第一篇：凱控觸摸屏工控電腦在中南海圖書室空調(diào)綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

凱控觸摸屏工控電腦

在某中央機關(guān)圖書室空調(diào)綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

中央某機關(guān)圖書館地下書庫進行空調(diào)系統(tǒng)改造，地下書庫為兩層，館藏均為國家重要資料，需要精密的恒溫恒濕控制、定期換風、殺蟲等，以保證珍貴文獻的安全。系統(tǒng)原來有兩臺大型工業(yè)空調(diào)，由于技術(shù)落后、設(shè)備老化，已經(jīng)不能滿足要求。新系統(tǒng)采用三臺進口空調(diào)，要求三臺空調(diào)輪換不間斷工作，恒溫恒濕控制，并且聯(lián)動抽排風、水泵、照明等設(shè)施，而且在值班室通過觸摸屏能夠全面監(jiān)控，以確保萬無一失。

控制功能要求：

系統(tǒng)采用3臺RC工業(yè)空調(diào)，要求顯示：室內(nèi)外溫濕度、主要部分工作狀態(tài)及參數(shù)顯示，送風溫度、進/出水溫度等參數(shù)、空調(diào)告警顯示。3臺空調(diào)輪換工作，累計工作時間最短的空調(diào)投入運行，以平衡、延長空調(diào)壽命?？删幊潭〞r（年、月、日、時、分、秒）進行空調(diào)的啟/待機，也可手動開關(guān)。還要求分季節(jié)調(diào)整溫濕度閥值。

每臺空調(diào)配套有兩套風閥，空調(diào)打開時必須先打開風閥，風閥完全打開后再啟動空調(diào)，關(guān)閉采用相反的順序。每個風閥也能夠獨立手動控制開關(guān)。

排風單元使用一套風量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包含一個開關(guān)式風閥和變頻風機及變頻器，要求能夠顯示工作狀態(tài)和頻率，能夠調(diào)整風量大小。不工作時應(yīng)關(guān)閉風閥。

新風單元為1個可調(diào)節(jié)角度的風閥，可以設(shè)置角度大小并記憶位置，有空調(diào)工作時打開，否則關(guān)閉。

環(huán)境單元監(jiān)控機房溫濕度、煙霧和地濕，能夠狀態(tài)顯示，并在異常時發(fā)出告警。

系統(tǒng)管理功能 圖形化界面顯示

設(shè)備運行狀態(tài)、各采集點數(shù)據(jù)實時顯示 歷史數(shù)據(jù)記錄 歷史數(shù)據(jù)查詢

歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計及曲線圖形輸出 聲光告警功能

操作記錄、告警記錄、歷史數(shù)據(jù)、故障記錄 系統(tǒng)設(shè)計：

系統(tǒng)采用一臺CKT-S5730觸摸屏工控電腦作為核心控制，CKT-S5730采用5.7”高亮度彩色LCD顯示，觸摸屏操作，自帶16路獨立可調(diào)IO和8路模擬量輸入，RS232和RS485通信口各一個，配套的嵌入式組態(tài)軟件可在uClinux系統(tǒng)下運行，完全滿足系統(tǒng)的控制需求。還有一個以太網(wǎng)口，可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)查詢與控制。

系統(tǒng)示意圖如下：

圖書室溫濕度傳感器煙霧傳感器水浸傳感器接口形式：485/2328芯屏蔽網(wǎng)線RC空調(diào)1接口形式：485/2328芯屏蔽網(wǎng)線控制箱機箱RC空調(diào)2二樓控制室接口形式：485/2328芯屏蔽網(wǎng)線RC空調(diào)3聲音告警監(jiān)控主機接口形式：485/2328芯屏蔽網(wǎng)線變頻器1風機1接口形式：4854芯屏蔽網(wǎng)線×10根電動執(zhí)行器×n風閥×n

軟件設(shè)計時將系統(tǒng)化分為三個子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)操作主界面如下：

經(jīng)過安裝調(diào)試，在現(xiàn)場投入運行，經(jīng)實際運行和測試，證明控制效果良好，功能和性能被認可。系統(tǒng)已連續(xù)運行一年未發(fā)生故障。

第二篇：多媒體在礦山監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用

多媒體在礦山監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用

中國礦業(yè)大學機電工程學院 羅雪

【摘要】本文章主要介紹多媒體在礦山監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用。主題詞 多媒體

礦山

監(jiān)測

監(jiān)控

The use of multimedia in the mine monitoring &supervision [Abstract]The paper briefly introduce The use of multimedia in the mine monitoring &supervision。

Key words multimedia mine monitoring supervision 1 引言

眾所周知，安全是煤礦山產(chǎn)中的頭等大事；高效是一切生產(chǎn)活動所追求的重要目標。及時準確無誤的監(jiān)測監(jiān)控井下井上生產(chǎn)環(huán)境和設(shè)備工況，工人的安全，所在位置，生產(chǎn)情況，確保安全實現(xiàn)自動化管理是煤礦檢測系統(tǒng)必備的條件。基于這種要求，采用多媒體進行監(jiān)控監(jiān)測日益普及，今天就來談?wù)劧嗝襟w在礦山監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用。正文

一般所說的多媒體技術(shù)是指,即將文本、圖形、圖像、音頻、視頻、動畫等單媒體通過計算機進行綜合處理后形成復合信息傳播媒體。對于礦山礦井的特殊環(huán)境來說，對多媒體的技術(shù)要求相對來說比一般的要高。具體要求如下： 1）實用性和經(jīng)濟性，如防弧，防濕度過大，由于礦井深度帶來的信號減弱，信號不穩(wěn)定等。礦山監(jiān)測監(jiān)控對多媒體的要求； 多媒體系統(tǒng)應(yīng)始終堅持面向應(yīng)用，堅持使用經(jīng)濟原則。

2）先進性和成熟性 應(yīng)采用先進的技術(shù)方法，又要注意結(jié)構(gòu)設(shè)備的相對成熟，抑郁應(yīng)用到實際操作中，可操作性要強

3）開放性和標準性 為了滿足形同選不用的多媒體設(shè)備同時協(xié)調(diào)運行，在長期的使用中可方面便維新更好換，遵循統(tǒng)一的國際標準，設(shè)備來源更加豐富。4）可靠性和穩(wěn)定性 必須保證實時的不間斷的監(jiān)測監(jiān)控活動的進行，必須擁有較高的的穩(wěn)定性和可靠性，以取得最佳的使用效果。5）可操作性要強 易于普通工人的監(jiān)測報告 多媒體的應(yīng)用可分為四個部分組成；

采集端：負責所需金控監(jiān)測對象的數(shù)據(jù)的采集。如使用GPS定位礦井下工作人員所處的工作面工作位置，濕度傳感器采集礦井中濕度的數(shù)量值，瓦斯傳感器監(jiān)測井道中瓦斯的含量，氧氣的含量，傳輸段：將采集的數(shù)據(jù)通過一定的形式傳送到下一階段。比如將瓦斯傳感器采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)中。

中繼處理段：如果傳輸段的距離太遠，此時信號已經(jīng)十分微弱，此時可使用中繼處理段來接受數(shù)據(jù)，放大后傳送給下一個端口。比如無線視頻的傳送距離是很有限的，為了加大傳輸?shù)木嚯x，因此，家中繼段很有必要。

接收端處理段：接受傳送段和中繼段傳送的數(shù)據(jù)，并進行處理，如輸出此時瓦斯的濃度值，是否在安全得范圍內(nèi)。

薛萬強;曾波;全球定位系統(tǒng)(GPS)在礦山滑坡監(jiān)測中的應(yīng)用 三晉測繪

第三篇：力控ForceControl6.0在垃圾焚燒監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

一、引言

近年來，城市生活垃圾持續(xù)增加，環(huán)境污染問題突出，垃圾處理的發(fā)展方向和技術(shù)路線日益受到關(guān)注，已經(jīng)成為城市政府面臨的最棘手的問題之一。垃圾焚燒是歐美國家和日本采用的主要垃圾處理方式之一。近年來，我國垃圾焚燒技術(shù)得到快速發(fā)展，國家實行積極的財政政策，城市垃圾處理得到支持，一批國債項目相繼建設(shè)。同時，通過推進市場化改革，投資主體多元化格局開始形成，城市生活垃圾處理開始進入高速發(fā)展時期。

二、系統(tǒng)描述

在開發(fā)垃圾焚燒處理生產(chǎn)線的監(jiān)控系統(tǒng)確定以北京三維力控軟件公司的forcecontrol6.0工控組態(tài)軟件和西門子公司的s7-200系列的微型plc相結(jié)合，組成的垃圾焚燒處理生產(chǎn)線的監(jiān)控系統(tǒng),以2臺上位計算機和多臺plc通過rs485總線網(wǎng)絡(luò)組成監(jiān)控系統(tǒng)，plc執(zhí)行實時控制功能，計算機運行人機界面、采集數(shù)據(jù)、趨勢報警、報表打印和為大屏幕提供監(jiān)控畫面, 系統(tǒng)監(jiān)控結(jié)構(gòu)如圖1所示。

三、系統(tǒng)性能和軟件特點

1、系統(tǒng)組成性能

(1)系統(tǒng)的簡單性

所選中使用的系統(tǒng)，在配置與組態(tài)上，要能最低限度的簡化控制性能，操作人員在生產(chǎn)過程中很容

易操作;同時也可以讓工廠的維護人員，稍經(jīng)培訓，便可對系統(tǒng)進行正常的維護。

(2)系統(tǒng)的開放式性

所選定的系統(tǒng)無論其組成的硬件或軟件如何，都可隨時地用合理的價格，從市場或第三方的供應(yīng)商處，采購所得到的零配件;同時對外連接時，兼容性要好，其內(nèi)容易被操作人員熟識使用;屬現(xiàn)時相當開放流行和先進的硬件和軟件;將來若要把系統(tǒng)提升或作出擴充時只需花費很少的經(jīng)費，就可以達到上述新系統(tǒng)的改造集成的目的。

(3)人機對話的兼容性

所選定的系統(tǒng),需具備圖象界面組態(tài)能力,同時應(yīng)具有與上位管理計算機數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，可以把不同的畫?同時分別由多單元以并行的方式實時的顯示。

(4)最高的可靠性

所選定的系統(tǒng)的硬件與軟件應(yīng)提供充分的可靠性，保證能避免因其中一個組件的失效令系統(tǒng)死機，而影響整個系統(tǒng)的正常操作。

(5)先進的控制功能

所選取的系統(tǒng)，一定要具有先進的控制功能，能夠勝任比較復雜的系統(tǒng)要求，同時在應(yīng)用過程中可以解決客戶的需求及生產(chǎn)工序上所產(chǎn)生的各種難題。

(6)使用成本要低廉

所選取的整個系統(tǒng)，無論在現(xiàn)場安裝，使用和維護上，都要費用低廉，性價比高。因為在項目評估上，合理的成本，會作為首要考慮的目標。

2、組態(tài)軟件特點

(1)西門子plc的特點

s7-200 plc是德國西門子公司制造的小型plc，s7-200 plc在集散自動化系統(tǒng)中已得到充分的應(yīng)用,覆蓋了所有的與自動檢測,自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域,具有極高的可靠性;豐富的指令集;編程軟件便于掌握，操作方便;強勁的通訊能力(ppi通訊、mpi通訊、profibus通訊、以太網(wǎng)通訊)。

(2)Forcecontrol6.0軟件的特點

?方便、靈活的開發(fā)環(huán)境，提供各種工程、畫面模板、可嵌入各種格式（BMP、GIF、JPG、JPEG、CAD等）的圖片，方便畫面制作，大大降低了組態(tài)開發(fā)的工作量；

?強大的分布式報警、事件處理，支持報警、事件網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)斷線存儲，恢復功能；

?支持操作圖元對象的多個圖層，通過腳本可靈活控制各圖層的顯示與隱藏；

?強大的ACTIVEX控件對象容器，定義了全新的容器接口集，增加了通過腳本對容器對象的直接操作功能，通過腳本可調(diào)用對象的方法、屬性；

?全新的、靈活的報表設(shè)計工具：提供豐富的報表操作函數(shù)集、支持復雜腳本控制，包括：腳本調(diào)用和事件腳本，可以提供報表設(shè)計器，可以設(shè)計多套報表模板；

?提供在Internet/Intranet上通過IE瀏覽器以“瘦”客戶端方式來監(jiān)控工業(yè)現(xiàn)場的解決方案；支持通過移動GPRS、CDMA網(wǎng)絡(luò)與控制設(shè)備或其它遠程力控節(jié)點通訊；

?支持控制設(shè)備冗余、控制網(wǎng)絡(luò)冗余、監(jiān)控服務(wù)器冗余、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)冗余、監(jiān)控客戶端冗余等多種系統(tǒng)冗余方式。

四、結(jié)束語

在垃圾焚燒工藝中選用性價比高的自動化監(jiān)控系統(tǒng)時，既要考慮硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的兼容性，又要考慮到自動化控制的發(fā)展趨勢，更要具有簡易的編程軟件，方便自動化廠商技術(shù)人員及時作出技術(shù)支持。所以推薦短小精悍的s7200和功能強大簡單實用forcecontrol6.0強強聯(lián)合的監(jiān)控系統(tǒng)。其實一套完善可靠的自動化監(jiān)控系統(tǒng)，不單可以提高生產(chǎn)力，方便工作人員操控，加強管理層的監(jiān)察，更可對企業(yè)的資產(chǎn)增值，并保障其不受損害。

第四篇：電力監(jiān)控系統(tǒng)在教學演示中的應(yīng)用

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電力監(jiān)控系統(tǒng)在教學演示中的應(yīng)用

孔冠軍

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上海嘉定

摘要：介紹北京市電氣工程學校（電力運行管理與維修實訓中心）電力監(jiān)控系統(tǒng)，采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量，現(xiàn)場配有模擬屏，通過后臺控制模擬屏的分合，演示給學生高壓、低壓倒閘操作等的步驟。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并且由擴展卡傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)變電所配電回路用電的實時監(jiān)測和模擬屏的控制。

關(guān)鍵詞：北京市電氣工程學校;模擬屏;智能電力儀表;Acrel-2000型;自行組網(wǎng);電力監(jiān)控系統(tǒng)

0引言

北京市電氣工程學校創(chuàng)建于1976年，1984年成立職業(yè)高中部，1991年被教委批準為獨立設(shè)置的職業(yè)高中校，1995年走向規(guī)模辦學，1998年評為北京市中等職業(yè)學校骨干示范校，2001年制冷與空調(diào)設(shè)備運用與維修專業(yè)被評為北京市骨干特色專業(yè)，2003年被北京市教委評為“北京市職業(yè)教育先進單位”。2003年合并了原朝陽職成中專學校，到目前已發(fā)展成擁有：經(jīng)濟法律事務(wù)、工商法律事務(wù)、制冷和空調(diào)設(shè)備運用與維修、電子與信息技術(shù)、計算機及外設(shè)維修、計算機軟件、樓宇智能化技術(shù)、電氣設(shè)備運行與管理、物業(yè)管理等9個專業(yè)，面向社會開展各相關(guān)專業(yè)的職業(yè)資格培訓，在全市處于領(lǐng)先地位，是市級再就業(yè)培訓的先進單位。

學校目前一校五址，有獨立使用權(quán)校舍的占地面積27370平方米，建筑面積21133平方米；藏書8萬余冊，學校設(shè)有塑膠跑道、人工草皮足球場、塑膠籃球場，裝備了先進的閉路電視教學系統(tǒng)、校園局域網(wǎng)、計算機房、財會模擬室、多媒體教室和遠程教學系統(tǒng)，具有高精技術(shù)指標適應(yīng)現(xiàn)代教學需求的空調(diào)制冷、電工、電子、視頻、鉗工、電梯、汽修等實習室。學校師資力量雄厚，84%的教師具有中高級技術(shù)職稱，專業(yè)教師均持有中、高級專業(yè)技術(shù)資格證書。在校生近1200人。社會培訓每年2000人左右，累計畢業(yè)生3128人，就業(yè)率95%以上，近三年高職升學共計260人，升學人數(shù)居朝陽職高校第二名。目前學校開設(shè)八個專業(yè)：制冷和空調(diào)設(shè)備運用與維修、電子與信息技術(shù)專業(yè)、計算機軟件專業(yè)、計算機及外設(shè)維修、電梯安裝與維修、樓宇智能化技術(shù)、汽車運用與維修、電氣設(shè)備運行與管理、經(jīng)濟法律事務(wù)專業(yè)、工商法律事務(wù)專業(yè)，各專業(yè)學校均有職業(yè)資格等級培訓資格，學生職高畢業(yè)可取得學歷和崗位資格或等級證兩個以上的證書。多年來學校全面貫徹教育方針，秉承持續(xù)發(fā)展的人力資源開發(fā)及服務(wù)首都經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展的辦學宗旨，堅持學歷教育與非學歷教育并舉的多種模式辦學，為首都培養(yǎng)了幾千名優(yōu)秀技術(shù)人才，學校注重學生全面素質(zhì)和綜合職業(yè)能力的培養(yǎng)和提高，辦學成績斐然，得到社會各界的普遍贊譽。

由于北京市電氣工程學校為了給學生充分展示配電教學的全過程，因此建立了后臺電力監(jiān)控系統(tǒng)，對配電進行智能化管理。本項目主要是對北京市電氣工程學校變電所配電進行監(jiān)測以及對模擬屏進行實時控制。根據(jù)學校配電系統(tǒng)管理的要求，需要對變電所內(nèi)的低壓配出線進行電力監(jiān)測，對模擬屏實時控制，以便學生可以充分學習到配電系統(tǒng)的每一個部分。

Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)，充分利用了現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的最新發(fā)展，對變配電系統(tǒng)進行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二

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次設(shè)備進行組網(wǎng)，通過計算機和通訊網(wǎng)絡(luò)，將分散的配電所的現(xiàn)場設(shè)備連接為一個有機的整體，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的遠程監(jiān)測和實時監(jiān)控。

1系統(tǒng)設(shè)計

本電力監(jiān)控系統(tǒng)主要對一個變電所進行變配電管理，本變電所并不投入使用，主要是演示給學生如何操作的，模擬屏的作用是進行學生考核的，即學生在后臺進行對模擬屏發(fā)送信號，老師在模擬屏現(xiàn)場觀察，以此來判斷學生的操作順序是否正確。高壓并沒有運行，只是引進的220v普通用電，低壓也是模擬運行。本系統(tǒng)監(jiān)控值班室設(shè)置在隔壁房間的監(jiān)控室。因此，為實現(xiàn)對整個北京電氣工程學校電力系統(tǒng)的實時監(jiān)測及對模擬屏的實時監(jiān)控，在值班室設(shè)立了監(jiān)控中心，基于Acrel-2000的電力監(jiān)控系統(tǒng)后臺，實現(xiàn)對整個配電系統(tǒng)的實時監(jiān)測與實時監(jiān)控。1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本電力監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)北京電氣工程學校變電所的0.4kV配電系統(tǒng)的用電監(jiān)測與模擬屏的實時監(jiān)控；監(jiān)測范圍為變電所的T1、T2變壓器的低壓進線柜、聯(lián)絡(luò)柜、饋線柜中的智能電力儀表和模擬屏，從而實現(xiàn)遠程實時監(jiān)測和模擬屏的實時監(jiān)控。該系統(tǒng)總計有61只儀表（其中全部為PZ系列智能儀表）和一個模擬屏，分4條總線，由于變電所與值班室距離較近，采用變電所內(nèi)自行組網(wǎng)，然后通過擴展卡直接接至電腦，實現(xiàn)該現(xiàn)場總線上儀表、模擬屏與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。

系統(tǒng)主要采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)[1]場設(shè)備層。

圖1 系統(tǒng)總體拓撲圖

1）站控管理層

站控管理層針對電能管理系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口，也是系統(tǒng)的最上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備，如工業(yè)級計算機、打印機、UPS電源等組成。電

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能管理系統(tǒng)軟件具有良好的人機交互界面，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況。

監(jiān)控主機：用于數(shù)據(jù)采集、處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。為系統(tǒng)內(nèi)或外部提供數(shù)據(jù)接口，進行系統(tǒng)管理、維護和分析工作。

打印機：系統(tǒng)召喚打印或自動打印圖形、報表等。

UPS：保證計算機監(jiān)測系統(tǒng)的正常供電，在整個系統(tǒng)發(fā)生供電問題時，保證站控管理層設(shè)備的正常運行，提供足夠的時間進行數(shù)據(jù)存儲。2）網(wǎng)絡(luò)通訊層

通訊層設(shè)備為CP134U-I四口擴展卡。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負責對現(xiàn)場設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉(zhuǎn)達上位機對現(xiàn)場設(shè)備的各種控制命令。

通訊介質(zhì)：系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線，以RS485接口，Modbus通訊協(xié)議實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備與上位機的實時通訊。

3）現(xiàn)場設(shè)備層

現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表和模擬屏組成，采用具有高可靠性、帶有現(xiàn)場總線連接的分布式I/O控制器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端，向數(shù)據(jù)中心上傳采集的數(shù)據(jù)。智能電力儀表擔負著最基層的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，其監(jiān)測的數(shù)據(jù)必須完整、準確并實時傳送至監(jiān)控主機。

以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和Modbus-Rtu通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。RS485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設(shè)備，最大傳輸距離為1.2km。

1.2 現(xiàn)場儀表

本項目對于變壓器低壓主進線回路，饋線回路等，采用的都是PZ-80/E4智能電力儀表，PZ-80/E4智能電力儀表，為嵌入式安裝，可安裝在動力箱或低壓出線柜門板上，面板尺寸為80mm×80mm，規(guī)格為220/380V、5A，電流經(jīng)互感器接入，精度0.5級，廣泛應(yīng)用于高、低壓進線柜、聯(lián)絡(luò)柜、出線柜、動力柜等場合，帶RS485接口，Modbus通訊協(xié)議。

[2]2電力監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

2.1 數(shù)據(jù)采集與處理

數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡(luò)儀表采集完成，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數(shù)COSφ、電度Epi、遠程設(shè)備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。2.2 人機交互

系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實時運行參數(shù)，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示；開關(guān)量顯示；連續(xù)記錄顯示等。

2.3 歷時事件

歷時事件查看界面主要為用戶查看曾經(jīng)發(fā)生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機交互，通過歷史事件查看平臺，您可以根據(jù)自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件，為您把握整個系統(tǒng)的運行情況提供了良好的軟件支持。

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2.4 數(shù)據(jù)庫建立與查詢

主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數(shù)據(jù)庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。

2.5 用戶權(quán)限管理

針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行?？梢酝ㄟ^用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權(quán)限的修改。2.6 運行負荷曲線

負荷趨勢曲線功能主要負責定時采集進線及重要回路電流和功率負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設(shè)備的運行負荷狀況。點擊畫面相應(yīng)按鈕或菜單項可以完成相應(yīng)功能的切換；可以查看實時趨勢曲線或歷史趨勢線；對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。2.7 遠程報表查詢

報表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設(shè)計報表樣式，把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選、組合和統(tǒng)計生成用戶需要的報表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。報表具有自由設(shè)置查詢時間實現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計，數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。2.8 模擬屏的實時監(jiān)控

系統(tǒng)使用者可以在后臺中進行高壓低壓倒閘模擬操作，可以通過點擊后臺畫面中高壓低壓回路的開關(guān)，對模擬屏發(fā)送信號，可以實現(xiàn)對模擬屏中每一個點的實時控制。

3系統(tǒng)案例分析

上位機軟件為Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件，該軟件是對現(xiàn)場電參量數(shù)據(jù)進行采集與監(jiān)控的專用軟件，最大的特點是能以靈活多樣的“組態(tài)形式”而不是編程方式來進行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實現(xiàn)方法，只要將其預設(shè)置的各種軟件模塊進行簡單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實現(xiàn)和完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控功能。Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)具有友好的人機交互界面，可實時和定時采集現(xiàn)場設(shè)備各電參量及開關(guān)量狀態(tài)，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳給監(jiān)控主機進行實時顯示與存儲。系統(tǒng)還提供了實時曲線和歷史趨勢曲線分析，符合用戶設(shè)計需要的報表、事件記錄和故障報警等功能。整個系統(tǒng)可以實現(xiàn)所有回路用電量的采集和統(tǒng)計，實現(xiàn)了遠程自動抄表、電力監(jiān)測與實時監(jiān)控功能。

3.1 數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)圖顯示

現(xiàn)場儀表測量并采集回路數(shù)據(jù)信息，上位機軟件再對現(xiàn)場儀表的數(shù)據(jù)進行定時或周期采集并存儲，可以自由設(shè)置采集的時間周期，最小的系統(tǒng)支持的采集周期。可以隨時查看任一表計的瞬時表值、累計量等信息，記錄時間間隔內(nèi)電力儀表的電壓、電流、功率因數(shù)和有功電度等。這些參數(shù)信息可以自動保存到數(shù)據(jù)庫中，便于查詢。

系統(tǒng)具有友好的人機界面，便于普通的現(xiàn)場值班人員查看并記錄相關(guān)信息，系統(tǒng)一次圖（如圖2）不僅顯示了線路的開關(guān)狀態(tài)，還實時顯示電力等重要的電力參數(shù)。所有數(shù)據(jù)信息

[3]

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都定期的保存到數(shù)據(jù)庫中。

圖2高壓一次系統(tǒng)圖

3.2 遠程抄表

系統(tǒng)對所有采集到的數(shù)據(jù)都能實時的顯示，并保存到數(shù)據(jù)庫中，因此可以手動查詢每個回路的所有實時及歷史電參量數(shù)據(jù)，并以表格的形式展現(xiàn)給用戶，便于打印、保存。如圖3所示。

圖3 回路遠程抄表

3.3 電壓趨勢曲線

本系統(tǒng)對于重要回路，不僅可以對電壓進行實時顯示與監(jiān)測，并可以根據(jù)保存的歷史數(shù)據(jù)做成趨勢曲線，可以查看實時和歷史變化趨勢，預測電能質(zhì)量，并可對電力故障進行查詢，保證電力負荷的安全運行。如圖4所示。

圖4 電流趨勢曲線

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3.4 事件記錄與報警

主要用于查看歷史報警信息；幫助用戶進行事故查詢與追憶；支持歷史查詢，打印等功能。實時報警信息會即時彈出，提醒用戶所進行的操作。并對所有操作具有自動事件記錄功能。如圖5所示。

圖5 回路跳閘報警

3.5 模擬屏的實時監(jiān)控

主要用于老師對學生的考核。學生可以在電腦前進行高壓、低壓分合閘過程的模擬操作，同時系統(tǒng)會相應(yīng)的給模擬屏發(fā)送信號，老師可以在模擬屏現(xiàn)場查看學生操作的是否正確。如圖6所示。

圖6 模擬屏

4結(jié)束語

隨著智能建筑的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用，對智能建筑的配電系統(tǒng)的智能化集成管理已成為國家機關(guān)辦公建筑及大型公共建筑智能化建設(shè)的必然趨勢，本文介紹的基于Acrel-2000的電力監(jiān)測與電力監(jiān)控系統(tǒng)，不僅可以實時顯示電力運行狀態(tài)及用電狀況，還能對數(shù)據(jù)進行分析處理，以用戶適用的方式展現(xiàn)出來，滿足用戶的需求，實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，其生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，極大的方便了用戶的使用，便于配電系統(tǒng)的實時監(jiān)控與電參量的遠程抄表與分析研究，為智能建筑的節(jié)能技術(shù)提供參考。參考文獻

[1].王斌 杜運東等.基于Acrel-5000的大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J].智能建筑電氣技 術(shù).2009.3(5)[2].任致程 周中.電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M].北京.中國電力出版社.2007.4 [3].周中.杜運東.電力儀表在大型公共建筑電能分項計量中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代建筑電氣 2010.6

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作者簡介：

孔冠軍（1988－），男，漢族，學士，系統(tǒng)集成工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監(jiān)控系統(tǒng)

郵箱：ACREL001@VIP.163.com

第五篇：嵌入式系統(tǒng)在車輛導航監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

2017屆結(jié)課論文

《嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用》

學生姓名 學 號 所屬學院 專 業(yè) 計算機科學與技術(shù) 班 級

塔里木大學教務(wù)處制

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目錄

摘要.........................................................1 1.嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展領(lǐng)域.......................................2 2.嵌入式系統(tǒng)在車輛導航監(jiān)控系統(tǒng)中的發(fā)展........................3 3.系統(tǒng)的總體方案.............................................4

3.1相關(guān)技術(shù)介紹.........................................4 3.2系統(tǒng)的組成...........................................7 3.3車載監(jiān)控終端.........................................9

3.3.1硬件部分功能...................................9 3.3.2軟件部分功能...................................9

4.系統(tǒng)軟件組成..............................................10

4.1 Windows CE開發(fā)環(huán)境的建立...........................10 4.2 Windows CE平臺的定制移植...........................11

4.2.1平臺配置......................................12 4.2.2 修改平臺.....................................13 4.2.3 生成操作系統(tǒng)鏡像.............................14 4.2.4 輸出平臺SDK..................................14 4.3 Windows CE平臺應(yīng)用程序開發(fā)工具選擇.................15 5.系統(tǒng)硬件組成..............................................15

5.1硬件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)....................................15 5.2核心板..............................................16 5.3主板各主要模塊設(shè)計...................................18 6.小結(jié)......................................................22 7.心得體會..................................................22 參考文獻....................................................23

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嵌入式系統(tǒng)在車輛導航監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘 要嵌入式系統(tǒng)(Embedded System)是一種包括硬件和軟件的完整的計算機系統(tǒng)，它的定義是：“嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可剪裁，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積和功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)?！鼻度胧较到y(tǒng)所用的計算機是嵌入到被控對象中的專用微處理器，但是功能比通用計算機專門化，具有通用計算機所不能具備的針對某個方面特別設(shè)計的、合適的運算速度、高可靠性和較低比較成本的專用計算機系統(tǒng)。

嵌入式GIS系統(tǒng)是目前GPS定位系統(tǒng)應(yīng)用的一個熱點，發(fā)展十分迅速。盡管它的發(fā)展歷史不長，但是己經(jīng)引起各方面的廣泛關(guān)注，有著巨大的市場潛力。以嵌入式GIS系統(tǒng)為核心的智能交通系統(tǒng)(ITS)可以廣泛應(yīng)用于交通調(diào)度管理，車輛防盜，物流運輸?shù)确矫?，可以大大提高交通使用率，緩解道路交通擁擠的難題，為國家節(jié)約資源，為企業(yè)降低成本。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng) 微處理器 計算機系統(tǒng) 嵌入式GIS系統(tǒng)

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1.嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展領(lǐng)域

1．工業(yè)控制：基于嵌入式芯片的工業(yè)自動化設(shè)備將獲得長足的發(fā)展，目前已經(jīng)有大量的8、16、32 位嵌入式微控制器在應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)化是提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、減少人力資源主要途徑，如工業(yè)過程控制、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、石油化工系統(tǒng)。

2．交通管理：在車輛導航、流量控制、信息監(jiān)測與汽車服務(wù)方面，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，內(nèi)嵌GPS模塊，GSM模塊的移動定位終端已經(jīng)在各種運輸行業(yè)獲得了成功的使用。目前GPS設(shè)備已經(jīng)從尖端產(chǎn)品進入了普通百姓的家庭，只需要幾千元，就可以隨時隨地找到你的位置。

3．信息家電：這將稱為嵌入式系統(tǒng)最大的應(yīng)用領(lǐng)域，冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡(luò)化、智能化將引領(lǐng)人們的生活步入一個嶄新的空間。即使你不在家里，也可以通過電話線、網(wǎng)絡(luò)進行遠程控制。在這些設(shè)備中，嵌入式系統(tǒng)將大有用武之地。

4．家庭智能管理系統(tǒng)：水、電、煤氣表的遠程自動抄表，安全防火、防盜系統(tǒng)，其中嵌有的專用控制芯片將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢查，并實現(xiàn)更高，更準確和更安全的性能。目前在服務(wù)領(lǐng)域，如遠程點菜器等已經(jīng)體現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢。

5．POS網(wǎng)絡(luò)及電子商務(wù)：公共交通無接觸智能卡發(fā)行系統(tǒng)，公共電話卡發(fā)行系統(tǒng)，自動售貨機，各種智能ATM終端將全面走入人們的生活。

6.環(huán)境工程與自然：水文資料實時監(jiān)測，防洪體系及水土質(zhì)量監(jiān)測、堤壩安全，地震監(jiān)測網(wǎng)，實時氣象信息網(wǎng)，水源和空氣污染監(jiān)測。在很多環(huán)境惡劣，地況復雜的地區(qū)，嵌入式系統(tǒng)將實現(xiàn)無人監(jiān)測。

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這些應(yīng)用中，可以著重于在控制方面的應(yīng)用。就遠程家電控制而言，除了開發(fā)出支持TCP/IP的嵌入式系統(tǒng)之外，家電產(chǎn)品控制協(xié)議也需要制訂和統(tǒng)一，這需要家電生產(chǎn)廠家來做。同樣的道理，所有基于網(wǎng)絡(luò)的遠程控制器件都需要與嵌入式系統(tǒng)之間實現(xiàn)接口，然后再由嵌入式系統(tǒng)來控制并通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)控制。所以，開發(fā)和探討嵌入式系統(tǒng)有著十分重要的意義。

2.嵌入式系統(tǒng)在車輛導航監(jiān)控系統(tǒng)中的發(fā)展

現(xiàn)在我國的車輛導航監(jiān)控系統(tǒng)主要是建立在GPS/GSM/GPR/CDMA技術(shù)整合與運用的基礎(chǔ)上，這種科學的管理手段必然會在將來在各個地方各個領(lǐng)域得到廣泛的運用。近年來GPS的行業(yè)應(yīng)用快速發(fā)展，呈現(xiàn)出與業(yè)務(wù)結(jié)合、多樣化發(fā)展的特征。車輛導航監(jiān)控系統(tǒng)方面的研發(fā)，為提高各運輸企業(yè)運營管理效率提供了強有力的保障。主要對車輛導航監(jiān)控系統(tǒng)中車載終端硬件平臺搭建，軟件開發(fā)環(huán)境搭建，車載終端與監(jiān)控中心通信，車載終端客戶端與監(jiān)控中心服務(wù)器應(yīng)用程序等進行了設(shè)計和闡述，實現(xiàn)了車輛導航監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能。

車輛導航監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計由基于嵌入式車載導航終端設(shè)計和監(jiān)控中心上位機平臺設(shè)計兩大部分組成。嵌入式車載導航終端完成的主要功能包括:通過GPS模塊接收衛(wèi)星信號;對接收到的衛(wèi)星信號進行處理實現(xiàn)車輛的實時定位;通過運行相應(yīng)的地圖軟件對車輛進行導航;通過GPRS無線通訊模塊向監(jiān)控中心上位機發(fā)送車輛實時信息;接收上位機下傳的管理信息，實現(xiàn)接打電話收發(fā)短信的功能。監(jiān)控中心上位機平臺主要功能包括:接收嵌入式車載導航終端上傳的車輛信息;對相關(guān)車輛的位置信息實時顯示;對相關(guān)車輛進行實時監(jiān)測和管理;通過數(shù)據(jù)庫對重要信息進行存儲。

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3.系統(tǒng)的總體方案

3.1相關(guān)技術(shù)介紹

(1)GPS技術(shù)

GPS即全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System)是美國

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抗干擾性好、保密性強。由于GPS系統(tǒng)采用了偽隨機噪聲碼技術(shù)，因而GPS衛(wèi)星所發(fā)送的信號具有良好的抗干擾性和保密性。功能多，精度高。GPS可為各類用戶連續(xù)地提供動態(tài)目標的三維位置、三維速度和時間信息。

圖1 GPS接收機的基本構(gòu)成

②GPS定位原理

GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為己知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。

(2)GIS技術(shù)

地理信息系統(tǒng)(Geographical Information System，簡稱GIS)，是20世紀60年代開始迅速發(fā)展起來的地理學研究技術(shù)，是隨著地理科學、計算機技術(shù)、遙感技術(shù)和信息科學的發(fā)展而發(fā)展起來多種學科交叉的產(chǎn)物。地理信息系統(tǒng)(GIS)就是一種利用計算機對有關(guān)地理、空間位置的數(shù)據(jù)信息進行存儲、處理、查詢和顯示的計算機支持系統(tǒng)。

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以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)預測的能力，并能產(chǎn)生高層次的地理信息;由計算機系統(tǒng)支持進行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計算機程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息，完成人類難以完成的任務(wù)。

(3)GPRS技術(shù)

因為車載終端不可能利用有線方式與外界進行通信，必須要使用一種便捷的方式，而GPRS是目前階段解決移動通信信息服務(wù)的一種較完美方案。

①GPRS簡介

GPRS(General Packet Radio Service)為通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱，是歐洲電信協(xié)會GSM系統(tǒng)中有關(guān)分組數(shù)據(jù)所規(guī)定的標準。是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無線IP連接。GPRS充分利用共享無線信道，實現(xiàn)數(shù)據(jù)終端的高速、遠程接入。作為現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)向

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圖2 GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

GGSN是外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)或分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)與GPRS核心網(wǎng)之間的網(wǎng)關(guān)節(jié)點，如果外部網(wǎng)絡(luò)IP網(wǎng)，GPRS可以看成一個普通的IP路由器，它服務(wù)于移動臺的所有IP地址，該節(jié)點可以包括防火墻和分組過濾機制，另外，GGSN根據(jù)移動臺的位置，為其指定一個SGSN的接口。

3.2系統(tǒng)的組成

可視化實時監(jiān)控系統(tǒng)由車載監(jiān)控終端、無線通信網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心三部分組成。系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖3所示。

(1)車載監(jiān)控終端

車載監(jiān)控終端是整個系統(tǒng)的核心，主要分布在各個執(zhí)法車輛上，提供給用戶一個簡單的操作界面，以便進行電子地圖顯示、地理信息查詢、實時位置顯示、最優(yōu)路徑選擇等。同時負責接收GPS衛(wèi)星定位信息并解算出車輛的位置、速度等信息;采集有關(guān)車輛狀態(tài)信息、報警信息的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)，按照通信協(xié)議，傳送到監(jiān)控中心;接收并執(zhí)行來自監(jiān)控中心的命令等;同時還應(yīng)具有防盜、報警、遠程控制等功能。

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圖3系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

(2)無線通信網(wǎng)絡(luò)

無線通信網(wǎng)絡(luò)是連接車載終端與監(jiān)控中心的紐帶，是組成整個系統(tǒng)的關(guān)鍵。為了能保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_和通信系統(tǒng)覆蓋范圍的廣泛，并考慮到城市電磁環(huán)境的影響，本系統(tǒng)采用了GPRS無線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。

(3)監(jiān)控中心

監(jiān)控中心由監(jiān)控計算機和監(jiān)控軟件組成。監(jiān)控中心平臺是以電子地圖為基礎(chǔ)對數(shù)據(jù)庫的監(jiān)視和控制的操作平臺，具有很方便的信息數(shù)據(jù)庫和電子地圖操作功能。監(jiān)控計算機是一臺具有固定IP地址的主機，可接入Internet等外部數(shù)據(jù)網(wǎng)。監(jiān)控中心接收車載終端上傳的車輛位置、狀態(tài)等信息，進行相應(yīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理后，與監(jiān)控計算機系統(tǒng)上的GIS電子地圖進行匹配，并根據(jù)需要在電子地圖上實時顯示車輛位置、狀態(tài)等信息。

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3.3車載監(jiān)控終端

車載終端主要分為硬件與軟件兩大部分，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4車載終端結(jié)構(gòu)

3.3.1硬件部分功能

(1)車載計算機:是車載終端的核心部件，主要負責與GPS模塊、GPRS模塊的通信，提供人機交互的接口LCD顯示屏及觸摸屏，同時支撐嵌入式操作系統(tǒng)所需的底層硬件資源和相關(guān)的硬件部件。

(2)GPS模塊:主要接收GPS定位導航信息，提供車輛的位置、速度、時間等信息。(3)GPRS模塊:主要負責與監(jiān)控中心的通信。

(4)LCD顯示屏及觸摸屏:主要是提供人機交互的平臺，通過LCD顯示屏提供給用戶一個簡單的友好的界面，觸摸屏負責給計算機提供用戶的輸入命令等。3.3.2軟件部分功能

(1)嵌入式操作系統(tǒng):主要用于對終端的硬件資源進行統(tǒng)一管理及調(diào)度，為系統(tǒng)的應(yīng)用軟件提供一個良好的開發(fā)環(huán)境;為嵌入式地理信息系統(tǒng)(Embedded GIS)提供一個軟件平臺:提高系統(tǒng)的開發(fā)效率。

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(2)地理信息系統(tǒng):包含以規(guī)定的標準化格式存儲的電子地圖以及與地圖有關(guān)的信息數(shù)據(jù)，能夠提供地圖與信息數(shù)據(jù)的查詢、顯示、瀏覽等服務(wù)，支持應(yīng)用程序的調(diào)用。

(3)操作界面:是用戶與終端的人機交互接口，用于接受用戶的操作指令，把電子地圖、定位信息、行駛路線等以直觀的顯示給用戶，并能在電子地圖上實時提供車輛的位置。

(4)路徑規(guī)劃:即按一定的條件(如最短行車距離或時間)快速生成從出發(fā)點到目的地的最佳行車路線供駕駛員參考。如果能獲取實時的交通信息，還能對行駛的路線作及時調(diào)整以適應(yīng)當前交通狀況。

(5)定位導航:利用電子地圖中的道路信息數(shù)據(jù)對GPS原始的定位數(shù)據(jù)進行自動修正，將車輛位置匹配到合適的道路上，同時將匹配的結(jié)果顯示到電子地圖。

(6)信息查詢:對用戶感興趣的目標查詢，并將查詢的結(jié)果以醒目的方式顯示出來。

4.系統(tǒng)軟件組成

4.1 Windows CE開發(fā)環(huán)境的建立

(1)宿主機硬件平臺

嵌入式系統(tǒng)是先進的計算機技術(shù)、半導體技術(shù)、電子技術(shù)以及各種具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物，是不斷創(chuàng)新的新型集成知識系統(tǒng)。由于嵌入式系統(tǒng)資源受限，嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)一般采用宿主機/目標機模式，經(jīng)交叉編譯生成目標平臺上可運行的二進制文件，最后下載到目標平臺運行。在進行嵌入式開發(fā)前，首先應(yīng)建立和配置好交叉開發(fā)環(huán)境。配置和調(diào)試Windows CE需要一臺高性能開發(fā)工作站和一臺目標調(diào)試設(shè)備。

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(2)Microsoft Platform Builder簡介

Microsoft Platform Builder(以下簡稱PB)是微軟的一個定制基于Windows CE.net操作系統(tǒng)的嵌入式平臺的集成開發(fā)環(huán)境，如圖4.2所示。它提供了供開發(fā)人員快速建立基于Windows CE.net的嵌入式系統(tǒng)所需的各種工具。它運行在桌面Windows下，開發(fā)人員可以通過交互式的環(huán)境來設(shè)計和定制內(nèi)核、選擇系統(tǒng)特性，然后進行編譯和調(diào)試。同時，開發(fā)人員可以利用PB來進行驅(qū)動程序開發(fā)和應(yīng)用程序項目的開發(fā)等。

與其他微軟開發(fā)工具相似，它包含工作空間(Workspace)，特性目錄區(qū)(Catalog)，調(diào)試窗口價ebug Window)和程序編輯窗口(Edit Window)。在工作空間可以查看所定制Windows CE操作系統(tǒng)所包含的組件，在這里可以為項目添加所需的組件;在編輯窗口可以修改或者編寫相應(yīng)的程序，調(diào)試窗口可以反饋調(diào)試過程或編譯過程中的信息。

4.2 Windows CE平臺的定制移植

Windows CE操作系統(tǒng)是基于組件模型的，它由一些基本的操作系統(tǒng)函數(shù)和可選函數(shù)組成。基本函數(shù)應(yīng)該適合每一個使用Windows CE操作系統(tǒng)的硬件，可選函數(shù)則可以依據(jù)硬件條件進行選擇搭建基于Windows CE操作系統(tǒng)的平臺需要完成以下主要工作: 導入和硬件平臺相關(guān)的.cec文件;利用標準開發(fā)向?qū)В鶕?jù)Windows CE的架構(gòu)創(chuàng)建一個平臺;為特定的目標設(shè)備創(chuàng)建一個自引導程序和板級支持包(Board Suport Package);加入BSP文件編譯操作系統(tǒng)鏡像文件，通過以太網(wǎng)將鏡像文件下載到目標設(shè)備，并調(diào)試平臺;平臺搭建并調(diào)試成功，為平臺應(yīng)用程序開發(fā)者導出軟件開發(fā)工具包((SD殉。使用PB集成開發(fā)環(huán)境搭建Windows CE操作系統(tǒng)的平臺的過程如圖6所示。

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圖6定制Windows CE操作系統(tǒng)的過程

4.2.1平臺配置

包括兩部分:系統(tǒng)配置和平臺BSP配置，即選擇操作系統(tǒng)的基本配置。并為特定的平臺選擇相應(yīng)的微處理器和板級支持包BSP(Board Support Packet)，導入和硬件平臺相關(guān)的.cec文件。

Windows CE.net操作系統(tǒng)核心代碼。sdk下按照平臺體系結(jié)構(gòu)存放各種開發(fā)工具，例如編譯器等。others的內(nèi)容包括MFC, ATL的共享代碼、庫文件及.net的共享庫等。

這一步如果要深入，還有很多細節(jié)工作要做。大體上需要在public目錄生成自己的操作系統(tǒng)配置包、platform目錄中生成自己的平臺硬件目錄，當然可以先拷貝Microsoft提供的樣板，然后進行修改。

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4.2.2 修改平臺

這一步充分體現(xiàn)了Windows CE的模塊化特征。如圖4.3所示，該步的工作主要包括開發(fā)驅(qū)動程序、創(chuàng)建或添加用戶特性以及修改配置文件。

在PB中，定制平臺系統(tǒng)的構(gòu)成以模塊的方式進行管理，包括驅(qū)動程序，用戶可以從開發(fā)機已安裝的模塊集中添加所需的模塊，模塊集以CEC文件的形式存在。PB集成開發(fā)環(huán)境的兩個工作區(qū):workspace和catalog，分別以直觀的方式顯示開發(fā)人員已經(jīng)選定的特性列表和操作系統(tǒng)可選特性的一個集合。

該步驟需要修改的配置文件包括:bib文件、reg文件、dat文件、db文件，它們都可以用文本編輯器訪問。若主文件名為Common，表示是通用配置文件，若主文件名為Platform，表示是某一個BSP的配置文件，若主文件名是Project，表示是所定制平臺的配置文件。修改配置文件可裁減優(yōu)化WinCE，用戶根據(jù)需要創(chuàng)建自己的配置文件。

bib文件定義了包含在內(nèi)核鏡像中的文件和模塊的名稱、加載位置，主要的bib文件有Common.bib, Config.bib, , Platform.bib等。reg注冊表文件建立操作系統(tǒng)映象的注冊表入口，注冊表存儲了包括應(yīng)用程序信息、設(shè)備驅(qū)動程序的配置、系統(tǒng)配置信息和用戶參數(shù)等。Platform.reg配置與平臺有關(guān)的注冊表信息，如設(shè)備驅(qū)動程序入口，Project.reg設(shè)置與工程有關(guān)的注冊表項。db文件是WinCE提供內(nèi)置的輕量級數(shù)據(jù)庫管理文件，其屬性數(shù)據(jù)庫由一張記錄表組成，每個記錄包含不同的屬性信息:標志屬性的ID號、類型和值。使用ADOCE可以容易的訪問屬性數(shù)據(jù)庫，還可使用SQL語句查詢信息。dat文件中安排了最終操作系統(tǒng)中文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)，它定義了目錄和指定文件位置，當冷啟動CE時，filesys.exe用這些數(shù)據(jù)創(chuàng)建目錄、快捷方式。

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4.2.3 生成操作系統(tǒng)鏡像

當前兩步準備就緒后，就可以生成操作系統(tǒng)鏡像文件，然后下載到目標機。下載可以通過串口、并口或網(wǎng)線，具體可以設(shè)置PB開發(fā)環(huán)境和目標機。當開發(fā)機PB環(huán)境中己準備下載操作系統(tǒng)鏡像，目標機啟動程序就可以將該鏡像下載到目標機。本文采用網(wǎng)線進行下載。下載完畢，如果正常的話，PB中設(shè)置的遠程服務(wù)也會啟動起來，如:TargetControl(CES均、Target Messages(CETerm), Debugger和Data Visualization Tools等。

此時，PB中就可以控制目標機中運行的系統(tǒng)，查看、啟動或關(guān)閉進程等等。同時，PB還提供一系列遠程控制工具對目標機中運行的系統(tǒng)進行配置，遠程調(diào)試器可以很方便對目標機中運行的程序進行調(diào)試。由于根據(jù)開發(fā)的需要，目標機可能要不斷更換，而且目標設(shè)備和開發(fā)用的目乒機硬件配置肯定不一樣。在這樣的情況下，如果新的目標機采用不同的硬件體系結(jié)構(gòu)，可能會需要開發(fā)OEM適配層(OAL), BSP或BootLoader以支持目標機的啟動下載。不過，一般的系統(tǒng)開發(fā)往往都是以開發(fā)基于Windows CE的軟件為重點，因此，在選擇目標設(shè)備時盡量采用PB直接支持的硬件體系結(jié)構(gòu)，如果不能避免，OEM廠商往往會提供Windows CE的這些硬件支持包。

4.2.4 輸出平臺SDK 前面的工作主要是為了定制能在目標機上正確運行的Windows CE操作系統(tǒng)，這是個不斷修改、調(diào)試、再修改調(diào)試的反反復復的過程。如果最終的Windows CE操作系統(tǒng)符合要求，用戶準備在此操作系統(tǒng)之上開發(fā)應(yīng)用的話，就可以輸出適合該平臺的SDKo這樣做的目的是為了方便編寫應(yīng)用程序。生成的SDK很容易安裝到其他的編輯器上面。

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例如，可以把自己生成的SDK安裝到EVC下面，這樣當需要新建一個工程時，定制的SDK就會出現(xiàn)在選擇畫面中。

4.3 Windows CE平臺應(yīng)用程序開發(fā)工具選擇

在.NET技術(shù)出現(xiàn)之前，微軟為Windows CE.net提供了兩個開發(fā)工具，分別是Embedded Visual C++和Embedded Visual Basic，使用的計算機語言分別為C++和BASIC。在.NET出現(xiàn)之后，微軟又推出了Visual Studio.NET(簡稱VS.NET)開發(fā)工具集，還在其中新加入了C#語言。雖然可供選擇的開發(fā)工具更多了，并且VS.NET使WindowsCE.net下軟件開發(fā)變得更容易，但是EVC仍然是廣大軟件開發(fā)者的首選。

5.系統(tǒng)硬件組成 5.1硬件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

一般嵌入式設(shè)備的硬件架構(gòu)都是以嵌入式微處理器為核心，通過處理器接口擴展以及平臺硬件的支持，把眾多的外設(shè)單元集成進整個系統(tǒng)中，并通過CPLD等邏輯轉(zhuǎn)換器件和其它硬件電路完成對外設(shè)模塊進行讀寫和控制操作的支持，圖7是硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。本系統(tǒng)采用核心板和底板的設(shè)計方案，核心板和底板采用兩個160PIN連接器連接。在核心板上主要資源有基于Intel XScale架構(gòu)內(nèi)核的嵌入式處理器PXA270} 64MB SDRAM, 32MB Nor Flash及電源管理模塊。底板上集成了車載終端所需的各接口部件，包括lOM/100M以太網(wǎng)接口、LCD接口、觸摸屏、RS232標準串口、AC97音頻接口、PCMCIA接口，同時為了以后升級擴展的方便，還有SD卡接口、USB接口等。

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圖7硬件系統(tǒng)框圖

同時，在系統(tǒng)中通過RS-232擴展了GPS模塊，主要用于接收GPS導航信息。通過PCMCIA接口擴展一GPRS無線上網(wǎng)模塊，用于同監(jiān)控中心的信息交互。通過網(wǎng)卡接口擴展的RJ-45接口用于實現(xiàn)同宿主機的數(shù)據(jù)交換，下載內(nèi)核等。在人機交互方面，主要通過LCD顯示屏與觸摸屏提供，LCD顯示器提供給用戶友好的界面，并通過觸摸屏來響應(yīng)用戶的各種請求。

5.2核心板

(1)PXA27x微處理器簡介

PXA27x系列處理器是Intel公司2004年新推出的，它在性能上有了很大改進。它同時集成了Intel的多項專利技術(shù)，其中包括集成Intel無線MMX指令集、無線動態(tài)(Wireless Speed Step)技術(shù)和快速拍攝(Quick Capture)技術(shù)，大大提升了PXA27x多媒體、3D圖像處理、視頻處理方面的能力。在本核心板上微處理器采用PXA系列處理器中的PXA270處理器。它采用了XScale微架構(gòu)，并在此架構(gòu)的基礎(chǔ)上提高了處理媒體的效率，優(yōu)化了處理器的功耗，同時添加了眾多針對移動終端設(shè)備設(shè)計的新功能。

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(2)存儲器接口設(shè)計

PXA27x系列處理器的存儲器接口支持各種存儲器芯片，包括SDRAM, Flash,SMROM, ROM, SRAM及與SRAM類似的可變延遲1/O等。PXA270處理器的存儲器接口將其支持的存儲器分為動態(tài)存儲器和靜態(tài)存儲器兩類。

①Nor Flash接口設(shè)計

圖8是Nor Flash接口原理圖，采用兩片Intel的RC28F128K18C115芯片，構(gòu)成了32MB的Flash存儲器。這里的Flash芯片是16位的，故采用兩塊并聯(lián)的方法進行位擴展，為處理器32位的數(shù)據(jù)總線支持。處理器啟動時，從0x00000000地址開始執(zhí)行代碼，本系統(tǒng)設(shè)計為從Flash引導系統(tǒng)，因此它必須接到靜態(tài)存儲器的塊0(BankO)，使用處理器的nCSO作為片選信號。Flash的其他控制引腳由處理器內(nèi)部集成的Static Memory控制器進行控制。Flash主要作為Boot ROM，用來存儲EBoot程序和Windows CE的系統(tǒng)鏡像。

②SDRAM接口設(shè)計

圖9是SDRAM接口原理圖，采用Infineon公司的HYB25L256160AC-7.5芯片，本系統(tǒng)采用兩塊并聯(lián)位擴展方式構(gòu)成64MB的SDRAM存儲器，提供32位的總線支持。它連接到處理器動態(tài)存儲器的

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(3)其他模塊設(shè)計

CPLD(Complex Programmable Logic Device)采用Xilinx公司的XC2C256系列產(chǎn)品，根據(jù)功能要求選用XC2C256-7TQ 144型號。

圖8 Nor Flash接口 圖9 SDRAM接口

5.3主板各主要模塊設(shè)計

主板上主要是滿足系統(tǒng)所需的各種接口，提供外設(shè)到核心板的連接。在主板上主要集成TLCD顯示器、觸摸屏、3個RS232接口、網(wǎng)絡(luò)接口、JTAG調(diào)試接口、PCMCIA接口、聲卡接口，同時為了以后系統(tǒng)升級的擴展方便還設(shè)計了SD卡接口、USB接口等。下面就主要部分作一介紹。

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(1)網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)接口芯片采用SMSC公司為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)推出的

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(2)音頻及觸摸屏接口設(shè)計

音頻及觸摸屏接口原理圖如11所示。UCB 1400是由飛利浦公司推出的一款具有集音頻解碼/編碼功能、觸摸屏控制器和功率管理接口于一體的多功能芯片。在音頻處理方面，它合整合了20位立體聲譯碼/編碼器，并支持可編程抽樣率、輸入/輸出增益和數(shù)字音響處理，如音量、靜音、低音和高音控制等。它與Intel音頻解碼/編碼97(AC'97Audio Codec'97)完全相容，因此可與Intel PXA270處理器的AC-Link控制器連接。其音頻輸出信號由經(jīng)由LM4881芯片，放大后輸出至耳機或揚聲器。本系統(tǒng)觸摸屏采用4線電阻式觸摸屏，其四根引線分別與UCB 1400的TSPX, TSMX, TSPY和TSMY相連，而PXA270通過 AC-Link控制器與觸摸屏通信，來得到位置信息。

圖11 音頻及觸摸屏接口

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(3)串行接口設(shè)計

PXA270處理器共提供三個UART接口，其中一個全功能串口，一個藍牙串口和一個標準串口，它們都為3.3V TTL電平，為了能與標準RS232C串行設(shè)備通信，必須要對它們進行電平轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)中分別采用一片MAX3243和兩片SP3223對它們進行電平的轉(zhuǎn)換。其接口原理如圖12所示。藍牙串口用作調(diào)試串口，其它兩個串口可以擴展GPS模塊等。

圖12 RS232接口

(4)其它接口

主板上還包括LCD顯示器接口、JTAG調(diào)試接口、USB接口、SD卡接口、PC卡接口等，因為這些在PXA270內(nèi)部都集成了相應(yīng)的控制器，其設(shè)計比較簡單，就不再詳細說明。

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6.小結(jié)

本文所闡述的車載監(jiān)控終端實現(xiàn)了導航監(jiān)控的基本功能，達到了系統(tǒng)的基本要求，同時本系統(tǒng)還可作為一般的自主式車載導航設(shè)備使用。首先以Intel XScale架構(gòu)內(nèi)核嵌入式處理器PXA270為中心的硬件平臺，然后針對設(shè)計的硬件平臺進行了Windows CE嵌入式操作系統(tǒng)的定制移植，最后在設(shè)計的平臺上進行了系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)。

本文的車載監(jiān)控系統(tǒng)終端是基于全球定位系統(tǒng)，配合電子地圖實現(xiàn)對移動車輛的實時定位與導航并利用地圖匹配算法，提高了定位的可靠性。車載終端的一個重要功能就是利用地理信息系統(tǒng)的空間優(yōu)勢快速生成通往目的地的最優(yōu)路徑。本文根據(jù)已有的電子地圖，采用一種較為簡便方法生成道路網(wǎng)的拓撲關(guān)系，實現(xiàn)了快速生成出發(fā)地至目的地的最短路徑，為行車提供了方便。

本文還講述了其它基本功能，如電子地圖操作、地圖查詢、無線通信等。本文采用GPS單點定位方法，但它易受外界環(huán)境的干擾，尤其是在高樓林立的，或者車輛通過隧道、立交橋、涵洞等特殊地段時，GPS信號將很差甚至中斷而無法定位。要得到連續(xù)可靠的定位信息，可加入航位推算(DR-Dead Reckoning)裝置，如陀螺儀和里程儀等，利用GPS/DR組合定位方法來解決GPS盲區(qū)定位問題。

7.心得體會

通過這次的課程學習讓我受益匪淺，使我對嵌入式的基本知識有了進一步的提高，從開始看到書時的相當茫然，毫無了解，根本不知道該如何學習，經(jīng)過一個學期的學習，終于對嵌入式技術(shù)在生活中應(yīng)用有了認識。

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在課程學習的過程中，我們花了大量的時間在開發(fā)板上動手實踐，根據(jù)書本上的內(nèi)容，結(jié)合老師的指導和同學的幫助，讓我對嵌入式不再那么生疏，有了新的認識，后面的實驗也能自己去完成。在這次的學習過程中，令我感受最深的就是對所學的知識綜合運用與理解，同時也讓我明白了過程的艱辛和困難。

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