远程控制系论文范文

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首先要看开支是否合理，是否符合规定，能不能在不影响产品质量的前提下，有所制约。不仅要从支出的数额上进行控制，使之符合规定的开支标准和计划预算的范围，还应从时间、用途和效果上加以控制，使其发挥更大的经济效益。

1.2控制各种资源的消耗

在产品生产过程中，各种资源的消耗分布在各个环节中，其中人力和物力的资源消耗，占成本构成的比重较大，一般对成本高低具有很大影响。所以，要注意控制各项消耗定额，坚持工艺操作规程，及时解决因安排不当而导致定额偏紧的问题。不断提高利用效率，节约资源消耗降低产品成本。

1.3控制生产技术、经营过程

各企业所进行的经济活动都包括着自己的特点，既有共性，又有特性。因此，发生的各种费用，都有它自己的特征，对成本的影响情况也不相同，所以就要根据不同的情况采取不同的对策进行成本控制。例如：对直接生产过程，应严格执行定额，防止偏离定额而造成的浪费，所以提高质量和效率，应作为控制的重点；对生产准备过程，应在时间上衔接紧密，做到既保证生产进行又节约人力，物力的消耗。

2成本控制的原则

(1)经济原则。这条原则，是指因推行成本控制而发生的成本，不应超过因缺少控制而丧失的收益。经济原则在很大程度上决定了我们只在重要领域中选择关键因素加以控制，而不对所有成本都进行同样周密的控制。经济原则要求成本控制能起到降低成本、纠正偏差的作用，具有实用性。成本控制系统应能揭示何处发生了失误、谁应对失误负责，并能确保采取纠正措施。经济原则要求在成本控制中贯彻“例外管理”原则。对正常成本费用支出可以从简控制，而格外关注各种例外情况。经济原则还要求贯彻重要性原则。应把注意力集中于重要事项，对成本细微尾数、数额很小的费用和无关大局的事项可以从略。经济原则还要求成本控制系统具有灵活性。

(2)因地制宜原则。因地制宜原则，是指成本控制系统必须个别设计，适合特定企业、部门、岗位和成本项目的实际情况，不可照搬别人的做法。

适合特定企业的特点，是指大型企业和小企业，老企业和新企业，发展中和相对稳定的企业，这个行业和那个行业的企业，同一企业的不同发展阶段，其管理重点、组织结构、管理风格、成本控制方法和奖金形式都应当有区别。例如，新建企业的管理重点是销售和制造，而不是成本；正常营业后管理重点是经营效率，要开始控制费用并建立成本标准；扩大规模后管理重点是扩充市场，要建立收入中心和正式的业绩报告系统；规模庞大的老企业，管理重点是组织的巩固，需要周密的计划和建立投资中心。不存在适用所有企业的成本控制模式。

(3)全员参加原则。企业的任何活动，都会发生成本，都应在成本控制的范围之内。所以，每个职工都应负有成本责任。成本控制是全体职工的共同任务，只有通过全体职工协调一致的努力才能完成。成本控制对员工的要求是：具有成本愿望和成本意识，养成节约成本的习惯，关心成本控制的结果；具有合作精神，理解成本控制是一项集体的努力过程，不是个人活动，必须在共同目标下同心协力；能够正确理解和使用成本控制信息，据以改进工作，降低成本。

为了调动全体员工的成本控制的积极性，应注意以下问题：①需要有客观的、准确的和适用的控制标准。②鼓励参与制定标准。③让员工了解企业的困难和实际情况。采用压力和生硬的控制，常会导致不满，而了解实情会激发员工的士气。④建立适当的激励措施。⑤冷静地处理成本超支和过失。在分析成本不利差异，应始终记住其根本目的是寻求解决问题的办法，而不是寻找“罪犯”。

(4)领导推动原则。由于成本控制涉及全体员工，并且不是一件令人欢迎的事情，因此必须由最高当局来推动。

成本控制对企业领导层的要求是：①重视并全力支持成本控制。各级人员对于成本控制是否认真办理，往往视最高当局是否全力支持而定。②具有完成成本目的的决心和信心。管理当局必须认定，成本控制的目标或限额必须而且可以完成。成本控制的成败，也就是他们自己的成败。③具有实事求是的精神。实施成本控制，不可好高骛远，更不容易急功近利，操之过急。惟有脚踏实地，按部就班，才能逐渐取得成效。④以身作则，严格控制自身的责任成本。

3制定成本控制标准的方法

3.1按组织层次制定成本控制标准

（1）制定纵向成本控制标准。把成本计划及降低指标层层分解，落实到基层，采取的方法就是财务人员做大量的调查研究和反复测算工作，最后把目标成本定下来，它的真正意义在于企业现在真正以效益为中心，使职工真正认识到成本的重要性，从而大大加强了成本意识。

（2）制定横向成本控制标准。在制定纵向成本控制标准占分解指标的同时，还要考虑到把成本管理的责任、成本计划及其有关指标分别落实到各职能部门。

①生产部门全面掌握生产情况和物质条件，熟悉各职能部门生产运营能力及其利用程度，负责编制并落实生产计划和作业计划，组织均衡生产，合理安排人力、物力，努力缩短生产周期。

②供销部门负责制定原材料供应计划，合理组织原材料的采购运输，防止停工待料，避免材料积压，降低材料消耗。

③财务部门是实际成本控制的综合部门，要在编制并落实成本计划和费用预算的基础上，经常对成本控制标准进行计划、监督和考核，使成本控制不断完善和发展，使企业真正增收节支。

3.2按经济内容制定成本控制标准

(1)制定产品设计、试制过程的控制标准。在产品设计时就要考虑机器设备、原材料使用、人力安排、动力消耗等原因，及时发现问题，及时改进。

(2)制定材料成本的控制。原材料成本一般占产品成本的较大比重是成本控制的重点之一。

(3)制定工资产成本控制标准。劳动人事部门要制定合理的工时定额，在出勤率、工资、奖金、津贴等的核算、统计与考核中根据实际情况制定基本标准，奖勤罚懒，提高职工的工作积极性，把工资与效益挂钩。

(4)制定产品控制标准。产品质量、数量既影响班组工序衔接与平衡，又影响工作效率，所以要合理分配以提高产品质量。

4制定成本控制标准的注意事项

制定成本控制标准的方法与标准本身不是一成不变的，会随着时间的变化而变动。因此，在此过程中，我们应注意做到以下几点：

(1)企业财务部门应根据每年的物价指数、主要原材料的价格状况及对企业的影响，以物价指数为基本依据，对成本控制标准及时进行修订、调整。

(2)企业经营计划部门根据状况进行预测并投产后，每年6月初和12月会同财务部门对成本标准进行考查后，若有新的能力完成建设项目，就由有关计划、财务部门核定该标准。

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1）具有远程控制休眠、唤醒地震仪功能。地震仪在放炮之前唤醒，在停止施工期间休眠，地震仪可有选择的进行采集工作，这样大大节省了数据存储空间，降低了采集系统的功耗，延长了仪器的待机时间。

2）可查询如CF卡剩余空间，内置电池电量，位置经纬度，采集站状态等信息。对剩余空间、电池电量不足，采集站状态错误且不能远程修复的采集站及时安排工作人员更换。提高野外勘探作业的工作效率和灵活性，增强采集系统数据的可靠性。对读取回来的地震仪经纬度信息在上位机端进一步处理，可用于研发地震仪排列位置监测及远程防盗系统，保障野外勘探仪器的安全性。

3）远程控制地震仪自检功能，并能回收自检数据。地震仪系统自检内容包括检波器内阻、噪声、隔离度测试等，一次完整的自检过程通常需要2-5分钟，因此无缆存储式地震数据采集系统一般只在开机时自检一次，之后则无自检过程，因此采集站的部分工作状态，如检波器连接状态等仅仅反映了系统开机时的状态，不能作为现场质量监控的标准。法国UNITE系统由于没有远程监控功能，在自存储模式下通常是定时自检，自检时间为5分钟，在系统自检期间，地震仪停止其它一切工作，这样就减弱了地震仪野外勘探作业工作的灵活性。

4）有一定的远程修复及设置功能。如配置系统采样率、增益，系统复位等，出工前对地震仪的工作参数进行统一配置，布设到野外后，根据自检结果对有问题的地震仪进行参数设置和系统复位等操作，远程修复和解决问题，节省人力物力，提高无缆地震仪智能化控制程度。

1.2无线通信技术的选择

目前成熟的无线通信技术较多，如Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth、GPRS、3G等，这些通信技术被广泛应用到生活及工业生产中，北斗短报文是近几年才发展起来的一种远距离通信技术，表1列出了应用以上几种通信技术典型模块的最大数据传输速率、传输距离、通信频带的参数值。

1.2.1Wi-Fi

Wi-Fi是IEEE802.11系列标准的统称，其传输速率快、安全性高，可集成到已有的宽带网络中，配合路由器组建有线、无线混合网络快捷方便。地震勘探仪器中Wi-Fi常用的组网模式有两种，即AP（无线访问接入点）模式和AdHoc（点对点）模式，在野外我们可以用架设AP基站的方式来拓扑无线局域网络的覆盖面积[3]，而AP之间可以通过网桥设备连接，从而完成更大面积的网络覆盖范围，然而在实际勘探应用中AP基站和网桥设备架设困难，尤其应用于大道距的二维或者三维勘探工作中，需要更多的基站与网桥，较大的影响了施工进度。AdHoc是一种无中心、自组织、多跳移动通信网络，结点间通过分层的网络协议和分布式算法相互协调，实现了网络的自动组织和数据的相互交换，这种模式下地震仪可将其采集数据及工作状态信息接力式的传输回控制中心，美国WirelessSeismic公司的RT2无线遥测系统就是应用了这种多跳的数据传输方式，两个节点间通信距离的范围约为25~70m，然而这种工作模式会导致越靠近中央记录系统的节点积累的数据量越大，且在线性的网络拓扑结构中，数据传输的稳定性受通信距离与地形环境影响较大，数据通信的质量和速率难以得到有效的保证。

1.2.2GPRS、3G移动网络通信技术

移动网络通信技术已经成为人们工作生活中不可或缺的重要组成部分。该技术具有抗干扰能力强、传输速率高、网络覆盖面广、接入时间短、建设成本低等特点[10]，在地震勘探中可被应用于移动网络信号覆盖范围内的地震台网远程监控，它提高了远程仪器维护的工作效率[11]。然而在地震勘探大道距（道距大于1km）地震深反射、折射探测作业中，由于其基站的信号覆盖范围有限，对于远程监控地震采集站工作存在一定的局限性。

1.2.3北斗短报文通信技术

北斗卫星作为北斗通信技术的中继，转发来自地面用户端的定位及通信请求，地面中心站控制端接收到请求后，解析消息后将解算出的位置信息传回用户端或将接收到的接收信息通过北斗卫星转发至另一地面用户端，达到卫星定位及通信的目的。北斗短报文通信技术在应用时具有信号覆盖范围广、安全、可靠性高和控制简单等特点，用户一次最大可以传送120个汉字的报文信息，而民用信息发送的频度通常为30-60s，接收信息则没有频度的要求，对于地震仪基本的控制命令收发及状态信息的传送，北斗短报文通信技术可以满足无缆地震仪基本状态监控数据传送的要求。

1.3系统结构设计

基于北斗的无缆存储式地震仪远程监控系统工作，系统由主控中心、北斗卫星、采集单元三部分组成，主控中心通过北斗指挥机完成对采集单元远程的控制及状态数据的回收工作，并对接收到的数据进行管理和存储。采集单元完成地震数据采集的同时，通过北斗通信模块可接收来自主控中心端的控制命令，并反馈执行结果信息。北斗卫星是控制命令及反馈信息传递的媒介。

2采集站单元设计

2.1硬件设计

地震检波器将地面振动信号转化为模拟电信号传输到FPGA数据采集单元，由FPGA完成数据的采集、缓存，并提供必要的测试、控制功能。AT91RM9200作为中央处理器，读取FPGA中存储的数据，并转存到CF存储卡中；通过SPI接口与Wi-Fi模块连接，实现近距离的无线数据传输功能；通过UART与GPS、北斗模块连接，为采集站提供高精度的授时、定位、远程通信功能，完成数据同步采集、位置信息获取、工作质量远程监控。采集站也可通过以太网接口与电脑终端连接，完成数据的回收及参数设置、检查工作。采集站在野外应用时采用太阳能和内置锂电池两种供电模式，电源智能管理系统会根据采集站当前工作的天气条件转换供电模式，保证仪器可靠、稳定的工作[12]。

2.2软件设计

采集单元的主控制器ARM9运行嵌入式Linux内核版本为2.6.31的操作系统，北斗通信进程完成对北斗模块接收信息的解析与执行，及执行结果的反馈。北斗短报文通信系统包括指挥机与用户机，指挥机是北斗短报文通信系统的中央控制器，它相当于一个服务器，负责接收来自多个用户机的报文，并可以控制多台用户机来完成相应的指令。用户机是北斗短报文通信系统的子节点，相当于一个客户端，负责将节点工作信息上传到指挥机，和接收来自指挥机的命令。北斗用户机在接收到指挥机传来的信息时，用户机会通过UART将信息内容上传给下位机系统，下位机会根据其数据传输的格式将信息进行解析，并根据信息包含的指令内容来执行相应的任务。

3上位机服务器软件设计及测试

主控中心由上位机、打印机、存储器、发电设备、北斗指挥机组成。上位机与北斗指挥机完成命令的选择与打包发送，及对采集站反馈信息的接收、显示、存储和打印处理。发电设备输出220V的交流电压，为上位机及其外设供电。此外上位机服务器软件通过对GoogleEarthAPI接口的调用，实现了对野外采集站排列位置的远程监测，为微动勘探实验中按两个嵌套式三角形方式排列的采集站传回的GPS位置信息在GoogleEarth中的显示。操作人员可根据地图显示软件中采集站的排列位置了解施工进度，获取采集站排列班报，完成布站人员调度等工作。为了了解远程监控系统的性能及数据传输丢包、误码情况，设计如下测试实验：将7台内置有北斗通信模块的采集站接好检波器放置在室外采集，由主控中心完成与各个采集站间的数据包收发，采用60s一次通讯频度，数据包长度为200字节，从500个样本数据中任选7个，分别用于七个站的通讯测试，主控中心将样本数据依次发给各个子站，并重复500次，子站收到数据包后向主控中心返回相同的样本数据。主控中心计算从开始发包到收包完成的时间间隔作为通信的延时，主控中心与采集站分别记录通信时丢包数，并根据与标准样本数据对比的结果记录错包数。

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2远程教育平台的功能

网络远程教育平台包括网络环境，网络（网络学校，学生），课件，图书馆资源和其他因素，它是基于网络的，通过一套完整的支持软件和管理软件来保证服务管和体育整个网络教学发展的有序运行。达到以下网络远程教育平台服务的具体需要：（1）综合信息服务。综合信息服务将成为远程教育的网络信息交互平台的基础上，它可以释放和课外教育信息沟通，介绍了网上众多的大学和培训机构，同时，教师和学生可以在线交流教学经验。（2）教育教学管理服务。服务教学和教育管理是远程教育的核心网络平台的一部分。这主要包括：课程学习管理系统，浏览课程系统，多媒体教学系统，多媒体操作系统，答疑系统分析，远程测试系统，课件的开发和管理系统，学校管理和信息查询系统。（3）虚拟校园管理服务。在虚拟校园管理系统的上行链路和教学活动的桥梁作用，在整个教学活动、校园管理的各个环节，涉及所有的对象和教学资源。它主要包括：教师管理，数据统计分析系统，计费功能，安全管理，日志管理，行政公文管理，在线图书馆，学生社区管理。

3远程教育平台的设计方案

3.1的目标和内容。硬件系统的设计和远程教育网络平台的设计包括系统软件平台的选择开发平台的设计。远程网络教育平台作为网络虚拟大学园系统平台，技术支持和保障，提供全方位的远程教育合作单位和其他在线教育机构，避免重复投资，为了适应网络教育系统发展的需要，新的信息和网络的建立。该平台的建设目前流行的ASP，IDC和其他先进的概念和网络技术，结合经典的网络技术，视频传输技术，多媒体技术和软件工程技术，考虑以下几方面的具体需要：（1）硬件系统是可扩展的，灵活的，安全的，有效的。硬件平台的主机，网络设备，通讯设备，数据存储设备的要求是安全的，稳定的和有效的，先进的阶段和良好的可扩展性（2）的通用性，提高软件支撑环境的功能。结合国家教育部现代远程教育平台，资源管理系统和远程教育软件支持标准的研究成果，对远程教育系统和标准的建立。（3）接入环境灵活，方便快捷。网络教育网络平台将建立专门的光纤连接各区域网络的网络数据中心。学校校园网和远程教育的节点可以方便地通过各种类型的数据网络接入。（4）在整个远程教育各普通节点。在一个镜像网站和教学网站建设网络范围逐渐利用网络教育网络的通用平台，形成整个网络范围内的网络教育系统。3.2网络硬件设计。远程教育网络教学环境主要是由在一个分层的形成一个中央控制节点和远程教育通过网络连接。该系统的硬件和软件配置控制中心，实现需要的教学管理，节点的硬件和软件环境的远程教育教师教学与学生学习方式的要求。3.3网络环境。开展远程教育活动，在远程教育平台主要依靠网络，在实施计划的控制中心和教学实验阶段，在这所学校或私人数据中心的建立，分散在一个试点单位的远程教学点，他们通过网络连接。目前，已经建立了一个快速和大部分的大学校园网千兆，提供远程教育的信息传输通道。远程教育平台的网络连接结构。信息与控制中心，老师教的节点和数据在内部配置中心大学和其他元素，是远程教育的关键设施。目前，远程教育的实现依赖于网络环境中的两种不同类型的大学，他们的私人信息网和SDH网。大学校园网络和网络是由一个千兆网络网通光学互连设计各分园连接，提供远程教育网络平台的基本要素。3.4信息控制中心的组成和功能。信息控制中心是远程教育平台的核心部分，是远程教育的顺利实施的关键。在信息控制中心的远程教育平台的软件主要的硬件和系统，如VOD点播系统，视频会议控制平台，课件数据库，数据中心管理系统，远程教育，远程教育技术支持的主要提供者。信息控制中心实现远程教育中的节点控制，远程教育的学生必须登录到远程教育平台的信息控制中心，并根据浏览需要和其他的学习活动，相应的制度和教师开发课件等教学资源存储在信息控制中心。3.5配置节点功能和异步。异步教学节点具有多媒体计算机，计算机通过局域网与网络连接。学生可以通过学习需求的异步教学的多媒体视频在线注册，教学与其他教学资源，学习和研究活动的浏览，课程考试。教学同步节点提供教师和学生之间的实时双向通信，建立教师与学生的教学为导向的环境中，学生可以实时看到老师的照片，听老师的，老师看到学生和在实时的各种情况的讨论问题的学生。其他节点配置异步教学设备在教学同步节点，还配备了一个视频会议系统，课件播放系统，电子白板，音响系统和其他一些设施。

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Application of SIMATIC S7－200 in Remote Sluice Control System

SHI Yi-tan，GU Zhong-bi，ZHOU Xin-zhi

(College of Electronic & Information, Sichuan University, Sichuan Chengdu 610064, China)

ABSTRACT:A design of Application of SIMATIC S7－200 in Remote Sluice Control System was finished , PLC modules from SIMATIC Corp was used as controlling kernel . Both hardware structure and software architecture of Remote Sluice Control System was given. Characteristic and realization of Profibus used in System was introduced . a PLC program was finished using Step7 ,and was tested in Controlling Locale .system run steadily and the expect of anticipating was gained.

KEYWORDS: PLC,S7-200,S7-300,ProfiBus, Sluice Control

0引言

传统的闸门控制方式需要人员到现场操作闸门启闭机或者使用一般工控机来实现。这样的控制方式不能适应闸门孔数多，控制中心距离闸房较远的控制需求。工控机对闸门集中控制的方式在闸门孔数较多时，不能够避免铺设线路过多过杂的状况，也无法保证系统的稳定运行。并且对于远程控制的实现存在着线路故障的风险。 在该工程设计中，利用ProfiBus 现场总线将PLC组网，由上位机来实现对闸门启闭机的远程控制。并将闸门开度、坝前和坝后水位、闸门荷重情况传送至上位机。由上位机根据现场PLC提供的信息对闸门运行状态进行监视，并在故障发生时提供故障信息。

本系统的核心控制器件采用德国西门子公司的S7-200，通讯总站采用S7-300。未采用中继站的情况下，通讯能力最远达到1200米，完全能够该工程的远程控制需求。

结构及功能

该系统采用的是三层通讯组网方式，最底层的是由22台S7-200组成的相互独立的现场控制单元，中间层是由一台S7-300构成的通讯主站，上层是由上位机及服务器组成用户层。

除通讯功能外，该系统还具有以下功能：

控制功能：系统采用两种控制方式，即自动（即远方集中控制）和手动控制。

监测功能：系统自动采集闸门位置、闸门荷重、上下游水位及电气器件运行状态的信息。

保护功能：判断电机过载、闸门上下越限、电源供电异常、闸门失速/卡滞等，并对故障进行实时处理。

图1 系统总线结构图

2 系统硬件设计

2.1 系统总线设计

2.11 ProfiBus-DP总线

DP总线电缆是西门子公司提供的专用总线电缆，其技术参数如表一所示。DP总线连接器选用9针D型RS485适用的连接器。

表1 总线电缆技术参数

DP总线安装布线采用的是总线型拓扑结构，由于方案中只存在22个从站，因此可将22孔闸门的PLC从站挂在同一段中，而无须加载中继器。注：DP总线型结构中每个网段最大可挂载32个从站，且在无中继器的情况下每个网段最长距离为1900米。电缆最大长度取决于传输速率。传输速率与长度如表二所示。

表2 总线电缆传输速率

以DP总线方式连接各个从站，需要在第一个和最后一个站加装终端电阻，而中间的各个从站则只需将A、B数据线连接到总线上即可。

DP总线采用西门子专用的线缆和接头，通讯总线电缆入柜时屏蔽层与柜体连接接地。在线路铺设时，将通讯总线与17控制线一起布设，至于同一个电缆槽中。通讯总线在室外段通过地线铺设。

系统数据采集

在上位机对闸门启闭机施行控制的时候，需要实时地将闸门的闸位信息上传至微机。还要将闸前和闸后的水位信息同时上传。同时，还需要不间断地将闸门启闭机的荷重告知上位机，以便监控闸门是否出现卡滞。 水位信息由投入式压力水位传感器测量闸前闸后水位，S7-200自带有模拟量模块，水位传感器可直接接入，无须另加信号模块。

系统软件设计

系统上位机的用户层解决方案采用西门子的WinCC作为组态软件编制用户操作界面，并且实现与S7-300的通讯接口的衔接。操作界面采用人性化的图形界面。用户在利用组态软件下达对闸门的控制命令，同时能够在界面上看到闸门的实时状态，包括：闸门位置、闸门荷重、上下游水位、以及9类故障信息。

而S7-200与S7-300的内部程序编制则采用西门子的Step7来实现。

由于本系统要实现精确控制闸门启闭高度的技术要求，所以程序设计考虑用户可以自行选择采用开环控制或者是闭环控制的控制方式。

程序闭环控制子系统流程图：

结束语

本系统作为PLC在另一种领域的应用，对于PLC的功能作了进一步的尝试。系统所采用的三层分布式网络结构在保证通信过程畅通的前提下，确保了各个控制单元的安全。系统的设计能够满足工程现场长达500米的控制距离的需求，并能实现对控制对象的远程监控。该系统已经在通济堰渠首取水改造工程信息自动化系统中投入使用，并且性能稳定，取得了预先的效果。

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中图分类号：U223文献标识码： A 文章编号：

前言

随着国民经济的发展和电力供给消费的日益增加，变电站数量增长迅速。电力行业为了顺应减员增效的改革潮流，变电站无人值班模式在各地推广。目前，计算机和通讯技术的发展，使得凡具有“四遥”功能（即遥测、遥信、遥控、遥调）的变电站就已经具备了无人值班运行的条件。

选题背景及其意义

然而，近年来电力设施遭人为破坏及偷盗情况频频出现，电力管理部门对变电站安全防范的需求极为迫切，因为人民的生活、生产与电力行业息息相关，一旦电力设施遭破坏，就会造成大范围停电，后果不堪设想。因此，运用最新的计算机技术、网络通信技术、无线传输技术，建立完善的、智能的变电站辅助系统，实现变电站各辅助设备数据整合、二次共享利用，集中管理，对变电站人员进出、各区域环境、温度、设备状态、火灾、水灾、电缆温度、高压开关温度、周界等进行实时在线全方位监控，并有效降低各种运行成本，是无人值班变电站智能化管理必然的趋势。

国内外研究动态

为保障变电站设备的正常运行，存在着多套保障系统，这些保障系统被统称为变电站辅助系统。辅助系统的存在大大提高了变电站设备的运行安全性，已经成为了变电站内不可或缺的内容。

国内供电企业、设计院、电力设备厂家对于变电站辅助系统和设备的设计及应用做了研究和探索，其中对于视频监控、安防系统的研究及应用占绝大多数。从2009年提出建设坚强智能电网以来，一大批对智能变电站的介绍的论文涌现而出，但多数为智能变电站网络的构建及设备在线监测系统的研究。

目前，各地区供电公司或检修分公司分别在不同的变电站或公司内部区域现场建立了各自的单元安全设施，如视频、消防、门禁、防盗联网告警系统等。但传统变电站内辅助系统具有以下特点：

（1）标准不一，互不兼容

目前变电站辅助系统中各个子系统大多为独立建设实用，存在多厂家设备共存，数据产生、储存、传输格式各不相同、技术标准互不统一、互不兼容，难以形成统一有效的管理；各个子系统信息不能共享，在变电站内形成了辅助系统的多个信息孤岛，无法满足变电站集中管理、统一监控的要求。

（2）各子系统间相互独立，无联动机制

现有的各辅助子系统均自成体系，互相独立，缺少以事件为核心的多系统联动策略和机制，对事前预防、事中跟踪、事后分析缺乏有效的支撑手段，尤其是视频监控子系统作为“四遥”的有力补充并没有起到应有的作用。同时各子系统的信息监测与控制功能脱节，无法根据变电站运行维护的需求实现智能调节、自动控制等高级应用。

（3）报警监控模式被动，容易误报、漏报

现有的辅助系统缺乏智能化、主动化的管理手段，变电站多采用人为主观判断的被动监控模式，这很容易由于人员的主观因素而产生误报、漏报现象，甚至是报警信息无人处置。同时报警信息的多头管理，无专人监控，容易造成问题不能闭环处理。

（4）各辅助设施的控制局限性

目前变电站辅助系统的自动化程度较低，部分设施需要不同人员的人工手动直接控制，远远不能满足变电站的智能化自动控制需求。

（5）设备资源浪费，运行维护成本高

各种独立的辅助设备各自为阵、分散管理，造成人力和设备的严重浪费，不仅运维成本高，而且影响工作效率。其中部分设备长期运行不正常，日常实用和专业维保脱节，对变电站的安全稳定运行带来了很大的隐患。

基于以上情况，为满足变电站长期安全稳定运行的需要，必须妥善解决目前变电站辅助系统存在的问题，实现整个变电站所有辅助系统联网集中监控、统一管理、有机配合、信息共享。

三、课题研究内容

基于对目前国内外变电站辅助系统分析总结，本课题将研究设计一种智能化的安全生产在线监控系统，将变电站各种需要的辅助功能通过先进的数字远程监测、远程控制技术和IT网络传输技术搭建在一套集监控、门控、环境、设备监测、远程控制为一体的智能化安防统一平台之上，实现监测变电站的实时运行环境，对变电站各种设备的运行状况及影响变电站安全运行的因素实现在线全方位监控，为变电站的安全生产提供可靠的保障，并有效降低实际运行维护成本。相对于目前变电站内各种辅助系统，本课题研究设计的统一平台主要在以下几个方面进行着重提升和改进：

1. 对所有子系统进行统一管理、集中监控；

2. 所有子系统实现信号的统一上传、统一联动、统一控制；

3. 重点考虑各子系统之间的联动关系，对数据进行充分的二次利用；

4. 采用模块式管理，变电站可以根据自身需要任意选择所需的子系统；

5. 数据库格式和数据接口实现统一，使设备运行维护扩展更加便捷。

6. 各子系统可以独立运行，最大限度保证整个平台的稳定性。

研究方案及难点

研究方案：

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要工作

第二章 变电站智能化安防统一平台概述

2.1 变电站安防需求分析

2.2 统一平台的组成及概述

2.3设计思想和原则

第三章 变电站智能化统一平台的设计

3.1 统一平台的体系结构

3.2 子系统方案设计

3.3 统一平台软件设计

第四章 变电站智能化统一平台的应用论证

第五章 总结

研究难点：

1、各子系统的统一联动、控制

平台的各个子系统都应可靠联动，其相互作用的策略应基于实际运行经验，并考虑到预想事件的发生。

2、数据的二次利用

实现各个子系统产生数据的二次共享利用，必须要统一各个子系统数据发生格式、传输格式和存储格式，而目前运用中的各安防系统均没有统一的数据标准。

3、模块式管理

实现模块式管理必须采用分层共享的系统体系结构。

预期成果和可能的创新点

预期成果：

研究设计一种智能化的安全生产在线监控系统，将变电站各种需要的辅助功能通过先进的数字远程监测、远程控制技术和IT网络传输技术搭建在一套集监控、门控、环境、设备监测、远程控制为一体的智能化安防统一平台之上，实现监测变电站的实时运行环境，对变电站各种设备的运行状况及影响变电站安全运行的因素实现在线全方位监控，为变电站的安全生产提供可靠的保障，有效降低实际运行维护成本。并在实际变电站中得到初步应用。

可能的创新点：

1、先进的平台体系结构

统一平台将采用分层分布的体系结构，分别是源数据采集层、数据持久层、业务逻辑层、表示层，保证平台的先进、安全、可靠等设计原则。

2、先进的模块式架构

统一平台将采用模块式架构，可以根据不同的变电站需求，选择任意功能的模块。降低了变电站辅助系统改造的成本，并且实现了运行过程中易扩展、易操作、易维护等要求。

3、完善的系统报警上传逻辑和联动技术

统一平台将采用完善的系统报警上传逻辑，实现从现场各子系统前端信号到各处理终端的实时联动机制。

4、在线检测前端设备故障及网络通讯自恢复机制

通过使用网络及设备工作状态智能检测与捕获技术，使得当网络发生故障或设备发生故障并恢复后，在不需要人工重新启动软件的情况下，可立即恢复使用，保证整个统一平台的可靠运行。

六、主要参考文献

[1] 国家电网公司. 变电站智能化改造技术规范[S]. 2011:5-6.

篇6

中图法分类号：TP319 文献标识码：B

1 数字化医院的定义和组成

数字化医院的提法最早出现在20世纪90年代的文献中，是指依托物联网技术、信息系统和数字化医疗设备，实现医疗工作和管理信息的数字化、构建医院各业务流程数字化的医院信息体系。狭义的数字化医院指利用信息技术实现语音、图像、文字、数据、图表等信息的数字化采集、存储、阅读、复制、处理、检索和传输，以无纸化、无胶片化、网络无线化为特征。广义的数字化医院则指突破传统医疗模式的时空限制，实现疾病的预防、保健、诊疗、护理等业务管理和行政管理的全面数字化运作。

数字化医院的物理组成包括数字化医疗设备、医院信息系统和计算机通信网，在业务逻辑上呈现层次结构：由低到高分别是物理层、数据层、业务层、知识层直至决策层。我院（上海中医药大学附属普陀医院）数字化医院建设的实施主体为信息科，作为分管院长直接领导的一级行政职能科室，技术力量雄厚、人员整齐，已自主开发应用软件多套。按照医院长期发展规划，每年拟投入业务收入的1%约600万元（2010年数据）用于信息化建设，从而在组织机构、人员配置、资金预算方面为打造数字化医院夯实基础。

2 基于电子病历的数字化医院的体系结构

合理的规划是数字化医院组织目标得以实现的前提。如何引入工作流技术、整合异构系统、重组业务流程、实施基于电子病历的临床路径管理、优化管理模式，都要从医院宏观管理的大局出发，设定数字化医院规划的总体目标，然后在技术上逐步实现。七分管理、三分技术在此同样适用。

普陀医院数字化建设的总体目标大致有六方面：一是建立完备的卫生信息标准体系。统一规范、统一代码编码、统一接口，这是医院信息系统整合、互联的前提。这一基础性工作卫生部正牵头在做，并出台了一系列文件和技术规范；二是信息的数字化存储。包括信息载体数字化、存储结构标准化、信息交互标准化。这一目标我院已基本实现；三是信息的网络化传输。我院已建成完备的医院网络，网络拓扑分为内网（院内业务系统）、专网（部分行政办公系统和医保系统）和外网（医院门户网站和部分行政办公系统）三部分；四是确立数字化管理模式，实现医院物流、人流、信息流、资金流的智能化，再造医院管理模式。这已引起医院管理层的足够重视；五是建立完备的医院信息系统和数字化医疗系统；六是实现个性化医疗服务，面向社会提供全面医疗服务和医疗信息。

普陀医院数字化架构现由临床诊疗、药品管理、财务管理、行政管理与统计分析、外部接口五个部分组成。基于电子病历（EMRS）的医院信息系统是数字化医院的核心。医院信息系统各子系统的运行都需要调用或共享电子病历的数据库。住院核心子系统、门急诊核心子系统、药库核心子系统由于涉及到复杂的海量事务性操作，且实时性要求很高，所以采用多层混合结构。前台工作站为Win2000 Pro/WinXP和BCB6，部分基于B/S混合结构的工作站还采用了NET.framework 2.0接口。中间件为连接池管理，后台为ORACLE9i/10g数据库；工作站与后台数据库的连接访问采用了三层架构的C/S连接池管理，大量使用基于后台数据库的接口函数和存储过程。

院内OA（含人事管理子系统）、医院门户网站、科研教学子系统、财务管理子系统之外，其余11个应用系统都基于电子病历。数字化医院的实施路径已从财务收费为核心的HIS建设发展到以电子病历为中心的HIS建设，核心工作就是异构系统的整合与互联。可见系统集成技术是数字化医院建设的关键技术。

3 数字化医院系统集成方案概述

数字化医院建设基于统一编码技术（ICD-10）、数据交换技术（HL7）和系统集成技术。常用的系统集成方案有点对点方法、数据共享方法、基于数据仓库的方法、基于Broker的方法、基于中间件的方法和基于HL7平台的一体化方法。

点对点方法最为常见，但无法适用于多系统集成，N个厂商需要设计N！*（N-1）个接口，复杂度高、成本高。数据共享方法是我院曾经应用的方案，基于上海亚太计算机信息系统公司开发的HIS集中数据库的共享。当其他厂商的应用系统插入时，只须相互共享对方的数据库；基于数据仓库的方法属于数据层集成模型的应用，便于数据挖掘，能创造出新的知识。缺点是数据冗余度大、难以同步更新、需要设计各种数据源的统一视图模型，对硬件设备的计算性能要求高；基于Broker的方法缺陷在于数据冗余度大、复杂度高、难以维护；基于中间件的方法属于功能层模型的应用，是我院正在应用的方案。中间件是独立的服务程序，位于操作系统和应用层之间。中间件创建的集成接口将信息和控制机制捆绑在一起，具有紧密相关性，因此需要采用多种集成方法才能解决多系统的集成。

普陀医院综合性HIS内置的六个应用系统为药库管理子系统、护士工作站子系统、物资管理子系统、门诊药房子系统、科室计费程序和医保工具，都基于中间件技术，已高度整合。客户端只须配置合适的IP地址，登录医院信息管理系统的相应模块，服务器一端就会依据键入的工号和口令判断用户所在的组，分配相应的权限，并自动推送相应的配置文件和升级文件下载到客户端本地，所有的软件设置都无须在客户端本地配置。再配合相应的远程控制软件，原则上只要联入网络的客户端没有硬件缺陷、操作系统尚未崩溃、网络畅通，系统管理员都可以在装有“威盾”远程控制软件的Console台（控制端）对客户端（安装有远程控制软件的模块）进行系统监控和软件维护。

4 基于HL7平台的一体化系统集成技术

基于HL7平台的一体化集成技术是数字化医院系统集成的发展方向。HL7规范是基于OSI应用层的医学信息交换协议，支持建立可扩展的统一集成平台。各应用系统的接口都开放出来，在此集成平台上实现各系统之间的消息交换。消息不限于标准的HL7信息，也可以是XML格式的信息。集成平台自动将欲的消息转换成订阅者要求的消息格式，回送给订阅者。由此，所有应用系统在逻辑上都是独立的，彼此之间只有消息触发和传递，新增应用系统只须添加相应的消息事件而无须修改程序，这就实现了基于组件即插即用的一体化系统集成，医院信息系统可以无限扩张。这是HIS发展的趋势。

基于HL7平台的一体化系统集成在欧美大型医院中已有应用，在国内还是空白，还须做大量的卫生信息标准体系规范工作，以统一代码编码、统一接口。这是我院今后数字化医院系统集成的目标和方向。底层为智能楼宇系统（IBMS）、医院内网和数字化医疗设备。HIS基于HL7平台搭建，发展出PIS、LIS、RIS、ORIS、CIS、PACS和EMRS。

5 小结

计算机技术发展日新月异，数字化医院的理念被越来越多的三级医院接受并付诸实施。上海地区数字化医院建设水平较高的有瑞金医院、华山医院、普陀医院等。2011年起，普陀医院数字化医院建设的工作重心转到HIS系统集成和基于电子病历深度数据挖掘的知识管理上，逐步引入HL7平台一体化集成技术，以期完全实现临床科室、医技科室和职能科室的数据共享，从而消除“信息孤岛”，显著提高经济效益与管理效益。

参考文献

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关键词: 数字信号处理;虚拟实验室

Key words: digital signal processing;virtual lab

中图分类号:TP39文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)19-0153-02

1建设背景

数字信号处理(DSP)技术在近30年来得到飞速发展,它在语音、雷达、声纳、图像、通信、遥感遥测、航空航天等众多领域都获得极其广泛的应用。为适应这一发展对人才的需求,许多高校都开设了数字信号处理课程,并且已由过去的面向电子信息类专业逐渐扩展到面向电气工程、仪器仪表、机械制造及生物医学等更多的专业领域。数字信号处理是一门涉及众多学科又应用于众多领域的学科,它既有较为完整的理论体系,又具有实际的应用价值,因此要建设好数字信号处理课程,不仅要有完善的课堂教学,还要强调课外的实验支持。

在我们开设的数字信号处理课程中,除了包含信号与系统的基本知识、DSP构建、计算机算法、有限字长和定点处理器、快速傅里叶变换的应用以及实时多媒体和通讯应用等教学内容,还建立了一个有力的硬件实验支撑。在课程的最后,学生们需要利用DSP开发平台实现对语音信号的采样、滤波、频谱分析及D/A转换,通过对语音信号进行较为完整的处理来加深对课内教学内容的理解。此外,通过使用DSP内部并行的执行单元、硬件循环、以寻址为模,多重DMA和片内存储器,学生将对DSP处理器有深刻的认识,加深对DSP算法的理解,探索DSP处理器相比通用处理器在构建应用系统上的优势。

数字信号处理实验包括八套实验设备,每套实验设备包含两种不同的TI公司DSP开发系统、信号发生器及示波器。DSP开发系统不仅包含DSP处理器,还包括A/D、D/A、SDRAM、FLASH、扬声器等设备,可以开展数据采集、滤波、频谱分析等实验。学生以小组的方式开展工作,每个小组三名成员,要在两周内完成每一个实验所要求完成的任务。为了使学生灵活安排实验时间、充分利用实验资源,我们构建了一个小型的“虚拟实验室”,使学生能够通过网络直接使用硬件设备和软件,方便地学习研究DSP的应用。我们采取开放的实验室使用政策,学生们可以24小时以他们方便的途径随意使用实验室,对于在线的学生,采用了类似的“提问-回答”的会议方式,在这个会议上助教回答学生的提问,提供实验指导。此外所有的讲稿笔记、家庭作业和其他分配任务,包括实验室考试都会在网上发送而且也可以在网上上交和批改。

2虚拟实验室构建

实验室共有12套实验设备,每套设备包括一台Tektronix AFG310函数发生器,一台Tektronix TDS3012B示波器,一个TI的DSK5510的工具包和一个DSK6713工具包。此外,软件工具包括由项目管理人,用户图形界面,编译器,连接器,调试器,源编码浏览器和编辑工具(如TI的Codecomposer)组成的IDE。NI Labview是一个用模块代替代码行来创造应用的图形语言。它用于远程访问来同时和AFG310函数发生器和TDS3012数字滤波器进行通信。此外,执行实验还需要一些附件如扬声器,耳机和网络摄影。虚拟实验室的目标是创造一个和实物实验室尽可能接近的环境,它必须能远程控制,所有的软件硬件工具都能够实时使用,这样在线的学生就可以实现远程连接到实验室并且方便地使用工具和设备。图1(a)展示了虚拟实验室的安装连接。在实验室内,主控计算机通过各种接口和协议与硬件设备的控制端口相连,实现对各种设备的操作,如通过HTTP接口控制TDS3012B示波器,通过GPIB接口控制AFG310函数发生器,通过USB接口控制DSK5510及DSK6713开发平台。这些设备的输入或输出通道通过一个称作“开关矩阵”的设备连接在一起,开关矩阵由主控计算机控制,可以灵活组合成不同的实验平台,其结构如图1(b)所示。学生终端经校园网连接到实验室主控计算机,通过LabviewTM图形用户语言来实现对实验设备的远程操控。

实验设备及开关矩阵的电源都由可远程控制的电源管理单元来供电,在线用户能够独立启动函数发生器、示波器、主控计算机、TDSK5510工具包和DSK6713工具包。实验室使用的是来自Synaccess的NP08,它拥有八个电源控制端口,一个独立的电源控制单元就可以使用八个实验设备。NP08提供三个用户权限级别:

管理员级别:管理系统配置和无限制有权使用所有电源引口和所有串行端口。

用户级别:允许每个用户保留和管理他自己的端口,以及改变大多数系统配置。

匿名级别(客人):用户可以观看所有设置和操作没有限制的电源引口和串行控制台端口。

标记不同级别的权限是非常有用的,例如实验室助教会授予管理员权限以便于控制所有可用的实验台,在线学生会被授予一个用户名/口令和指定的权限访问他自己的实验台。用户可以利用telnet命令发送指令到控制单元,用来重启用户设备、永久打开/关闭用户电源等。此外,系统会周期性地利用Ping指令查询用户的设备,如果用户设备停止应答Ping的请求,该设备将会重启。为了确保电源管理单元的正常工作,用户可以通过网络摄影看见实验台来确保设备正常工作。要注意的是视频只是作为反馈而不是展示工具。视频不是用来读仪器的显示,用户可以使用LabviewTM图形用户界面来显示和控制仪器。

3在线实验

数字信号处理课程虚拟实验室目前开设了两个实验,一个是语音信号的采集与滤波,另一个是双音多频(DTMF)信号的生成。这两个实验分别基于DSK6713开发平台与DSK5510开发平台进行,实验设备连接如图2所示。

在语音信号处理实验中,主控计算机中保存的语音或音乐信号(已叠加噪声)经扬声器输出端(LINE OUT)进入DSK6713开发板的A/D模块,经采集后得到的数字信号传给TMS320C6713处理器,在那进行低通滤波,之后经DSK6713的D/A模块转变为模拟信号,经主控计算机的麦克风输入端(LINE IN)传入主控计算机。学生可在远程终端上选择源信号,并且可以在远程终端上播放源信号及处理后的结果以进行对比。在第二个实验中,由DSK5510开发板的TMS320C5510处理器根据主控计算机设定的参数生成DTMF信号(多个单频信号的叠加),经开发板的D/A模块转变为模拟信号后送至TDS32012B示波器进行信号时域波形显示及FFT频谱显示。学生可以通过LabviewTM界面操控示波器并看到处理结果。这两个实验都使用TI公司的Code Compser软件进行开发。对虚拟实验室进行测评,结果表明实验步骤简洁清晰,实验所得结果和在实验室中实际进行操作的结果相同。音频流的声音质量也得到所有实验者的满意,远程软件工具Code Composer Studio运行也十分流畅。

4结论

我们采用了一个简单有效的方法来远程访问硬件和软件,并构建了一个数字信号处理课程虚拟实验室。在线的学生可以通过虚拟实验室开展实时硬件实验,并得到和在实际实验室相同的准确的结果。由此可以采取开放的实验室管理与使用政策,方便学生学习研究DSP的应用。

参考文献:

[1]缪晓芸,吴正明.虚拟实验室的研究与探讨[J].福建电脑,2009,(11):33-35.

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带式输送机控制系统主要包括两部分，地面控制中心和井下自动控制监控分站。为了能够有效增加整体效率，需要有机结合运输系统和可编程控制器，以便于可以及时、快速的解决上述问题，系统具备的集中控制，可以实现系统自动报警停机和启停设备。

一、带式输送机控制系统构成

（一）地面控制系统

地面控制系统主要就是利用主从计算机来达到双机热备用的目的，如果一台计算机出现问题，系统会自动转移到另外一台计算机上，以免丢失数据或者不能控制系统。保证输出系统点位可以完全符合1000个以上采集监控点，具有小于20ms的巡检周期，能够充分满足实际规定和要求。在选择系通过软件和计算机的时候，需要预留一定的接口和容量，以便于可以进行扩展。依据不同的时间段来打印设备运行状态和运行参数。在主站系统中，相关操作人员可以实时发现带式运输机的实际运行情况、故障地点、故障性质、运输速度以及煤仓位置等相关数据信息和参数并且还可以远程控制给煤机、带式输送机等设备的启停，对于高效运行控制运输系统和指挥系统具有很大作用。主站主要就是利用地面网络和以太网来以此巡查和监控迹象环网接入器和交换机，接受系统采集相关信息，还可以在一定程度上联锁控制多台设备，接受相应命令，以便于可以进行远程控制。主站系统可以显示个分站系统的实际运行状态，具有显示直观、方便操作的特点，主站系统利用OPC数据接口类有效连接煤矿管控服务器，以此来达到共享信息的目的，利用管控服务器来合理连接诶局域网计算机，保证可以浏览设备的实际状态[1]。

（二）监控分站

带式输送机控制系统主要包括两部分：采集信号系统和处理信号系统。采集信号系统包括模拟量信号以及开关量的采集，例如，输送带撕裂、打滑信号，电机开关情况等，主要执行设备就是各类传感器和继电器。处理信号系统主要就是用来显示和运算现场信号的，其中包括人机界面、工控机、PLC等。在充分分析电磁干扰和井下具有比较恶劣环境的前提下，选择西门子公司S7-200系列可编程控制器，具有配置灵活、可靠性高以及良好的抗干扰和适应能力。PLC就是这个系列的CPU226，利用EM231作为扩展模块，PLC是用来采集信号的，控制启停设备的方式就是程序运算，以便于达到实时监控的目的。由工控机、PLC、模拟量输入模块来构成系统控制硬件。由WINCC6.0组态软件以及PLC程序来构成软件系统，软件程序包括保护系统和控制系统两部分。保护系统是用来警报出现撕裂、跑偏、打滑等问题的，控制系统用来顺序控制振动筛、给煤机、带式输送机等[2]。

（三）工作方式

主站包括井下集控、地面集控、禁起、就地等方式，系统包括多种控制功能，报警保护、远程监控、启动预告、事件记录。在设置的时候，合理的设置为集中控制方式，保证所有设备都处于主站控制中，对于高效运行和控制系统具有一定意义。

（四）控制性能

1、地面集中控制方式启动运输带式输送机

操作地面集控操作的人员在选择带式输送机或者流程的时候（无人值守），在正式启动以前，需要利用集控中心发出预告信息，保证所有分站都可以接受到相应命令，经过一段时间以后，如果现场可以完全符合自动控制集中条件，依据实际顺序来启动相关涉笔，此外，监测是否可以正常检测信号，然后把信号输送到主站。

2、地面集中控制方式正常停止运输带式输送机

操作地面集控的相关人员在选择带式输送机或者流程的时候（闸门、给煤机），当主站出现停车信号以后，主站会遵循联锁关系来给各分站提供相应的停车信号，在分站接收到主站信号以后，会自动停止给煤机，经过一段延迟以后，应该在上来完成带式输送机以后，以便于可以控制设备停车，降低带式输送机的速度达到0.5m/s，因此来控制抱闸，然后对地面主站输送信号[3]。

3、地面集中控制方式来急停胶带机

操作地面集控的相关人员在选择带式输送机或者流程的时候，当主站发出急停命令道时候，或者由于故障导致设备急停，分站系统此时会紧急停车，停止主电机，如果把运输速度降低到1.0m/s的时候，系统控制会出现抱闸，此时会把相应信号输送到主站。在主站接收到系统分站紧急停车信号以后，会自动停止运行和带式输送机有闭锁关系的设备，还可以发送信号到后方带式输送机中。

4、就地控制

就地控制可以分为就地单机手动控制和就地单机自动控制，进行就地控制的过程中，起停带式运输机的时候，可以利用井下控制站来达到控制的目的，各控制站不会直接进行地面集控，不会受到地面主站的影响控制，然是还是会把信号适当的传达到地面主站，主站还是可以在一定程度上具备监视分站的目的[4]。

结束语：

总而言之，输送机的控制系统设计与实现的时候，依据带式输送机为基本例子，分析控制输送机系统的基本构成，包括地面控制中心额监控分站，控制系统分的整体工作方式，控制性能主要包括几方面，合理分析控制方式，保证提高效率。

参考文献：

[1] 芦光荣，谢宸伊，丁霞梅等.自动化立体仓库下位机控制系统的设计与实现[J].机械研究与应用，2014（6）：130-132.

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中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）19-0017-02

当今社会随着科学技术的不断发展，人们对物质生活水平的要求也越来越高。楼宇设备智能化、网络化逐步被越来越多的人所关注。除此之外，像商场、商务楼以及各大公司，随着配套的设施不断增加，楼宇照明智能化、网络化已迫不及待的需要来到我们的现实生活中。

目前情况下楼宇监控照明系统主要采用有线和无线的方式来进行数据传输。由于楼道内部设施繁多，有较强的阻挡因素，所以无线通信在运行的过程中会经常出现数据丢失，系统中断等不良结果。故本文将采用电力线载波有线通信方式来实现终端楼层设备的数据交换和传输，最终实现对楼宇的总体设施的集中控制。

1 系统总体架构

楼宇控制系统是一个集分布与网络一体的监控系统，其特点灵活，整体化便于操纵。它主要由以下几个部分组成：远程监控端、服务器、主控器以及终端节点，其中上位机的远程监控客户端与服务器采用C/S模式的网络架构体系。其中远程监控客户端通过提供良好的人机界面与服务器之间进行有效的数据传输，服务器端软件的主要作用是充当客户端和远程终端的数据传输中转站，当客户端发起命令请求首先由服务器进行解析，然后再将数据转发至各个终端，同时将终端返回的数据交由客户端来处理，终端控制模块为电力线载波无线通信模块。

总体结构图如图1所示，远程监控客户端与服务器之间通过Internet进行相互间的数据传输，服务器与主控制器之间通过RS485总线进行传输数据。首先客户端发起命令请求至服务器，然后服务器再将数据处理后转发至各个终端节点，终端节点将对应的响应各个命令，并将结果返回至客户端。从而完成整个系统间通信流程。

2 系统中客户端软件的设计

该系统中客户端的主要作用之一是将用户所要执行的指令通过Internet发送给服务器端，服务器接收到客户端的指令后会进行相对应的操作，然后再将该命令传送至楼宇终端设备，已达到用户控制的目的；客户端另外一个作用是当终端需要将相应的信息进行回传时，首先将数据传送至服务器，然后经服务器再回传至客户端界面，以告知用户当前系统终端的工作状态。

2.1 SELECT模型实现

该系统是基于TCP的网络编程通信协议，客户端与服务器之间的接口协议是自定义的，以方便后期的扩展和维护，鉴于以上两种协议最终实现并完成系统的数据传送的要求。客户端同服务器之间采用单一的通信模式，即只是通过单个线程来完成通信和传输数据的要求，而客户端之间是不需要通信，这里就降低了客户端通信的要求，所以在这里我选用了select套接字I/O模型来满足客户端通信的需求。

select模型是一个广泛在Winsock中使用的I/O网络模型。它是通过使用select函数来进行I/O数据的管理。这个模式设计是基于UNIX操作系统，最终目的是能够通过在单一线程下创建多个套接字来进行网络通信，避免阻塞模式下，一个线程只能对应一个Socket的弊端。从而避免了线程在阻塞模式下的膨胀问题。

2.2 客户端界面的设计

系统界面设计部分是基于Microsoft Visual Studio 2008的环境来完成的。系统UI设计部分采用MFC技术，以基于对话框编程为基础，最终实现界面的设计。同VC6.0相比增加了更多的函数库以方便用户的调用。系统界面如图2所示。

该界面分为5块：

1）管理终端显示，用户可以随时查询各个终端的当前的工作状态。

2）管理终端地址，用户可以通过不同楼层或者同一层的不同设备的地址而对系统中各个设备进行相应的控制。

3）管理系统用户，系统用户管理分为管理员和普通用户，二者分别将给与不同的权限，可以实现自由添加、删除、修改用户的功能。

4）管理系统策略，根据不同楼层的用户实际情况进行制定出不同的策略，让用户最大程度的感受到系统的智能和便捷性。

5）系统安全，楼道内将设置防火、防盗等报警功能。

3 系统中服务器端软件的设计

该部分软件设计的难点在于服务器端要能够实现与多个客户端进行网络通信，同时还要和多个终端进行网络通信，这样就加大了该部分软件的设计难度。在这里我选用了IOCP模型作为通信的基础。

IOCP是伸缩性最好的一种I/O模型，它非常适合于处理上百甚至上千个套接字。当多个套接字被应用程序一次性管理时，IOCP将为其提供最好的传输性能。IOCP常被应用于代码的线程池中，以便用来处理异步I/O请求机制。当处理多个基于并发机制的异步I/O请求时，使用I/O完成端口创建线程更快更有效。系统服务器整体架构如图3所示，大体上可分为以下的几个设计步骤。

1）服务器与客户端之间通信以及服务器与控制终端电力线载波模块之间的网络通信可以通过完成端口技术实现。

2）数据传输是基于TCP协议的，并且附加上自定义的接口协议。

3）系统内部信息交互是通过先进先出的队列技术来实现的。

4）SQL数据库的读写操作是通过ADO技术来实现的。

IOCP模型的实现：

通信主体采用多线程机制，分管各个不同的客户端，首先创建IOCP，然后创建其监听线程，在监听阶段实现IOCP与Sockets关联。并通过服务线程来最终完成端口的操作结果。IOCP网络模块通信的主体流程如图4。

服务器中为不同客户端提供不同的服务线程，服务线程始终处于死循环中，可以由传输的字节个数来判断要不要将关闭后的客户端删除，进而实现数据的发送和接收。

4 总结

智能楼宇远程控制系统中上位机软件的设计用到了windows下的网络编程、SQL数据库编程以及多线程同步处理等要求。同时根据应用系统通信的具体需求，对客户端和服务器端分别采用了不同的网络通信端口模型，客户端采用的是Select模型而服务器端则采用的是IOCP模型。界面设计主要采用基于MFC的对话框编程技术，数据库访问方面通过ADO技术来实现对SQL Server 2008数据库数据的自动读写能力。代码编程中重点在于如何实现系统的稳定性、多负载性，以及可扩充性。后期通过对该系统的不断完善和改进现已经能够实现各个模块之间的通信目标。

参考文献

[1]潘龙.智能照明系统节能分析及设计[J].建筑节能，2011（06）.

[2]张鹏，钱泽文.住宅小区智能照明系统的设计[A].2011年亚太智能电网与信息工程学术会议论文集[C].2011.

[3]王艳平，张越.Windows网络与通信程序设计[M].上海：人民邮电出版社，2006：67-99.

[4]邹平吉.基于Web的远程控制系统设计[M].北京工业大学：软件工程，2009.

[5]Jeffrey Richter（美），Christophe Nasarre（法）著.Windows核心编程[M].葛子昂，周靖，廖敏，译.北京：清华大学出版社，2008.

[6]侯其锋，李晓华，李莎编著.Visual C++数据库通用模块开发与系统移植[M].北京：清华大学出版社，2007.

[7]杜翔雷，跃明.基于IOCP的服务器端应用程序[J].计算机系统应用，2009（02）：151-154.

[8]吴永明，何迪.基于完成端口的服务器底层通信模块设计[J].信息技术，2007（03）：115-118.

[9]程松涛，刘欣欣.基于IOCP服务器模型设计与实现[J].电脑编程技巧与维护，2012（08）.

[10]严蔚敏，无味民.数据结构（c语言版）[M].北京：清华大学出版社，2009.

[11]启明工作室.Visual C++ +SQL Server数据库应用系统开发与实例[M].北京：人民邮电出版社，2004：109-137.

[12]徐枫，马国之，刘良旭.基于ADO技术的数据库访问研究与实现[J].计算机工程与设计，2004，25（1）：107-110.

篇10

中图分类号： C35 文献标识码： A

随着自动化技术的发展,我国的电力系统也在广泛的引入自动化技术。因此,越来越多的无人值守电站被广泛的应用于生产工作当中。因此,要确保变电设备正常运行性,就要求做好智能化系统的维护工作,确保智能化系统的正常运行。

下文将围绕着自动化系统以及自动化系统的维护工作展开,详尽的介绍这方面的内容。

1.智能化系统

变电运行设备自动化系统是确保变电系统安全运行,提高变电设备运行经济运行水平的重要技术手段,变电运行设备的自动化系统的运行状况将直接影响变电的安全、经济、优质运行。

1.1系统构架

变电运行设备的自动化系统是以现代化的信息技术的各种智能型装置的应用为基础的,为实现设备的状态检修提供了技术支持,不过,由于国内外的各中变电站设备和监控设备的差异,这就导致了综合管理设备运行信息的难度特别大。文中的自动化系统主要涵盖了远程维护和管理的功能,其设计的基础是设备状态检修,并结合了信息处理技术和现代通信网络技术,使电力自动化设备拥有了故障示警、诊断、维护、检修等功能,有效的降低了设备维护的资金投入,同时缩短了维护周期,从而使变电设备能够更多的用于正常运行。该自动化系统能够运用现代专业通讯手段完成远程控制和在线监控、系统维护以及程序升级等,管理方便的功能有故障预警和故障诊断等自动化功能,确保了变电设备的自动化系统的稳定运行。

变电运行设备的运程维护部分主要包括了两个大部分,即通信处理和业务后台管理两部分。这里前置机和通信设备之间是有物理连接关系的,所以要有固定处理,但是数据库服务器则可以有选择的与前置机放置在一台,也可以放置在不同计算机上。该系统能够通过专线和电力数据网等网络连接方式,对厂家提供的软件进行统一管理和维护,从而实现无人作业的远程维护。

1.2系统设计

该系统主要有以下五个部门组成:网络平台、数据库、前置子系统、后台分析子系统、web服务子系统等。由于篇幅限制这里就不在对这五个部分进行一一的阐释。不过,相关内容的研究都已经比较成熟,可以参见相关的参考资料。

1.3系统功能

系统的功能主要包括了八个功能:规约处理功能、通信处理功能、异常报警功能、设备管理功能、WEB服务功能、设备健康状况分析功能、知识库管理功能、设备故障诊断分析功能等。

(1)规约处理

系统的规约处理功能是通过前置子系统实现的,前置子系统中的规约库是独立存在的,不受其他数据库的影响,规约通过独立动态库方式实现规约。

(2)通信处理功能

系统的通信软件是我们日常生活中经常见到的商业通信软件,但是由于设备运行的需要系统的,通信软件是独立于平台软件的。该系统具有独立的通信处理能力,该系统没有特殊的串口要求,也支持各种流行的网络协议。数据通信方式非常多,通信部件通常采用服务器和终端服务器结合的形式,系统连接是直接通过TCP/IP协议与前置子系统的连接。

(3)设备管理

变电设备的自动化职能系统可实现基本应用管理,主要有信息调度、参数修改、状态监测、数据存储等功能,同时还能通过信息采集板实现维护功能和后台系统维护功能。

信息采集板维护功能包括查看工作状态、内存查看修改、运行库参数修改、实时数据查看、子模块和处理器的通信转台查询和一些特殊维护,如系数整定和修改参数等。

(4)Web服务

系统的Web服务功能是以HTTP等应用协议作为基础的,系统的人机界面简明清楚,界面的编程语言和操作系统的菜单风格是一致的,操作简洁。该系统能够实现分级管理和分权限管理的功能,无论是查询、维护或系统参数修改等权限,都可以设置密码,避免泄漏设备的数据信息,确保变电设备运行系统的安全运行。系统的知识库管理功能实现了诊断数据格式和规范的共享,大大增加了数据库的开发性。

(5)知识库管理

该系统中的专家系统是不同于传统的专家系统的,系统的知识库管理功能能够对设备运行故障和相关的数据参数进行收集,从而不断的丰富数据库的内容。

2.状态分析及故障诊断策略

系统之所以具有故障诊断处理和状态分析等功能,主要是结合了专家系统、人工智能网络系统、粗糙集理论、多智能体系同等多种诊断手段,从而实现对智能设备的运行状况分析。同时可以利用多种预算方式实现智能化设备运行状况进行预警,还能综合分析诊断故障产生的原因,并结合相关的数据信息实现最佳维护方案的设计功能。系统能够将各中不同的故障案例存入数据库,以便作为后续工作的参考依据。

我们都知道,智能化系统之所以能够实现自动处理功能,就是通过对相关的数据收集和状态监测,并以此为基础,并结合相关技术,从而实现了该系统的上述功能。

对于一些常规故障,系统能够根据相关的方案实现自动恢复功能;如果故障是其他一些故障,系统也能够提供相关的维护处理方案。不过,维护工作还是需通过专门的设备维护人员来进行确认,确保变电系统的稳定安全运行。

结论:

随着我国计算机技术的不断进步和发展,越来越多的电力系统引进了职能化系统。变电运行设备的职能化技术也被广泛的应用于变电站中,实现了无人作业的远程控制和监督功能,在很大程度上满足了现代变电站和变电系统的需求。本文通过对变电运行设备的自动化技术与维护工作的分析,比较详尽的介绍了系统的设计和其具备的系统维护功能,该系统有效的保障了变电运行设备的稳定运行。

参考文献:

[1] 郭创新,单业才,曹一家,韩祯祥. 基于多智能体技术的电力企业开放信息集成体系结构研究[J]. 中国电机工程学报, 2005,(04) .

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现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段。

一、机电一体化概述

机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。

机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不断发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术及电力电子技术，根据系统功能目标要求，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。

二、机械制造技术的发展

在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。当前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体。机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

三、机电一体化的发展状况

机电一体化的发展大体可以分为三个阶段：

(1).20世纪60年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后转为民用，对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时，研制和开发从总体上看还处于自发状态。

由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。

(2).20世纪70-80年代为第二阶段，可称为蓬勃发展阶段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现，为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是：mechatronics一词首先在日本被普遍接受，大约到20世纪80年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认；机电一体化技术和产品得到了极大发展；各国均开始对机电一体化技术和产品给予很大的关注和支持。

(3).20世纪90年代后期，开始了机电一体化技术向智能化方向迈进的新阶段，机电一体化进入深入发展时期。一方面，光学、通信技术等进入机电一体化，微细加工技术也在机电一体化中崭露头脚，出现了光机电一体化和微机电一体化等新分支。

我国是从20世纪80年代初才开始进行这方面的研究和应用。国务院成立了机电一体化领导小组，并将该技术列入“863计划”中。在制定“九五”规划和2010年发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向和由此可能带来的影响。许多大专院校、研究机构及一些大中型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，取得了一定成果。但与日本等先进国家相比，仍有相当差距。 转贴于 中国论文下载中心

四、机电一体化的发展趋势

机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展。机电一体化的主要发展方向大致有以下几个方面：

1.智能化

智能化是21世纪机电一体化技术的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化的研究中日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用之一。

2.模块化

模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口和环境接口等的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又非常重要的事情

3.网络化

网络化由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。

4.微型化

微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统(MEMS)，泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小，耗能少，运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有无可比拟的优势。

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电气自动化控制技术，能够实现控制系统的自动化，提升工艺的运行水平。电气自动化控制是一类新型的技术，核心是电子技术，可以大面积地应用到设备行业中。电气自动化控制的技术能力高，通过不同技术的相互配合，实现电气自动化的运行控制，而且自动化控制是电气运行中的核心，保障生产的精确性和运行速率。电气自动化控制能够以少量程序控制多个变量，各个控制对象处于相互配合的状态，提升了系统操作的水平，监督被控对象的运行过程，期间修正被控对象的运行状态，使其具备准确、合理的运行方式。 

2 电气自动化控制技术的发展 

2.1 智能化 

电气自动化控制技术下的产品、系统等，能够根据指令智能化的完成操作，简化操作服务的流程。智能化是电气自动化控制技术的首要发展方向，正是由于智能化的要求，促使电气自动化控制技术与信息技术、通讯技术相互融合，注重技术中的性能开发，体现技术控制的速率。 

2.2 节约化 

节约化发展，是指电气自动化控制技术应用中实现了节能与环保。例如：电气自动化控制技术在照明系统中的应用，其可辅助使用新能源，同时控制照明灯具的使用，延长灯具的使用寿命，既可以保障能源利用的效率，又可以提高照明设备的质量。 

2.3 信息化 

电气自动化控制技术的信息化发展，改进了技术运行的方式，使电气自动化中，以信息控制为基础，引进互联网、物联网等理论，支持电气自动化的控制运行。 

2.4 统一化 

电气自动化控制技术拉近了各个行业之间的距离，融入各项技术的同时，朝向统一化的方向发展。在电气自动化控制技术的作用下，行业间遵循相同的设计标准，使用方法、维护策略等，都逐步统一，在降低行业建设难度的同时，体现统一化发展的优势[1]。电气自动化控制技术的统一化发展，消除了行业之间潜在的发展矛盾，提升行业资源的利用效率，加快了信息传输、使用的速率。 

3 电气自动化控制技术的应用 

3.1 工业 

工业是应用最广泛的行业，因为工业规模较大，对电气自动化控制的需求大，所以我国积极推进电气自动化控制技术在工业中的应用，致力于改善传统工业的运营方式[2]。PLC是电气自动化控制技术的主要元件，其为一项可编程逻辑控制器，以工业企业为例，分析PLC的应用。该工业为机械制造企业，基于PLC的电气自动化控制技术，为机械制造系统提供了相关的控制，PLC根据机械制造的需求，编写了操作指令和逻辑运算程序，简化了机械制造生产系统的操作，而且PLC的准确度高，规避了该企业生产的误差，实现了机械制造的自动化、信息化生产，PLC写入编程后，控制了机械制造的过程，同时控制机械制造的参数，包括尺寸、温度信息等，按照该企业机械制造的指令，构成闭环生产方式，优化机械制造的工艺流程，而且该企业在PLC中设计了PID模块，通过PID子程序，准确控制PLC的内部编程，预防机械制造中出现问题。 

3.2 交通业 

电气自动化控制技术在交通业中的应用，不仅体现在车辆运输上，还表现在红绿灯、监控系统等方面。车辆上的元件、器件等，基本都是电气自动化控制技术的体现，提供专业的自动化控制，保障车辆通行的安全[3]。例如：电气自动化控制技术在电子眼中的应用，代替警察执法，实现自动化的违章取证，电子眼监督交通系统中的车辆运行，抓拍违法行为，提交到交通局的操作系统内，减轻了交通执法的工作负担，电气自动化控制技术弥补了电子眼的缺陷，促使其可更准确、更快速、更清晰地实现抓拍取证，提升电子眼对交通运输的监控能力，有效控制电子眼的运行，以免交通执法中出现漏洞。我国各地政府在交通业建设中，积极引进电气自动化控制技术，完善交通监控体系，目前，测速器、屏显等多个交通项目中，均涉及到电气自动化控制技术的使用。 

3.3 农业 

农业是我国经济发展的基础支持，为了推进农业的生产，引入电气自动化控制技术，全面建设智能农业，加快农业机械化的发展速度。以某地区农业中的大棚种植为例，分析电气自动化控制技术的应用。该地区传统的大棚种植，是根据农民种植经验分配工作，一旦控制不好温度、湿度，即会影响大棚种植的经济效益。研究人员将电气自动化控制技术引入到大棚种植内，以育秧大棚为对象，构建智能控制系统，大棚内安装不同属性的无线传感器，专门收集大棚内的环境参数，如：光照、含水量等，进行自动化的信息采集，传感器采集的信号传输到控制中心，比对标准的参数指标，种植人员掌握大棚育秧的实际情况，同时根据对比结果调节大棚内的环境，远程控制特定的设备。该大棚内部安装了高清视频，同样接入到控制中心，种植人员可以随时查看育秧的状态，电气自动化控制技术的应用，辅助构建管理平台，划分为四个功能模块，分布是传感采集、视频监控、智能分析和远程控制，整体控制育秧大棚的生长环境，为幼苗的培育提供优质的环境。 

3.4 服务业 

人们对服务业的需求非常大，目的是方便人们的日常生活，特别是在电子产品上，更是体现出服务业对电气自动化控制技术的需求。生活中的电子产品，大多应用了电气自动化控制技术，如：智能手机、ipad、跑步机等，表明电气自动化对服务业市场的推进作用[4]。近几年，电气自动化控制技术的应用，由服务业的电子产品，逐步转型到企业内，例如：餐饮服务中的“机器换人”概念，餐厅内，机器人取代人工服务，提供点菜、传菜等服务，机器人是餐饮业的发展趋势，表明电气自动化控制技术的重要性，此项技术在“机器换人”中，起到自动化的控制作用，是机器人开发中不可缺少的技术。 

4 结束语 

电气自动化技术的发展和应用，表明了该项技术在行业运营中的重要性，满足我国社会行业建设的基本需求。根据电气自动化控制技术的应用，落实发展策略，充分发挥电气自动化控制技术的潜力，保障其在未来的应价值。电气自动化控制技术的发展和应用，必须符合现代企业的需求，由此才能规范控制技术的实践应用。

 

     

参考文献 

[1]贤阳.应用技术的发展是工业电气自动化系统的关键—2007年纽伦堡电气自动化（系统和部件）展览会纪实[J].自动化博览，2008，Z1：28-30. 

[2]吴琦.煤矿电气自动化控制技术中单片机的应用[J].硅谷，2015，3：118+120.