监控管理论文范文

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篇1

什么是“水资源实时监控管理系统”呢?这个系统是以信息技术为基础，运用各种高新科技手段，对流域或地区的水资源及相关的大量信息进行实时采集、传输及管理；以现代水资源管理理论为基础，以计算机技术为依托对流域或地区的水资源进行实时、优化配置和调度；以远程控制及自动化技术为依托对流域或地区的工程设施进行控制操作。

这种系统的主要特点是：①对水资源进行实时监测。监测的内容包括水量和水质。实时监测的意义在于：只有掌握瞬时变化的水量信息，才能科学、准确地进行资源配置及调度；只有掌握瞬时变化的水质信息，才能对环境质量进行动态评价和有效监督，也才有可能应对水污染突发事件，保证供水安全。②这种系统以地理信息系统(GIS)为框架，除了采集水资源信息外，还广泛采集流域或地区内的气象、墒情等自然信息，水利工程等基础设施信息，经济与社会发展的基本信息以及需水部门的需水信息。③它不同于以往的水资源监测系统，仅仅具有监测功能。这种系统更重要的功能是进行实时配置调度。它是在监测的基础上，以大量的综合信息为基础，采用现代水资源管理数学模型，为水资源的实时配置、调度提供决策支持。这种模型势必突破“就水论水”局限，体现经济与社会发展——资源——环境的协调统一，体现水资源的可持续利用原则，体现“依法治水”的原则。④这种系统应是高新技术的集成。系统的设置应充分吸收国际上最新技术，坚持高起点。它包括监测技术、通信、网络、数字化技术、遥感、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、计算机辅助决策支持系统、人工智能、远程控制等先进技术。⑤它的设置应是因地制宜的。针对不同流域、不同地区不同的经济发展水平及基础设施状况，水资源管理中不同的重点问题，水资源实时监控管理系统的设置也应具有不同的特点。系统的设置还应与防洪调度指挥系统的建设相结合。

这种系统的技术要求是：①以现代电子、信息、网络技术为基础，实现监测数据的自动采集、实时传输和在线分析，有效地提高监测数据的实时性和准确率，确保监测信息的有效性。②充分掌握所在地区水资源供需状况，建立相应的资料库和水量、水质模型、供需水模型及生态环境分析模型。供水方面包括：地表水、地下水、土壤水，主水、客水、污水回用等等，需水方面包括：生活用水、工业用水、农业用水、生态环境用水等。③充分运用现代计算机和人工智能等技术进行高度技术集成，快速、高效、准确、客观地分析处理大量监测数据信息，并根据已建立的供需水模型和水环境分析模型等，动态生成水资源优化配置、调配计划等辅助决策方案。④以综合分析和辅助决策为基础，实现对水资源的优化配置、远程控制和科学管理等，即实现水资源调控的现代化。⑤系统应具有很强的实用性和动态可扩展性，以满足不同用户的需求。

二、水资源实时监控管理系统的基本结构

水资源实时监控管理系统应具备水资源实时测、水资源实时预报、水资源实时调度和水资源实时管理等功能。其功能概要详见图1。系统的总体结构又可分解为以下主要部分(参见图2)：①数据库(包含图形库、图像库和CIS系统)，②模型库(包括方法库)，③知识库，④在线数据采集子系统，⑤综合信息管理子系统，⑥综合分析与决策支持子系统，⑦实时控制管理子系统。其核心是综合分析与决策支持子系统以及数据库、模型库、知识库。其他各部分则为系统核心的补充、延展和支持。

系统总控目的是建立系统各部分之间的联系、控制各库和各子系统的协调运行。

在线数据采集子系统提供相关水资源与水环境监测数据的自动化采集和数据可靠性在线分析功能。其重点是对地表水和地下水(水量、水位、水质及水温等)的实时动态监测和监测数据的自动化采集、监测数据预处理，以及监测数据可靠性的实时在线分析处理等。该子系统还应提供与各类监测仪器衔接的数据采集接口，通过接口模块动态收集监测数据资料，确保存入数据库中的监测资料的有效性、完整性和可靠性。

综合信息管理子系统管理各种水资源水环境监控项目的数据资料，具有监测数据资料的输入、存储、整编、查询与传输等功能，对水资源监控数据资料进行综合管理和处理。该子系统还应提供对综合分析与决策支持子系统以及实时控制子系统的数据传输接口。

实时控制子系统主要完成两个功能：一是将系统综合分析与辅助决策的成果以实时报告(如水资源预报、水质分析公报、企业排污超标警报、水资源调配建议方案等)和多媒体报警信号(如大屏幕指示、声光警报等)的形式进行动态输出，以供决策部门进行水资源配置和管理参考；二是将输出指令直接作用于可控自动化水资源调配和控制设备(如给、排水闸门等)，通过有线/无线/远程控制技术对系统所涉区域内的重点给、排水设备及重点控制工程进行远距离的调节控制。

综合分析与决策支持子系统对实时监测获得的数据信息进行综合分析处理。其主要功能就是运用模型库中的相应模型对监测数据资料进行智能化的综合分析，参照知识库中的专家知识和有关法律、法规、规程规范，形成水资源(包括水量、水质、水情和水环境等)动态状况的分析成果；并根据分析成果，产生辅助决策报告或直接控制指令。系统还应专门设计有多库协同器，进行各库之间的协调。多库协同器提供系统各库的协同规划、综合调度、人机交互、资源共享、冲突仲裁和通信联络等处理功能。

综合分析与决策支持子系统是本系统的技术核心，它将以国内外近年在水源、水环境和农田水利等方面的科研成果为基础，结合现代高新技术进行综合开发，形成技术先进、功能完善、实用性强、又便于扩展和更新的具有决策支持能力的智能化综合分析系统。

数据库是整个系统运转的基础，准确高效地收集和及时处理大量复杂的监测数据资料是整个系统设计和开发的重点。数据库及综合信息管理子系统是面向数据信息存储和信息查询的计算机软件系统。本系统的数据库内容包括：①水利工程档案库，②监测仪器特征库，③原始监测数据库，④整编监测数据库，⑤监测网站资料库，⑥人工巡视检查资料库，⑦数据自动采集参数库，⑧模型输入输出数据库，⑨成果数据库，⑩实时控制日志数据库等。图形库和图像库是数据库的延展和补充。

模型库及其管理子系统提供相应分析处理使用的处理模型和计算方法的例程库。包括各种时态和空间模型、在线数据可靠性分析算法等。包括水情预报模型、水量评价模型、水量预测模型、水质评价模型、水质预测模型、水污染模型、需水模型、生态环境分析模型、洪水演进及仿真模型、决策支持模型等等。

知识库及其管理子系统是用于知识信息的存储及其使用管理的计算机软件系统。本系统的知识库内容包括：①各监控项目的监控指标，②日常巡视检查的评判标准，③监测数据误差限值，④专业规律指标，⑤专家知识经验，⑥水利法律、法规，行业规程、规范的有关条款等。

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通信传输及计算机网络系统

通过通信传输及计算机网络系统建设，形成以省水利厅为中心，沟通系统地域分中心、工情水情分中心及江水北调一线7市水利局，联系全系统199个测站，集中与分层、分布相结合的苏北水利信息传输网，实现全区域水资源数据的充分共享，实现苏北水利系统的网上办公自动化。

信息采集系统

工程建成后，将在苏北地区建立起高密度的水、雨、工情自动采集站网，实现天然河道断面过水流量的实量监测。系统选用先进、可靠的传感设备，由现场控制终端（RTU）自动实时采集运行数据，经多种通讯信道，向省中心、分中心定时、不定时上报相关水、雨、工情信息。各分中心收到数据后，进行分析、校验，统一录入水文实时和历史数据库，供用户校核、查询、统计、使用。

运行监控系统

系统建设闸站运行监测监控系统18处。在工程现场实时采集、存储运行电量、开关量、温度量等多种数据，部分数据通过网上传至工情分中心数据库和省中心数据库。水利信息网上的用户均可以通过Web方式查看工程实时运行状况，并可以设定任意时段，查询工程运行数据及相应的过程曲线。

综合数据库系统

系统建立调度运行系统综合数据库，将采集到的各类数据分层次、分类别进行筛选，及时整理后入库，供调度运行系统和决策支持系统使用。系统综合数据库与水利厅基础数据库相联，实现资源共享。

调度运行系统

调度运行系统包括：来水预报模型、需水预测模型、实现水量调配模型和在线水流仿真模型。

来水预报模型可根据综合数据，按年、月、日预测江水北调系统中各个区域的各种调度时段的来水量和短期内长江三江营潮位，为科学调度提供来水预报信息。需水预测模型可以按不同条件，模拟出各受水区的需水量和需水过程线，为科学调度提供需水预测。实时水量调配模型是在来水预报和需水预测的基础上，自动校核系统当前蓄水量和可调水量能否满足预测用水量的要求。在线水流仿真模型将直观形象地模拟出江水北调系统中各泵站、涵闸、湖泊等水利工程在不同水源配置方案下的运行状态，实现对水位、水量等动态要素的实时过程描述。

支持决策系统

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二、充分利用计算机绘图多功能的优越性，从多方位、多角度、多侧面描绘立体图形，解决平面立体图形与真实立体图形在视觉上的差异

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为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度监控系统。文中传感器理论单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程，以及实现热电转换的原理过程。

本设计应用性比较强，设计系统可以作为生物培养液温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。

本设计系统包括温度传感器，A/D转换模块，输出控制模块，数据传输模块，温度显示模块和温度调节驱动电路六个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。

设计要求

控制要求

（1）生物繁殖培养液的温度要保证在适于细胞繁殖的温度内，这主要在控制程序设计中考虑。温度控制范围为15～25，升温、降温阶段的温度控制精度要求为0.5度，保温阶段温度控制精度为0.5度。

（2）微机自动调节正常情况下，系统投入自动。

（3）模拟手动操作当系统发生异常，投入手动操作。

（4）微机监控功能显示当前被控量的设定值、实际值，控制量的输出。

受控对象的数学模型

生物繁殖的培养液主要用于生物的繁殖研究，而温度是影响生物繁殖的重要因素。本系统要求长时间监视培养液的温度，并对当前的温度进行控制。本控制对象为生物繁殖用培养液，采用继电器进行控制。

系统的硬件配置

单片机和系统总线

单片机：PIC16F877A（PIC16F877A为美国MICORCHIP公司生产的带A/D转换的8位单片机）。

显示系统：商用计算机。

用户内存：256MRAM。

系统总线：RS-232-C接口（又称EIARS-232-C）RS232C有25条线，，分为5个功能组，包括4条数据线，11条控制线，3条定时线，7条备用线和未定义线。

操作系统：Windows2000。

硬件电路板的制作

本设计中需要有2个继电器控制温度调节系统，2个LED用来提示串口数据指示，还有一个PIC16F877A单片机，一个Max232电平转换器，一个有源晶体振荡器及其电阻电容等。在确定电路的正确性，可行性之后，开始使用Protel对它进行布图。

Protel是一个很好用的电子制作工具，它还可以进行仿真。在画原理图的过程中，原理图中的元件库中可能找不到自己要找的元件，如PIC16F877A等，所以要自己画元件。在画原理图后，选择将元件自动编号，然后根据需要更改部分元件的编号。在定好元件编号后，使用TOOLS中的ERC进行检查，它会提示是否有编号相同的元件等错误。在ERC检查无误后，便可以开始封装了。同样，部分元件的封装在PCB库中找不到或者是有出入，如按键开关，2位拨码开关在PCB库中找不到，所以需要自己根据元件的实际大小和相应的原理图中引脚编号，做出正确的封装。

附录1

（1）本设计使用的部分单片机程序如下：

#include<pic.h>

//*************************

voidINIT()

{

ADCON1=0X07;

TRISC=0X80;

TRISB=0X00;

TRISD=0X00;

RD1=0;

RD0=0;

TRISA=0X0f;

TRISE=0X00;

}

//*************************

#include<pic.h>

#include"init.h"

#include"proc.h"

//*************************

unsignedchari;

unsignedintdelay;

externunsignedchara;

externunsignedchartemph;

externunsignedchartempl;

//***************************

voidmain()

{

//初始化

INIT();

for(delay=65536;delay>0;delay--)asm("clrwdt");

temph=0x35;

templ=0x30;

do

{

asm("clrwdt");

PROCDIANPIN();

RC0=0;

RC1=0;

}while(1);

}

#include<pic.h>

#include"tranpc.h"

//*********************

unionadres

{

inty1;

unsignedcharadre[2];

}adresult;

externunsignedintdelay;

unsignedinttemp;

unsignedinty;

unsignedcharreceive;

unsignedchara;

externunsignedcharrxbuf[];

unsignedchartemph;

unsignedchartempl;

externunsignedchari;

//******************************

voidPROCDIANPIN()

{

ADCON0=0X89;

ADCON1=0X84;

ADIF=0;

ADGO=1;

for(delay=0x8ff;delay>0;delay--)asm("nop");

while(ADIF==0)

{

asm("clrwdt");

}

asm("clrwdt");

ADIF=0;

adresult.adre[0]=ADRESL;

adresult.adre[1]=ADRESH;

if((adresult.y1<=0x204)&&(adresult.y1>=0xD9))

{

temp=0x10;

for(

y=0x204;adresult.y1<=y;adresult.y1=adresult.y1+0x07)

{

temp++;

if(temp==0x1a)temp=0x20;

if(temp==0x2a)temp=0x30;

if(temp==0x3a)temp=0x40;

if(temp==0x4a)temp=0x50;

if(temp==0x5a)temp=0x60;

if(temp==0x6a)temp=0x70;

if(temp==0x7a)temp=0x80;

if(temp==0x8a)temp=0x90;

if(temp==0x9a)temp=0x100;

}

}

TXPC(temp);

RC0=1;

RXDATAS();

if(rxbuf[0]!=0)

{

if((rxbuf[0]==0x10)&&(rxbuf[1]==0xff))receive=0xff;

elseif(rxbuf[0]==0x20)