第一篇：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(jìn)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(jìn)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(jī)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(jī)運(yùn)行人機(jī)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(hù)人員，稍經(jīng)培訓(xùn)，便可對系統(tǒng)進(jìn)行正常的維護(hù)。

(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(dāng)開放流行和先進(jìn)的硬件和軟件;將來若要把系統(tǒng)提升或作出擴(kuò)充時只需花費很少的經(jīng)費，就可以達(dá)到上述新系統(tǒng)的改造集成的目的。

(3)人機(jī)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(jī)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(jī)，而影響整個系統(tǒng)的正常操作。

(5)先進(jìn)的控制功能

所選取的系統(tǒng)，一定要具有先進(jìn)的控制功能，能夠勝任比較復(fù)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(hù)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(biāo)。

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(qiáng)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(qiáng)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(fù)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(qiáng)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(fù)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(yuǎn)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(qiáng)大簡單實用forcecontrol6.0強(qiáng)強(qiáng)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(qiáng)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。

第二篇：力控在機(jī)房動力環(huán)境監(jiān)控的應(yīng)用

力控在機(jī)房動力環(huán)境監(jiān)控的應(yīng)用

在信息化的時代，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)核心的許多關(guān)鍵設(shè)備對運(yùn)行環(huán)境有著十分嚴(yán)格的要求，因而必須按國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和具體需要建立包含供配電、UPS、空調(diào)、消防、保安、漏水檢測等環(huán)境保障設(shè)備的機(jī)房系統(tǒng)。

以力控軟件為核心的機(jī)房控制系統(tǒng)通?？梢酝瓿梢韵马椖勘O(jiān)測：

環(huán)境監(jiān)測：對計算機(jī)房的溫度、濕度、壓差，漏水情況的實時監(jiān)測需求；

設(shè)備監(jiān)測：最重要的系統(tǒng)為供配電質(zhì)量監(jiān)測、UPS電源監(jiān)測、機(jī)房空調(diào)和新風(fēng)機(jī)的監(jiān)測；

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：對工業(yè)交換機(jī)和SNMP網(wǎng)管協(xié)議設(shè)備的監(jiān)測；

安全管理：門禁管理、視頻監(jiān)控、消防報警系統(tǒng)、無人值守機(jī)房的防盜監(jiān)測；

報警管理：E-mail電子郵件、短信息、電話、語音，聲光報警；

SNMP代理：具備SNMP的代理服務(wù)功能，將動力環(huán)境部分納入到網(wǎng)絡(luò)管理中。

典型應(yīng)用：上海大眾機(jī)房監(jiān)控項目

該項目包括中心機(jī)房及下屬汽車二廠、三廠及發(fā)動機(jī)廠共計8個機(jī)房的所有視頻、空調(diào)、UPS、門禁、漏水等設(shè)備的實時監(jiān)控，系統(tǒng)采用9套力控軟件構(gòu)成了分布式系統(tǒng)，完成了公司級監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分布式采集、集中監(jiān)控，以力控為核心的監(jiān)控系統(tǒng)完成了對機(jī)房環(huán)境參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)查詢、機(jī)房進(jìn)出人員管理、自動撥打語音報警電話等眾多功能。

該項目機(jī)房眾多、設(shè)備繁雜、位置分散，項目中涉及到將近10多種設(shè)備通訊程序的開發(fā)，三維力控的本地化的服務(wù)保證了項目的順利實施。

力控的典型案例還包括：中國第一高樓上海金茂大廈、濱江世茂花園、海河委員會、石家莊鐵路分局機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)等機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)。

第三篇：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(xué)機(jī)電工程學(xué)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(biāo)。及時準(zhǔn)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(jìn)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(jī)進(jìn)行綜合處理后形成復(fù)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(jì)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(jì)原則。

2）先進(jìn)性和成熟性 應(yīng)采用先進(jìn)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(qiáng)

3）開放性和標(biāo)準(zhǔn)性 為了滿足形同選不用的多媒體設(shè)備同時協(xié)調(diào)運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)，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(jìn)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(qiáng) 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(fù)責(zé)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(jī)系統(tǒng)中。

中繼處理段：如果傳輸段的距離太遠(yuǎn)，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(jìn)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(qiáng);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

第四篇：嵌入式系統(tǒng)在車輛導(dǎo)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(xué)生姓名 學(xué) 號 所屬學(xué)院 專 業(yè) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班 級

塔里木大學(xué)教務(wù)處制

塔里木大學(xué)課程論文

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(dǎo)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(xiàn)....................................................23

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嵌入式系統(tǒng)在車輛導(dǎo)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(jī)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(jī)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(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)?！鼻度胧较到y(tǒng)所用的計算機(jī)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(jī)專門化，具有通用計算機(jī)所不能具備的針對某個方面特別設(shè)計的、合適的運(yùn)算速度、高可靠性和較低比較成本的專用計算機(jī)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(yùn)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(jī)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(dǎo)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(yùn)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(jìn)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(jìn)行遠(yuǎn)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(yuǎn)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(zhǔn)確和更安全的性能。目前在服務(wù)領(lǐng)域，如遠(yuǎn)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(jī)，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(fù)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(yuǎn)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(yuǎn)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(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)中的發(fā)展

現(xiàn)在我國的車輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)主要是建立在GPS/GSM/GPR/CDMA技術(shù)整合與運(yùn)用的基礎(chǔ)上，這種科學(xué)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(yùn)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(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)方面的研發(fā)，為提高各運(yùn)輸企業(yè)運(yùn)營管理效率提供了強(qiáng)有力的保障。主要對車輛導(dǎo)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(jìn)行了設(shè)計和闡述，實現(xiàn)了車輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能。

車輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計由基于嵌入式車載導(dǎo)航終端設(shè)計和監(jiān)控中心上位機(jī)平臺設(shè)計兩大部分組成。嵌入式車載導(dǎo)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(jìn)行處理實現(xiàn)車輛的實時定位;通過運(yùn)行相應(yīng)的地圖軟件對車輛進(jìn)行導(dǎo)航;通過GPRS無線通訊模塊向監(jiān)控中心上位機(jī)發(fā)送車輛實時信息;接收上位機(jī)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(jī)平臺主要功能包括:接收嵌入式車載導(dǎo)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(jìn)行實時監(jiān)測和管理;通過數(shù)據(jù)庫對重要信息進(jìn)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(qiáng)。由于GPS系統(tǒng)采用了偽隨機(jī)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(biāo)的三維位置、三維速度和時間信息。

圖1 GPS接收機(jī)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(yùn)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(jì)60年代開始迅速發(fā)展起來的地理學(xué)研究技術(shù)，是隨著地理科學(xué)、計算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)和信息科學(xué)的發(fā)展而發(fā)展起來多種學(xué)科交叉的產(chǎn)物。地理信息系統(tǒng)(GIS)就是一種利用計算機(jī)對有關(guān)地理、空間位置的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲、處理、查詢和顯示的計算機(jī)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(yù)測的能力，并能產(chǎn)生高層次的地理信息;由計算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計算機(jī)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)。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(yuǎn)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(jī)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(jìn)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(fù)責(zé)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(yuǎn)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?zhǔn)確和通信系統(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(jī)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(jī)是一臺具有固定IP地址的主機(jī)，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(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理后，與監(jiān)控計算機(jī)系統(tǒng)上的GIS電子地圖進(jìn)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(jī):是車載終端的核心部件，主要負(fù)責(zé)與GPS模塊、GPRS模塊的通信，提供人機(jī)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(dǎo)航信息，提供車輛的位置、速度、時間等信息。(3)GPRS模塊:主要負(fù)責(zé)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(jī)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(fù)責(zé)給計算機(jī)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(dāng)前交通狀況。

(5)定位導(dǎo)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(jìn)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(biāo)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(jī)硬件平臺

嵌入式系統(tǒng)是先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)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(jī)/目標(biāo)機(jī)模式，經(jīng)交叉編譯生成目標(biāo)平臺上可運(yùn)行的二進(jìn)制文件，最后下載到目標(biāo)平臺運(yùn)行。在進(jìn)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(biāo)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(yùn)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(jìn)行編譯和調(diào)試。同時，開發(fā)人員可以利用PB來進(jìn)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?；竞瘮?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(jìn)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(dǎo)入和硬件平臺相關(guān)的.cec文件;利用標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)向?qū)?，根?jù)Windows CE的架構(gòu)創(chuàng)建一個平臺;為特定的目標(biāo)設(shè)備創(chuàng)建一個自引導(dǎo)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(biāo)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(dǎo)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(dǎo)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(xì)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(dāng)然可以先拷貝Microsoft提供的樣板，然后進(jìn)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(jìn)行管理，包括驅(qū)動程序，用戶可以從開發(fā)機(jī)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(biāo)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(dāng)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(dāng)前兩步準(zhǔn)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(biāo)機(jī)。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(biāo)機(jī)。當(dāng)開發(fā)機(jī)PB環(huán)境中己準(zhǔn)備下載操作系統(tǒng)鏡像，目標(biāo)機(jī)啟動程序就可以將該鏡像下載到目標(biāo)機(jī)。本文采用網(wǎng)線進(jìn)行下載。下載完畢，如果正常的話，PB中設(shè)置的遠(yuǎn)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(biāo)機(jī)中運(yùn)行的系統(tǒng)，查看、啟動或關(guān)閉進(jìn)程等等。同時，PB還提供一系列遠(yuǎn)程控制工具對目標(biāo)機(jī)中運(yùn)行的系統(tǒng)進(jìn)行配置，遠(yuǎn)程調(diào)試器可以很方便對目標(biāo)機(jī)中運(yùn)行的程序進(jìn)行調(diào)試。由于根據(jù)開發(fā)的需要，目標(biāo)機(jī)可能要不斷更換，而且目標(biāo)設(shè)備和開發(fā)用的目乒機(jī)硬件配置肯定不一樣。在這樣的情況下，如果新的目標(biāo)機(jī)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(biāo)機(jī)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(biāo)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(biāo)機(jī)上正確運(yùn)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(fù)復(fù)的過程。如果最終的Windows CE操作系統(tǒng)符合要求，用戶準(zhǔn)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(dāng)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(jī)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(kuò)展以及平臺硬件的支持，把眾多的外設(shè)單元集成進(jìn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)串口、AC97音頻接口、PCMCIA接口，同時為了以后升級擴(kuò)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(kuò)展了GPS模塊，主要用于接收GPS導(dǎo)航信息。通過PCMCIA接口擴(kuò)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(kuò)展的RJ-45接口用于實現(xiàn)同宿主機(jī)的數(shù)據(jù)交換，下載內(nèi)核等。在人機(jī)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(jìn)。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(jìn)行位擴(kuò)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(dǎo)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(jìn)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(kuò)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(kuò)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(jī)或揚(yáng)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(lán)牙串口和一個標(biāo)準(zhǔn)串口，它們都為3.3V TTL電平，為了能與標(biāo)準(zhǔn)RS232C串行設(shè)備通信，必須要對它們進(jìn)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(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換。其接口原理如圖12所示。藍(lán)牙串口用作調(diào)試串口，其它兩個串口可以擴(kuò)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(xì)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(dǎo)航監(jiān)控的基本功能，達(dá)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(dǎo)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(jìn)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(jìn)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(dǎo)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?fù)潢P(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(xué)習(xí)讓我受益匪淺，使我對嵌入式的基本知識有了進(jìn)一步的提高，從開始看到書時的相當(dāng)茫然，毫無了解，根本不知道該如何學(xué)習(xí)，經(jīng)過一個學(xué)期的學(xué)習(xí)，終于對嵌入式技術(shù)在生活中應(yīng)用有了認(rèn)識。

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在課程學(xué)習(xí)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(dǎo)和同學(xué)的幫助，讓我對嵌入式不再那么生疏，有了新的認(rèn)識，后面的實驗也能自己去完成。在這次的學(xué)習(xí)過程中，令我感受最深的就是對所學(xué)的知識綜合運(yùn)用與理解，同時也讓我明白了過程的艱辛和困難。

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第五篇：電力監(jiān)控系統(tǒng)在教學(xué)演示中的應(yīng)用

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電力監(jiān)控系統(tǒng)在教學(xué)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(xué)校（電力運(yùn)行管理與維修實訓(xùn)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(xué)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(kuò)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(xué)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(xué)校創(chuàng)建于1976年，1984年成立職業(yè)高中部，1991年被教委批準(zhǔn)為獨立設(shè)置的職業(yè)高中校，1995年走向規(guī)模辦學(xué)，1998年評為北京市中等職業(yè)學(xué)校骨干示范校，2001年制冷與空調(diào)設(shè)備運(yùn)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(jìn)單位”。2003年合并了原朝陽職成中專學(xué)校，到目前已發(fā)展成擁有：經(jīng)濟(jì)法律事務(wù)、工商法律事務(wù)、制冷和空調(diào)設(shè)備運(yùn)用與維修、電子與信息技術(shù)、計算機(jī)及外設(shè)維修、計算機(jī)軟件、樓宇智能化技術(shù)、電氣設(shè)備運(yùn)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(xùn)，在全市處于領(lǐng)先地位，是市級再就業(yè)培訓(xùn)的先進(jìn)單位。

學(xué)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(xué)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(jìn)的閉路電視教學(xué)系統(tǒng)、校園局域網(wǎng)、計算機(jī)房、財會模擬室、多媒體教室和遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)，具有高精技術(shù)指標(biāo)適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)需求的空調(diào)制冷、電工、電子、視頻、鉗工、電梯、汽修等實習(xí)室。學(xué)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(xùn)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(xué)共計260人，升學(xué)人數(shù)居朝陽職高校第二名。目前學(xué)校開設(shè)八個專業(yè)：制冷和空調(diào)設(shè)備運(yùn)用與維修、電子與信息技術(shù)專業(yè)、計算機(jī)軟件專業(yè)、計算機(jī)及外設(shè)維修、電梯安裝與維修、樓宇智能化技術(shù)、汽車運(yùn)用與維修、電氣設(shè)備運(yùn)行與管理、經(jīng)濟(jì)法律事務(wù)專業(yè)、工商法律事務(wù)專業(yè)，各專業(yè)學(xué)校均有職業(yè)資格等級培訓(xùn)資格，學(xué)生職高畢業(yè)可取得學(xué)歷和崗位資格或等級證兩個以上的證書。多年來學(xué)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(jì)建設(shè)和社會發(fā)展的辦學(xué)宗旨，堅持學(xué)歷教育與非學(xué)歷教育并舉的多種模式辦學(xué)，為首都培養(yǎng)了幾千名優(yōu)秀技術(shù)人才，學(xué)校注重學(xué)生全面素質(zhì)和綜合職業(yè)能力的培養(yǎng)和提高，辦學(xué)成績斐然，得到社會各界的普遍贊譽(yù)。

由于北京市電氣工程學(xué)校為了給學(xué)生充分展示配電教學(xué)的全過程，因此建立了后臺電力監(jiān)控系統(tǒng)，對配電進(jìn)行智能化管理。本項目主要是對北京市電氣工程學(xué)校變電所配電進(jìn)行監(jiān)測以及對模擬屏進(jìn)行實時控制。根據(jù)學(xué)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(jìn)行電力監(jiān)測，對模擬屏實時控制，以便學(xué)生可以充分學(xué)習(xí)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(jī)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(jìn)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(jìn)行組網(wǎng)，通過計算機(jī)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(jī)的整體，實現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的遠(yuǎn)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(jìn)行變配電管理，本變電所并不投入使用，主要是演示給學(xué)生如何操作的，模擬屏的作用是進(jìn)行學(xué)生考核的，即學(xué)生在后臺進(jìn)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(xué)生的操作順序是否正確。高壓并沒有運(yùn)行，只是引進(jìn)的220v普通用電，低壓也是模擬運(yùn)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(xué)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(xué)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(jìn)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(yuǎn)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(kuò)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(jī)的數(shù)據(jù)連通。

系統(tǒng)主要采用分層分布式計算機(jī)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?fù)鋱D

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(jī)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(jī)、打印機(jī)、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(jī)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(yùn)行狀況。

監(jiān)控主機(jī)：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(jìn)行系統(tǒng)管理、維護(hù)和分析工作。

打印機(jī)：系統(tǒng)召喚打印或自動打印圖形、報表等。

UPS：保證計算機(jī)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(yùn)行，提供足夠的時間進(jìn)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(kuò)展卡。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負(fù)責(zé)對現(xiàn)場設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和傳送等工作的同時，轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)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(jī)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(dān)負(fù)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(zhǔn)確并實時傳送至監(jiān)控主機(jī)。

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(qiáng)，總線上允許連接多達(dá)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(jìn)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(jìn)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(yuǎn)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(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)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(zhǔn)確的顯示給用戶，達(dá)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(jī)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(yùn)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(jī)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(yùn)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(yùn)行。可以通過用戶管理進(jìn)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(yùn)行負(fù)荷曲線

負(fù)荷趨勢曲線功能主要負(fù)責(zé)定時采集進(jìn)線及重要回路電流和功率負(fù)荷參量，自動生成運(yùn)行負(fù)荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設(shè)備的運(yùn)行負(fù)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(jìn)行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進(jìn)線趨勢分析和故障追憶，為分析整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。2.7 遠(yuǎn)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(dǎo)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(jìn)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(jī)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(jìn)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(jìn)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(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)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(jī)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(jī)進(jìn)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(yuǎn)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(jī)軟件再對現(xiàn)場儀表的數(shù)據(jù)進(jìn)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?？梢噪S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(jī)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(yuǎn)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(yuǎn)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(jìn)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(yù)測電能質(zhì)量，并可對電力故障進(jìn)行查詢，保證電力負(fù)荷的安全運(yùn)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(jìn)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(jìn)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(xué)生的考核。學(xué)生可以在電腦前進(jìn)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(xué)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(jī)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(yùn)行狀態(tài)及用電狀況，還能對數(shù)據(jù)進(jìn)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(yuǎn)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(xiàn)

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作者簡介：

孔冠軍（1988－），男，漢族，學(xué)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