电视监控系统设计范文

导语：如何才能写好一篇电视监控系统设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：数字电视监控系统；故障判断专家系统；知识库；推理机

中图分类号：TN949.197 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 09-0000-02

An Intelligent Digital TV Monitoring System Design

Pan Pan1,2

(1. Guangxi University,Computer and Electronic Information College,Nanning530004,China;2.Guangxi Radio and Television Information Network Co.,Ltd.,Nanning530021,China)

Abstract:In order to meet the development of digital television monitoring system needs,to solve the current digital television monitoring technology shortcomings,we presents digital TV monitoring system structure for broadcast television network.To further enhance the signal abnormalities and equipment failures to determine the intelligence,we give the fault diagnosis expert system on base of the digital TV monitoring system structure,given its knowledge base and inference of design patterns.Running results show that the intelligent control system design of digital TV has better practical significance.

Keywords:Digital TV monitoring system; Fault Judge Expert system;Knowledge base;Inference

一、引言

随广播电视数字化进程的加快[1]，人工监控已不能满足安全播出的需要，数字电视安全播出对监控技术提出新的要求。统一平台的数字监控可对多频道进行实时监控，快速发现信号异常和设备故障，发出声光报警。为提高故障诊断的实时性和智能化，减轻工作人员的负担，使用故障诊断专家系统对故障信号进行自动诊断处理。如何设计智能的数字监控系统是一个亟需解决的问题。

从国内广播电视安全监控系统发展的历史来看，电视监控系统可分为三个阶段[2][3]：传统的模拟电视监控，数字电视模拟监控和数字电视数字监控。模拟电视监控系统不适合数字电视的监控需要，而数字电视模拟监控则存在着构建复杂，成本过高，操作繁琐等缺点。数字监控可适应数字电视需要，帮助值班员掌握在播状态，又能及时发现、定位、清除故障，对安全播出具有重要意义。

专家系统[4]是人工智能领域实现最早，应用最广泛的工程技术。专家系统根据某领域专家的知识、经验和技术建立，对问题给出专家水平的答案。简化专家系统如图1。知识库和推理机是专家系统设计的核心。知识库存储经验和知识，库中知识的数量和质量决定专家系统的水平；推理机根据问题已知信息，并结合知识库中知识，反复求解得到答案。

图1.简化专家系统

本文对数字电视播出平台的数字监控系统模型进行研究，给出故障诊断专家系统中知识库和推理机的设计方案。

二、数字电视监控系统详细设计方案

（一）数字电视监控系统框架结构

监控系统能够及时发现设备故障和信号异常，并作实时自动化处理，保证电视节目的安全优质播出。数字电视监控系统框架结构如图2所示。

图2.数字电视监控系统框架结构图

详细流程如下：①监控设备通过统一设备接口平台对设备进行监控，并写入监控信息数据库；②异常信号时，将异常信息及其上游设备信息送至专家系统进行诊断；③专家系统根据异常信号和监控信息判断故障源、位置和性质，发出报警；④根据诊断结果对故障设备进行自动修复或发出备份信号和设备的切换命令。

（二）故障判断专家系统知识库设计

使用合理的数据结构来表示知识库，对故障判断具有重要的意义，高效的数据结构便于快速故障定位和处理。使用故障树表示故障判断专家系统的知识库，如图3。在故障树中，信号或者设备故障作为树根；第二层是设备信息，按设备故障次数Ni从大到小排列；第三层是设备对应的故障类型，按该类故障次数pi从大到小排列。

图3.故障树结构

（三）故障判断专家系统推理机设计

推理机是专家系统中最具智能的模块，它根据知识库中的事实、规则，按一定的推理策略求解当前的问题。我们使用正向推理，过程如图4。其详细的推理过程如下：①专家系统提取异常信号特征及相关的设备信息，将指针定位到树根；②根据异常信息，确定故障设备集；③对②中的设备按故障类型出现概率从大到小匹配；成功后，判断是否可实时修复，若可则转到步骤④；否则，切换到备用设备或信号并报警。④实时修复故障设备，并反馈结果。

图4.推理机正向推理过程

三、实验结果

本文所设计的数字监控系统以广西广电网络公司数字电视播出机房为平台，在IBM System x3550上实现，机器配置：CPU为Intel Xeon E5405 2GHz，内存2GB。在Windows XP操作系统上，以Visual C++6.0为编程平台，以SQL-server2005为数据库，使用VC++语言开发程序。

从每天监测广西区200多套节目的结果看，系统运行良好。实现了信号及设备监控的自动化，故障诊断和播出恢复的智能化，保证了节目完整、信号安全、技术安全和设备状态安全；系统可监测错误并记录，发现并自动修复故障。减轻了前端值班的压力，监测人员从原来12人值班，到现在3人值守，做到了无人值班，有人值守，智能诊断，自动处理，实现了数字监控。

四、小结

本文从构建智能的数字电视监控系统的角度出发，研究并设计了数字电视播出平台的数字监控系统。系统对数字电视前端的设备和信号进行统一监控管理，结合故障诊断专家系统实现了异常信号和设备的智能诊断及自动处理，保证了广播电视节目的安全优质播出，提高了数字电视信号监测的准确性，降低了监控人员的工作强度。

参考文献：

[1]刘少情.数字高清晰度电视机顶盒软件技术研究与应用开发[D].南京理工大学,2002

[2]陈淑瑜.数字电视监控技术研究[J].枣庄学院学报,2007,24(2):18-19

[3]汪剑超.数字电视中的设备管理和监控系统[J].计算机应用与软件,2007,24(1):6-9

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【关键词】视频监控系统 设计要点 探讨

1 视频监控系统设计的组成

视频监控系统由前端设备、传输设备、控制设备、显示设备组成。前端设备由安装在各监控区域的摄像机、镜头、防护罩、支架、云台等组成，负责图像和数据的采集及信号处理；

传输设备包括同轴电缆和信号线缆，它负责把前端设备收集的音频、视频信号传输到机房的控制设备；

控制设备负责完成对前端音、视频信号进行压缩处理、图像切换、云镜操作等所有功能项的控制；

显示设备负责对各个探头收集信息的画面显示。

2 视频监控系统设计原则

视频监控系统设计应当遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。具体原则如下：

2.1 先进性

设备选型要保证技术领先，性能可靠，操作简便、实用，维护简单，性能价格比最优，并留有扩展余地。设备均采用目前领先技术和生产工艺制造，系统建成后，三至五年不会落后淘汰。

2.2 经济性与实用性

充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。

2.3 可靠性与安全性

系统的设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。

2.4 开放性

以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，可以消防、防盗、聚光系统实现联动，具有网络通讯口，可实现远程控制。

2.5 可扩充性

系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。并根据今后该项目工程的实际要求扩展系统功能，同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。

2.6 追求最优化的系统设备配置

在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。

2.7 保留足够的扩展容量

设备的控制容量上保留一定的余地，以便在系统中改造新的控制点；系统中还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口；也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。

2.8 提高监管力度

系统应该能够通过中央控制系统对各子系统运行情况进行综合监控，时时动态撑握监视及报警情况。闭路电视监控大大减少劳动强度，减少设备运行维护人员。

3 视频监控系统设计要点

3.1 目标区域的确定

视频安防监控系统监视的目标区域可分为2类：重点监视区域和动态监视区域。重点监视区域突出的是监视人和车辆，要求能够清晰辨别人的体貌特征和车辆的牌号。一般人和车辆的出入口、收银柜台、消防通道和自动扶梯的上下口等位置的摄像机图像都应符合上述要求。

动态监视区域主要是针对人群相对密集的场所或范围较大的公共区域进行监视。其特点是及时掌握被监视区域动态情况。一般园区室外广场、单体建筑的室内大堂等处的摄像机图像。

3.2 摄像机与录像设备的选型

3.2.1 摄像机

评估摄像机分辨率的指标是水平分辨率，其单位为线对，即成像后可以分辨的黑白线对的数目。常用的黑白摄像机的分辨率一般为380-600，彩色为380-480，其数值越大成像越清晰。一般的监视场合，用400线左右的黑白摄像机就可以满足要求。而对于特殊场合，用600线的摄像机能得到更清晰的图像。

通常用最低环境照度要求来表明摄像机灵敏度，黑白摄像机的灵敏度大约是0.02-0.5Lux（勒克斯），彩色摄像机多在1Lux以上。0.1Lux的摄像机用于普通的监视场合；在夜间使用或环境光线较弱时，推荐使用0.02Lux的摄像机。与近红外灯配合使用时，也必须使用低照度的摄像机。另外摄像的灵敏度还与镜头有关，0.97Lux/F0.75相当于2.5Lux/F1.2相当于3.4Lux/F1.

电子快门的时间在1/50―1/100000秒之间，摄象机的电子快门一般设置为自动电子快门方式，可以根据环境的明暗自动调节快门时间，得到清晰的图象。有些摄象机允许用户自行手动调节快门时间，以适应某些特殊应用场合。

外同步是指不同的视频设备之间用一同步信号来保证视频信号的同步，它可保证不同设备输出具有相同的帧、行的起止时间。为了实现外同步，需要给摄象机输入一个复合同步信号或复合视频信号。外同步并不能保证用户从指定时刻得到完整的连续的一帧图象，要实现这种功能，必须使用一些特殊的具有外触发功能的摄象机。

3.2.2 录像设备

长时间录像机是必不可少的，它为日后可能出现的问题提供有力证据。器材外观在档次上要与室内装修搭配协调。系统设计配置每台录像机配置2块1T硬盘，并预留大容量硬盘接口，以保证全部监视信号录像保存需求。预留监控通道为扩展备用。

3.2.3 灯光照度的要求、标准

要求在24小时内通过监视屏能清晰地辨别出入人员面部特征、机动车牌号。因此，摄像机的安装部位应配置灯光，被监视区域平均照度应不小于200Lx。一般室外重点监视的区域应采用人和车分别设置灯光照度，监视人员出入可考虑环境灯光，而监视车辆的牌号理应配置专用灯光。在主干道路设置的摄像机应与环境灯光综合考虑，以确保夜间的灯光照度能满足选用摄像机指标的要求。

3.2.4 传输线路

为了使图像的清晰度能达到监视的效果，设计应考虑信号的线路衰减。一般传输距离小于300m，可采用同轴电缆传输视频信号，300m以上建议采用光纤传输，以避免线路衰减影响视频信号的传输。如采用光端机传输视频信号，光端机应尽可能设在室内。没有环境条件应考虑通风、防潮、防过热及防雷接地，并在设备箱上采取遮阳措施。

3.2.5 系统架构

视频安防监控系统的结构设计提倡录像与监视分离的框架，监视的状态与图像的存储彼此不受影响。况且，硬盘录像机（存储设备）采用的是分割显示，图像画面较小，不利管理人员监视。因此，一套完整的视频安防监控系统应是存储设备和监视设备组合而成，设计须满足标准中对监视图像的要求。采用矩阵主机输出的单幅图像作为监视画面切换的模式较能体现上述理念。

3.2.6 防雷接地

（1）前端设备直击雷防护。前端设备如摄像头应置于接闪器（避雷针或其它接闪导体）滚球半径的保护范围之内。对于安装在建筑物女儿墙上且不在避雷带保护范围之内的摄像机，可以在避雷带上安装一支避雷短针或将摄像机移到避雷带保护范围之内；采用独立支撑杆安装的摄像机，可将避雷针架设在摄像机的支撑杆上，引下线可直接利用金属杆本身或用镀锌圆钢，

（2）传输线路的防护 。电源线路与信号号线路宜全程分开穿金属管埋地敷设，并保持整个金属管道的电气连通，宜应至少在金属管两端做接地处理，对防护雷电干扰和电磁感应是非常有效。

（3）安装SPD。为防止雷电波沿线路侵入前端设备，对带云台的摄像机应在其前端安装三合一组合式防雷器，对不带云台的摄像机应在其前端安装二合一组合式防雷器。防雷器应做可靠接地，且接地线应尽量的短、直、粗。

尽管在外接引入的电源线路上已安装了电源防雷保护装置，作为信息系统的各种信号线也是一个引雷的主要途径，如果没有对信息系统进行防雷保护措施，雷击脉冲将从信号线路侵入，将会影响网络的正常运行甚至彻底破坏网络系统，使得重要数据丢失无法恢复，造成巨大损失。因此，必须各信号线路的端口处安装与之性能参数相匹配的信号SPD。

（4）防雷接地。防雷接地与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地宜共用一组接地装置时，采用共用接地系统的目的是达到均压、等电位以减小各种接地设备间、不同系统之间的电位差，接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定。

参考文献

[1]王煜.云南白药物流中心库房视频监控系统设计研究[J].电脑知识与技术，2012（06）.

[2]陈志勇.大型综合性公共建筑安防监控系统设计的论述[J].商品与质量・建筑与发展，2013（12）.

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关键词：电动机；PLC；实时监控

1.引言

电动机作为一种拖动机械设备，已经成为绝大多数企业生产的动力基础，其是否能够安全、可靠的运行直接关系着生产工作的顺利与否，尤其是以大功率电动机为动力基础的通风机，鼓风机、除尘风机等，对使用单位来说，确保电动机在良好的状态下运行就显得尤为重要。

一直以来我国普遍采用的是以事后维修为主，计划性维修养护为辅的设备维保模式，然而随着科技的发展，工业维修策略已从修理损坏的设备，到有间隔的进行预防性维修，再发展到如今的设备状态预测性维修。在实际应用中，预测性维修是基于每台设备的状态，通过状态检测工具来采集监测数据，随后相关人员对数据情况进行分析汇总，并得出结论，指导维修任务的安排，对存在故障隐患的设备及早做出响应，以避免进一步恶化致使设备出现不可修复性损害，带来更严重的后果。

2.电动机实时监控系统设计思路

2.1 电动机故障分析

电动机故障一般可分为电气故障和机械故障。电气方面主要是电动机的绕组接地、短路、开路、接触不良、鼠笼断条等故障；机械方面则主要是轴承磨损、转子扫膛等引起的振动故障。电机运行时温度的升高，也直接影响着电动机的寿命和运行可靠性，因此准确的估算并检测电动机的温升，不仅可以保证电动机的安全运行，而且可以提高电动机的使用寿命、节约原材料和电能，以及对实现自动化设计都有重要的现实意义。

从电动机各类故障的发生概率以及严重性上来说，振动引发的问题频率较高也比较复杂，其是旋转类设备最常见的问题，也是设备损坏的一大驱动性因素。设备的各部件在运行过程中都会产生不同程度的振动，设备的振动往往会影响其工作精度，加剧设备的磨损，加速疲劳破坏，而随着磨损的增加和疲劳损伤的加重，设备的振动也将更加剧烈，如此恶性循环，最终将导致设备发生故障甚至损坏。

引起振动的直接原因就是回转体重心与旋转轴的不重合，在这些可能发生的故障当中，又以电动机的轴承及叶片故障为主。通常情况下来说，对这些运行数据进行测量一般不会影响设备的正常工作，可在设备运行过程中同步获取所需的运行信号。

2.2 可行性分析

通过以上分析，电动机在由正常状态向故障状态异变时，其振动、电流和温度信息会发生变化，这些微弱的变化依靠人工点检，是无法及时发现的。因此，开发电动机实时监控系统，对电动机有效部位的振动、温度和电流进行测量、监控就显得尤为重要，通过日常的数据的采集，并对比数据库中正常运行时的历史数据，就可及时发现电动机运行状况的改变，从而发出预警，及时安排检修维护来改善电动机运行状况，做到预测维修。

3.方案设计

3.1 硬件部分

通过理论分析，电动机由正常状态向故障状态异变时，其运行状态参数也在发生着改变，所以只要设计一套能够准确采集、分析设备状态参数的系统，就可以预测设备故障，做到预测维修。

电动机实时状态监测内容包括电动机的电流、温度和振动等信号，通过将温度和振动传感器安装在电动机本体上，并在电动机旁设置一个采集子站，在数据子站内把传感器微弱、易受干扰的模拟信号转化为高速、准确的数字信号，通过数据总线上传到数据采集总站来完成整套监测功能。

在设计细节上，由于电动机的电流信号在电控柜内，所以电动机电源部分用电流互感器采集，但是电流互感器一般输出0-5A电流信号，不是标准信号。因此在电动机控制柜旁设置一数据采集总站，负责采集电动机的电流信号和频率信号，同时通过数据总线接收各个子站传送来的电动机振动和温度信号。在数据总站内进行数据处理，产生报警信号，并把处理过的电动机状态信号上传到数据服务器内。

数据存储分析部分负责对数据采集总站传送来的数据进行存储、处理，产生报警信息，进行故障诊断。

3.2 软件部分

该监测系统软件部分由底层软件和数据分析软件两部分组成。底层软件是PLC内的控制软件，完成整个主站和和各个子站内软硬件组态、IP地址分配和硬件采集信号的设定，负责电动机温度、振动、电流等状态数据的采集、转换从而生成预警和报警信号等。

数据分析软件使用西门子WINCC和SQL SERVER开发的专用软件，运行在专用工控计算机上，负责控制参数、报警参数的设置，报警状态的显示，电动机运行状态历史数据的存储、分析，实现故障的在线诊断。

4.结束语

该电动机实时监控系统已经应用于某单位风力除尘系统，能够对电动机运行状态进行全天候实时监控，操作人员只需在计算机上就可以查看电动机实时运行状态，同时根据设备历史运行曲线深度分析设备运行状况，通过一段时间的运用，全面达到了制定出设备维护周期，科学安排维修任务的目的，克服了设备的无计划停机对生产的影响，大大提高了生产效率，为企业带来了极为可观的有形效益和无形效益。

参考文献

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发电机励磁系统是采集发电机电压和电流的变化及其它输入信号，并根据控制准则控制励磁功率单元输出励磁电流（供给发电机转子线圈）的系统。发电机励磁系统对于维持电力系统的电压水平、提高电力系统稳定运行的能力、改善电力系统及发电机的运行条件等起到重要的作用。微机励磁调节器是励磁系统的核心元件，除了完成控制功能外，还要实现人机交互、远方通信等功能。单微机难以实现所有功能，故采用双微机设计励磁调节器，并通过通信网络构建分布式发电机励磁监控系统。

1 硬件结构

系统硬件结构如图1所示，其中，励磁控制微机实现人机交互和励磁电流控制，通信控制微机协调上位监控PC机和励磁控制微机的数据交换。

励磁控制微机采用51单片机的应用模式，由显示、显示召唤、按键、模拟量输入、PID参数设置、看门狗电路、同步信号输入、触发脉冲输出、灭磁接点输入等单元组成。显示单元采用外接6片串入并出移位寄存器芯片74LS164驱动发光数码管，显示内容由召唤显示拨轮开关进行选择，有巡回和召唤两种显示方式。外扩一片并行接口芯片8155，8155的A口与面板上的拨轮开关相连，用于召唤显示；B口与八位地址开关相连，用于设定PID参数；C口用于输出触发脉冲，脉冲经达林顿管放大、脉冲变压器隔离后接到主回路可控硅的触发极。灭磁接点、按键接到单片机的I／O口线，按键主要有增励、减励、运行方式恒电压／恒电流选择等。同步信号经隔离后接到单片机的INT1管脚。模拟量经ADC0809 A／D转换芯片接到单片机，采集的主要模拟量有发电机机端电压、励磁电流、发电机送出的无功电流、电压给定值、励磁电流给定值等。

通信控制微机由单片机、通信接口、波特率设置、地址编码、RAM等单元组成。波特率设置、地址编码用地址开关来实现。地址编码用于设置本子站的地址码，共有256个编码。波特率有1200bps、2400bps、4800bps、9600bps等可选。外扩一片6264RAM用于存放通信中间数据。通信接口采用MAX1487实现RS485电平的转换。

上位监控PC机可采用IPC或PC机。操作系统为Windows98。PC机外接台湾研华公司的ADAM4520实现RS232／RS485的转换。

2 双微机通信方案的设计

双微机数据交换有松耦合和紧耦合两种方式。松耦合采用数据通信方式进行两机数据交换，紧耦合采用共享数据存储器方式进行两机数据交换。本系统中励磁控制微机与通信控制微机的数据交换方式为松耦合方式，通信协议自定义。在松耦合方式中可用的数据通信方式有串行异步通信、串行外设接口（SPI）、并行数据通信等，如图2所示。

串行数据通信方式为一个字节的8个位（低位在前、高位在后）依次传送，传送速度慢。为了提高数据交换的速度，采用并行数据交换。并行数据交换与串行数据交换的一个区别是通信时双微机要进行握手以保证数据可靠传输。下面以图2（c）中的CPU1向CPU2传送数据为例说明数据传输的过程。P2．0为数据准备好控制线，由CPU1控制；P2．1为数据已接收控制线，由CPU2控制。

CPU1发送数据的过程为：CPU1送数据到数据线前应置P2．0为1，并判断P2．1是否为1，为1则表示CPU2已做好接收数据的准备，CPU1可以送数据到数据线；否则CPU1等待CPU2接收数据。CPU1送数据到数据线后置P2．0为0，这表示CPU1已送数据到数据线。然后判断P2．1是否为0，若为0则表示CPU2已接收到CPU1传送的数据，CPU1可进行下一个数据的传送；否则CPU1等待CPU2接收数据。

    CPU2接收数据的过程为：在CPU2接收来自CPU1的数据前置P2．1为1，并判断P2．0是否为0，为0表示CPU1已将数据送到数据线上，CPU2可从数据线上读数；否则CPU2等待CPU1发送数据。CPU2读入数据后置P2．1为0，这表示CPU2已接收到数据。然后判断P2．0是否为1，若为1则CPU2可准备接收下一个数据；否则CPU2等待。程序采用C51语言实现，流程图如图3所示。

3 上位机与下位机之间的通信协议

通信控制微机与上位PC机之间的通信采用Modbus协议。Modbus协议是一种应用于电子控制器上的协议，通过该协议，控制器之间以及控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信，已成为一种通用的工业标准。Modbus协议有两种传输模式：ASCII模式和RTU模式，本系统中采用RTU模式，使用RS485总线。通信格式为：数据帧共11位，1个起始位，8个数据位，两个停止位，无奇偶校验位；通信功能码为：03H（召测），16H（设置）；通信时对数据域进行CRC－16校验，校验只针对数据位，不包括起始位、停止位；校验多项式为G（X）＝X16＋X12＋X5＋1；命令行格式为：地址码＋功能码＋数据域＋CRC校验。

上位PC机要监测励磁调节器的信息时发送：地址码＋功能码（03H）＋起始寄存器地址＋寄存器个数＋CRC校验码低字节＋CRC校验码高字节。正常情况下，励磁调节器回送：地址码＋功能码（03H）＋数据域字节数＋第1个数据＋第2个数据＋．．．．．．＋第n个数据＋CRC校验码低字节＋CRC校验码高字节。出错时，励磁调节器回送：地址码＋功能码（83H）＋错误代码（02H／06H）＋CRC校验码低字节＋CRC校验码高字节，其中，错误代码“02H”表示“非法数据位置”，“06H”表示“调节器正忙”。可读取的励磁调节器寄存器内容如表1所示。

表1 可读取的寄存器的内容

数据地址内    容00H

01H

02H

03H

04H

05H

06H机端电压（Uc）

变换电阻后的电压（Ut）

励磁电流实际值（ILc)

电压给定值（Ug)

励磁电流给定值（ILg)

可控硅触发角（a)

励磁电流额定值（ILe)上位PC机要远方控制励磁系统时，需通过设置命令16H来实现，发送：地址码＋功能码（16H）＋起始寄存器地址＋寄存器个数（01H）＋数据（1字节）＋CRC校验码低字节＋CRC校验码高字节，设置时一次只能设置一种参数。正常情况下，励磁调节器回送：地址码＋功能码（16H）＋起始寄存器地址＋寄存器个数（01H）＋ CRC校验码低字节＋CRC校验码高字节。出错时，励磁调节器回送：地址码＋功能码（96H）＋错误代码（02H／03H）＋CRC校验码低字节＋CRC校验码高字节，其中，错误代码“02H”表示“非法数据位置”，“03H”表示“非法数据值”。可设置的励磁调节器寄存器内容如表2所示。

表2 可设置的寄存器的内容

数据地址内    容00H

01H

02H

03H

04H增励

减励

给定电压

给定电流

恒电压/电流控制若上位PC机发送除03H和16H外的其它命令，励磁调节器则将收到的功能码逻辑或“80H”作为回送帧的功能码，回送内容为：地址码＋功能码＋错误代码（01H）＋CRC校验码低字节＋CRC校验码高字节。

4 上位机的软件设计

上位PC机完成人机交互、与励磁调节器内的通信控制微机进行通信等任务。其软件用Delphi6．0设计，其中数据库用Delphi6．0自带的Paradox数据库。人机交互功能主要有：对励磁系统各重要参数（如励磁电流、机端电压、可控硅触发角等）进行实时监测，并可进行图形化显示、报表打印、事件顺序记录、越限报警；向励磁调节器发送增励、减励等各种控制命令；操作人员可进行管理等。软件的另一模块为通信程序。利用Delphi设计串口通信程序一般有三种方法：一是利用Windows的通信API函数；二是利用第三方提供的通信用动态链接库；三是采用Microsoft或其它公司的通信OCX控件。本系统采用Microsoft公司的MSComm通信OCX控件来设计通信软件。MSComm是VB中的OCX控件，使用前要将其添加到Delphi中，添加方法如下：选择菜单“Component”下的子菜单“Import ActiveX Control”，在“Import ActiveX”页内选择“Microsoft Comm Control”，点击“Install”安装。编程时应注意其Input和Output属性的数据类型为OleVariant，这与VB和VC不同。

    Modbus通信协议的软件设计主要为CRC－16校验码生成的实现方法。CRC－16校验码生成编写程序有两种方法：一种为计算法；另一种为查表法。上位机采用计算法。下面为CRC－16的计算过程：

（1）设置CRC寄存器，并给其赋初值FFFF?HEX?。

（2）将全部数据的第一个8bit数据与16位CRC寄存器的低8位进行异或，并把结果存入CRC寄存器。

（3）CRC寄存器整体向右移一位，MSB补零，移出并检查LSB。

（4）如果LSB为0，重复第三步；若LSB为1，CRC寄存器与多项式码相异或。

（5）重复第（3）与第（4）步?直到8次移位全部完成。此时一个8bit数据处理完毕。

（6）重复第（2）至第（5）步?直到所有数据全部处理完毕。

（7）最终CRC寄存器的内容即为CRC值。

Delphi6．0环境下CRC－16实现的函数如下：

function CRC16?CRC＿Data?array of Byte?DATA＿Len?integer?? word?

var

CRC16Lo?CRC16Hi?byte? ／／CRC 寄存器

SaveLo?SaveHi?byte? ／／CRC 中间寄存器

GLo?GHi?byte? ／／生成多项式

i?integer? ／／需校验数据的字节数

Flag?integer? ／／移位的次数（8次）

begin

CRC16Lo?＝byte?＄ff??

CRC16Hi?＝byte?＄ff?? ／／给CRC寄存器赋初值

＄ffff（HEX）

GLo?＝byte?＄01??

GHi?＝byte?＄a0?? ／／多项式码＄a001（HEX）

for i?＝0 to DATA＿Len－1 do ／／各字节数据

begin

CRC16Lo?＝CRC16Lo xor CRC＿Data?i?? ／／各字节数据

与CRC寄存器进行异或

for Flag?＝0 to 7 do

begin

SaveLo?＝CRC16Lo?

SaveHi?＝CRC16Hi?

CRC16Hi?＝CRC16Hi shr 1? ／／高字节右移一位

CRC16Lo?＝CRC16Lo shr 1? ／／低字节右移一位

if ?SaveHi and byte?＄01??＝byte?＄01? then

／／若高字节LSB为1，则低字节MSB置1

CRC16Lo?＝CRC16Lo or byte?＄80??

if ?SaveLo and byte?＄01??＝byte?＄01? then

／／若低字节LSB为1，则与多项式码进行异或

begin

CRC16Hi?＝CRC16Hi xor GHi?

CRC16Lo?＝CRC16Lo xor GLo?

end?

end?

end?

CRC16?＝CRC16Lo?256＋CRC16Hi? ／／CRC低字节在

前，高字节在后

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关键词：电力调度 电网监控 无人值守 稳定

一、引言

电力是重要的动力和资源，是国家经济和社会发展的基础。电力系统的运行稳定性和可靠性是保持电力供应的保障。因此，电力系统包含了运行和调度，而这两个系统都是非常重要的系统，保障了电力的正常运作。本论文在设计时针对当前系统存在的运用现状和实际使用需求，并结合了作者所在的四川地区的实际情况后，设计了一套适用于电力系统的调度监控系统。

二、电力调度系统设计的需求分析

伴随着社会的快速发展与信息化的不断发展，对电网进行扩大已经成为一个必然趋势，这也就对电网的全面综合管理提出了更高的要求，传统的综合管理模式已经无法满足时代的发展，因此国网公司应当依据实际发展情况对电网综合管理进行长远计划。在对电力调度监控系统进行规划设计前，首先应当对该系统的设计要求进行分析，基本确认在该系统投入运行之后需要拥有哪些功能，比如在进行计划时应当对网络覆盖程度进行预设，防止出现信息孤岛。

对于大型项目，用户往往对现场控制单元的稳定性要求较高，控制单元能够相互独立，功能上不依赖于上层设备，以增强整个系统的可靠性和可用性。同样对于负责全系统数据传输、数据交换的网络系统需要能够具备冗余能力，单点故障不影响全局应用。最后则需要一个总控中心，负责对数据集中存储，完成系统的集中操控功能。

三、电力调度监控系统功能架构设计

电网调度中心集控模式又称调控一w化模式，即电网监控与调度合一，调度中心调控人员除负责电网调度外，同时负责变电站设备监控、遥控操作等工作。该方式下调度SCADA，EMS系统集电网运行调度指挥与变电站设备操作控制为一体，通过设置若干席遥控操作工作站，专门用于设备运行监视和遥控操作，对无人值班变电站实施“四遥”。该模式在国外电网应用较为普遍，国内（广州、深圳、无锡等电网）也有大量的实际应用。该模式下，集控中心（集控站）即可以设置在调度中心大楼内，也可以分别设置在若干座变电站内。

电力调度监控系统的数据采集模块主要设计结构如图1所示：

通过站级监控工作站的彩色液晶显示器和人机联系工具显示变电站各种信息画面，显示内容主要包括全部设备的位置状态、变位信息、保护设备动作及复归信息、直流系统及所用电系统的信息、各测量值的实时数据，各种告警信息、计算机监控系统的状态信息。

系统集成过程中的关键技术是接口的设计，因为系统集成的实质是让不同产品、不同设备互连，让不同网络、不同系统互连。系统集成的技术关键不是对具体产品设备的研究开发，而是解决产品、系统之间的接口问题。因此要完成系统集成，不仅要对产品、技术或系统有全面深入的了解和分析，还应设计开发合适的接口。所有子系统采用共同的接口，使用相同或相近的开发模块。保证系统结构清晰简单，各个部分容易配合，使系统具有良好的扩展性。

四、电力调度监控系统安全防护

电力调度监控系统设计了不同的角色，电力调度监控系统中的所有人员都是属于其中的一种角色，固定的角色对应固定的权限，电力调度监控系统需要对一个人的权限进行变更时，那么只需要变更这个人的角色就可以完成，当企业的人员发生变动时，比如增加了人员，或者删除了相应的工作人员，那么只需要为这个新加入的员工赋予相应的用户角色即可。不同级别的工作人员要配置不同的操作权限，同时对所有登录电力调度监控系统的用户进行双因子验证，用户不仅是需要输入自己的用户名和密码，还要插入相应的u盾，等待电力调度监控系统验证成功后才能够进行登录。

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【关键词】供配电设计；电力监控系统；电力应用

一、电力监控系统

随着社会生活对电力资源的需求量日益增大，多数资源转化为电能加以利用，电已成为世界上最普遍、通用的能源形式。经济的高速运行加剧了电负荷，电力系统的安全性受到一定程度的威胁。如何做好供配电的设计及运用意义重大。在满足社会用电需求，并保证用电安全的前提下，供配电设计中电力监控系统的应用对电力事业的发挥了重要作用。

（一）电力监控系统的组成

电力监控系统管理系统按照监控功能来划分，可以分为：现场监控层、通信网络层和系统管理层。

现场监控层是以监控中心为基础。在实际工作中，现场监控层就像是电力监控设备的“触角”，能依靠自身的监控设备实现对所有配电设备的监控，并将监控信息通过通信网络层传输给系统监控层。

通信网络层是以太网为基础的通信网络，是电力监控系统当中最为重要的传输工作层，它就像电力系统的脉络，能将现场监控层监控到的信息传输给系统监控层，再将系统监控层的指令传达给监控层。其主要依靠以太网交换机、串口联网服务器等设备来实现对现场监控层与系统管理层的有效连接。

系统管理层由网络通信设备、计算机组成，其作用相当于人的“大脑”，能够对监控层监控到的信息进行分析与研究。通过对已设定的配电规则内容的对比，确定配电系统行为是否正确，若发现行为有误，还可以通过深入分析，提出解决方案，实现对整个配电系统的有效监督。

（二）电力监控系统的特点

1.先进性

电力监控系统的先进性重点在于监控画面的高质量，采用MPEG -4 压缩算法的电力监控系统本身具备较小的资源占有量，可以为信息运行提供相对宽阔的范围的优势，同时，其利用人眼的视觉特性， 大量保持图像视觉效果，也使压缩后得数据量大为减少。直接利用MPEG -4 压缩技术提供了清晰的视觉画面，提高了对供配电的监控效果。

2.灵活性

基于互联网信息技术而存在的电力监控系统，其所依托的工具也是计算机软件。计算机软件的灵活性决定了电力监控系统的灵活性。电力监控系统既可灵活升级软件，也自由设置参数；既可以无距离限制、及时传输图像信息，还可以实现多人同时监控多点监控。

3.稳定性

目前，电力监控系统使用的是高频信号优化芯片，具备较高的稳定优势，其能够稳定传递所有类型的监控信息，并在传递过程中自动屏蔽不相关的信号，避免其对信息数据造成干扰，构建平稳的监控系统。

4.保密性

为实现电力系统工作的保密性效果，独有的IP使得工作人员只能够在相对应得电力系统IP 下，才能够实现对整个电力监控系统的操作；换言之，即不同的使用者获得的监控信息不尽相同。这样，通过对实用权限的设置，有效防止了监控信息外泄，数据保密性好。

二、电力监控系统在供配电设计中的应用

（一）采集和处理数据

采集和处理数据作为电力监控系统工作的基础与前提，其重要地位不言而喻。数据采集主要是通过使用仪表进行数据采集的。底层多功能网络仪表完成采集，数据通过仪表实时显示，数据的反应的是远程设备的运行状态，需要完成数据采集的信号包括：三相电压U、三相电流I 、电度W、功率P、频率f、功率因数COSφ等。为了达到配电监控的自动化和智能化要求，需要对数据进行处理，主要是数据信息的分析、记录和储存。处理后的数据信息要存储到数据库中，以方便用户的查询和输出。

（二）实现人机交互

电力监控系统可以形成清晰度较高、质量较好的界面，不仅能让用户清晰的了解界面内容，还可以将阅读语言设置成中文，方便用户能够快速进行界面内容的阅读。与此同时，界面操作可以统一进行，减少操作次数，保证操作质量。网络相连接的界面，能做到实时更新，为用户提供不同类型的操作界面。操作界面能够将配电系统的状态有效的呈现出来，使客户对电力信息数据有更为全面、细致的了解。例如：通过界面显示，用户可以直观、清晰地掌握供配电实时运行状况、内容、设备的运行形式及方式等等。人机交互的实现，拉近了用户与供配电的距离，从而实现了对供配电更有效的监控。

（三）协助供配电记录事件发生

在电力系统中难免会出现工作故障，因此，在供配电设计中，电力监控系统不仅要对数据进行监控，也要能实现对相关的事件的重点记录，并做好顺序存储的工作。顺序储存是指当远方站发生事故时，电力系统会自动记录电力系统开关或继电保护动作时的事件顺序。实现供配电的顺序存储，只需要预留未知空间即可，不必设定空间大小。

（四）实现远程查询

在电力监控系统中，运用计算机网络控制隔离开关和断路器以实现对系统的远程控制的方法，操作简便，能为工作人员大大减少工作量。与此同时，工作人员可以对运行过程中产生的各种信息，利用远程的方式，形成查询报表，方便用户查询利用。监控系统也将发挥其信息采集与处理功能，可定期提供有效信息，满足供配电信息需要。

三、结语

电力事业直接关系到我国社会经济的发展，电力监控系统的有效应用，具有有力保证我国配电事业设计及运行安全性的重大意义。无论是在数据采集与处理，还是事件记录与远程操作，都是电力监控系统中至关重要的环节。在电力监控系统的工作支持下，所有配电工作都能够被有效的监督，全程保证着供配电系统的高效、安全与稳定。着眼于电力未来发展，电力监控系统的建立与发展，是实现电力系统整体的健康、长远发展的关键。

【参考文献】

[1]胡媛媛；李乐乐；杨霞.煤矿供电网络安全监控系统的设计与实现[J].山东煤炭科技，2015（04）：177-178.

[2]殷培峰；马莉.基于供配电系统多级保护的组态仿真构建[J].电气自动化，2015（02）：76-78.

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【关键词】电力调度；监控信号事项分析；系统分析与设计 

当前，我国的科学技术发展水平有了非常显著的提升，人们对电力的要求也呈现出了逐渐增多的趋势，在这样的情况下，电力系统也在逐渐的改进和完善，电力调度系统非常广泛的应用在了电力运行当中，此外，电力调度架空信号事项分析系统作为一个非常关键的内容，其设计也是人们十分关心和关注的一个问题。 

1、关键技术 

1.1UML建模方法 

1）用例图。在UML中，其所采用例图主要是对系统的需求进行分析，其需要根据系统的具体功能进行建模处理，同时还要借助图形的方式对系统和外部的很多动作在图形上进行描述，这样就能够很好的表达出系统当中不同子系统内部的动作过程，同时还要完成子系统和外部用户的交换工作。2）交互图。交互图最为重要的作用格式就是对系统建模对象当中相互关系进行全面的建模或者是描述处理，UML交互图像主要有两种，一个是UML合作图，一个是UML顺序图。在UML当中，交互图在建模的时候比较重视的是上下级关系的应用，假如在系统建模时建模人员相对比较关注系统对象交互的顺序和系统交互时间上的关系，那么，建模人员所使用的模型就可以得到更为清晰和全面的表示。 

1.2面向对象开发技术 

1）需求分析阶段。在这一阶段主要是在调研和分析的前提下对目标系统业务的具体内涵进行调查，同时还要准确的把握系统业务的具体流程。对用户所面临的具体问题进行全面的调查和分析，此外还要对目标系统需要的管理业务，管理功能等多方面的需求予以全面的了解。2）系统设计阶段。在系统设计阶段，我们需要做好以下工作。按照系统 功能需求和非功能需求等多方面的信息进行更加清晰和全面的设计，系统设计的过程主要有系统框架的设计和系统具体功能的设计等多个内容，我们需要对系统不同功能模块的功能点予以全面的分析和明确，在这一过程中需要一个面向对象的设计方法。这样就可以确定所有的数据内容，还有需要处理的对象。3）系统实现阶段。在这一阶段需要做好以下几个工作：按照系统设计阶段设计处理的雏形对系统的设计进行细化，使得整个系统的各项性能指标均可以满足其基本的规范和要求。需要对操作系统、开发语言等等加以确认，同时还要根据设计的方案去确定系统多个对象，此外还要保证各个功能模块都能在计算机上实现其功能。4）系统测试阶段。对上述各个系统功能模块的性能进行全面的测试，这样就可以确定胸痛能否正常运转，其功能是否可以根据说明书的要求正常运行。5）系统配置阶段：系统测试阶段要将测试系统进行全面的调试和处理，对实现的系统其最终的版本，同时还要在服务器上完成安装和调试。6）系统维护阶段：在这一阶段当中，收集系统的用户在应用了该系统之后，所产生的意见或者是建议都会直接反映出来，对系统运行过程中出现的问题进行全面的修正。按照系统业务自身的建设和发展，要完成系统新功能的开发。 

2、系统设计 

2.1系统设计的原则 

1）可靠性。软件系统的可靠性通常就是指评价软件系统在特定的一段时间之内是否能够达到正常应用的标准，当软件系统的规模不断增大的时候，系统的复杂性也会在这一过程中明显的提升，这个时候，系统的安全性也就非常难以保证本系统对其运行的可靠性有着非常严格的要求，这也就说明系统自身需要有避免故障的能力，此外，系统如果出现了故障之后，需要有较好的故障排除的能力，因此，在系统设计和实现的过程中，我们必须要保证系统自身的可靠性。2）可扩展性。系统开发出来后，需要再很长的时间向用户提供服务，随着系统运行的时间不断的推移，系统用户的需求可能会发生变化，用户可能需要系统能够提供新的功能模块，或者是对现有的系统功能进行升级等，所以，软件系统必须是可以进行可扩展。可扩展的软件设计要为以后预留留有升级接口和升级空间。3）可修改性。在软件设计的时候，我们必须要采取其恰当的设计规则，对软件开展模块化的设计，软件结构体现出软件自身的灵活性，灵活性越高的软件，其可修改性就越强。在系统设计中，采用了面向对象分析和设计的方法与原则，单一职责原则和依赖倒置原则等。 

2.2系统结构体系的设计 

本系统以WEB模式为基础，由服务器和浏览器共同组成，通过数据层、服务器层和客户层三个部分构成三层体系架构。由于只需将浏览器和操作系统安装在客户端，因而能够极大简化客户端的工作。所有数据库、程序以及信息都可以集中在服务器中。 

在系统总包图中，系统主要包括信号采集模块、信号分析模块、监控调度模块、决策支持模块以及后台管理模块。如下图所示。 

图1 业务逻辑架构图 

在上图当中，系统主要是借助采集设备完成监控信息的采集工作，之后是借助本地信道传输到主站，也就是系统的数据库中心当中，系统对采集到的数据要进行全面的分析和总结，而监控信息的分析结果将直接传送到系统调度模块当中，开展系统调度工作。 

3、结语 

电力调度是电力系统建设过程中非常关键的一个内容，电力调度监控信号事项分析系统在设计的过程中 需要有很多因素的共同协作，同时其也是一个相对复杂的过程，本文简要的分析了系统的关键技术以及其在设计中的原则和框架体系的设计方法，希望能够给相关人员提供借鉴。 

参考文献 

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远程监控系统的设计

车载柴油发电机远程监控系统通过INTEILITE NT AMF25 科迈控制器信号采集模块在本地采集柴油机组的各种信号，通过RS232串口与PLC进行通信。PLC主要通过梯形图语言来实现对采集的状态信号执行逻辑、顺序、计时、计数及算术运算，根据上位机的输入信号产生相应的输出信号。同时PLC与组态显示屏通信实现实时监控。组态显示屏在实时监控发电机组运行状态的同时还可以提供故障报警，以及机组运行数据的实时存储，以历史曲线的方式便于查询。系统控制原理如图一所示。

系统实现

信号采集。发电机组信号的采集主要以AMF25信号采集模块为核心，配以分布在柴油机、电机各个部位的电流、电压互感器、频率变送器、转速计、温度、压力传感器等采集来的电站工作状态各个参数，参数经过处理后进入AMF模块。AMF模块对采集到的信号进行处理并判断是否有故障发生，无故障发生则循环执行问答程序。控制器能实现对机组的运行状态和故障情况进行本地控制也可以通过RS232通讯接口PLC连接进行各种控制逻辑写入、参数设置及远程监控。可完全设置的7个辅助输入（用户可自编程定义）和7个辅助输出端，可用于启动、报警或停机等其他功能。

PLC逻辑控制。PLC可选择维控可编程控制器，它主要将外部的输入信号如按键、感应器、开关及脉波等的状态读取后，依据这些输入信号的状态或数值并根据内部储存预先编写的程序，以微处理机执行逻辑、顺序、计时、计数及算术运算，产生相对应的输出信号如柴油发电机组的开关、机组合闸分闸的操作。通过电脑或程序书写器可轻易的编辑/修改程序及监控装置状态，进行现场程序的维护与试机调整。 PLC的梯形图在形式上沿袭了传统的继电器电气控制图，是在原继电器控制系统的继电器梯形图基础上演变而来的一种图形语言。设计中使用的元件如按钮X、中间继电器M、时间继电器T、计数器C、触点等，都和实际的电气元件的特性相似。

组态监控程序的实现。车载柴油发电机远程监控系统的实现主要选择“MCGS嵌入版组态软件”。该软件是基于RTOS （real-timemulti-tasks operating system）实时多任务系统的组态软件，用户只需要通过简单的模块化组态就可构造自己的应用系统，从而把用户从繁琐的编程中解脱出来，使用起来更加得心应手。在车载柴油发电机远程监控系统实现中为了便于维护，防止错误操作带来的隐患，设计了用户权限的管理、重要操作的提示等。其次为了便于查询柴油机组历史运行状态，设计了历史运行曲线查询功能。在程序的框架上，主控窗口构造了应用系统的主框架，设备窗口是MCGS嵌入版系统与外部设备联系的媒介，用户窗口实现了数据和流程的“可视化”。实时数据库是MCGS嵌入版系统的核心，运行策略是对系统运行流程实现有效控制的手段。

系统运行实时数据的处理。远程监控主要是对柴油发电机在运行中的实时数据的监控，在实现这一功能时主要使用一个PID算法。首先在循环策略块中创建一个策略行，在策略行的条件部分可以控制该算法是否启动，设置循环策略的定时时间，在策略行的功能部分放置脚本程序构件。在实时数据库中定义如下数据对象：

在设备窗口中加入相应的设备构件，指定ADdat0数据对象和设备的模拟量输入通道建立连接，指定DAdat0数据对象和设备的模拟量输出通道建立连接。在策略行的程序构件中编制如下所示的程序：

监控系统运行时，每隔一秒钟，执行一次上面的程序，从而进行一次PID调节。在程序中，由设定值和采集进来的实际值计算输出值。而采集和输出的操作，由系统指挥设备构件来完成，这样就实现了对机组数据的实时监控。

远程监控系统运行实况。通过逻辑控制程序编写、界面设计、硬件连接完成后联机测试，系统可以成功地完成对柴油发电机组的实时监控。

为了便于监控，在主监控界面下还设计一个用于显示机组运行数据的历史曲线界面，系统运行数据通过该界面以曲线的方式显示。

结语

实践证明，采用可编程控制器来取代目前很多继电器等硬件控制电路是可行的，而且具有明显的优越性。相比使用工控机的监控，使用组态触摸屏监控可以更加直观，操作更方便，也更易于维护。本系统只是对柴油发电机组进行监控，实际上对于广播发射机在具备原有通讯协议和编程协议情况下也是可以实现监控的，故具有广泛应用前景。

（作者单位：海峡之声广播电台）

参考文献：

① 福州富昌维控电子科技有限公司：《WECON HMI PLC 可编程程控制器操作手册》

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【关键词】电力隧道 巡检 管控

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2014）-22-0077-05

Design and Implementation of Inspection Control System

for Electric Power Tunnel

YAO Hao， JIANG Dong-na

（Guangzhou Electric Power Design Institute， Guangzhou 510610， China）

[Abstract]Considering the demands on inspector management & control of electric power tunnel， a tunnel inspection control system is proposed in this paper. The system positions and inspects users through wireless network technology. Android smart phone is adopted as handheld terminal which is redeveloped based on HUAWEI Espace. MySQL database is used as monitoring terminal which can implement image upload， tunnel real-time monitoring， sign in and sign out， real-time communications， track playback， fault classification and personnel management， etc.

[Key words]electric power tunnel inspection management control

随着国民经济和城市建设的飞速发展，城市用电负荷急剧上升，但在城市密集供电区域无法采用传统的架空线供电方式。为了更有效地利用管廊资源，越来越多的城市输电线路采用电力隧道的形式敷设高压电缆。电力隧道建设在地下5～20m的范围内，且根据施工方法、管线资源的不同，同一隧道的深度、截面均有所不同。因此，在一般条件下，电信运营商的无线信号无法穿透土层进入隧道，而且由于截面不均、走向复杂，一般的对讲机等设备使用也受到诸多限制。

由于隧道的巡检人员在隧道中常常处于与外界隔绝的状态，无法及时获取外部信息，也不能及时回传自己在隧道内的工作发现。而且一旦发生紧急情况，也无法及时通知外界获取救援。为了使隧道维护工作更加便捷高效，对于巡检人员的管理更加规范化，有必要开发一套巡检管理系统用于隧道的日常维护工作。

1 背景概述

现有的电力电缆通道综合监控系统主要针对隧道内的设备设施、火灾报警、安保系统、环境检测等系统进行综合的可视化监控管理，同时为电力电缆温度、电网状态信息和其余附属设备预留相关接口接入[1]，而这些监控系统的网络通道主要采用EPON（Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络）组网方式或工业以太网交换机组网[2]。从这个意义上来说，现有的监控都是后端监控模式，并没有针对巡检人员深入隧道后的监控方法。

从现有的电力隧道通信方式而言，主要可采用集群通信;或采用泄漏电缆，引入运营商进行信号覆盖;或采用有线方式，组成应急通信系统。集群通信由网络基础设施和移动台组成，可进行隧道内与调度台的语音对讲，但带宽小，主流的TETRA数字集群单载频4时隙最高可支持28.8kbps[3];泄漏电缆造价比较昂贵且工程施工量大，后期维护较难[4];而采用有线方式组成的应急通信系统则为固定点使用，不能移动。

2 业务需求分析

2.1 现状调查

截至2013年5月，广州地区已建成投产的电缆隧道工程主要有泮塘电力隧道、珠江新城电缆隧道麒麟电力隧道等工程，规模约19.8km。2020年广州市中心城区电力地下廊道建设项目总长为93.61km，远期整个电缆隧道网总长296km，其中新建主干隧道长度约为178km。而到目前为止，并未形成统一的电力隧道内通信建设方案。

目前主要的方法是采用有线通信的方式，使用隧道工作井处的交换机，放置IP电话。但随着隧道规模越来越大，这种固定点通信的方式无法适应巡检维护的需要。

2.2 业务分析

隧道巡检人员进入隧道进行巡维工作，主要目的是在于对电缆本体、附属设施及风水电等监控器材进行巡视和维护，并对发现的故障及时上报和处置。因此，其一般的业务需要如下：

（1）音视频通话：提供基于内网的音视频通讯功能，同时实现能与外部公网进行语音呼叫。

（2）故障记录上传：拍摄故障点并进行问题描述，且将图片和说明文字上传至管理中心。

（3）消息接收：接收管理中心发送的文字指令、处置方案等。

（4）定位功能：将巡检人员在隧道中的位置信息上传监控服务端。

3 系统设计

3.1 网络拓扑结构

网络拓扑结构图如图1所示。

本系统终端通过Wi-Fi连接无线网络，登陆后实时将数据上传到管理监控服务器中进行处理，管理监控服务器再根据协议判断是通知管理监控端或是入库，从而对数据库服务器或管理监控端进行相应操作，管理监控端直接访问管理监控服务器来监视终端情况;整个系统部署于同一局域网内。

音视频通话功能利用IP-PBX（IP Private Branch eXchange，IP用户级交换机）系统实现。

3.2 隧道内的无线覆盖方案

隧道内采用Wi-Fi覆盖方式。而根据隧道的实际情况、巡检需求等，可以将覆盖方式分为胖AP（非集中控制型AP）和瘦AP（集中控制型AP）布置。这2种方式区别如下[5]：

（1）胖AP（非集中控制型AP）：具备一定的认证、被网管等功能的AP，不需要无线控制器即可接入网络。其优点是组网部署简单快速，造价较低;缺点是不能集中管理，不支持无缝漫游。

（2）瘦AP（集中控制型AP）：仅提供Wi-Fi无线接入、无其它任何功能的AP。其优点是能集中管理，支持无缝漫游;缺点是需配合AC（Access Controller，无线控制器）接入网络，适用于用户规模大、AP配置多、需大规模连续覆盖、有漫游切换需求的场所，造价较高。

3.3 软件系统的设计

本软件系统分为语音通讯模块、管理监控模块和终端3部分，如图2所示：

图2 软件系统图

具体描述如下：

语音通讯模块：实现与内网的音视频通讯、与外网的语音通讯功能;

管理监控模块：主要实现终端数据的接收、存储、定位监控、消息推送等功能;

终端：实现位置上传、语音通讯、照片上传、消息查看功能。

（1）电力隧道巡检管控系统软件开发

本系统界面主要包含移动终端和监控端2部分。具体描述如下：

移动终端

移动终端登录后，其主界面如图3所示。

登录采用简单的账户输入框、密码输入框加验证码输入框组合进行登录;登录后在签到/签退处，进入主功能界面的二维码扫描操作界面，完成巡检登入/登出记录。

“我的位置”可供巡检人员了解自己所处与地面的相对位置;“拍照上传”功能主要用于拍摄隧道情况并进行分类、文字描述等上传至监控终端;“设置”功能用于进行客户端的一般性配置。

监控端

监控端以Web形式展示，登录后其布局如图4所示。

监控端主要包括人员管理、故障分类、隧道地图、历史轨迹、巡检记录和隧道图片等功能。

监控端可查看人员的实时位置，也可以查看人员过往某一时间段在隧道内的活动轨迹回放;监控端可接收巡检人员发回的隧道情况实时记录，也可以查看某一时间段的故障或故障分类，并作出统计;监控端可与巡检人员进行音视频通话，或者直接发送文字化的工作指令至巡检人员的手持终端。

（2）数据结构设计

数据及时备份功能是在系统出现故障后可以及时恢复，把因系统故障造成的损失降到最小。可采用双机热备份，一台机器出现故障可自动切换到备份机器上，不影响系统的正常运行。

数据表主要包括如下信息：

用户信息表：存储用户基本信息，包括账号、密码、姓名、手机号码等;

用户分组表：存储用户分组信息;

操作描述表：用于定义操作的标示、说明及参数等;

用户日志表：记录用户所做的所有操作;

用户日志备份：为提高性能会定时将用户日志表中数据转存于此。

4 测试结果

本项目在广州电网珠江新城隧道中搭建了试验网络进行实地测试。该隧道长约1.2km，截面直径约为2.3m*2.3m，测试相关情况如表1所示：

表1 测试情况

测试要素 说明

部署AP数量 24台室外型AP

AP发射功率 500mW（2.4G Wi-Fi）

AP天线类型 全向天线

终端数量 4台

终端型号 华为P6、三星S4、索尼Z1、

三星N5100（平板电脑）

测得终端平均接入网络时间 2.2s

测得终端平均定位时间 3.4s

其他主要功能测试如下：

（1）图片回传及分类

图片回传监控终端界面如图5所示。

（2）语音通话

可实现手持终端与监控终端、手持终端之间的音视频通话。由于设备受限，手持终端与公网用户通话未测试。

（3）消息传递

可实现手持终端与监控终端、手持终端之间的文字消息传递。

（4）轨迹回放

可以选择特定时间段、监控人进行轨迹回放。回放采用打点方式记录，间隔时间可自行设置调整。

5 结语

本文所提出的电力隧道管控系统主要针对巡检人员在隧道内的活动进行管理，有利于发现问题并及时处理，可提升隧道运维的安全性和高效性。但该系统还有部分功能需进一步完善，如隧道地图导入、历史轨迹回放等，以期达到运行部门精细化管控的要求。

参考文献：

[1] 胡松军，朱琦锋，秦欢. 电力电缆隧道综合监控系统的应用[J]. 特种结构， 2009，26（6）： 104-106.

[2] 刘颖，贺绍鹏，郭小凯. 电力隧道视频及环境监控系统的网络结构方案之比较[J]. 机电信息， 2013（9）： 153-154.

[3] 郭强. TETRA数字集群数据传输设备的工业应用[J]. 移动通信， 2011（6）： 59-62.

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【关键词】广播电视;信号传输;监控技术

在这个信息技术飞速发展的时代里，电视机从珍稀到普及，这个过程很短，这得益于我国科学家和研发人员的不懈努力，正是有了前一代人的不懈努力，才有了广播电视信号系统中发射监控技术蓬勃发展的今天，正所谓前人栽树后人乘凉，我们应该汲取前人艰苦朴素的时代精神，将其发扬光大，争取给广大电视观众带来一个更加美好的视听感受。

1广播电视信号系统中的发射监控技术

事实证明，随着社会经济的推动，广播电视不仅可以满足广大电视观众的视觉需求，还可以促进民族团结，维护国家稳定。所以，广播电视信号系统中的发射监控技术显得格外的重要，但是现在的电视广播信号系统还有很多的弊端，比如说：没有系统的规章制度去管理这个广播电视信号系统，广播电视信号系统不稳定，容易受到其他的信号干扰，造成信号传输的不稳定，影响广大电视用户得视觉感受，所以，才需要广播电视信号系统中的发射监控技术对其进行监控，，在实际情况中，广播电视信号系统中的发射监控技术还是有很多优势的不仅可以帮助广播电视在编的工作人员及时有效的了解广播电视信号传输的运作情况，还可以在广播电视信号有问题的时候，及时发现问题，及时找到发生问题的具置，帮助工作人员提高了检查错误，解决问题，纠正错误的工作效率，实现广播电视的安全运作。广播电视信号还具有操作方法简单，获取的相关信息准确率高，能够帮助广播电视台的在编工作人员提供相应的工作依据，并且还可以与外网进行数据资源的共享，及时有效地解决各种干扰问题，维持广播电视的安全运作，给广大电视用户更加便利、快捷、安全、高效的视觉体验。

2广播电视信号系统抗干扰的方法

广播电视信号系统最大的弊端就是抗干扰能力差，容易受到其他的信号的干扰，在实际情况中，大多数都是高频干扰（高频信号主要包括大气中电磁波发射的干扰，接地线的干扰，取样信号的干扰等等），造成信号传输的不稳定，使传输到广大电视信号用户家的电视信号质量不高，转换出来的电视信号质量比较低，影响用户的视觉体验，那么，我们应该如何提高广播电视信号系统的抗干扰能力呢？下面，我就提出几个有效解决广播电视信号系统受到其他信号干扰的方法：

2.1定期组织相关人员去学习我国的广播电视信号系统中的发射监控

技术起步与西方发达国家比起来，相对较晚，虽然比一些国家发达，但比西方发达国家还有一定的差距，技术水平还不是很成熟，也可以说还很落后，所以我们应该组织相关人员去其他国家和地区进行学习和考察，学习和汲取一些新的，先进的广播电视信号系统中的发射监控技术的相关知识，俗话说的好“活到老，学到老。”去学习广播电视信号系统中的发射监控技术不是照搬照抄，而是应该取其精华，去其糟粕，有选择性的学习，不断地完善自己，总结自己的不足，让广播电视传输系统中的发射监控系统更加完善，可以更加快速，更加高效的检测到广播电视信号系统中的问题，可以更加高效，迅速的解决这些个问题。这就要求我门去国外考察的相关工作人员和科学家可以更好地将学到的知识与中国的国情相结合，从而制定和创造出一种更符合中国国情的广播电视信号系统中的发射监控装置，令广大的广播电视用户更方便，更快捷的电视体验。

2.2工作人员对广播电视信号系统进行实时的检测

广播电视用户的人数越来越多，广播电视信号系统的负载也越来越大，所以对于广播电视信号系统的发射监控装置的常规检查也是必不可少的，重要性也越来越大。广播电视总局应该安排相应的工作人员对其进行实时的检测，一旦广播电视信号系统中的发射监控装置有什么异常，及时向上级领导汇报，及时有效的发现问题，解决问题，从根源解决问题。相关部门应该制定一定的制度，定期对广播电视信号系统进行检查，遇到问题，及时解决。建立相关的执法部门，对广播电视信号系统中的发射监控系统进行抽查，保证广播电视信号系统的正常运行。如果广播电视信号中的发射监控系统出现了什么问题，那么会造成不可估计的后果和无法弥补的损失，所以，广播电视台的在编人员对于广播电视信号系统中的发射监控装置的实时监测作用和意义非常重大的。

2.3加强对广播电视信号系统中的发射监控技术的改进

如果把广播电视信号比作成一个人，那么广播电视信号中的发射监控技术就是这个人的免疫系统，这可谓非常的重要，人如果没有有了免疫系统，那么将会变得不堪一击，人的免疫系统每天都会进行新城代谢，不断地完善自己，其实广播电视信号的发射监控技术也是这样，在这个信息飞速发展的时代里，科技每天都在进步，真的可以用日新月异来形容，如果广播电视信号系统中的发射监控技术不能及时的升级，那么将会被新的，更先进的病毒之类的干扰所攻击，变得不堪一击，所以，广播电视台的在编人员对于广播电视信号系统中的发射监控装置的实时监测作用和意义非常重大的。为了给广大电视用户最优质的电视体验，必须得对广播电视信号系统中的发射监控技术进行改进，进行升级，据我所知，电视传输的效率越高，用户的电视体验更好，电视画面更加清晰，用户的满意度越高。所以对于广播电视信号系统中的发射监控技术的升级换代是很重要的，是必不可少的。

3结束语

广播电视与我们的生活息息相关，这是关系到我们老百姓的事情，所以，广播电视信号系统中的发射监控技术的必须得提高，不能出现任何的纰漏。经常进行检修，防患于未然。积极主动的去学习先进的有关广播电视信号系统发射监控技术的相关知识，并将理论与实践相结合，努力创新，改中国制造为中国创造，给我们老百姓提供更加便利的生活服务和更加优质的视觉享受体验。

参考文献

[1]刘晓威.广播电视信号系统发射监控技术问题分析[J].信息通信,2015(02).

[2]孙晓生.广播电视信号的传输及检测方法分析[J].现代工业经济和信息化,2016(07).