环境监控系统
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环境监控系统范文第1篇
0引言
监测监控系统是融计算机技术、通信技术、控制技术和电子技术为一体的综合自动化产品，当将其作为一种安全预防技术设施应用到工业生产和社会生活中时，就称其为安全监测监控系统。在我国的工业安全事故中，煤炭工业的安全事故较为频发且性质严重，尤其以生产矿井瓦斯爆炸事故最为突出。为此，国家有关安全生产监督管理部门专门制定了“先抽后采，监测监控，以风定产”的十二字指导方针，由此可见，煤矿安全环境监测监控系统在煤矿安全生产中的重要地位。
1煤矿安全环境监测监控系统组成
根据所述及概念，监测监控系统的功能一是“测”，即检测各种环境安全参数、设备工况参数、过程控制参数等；二是“控”，即根据检测参数去控制安全装置、报警装置、生产设备、执行机构等。若系统仅用于生产过程的监测，当安全参数达到极限值时产生显示及声、光报警等输出，此类系统一般称为监测系统；除监测外还参与一些简单的开关量控制，如断电、闭锁等，此类系统一般称为监测监控系统。
煤矿安全生产监测控系统层次上一般是分为两级或三级管理的计算机集散系统，一般包含测控分站级和中心站级。每个测控分站负责某几路传感器信号的采集和某个执行机构的控制，实现了采集、控制分散；中心站负责数据的处理、储存、传输，实现了管理的集中。中心站与分站和计算机网络之间的通信、传感器到测控分站的数据传输、测控分站到执行或控制装置信号的传输，是通过传输信道实现的。
监测系统一般由地面中心站，井下工作站，传输系统三部分组成。地面中心站一般有传输接口装置和若干台计算机，电源，数据处理及系统运行软件，存贮、打印、显示等装置组成。为了计算机稳定工作，一般还配备了机房恒温调节，不间断电源等辅助设施。
井下分站和传感器构成井下工作站。井下分站的作用是，一方面对传感器送来的信号进行处理，使其转换成便于传输的信号送到地面中心站；另一方面，将地面中心站发来的指令或从传感器送来应由分站处理的有关信号经处理后送至指定执行部件，以完成预定的处理任务，如报警、断电、控制局扇开启等；并向传感器提供电源。
传输系统是用来将井下信息传输至地面和将地面中心站监控指令传输至井下分站的信息媒介。信道，信息传输的通道，监测系统大多采用专用通讯电缆作为信道。
传感器与分站之间一般采用直接传输方式。我国国家标准规定传感器的输出信号应满足以下几种信号：模拟量信号有三种，频率输出（5～15HZ）；电流输出为0～5mA；电压输出为0～100mV；开关量信号输出一般有±0.1mA、±5mA和200～1000HZ等。
2煤矿安全环境监测监控系统技术指标
根据安全监测监控系统的组成，其主要技术指标，主要是以组成系统的各个子系统的技术指标为特征。
2.1测控分站容量：是输入、输出量的个数及类型。例如，模入8，开入4个接点信号、4个电流形式信号等；开出4个TTL电平、4个继电器触点输出等。
接配传感器：是指所接配传感器的种类、型号、测量范围、输出信号形式、供电电压、精度等。
检测精度：是反映分站性能优劣的主要指标之一，一般用满量程的相对误差来表示。数值越小，则检测精度越高。
另外，还有分辨率、转换时间、传输距离等指标。
2.2中心站主机型号及配置：CPU型号，内存容量，硬盘容量，软驱数量、规格，配置外设的种类、型号、数量等，另外，还有备用主机的情况。
容量：即系统可带分站的数量，例如，井下100个分站，地面10个分站。
传输速率：数字传输的波特率，例如，600bit/s，1200bit/s。波特率越高，传输效率越高。
另外，还有传输距离、可靠性等指标。
2.3系统信息管理软件开放性好：组态软件数据库提供了开放数据访问接口，可以实现数据库的二次开发。
安全性良好：所有的设计方案都充分考虑了系统的安全性，使用采集系统对监控系统的影响达到最小。
数据容量大：采用虚拟内存管理技术，理论上数据存储是无限制的（受硬盘空间和内存大小的影响）。
另外，还有响应速度、运行是否稳定、扩展性是否强、兼容性好等衡量指标。
2.4防爆及防爆标志根据国家标准的规定，爆炸危险环境用电设备分为2类。有瓦斯爆炸危险的矿井使用的电气设备为I类，除瓦斯矿井以外的爆炸危险场所使用的电气设备为II类。II类电气设备又分为A、B、C三级，这是根据使用场所的爆炸性混合物最大试验安全间隙或最小点燃电流来分的。II类电气设备还按最高表面温度的不同，分为T1-T6共6组。防爆型设备在外壳上的总标志为：“Ex”。
防爆型电气设备按防爆结构的不同，可以分为以下几种类型：增安型、隔爆型、本质安全型、通风充气型、充油型、无火花型、特殊型等等。
3煤矿安全环境监测监控系统的种类
监测系统按工作侧重点分为环境监测系统和工况监测系统两大类。每种系统又可能包含若干子系统。如环境监测系统可能配备瓦斯突出预报子系统、顶板监测子系统；工况监测系统可能配有综采监控、胶带监控等各类子系统。
环境监测系统一般侧重于监测采掘工作面、机电硐室、采区主要进回风道等自然环境的参数，其主要功能为监测低浓度沼气（4%以下）、高浓度沼气（4%～100%）、一氧化碳、二氧化碳、氧气、温度、风量、风速、负压、矿压、地下水、通风设施、煤尘、烟雾等参数，除实时显示检测数据外，还应按《煤矿安全规程》的要求及各矿井实际情况，在一定地点及工作场所设置报警（灯光、音响）和执行装置，以便防止和预报灾害。
工况监测系统一般侧重于监测机电设备，其主要监测参数有采区产量、井下煤仓煤位、采煤机机组位置、运输机械、提升机械监控、设备故障监测及效率监测等等。但生产工况监测信息并非全部要传输到集中监控系统之中。
一些大的监控系统通常包括环境监测与工况监测两大功能，适应性更为广泛。
4煤矿安全环境监测监控系统的结构
煤矿安全生产监控系统的系统结构分为集中式和分布式。
4.1集中式集中式控制是一种中心计算机直接控制被控对象的系统。其特点是信息采集、分析处理、信道管理，控制功能均由地面中心站计算机完成。数据传输量大、负担繁重，中心站计算机是系统关键性节点，当中心站和传输通道发生故障时，将导致整个系统的瘫痪。:
集中式控制系统大多为星型结构，其特点是结构简单，将多个节点连接到一个中心节点即可；增加、扩展节点十分方便。中心节点是整个系统的“瓶颈”，该系统的可靠性很大程度上取决于中心节点。
4.2分布式分布式多级计算机控制系统，简称DSSC系统，是实时控制系统中广为采用的一种控制系统。所谓分布式多级计算机系统，就是由分布在不同地点，以协作方式互相配合进行工作的多计算机系统。一般在几个地方设置执行简单任务的低档计算机，而较复杂的任务则集中由中、高档计算机去执行。
环境监控系统范文第2篇
【关键词】环境，自动监控系统，问题
中图分类号：TE08 文献标识码： A
一、前言
随着经济的快速发展，环境污染的日益严重，如不加强监测力度，势必造成我国生态城市的良性发展。环境自动监控是环境管理的重要组成部分，自动监控系统已基本完成建设并投入使用。
二、自动监控系统概述
随着我国经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，污染物排放量迅速增加，环境污染已成为制约我国经济发展、人民生活水平提高及身体健康的重大因素。由于对污染企业缺乏有效的监控管理手段，致使污染事故频频发生，给国家和人民带来巨大的损失。全面实施环境自动监控已成为环境管理的迫切需要，是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措，具有极其重要而深远的意义。自动监控系统由监控中心系统及企业现场端自动监控系统组成。以水污染源自动监控系统为例，企业现场端自动监控系统由监控因子的样品采集、分析仪和数据采集仪组成。自动监控分析仪通过自动水泵将排放口废水采集到分析仪，经过仪器分析得出分析结果。再通过数据采集仪将分析结果上传到监控中心服务器。
三、设立环境自动监测系统的基本要求
环境自动监测系统是环境自动监测技术发展的必然结果，是环境自动监测技术在实际工作中的综合应用。环境自动监测系统建设应当包括以下最基本的技术内容：
确定监测的目标，并在此基础上确定监测范围、监测项目、监测方法。确定监测目标是建立一个自动监测系统最重要和最基本的工作，也是评价一个自动监测系统设计合理性的重要指标。
根据以往的监测资料或通过实际监测，运用统计学的方法确定适当的监测点位并完成建设。一个监测网的布点方法有许多种，对环境自动监测系统而言，按功能区布点是较经济合理的方法。
设计合理的样品采集系统，以保证系统能够采集到具有代表性的环境样品。对于同一类的监测项目其样品采集系统应当具有较好的一致性，此外样品采集系统还应当具有良好的稳定性、耐用性、操作性和维护的方便性。
建立一个由计算机控制的、能够实行无人值守的连续自动监测网络系统。一个设计良好、功能完善的自动监测系统不仅要有良好的外部硬件，还应当拥有功能强大的系统软件。在这样的系统中控制中心与各个监测子站之间的联系应当具有较大的灵活性，每个子站既可以联网同步运行。又可以脱网单独运行。系统中应当既有固定站，又有流动站，以增强系统的适应性和应急能力。控制中心除了收集各个子站的监测数据并进行数据处理外，还能够控制子站的运行和重要的诊断功能。系统应当具有良好的灵活性、透明性和控制能力、纠偏能力、以及预警能力。
建立一个适合本地区情况有利于今后发展的通汛系统。对于一个稳定的功能相对单一的系统来说，可供选择的通讯系统可能较多。但是对于一个复杂的混合系统（如既有固定站，又有流动站；既有空气监测网，又有水质监测网）来说，有可能单一通讯系统的效果不如多种通讯系统混合的效果好。对通讯系统的基本要求是可靠性高、灵活性好和适应性强。
选择技术成熟、方法可靠、性能稳定、使用简单、维护方便、价格合理、适合连续监测的自动监测仪器。监测仪器种类繁多，有国产的、进口的；有电化学法、光化学法和物理法的；有单一参数的、多参数的；可供选择的范围很大。仪器选择的基本原则是精密、可靠、简单、经济、兼容。
选择性能可靠、使用方便的辅助装备，为仪器设备运行提供一个稳定的、安全的、良好的工作环境。最基本的辅助设备有空调机、抽湿机、增湿机、稳压电源、排气扇、避雷装置、消防装置等。
建立系统内部的质量保证体系，保证系统内各个监测子站监测数据的准确；精密和可比，将整个系统的运行质量控制在已知置信的范围之内。
建立系统内部仪器装备维护体系，加强各种仪器装备的预防性维护，保障监测仪器装备能够稳定可靠的连续运行，提高仪器的利用率，降低缺测率和错误率。通过加强预防性维护和提高维修水平能够有效地降低维护费用。
建立一个相对独立的综合分析机构，一方面进行数据分析、模式研究和预测预报，另一方面从统计学的角度对系统的监测质量进行评价，即建立系统内部的第三方审核。
四、监控系统存在的问题
1、监测方法问题
目前对企业污染物排放监管处罚的主要依据是在线自动监控数据、当地环保部门的定期监测和不定期抽查以及省局“四个办法”检查。实际的操作过程中会出现不同监测方法间产生的数据背离现象。以文登市创业水务有限公司为例，2008年该企业污水排放指标COD和氨氮在线数据均达标，省局“四个办法”的几次抽查均为超标，且两者数据差距较大，后经分析原因为污水处理厂接收大量含氯废水，导致COD的测定受到干扰。按照规范GB11914―89应对水样进行除氯分析，重新测定。此外，不同的仪器设备、不同的检测方法，会影响监测数据的准确率、监测时效以及带来二次污染等问题，所以在仪器的选型、监测方法的选择上需要慎重考虑。
2、自动监控系统在企业的推广问题
污染源在线监测设备主要是环保部门的执法工具，环境监测部门是在线监控系统真正的、主要的用户。对于排污单位内部来说是一项不经济的行为，
因此，污染源在线监控系统在全国各个城市的建设过程中，出现了一系列问题和困难，主要是排污单位不愿出钱购买对自身无经济效益的自动监控系统，用各种理由拖延甚至拒绝安装，即使被迫要求安装，排污单位自行采购安装的在线监控系统设备也是五花八门，良莠不齐。
3、监管模式问题
在线自动监测系统要求对污染物的各项指标和排放量实施24小时连续监控。上级环境主管部门对各市自动监控设备运行管理考核的重要依据包括“设备运行率”和“数据准确率”两个指标。所谓“设备运行率”是指已上传数据量与应上传数据量之比，“数据准确率”是指已上传的准确数据量与已上传数据量之比。在实际操作过程中，排除人为因素干扰，由于设备故障（如数采仪故障或传输故障）及气候变化导致结冰等外在因素的影响，亦会导致在线数据的“缺失”或“失真”，产生的直接后果包括下级环境主管部门监管上的失职、总量减排任务无法如期完成以及企业因“超标排”受到无辜处罚。如何确保在线监控数据如实反映企业排污现状，保证自动监控设备的正常运转，涉及到采取何种监管模式及企业一运营公司一环保部门间的联动问题。
4、数据采集传输问题
一个市级自动监控系统主要由市级监控中心自动监控系统及污染源现场端自动监控系统组成。污染源现场端自动监控仪器采集、分析样品，数据采集传输仪通过数字通道、模拟通道、开关量通道采集监测仪表的监测数据、状态等信息，然后通过传输网络将数据、状态传输至上位机；上位机通过传输网络发送控制命令，数据采集传输仪根据命令控制监测仪表工作。
存在问题：为确保数据的可靠和有效，所有数据采集传输仪必须经检测合格并列入合格目录才能在自动监控工作中选用。但目前，国家环保总局环境监测仪器质检中心对专用于污染源在线自动监控（监测）领域的数据采集传输仪尚未正式开展适用性检测工作。
5、自动监控数据的有效性审核问题
（一）、有效数据
有效数据是企业污染源自动监测设备验收合格后，其正常运行提供的监测数据在一定时段内认定为有效数据。运行监督考核合格后至下次运行监督考核，该时段内自动监测设备正常运行提供的监测数据认定为有效数据；验收不合格、日常运行监督考核不合格或不能正常运行的企业污染源自动监测设备，提供的污染源自动监测数据无效。
（二）、有效性审核
企业污染源自动监测数据有效性审核是指环保部门对企业污染源自动监测设备定期进行监督考核，确定其自动监测设备正常运行。企业污染源自动监测设备在正常运行状态下所提供的数据，即为通过有效性审核的污染源自动监测数据。存在问题：根据《方案》中环保部门对企业污染源自动监测设备日常运行每季度考核一次，考核内容包括现场核查、比对监测、制度执行情况、设备运行情况检查等来看，考核间隔时间长达三个月，且仍需要投入很大人力资源进行人工操作。
五、结束语
随着社会的发展，环境问题也成为了社会关注的问题，近年来，环境问题一直是首要解决的问题，环境的污染对整个社会有着重要的影响。
参考文献
[1]谭福元，李文林，冯葆华编，环境自动监测[M].北京：冶金工业出版社，2011.
环境监控系统范文第3篇
关键词：地铁车站；环境与设备监控系统（BAS系统）；设计
中图分类号：S611文献标识码： A 文章编号：
机电设备监控系统( ElectricalandMechanicalControlSystem, EMCS) 即地铁规范中的环境与设备监控系统(BAS)是将计算机及其网络技术相结合的机电设备自动化控制系统，该系统的控制对象主要有通风空调设备、给排水设备、正常照明设备、火灾自动报警系统、漏水报警系统等子系统设备。其主要作用为对车站的环境质量进行监视和控制，使其在正常工况下满足地铁的正常运营、检修以及办公环境舒适度等要求，并在异常工况下提供正确可靠的信息来保证车辆、设备及办公人员的安全。特别是在车站发生严重灾害事故(如火灾事故)的情况下,使有关救灾设施按照预定工况及时有效地运行,保障人身安全。
1、地铁环境与设备监控系统的概论
1.1BAS结构概述
目前，地铁中的BAS系统组建主要存在两大方式，一种是在各车站中形成相对独立的系统，通过维修工作站、现场触摸屏、PLC控制器等实现对环境和机电设备的监控（上海等）；另一种是与综合监控系统集成，在综合监控系统的协调下完成其功能（广州、深圳、港铁等）。随着综合监控集成技术的不断发展和成熟，第二种方式被越来越多的新建线路所采用。
深圳地铁3号线由AIS（自动化集成系统）组建全线监控系统，BAS系统作为一个子系统深度集成到AIS中，通过AIS平台面向OCC（控制中心）的调度员（如总调度员、环境调度员、维修调度员等）、车站值班人员（如值班站长、值班员等）和维修人员，根据不同站点及权限提供不同的信息和操作功能。BAS系统通过PLC控制器及接口设备采集、整理现场各被监控设备的状态信息，以用于
AIS工作站、BAS维修工作站及触摸屏的监控。同时BAS系统接收上述终端的数据及命令，经优先级和权限等判断后执行设备的远程点动控制、时间表控制及模式控制等功能。
1.2BAS系统功能
BAS系统对通风空调、给排水、电扶梯、低压配电与动力照明等各子系统的车站设备进行全面、有效的监控和管理。BAS系统通过手动、自动或就地等方式控制设备的启停，实时监控设备运行状态、环境参数，采集、处理并记录有关信息，调控车站的环境舒适度，并通过时间表进行节能管理，以确保设备处于安全、可靠、节能、高效的运行状态，从而为乘客提供舒适的乘车环境。另外BAS系
统还能在列车发生异常情况下（如火灾或列车阻塞事故），通过模式表控制车站设备进入相应的防灾模式，协调车站设备的运行，充分发挥各种设备应有的作用，保证乘客的安全和设备的正常运行。
1.3深圳地铁3号线BAS系统简介
深圳地铁3号线的BAS系统实现对龙岗线总共30座车站及区间隧道的一般照明系统、广告照明系统、电扶梯、通风空调系统、给排水系统、EPS（车站应急照明电源）、UPS（不间断电源）等机电设备的监控，确保车站设备的高效、节能运行。AIS设在控制中心的中央级设备实现BAS全部功能，设在车控室的工作站实现该站或站群BAS分控级功能。
该线BAS系统主要由现场总线、工业以太网、工业交换机、控制器（PLC）、远程I/O设备、接口协议转换器、传感器、BAS维修工作站、触摸屏等构成。采用2路具有独立IP的100M以太网口联接到AIS的交换机，以保证与AIS数据交换的可靠性。系统设备部署于车控室、计算机房、照明配电房、环控电控室等。系统采用西门子PLC冗余技术，使用双网冗余、控制器与工作站冗余热备份、可热插拔模件、运行时硬件修改组态等技术，来达到应用系统高容错性、高可靠性和弹性灵活的要求。同时在车站计算机房内设置有BAS维护工作站，实时监控BAS机电设备的运行并由监控的后备机提供冗余功能。
控制系统冗余设计
2.1组件设备的选取依据
根据地铁设计的特点和深圳的实际情况，深圳地铁3号线的BAS系统基于以下原则来选择设备。
可靠性：在地铁的运营维护和管理过程中，机电设备监控系统有着极为重要的作用，其可靠性强度直接影响到地铁的服务质量，甚至地铁的安全运
行。这要求BAS系统具有极高的可靠性，特别是选择具有支持冗余技术的高可靠系统，通过冗余设计进一步提高系统的可靠性。
先进性：地铁是一种具有较长服务期的基础设施，地铁中各系统的设计必须考虑到未来的需要，尽量选择发展前途好、技术水平高、有较长生存期的PLC控制系统。
开放性：机电设备监控系统涉及到的设备种类和设备厂商繁多，而接口、协议等互不相同的设备往往很难互联。所以控制系统的开放性将关系到系统内不同设备之间的互联和协作。因此应尽量选择开放性好、联网方便的网络系统及工业协议，以保证设备的兼容性。
经济性：在充分考虑上述可靠性、先进性、开放性等因素基础上，还应该考虑费用的经济性以尽可能节省投资。
2.2主要部件的冗余设计和产品选择
地铁环控系统工况多，工艺复杂，为保证系统的稳定性和高可靠性，在系统配置时要充分考虑资源冗余，留有足够备用资源。根据前面的设备选取原则，参考国内地铁行业的已有方案，深圳地铁3号线BAS系统最终选择西门子可编程器系统，并利用S7-400H控制器先进的硬冗余技术设计出稳定可靠的系统架构。
2.2.1冗余主CPU
使用SIEMENS S7414-4H作为冗余控制器和热备系统，通过高速光纤相连，用两套冗余的通讯通道进行实时数据传输。实现在线实时修改PLC程序及参数，并让更新后的程序在下一次扫描后以小于30毫秒的切换时间。
地下站中使用两套SIEMENS S7414-4H安装于站内两端的环控室。高架站中设备数量较小，设备分布相对较为集中，管理用房也少，只需用一套SIEMENS S7414-4H安装于计算机房，便能满足设计所要求全部功能。容错部件包括电源模块PS407-10A、CPU模块CPU414-4H、通信模块CP443-1、近距离同步模块及光纤。
2.2.2网络通讯冗余设计
车站BAS系统网络采取两层结构。第一层为站级系统网络，采用工业以太网实现S7-400主站、S7-300子站、LCP、维护工作站间的冗余环网结构。所采用的KIEN 2000工业交换机集成了2对光纤接口，6个10Base-TX以太网接口。第二层为现场设备总线网，采用PROFIBUS工业控制网，实现ET200M远程模块、协议转换模块等与CUP的数据交换。
2.2.3ET 200M分布式I/O设备冗余设计
ET 200M由两个IM 153-2和多个S7-300的I/O模块组成，通过这两个接口模块及冗余通讯链路实现DP从站与远程S7-400主备CPU的数据交换。使用Y-LINK总线耦合器连接冗余H主站到单通道的PROFIBUS从站，实现与MCC（MOTOR CONTROL CEN-TER）系统的通信。其中该从站的容错部件为接口模块IM 153-2。
2.2.4IBP盘 PLC系统
IBP（车站车控室配置综合后备盘）采用人工介入方式，通过IBP运行模式或设备的远程单动方式操作，保证在中央一级通信故障或站级人机接口故障发生时具有紧急后备的装置可用。IBP盘PLC由S7-315-2DP/PN、CP343-1及若干I/O模块组成，CPU的PN端口和CP343-1实现与S7-400主站冗余以太网的数据交换。其中硬件容错功能由CUP模块CPU315-2PN/DP和通信模块CP343-1合起来实现。
2.2.5系统软件
根据选用的硬件设备和其它系统接口要求，选用以下软件构建完整的BAS系统。编程软件采用STEP7 V5.4系统，LCP监控组态软件选用SIMATIC WINCC flexible 2007，AIS组态软件CitectSCADAv7.10中的西门子驱动为SiemensIEBackendV7_10_53For Citect。
2.3系统整体结构
深圳地铁3号线的车站BAS系统结构包括计算机房BAS维护工作站、冗余CPU主站、双路冗余的以太环网及DP网、照明配电室远程I/O、环控室触摸屏
（LCP）、车控室IBP远程从站等。
BAS系统在车站与相关系统存在较多接口,在车站与主控系统、火灾自动报警系统、通风空调系统、配电照明系统、给排水系统及电／扶梯系统等存在接口。车站BAS系统的设计对接口进行了详细严格规定，主要通过规定接口专业双方接口界面、物理接口、软件协议、功能接口等。
典型系统结构有地下站（图1）和高架站（图2）两种类型。
图 1地下站BAS系统典型框架图
图 2高架站BAS系统典型框架图
从图中可知，主PLC、IBP盘PLC、远程扩展模块等都是冗余节点（触摸屏LCP除外），该节点中有一个容错部件故障时，不会影响和它相联的其它节点或整个系统的可靠性，大大减少了故障或维修工作带来的损失，先前建立容错系统所增加的投入会很快被避免的生产损失所补偿。
环境监控系统范文第4篇
【关键词】CDMA 远程监控 数据传输
1 前言
作为信息产业的一部分，通信服务业已遍布城乡各地，日益庞大的通信网络由城市向乡村延伸，由经济发达地区向不发达地区扩展。微波站，传输中继站，移动基站，交换终端局等的环境监控对于保证设备的安全运行尤为重要，为此各种环境监控系统应运而生。寻求低成本灵活高效的远端监控方式是远程技术发展和应用的必然。基于CDMA通信条件的远端环境监控系统，可实现对门禁监示、温度监测、空调运行操作、烟雾报警、交直流电源状态等的远程监测，在生产指挥中心，能实现对远端门禁、温度等数据的最高、最低告警值设置，及对监测设备的远程管理。可用计算机进行集中管理，也可在有告警时自动转发手机短信或电话通知给一个或几个责任人。系统运行可靠、价格经济、使用费用低廉（短信费率）、不改动空调等设备的主系统回路安装简便。
2 系统设计
2.1 系统组成
2.1.1 现场部分
（1）现场采集一次仪表（数据采集的输入器件）如下：
a. 现场工况采集变送器（如：压力、温度变送器等）。
b. 模拟传感器件（如：气体、红外、示功图、温变电阻、电桥等传感器等。
c. 各类开关（如：门禁、位置、阀门、状态开关、计数器等）。
（2）数据采集处理控制器（是RTU、MCU功能的一体化控制单元）如下：
1）功能：
a. 通过变送器及传感器将现场数据采样、A/D转换、逻辑判断、数据编码、数据处理和协议打包、存储并向通信单元传输操作；
b. 接受通信单元发来的信息和控制操作；
c. 处理并执行控制中心对采集参数的设置或机构操作。
2）技术特性：
a. 智能数据采集，动态变量传输。
b. 逻辑判别协议类型。
c. “黑匣子”功能。
d. 参数设置灵活、可靠。
e. 多路模拟量/开关量数据输入。
f. 自身独立时钟；端口实时监测。
2.1.2 数据传输部分
CDMA网络。
2.1.3 指挥控制中心部分
（1） INTERNET网络环境。
（2）数据服务器或单机。
（3）SQL数据库。
（4）数据远程采集监控系统管理软件。
主要功能：
（1）完成对现场采集处理控制器的所有端口远程设置。
（2）对采集到数据进行解码转换，存入数据库，进行下一步的统计分析，MIS功能。
（3）对现场异常现象进行报警处理。
（4）把控制中心的指令进行打包，添加通信协议，利用网络协议经通信网络传给ACU 及采集处理控制器，从而达到远程控制的目的。
2.2 系统工作原理
远端数据采集处理控制器，通过该控制器的RS232串口（通用串口）总线接口连接采集终端设备，并对采集到的数据进行存储、打包等处理，将处理后的数据通过CDMA网络将数据传送到到用户控制中心的数据采集处理控制器。同时，数据采集处理器可接受处理控制中心传来的指令，通过其控制量接口，对设备进行操作；数据采集器会对数据进行加密处理，防止数据在传送过程中被窃取。该控制器具有8-512个控制量接口。同时支持手写板，用于人工数据录入。
2.3 系统主要功能
2.3.1 硬件功能
（1）完成两种压力和温度的模数转换。
（2）完成室门等开关状态检测。
（3）完成对压力温度的超限报警。
（4）完成对室门等三个开关量的异常报警。
（5）硬件系统应自备电源。
（6）考虑到现场的工作安全，须按照部标，将所有监测设备安装在防爆箱内。
2.3.2 上位机软件功能
（1）完成数据的接收及相关的变换处理。
（2）对接收到的数据完成分类及写入数据库操作。
（3）实时查询工作状态。
（4）报警信息提示。
（5）客户端计算机能够查询数据记录和实时查询工作状态。
3 系统软件的主要技术规范
（1）对被监测设备正常运行和事故情况下的生产过程进行实时监控，大屏幕彩色CRT显示，定时自动报表打印，越限和事故报警，事件顺序及事故追忆记录，对断路器和隔离开关进行分/合操作，接收微机继电保护的数据信息，完成自动控制功能，向调度传送远动信息及要求的数据，以及一些其他运行管理功能。
（2）具备标准的软硬件环境。选择通用的硬件配置，使之运行维护方便，灵活，简单，移植方便，与外界的联系直接有效，系统具有丰富的运行经验，具备很高的可靠性和稳定性。
（3）符合模块化结构。易于扩充的设计原则，系统数据库及通信都有扩展的能力。
（4）具有自检功能，监视外设运行状态，并具有较强的抗干扰能力；具有失电保护和检测功能，在电源恢复后能自动启动并恢复运行。
（5）配备实时操作系统，具有丰富的服务程序及支持软件。软件在实时和事件的驱动方式下运行，具有方便的软件维护功能，具有在线和离线诊断功能。
4 系统功能
（1）短信遥控。
（2）设备状态短信回传。
（3）振铃遥控。
（4）DTMF通话遥控、监听。
（5）输出方式选择。
（6）触发发短消息。
（7）手机发短信更改报警设置功能。
（8）通过串口直接控制继电器的开关。并能通过串口查询继电器的状态。
参考文献
[1]李元臣，刘维群.基于GSM模块的远程监控系统[J].微计算机信息，2007（28）.
[2]余肖勇，杨邦荣，勇张.基于GSM监控远程目标的关键技术与应用[J].企业技术开发，2005（03）.
[3]金良峰，余建桥，赵磊，卢志俊. 基于CDMA的煤矿远程监控系统的设计与实现[J].计算机系统应用，2008（01）.
环境监控系统范文第5篇
关键词：SHT11；C20；TSL230B；SEN0114
中图分类号：TP273 文献标识码：A
一、概述
温室大棚种植为人们生活水平提高带来了极大的便利。随着现代农业快速发展，农业技术智能化发展是必然趋势。用现代技术来改变温湿大棚中农作物的生长环境，缩短其生长周期，提高农作物的产量，幵发和研制温室环境自动化控制系统是有必要的。农作物单位面积的出产量角度出发，温室种植与传统农业相比，具有很高的单位面积出产值；从环境保护角度出发，温室种植不仅可以产出绿色的农作物，而且可以做到精确地控制化肥使用量以及其它添加剂的施加量，减少了对土壤和地下水的污染。
二、硬件设计框图
温室指通过人工干预对指定区域内温度、湿度、光照、土壤水分、CO2浓度等诸多环境因子进行调控，使之适合所培育农作物的生长需求。本文主要应用单片机和相应的传感器来实现对温室大棚环境控制。
系统硬件结构由电源、传感器、按键输入部分、显示报警、控制输出、总线模块组成。电源模块用于将交流电转换为系统所需稳定的各等级直流电源；传感器模块用于测量大棚环境温湿度、CO2浓度、光照强度、土壤水分等，传感器选用的都是数字型的。控制模块用于读取传感器输出的数字信号，处理后输出到显示模块显示各数值值，并与各数值上下限比较，超限时报警，并驱动智能输出模块动作。智能型温室大棚控制原理系统图如图1所示。
本文单片机选用STC89C52，它是种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器，低电压，高性能COMOS8的微处理器。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
三 、传感器的选择
1 温度调节。在最高温度和最低温度时，农作物生长发育停止，在最适温度时，农作物生长速度最快。在最高温度和最低温度时再升高或降低，农作物开始出现伤害甚至致死，适宜的温度对农作物的生长有着十分重要的影响。温度调节，在设定的上下限进行自动加温降温。本文降温设备采用窗帘风机设备，升温设备采用加热器。
本文选用了SHT11传感器。SHT11的四个引脚，DATA引脚接单片机的P1.1，在与单片机连接之间接个4.7KΩ的上拉电阻；STK引脚接单片机的P1.2，VCC与GND分别接单片机的GND和5V电源了。LCD显示器显示出当前的相对温度，高于设定值启动降温设备，温度低于设定值时启用升温设备；能设定24小时内3-4组不同的设定值在不同时间控制，并保持每天重复直至更改参数。
2 CO2的调节。CO2是植物进行光合作用的重要原料之一，在作物的整个生长期，都需要提供不同浓度的CO2。适宜的CO2浓度可以促使幼苗根系发达、活力增强、产量增加。二氧化碳浓度的变化将对农作物生长产生一定影响，通常农作物的产量会增加，但质量会下降。所有监控CO2的浓度变化是有一定意义的。
本文选用的二氧化碳浓度传感器是英国GSS的C20，该传感器具有响应速度快，低功耗，防水抗震动和精度高等特点。C20数字传感器四线连接就可以工作，其中从左至右分别为：接地、串行输入、串行输出、+5V电压。其中1引脚和4引脚分别接电源和地，2引脚和3引脚分别接单片机的P1.3引脚和P1.4引脚。
3 光照调节。光合作用条件是光，延长光照时间可以增加光合作用进行的时间，有利于农作物产量的提高；光合速率随着光照强度的增加而加快.但超过一定范围之后，光合速率的增加变慢，所以光照对作物的生长也起着十分重要的作用。
本文采用了TSL230B光照传感器来采集光照度。TSL230B有8个引脚，1、2引脚为灵敏度选择输入端；3引脚为输出频率使能端，低电平有效；4引脚接地；5引脚接电源；6引脚为输出频率；7、8引脚为输出频率分频系数选择输入端。
作物吸收的光能主要分布在红光以及蓝光的波长范围内，因此釆用低功耗高亮度的红蓝光源LED设计补光灯系统作为补光设备。农作物的生长离不开阳光的光合作用，系统根据采集到的光照度，控制开启LED设计补光灯系统以满足农作物生长的光照需求。
4 土壤湿度的调节。土壤湿度是影响作物生长的重要因素，掌握土壤湿度对作物生长有着重要的意义。在相对湿度较小时，如土壤水分充足，则作物蒸腾较旺盛，作物生长较好。若较长时间空气湿度处于饱和条件下，作物生长将受抑制，导致质量下降等。相对湿度太小，会加重土壤干旱或引起大气干旱，特别在气温高而土壤水分缺乏的条件下，作物的水分平衡被破坏，水分入不敷出，会阻碍生长而造成减产。
本文采用的土壤湿度传感器是SEN0114。SEN0114有3个引脚，其中GND接地，VCC接电源，DATA接单片机P1.5. 这是一个简易的水分传感器可用于检测土壤的水分，当土壤缺水时，传感器输出值将减小，反之将增大。土壤缺少就启动灌溉设备。
结语
温室大棚环境监控系统实现了对温室大棚内作物生长的环境的有效控制，可以实时监测到温度、湿度、CO2的浓度计光照，可以较好地智能控制作物各生长因子，使得作物生长在最为合适的环境中，可以大大提高了作物的产量与质量。
