疑的可能性越大。

4.2.4与现有污染源自动监控数据进行一致性判断

将工况监控系统中的电厂和污染源自动监控系统中的电厂自动监测数据进行一一对应关联，通过数据误差分析对污染源监测系统接收到的数据真实性进行评估。

4.3工况报警

工况报警主要是根据工况数据内部逻辑关系，定义报警规则，系统根据报警规则，自动产生报警信息，报警信息通过短信平台、报警值守系统向省（市）环保部门、运营商、电厂管理部门发出报警信息，以便及时发现问题，解决问题。

4.4数据查询

数据查询主要针对采集的排污数据、状态数据、过程数据进行综合查询。为方便监测数据的查询，系统提供按时间段、按电厂/机组、按监测参数、按工业处理流程方法等多种查询条件，查询出的信息，可按表格或图形方式显示，并可将数据导出成常用的格式（如EXCEL等）。

4.5统计报表

统计报表功能可以按日、月、季、年等方式统计出该时间段内的数据，形成报表并可以导出打印。便于进行相关的统计业务，并为决策提供数据依据。

4.6运行情况管理

4.6.1运行情况统计

运行情况统计通过结合重点污染源值班管理系统的相关信息，统计电厂各发电机组生产设备、治污设施、监测设备的运行情况。系统可根据值班管理系统排除已上报的停运、检修、故障的发电机组。

4.6.2数据上传情况统计

数据上传情况统计主要是根据监测的过程数据、状态数据、排污数据的上传频率统计各电厂的数据整体上传情况，整体把握工况在线监测系统的数据采集情况。

4.6.3工况核定

工况核定主要是对治污设施的投运、停运做人为的核定，为之后的核定总量提供更加精确的数据。

工况参数在经过规则的判定时分为两种情况：系统判断规则能准确地判断治污设施的起停；而参数判断规则在判断后，还需要对工况参数报警做人为的核准。工况核定是一个工具，可以对各种工况作有效和无效性核定，而无论是哪种报警在核实真实情况后也都可以重新做修正。

在有了准确的核定后，对治污设施的各类数据才能精确的统计，如：享受脱硫电价的发电量，就需要统计在脱硫正常投运下机组所发电量的总和。

4.6.4工况数据审核

审核主要是对工况数据的有效性进行确认。系统根据各项监测参数的上下限、关联规则进行自动核定，对于超出上下限制或经过关联规则检查发现问题的监测数据给予醒目的提示（通过颜色区别等），监控中心工作人员重点核对有问题的监测参数，并进行相应的处理，并由工作人员确认监测的数据是否有效。

4.6.5总量核定

总量核对主要依据过程数据、状态数据对SO2等污染物数据的总量进行核定。污染物总量的计算先根据在线监测系统的监测数据（如S02）进行分时段汇总，然后根据过程数据、状态数据运行中的异常情况，综合分析各时段污染源总量数据的可靠性，对于可疑或不可靠的数据，进行人工确定。

4.7工况设置

4.7.1工艺流程定义

工业流程定义主要是根据各电厂每个机组的脱硫脱硝处理技术来绘制其处理工艺流程图，包括生产控制部分、治污处理部分、在线监控部分。工艺流程图的各组成设备及处理流程方向以图片控件、流程线控件来表示，由用户通过拖拽控件完成工艺流程图的绘制。

在定义工艺流程图的各组成设备时，可同时对该设备对应的监控参数进行定义，并设置监控参数的单位、上下限值等。

4.7.2关联规则定义

关联规则定义主要是根据处理工艺的不同构建过程数据、状态数据、排污数据的相互校验关系统，为数据的工况分析提供依据。

关联规则的定义通过数据公式、逻辑关系进行定义。

4.7.3采集参数设置

采集参数设置主要根据电厂的脱硫、脱销处理工艺进行监测参数的定义，主要包括生产过程、治污设施的各项参数定义（含监测参数的单位等）。

4.7.4通讯参数设置

通讯参数设置主要用于定义平台软件与前端工况数据采集设备通讯过程中使用的相关参数。

4.8远程控制

远程控制主要是对前端工况数据采集设备进行远程管理，包括远程参数设定、远程重启设备、远程时钟设置、远程校时、监测参数设置、数据补调等功能。

5结论

本文给出的电厂工况自动监控系统，通过在上网电厂治理设施生产控制单元中选取与环保监管相关的工况过程数据，对设施的运行过程和运行结果进行实时监控，实现了“点末端监控”到“全过程监控”的转变。进一步完善了环境自动监控系统功能，实现电厂污染防治全过程自动监控，提升监控数据全面分析、逻辑印证和应用能力，准确反映电厂实际排污情况，科学核算主要污染物排放量，为上网电厂排污费征收核定、脱硫脱硝电价核算、污染减排和环境管理提供准确可靠依据。

参考文献：

[1]周婧，刘桥.火力发电厂烟气自动监测系统总体设计[J].电力科学与技术学报.2007（3）：76-80.