系统设计论文范文

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随着现代城市设计的进步，人们对于设计城市文化内涵的要求愈加迫切，尤其是对与居民生活息息相关的城市公共环境设计日益重视。很多原来制作铭牌的公司也都改头换面为标识设计公司，似乎导视设计已经达到了相当成熟的水平。事实并非如此。在目前，即使已经导入了城市导视系统设计的城市，我们依然会发现要想顺利的去往一个目的地，要想快捷的寻找到距离最近的公共卫生间也非易事。与目前城市导视设计行业繁荣发展不相称的是：导视系统行业的专业人员平均比率偏低，人才短缺问题已经成为制约城市导视系统设计发展的最大瓶颈。即使已经从事或正在从事导视设计的人员也有很多是没有受过系统的、专业的导视设计教育。当私密空间与公共空间逐渐分离，人们比以往更需要城市环境趋向艺术化与人性化。公共环境作为城市空间的组成要素，其视觉形象已成为城市形象的有机组成部分。

一、城市导视系统含义

导视系统来自英文“Sign”，有信号、标志、说明、指示、痕迹、预示等含义，现在已开拓成为一门完整学科。导视系统是指整体的城市指示系统，包括行政交通导视系统、商业导视系统、文化旅游导视系统等。城市导视系统是塑造城市形象和体现城市人性设计的重要组成部分。城市导视系统设计是建立在科学性以及公共性基础之上的设计，要求注重设计伦理性、设计文化内涵以及设计功能更为合理的表达。城市形象和指示系统是基于城市文脉形成的一个城市特有的城市表情，在设计时还要特别关注生活便利以及精神满足等人性化需求。城市导视系统设计应以城市环境行为为基础，建立多个层级系统。如信息导视系统可分为一级、二级信息系统。

二、城市导视系统设计教育的现状分析

1、城市环境设计的繁荣与城市导视系统教育本身薄弱形成反差

首先，社会对城市导视系统认识过于简单化。在我国开设艺术设计教育的众多学校中，没有进行城市导视系统设计的相关课程，专业划分互不联系，系统观念人为割裂。学习平面设计的不懂市场调查与营销，学习环艺设计的不懂平面版式，然而城市导视系统是要满足社会需要的。设计中必须考虑到环境调查、人群细分、信息媒介、相关法规等必须考虑的因素，在专业的操作流程下进行导入设计。其次，学校无法真正提供给学生在社会实践的机会，理论建设和项目执行比较少。由于城市导视系统设计从形成到发展经历了很短的时间，绝大部分教师在导视系统设计实践上显得商业行为掌握不足。最后，学生急功近利，缺乏团队精神，忽视设计理论的学习与思考。大部分学生缺乏与别人配合完成任务的心理准备，而完善的导视系统设计恰恰不是以个人力量能够独自完成的。

2、矛盾重重的城市导视系统设计教育

其一，单一知识结构和综合运用的矛盾限制了城市导视的系统设计。城市导视系统是一个综合性学科。包括设计学、环境行为学、广告学、营销学、消费学、心理学、传媒学以及电脑制作和相关制作工艺等，哪一样都不可或缺。然而从行业到设计院校的人为专业划分减少甚至割裂了专业间的互相联系；其二，城市导视系统的现有理论与项目操作研究存在不相匹配的矛盾。城市导视系统设计是一个十分强调实用性的行业，但国内有关该内容的教育理论研究和教育实践还比较薄弱。

3、改善城市导视系统设计教育的出路

首先，整合交叉学科，加强交流。城市导视系统设计教育要突破作为短期阶段性课程的惯例，要建立整体思维观念与其他专业、甚至其他院系相互协作。例如城市导视系统设计课程可以分成若干单元，每个单元是由交叉学科专业老师带课，或者通过课题合作等多种形式加强交叉学科交流。第二、重视师资理论更新。教师要不断的接受城市导视系统设计的最新讯息和一定的技术实践来完善知识体系，深化理论并将之运用于教学。

三、规范城市导视系统设计

评价一个城市是否适宜居住是由城市的各种组合因素共同形成的。城市的宜居程度不仅反映在功能齐全上，还反映在生活的便利程度，和心灵的愉悦程度。城市导视系统的误读性或不易读性会影响城市形象的塑造与建立。例如，欧洲的城市街道与社区大部分不是直线式的，然而，只要你能够认知地图，就可以轻松的找到你的目的地。这与当地城市导视系统的易读性和人性化设计不无关系。平面设计清晰、信息准确、方位设置合理的导视系统，从心理上给市民和外地游客以正确识别和认知，从而产生对于城市生活的安全感。与之相比，国内部分城市规划布局中规中矩的，建筑单体设计也十分漂亮，但是导视系统却混乱不堪。且不说美感设计，即便是识别与指示功能都不能尽如人意。尤其是在场所、方位、道路的信息令人费解，例如，同是车站名“北大街”，可能所指方位完全不同，中间相距几站路。试想连本地人都晕头转向，更何况外地游客？所以经常会见到有游客拿着地图无所适从，也就见怪不怪了。更加可笑的是我们也能看到一些在本该是属于放置明显路标的地方，例如立交路桥上赫然树立的巨大广告牌，路标指示牌被挤压到角落，被花花绿绿的产品广告所吞没。城市导视系统的构建与设计不应只是做做样子，为了看起来像是大都市而已，它更应该是功能合理的、具有人情味的、准确体现城市意象的系统设计。

1、符合城市环境行为科学

城市导视系统设计要符合环境行为学特点，细节设计要符合人性要求，充分考虑人们的行为特征和心理需求。城市导视系统设计应从人体工程学、生态学和美学等角度达到完美，以国家的标准为参照，实现以人为本的目的。导视系统信息设计要能够被容易的、无误的认知。导视系统设计要体现人与城市之间的沟通，根据人群分布和流动特点进行合理设置导视牌的尺度与位置，只有这样才能达到导视系统与人群行为模式的相配。

2、体现城市地方文化特色

导视系统的造型和颜色要与城市整体形象协调，符合城市地方文化基本特征，体现城市整体性认知。建立区域导向系统，延续城市规划设计理念，与城市设计的风格相统一。

3、符合人与环境的视觉和谐

环境要素，如气候、光等客观物质环境对视觉有一定影响。周围环境等客观因素的实地调查与模拟导入是有必要的，具有针对性的导视设计能够更加有效的解决实际问题，一方面达到人与环境的和谐，另一方面人们的户外生活空间更加具有心理安全感。

4、规范城市导视系统视觉形象体系

城市导视系统设计逐级层次表现要具有一致性，视觉表达与信息要相协调，并形成视觉系统规范、内容丰富的形象体系。符号文字要符合国际通行的标准，配以英文等外文，以适应国际化发展需要。根据总体规划进行区域划分，采用分级检索、图文的有机结合和实效美观的立体造型进行标识导向设计，以求建立布点合理、信息完整、指示明确的城市导视系统。

【参考文献】

[1]李道增：《环境行为学概论》[M]，北京：清华大学出版社，1999.

[2]徐磊青、杨公侠：《环境心理学》[M]，上海：同济大学出版社，2002.

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①视频的硬件解码方式。

在Android平台之上，默认解码的视频格式主要存在两种，分别是mP4格式和3gp格式。它可以通过MediaPlayer和VideoView两种方式来对视频解码器进行一定程度的调用。MediaPlayer的主要作用是对音视频媒体文件进行有效地播放，它在音频的播放方面十分简单，但在播放视频时，则需要对SurfaceView进行一定程度的使用，通过它来对画面进行显示。而对于SurfaceView来说，它对完全的OPenGLES库能够有效的支持，因此相比于自定义的View来说，它能够在绘图方面表现出更大的优势。除此之外，它也可以通过VideoView来播放视频，videoviewt比MediaPlayer简单易用，但定制性不如Mediaplayer。

②视频的软件解码方式。

视频的软件解码方式，需解码H.264格式的视频，因此，需要在Android平台之上对解码器进行一定程度的移植，只有这样，才能够有效的扩展Android对视频格式的支持。一般情况下，要想对视频软件解码方式进行有效的实现，必须要做好解码器的移植工作，它是实现视频软件解码方式的关键。目前状况下，较为流行的一种方式是通过移植FFmPeg开源库来实现H.264格式视频的解码。

图片的接收

在图片的接收方式当中，视频解码的功能主要是由服务器端来进行实现的，因此，Android客户端只需要对解码后的图片数据进行有效的接收。然而，这当中也存在着一个问题，那就是传输后的数据是解码后的图片数据，如果与接收视频的方式进行一定程度的比较，接收图片的方式就对网络宽带有着更高的要求。随着经济的发展，3G技术逐渐普及，在这种环境之下，网络宽带的制约将会得到一定程度的缓解。

目前状况下，在多画面的视频监控当中，无论是硬件解码方式还是软件解码方式都存在着一定程度上的不足。而对于图片接收方式来说，它具有操作简单,效果优良的特点，下面通过实验数据来说明各种方式在多画面视频监控中的性能。实验的平台为Acer平板电脑，型号为A500。在本次试验当中，解码的视频数据的格式均为mp4格式，素材主要存在着三种不同的分辨率，分别为128*96，672*378，800*480。

表2显示的是硬件解码的性能。从上表中，我们可以发现硬件的解码虽然可以对多路视频进行一定程度上的显示，但是在画面的数量上受到一定程度的限制，具体表现在两个方面：一方面，无论视频分辨率多低，画面的数量上限为5路；另一方面，画面的树龄与视频分辨率存在着反比例的关系，画面的数量会随着视频分辨率的增高而出现一定程度的减少。

智能监控的算法

智能视频监控是在无专人监控的情况下，通过计算机视觉技术对视频内容进行自动分析，对监控画面中的变化进行检测、跟踪和识别，并对监控目标的行为进行分析和判断。在智能监控的算法中，运动目标检测是最基本的一步。运动目标检测是指在监控画面中检测出变化区域并提取出运动目标。目前主流的运动目标检测的方法有帧差法、光流法和背景减除法等。本文主要采用帧差法作为智能监控算法。

帧差法是在监控图像中，相邻两帧对应位置上的像素进行差分，并通过阂值化检测出图像中的运动区域。首先，把前一帧图像作为背景图像，与前景图像相减，随后对结果进行二值化:背景亮度变化不大时，若差分后的像素值小于预先设定的阂值，可认为此处为背景像素;若差分后的像素值大于阂值，则认为此处有运动目标，将检测到的区域标记为前景像素。通过标记，便可获知运动目标在画面中的位置。此方法的优点:相邻两帧的时间间隔较短，用前一帧图像作为后一帧图像的背景模型，有很好的实时性，背景不积累，更新速度快，算法计算量小;缺点:阂值选择非常关键:过低，则不能抑制背景噪声，容易将其误判为运动目标;过高，则容易漏检，将有用的运动信息忽略了。而且当运动目标面积较大或颜色一致时，帧差法容易在目标内部产生空洞，无法完整地提取运动目标。

模块分析

在这一系统当中，主要存在着六个模块，分别是视频解码模块、网络接口模块、画面显示模块、人机交互模块、智能处理模块、处理结果显示模块。在这六个模块当中，视频解码和智能处理模块主要是在服务器上进行实现的，其他模块则在Android终端上进行实现。下面对在Android终端上进行实现的模块进行简要阐述。

①网络接口模块。对于HTTP，Android提供了三种HTTP通信接口，分别为标准Java接口()、APaehe接口(org.apache.http)、Android网络接口(.http)。其中APache接口提供了非常丰富、高效的工具包。由于服务器发送的是解码后的图片数据，故而客户端接收到的数据流可以组成一幅图片。通过Android提供的BitmapFactory.decodeByteAITay()函数，可从接收到的数据流中得到Bitmap格式的对象。

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本公文系统实现了公文处理的自动化流转，包括公文起草、已发公文、待办公文、已办公文、公文委托、流程监控以及类别定制。系统完成了创建公文流的路径；起草的公文能按照已创建的公文流路径流转；能对其起草的公文进行统计及实时的监控；能够查看自己审批过的公文；能委托其他人代自己审批公文；能够添加、维护人员信息。

关键词：公文管理系统；B/S模式；；SQLSERVER

1引言

随着行政机关、公司企业公文电子化工作的进一步展开，电子化公文管理成为政府机关和公司企业的一个战略性课题，但当前公文管理技术与标准还不够成熟，为了进一步推动政府信息化的建设，必须进一步研究开发适应新时代的基于Internet的公文管理系统，以提高公文办理效率，提升政府和公司绩效。

公文管理系统以数据管理为核心，在数据库等计算机信息系统的支持下，对公文处理的各种信息进行收集、整理、存储、检索、统计和传播。为了实现对公文处理信息的有效管理和操作，就要把这些信息转化为规范的数据结构，并使之适应公文管理的要求。提供网络电子公文管理功能需求实例是宣传管理部门的迫切要求。但是由于基层部门缺乏既精通公文管理业务又懂计算机软件开发的人才，在参与系统开发建设中仍然遇到很多困难，如缺少可供参考、借鉴的网络公文管理解决方案，很难提出准确、系统的功能需求。由于公文管理系统的功能需求优先和相对独立干系统开发的计算机软硬件环境，功能需求分析和编制工作可以在系统设计开发前进行。所以，公文管理系统需要深入进行功能需求研究，及时提供具有借鉴、参考作用的功能需求实例。

公文管理系统在实际应用上概括起来说是向着普及性和高层次两个方向发展。从普及性方面来说，随着计算机和网络功能的增强和广泛应用，以微型计算机为主要信息处理工具的、功能完善的公文管理系统将越来越多地受到各级管理者的欢迎，并且要逐渐地向着取代原始的公文方式的方向发展。

从公文管理系统应用的高层次上来讲，以大型计算机为中央处理机的分布式公文管理系统也是一个重要的发展方向，利用微型计算机和大型主机联网，可以为管理者提供更加方便的信息渠道和支持。

从公文管理系统的体系结构看，传统的公文管理系统一般采用两层C/S结构，这种结构集中了大中型系统及文件服务器的优点，并有良好的系统开放性和可扩展性，它一般应用于局域网。但是，随着信息的全球化，区域的界限己经被打破，人们己经越来越不满足于只在一个小的区域内共享信息，尤其是近年来的电子商务在Internet的兴起，已成为一种强大的驱动力，迫使C/S模式从局域网(LAN)向广域网(WAN)延伸。如今，Internet己经成为全球最大的网络互连环境，在Internet的环境下实现数据的B/S计算模式正是目前的流行趋势。因此，作为一个科技工作者，我们应该密切地注意公文管理系统的发展方向，尽量吸收各种有益的经验，积极开展对公文管理系统的理论研究和实际应用，促进计算机应用在我国的进一步发展。

Internet的出现和发展己经给这个世界带来了巨大的冲击。但随着Internet上信息资源的爆炸增长出现了新的问题。例如:有用信息的查找极为困难:Internet的响应速度越来越慢;WEB信息处理的智能化得不到深入发展等等。针对这些问题，XML近几年来迅速崛起XML又称为可扩展标记语言(ExtensibleMarkupLanguage,7CNL)，事实上它并不是一种真正意义上的标记语言，而是一种允许用户对自己的标记语言进行定义的源语言。XML具有对数据的自描述性和可扩展性，符合Internet进一步发展的需要，WK组织制定XML标准的初衷也是定义一种互联网上交换数据的标准，也是公文管理系统在未来的技术发展的趋势和方向。ASP也向升级。随着技术的发展，公文管理系统的开发和维护功能都达到新的高度。

2公文管理系统系统分析

2.1系统需求分析

根据公文管理系统的基本需求，本系统需要完成以下任务。

根据公司的实际情况，创建公文流路径。

员工能够起草公文，并且起草的公文可以按照已创建的公文流路径流转。

能够对起草的公文进行统计及实时监控。

能够统计查看自己审批过的公文。

能够委托其他员工代自己审批公文。

能够添加、维护员工信息。

2.1.1用户身份级别要求

即根据身份的不同对系统的使用权限有所不同。从权限大小大致可以分为：系统管理员、用户、一般用户。系统提供灵活的角色设定和权限的分配功能，每个用户的审批、通知、查看、归档可以在系统赋予。

2.1.2系统功能模块设置

公文起草

通过公文起草模块，可以创建要流转的文件。

已发公文

通过已发公文模块，可以查看自己发送的公文的详细信息，包括公文现在的所处的节、公文要流转的路径以及公文具体信息。

待办公文

通过待办公文模块，可以查看需要自己审批的公文，并对其进行审批。

已办公文

通过已办公文模块，可以查看自己审批过公文的详细信息，包括公文现在的所处环节、公文要流转以及公文的具体信息。

公文委托

通过公文委托模块，可以委托其他同事代替自己审批公文。

流程监控

通过流转监控模块、可以查看自己所发公文所处的环节以及已批环节的审批内容。

类别定制

通过类别定制模块，可以定制公文类别、流程路径、员工角色、部门以及管理员工信息。

2.2系统设计目标

公文管理系统可以满足现代办公的需要，在Internet上实现公文流。系统的基本设计原则有：先进性与方便性原则、功能实用性原则、开放性与可扩展性原则等。系统设计时采用较好的设备与技术，协议符合国家和国际标准，能保证公文的正常运行，确保系统有较长的生命周期。

本系统总体目标是将网络技术、信息技术、现代管理技术和科学的公文管理结合，实现了公文处理的自动化流转。

本系统首先要实现动态性和交互性。所谓的动态性就是能动态更新内容，如更新个人信息、公文信息、流转信息等。这要求与数据库有良好的连接；交互性则要求公文的及时审批和归档。

实现系统的安全性和可靠性，避免他人进入破坏数据库信息。

2.3开发环境

框架

是Microsoft公司推出的具有战略性发展的新一代开发平台，框架将Microsoft公司所有编程语言的开发环境同意起来，并且可以创建、配置和运行Web服务以及Windows平台的应用。在.NET框架中，所有的编程语言，从高层javascript到低层的C++语言，一律是等同的，他们都将生成托管代码，并且可以一次编写，随处运行。.NET框架还可以使不同的语言进行交互，即一种语言可以使用另一种语言所编写的组件。

的工作原理

在多数场合下，可以将页面简单地看成一般的HTML页面，页面包含标记有特殊处理方式的一些代码段。当安装.NET时，本地的IISWeb服务器自动配置成查找扩展名为.aspx的文件，且用模块(名为aspnet_isapi.dll的文件)处理这些文件。

从技术上讲，模块分析ASPX文件的内容，并将文件内容分解成单独的命令以建立代码的整体结构。完成此工作后，模块将各命令放置到预定义的类定义中(不需要放在一起，也不需要按编写顺序放置)。然后使用这个类定义一个特殊的对象Page。该对象要完成的任务之一就是生成HTML流，这些HTML流可以返回到IIS，再从IIS返回到客户。简言之，在用户请求IIS服务器提供一个页面时，IIS服务器就根据页面上的文本、HTML和代码(这对我们来说是最重要的)建立该页面。

采纳了包括Java在内的许多其它面相对象编程语言的功能和特点。把基本数据类型（字符串、整型、双精度等等）转换成带有属性和方法的对象；它还引入了Java类型的错误捕获机制（用Try和Catch）；还把代码编译成微软中间语言（MicrosoftIntermediateLanguage，IL）；它还提供了基于XML的应用程序配置。更重要的是设计面向对象解决方案的能力可以用任何语言实现。在本文中，我将比较语言和Java；不过与其它面相对象编程语言来说，现在本质上在走它自己的路。

2.3.4MVC介绍

MVC(Model/View/Controller)是一个设计模式，是国外用得比较多的一种设计模式，MVC包括三类对象。Model是应用对象，View是它在屏幕上的表示，Controller定义用户界面对用户输入的响应方式。它强制性的使应用程序的输入、处理和输出分开。使用MVC应用程序被分成三个核心部件：模型、视图、控制器。它们各自处理自己的任务。

模型（Model）

模型是应用程序的主体部分。模型表示业务数据，或者业务逻辑。

视图（View）

视图是应用程序中用户界面相关的部分，是用户看到并与之交互的界面。

控制器（controller)

控制器工作就是根据用户的输入，控制用户界面数据显示和更新model对象状态。

2.3.5编程运行环境

硬件环境：

CPU:AMDAthlon(tm)2800+

内存：512MB

硬盘：80G

软件环境：

操作系统：MicrosoftWindowsXPService

应用软件：SQLServer2005、2005操作平台

3公文管理系统系统设计

3.1数据库设计与实现

3.1.1数据库的需求分析

根据系统需求，本系统需要设计9张表。

人员基本信息表：公司人员信息保存在这张表中。

部门信息表：存放部门信息。

公文流转路径信息表：存放制定的公文路径。

公文类别表：存放公文紧急等级信息。

公文委托表：存放公文委托处理的相关信息。

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智能温室是现代农业的重要组成部分，早在20世纪70年代，国外就开始对智能温室环境监控技术进行研究，其中日本、荷兰、以色列、美国等发达国家智能温室监测技术发展的最快。国外智能温室最早采用模拟式的组合仪表，采集温室环境因子参数，并通过相关设备进行指示、记录和控制。随后又出现了分布式监测系统以及计算机数据采集监测系统的多因子综合监测系统。温室产业在我国农业中的比重不断增加，加快了我国现代化农业发展的速度。“组态”的概念是伴随着集散型控制系统（DistributedControlSystem，DCS）的出现，才被广大自动化技术人员所熟悉的。在监控技术的不断发展和应用过程中，组态软件因为界面直观、便于二次开发、使用方便而一直占据着非常重要的地位，因此，基于组态软件设计了一套温室监控系统。

1系统总体设计

农作物的生长受到各种不同环境因子的影响，这些环境因子对作物生长发育的影响各不相同[1]。目前，科学家分析影响植物生长的环境因子达52种，其中空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照强度、二氧化碳浓度是影响植物生长最主要的几种环境因子。根据系统监测与控制需求分析，确定系统结构如图1所示。

2系统硬件设计

2.1传感器选型

要实现对温室环境因子参数的监测，必须选择适合系统的传感器[2]。为了便于电路设计，系统土壤温湿度传感器选择上海搜博公司生产的SLHT5温湿度传感器。该传感器内置SHT10器件，主要用于土壤温湿度测量。光照度传感器选用ROHM公司的BH1750传感器。该传感器是一种用于两线式串行接口的数字型光强度传感器，内部包含一个16位模数转换器，直接输出数字信号。因此，该传感器使用时不需再进行复杂计算，使用非常方便。二氧化碳传感器选用MH-Z14NDIR红外二氧化碳传感器。该传感器利用非色散红外（NDIR）原理对空气中存在的二氧化碳进行检测，是一款高分辨率、高灵敏度的传感器，无氧气依赖性，寿命长，供电电压为4～6V，提供UART、模拟电压信号、PWM波形等多种输出方式。该传感器内置温度传感器，可进行温度补偿，具有良好的线性输出能力。几种传感器外形如图2所示。

2.2主控制器设计

系统主控制器性能的好坏直接影响系统可靠性。本系统采用基于ARMCortex-M3内核的STM32系列单片机[3]。系统选用STM32F103VE作为主控芯片，主频72MHz，内部含有256K字节的FLASH和64K字节的SRAM，LQFP100封装。操作系统选用了μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统[4]。主控制器结构框图如图3所示。

3系统软件设计

软件是整个系统的灵魂，对于系统的运行来说至关重要，各个操作都是在软件的协调下进行的。系统的软件设计包括温室控制系统的软件设计、通信接口驱动程序设计、上位机管理软件的设计等。本系统上位机软件因选取组态软件，此处不再赘述。

3.1系统主程序

系统的主程序是软件设计的核心环节，对整个程序架构起关键作用。系统上电后，将进行初始化，随后进入主程序。系统可以进行模式选择，分为手动和自动两种方式。在进入相应的子程序后，将逐步完成按键的扫描和服务、控制方式设置、环境参数采集、通信接口驱动和执行处理控制等程序，主程序流程图如图4所示。

3.2CAN总线通信协议

CAN总线有其自身的特色，传送的报文没有目标地址，采取全网广播方式，每个节点通过反映数据性质的报文标识符筛选报文，能够实现即插即用，可在线上网下网，增强了数据的安全性，满足控制系统及其他较高数据要求的系统需求。CAN总线通信软件设计包括CAN总线的初始化、报文发送和报文接收3个模块[5]。本系统所使用的芯片因其有专门一整套为其设计的固件驱动程序，因而大大简化了编程过程，为开发者省去了许多时间，可以将更多的精力放在实现系统功能上。

4组态监控系统设计

本系统上位机软件选用组态王组态软件。组态王（Kingview）是由北京亚控自动化软件有限公司开发的一款具有易用性、开放性和集成能力的通用组态软件。使用组态王的基本流程为：设计图形界面、构造数据库、建立动画连接、运行和调试。上位机是系统与用户直接对话的窗口。组态王提供了丰富的系统界面设计资源。本系统分别设计了登录界面、温室状态与控制界面、参数修改界面、实时与历史曲线界面、报警与事件界面，实现了系统相关功能[6]。

5结语

系统完成设计后，配合硬件试验资源，在杨凌农业示范园进行了实地测试，系统测试运行界面如图5所示。测试结果表明，基于组态软件的温室智能监控系统能够实现系统预期功能，操作简单、使用方便，系统运行情况良好。

作者:冯春卫 闵卫锋 单位:杨凌职业技术学院

参考文献

[1]肖乾虎.基于ZigBee/GPRS的作物生长环境因子远程监测系统研究[D].海口:海南大学,2014.

[2]杨少春.传感器原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2010.

[3]丹,宗振海,陈慧珊,等.基于STM32的智能温室远程控制系统的设计[J].浙江农业学报,2014,26（3）791-796.

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2阵列双模式喷印平台的控制模块

2.1主要控制单元

作为一种典型的控制不同组合对象的多参数数控喷印平台系统，既有平移、旋转运动控制和图像识别辅助控制，又有喷墨头的温度、流量等过程控制。为保证高速阵列多喷印头的数据协调、时控合理，核心控制模块采用WDM类设备驱动程序架构和MINIPort层间驱动协议，驱动程序用VC编写和调试，使其达到4路USB准同步数据传输，时间关键帧技术保证操作系统达ms级响应。发挥硬件和软件的开放性，实现数控系统和伺服控制系统间的通讯、加工代码的自动生成、最佳模切顺序和最短空程路径。模块化设计后则重点关注控制器、数据处理、I/O系统、驱动接口等子模块，以上位机数控系统来扩展网络控制系统，使用计算机数控系统与FPGA控制器完成接口驱动，控制模块见图2。喷印控制电路系统重点包括基于FPGA的主控部分、基于DSP的定位圆图像采集及参数提取部分。采用现有控制技术的理论方法和技术条件，以FPGA嵌入式为主控制系统，FPGA有丰富的逻辑硬件资源，CycloneIIFPGA芯片有DSP系统、硬件协处理器、接口系统、通信系统、存储电路以及普通逻辑电路等功能子系统，能解决传统宽幅喷印机对大量图像数据在上下位机之间和系统内部传输速度的瓶颈。利用DSP实现复杂的电气控制算法，提高对字车电机和走纸电机运动的精度控制，从而提高宽幅喷印机的喷印精度。系统还开发了FPGA的时钟同步系统，在上位机获取时间戳并通过FPGA硬件电路矫正晶振频率的动态补偿，实现数控系统的精确时钟同步。FPGA主控部分主要包括USB接口模块、喷印数据处理模块、喷头驱动模块、温度控制模块、驱动电压调整模块、喷印图像存储及纠偏模块与DSP接口模块等7部分。

2.2模组控制单元的数据处理

FPGA接收数据并处理数据，发送数据到喷嘴、电机、相机等数字终端，数据缓冲区则使用多片DDR2，以加快数据传输速度。对输入数据进行分组，基于FPGA内核改变时钟域意味着整个喷墨头的处理在1个时钟周期内实现多目标的同步时钟系统。通过使用VHDL编写的时序程序发送控制字到FPGA的UART接收模块，根据控制字的不同，调整相应的数据，电机模块根据控制字产生相应的脉冲和控制信号，控制喷头电机的启停、方向和速度等数值，利用FPGA实现复杂的逻辑时序的控制信号。事件驱动控制的机电驱动系统也在FPGA实现，由有限状态机（FSM）定义所有可能的实现方向数据。其中，USB接口模块在每批次喷印开始前用于接收计算机发送下来的原始喷印图像，并将存储在外部缓存当中的定位原图像上传至计算机，用于在人机界面上检查初始标定参数是否正确。当喷印过程开始后，USB接口模块用于与计算机交互喷印过程中的实时参数，喷印数据处理模块用于将待喷印图像的像素数据进行拆解，并重新封装成适合喷头喷印的数据格式。喷头驱动模块用于计算时设置的有关喷印参数信息转化为适合喷头喷印的时序，以此时序来精确控制喷头的喷印。温度控制模块用于实时调整并显示喷头的温度，驱动电压调整模块用于实时调整喷头驱动电压的幅值及幅宽，存储喷印图像及工艺MARK参数信息处理，可以保证喷印位置的准确性。利用CycloneIIFPGA的并行执行特点，对2—4排喷嘴的数据进行处理及分配，实现实时喷射控制、装置控制逻辑与状态管理。多排喷嘴的数据收发1次，先将此行像素拆分成奇数像素数据和偶数像素数据，再将这2部分像素以相反的顺序发送至喷头，就能喷印1行完整的像素点矩阵。此时，将首先在存储中开辟一个动态的全局缓存，存放所要喷印的一排像素数据，再为若干个喷头分别开辟单独的缓存区和独立的进程，这些独立的进程将通过一定的交换机制，与其他相关进程进行数据交换，所有与喷头相关的进程完全并行，因此整个过程除了USB数据的接收外，其他部分所消耗的时间只相当于处理一个喷头数据所消耗的时间，从而提高数据处理的速度。

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一引言

有线电视系统是将通过光缆接入的有线电视信号，或由大楼通过卫星天线和一组优质共用天线接收的开路电视系统信号，经前端处理后，以有线方式将电视信号分送到电视系统的各终端用户。在有线电视系统中，防雷设计是一项十分重要的工作，也是若干有线电视工作者长期研究的课题。雷电灾害的严重性表现在它具有巨大的破坏性上，其特点电压高，闪电电流幅值大，变化快，放电时间短，闪电电流波形陡度大。雷电的破坏作用在于强大的电流，炽热的高温，猛烈的冲击波，剧变的电磁场以及强烈的电磁辐射等物理效应，给人类社会带来极大的危害，造成人员伤亡、巨大破坏、起火爆炸、严重损失。雷电也常常使有线电视设备严重损坏，在实际工程当中，没有良好防雷措施的系统一旦遭到雷击就会遭到严重破坏，甚至瘫痪。对于干线较长的大系统，防雷设计更是刻不容缓的大事。在有线电视系统中，防雷设计是一项十分重要的工作，这里我们根据自己的工作实践和学习谈谈对雷电对有线电视系统的影响以及对雷电的防范举措。

二雷电对有线电视系统的影响

对有线电视系统影响的雷击主要有两种：“直击雷”和“感应雷”。直击雷是带电云层和大地之间放电造成的。当雷云很低，周围又没有异性电荷的雷云时，就会在地面或者建筑物上感应出异性电荷，形成带电云层向地面或者建筑物放电；放电电流可达到几十甚至几百千安，放电时间为50～100us，这种放电就是直击雷。直击雷对建筑物和人、畜安全危害甚大。对于有线电视系统，直击雷只有雷击率的10％左右，尽管破坏力大，但危害范围一般较小，可使用避雷针、避雷线和避雷网来防避。安装了避雷针后，有线电视系统的电子设备即使在其保护范围之内，仍然可能遭雷击而受损，大多数都是烧保险丝、电源变压器、整流元件、三端稳压器，严重的还可能损坏集成电路等元件。这说明雷击不是从天线引入的，而是从电源线引入的，可见避雷针虽保护了建筑物，却保护不了置于其内的有线电视电子设备，这是感应雷造成的。感应雷电分为静电感应和雷电流产生的电磁感应两种原因所引起。静电感应是当带电的云层(雷云)靠近输电线路时，会在它们上面感应出异性电荷，这些异性电荷被雷云电荷束缚着，当雷云对附近的目标或接闪器(避雷针是最早、最常用的接闪器)放电时，其电荷迅速中和，而输电线路上束缚的电荷便为自由电荷，形成局部感应高电位。这种感应高电位发生在低压架空线路时亦可达100KV，在有线电视线路上可达40～60KV，而且它可以沿着线路传人电子设备，造成损害。电磁感应是雷击后巨大的雷电流在周围空间产生交变磁场，由于电磁感应使附近设备感应出高电压，从而使设备损坏。“感应雷”占雷击率近90％，危害范围甚广，有线电视系统的电子设备受雷击损坏，主要是感应雷造成的。

三有线电视系统防雷的措施

1天线的防雷接地。有线电视的接收天线和竖杆一般架设在建筑物的顶端，应把所有的接收天线，包括卫星接收天线的接地焊在一起，接天线的竖杆(架)上应装设避雷针，避雷针的高度应能满足对天线设施的保护。安装独立的避雷针时，由于单根避雷针的保护范围呈帐篷状，边界线呈双曲线，所以避雷针高于天线顶端的长度应大于天线的最大尺寸，避雷针与天线之间的最小水平间距应大于3m。建筑物已有防雷接地系统时避雷针和天线竖杆的接地应与建筑物的防雷接地系统共地连接。无论是新的接地线还是原建筑的接地线，接地电阻都应小于4。

2前端设备的防雷接地。当在前端附近发生雷击时，会在机房内的金属机箱和外壳上感应出高电压，危及设备和人身安全。前端设备的电源漏电也会危及人员的安全，因此，对机房内的所有设备，输入输出电缆的屏蔽层、金属管道等都需要接地，不能与天线的接地连接在一起，设备接地与房屋避雷针接地及交流供电系统的接地应在总接地处连接在一起。系统内的电气设备接地装置和埋地金属管道应与防雷接地装置相连，不相连时两者的距离应大于3m，机房内接地母线表面应完整，绝缘线的老化层不应有老化龟裂现象。一般前端设备，如调制器、接收机、光发射机等没有过压保护，而只有过流保护，一旦有雷击往往会出现电源烧坏而保险不断的情况，针对此种情况应在总电源处加装避雷器，以更好地保护前端设备。

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2系统硬件设计

2.1信号采集和A/D转换模块

本设计周围环境的温度采用DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20进行测量，可直接将温度转化成串行数字信号给单片机处理；周围环境的烟雾信号采用MQ-2烟雾传感器进行测量，当遇到烟雾及可燃气体时，烟雾以正离子状态吸附放出电子，使烟雾传感器电离子密度增加，电阻值下降。因此通过测量其输出电压就可以反映出烟雾的浓度，两者近似为线性关系，且其模拟输出端电压范围为0~5V。本设计将烟雾传感器与4.7kΩ电阻串联，将采集的电压信号通过ADC0832芯片转换成数字信号，再送单片机进行处理。

2.2手动控制模块

本设计的烟雾和温度报警阈值可以通过加、减按键根据使用环境自行调节，另外还设置有紧急报警按键以应对突况。

2.3主控模块

本设计采用STC89C51单片机作为主控芯片，该芯片是一款高性能的CMOS8位微处理器，自带4K可编程Flash存储器，性价比高，满足系统的设计需求。

2.4显示及报警模块

本设计周围环境的温度和烟雾采用LCD1602来实时显示，另外阈值的设置也可通过LCD显示。采用蜂鸣器作为声音报警电路，因蜂鸣器的工作电流较大，单片机的I/O口不能直接驱动，因此本设计蜂鸣器前连接了一个NPN型三极管8550来放大电流。

3系统软件设计

本设计软件部分采用模块化设计，通过Keil公司开发的uVision3编译器用C51语言编写，主要由主程序、按键扫描子程序、温度和烟雾显示及其比较判断子程序和报警子程序等组成。

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2后台监控系统设计

CBZ8000自动化系统支持WindowsXP操作系统，利用SQLServer2000构造数据库，基于VisualBasic语言编制程序。实现无人值守自动化模型，需要得到正确的网络拓扑连接，实现系统实时分析。上述算法即为网络拓扑连通性的验证，网络节点矩阵自动生成可以大大降低计算工作量。进入监控系统前要完成登陆，系统设计时一定要根据不同的用户组设置不同的权限，进入登陆系统后就可以查询各个子系统的状态，还可以查看整个变电站的运行数据(见图3)。监控系统还可以查看变压器和进线的调度，如感性有功电度、感性无功电度、容性有功电度、容性无功电度等。变电站出现故障后，会弹出报警界面，同时记录下超限值和发生故障的时间，工作人员需要查看上边的提示，通过保护装置进行操作。本设计采用的终端设备是WYD—800系列RTU，由测控设备完成初始数据采集和预处理，经以太网由终端设备传输到集控站。较以往系统相比，本次设计中改进了微机五防操作系统，主机可以基于规则库中的数据对实际数据进行逻辑对比，并生成相应的操作程序。操作票专家系统设置了5种开票方式:图形开票、专家库开票、调用典型票、手工开票、历史操作票。

3遥视系统设计及测试

现有变电站一般都具有四遥系统，本设计在这个基础上增加了遥视系统，即远程视频监控系统。此系统可以实现以下功能:监控35kV变电站变压器和主要设备情况;对周围环境进行监控并实现消防系统报警;对门禁情况进行中心控制;辅助电力生产减少工作量。变电站遥视系统设备主要有:可控摄像机、烟雾传感器、红外传感器、电源、计算机、交换机、服务器等(见图4)［6］。中心监控服务器是本系统的核心，承担着工作人员与前端设备联络的任务，其可以实现服务器模块管理、监控系统设置、身份认证、权限管理、视频设备管理、镜头分组、报警和联动、中心录像、数据检索、电子地图等功能。遥视系统应用时，工作人员可以在集控站对变电站受控设备进行远程巡视，实现无人值守变电站的自动控制功能，并结合视频监控系统和图像监视系统提供的数据，远程控制现场球形摄像机(见表1)。

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2设计介入社区养老及退休适应的社会问题

2.1社区养老及退休适应服务的现状

社区为老服务是在国家宏观指导和政策扶持下，以社区为依托，为满足老年人的日常生活照顾需求和精神需求而提供的养老服务。近几年来，社区养老服务设计日益受到重视，发展较快。主要表现在如下两个方面：一是社区养老服务组织、娱乐设施、医疗保健组织的设立；二是设立包护组，组织志愿者队伍对孤寡老人和护理等。对于退休适应性培训，其提法始于日本，它是一种对员工退休后生活方式的指导与设计。欧美也在员工帮助计划（EAP，EmployeeAssistancePrograms）中增添关于退休计划（RetirementPlan）和退休前教育（Pro-retirementEducation）的内容。其目的：一是使即将退休的员工能够在在职期间（退休预备期），从身心两个方面做好准备，正确认识和接受退休前后生活的巨大差异，成功度过其职业生涯的最后阶段；二是通过信息的传递、兴趣爱好的培养、能力的再开发以及各种交流讨论活动等，使老年员工重新发掘和确认人生的价值，以度过充实的退休生活，并继续为社会创造财富[2]。日本的退休适应性培训主要包括以下一些内容:生涯、生活设计课程、舒适健康课程、趣味信息课程、温暖福利课程、能力再开发课程、再就业准备课程、经济理财课程、法律常识课程等[3]。我国现行的培训体系是以企业和社会为双重主体，而目前，退休适应性培训在我国还未引起高度重视，理论界的相关研究比较贫乏；而且在培训的内容、形式方面还处于探索阶段，也缺乏相关的资金、人员、场地等的支持。因此，要成功探索和推行这一培训模式，就必须结合社区的实际情况，联合政府、企业、社区、个人四方面，设计出符合实际情况的退休适应性社区平台服务系统。

2.2设计介入社会问题为社区养老提供了许多新的思路

社会问题有设计介入后呈现出崭新的解决方案。例如：在美国肯塔基州州政府专门针对退休系统KRS（KentuckyRetirementSystems）创建了一个网站，退休系统除了管理退休金福利，还负责管理退休人员的健康以及残疾和死亡福利。其内容主要包括退休金发放以及理财，退休再就业，（这些方面的内容比较详细和重要主要是因为在美国，养老主要靠养老金以及老人自己的财物收入，美国子女养老比较少。）医疗，保险相关信息和资讯。其商业模式中，资金来源主要有三方面：雇员供款，雇主供款和投资回报率。在美国也有很多关于退休前教育的机构，主要是为准退休人员提供退休计划，退休理财，退休生活的娱乐兴趣的培养等咨询和课程等服务。设计介入社会问题，为社区养老提供许多新的思路和方法。图四是美国肯塔基州州政府专门针对退休系统KRS（KentuckyRetirementSystems）创建了一个网站，退休系统除了管理退休金福利，还负责管理退休人员的健康以及残疾和死亡福利的好处。其内容主要包括退休金发放以及理财，退休再就业，（这些方面的内容比较详细和重要主要是因为在美国，养老主要靠养老金以及老人自己的财物收入，美国子女养老比较少。）医疗，保险相关信息和资讯。其商业模式中，资金来源主要有三方面：雇员供款，雇主供款和投资回报率。

3设计策略探究

3.1PSS思维带来的新的理念和方法给社会服务及可持续提供新的思路

产品服务系统（PSS）设计就是将产品与服务有机地结合在一起，共同实现某种功能，使用户在不拥有产品本身的情况下，需求却能够得到满足。蒂姆杰克逊指出新的服务型体系的核心是通过服务满足人的基本需要，包括健康、移动、娱乐等等。斯塔赫尔（Stahel）对产品服务系统给出这样的定义“:产品服务系统是通过优化经济结构，对现有价值进行资源整合[4]。核心是提供功能来满足消费者的需求。”产品服务系统设计是一项创新策略，它需要以策略性、可持续发展性的眼光来规划及设计产品服务系统。产品服务系统的关键是为客户提供特定的结果或功能，如干净的衣服，便捷的移动，温暖的空间等。PSS思维的新的理念和方法给社会服务以及可持续发展提供新的思路。例如，在社区养老的PSS中大部分是以结果为导向的产品服务系统设计为主，当今，老年人的娱乐生活等方面受到异地养老等的限制，导致晚年生活不充实，有些社区就会提供老人的活动室以及发送娱乐信息，帮助老年人过一个充实而又美好的晚年生活。在欧美等发达国家和地区发展较成熟的社区养老“时间银行”的模式，不仅采用先进的计算机系统对服务过程进行管理，而且政府从立法上保障该模式的发展，模式运行中的经费来源、互助双方的权利义务关系、培训等都做严格的要求[5]。目前中国许多城市也出现了这种模式，“时间银行”主要依托于社区，重点的服务对象是老人。

3.2新信息科技为社会服务提供的平台

随着信息技术的不断成熟，在一些西方发达国家，计算机与互联网早己走入了千家万户，比尔•盖茨所预言的“数字化社区”正在逐步成为现实。例如在一些发达国家，基于国际互联网技术的“社区服务中心”能在最短的时间内办妥诸如护照申请、财产公证等事。市民能通过网络支付水、电等公用事业费等社区一些特殊服务，可以查询求助网上地图，网上有本社区的地图，标明本社区所处的位置，本社区内主要城镇、街道及主要医疗、商业点等，还可以通过该网站连接到国际网上其他站点。居民们通过网络不仅可以获得本社区的信息服务，而且可以自行访问、存储大量信息，可以在网上讨论热点问题，可以与当选官员交谈，可以通过E-mail在48小时内得到关于市政服务的答复等等。随着科技的发展，我们进入了数字时代，网络时代，社区居民家庭中互联网的普及率日益提高，互联网虚拟社区也开始逐渐在现实社区中建立起来。社区居民围绕社区共同事务组建起一个个社区QQ群、社区BBS、社区微博，讨论与社区居民利益息息相关的现实社区问题[6]。并且越来越多的社区管理机构、社区社会组织、社区居民、社区营利组织通过互联网对现实社区进行合作治理。2001年，中央政府就提出了以社区建设为中心，以信息技术为手段，为社区居民提供全方位的信息和服务，实现现代化社区管理和服务。一些城市也开展了此类项目的尝试，例如96156北京市社区公共服务信息网、96909广州社区服务网、宁波市海曙区的中国81890服务网、88547上海社区服务网和96596武汉社区在线等都是国内较早成立的社区服务网络系统。移动互联网、云计算、物联网……随着种种现代信息技术的应用和发展，“智能化生活”已不再是一个遥不可及的梦想。深圳的“家e通智能社区服务平台”是智能化社区的典型，居民打开家e通，一个小小的PAD，却是一个包罗万象的小世界，从日用采购，到便民服务，从智能家居，到邻里沟通。这些新信息科技为社会服务提供了新型平台。图三是深圳健康E家的例子。

3.3这种新型适应性平台的前景

当前的准退休人员他们经历了工业时代到信息时代的跨越，他们对于信息时代的电子产品虽然接触的相对比较晚，但是并没有太大的抵触。相反他们在努力的接纳电子产品，以及学习使用电子产品。他们对于互联网的使用以及接收信息平台的信息相对比较及时，所以这种新型的适应性平台有助于他们获得退休适应性教育。于此同时这样的新型平台因为不受到地域时间等的限制将会更加广泛的为用户服务，不论是即将异地养老的，还是在不同企业工作的社区人员都能平等的享受到退休适应性教育。另一方面，个人家庭以及企业都对此有需求：我国自2000年以来老年人口的比例呈现快速增长趋势，这种“银色浪潮”的到来，预示着企业员工的更新换代的进一步加速，一大批企业员工将要离开工作舞台，离开企业，转入不再工作的生活状态，一些人就容易患上所谓的“退休综合症”[7]。退休适应性培训不仅可以改善企业和员工的关系，缓解人才流入和流出矛盾，而且促进企业的长远发展，和推动社会健康稳定的发展。据调查有50%以上的老年人，退休时无思想准备，有些人因为缺乏心理或者物质上的准备，生活环境的变化、人际关系角色的转变使得他们对未来产生了恐惧感。因为突然从原来工作岗位上退下来，生活模式发生重大改变，昨天还在精神百倍、紧张地按部就班去工作，今天一退休就变得无所事事，生活失去规律性和紧张感，便产生失落、孤独、空虚、自卑等心理变化。退休综合症主要是企业人恐惧退休以后经济的问题、人际关系、身体健康、权利和荣耀的变化所引起的种种不适应反应。还有老人体力下降，若家庭照顾不周和慢性疾病缠身，行动不便，更会加重其心理障碍。企业和社区如果能够及时把握他们的心理，了解他们的培训需求，就会大大降低退休综合症的几率。

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可编程控制器的种类和型号可根据系统的大小和稳定性的要求进行调整。三菱﹑西门子﹑欧姆龙的小型机一般可以满足要求，这里选用三菱FX2N系列，其体积小﹑配置灵活﹑价格适中，很适于在机电一体化产品中使用。因本系统只有数字量开关输入，无模拟量输入，故凭可编程控制器本身的抗干扰能力已能满足要求，而不必另外增加其他抗干扰措施。

1.2传感器选择

土壤温度传感器：测试温度的传感器有很多种，较普遍使用的是热电偶和热电阻传感器。本文采用热电阻Pt100温度传感器进行土壤温度的数据采集，热电阻的优点是线性度好、精度高，有较好的长期稳定性，工作温度范围大，只要经过适当的数据处理就可以传输、显示并记录其温度输出。土壤湿度传感器选择由中国科学院南京土壤研究所生产的FJA－10型负压式土壤湿度计。该湿度计的测量范围为0kPa～100kPa，测量精度为±2．5kPa；输出电压信号为0V～5V，供电电源为交流220V。雨量传感器选用型号为FDY－01的翻斗型雨量传感器，其输出信号为单干式舌簧管通断，工作强度为0℃～50℃。

2系统实现

该灌溉系统的控制方式分为手动模式和自动模式，用户可以通过按钮自由选择。自动工作模式可根据不同植物的灌溉要求设定好参数，满足灌溉条件即可自动进行灌溉，并可根据温、湿度传感器的参数自动停止灌溉。手动控制模式通过按钮手动进行各植物的灌溉和停止。当降雨量达到一定值，或土壤中水份充足时，或供水水管断流时，报警系统启动。这时出现问题的种植区域报警灯点亮，发出报警声音信号，提醒操作人员。解决问题后，可以按下“消音”按钮以解除铃响。

2.1硬件设计

2.1.1I／O点估算

输入信号共需17个输入信号点，考虑到以后可能会对系统进行调整与扩充，所以留15％的备用点，应取3个点备用，这样共需20个输入点。输出信号：共需要14个输出点，考虑到以后可能会对系统进行调整与扩充，所以留15％的备用点，应取2个点备用，这样共需16个输出点。

2.2软件设计

系统控制程序流程图接通电源，按下总启动按钮，系统启动，人工选择是自动工作方式还是手动工作方式。若选用自动工作模式，首先确认程序的时间设定有无错误，如设定值正确，程序继续将往下执行，否则，则检查电磁阀是否打开。程序运行过程中遇到下雨或水泵断水等情况，报警系统启动，哪个种植区域出现问题，哪个区域报警指示灯亮。等消除报警音之后，程序可以继续正常运行，直到程序结束。当按下手动总开按钮，自动运行模式停止，手动运行开始，手动运行指示灯亮。通过各种植区域手动和停止按钮来控制水泵和每个种植区域的电磁阀运行。

2.3人机界面

MCGS即“监视与控制通用系统”，是一套基于Windows操作系统可用来快速构造和生成上位机监控系统的组态触屏软件系统。组态技术在节水灌溉控制系统中的应用能够形成可视化人机界面，并能够对灌溉的运行情况进行实时、有效、便捷的监控。同时，组态王软件具有良好的扩展性和设备硬件无关性，能够根据不同的现场控制需要方便快捷地建立动画画面和监控系统以及形成各种数据报表。监控画面由主画面、点动控制、自动控制、报警记录及留言板等画面组成，如图3所示。主画面为系统启动画面，由各功能按键进入各种植区域对应的子画面，进行各功能参数的设定和系统监控。

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光伏供电系统的工作受限于天气和日照时间。为保证对滴灌系统的供电，需要对太阳能进行转换并存储在蓄电池中，以保证滴灌系统在阴天或光照不足的情况下正常工作。

1．2控制系统

控制系统采用带有8路A/D转换的单片机STC12C5A60S2，应用C51编程，将土壤湿度传感器采集到的微弱电压信号，经过调理电路提供给单片机，实现土壤湿度的显示，并为执行机构提供动作信息，实现自动滴灌。

2系统硬件构成

系统硬件由太阳能存储模块、数据采集处理模块、串口通信模块、执行模块和太阳能追光模块5部分构成。其中，STC12C5A60S2单片机、土壤湿度检测电路、复位电路、继电器控制电路是整个测控系统的核心。整个系统为太阳能薄膜电池进行光伏转换及蓄电池存储供电。根据不同农作物的蓄水规律，预先在数据采集系统中设定土壤湿度的上下限值，与实时采集到的土壤湿度信号进行比较，然后输出信号使继电器控制电路控制电磁阀门的开关决定是否对作物灌溉。整个系统又为太阳能电池薄膜和蓄电池供电。

2．1太阳能追光模块

该模块主要利用单片机驱动控制直流电机和机械机构，调整电池板与太阳的角度，使太阳能电池薄膜最大限度地吸收太阳能转换电能。本系统以光电隔离和继电器作直流电机的驱动电路，通过软件控制电机的启停动作及间隔时间，利用此追光控制模块，可比普通固定的太阳能发电效率更高。太阳能追光模块和太阳能追踪光电转化分析图分别如图3、图4所示。

2．2太阳能供电模块

整个系统的供电均来自光伏转换，采用转换效率较高的柔性太阳能电池薄膜。该电池采用了UV固化聚合物，质量小、柔韧性好，保证了很高的耐用性。单片薄膜可输出2V电压，370～400MA，通过串并联组合可输出20V，400MA左右的电流。执行机构不工作时，经过充电控制器将太阳能转化后存储在蓄电池中;执行机构工作时，蓄电池为相关机构提供电能。同时，太阳能追光系统通过控制电路适时调整电池板的角度，以最大限度地接受和利用太阳能。

2．3数据采集处理模块

数据采集处理模块是整个控制系统的核心，采用性价比高、耗能低的STC12C5A60S2单片机。该处理器内部集成有8路10位A/D转换单元(250K/s，即25万次/s)。土壤电阻的大小随土壤含水量的不同而不同，根据这一原理，自制阻抗式土壤湿度传感器。其通过探针检测土壤电阻，将土壤电阻的大小转变为电压信号输出，此信号是模拟信号，先由单片机内的A/D转换器变成数字信号后再进行处理，包括主控模块、显示模块及执行模块。2．3．1主控模块单片机有32个I/O口，P0口是单片机和1602的数据接口，P1．0～P1．3口是湿度传感器与单片机内部A/D的接口，P2口部分引脚作继电器及液位检测接口，P3口作液晶显示的控制及按键接口。2．3．2显示模块显示模块采用1602液晶显示片。单片机的P0口和P3口的部分引脚构成了1602的数据和控制引脚，显示模块电路如图8所示。

2．4水位控制和电磁阀驱动电路

储水装置的水位需要控制，具体控制电路如图9(a)所示。电磁阀实现灌溉控制，需要把单片机输出的5V电压转换为驱动电磁阀闭合的12V电压，电磁阀控制驱动电路如图9(b)所示。

2．5串口通信模块

该系统的上位机通过485口实现远程监控。本系统由于上位机距离控制系统较近，采用RS232通信方式。单片机与PC机通过串口通信模块，将采集的数据上传，同时PC机的控制指令通过串口送到单片机。串行接口电路如图10所示。

3系统软件

系统实施灌溉的指令决定于土壤湿度，根据不同作物的需水规律，设定滴灌系统工作的上下限指标。结合考虑土壤水分下渗，一般田间持水率80%的土壤湿度作为上限。本系统用于一个小的种植区，设定土壤湿度85%和10%为上下限值。当前系统状态可由显示器显示出来，设定灌溉时间和时长来驱动电磁阀根据上下限值进行自动灌溉。此外，利用软件设计控制太阳能追光的时间、角度及自动检测高位水箱里水位。

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【Keywords】AudiovisualE-mail;Structureofsystem;WindowsMediaServer；ASF.中国

【Abstract】TheaudiovisualE-mailsystemistheinnovationwhichaimsattraditionalE-mailsystem,thearticledescribessystemtoconceiveoutlineandresolvesinstructureofasystemandsystemdesignofcardinaltechniqueproblem.Amodelofthemailclient,amodelofthemediumdocumentreceives,andsoonmainprogrammoduleprincipleofwork,modularstructure,functiondetailedintroduction.Endmadesummaryandoutlooktothesystemdevelopment.

1概述

电子邮件作为Internet网信息交流方式为人们广泛采用，随信息技术的发展人们对视听媒体信息交流有了更多的要求。目前，以电子邮件发送视、听媒体信息采用2种方式实现：1.视、听媒体以附件发送；2.视、听媒体信息存放地址的超链接，通过超链接可以下载或点播观看。以上方式不足的是：需求收发方邮箱都有大的附件空间；媒体信息私密性弱；邮件系统视、邮件系统视、听功能集成度弱。

我们设计的视、听邮件系统，实现了视听收发功能的集成。克服了目前电子邮件系统发送视、听媒体信息的不足。系统的基本工作模式是：在客户端完成采集、编码、加密媒体信息，通过网络上传媒体信息到邮件服务器和流媒体服务器。在邮件接收客户端，通过帐号、口令到邮件服务器和流媒体服务器接收邮件，邮件中如有媒体信息的话直接点击就可以通过流媒体服务器直接传输并在接收客户端播放。该系统是我们提出的一种具有特定功能的邮件系统，系统已经设计实现，并已通过项目专家组的验收。

2系统设计

2.1系统功能

系统建立在流媒体技术基础上，具有在线观看音、视频信件的电子邮件系统，包括：客户端、邮件服务器与媒体服务器三部分组成。邮件客户端完成邮件编辑、音视频数据采集、音视频数据压缩/加密，上传至媒体服务器；媒体服务器存储媒体数据并返回媒体访问信息，发信端接收并处理媒体访问信息，然后将信送至邮件服务器。

接收邮件客户端，登入邮件服务器后收到发来的邮件，邮件的媒体内容保存在媒体服务器上。邮件客户端收到的仅仅是媒体内容在媒体服务器上的存储信息，通过点播连接客户端与服务器，内容以ASF（AdvancedStreamingFormat(ASF)/高级流格式）流从服务器传到客户端实时播放。系统工作原理如图1所示。

2.2系统结构

系统由三部分构成：邮件客户端、流媒体服务器、邮件服务器，如图2所示。

2.2.1邮件客户端模块

由10个子模块组成，如图3所示。

2.2.2流媒体服务器模块

由文件接收模块、WindowsMediaServer组件、多媒体数据库组成。文件接收模块运行在流媒体服务器上，实现文件的接收功能。主要用于接收来自客户端软件上传的文件。并把接收到的文件放置在流媒体服务器上，供流媒体服务处理。

文件接收模块框图，如图4所示：

2.3系统实现

2.3.1开发环境与运行平台

邮件客户端运行在Windows2000或以上操作系统平台，流媒体服务器、邮件服务器模块运行在WindowsServer2000操作系统平台。开发环境有WindowsMedia9、WinMail4.2、Delphi7.0开发平台。

2.3.2系统运行界面

1.邮件客户端界面：

中国-2.视频采集界面：

3系统设计技术问题

3.1媒体文件接收模块

WindowsMedia服务器能够用.asf、.wma、.MP3和.wav格式向邮件客户端提供多媒体内容。ASF是建议的流格式，若选择传送流式化.wav或.MP3格式文件，服务器性能会受影响。ASF是一种支持在各类网络和协议下进行数据传递的公开标准。ASF是一种数据格式，适于通过网络发送多媒体流，也同样适于在本地播放。中国

文件接收模块运行在流媒体服务器上，实现媒体文件的接收、媒体文件数据标记、媒体文件的传输与管理功能。媒体文件接收模块框图，如图4所示，与WindowsMedia服务器同时启动，监听服务端口：5555，程序源代码略。

3.2媒体信息的编码/解码

在邮件客户端媒体信息的采集、上传与接受播放是系统设计中必须认真考虑和解决的问题，与系统结构密切相关。流媒体的使用，客户端经过网络接收媒体内容并通过客户端媒体解码功能，实时播放媒体内容。流媒体大大减少了客户端上的等待时间和存储需求。

WindowsMediaTools/WindowsMedia工具，是一套用来为WindowsMedia服务创建ASF内容的工具。这些工具包含WindowsMedia编码器、WindowsMediaAuthor和WindowsMediaASF索引程序；转换实用工具VidToASF和WavToASF；以及文件工具ASFCheck和ASFChop。

邮件客户端模块通过控件直接调用WindowsMedia编码器采集、编码完成媒体信息的采集编码，也可通过编码器完成媒体文件格式的转换。对媒体信息编码为ASF流，它可按任何基础网络传输协议传输。ASF流通过多播或单播从WindowsMedia服务器流向客户端。

对ASF流媒体文件测试，视频（分辨度：800×600；比特率：42kbps；帧/秒：8），音频(比特率:32kbps)，编码与分辨度和时间成正比，测试结果如图7所示。

4结束语

视听电子邮件系统作为对传统邮件的创新，通过设计、实验，探索出系统构造的可行性方案，在此基础上完成了系统的设计实现。我们主要设计、编码完成了邮件客户端模块；媒体文件接收模块等程序模块。系统通过测试、运行达到了功能要求，并通过了项目演示和验收。

随计算机媒体技术的发展，对今后工作有如下展望：（1）使系统功能完善，能够满足应用需求；（2）在视听电子邮件系统开发基础上，开发出更多符合社会需求的视听系统。

参考文献：

[1]WindowsMedia服务帮助文件[Z]

[2]MediaFoundationProgrammingGuide,MicrosoftMediaFoundationSDK[Z]

[3]张海藩.软件工程导论[M].4版北京清华大学出版社,2003.