当前位置：首页 > 实用文档 > 论文> 基于WSN 智能家庭温湿度监测系统设计论文

基于WSN 智能家庭温湿度监测系统设计论文

时间：2022-04-29 11:29:06 论文收藏本文下载本文

“米利子”为你分享12篇“基于WSN 智能家庭温湿度监测系统设计论文”，经本站小编整理后发布，但愿对你的工作、学习、生活带来方便。

篇1：基于WSN 智能家庭温湿度监测系统设计论文

基于WSN 智能家庭温湿度监测系统设计论文

随着物联网技术的发展，比尔盖茨的智能家庭开始有机会走进寻常百姓家。该文主要介绍一种基于WSN技术实现家庭温湿度环境监控的方案，本系统易于扩展，可以作为智能科技家庭的框架，通过扩展模块，可以作为一个完整的智能家庭解决方案。笔者对软硬件方面进行了研究分析，着重分析系统架构模型，并对子模块的功能和工作原理做了简单描述。该系统云平台采用最新的Node.js技术做支撑，系统基于RESTful风格构建。

1 引言

随着社会的发展，人们对于生活居住条件的要求越来越高，人们希望可以像比尔盖茨一样随时随地掌控居住环境。近些年，由于信息技术和传感器技术等的不断发展，智能家庭正在悄悄走进千家万户。智能家庭是在联网设备的基础上，通过传感器采集数据，网络后台获取并存储数据，通过特定的算法对数据进行分析，将得到的结果返回给执行机构或通知用户，从而为用户提供一个智能的居家生活环境。目前智能家庭系统方案众多，各有优缺点。

笔者在智能家庭方面进行了研究，提出了一套易于扩展、高性能的智能家庭系统。本系统是一个轻量级的但功能完整的智能家庭系统。传统的智能家庭对设备的控制大多基于局域网络，只适应于家庭内部进行监测控制，本系统以家庭为单位，将所有家庭的数据采集到云端存储，便于以后的分析挖掘，使本系统可以更加智能，同时系统采用分层的模块化架构，便于维护和扩展。本系统在设计的时候充分考虑安全和成本，力求在安全的前提下降低系统成本。

2 系统架构

2.1 整体架构设计

如图1所示，每个家庭都通过 TCP/IP 协议接入智能家庭云平台，在家庭和Internet 之间通过网关管理控制，家庭内部则采用 Zigbee 构建的局域网进行通信，达到监测和控制的目的。用户可以通过客户端连接到云平台查看家庭环境数据和控制家庭中的联网设备。云平台可以通过特殊的算法对采集到的数据进行分析处理，层而达到越用越聪明的目的。

Zigbee 是一种低功耗、短距离、低速短延时、简单大容量、安全可靠的无线网络传输技术[1]。zigbee 具有强大的自组织网络性能，主要工作在ISM 频段。其中，2.4GHz 频段较为常见，并且免费使用。在每一个家庭中通过 Zigbee 构建局域网络，达到安全可靠、成本低、低功耗的家庭网络的需求。

家庭网关采用Arduino 模块。Arduino 是一块基于开放原始代码的 Simple I/O平台[2]，因为 Arduino 是为业余电子爱好者开发的，所以开发语言和开发环境具有简单易懂的特点，同时Arduino 开发语言是建立在 C语言的基础上，功能强大，可以尽情发挥想象[3]。Arduino 以其简单、便宜、功能强大赢得了成千上万电子工程师的喜爱。

客户端采用 WEB 形式，降低开发成本并且具有很高的兼容性。当模块增多，功能复杂的时候可以考虑开发APP，本身 APP 也可以通过 webview 等组建直接嵌入 WEB页面，同时 WEB 也可以直接和微信打通，方便用户使用。

2.2 云平台架构设计

本系统采用 REST 架构。REST(Representational State Transfer)表征状态转移是从资源的角度看待整个网络[4]，分布在网络中的各种资源都是通过 URL(统一资源定位器)来唯一确定，应用程序可以通过 URL 来取得网络资源的表征，从而改变其状态。REST 架构希望通过统一的 Hypermedia Controls，实现标准的可扩展性高的标准语义及表现形式，从而达到无需人工干预、机器之间通用的交互协议边的目的[5]。

物联网(Internet of things)能够让被独立寻址的物体互相连通，其中涉及的联网设备非常庞大，物联网包含的物体个数保守估计在千万亿级别，面对如此强大的资源世界，采用 REST 架构构建物联网系统，在目前来看是最好的解决方案。

3 硬件实现

3.1 主控制器设计

主控制器采用Arduino+Zigbee模块，如图，Arduino 拥有14个数字IO 接口和6个模拟 IO 接口，外部供电5V～9V 直流电源，输出5V 和3.3V 直流电压，采用 Atmega328微处理器控制器芯片。 Zigbee 模块使用 TI 公司的 CC2530芯片，此芯片具有增强型 8051CPU，系统内部可以编程闪存，且其具有4种不同的闪存运行模式模式，可直接在片上系统进行编程且代码移植性好，技术成熟，成本低等优势让其成为目前 ZIGBEE 开发的主流芯片。

3.2 温湿度监测模块

通过DHT11温湿度传感器实时采集数据并通过 Zigbee 网络传输给网关。DHT11具有快速响应、全程测量、数字输出等优点。

3.3 继电器控制模块

主要由继电器和简单的电路构成，用于接收动作命令控制大功率家电设备。

3.4 电路检错模块

电路检错模块独立封装，用于检测设备是否正常，检错电路工作原理：协调器获得开灯指令后，如果电路输出为高电压状态，即设备损坏或电路接触不良等，则客户端和主控制器检错指示灯亮，提醒用户检查电路情况。

4 软件实现

4.1 硬件系统工作流程

设备开始运行先进行初始化，然后尝试连接到云平台，如果没有连接成功则写入日志并再次尝试，三次之后若还没有成功则对用户做出反馈。硬件设备成功连接到网络之后开始等待指令，得到指令之后立即执行指令，成功则继续等待执行下一条指令，如果执行不成功则记录到日志并对用户做出反馈。用户可以随时查看设备日志，方便发现问题并解决问题。

4.2 云平台设计实现用

服务器采用 Node.js 技术实现。Node.js 是一个可以让服务器运行 javascript 脚本的平台，使 javascript 可以像 PHP、Perl、Ruby、Python 等语言一样不需要依赖于浏览器运行。 Node.js 是为实时 WEB 而生，在构建之初就考虑在实时响应、超大规模数据要求下架构的可扩展性。

Node.js的'特点是单线程、异步 IO、事件驱动，这种程序设计模型的优点是性能优异、开发效率高[10]。目前 Node.js 凭借其优秀的特性吸引了一大批开发者和公司，形成了一个庞大的生态系统。成千上万的第三方模块让 Node.js 开发更加高效，因此我们选择采用 Node.js 技术构建智能家庭系统的服务器平台。

4.3 客户端设计实现

通过服务器提供的 API，可以很方便实现各个平台的客户端。为了减少开发周期和尽可能多的适配客户端，我们选择先实现自适应的 WEB 客户端。采用WEB 技术实现客户端，可以一次开发多种

客户端适配，不同尺寸、不同平台的设备都可以得到一个完美的呈现。

5结束语

本文是在参考了其他智能家庭实现方案的基础上，进一步简化流程和优化操作之后设计的一种智能家庭解决方案。相比以往Zigbee网络的智能家庭系统，主要增加了HTTP协议支持，让用户随时随地掌控家庭;采用RESTful风格设计，方便设备连接和二次开发，加入云平台的概念，给智能家庭带来无限可能。目前系统存在的不足是服务器端无法直接发起会话，后期会通过mqtt协议解决这个问题。

篇2：WSN的低功耗湿地土壤监测系统设计论文

WSN的低功耗湿地土壤监测系统设计论文

摘要：针对扎龙自然保护区的土壤环境监测需求，采用CC2530PA模块设计终端节点，基于Z－Stack协议栈搭建自组织传感网络，传感器选取土壤湿度传感器、温度传感器以及雨滴传感器，组建低功耗湿地土壤监测系统。系统结合低功耗路由协议和实际环境监测需求提出采集发送端低功耗节点设计的改进算法，有效地减少节点的功耗、传输延迟和丢包率，从而延长整个网络生存时间。

关键词：自组织网络；无线传感网络；CC2530；低功耗

0引言

扎龙自然保护区是同纬度地区最原始、物种最丰富的湿地自然综合体。湿地内有大面积的沼泽和草甸，苇丛茂密、鱼虾众多，是水禽理想的栖息地。近年来由于人类活动的增多，对其环境有不同程度的破坏和污染。土壤参数作为生态环境的重要的指标之一［1］，可预警环境的前期污染，因此拟采用现代化的监测方法，针对扎龙湿地的重点区域实现土壤参数的监测。无线传感技术对比传统土壤监测手段具有低功耗、体积小、自组网等优势，是现代化监测土壤环境的最佳手段［2］。本文将无线传感网络的技术应用于扎龙自然保护区的土壤监测中，并采用低功耗的路由算法［3－5］搭建高效且节能的传感网络监测平台。

1体系结构及工作原理

土壤环境监测系统由终端采集节点、路由节点、协调器节点和上位机软件组成，系统结构如图1所示。终端采集和路由节点采用CC2530F256组成控制器、CC2591（PA）功率放大器组成收发器，结合土壤湿度、温度和雨滴检测传感设备进行数据的采集、处理、存储，最终协调器通过串口RS485上传至PC上位机终端。数据的解析、存储和曲线绘制等均在上位机终端上完成。上位机设计采用Labview实现对无线传感网络的控制及数据接收。

2系统硬件设计

结合扎龙湿地土壤环境监测要求和传感器功耗、成本、测量范围及精度考虑，选取了土壤湿度传感器YL—69、温度传感器18B20以及雨滴传感器。系统基于CC2530PA模块（尺寸3．6cm×2．7cm；标准SMA天线接口（2．4G天线）；PA使用CC2591，全官方设计，完全兼容最新版协议栈，支持睡眠；可靠距离＞800m，自动重连距离达＞600m）。因此在400m区域内只需一个传感节点即可满足监测要求。终端节点主要负责采集监控区域的土壤环境信息和模数转换。系统硬件功能如图2所示，主要由MCU、传感采集模块、A／D转换、信号调理电路、无线通信模块和电源模块等组成。综合考虑功耗、测量范围、测量精度和成本等问题，最终选择土壤湿度、温度和雨滴传感器，电源模块在采集节点和路由节点上使用锂电池，协调器则使用交流电源供电。

3低功耗节点软件设计

由于终端采集节点采用锂电池供电，随着电量的消耗殆尽节点也会随之失效，直接影响和决定着整个监测系统的生存时间。因此节点的低功耗路由算法显得至关重要。

3．1基于离散组包传输的软件设计

节点的低功耗设计已经得到广泛认可，本系统结合低功耗路由协议和扎龙湿地实际土壤环境监测要求提出了采集发送端低功耗节点设计的改进算法。在实际监测中，考虑到采集的一个或多个环境参数的变化可能是土壤环境受到污染的可能性增加，所以需要对这些数据组包发送。本文结合低功耗路由算法和需要采集的参数提出了离散组包传输设计来降低采集节点端的能耗。由于环境的采集对数据的实时性要求不高，并且采集数据变化缓慢，此方法可以有效的减少数据的冗余，从而降低能耗。

3．2基于离散组包传输的软件设计

传感器节点集成有土壤温度、土壤湿度和雨滴传感器，且节点同时采集3个参数。由于环境参数的变化缓慢，所以测量值的波动变化比较平缓，因此如果周期地上传监测数据，数据产生大量冗余，消耗了大量的节点能量。为了改善节点能量的浪费，本文提出了设置阈值触发节点机制，从而有效延长的节点的生命周期。假设当前已测得环境变量i（i＝1，2，3，…，n）值为Di（t＋1），上一次所测该环境变量值为Di（t），测量周期为T，εi为预设阈值，当｜Di（t＋1）－Di（t）｜＞εi时，即测得某种环境变量的变化超过预设阈值εi时，将测得该环境变量值Di（t＋1）加入发送帧载荷中。当遍历n个传感器，将满足条件的环境变量测量值动态组合加入帧载荷，遍历结束后节点传输数据帧。假如所有环境变量测量值未满足条件，没有数据加入发送帧载荷，节点则不触发射频模块，不发送数据。即根据环境变化以紧凑的方式自适应发送变化量较大的值。其中，εi值和采样间隔T可根据具体情况进行设置。

3．3节点工作流程

节点工作流程图如图4所示。步骤1协调器负责建立网络，完成各节点的初始化。步骤2终端节点采集湿度、温度和雨滴信息。步骤3判定环境变量是否超过环境阈值εi，如果是，则将将测量值Di（t＋1）送入发送帧载荷；否则重新等待数据判定。步骤4判定是否遍历所有传感器，如果是，则传输动态组合数据帧；如果否，则继续执行步骤。

4测试结果与分析

测试地点选取扎龙自然保护区，测区长1200m、宽400m，布置6个传感节点、2个路由节点和1个协调器节点，节点采用锂电池供电，节点部署图如图5所示。同时采用标准测试仪与采集结果进行对比测试，并且对比采用低功耗传感节点和周期性采集节点进行分析。

4．1节点功耗测试

无线传感器网络中节点的.功耗直接影响着整个网络的生存时间。节点的射频消耗的能量占节点消耗的大部分能量，因此在相同时间下，发送的数据帧总长度与节点能耗成正比例关系。分析时间设定为2014年6月26日至2014年7月25日为期30天的监测数据为参考，对比低功耗节点与周期发送节点的发生数据帧总长度，每12h统计一次，测试结果如图6所示。对比测试数据显示采用离散组包算法的低功耗节点和周期传输节点（2min）减少了59．4％的功耗，节能效果明显，适合长期监测。

4．2网络稳定性测试

定时发送15000个数据包，重复试验20次，统计周期传输与低功耗节点的丢包率。图7、图8分别为丢包率测试和数据包延迟对比。对比图7、图8显示的性能曲线，分析计算出低功耗节点的平均丢包率为0．95％，周期传输节点的丢包率为2．8％。比较得出低功耗节点传输丢包率低，数据包延长小且更加稳定，离散组包传输大大减少了数据量的冗余。本文提出的算法能够明显降低传感节点的功耗、减少数据包的时延和延长整个无线传感网络的工作时间。

4．3监测数据精度测试

测试从2014年6月26日8时至2014年6月27日8时为期2天的监测数据为参考，采集数据有土壤湿度和温度2种。测试仪的数据输出为连续曲线，周期传感节点以2min为周期采集数据，低功耗节点采用自适应离散组包传输。图9、图10为土壤温度和湿度采集数据对比。由图9、图10可见，理论测试和实际测试数据基本吻合。5结论与讨论本文通过对传统无线传感网络分析，提出了基于离散分组传输的节点低功耗算法。通过实践测试和分析可知，低功耗算法有效地减少了节点功耗、提高传输数据效率并且降低了数据的冗余量，进而延长了整个网络上生存时间，为建立长期监测网络提供了可行性和便利性。

参考文献

［1］闫长平，马延吉．人类产业活动对湿地环境的影响研究进展［J］．湿地科学，2010，（1）：98～104

［2］王丽娟，刘玉珍．无线传感网络节点低功耗算法改进［J］．微计算机信息，2010，（19）：111～112，51

篇3：浅谈基于WSN低碳型智能地铁站能量管理系统设计论文

浅谈基于WSN低碳型智能地铁站能量管理系统设计论文

一、引言

随着地铁建设的不断发展，我国各大城市地铁线路和地铁站数量不断增加，地铁站规模的不断扩大及其内部配套设施也日趋完善，这使得地铁系统的能量消耗不断增加。因此，实现地铁站的节能对整个轨道交通系统的节能工作至关重要。目前，地铁站能耗设备的节能管理方面仍存在许多的缺点与不足，如空调系统部分虽有了集中的控制与调节，但未能根据实际情况而做出更人性化的调节与控制;照明系统部分缺乏智能控制，未能根据实际应用情况做出节能调节;电梯、自动扶梯虽然自身具有一定节能设计，但仍存在着较大的局限性等。针对存在的问题，本文设计一个基于WSN低碳型智能地铁站能量管理系统，以实现对地铁站能耗的集中管理，从而达到有效节能的效果。

二、地铁站能耗情况分析

(一)地铁站能耗分布

地铁系统运营过程中最大的能量消耗包括车载的运行能耗和地铁车站的能耗。据不完全统计，地铁车站能耗是地铁系统的主要能耗构成，大约占地铁系统总能耗50%。随着科技的快速发展，人们的安全意识也在不断增强，地铁车站的能耗呈现着不断增长的趋势。如地铁车站使用了一系列为人身安全而设计的设备和设施，例如安全门、屏蔽门、防火设备等。与此同时，为了旅客乘车的方便，地铁站还设置了相应的信息装置等，这些设备以及设施都在各种程度上增加了地铁站的能耗。

可以看出，地铁站主要的能耗设备包括空调系统、照明系统、电梯及自动扶梯等车站设备。

(二)地铁站能量管理存在的不足

目前，我国在地铁运营中引进了BAS(BuildingAutomationSystem)系统，该系统虽实现了对各设备的一般控制，保证了各耗能设备的正常运行，并在节能方面也起到了一定的作用，但仍存在着明显的不足。首先，该系统缺少一种立足于全局、针对地铁站整体区域内用电设备的综合能耗统计分析以及调度控制的方法。其次，该系统对中央空调系统的节能控制方法是通过增加控制器数量来实现对某一部分的节能控制，这种方法从整个系统的角度看不够全面而且不太合理。例如，地铁站某一时段无人或人较少时，地铁站的设备却仍然是全力开着，这样就算设备的运行效率非常好，此时设备所输出的能量也没有被有效利用，甚至可以说完全浪费。之所以会出现这样的情况，是因为采用的BAS系统并没有考虑到中央空调的各个系统之间是彼此关联的，并非完全独立。也就是说，其节能主要是限制在对局部的优化，而未考虑到输出的能量是否能被有效利用。从一个整体系统的角度看，我们想要达到的是系统整体能量效率的一个最优化。因此，需要一个能够基于全局以及系统观念的节能系统。

此外，对于地铁车站的用电设备，例如照明系统、电梯及自动扶梯系统、自动检售票系统AFC等，目前所采用的均是统一时间打开、统一时间关断的方式。例如，每天早上五点半时特定工作人员便将所有的设备打开，到了晚上十一点半时又统一关断，而在这一整天中不管是人员活动高峰时段还是无人之时，所有这些车站设备均处于时刻运行的状态，这又造成了另一严重的能源浪费。目前我国虽然针对性地采取了一定的节能措施，但都局限在局部的节能，没能够从更大程度、更大范围的角度考虑节能，因此，地铁站的节能工作仍是一项长期任务。

三、能量管理系统的结构及工作原理

(一)系统结构

能量管理系统根据其功能的情况划分为三个子系统:能量的检测与控制子系统、通信网络子系统以及能量管理与调度子系统。

1.能量的检测与控制子系统。该部分由大量传感器节点组成，而这些分布的传感器节点是系统的末梢神经与执行部件，具有各异的检测及控制功能，主要负责检测地铁站能量的实际使用情况，控制车站设备的能量供给。

2.通信网络子系统。由WSN(WirelessSensorNetwork，无线传感器网络)组成。该部分传感器节点具备无线通信功能，能够自组织地形成带有通信功能的无线网络。这些拥有着检测与控制作用的传感器节点自行组织在一起而构成了多个不同区域的监测与控制网络，通过以太网与远端的能量管理服务器相连，组合成为更大的多级通信网络，从而把各个子系统连接起来变成一个整体的神经网络。

3.能量管理与调度子系统。在能量检测的基础上，对能量进行按需的动态分配与优化调度。

(二)系统工作原理

首先，通过能量的检测与控制子系统检测地铁站相关能量参数，比如站厅或站台的照度、温度与湿度，灯具及风机的开关状态，人员的活动情况，其他车站设备应用情况等。采集的数据经通信网络子系统传送到系统的远端能量管理服务器。该服务器具备数据库功能，有着强大的数据分析能力以及数据处理能力，其接收到数据后先存入数据库，通过数据分析与处理获得能量的传输效率、利用效率及能量需求。然后，根据能量效率及能量需求，利用相关能量管理策略从而制定能量调度任务。最后，通过通信网络子系统将相应的能量分配与调度信息传达到各传感器节点，从而对有关设备的用能进行控制。例如车站照明系统及空调系统部分，感知传感器如果感测到有人，这时候节点将进行能量各参数的数据采集，包括采集地铁站(站厅或站台等)的光照度、温度、人的活动情况、风机或者照明设备的开关状态等，随后这些数据通过通信网络传送给服务器。服务器对地铁站(站厅或站台等)光照度与设定照度的差值、温度与设定温度的差值、人员活动频度等进行分析:若当前光照度较设定值低，说明需要加大照明;若当前温度较设定值高，说明需要加大冷气。服务器将根据有关算法获取该区域实际所需要的能量值(如多少冷量)，而后根据实际需求将能量控制命令发布给地铁站(站厅或站台等)的传感器节点，控制打开风机或者照明设备，如需加大冷气，则给冷冻泵下达能量调度信息，增加冷冻泵的冷量输出，实现在能量合理利用并且环境温度适中、舒服的基础上达到一个能量供需的平衡。又如自然光能够满足实际需要时，节点能够调节灯管亮度变低或者是直接关闭照明设备。假如感知传感器感测到无人时，能够自动将风机与照明设备关闭，从而实现节能。

四、系统的硬件组成及软件功能

(一)系统的组成

构建基于无线传感器的地铁站能量管理系统，将地铁站的各个主要用电设备进行无线网络连接，采集及分析用电设备的运行状态，统计出车站设备用电状态及能耗，并给出最优节电方案及实现措施。

ARM(S3C2410A)模块处理人机界面和记录工作。用户可以通过人机界面设定系统所需要的.各种参数，将各个节点采集的数据进行汇集、分析、显示、存储、处理，向上可实现对外部网络的连接，为远程控制的实现提供便利，而向下可与各子系统间进行通信。

CC2538(基于ARMCortexM3的MCU)组建各子系统协调器及控制器节点，是系统的主要组成部分。CC2538实现两部分功能，一是实现ZigBee终端节点功能，将各种类型传感器数据进行采集、存储，并实现对终端设备的控制;二是实现ZigBee网络协调器功能，采集各终端的设备数据，并负责建立基于Zigbee的无线网络连接。

(二)系统的软件功能

1.上位机主要是将子节点采集到的各种信息进行翻译、存储、显示，将控制信息经过处理后，发送到子节点执行，从而实现对整个系统的控制和监测。

2.协调器是整个网络的关键部分，它的主要任务是负责网络的启动、发现在它所及范围里面的终端节点，组织节点，然后逐个为节点分配网络地址。协调器按照命令要求，完成各个终端节点传输的各类数据的接收工作，并对数据进行处理，同时向上位机传输数据。

3.ZigBee终端节点将各种传感器所采集到的各种不同类型的数据发送到协调器节点，ZigBee终端节点一启动便开始进行硬件以及协议栈的初始化，而在协议栈初始化的过程中依照任务的优先等级给所有的任务进行空间的分配。终端节点能够完成网络自动的搜索以及加入网络的功能，在终端节点自动加入网络时，将向协调器节点发出请求绑定的信息，然后等待协调器节点的绑定响应。如果成功，则绑定完成，进而构建起了与协调器之间的通信，并且在绑定成功后，终端节点会定时地将数据发送到协调器。

五、结论

基于WSN低碳型智能地铁站能量管理系统，采用了基于ZigBee的无线网络，构建的能量管理系统对地铁站车站设备能耗情况实行统一检测、分析、管理与调度，从而实现了对地铁车站的真正节能，可见该系统具有显著的节能效果。随着轨道交通行业的不断发展，将系统节能思路扩展到地铁线路、车辆站段等轨道交通行业，将有着巨大的发展空间。

篇4：无人飞艇监测系统设计论文

无人飞艇监测系统设计论文

0引言

目前，以系留气球和自控飞艇为代表的飞艇以其耗能少、滞空时间长、载重量大等优点广泛用于军用、民用等领域。近年来，以具有3km滞空高度能力的系留气球和平流层自控飞艇浮空平台为代表的大型无人飞艇项目更是成为研究的热点，具有广阔和良好的应用前景。大型无人飞艇实际可升空高度和滞空时间与飞艇气囊的充气量大小密切相关，因此，为保证飞艇的升空与回收安全，必须对气囊的充气量大小进行监测，为放飞决策提供可靠的数据支撑。

传统的监测手段都是以气囊饱满度定性估计，具有很大的主观性和不确定性，所以对大型无人飞艇气囊的体积定量测量就显得非常迫切。以激光扫描为代表的光学三维大尺寸测量技术与传统的激光点对点的测距技术不同，激光扫描测量技术的发展为空间信息的获取提供了全新的技术手段，由传统的人工单点数据获取转变为连续自动数据获取，提高了观测的速度和准确度，由于其融合了激光反射强度和物体色彩等光谱信息，可以真实描述目标的整体结构、形态特性以及光谱特征，具有测量范围大、准确度高、通用性强等特点，已成为大型飞行器、地形地貌、城市建筑三维重建等大尺寸物体几何量测量的主要手段之一。

基于三维激光测量的大型无人飞艇气囊体积监测系统，是通过激光扫描获得气囊曲面点到激光扫描仪的距离，而后通过一系列的坐标转换、数据处理最终构建气囊的三维几何模型，从而定量计算出气囊的体积［1］。由于激光扫描获取点云的速度较快，可以满足对飞艇气囊体积进行即时监控的要求。

1系统设计

在飞艇气囊底腹部中心位置安装一个转动能力不小于180°的云台，具有180°扇区跨度扫描能力的二维激光阵列扫描仪装在云台上，实现对充气后气囊外形特征点的快速扫描。设计总体路线是:艇载计算机对激光扫描原始数据包进行解算，转化为三维坐标体系，随后通过内插值、滤波技术重构气囊外形轮廓，最后通过积分获得气囊的体积。

以扫描仪为原点O，囊体的平行切平面XbOYb为基准面。云台0时刻从零位线起，在设定的角速度ω下匀速转动，考虑云台零位线与扫描基准线相差一个角度ψ0，则通过扫描基准线的时刻为tb=ψ0/ω。从tb时刻开始采集数据，每隔Δt(即每隔ωΔt的间隔角)对气囊基准面以上的断面进行扫描，扫描仪按均分原理保留每个扫描断面特征点到扫描原点的距离数据，当云台工作时间达到tb+180/ω时，完成对基准面XOZ以上的气囊特征点的扫描，采集工作停止，云台复位，等待下一个扫描采集指令。

2关键技术

2.1内插值法

无人飞艇气囊体积监测系统涉及的关键技术之一是扫描仪采集到气囊外形特征点后，如何将已有特征点通过网格插值，重构出气囊的三维外形轮廓。本设计采用双线性插值算法构建三角网格结构，然后构建计算网格，对每个计算网格点在三角网格结构中进行搜寻插值，通过查找均分点位于哪个三角形中来构建其高程差值，获得网格点整齐均分的计算网格坐标，最终构建气囊的三维特征外形。为计算网格点在三角网格中的位置。为了确保计算网格点高程插值的一一对应属性，在对气囊外形进行三维重建时采用了区域分块技术，把气囊分为多个部分分别进行计算，最后通过面拼接将各部分体积累加即为总体积。

2.2数据滤波

由于无人飞艇气囊为柔性囊体，飞艇气囊体积监测装置使用时无法进行刚性固定，扫描仪在扫描时的晃动振动将形成散乱点或者空洞等杂波或噪声，需要通过对点云数据进行去噪滤波，以保证原始数据点的平滑特性。假设某一断面采集了n个数据点，当对点Si((n－j)＞i＞j)进行滤波时，先根据不同的测量环境选定参数值j(j的.取值一般为2到5之间)，求出Si及两边相邻的各j个点Si－j，…，Si，Si+1，…，Si+j到激光器S0的距离Di－j，…，Di，Di+1，…，Di+j;而后对距离设定权值。

2.3控制及采集方案

控制及采集系统由激光扫描仪、小型云台、串口/以太网信号转换器、艇载以太网交换机、光纤收发器和地面测控计算机组成，为避免定位误差的累积，每个扫描周期后云台都将复位至原始位置，小型云台在水平面从0°转动至200°再复位至0°的时间为一个扫描周期，扫描周期T0的值随着云台的水平转速的大小而变化，云台的水平转速可通过地面测控计算机上的云台控制软件来设定。考虑到测量误差，舍弃云台(0°，10°)和(190°，200°)两个不匀速运动的区间，只选取扫描周期中云台转速均匀的中间段(10°，190°)进行采集，采集角度范围依然保持为180°。地面测控计算机的采集频率根据采集周期和最小采样角度来确定，本方案中采样角度为1°～5°，采集频率f与扫描周期T0之间的关系。

3试验结果

采用某型飞艇气囊对无人飞艇气囊体积监测装置进行测试验证，无人飞艇气囊体积监测装置对气囊进行激光扫描后，通过坐标转换、数据处理重构出气囊的三维特征外形。经与结构设计工程师确认，气囊充气饱和后的体积设计理论值为234m3，对气囊连续进行6次测量，测试结果如表1所示，6次测量均值为235.08m3，重复性为0.47m3，实测均值与设计理论值相对误差为0.46%，相对误差控制在±1%以内，单次测量时间小于10s，无人飞艇气囊体积监测装置可以满足对囊体体积即时测量的要求。

4结束语

本文将三维激光扫描技术引入无人飞艇气囊体积测量，通过激光扫描获取气囊点云数据，采用双线性插值算法构建三角网格，最终重构气囊的三维几何模型，实现了对无人飞艇气囊体积即时监测，实验结果表明，体积测量相对误差在±1%以内。另外，针对现场实际使用情况还可以做以下几方面的改进:①对于采样点拟合表面与真实表面的误差，以及测量过程中气囊外形由于外界干扰所产生的形变误差，可采用k－最近邻方法构造气囊表面的三角形网络，结合设计外形以及制造过程中引入的常见外形偏差及分布的分析，获得每个三角形的先验曲面形式，最终重建三维表面;②对于气囊饱和度较小时产生的扫描盲区所引入的拟合处理误差，可配合艇内摄像机来综合评定特征外形;③通过优化软件算法进一步缩短单次测量的时间，提高系统测量准确性。

篇5：监测系统设计管理的论文

摘要：大型桥梁健康监测力求对结构整体行为的实时监控和对结构状态的智能化评估。同时，对大跨度桥梁设计理论与力学模型的验证以及对结构和结构环境中未知或不确定性问题的调查与研究也正融入桥梁健康监测的内涵。本文首先简要地总结十多年来桥梁健康监测的研究状况，然后较系统地阐述桥梁结构健康监测的新概念，并从桥梁工程发展的角度探讨大型桥梁监测系统设计的有关问题，以期为监测系统的开发提供借鉴。

关键词：健康监测监测系统监测项目桥梁

20世纪桥梁工程领域的成就不仅体现在预应力技术的发展和大跨度索支承桥梁的建造以及对超大跨度桥梁的探索，而且反映于人们对桥梁结构实施智能控制和智能监测的设想与努力。近来桥梁抗风、抗震领域的研究成果以及新材料新工艺的开发推动了大距度桥梁的发展；同时，随着人们对大型重要桥梁安全性、耐久性与正常使用功能的日渐关注，桥梁健康监测的研究与监测系统的开发应运而生。由于桥梁监测数据可以为验证结构分析模型、计算假定和设计方法提供反馈信息，并可用于深入研究大跨度桥梁结构及其环境中的未知或不确定性问题，因此，桥梁设计理论的验证以及对桥梁结构和结构环境未知问题的调查与研究扩充了桥梁健康监测的内涵。本文结合近十年来桥梁健康监测的研究状况以及大跨度桥梁工程的研究与发展，较系统地阐述桥梁健康监测的内涵，并由此探讨监测系统设计的有关问题。

一、桥梁健康监测系统与理论发展简况

1．监测系统

80年代中后期开始建立各种规模的桥梁健康监测系统。例如，英国在总长522m的三跨变高度连续钢箱梁桥Foyle桥上布设传感器，监测大桥运营阶段在车辆与风载作用下主梁的振动、挠度和应变等响应，同时监测环境风和结构温度场。该系统是最早安装的较为完整的监测系统之一，它实现了实时监测、实时分析和数据网络共享。建立健康监测系统的典型桥梁还有挪威的Skarnsundet斜拉桥（主跨530m）［2］、美国主跨440m的SunshineSkywayBridge斜拉桥、丹麦主跨1624m的GreatBeltEast悬索桥［3］、英国主跨194m的Flintshire独塔斜拉桥[4]以及加拿大的ConfederatiotBridge桥[5]。我国自90年代起也在一些大型重要桥梁上建立了不同规模的结构监测系统，如香港的青马大桥、汲水门大桥和汀九大桥，内地的上海徐浦大桥以及江阴长江大桥等[6~8]。

从已经建立的监测系统的监测目标、功能以及系统运行等方面看，这些监测系统具有以下一些共同特点：

（1）通常测量结构各种响应的传感装置获取反映结构行为的各种记录；

（2）除监测结构本身的状态和行为以外，还强度对结构环境条件（如风、车辆荷载等）的监测和记录分析；同时，试图通过桥梁在正常车辆与风载下的动力响应来建立结构的“指纹”，并藉此开发实时的结构整体性与安全性评估技术；

（3）在通车运营后连续或间断地监测结构状态，力求获取的大桥结构信息连续而完整。某些桥梁监测传感器在桥梁施工阶段即开始工作并用于监控施工质量；

（4）监测系统具有快速大容量的信息采集、通讯与处理能力，并实现数据的网络共享。

这些特点使得大跨度桥梁健康监测区别于传统的桥梁检测过程。另外需要指出的是，桥梁健康监测的对象已不再局限于结构本身：一些重要辅助设施的工作状态也已纳入长期监测的范围（如斜拉索振动控制装置[4]等）。

2．理论研究

十多年来，桥梁健康监测理论的研究主要集中于结构整体性评估和损伤识别。由于基于振动信息的整体性评估技术在航天、机械等领域的深入研究和运用，这类技术被用于土木结构中除无损检测技术以外的最重要的整体性评估方法并得到广泛的研究【1，7，9～11】。人们致力于基于振动测量值的整体性评估方法研究的另一个原因是，结构振动信息可以在桥梁运营过程中利用环境振动法获得，因此这一方法具有实时监测的潜力。

结构整体性评估方法可以归结为模式识别法、系统识别法以及神经网络方法三大类【1】。结构模态参数常被用作结构的.指纹特征，也是系统识别方法和神经网络法的主要输入信息。另外，基于结构应变模态、应变曲率以及其他静力响应的评估方法也在不同程度上显示了各自的检伤能力[10]。然而，尽管某些整体性评估技术已在一些简单结构上有成功的例子，但还不能可靠地应用于复杂结构。阻碍这一技术进入实用的原因主要包括：①结构与环境中的不确定性和非结构因素影响；②测量信息不完备；③测量精度不足和测量信号噪声；④桥梁结构赘余度大并且测量信号对结构局部损伤不敏感。

另外，从评估方法上，目前对大跨度桥梁的安全评估基本上仍然沿袭常规中小桥梁的定级评估方法，是一种主要围绕结构的外观状态和正常使用性能进行的定性、粗浅的安全评价。

二、桥梁健康监测新概念

桥梁健康监测的基本内涵即是通过对桥梁结构状态的监控与评估，为大桥在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况严重异常时触发预警信号，为桥梁维护潍修与管理决策提供依据和指导。为此，监测系统对以下几个方面进行监控：

·桥梁结构在正常环境与交通条件下运营的物理与力学状态；

·桥梁重要非结构构件（加支座）和附属设施（如振动控制元件）的工作状态；

·结构构件耐久性；

·大桥所处环境条件；等等。

与传统的检测技术不同，大型桥梁健康监测不仅要求在测试上具有快速大容量的信息采集与通讯能力，而且力求对结构整体行为的实时监控和对结构状态的智能化评估。

然而，桥梁结构健康监测不仅仅只是为了结构状态监控与评估。由于大型桥梁（尤其是斜拉桥、悬索桥）的力学和结构特点以及所处的特定环境，在大桥设计阶段完全掌握和预测结构的力学特性和行为是非常困难的。大跨度索交承桥梁的设计依赖于理论分析并过风洞、振动台模拟试验预测桥梁的动力性能并验证其动力安全性。然而，结构理论分析常基于理想化的有限元离散模型，并且分析时常以很多假定条件为前提。在进行风洞或振动台试验时对大桥的风环境和地面运动的模拟也可能与真实桥位的环境不全相符。因此，通过桥梁健康监测所获得的实际结构的动静力行为来验证大桥的理论模型、计算假定具有重要的意义。事实上，国外一些重要桥梁在建立健康监测系统时都强调利用监测信息验证结构的设计。

桥梁健康监测信息反馈于结构设计的更深远的意义在于，结构设计方法与相应的规范标准等可能得以改进；并且，对桥梁在各种交通条件和自然环境下的真实行为的理解以及对环境荷载的合理建模是将来实现桥?quot;虚拟设计“的基础。

还应看到，桥梁健康监测带来的将不仅是监测系统和对某特定桥梁设计的反思，它还可能并应该成为桥梁研究的”现场实验室“。尽管桥梁抗风、抗震领域的研究成果以及新材料新工艺的出现不断推动着桥梁的发展，但是，大跨度桥梁的设计中还存在很多未知和假定，超大跨度桥梁的设计也有许多问题需要研究。同时，桥梁结构控制与健康评估技术的深入研究与开发也需要结构现场试验与调查。桥梁健康监测为桥梁工程中的未知问题和超大跨度桥梁的研究提供了新的契机。由运营中的桥梁结构及其环境所获得的信息不仅是理论研究和实验室调查的补充，而且可以提供有关结构行为与环境规律的最真实的信息。另外，桥梁振动控制与健康评估技术的开发与应用性也需要现场试验与调查。

综上所述，大型桥梁健康监测不只是传统的桥梁检测加结构评估新技术，而是被赋予了结构监控与评估、设计验证和研究与发展三方面的意义。

三、健康监测系统设计

篇6：监测系统设计管理的论文

两座大型桥梁健康监测系统的测点布置情况可以看出，两个监测系统的监测项目与规模存在很大差异。这种差异除了桥型和桥位环境因素外，主要是因为对各监测系统的投资额和（或）建立各个系统的目的（或者说是对系统的功能要求）不同。因此，桥梁监测系统的设计实际上有意或无意地遵循着某些准则。

显然，监测系统的设计应该首先考虑建立该系统的目的和功能。上节所述的桥梁健康监测三方面的意义也正是桥梁健康监测的目的和功能所在。对于特定的桥梁，建立健康监测系统的目的可以是桥梁监控与评估，或是设计验证，甚至以研究发展为目的；也可以是三者之二甚至全部。一旦建立系统的目的确定，系统的监测项目就可以基本上确定。另外，监测系统中各监测项目的规模以及所采用的传感仪器和通信设备等的确定需要考虑投资的限度。因此在设计监测系统时必须对监测系统方案进行成本一效益分析。成本-效益分析是建立高效、合理的监测系统的前提。

根据功能要求和成本一效益分析可以将监测项目和测点数设计到所需的范围，可以最优化地选择并安装系统硬件设施。因此，功能要求和效益-成本分析是设计桥梁健康监测系统的两大准则。

2．监测项目

不同的功能目标所要求的监测项目不尽相同。绝大多数大跨度桥梁监测系统的监测项目都是从结构监控与评估出发的，个别也兼顾结构设计验证甚至部分监测项目以桥梁问题的研究为目的[5]。文献［12］通过对国内多座运营中的斜拉桥进行大量病害调查与检测分析，提出了用于斜拉桥状态监控与评估的颇具代表性的监测项目。

如果监测系统考虑具有结构设计验证的功能，那就要获得较多结构系统识别所须要的信息。因此，对于大跨度余支承桥梁，须要较多的传感器布置于桥塔、加劲梁以及缆索/拉索各部位，以获得较为详细的结构动力行为并验证结构设计时的动力分析模型和响应预测。另外，在支座、挡块以及某些连结部位须安设传感器拾取反映其传力、约束状况等的信息。

目前，某些监测系统以开发结构整体性与安全性评估技术为目的之一。结合桥梁问题研究的监测系统虽不多见，但有些系统也有监测项目是专为研究服务的。与理论研究相关的监测项目可以根据待研究问题的性质来确定。从目前桥梁工程的发展状况看，以下几方面的问题可以借助桥梁健康监测进行深入研究或论证。

·抗风方面：包括风场特性观测、结构在自然风场中的行为以及抗风稳定性。

·抗震方面：包括研究各种场地地面运动的空间与时间变化、土-结构相互作用、行波效应、多点激励对结构响应的影响等。通过对墩顶与墩底应变、变形及加速度的监测建立恢复力模型对桥梁的抗震分析具有重要的意义。

·结构整体行为方面：包括研究结构在强风、强地面运动下的非线性特性，桥址处环境条件变化对结构动力特性、静力状态（内力分布、变形）的影响等。这对于发展基于监测数据的整体性评估方法非常重要。

·结构局部问题：例如边界、联接条件，钢梁焊缝疲劳及其他疲劳问题，结合梁结合面（包括剪力键）的破坏机制，等等。索支承桥梁缆（拉）索和吊杆的振动与减振、局部损伤机制等也值得进一步观察研究。

·耐久性问题：桥梁结构中的耐久性问题尚有许多问题须要深入研究。缆（拉）索与吊杆的腐蚀、锈蚀问题尤须重视。

·基础：大直径桩的采用也带来一些设计问题，直接套用原先用于中等直径桩的计算方法不很合理。借助大型桥梁监测系统调查大直径桩的变形规律、研究桩的承载力问题，也是设计部门的需要。

四、小结

（1）桥梁结构健康监测不只是传统的桥梁检测技术的简单改进，而是运用现代传感与通信技术，实时监测桥梁运营阶段在各种环境条件下的结构响应与行为，获取反映结构状况和环境因素的各种信息，由此分析结构健康状态、评估结构的可靠性，为桥梁的管理与维护决策提供科学依据。同时，大型桥梁结构健康监测对于验证与改进结构设计理论与方法、开发与实现各种结构控制技术以及深入研究大型桥梁结构的未知问题具有重要意义。因此，健康监测为桥梁工程的发展开辟了新的空间。

（2）大型桥梁健康监测三方面的意义反映了从事桥梁维护管理、设计咨询和理论研究不同领域人员所关注的问题。监测系统的设计应以功能要求和效益－成本分析为基本准则。此外，监测系统的设计应该通过布点优化分析，并且考虑到系统实施中的非常重要的通信问题。

（3）对于大跨度斜拉桥、悬索桥而言，整体性评估只是结构安全状态评估的一部分，不可能仅通过整体性评估来解释桥梁结构的安全状态。同时，大跨度桥梁的力学特点决定其安全评估的概念上和方法上不同于常规的中小桥梁。

（4）在跨度桥梁结构安全状态评估的目的是控制大桥运营风险及支持减灾决策。因此结合桥梁健康监测系统的安全评估，应该可以通过获取的监测数据评估桥梁结构的基本状态和结构行为。定期或在偶发事件（如地震）发生后识别结构的损伤和关键部位的变化，并且对大桥结构生命期各阶段的承载能力和抗风、抗震能力作出客观的定量的评估。

篇7：无线智能家庭安防系统的设计

无线智能家庭安防系统的设计

文章给出了以单片机AT89s52为核心的无线智能家庭安防系统的设计方法.该无线智能家庭安防系统具有人体红外检测、门窗报警、煤气泄漏监测报警等功能.并且利用DTMF芯片通过电话网向用户发送报警信息.

作者：邱科慧贺无名作者单位：湖州师范学院,浙江,湖州,313000 刊名：现代企业文化英文刊名：MORDEN ENTERPRISE CULTURE 年，卷(期)： ”"(35) 分类号：X924 关键词：单片机红外检测电话报警

篇8：浅析环境保护监测系统设计论文

浅析环境保护监测系统设计论文

环境保护监测工作是一项具有针对性、长期性和时效性的工作，由于受到社会和环境因素的影响，使其出现了诸多问题，难以准确的监测环境问题。随着计算机相关技术的进步与发展，针对环境保护监测工作的实际情况，设计出适应于环保监测工作的管理系统，实现监测数据的查询、分析、存储以及统计功能，大大降低了数据监测管理的工作量，提高了监测数据传输过程中的安全性、及时性和完整性，确保监测数据处理工作朝着规划化、自动化方向发展，最大程度提高环境监测工作的效率与质量，推动环保事业健康发展。

引言

近年来，我国经济飞速发展的同时，出现了诸多的环境污染恶化问题，给人民的工作和生活造成了极大的困难，甚至危害到了人民的身心健康，抑制了我国经济建设的脚步。在这样的背景下，社会大众对环保的重视程度越来越高，环保信息化成为了全社会共同关注的课题。随着计算机相关技术的进步与发展，我国在环保信息化工作上取得了较大成效，但是与国际先进水平仍然存在较大的差距，需要进一步提高环境信息化保护工作的效率。

一、环保监测系统功能模块设计

1.1 系统管理子模块

系统管理员是环保监测系统唯一超级用户，拥有最高的系统管理和操作权限。在对本系统进行设计时，应该将用户新建、管理、删除以及初始化管理的权利划分为管理员的权限，同时也可以登录系统并进行必要的维护和设置，如数据输入和输出、备份、删除、恢复等。普通用户的.权限包括监测数据的录入、查询、修改、浏览、生成和打印各种报表等内容。为提高监测数据的安全性和完整性，普通监测人员对系统的使用权限应该受到时间的限制。

1.2 数据管理子模块

该模块主要包括设置监测点、浏览、录入和修改监测数据、生成日报等。除了设置监测点是超级管理员的权限外，其他子模块使用对象主要针对的是普通监测人员。由于社会某些因素的增加，环境保护监测点也会增加，需要专门设计监测点设置功能，由系统超级管理员完成相应设置。在实际监测工作中增加了新的监测点，系统管理员首先得到子模块下的功能中加入新监测点的名称，再进行功能的设置。功能设置完成后，数据浏览、录入和修改等功能界面中会自动加入新的监测点数据录入项。浏览的监测数据通常由自动统计后结果和监测数据两部分组成。生成日报实质就是完成日报模拟显示和打印。

1.3 查询统计子模块

查询统计子模块由月末、年报统计、数据查询以及监测通报等功能组成，该模块面向系统中所有的用户。不管是系统管理员还是普通监测人员都可以通过月末和年报统计功能生成月报表和年报表，并将其进行模拟显示和打印。数据查询功能主要设计了条件查询和时间查询，用户可以通过输入一段时间或者某个时间点进行监测数据的查询，也可以根据系统中所设计的条件选择进行数据的帅选。监测通报功能设计的主要目的是针对局部污染事故的应急处理。

1.4 数据打印子模块

数据打印子模块设计的目的是为用户提供专项报表的页面设置、模块显示和打印功能，该模块中所有功能是面向系统中全部用户的。

1.5 系统帮助子模块

系统帮助子模块是为用户提供指导性的帮助，如文档阅读可以帮助用户准确、快捷的对系统进行正确操作，该模块功能也是面向系统中所有用户。

二、试析环保监测系统实现自动统计方法

自动统计作为环保监测系统全自动化和半自动化操作的实现手段，对提高环境监测工作的效率具有十分重要的意义。环境保护监测系统自动统计功能主要由日统计、月统计以及年统计三部分内容组成，为实现该系统自动统计功能，降低监测人员工作强度，提高监测数据的安全性和完整性，可以结合以下两种方法进行分析：

2.1 全自动统计方法

对监测数据每日统计主要采用的是全自动统计方法，监测人员将数据录入保存后，系统会按照监测项目代码的顺序，自动进行统计汇总。对不同检测时间的数据而言，应对数据中的最大值、最小值、平均值以及超标值进行统计，并将统计结果自动存储在监测项目的数据库中。

2.2 半自动统计方法

半自动统计方法是针对月统计和年统计工作，监测人员进入月、年统计功能界面，输入统计时间段，选择想要统计的监测项目名称，系统可以根据用户设置的条件，对监测项目进行统计，并将统计结果在界面上显示出来。

三、概述环保监测系统设计原则

环保监测系统在设计过程中，需要从系统实现的功能以及后期使用性能进行考虑，提高系统的各项性能。

3.1先进性。环保监测系统主要有良好的人机交互界面，采用先进、成熟的硬件和软件进行平台的搭建，以确保操作流程的方便性。

3.2安全性。环保结构体系具有一定的分散性，各个现场端和不同级别的环保局分布较为广阔，整个系统需要通过互联网进行数据交互。因此就必须确保数据在互联网中通信的安全性，需要建立专用的数据通道，提高数据传输的及时性、安全性和完整性。对于保密性较强的环保监测数据，监测系统应该提供删除、恢复以及备份等功能，确保任何情况下数据的安全。

3.3易扩展性。扩展性主要体现在系统结构的扩展，数据处理能力的提高，应用管理软件功能的完善，扩展性往往具有一定的经济性和方便性，能有效的避免重复投资等问题。由于环境保护监测点较多，且分布较广阔，对系统数据处理能力的要求也越来越高。采用构件化平台能满足大型信息系统构架要求，因其具有高稳定性、可伸缩性、易扩展性等，能更好的适应于环保体系业务的扩展，同时可以根据环保监测需求配置功能模块，提高系统的扩展性和灵活性。

3.4容错、冗余设计体系。在环保监测系统运行过程中，可能会因为一些因素的影响，出现断电断网、数据中断等故障，无法确保信息数据传递的及时性和准确性。因此可以在监测现场加装UPS和自动判断数据上传体系，以确保断电后监测点能继续工作，无法及时上传的数据可以进行保存，故障解决后可将保存的数据自动补传到数据服务器，确保数据的完整性。

结语

环境保护监测数据反馈的及时性和准确性，对社会和企业环境保护工作具有十分重要的意义。多年来，环境保护监测管理工作处于手工阶段，每天的环境监测数据需要工作人员现场监测并手写到相应的报告中，这样不仅工作量较大、重复性较大高，不仅造成了大量人力物力的浪费，还容易使得工作人员出现消极怠工的情绪，造成数据上报不及时、不完整、不准确等现象，给环境保护工作带来了不可估量的损失。在计算机技术和信息技术的发展下，我国各行业逐渐实现了信息化办公，同样也给环保监测管理工作带来了新的发展机遇。一套功能齐全、性能优异的环保监测系统，能自动将数据进行收集、汇总，大大降低了工作量，提高了环保监测工作的效率，为推动环保事业快速发展具有十分重要的意义。

篇9：电力设备智能无线温度监测系统论文

电力设备智能无线温度监测系统论文

【摘要】电力设备在正常工作时都会产生发热现象，线路、设备等的连接处此种现象会更加明显，长期如此会加速电力设备线路等的老化，引起电力设备的绝缘性能下降，加之外界环境对电力设备的负面影响，更会使老化现象加剧，严重的可能引起重大的电力事故，造成难以弥补的人员伤害或重大的经济损失。以往的电力设备的温度检测是靠工作人员定期完成的，费时费力，工作效率极低，而且不能及时发现潜藏的隐患，有些电力设备的焊点与接头位于不便触及的里端，这又给检测人员带来了极大的不便。为解决上述问题，电力设备的智能无线温度监测系统应运而生。

【关键词】电力设备；智能化；无线技术；温度；数据收集

1、智能无线温度监测系统的工作原理

智能无线温度监测系统被设定成三个子系统，分别是采集系统、汇总系统、监测系统。三个子系统通力协调工作，实现了电力设备温度的实时、准确、便捷的智能无线监测。

智能无线温度监测系统的三个子系统间的连接方式是不同的，无线通信方式是应用于采集系统和汇总系统之间，而通信线缆则是使用在汇总系统与监测系统之间，即一个无形，另一个有形。对应部位的热感应元件将其所监测到的温度信息通过无线通信设备传输到汇总系统的总站，总站将会对收集到的所有温度信息进行分类整理、分析并处理，再将处理完毕的数据信息传输到监测系统的监测计算机上。同时，调节端监测计算机也将收到同样的数据信息。监测计算机对接收到的数据信息进行二次处理分析，当处理所得数据结果超高设定的极限值时，监测计算机就会发出警示信号。每个总站可以管理数百个子站，信息量的采集将是非常巨大的。

2、智能无线温度监测系统的组成

2.1采集系统

通过将热敏电阻、传感器等热感应元件安装在容易因工作而产生不正常散热的`部位，实时的对温度数据进行测量与采集工作，并将采集到的信息发送出去。交流电作为长期供能电源及太阳能电池板作为的后备电源（确保突然断电后的数据持续收集的）是采集系统的正常工作的依靠。

2.2汇总系统

信息汇总系统主要由无线接收装置构成，在收集到采集系统所传递而来的数据信息后，再传递给总站，总站接收到分站的温度数据之后，继而再将其传递给当地监视系统，与此同时还将温度数据传递给调节终端。实时温度变化同样被调节终端监视，如此便避免了无人监测的情况。

2.3监测系统

监测系统又可以细分为站级监测系统和调节端监测系统。用于监测系统的计算机直接接受总站所传递的温度信息等数据，并与总站是直接通信的关系。监测计算机对总站所传递来的数据信息进行汇总、整理、分析后，存储于特定的数据存储库（可以对数据库进行灵活改动，比如扩容）。监测计算机可以对数据信息进行报表统计，准确记录处于何时、何地、何种状况下的温度情况。同时，监测计算机在温度越过某一设定极限值时会有警示信号出现。监测计算机的另一个便捷之处在于，可以根据需要进行任何时间段的任何部件的温度查询。调节端监测系统的数据信息传输用到的是汇集系统的通讯管理器，通过数据传输线缆直接传输到 PCM设备之中，在经过线缆转送给调节端，经PCM的数据信息还可以作为存储资料被下载到调节端监测计算机。

3、智能无线温度监测系统的特点

3.1免于布置排线

因为采用了无线传输设备，所以不用布置排线，热感应元件的安装更方便。

3.2免于经常的维护

智能无线温度监测系统都是整体化设计，所以免于维护。

3.3节能

智能无线温度监测系统的各个部分均采用节能、低功率消耗设置，同时应用太阳能电池板更是绿色节能。

3.4警示系统更完善

当温度过高时，总站智能终端电源，后台监控系统能够及时发出警报。

3.5稳定性更高

智能无线温度监测系统中的设备均有坚实的外壳保护，同时又有静电保护。数据在传递过程中安全、稳定，能够抵抗外界的干扰。

3.6具有较好的兼容性

能够应用更多的应用软件和控制系统。

4、智能无线温度监测系统与传统监测间的对比

4.1智能无线温度监测系统由于装有位于各个需要测量的部位的热感应元件的帮助，这使得数据的采集与监测具有了实时性、连续性和准确性的优点，通过对每年、月、日甚至每小时的温度数据的变化情况，总结出电力设备不同部位的相应温度的变化规律，确定出其温度规律的峰值，有效的对电力设备的工作稳定性就行预见性分析，消除潜在的威胁。而传统的电力设备温度的监测是依靠监测人员定期的监测与测量才能得出的，传统的电力设备温度的监测耗费大量的人力物力，由于人类生理的局限性，所测得的数据存在不确定误差，甚至会出现错误，而且潜在的故障威胁不能及时发现并作出应有的处理，致使出现不必要的人员或财力的损失。

4.2智能无线温度监测系统对数据的处理速度以及对故障的预见性分析是人类所不能比拟的，其所存储的数据信息能够被极其方便的调阅，对数据信息的存储量也是相当的巨大。而传统的监测数据信息要进行存储就需要建立专门的存档管理机构，而且常年所存储的信息量是无妨想象的，要对某段数据进行查阅也是极为不便的，费时费力，极不现实，而智能无线温度监测系统则解决了上述所存在的所有问题。

4.3智能无线温度监测系统的应用软件简单，操作方便，减少人员培训上岗时间。而传统的监测测量则需要专门的工作人员进行培训。

5、智能无线温度监测系统的后台监控功能

5.1热感应元器件所监测的部位的温度能够实时的传递给监控计算机并于显示屏上呈现出来，出现警示温度时的时间及故障位置都会以数据的形式保存起来，保存期限可长达数年。

5.2可设置警示音的类型，如可以以真人语音的形式播报出来或者以文字警示的方式显示到屏幕上。

5.3监测计算机所监测到数据信息可以以年、月、日等为单位用线性图或者表格的形式一目了然的展现出来，也可以直接抽查或打印出来。

5.4当智能无线温度监测系统中的任何部件出现问题时（如电源故障、信号传输中断等），都会有警示出现，及时警示给工作人员。

5.5都可以实现对监测位置的编码、命名处理，方便系统化管理。

6、智能无线温度监测系统国内外现状

在国外许多国家，智能无线温度监测技术的发展极为迅速，它被广泛应用到了人们生活中的吃穿住行。当传统的监测方式产生多年后，智能无线温度监测系统在万众期待中登上了历史舞台，监测技术从此掀开了新的一页。现今已经不仅仅局限于电力设备的维护方面了，精密生产线、医疗系统、农业方面都已成熟融合。智能无线温度监测系统在电力方面的应用，也是国外首创的。

在中国国内，智能无线温度监测技术的起步就相对较晚了，但凭借着多年的不懈努力终于成功由实验走到了实验。智能无线温度监测技术的应用范围之广已不用过多阐述，将其应用在监测温度的设备上已是非常常见的了。智能无线温度监测技术最突出的优点就在于不需要布线，用智能无线温度监测技术监测温度还突出了其准确简洁的优势。目前，智能无线温度监测技术仍在朝着攻克减小功耗、增加传输距离的技术难题努力。

【参考文献】

［1］高人伯.数据仓库和数据开采相结合的决策支持新技术.计算机世界.

［2］任玉珑,王建,牟刚.基于CA模型的电力设备全寿命周期成本研究.工业工程与管理，,(5)：56-70.

［3］赵新民.智能仪器原理及设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1990.

［4］吴正毅.测试技术与测试信号处理.北京：清华大学出版社，1988.

［5］陈焕生.温度测试技术及仪表.北京：水利电力出版社，1987.

［6］王建民,曲云霞.机电工程测试与信号分析.北京：中国计量出版社,.

［7］徐永禧,等.高压电气设备局部放电：水利电力出版社，1984.

篇10：智能型综采支架工作阻力监测系统论文

智能型综采支架工作阻力监测系统论文

我国煤矿安全事故频繁发生，针对目前综采支架工作阻力监测设备测量精度低、工作效率低下等技术问题，设计了一种基于AT89S52单片机和红外数据采集技术的智能型综采支架工作阻力监测系统。

系统主要由压力数据采集装置和上位机智能化分析软件两部分组成，可实现支架工作阻力的实时在线监测、图表显示、数据分析等功能，为事故的预防和顶板安全管理提供可靠依据及决策分析，对保障矿井安全高效开采具有重要意义。

煤炭是我国最重要的一次性能源，对国家经济发展起着尤为重要的作用[1]。随着综合机械化采煤工艺的产生和发展，进一步保障和促进了煤炭行业的安全高效开采，但工作面条件特殊，环境恶劣，且时有安全事故发生。早在1987年原煤炭工业部颁发的《煤炭工业技术政策》第39条“矿山压力测量”中规定[2]：“各矿区对采煤工作面和井巷进行矿压观测，并根据岩层性质、顶板压力、顶板下沉量和下沉速度、放顶步距、周期来压等数据，掌握本矿区的矿压规律，为采区设计、巷道布置、设备选型、支护设计、顶板控制的依据[3-5]。”

目前国内矿井对支架工作阻力监测共有两种方式：一是需人工记录数据的传统机械式液压测量仪表[6]，具有测量精度低、误差大、读数困难等缺点;二是通过专用电缆或电话线传输的.压力监测系统[7]，虽然可连续工作且逐步取代人工读数方式，但存在系统配置复杂、兼容性差、布线和维护困难等缺陷。为此，本文在前人研究的基础上，基于AT89S52单片机和红外数据采集技术，设计一种测量精度高、工作性能优良的智能型综采支架工作阻力监测系统。

1 系统整体设计方案

本文选用AT89S52作为主芯片，AT89S52是51系列里面一款性价比最高的单片机，该单片机拥有3个定时器，8K的程序存储空间，具有超低功耗，多级休眠工作模式，外围模块较多和价格适中等特点，适合井下使用环境中低成本、低功耗的要求。

1.1 系统硬件组成及其功能

该系统主要进行支架阻力的数据采集、存储和红外传输。因此，硬件电路模块的组成包括电源监控电路、压力传感器信号转换电路、红外数据传输电路、压力数据存储电路和压力数据实时显示电路。

电源监控电路采用微芯公司生产的低功耗PIC单片机系列PIC16F716芯片作为系统监控核心，采用32.768k的低频率晶振，该模块每隔10分钟给系统供电一次，让主控芯片进行一次压力采集并存储。

同时该模块受到触发时也会给系统供电进行采样同时把采样的值实时显示在数码管上。信号放大采样电路采用低噪声、低漂流、高共模抑制比的小信号放大芯片电路[8]，信号放大后经过TLC549采样，采样精度达0.6%。

存储、显示电路将采集的压力同时间格式化保存到铁电存储芯片中[9]，采用低功耗的74LS164移位寄存器对数据进行静态显示，显示时间为一路2秒钟。

1.2 红外采集模块

红外传输电路主要包括红外发送和红外接收模块。红外发送主要负责将数据通过38k载波调制发送到采集设备便于数据整理分析;红外接收模块采用低噪声、高稳定性的红外接收集成芯片CX6A进行采集器上面的红外数据接收和压力采集终端上面的接收请求。

红外数据发射模块的工作流程图如下图1所示。

1.3 系统主要功能

(1)由电脑控制定时采集各点压力传感器的压力信号，系统默认采集压力数据的时间为5分钟，且可以连续记录7天的数据;

(2)收到白光照射时可以实时显示当前支柱的压力;

(3)采用红外无线通讯将数据上传到手持采集终端便于数据整理分析;

(4)压力采集器在掉电时数据保护不丢失;

(5)可以对指定的采集层面进行原始压力数据查询;

(6)通过对工作阻力的均方差、初撑力、末阻力曲线的对比分析对压力数据进行图表曲线显示;

(7)可以对压力数据库进行智能化管理包括数据备份、数据恢复和数据删除等基本操作。

2 软件系统设计

该智能分析软件系统的主要功能有对工作系统进行初始化设置、串口红外线接收压力数据、图表显示和分析处理各个采集层面压力数据、数据库备份、恢复和删除等操作。

当第一次运行上位机智能分析软件时，首先要进行系统设置，设置包括煤矿的基本信息和压力采集终端的分布结构，安全范围等等。

采集适配器将采集到的红外数据通过串口上传到应用程序，根据程序中设置合适的通信波特率，同时选择要采集的工作面，这样便可将数据存储到指定的工作表中。数据管理包括原始压力数据库的备份、恢复和删除操作。

数据查询、曲线分析是本系统的核心，数据查询可以按照一定的时间间隔要求查询指定采集层面的原始压力数据，曲线分析通过4种不同曲线图表从不同的角度去分析一段时间内压力变化趋势，便于采取可行的预防措施。

3 结论

针对我国目前的综采支架工作阻力监测仪器的缺点，提出一种基于AT89S52单片机和红外数据采集技术的智能型综采支架工作阻力监测系统软硬件整体设计方案，并对煤矿压力数据采集装置和智能分析软件两个主要部分进行说明。

整个系统采用单片机控制实现对测量压力数据的红外发送，并能够实现对采集到的数据进行显示、存储、分析处理等功能，为事故的预防和顶板安全管理提供可靠依据及决策分析，对保障矿井安全高效开采具有重要意义。

篇11：智能信息管理系统设计研究论文

智能信息管理系统设计研究论文

摘要：随着互联网的快速发展和计算机技术的普及应用，智能化浪潮席卷各个领域，其中，家居智能化管理成为新的发展趋势。由于智能信息管理系统具有方便、高效、智能化等特点，对促进智能家居产业的发展产生积极的影响。通过深入分析用户的需求，构建一个以互联网为平台的智能家居信息管理系统，该系统主要由用户登录模块、视频监控模块、电气设备控制模块等组成，便于用户远程控制各种家居设施。通过一系列的系统测試方法，检验智能家居信息管理系统的稳定性，为用户的日常生活带来极大便利。

关键词：互联网平台；智能家居信息管理系统；系统测试；远程控制

引言

在社会信息化的推动下，智能家居信息管理系统促使人们的生活更加方便、快捷，各种电气设备均得到有效控制和管理。智能家居信息管理系统作为智能家居系统的重要组成部分，无疑在整个系统实施中发挥着重要的作用。因此，智能家居信息管理系统依托新技术的发展对整个智能家居系统起到举足轻重的作用。本文的研究重点是设计合理的智能家居信息管理系统，主要实现远程监控家居环境、实时传输和存储家居环境信息等操作，确保家居环境时刻处于最佳状态，确保智能家居信息管理系统更加信息化、科学化、高效化。

1智能家居信息管理系统用户需求

智能家居信息管理系统是对整个家居环境信息和设备总的控制和管理机构，包含控制电器设备、环境数据查询、视频监控等，同时，需借助B/S架构便于用户通过互联网查询数据信息并控制各种家电设施[1]。电器设备是指系统能够根据用户需求管理的各种电器设备，例如，电视机开关、换台等，同时，能够依据用户设置的信息对设备展开相关的操作，例如，定时开灯、关灯等。数据库能够存储完整的家居历史数据，便于用户实施查询数据，并对历史数据展开分析和评估，实现智能化管理设备的目的。视频监控确保用户可以实时监控室内各个角落，如果传感器发出报警信号，监控设施可展现现场视频信息，并实时传送至信息管理系统中进行保存，便于用户对家居各项风险因素展开评估[2]。

2智能家居信息管理系统各模块及实现

智能家居信息管理系统是为适应大众智能化管理需要而开发的，该系统必须对各种功能展开集中和分块处理，智能家居信息管理系统主要由用户登录模块、历史信息查询、存储模块、数据信息管理模块、视频监控模块等部分组成，其功能模块如图1所示。

2.1用户登录模块用户登录模块是整个智能信息管理系统惟一的入口，用户必须登录成功后方可使用该系统的各项功能。用户登录界面如图2所示.用户登录系统主要包括输入用户名、校验密码等操作，如果用户输入的登录名与密码不匹配或存在错误，系统会自动给予提示，允许输错次数为5次[3]。用户登录该系统后，能够随意展开数据信息查询、电气设备控制等操作。

2.2电气设备控制模块该模块的主要功能是对整个家居环境中的电气设备进行远程管理，便于用户远程控制家居内各项电气设备的正常工作，保障用户的家庭安全。电气设备控制模块有利于外出的用户获取家庭环境设备信息，实现远程监控电气设备，例如，上班匆忙忘记关灯等，即可利用远程PC机范围智能控制家居信息，远程将照明系统关闭，确保家庭和个人财产的安全[4]。同时，电气设备模块包含不同的工作模式，能够进行手动或自动控制。电气设备信息模块能够控制多种电气，从而选择最佳的控制模块。以家居环境中的空调来说，可将空调设定为自动模式，室内温度如果高于上限，空调可以自动关闭[5]；若室内温度低于下限，空调可以自动接通电源，有效节省电费，也能保障家居的安全性。

2.3数据信息管理模块数据信息管理模块的主要功能是检测智能家居环境中的各项信息，检测的信息由各种传感器实现数据采集，传感器达到设定阈值，系统会发出报警信息，通过查询目前传感器信息、报警信息监测整个家居的安全，该模块的运行流程如图3所示。用户登录信息管理系统后，用鼠标单击数据信息管理模块，能够立即查找传感器的实时信息、传感器内的报警信息[6]。传感器数据信息主要划分为人体红外探测采集信息、门禁红外探测采集信息、水浸采集信息等，传感器发出报警信息就是有人或物体违反设定触动传感器，传感器将信息传递至数据信息管理模块，用户登录系统后即可查看此模块的详细信息。

2.4历史信息查询、存储模块该模块旨在把整个家居环境中的各种信息进行存储，达到实时记录家居信息，是整个智能信息管理系统最重要的部分之一。历史信息查询、存储模块主要包含历史信息分析功能、查询功能、存储功能。历史信息存储功能将智能家居中的各项数据进行收集和保存，为用户日后的查询提供充足的准备。历史信息分析功能是指对综合数据展开分析和处理，便于准确评估整个家居环境[7]。历史信息查询功能便于用户在系统中查询家居历史信息，有助于更好地管理整个智能家居环境。历史数据信息查询、存储实现流程如图4所示。用户可以将智能家居中无用或没有参考价值的信息进行删除，为整个系统的其他数据保存在有效范围内提供基本保障，具体删除代码如下:

2.5视频监控模块及实现视频显示模块主要利用B/S架构中的SDK数据包，采用插件的方式把视频显示界面嵌入到信息管理平台内，促使视频远程传递至信息管理系统上，方便用户实时查看家庭视频图像信息。视频监控模块主要包含常规视频监控、传感器报警区域视频监控两个功能，前者能够实时采集、传输室内画面，后者借助传感器报警发出传送的命令，摄像真正指向报警指定区域[8]。同时，视频监控界面配置摄像头控制模块，通过控制模块观察室内各个角落和设备的运行情况。视频模块实现流程如图5所示.

3系统测试要点

从开发软件程序角度来说，在程序开发过程中，不可避免地出现一系列的问题，为从源头上解决程序设计中存在的问题，必须针对设计的.系统展开程序测试。在系统测试过程中，最初将开发系统与实际需求展开比较，通过比较发现两者不吻合之处，并对两者出现的问题实施优化和改进，确保设计的系统各指标达到实际要求。通常情况下，软件测试方法包括静态和动态测试法，静态测试法相对简单，在不需要执行代码的环境下，只是根据用户需求、流程图检查系统是否存在不合理之处，也可对各种源代码实施考察[9]。同时，也可从语法结构、接口等方面入手，检查系统存在的问题。由此表明，静态测试只能发现软件浅层的漏洞。动态测试与上述静态测试法存在明显差别，动态测试法先要让系统运转起来，实际运动与软件相互结合，准确掌控系统哪些地方存在缺陷。必须注意，动态测试法必须执行程序代码，基于输入信号、输出结果对系统展开测试。若输出结果正确，表明系统正常运行，反之，必须对软件进行修改直至正常运行为止。在系统测试时期，重点要为整个系统设计行之有效的测试方案。模块化测试手段主要包括白盒和黑盒测试，本系统主要以白盒测试为主，并将黑盒测试当做系统测试的辅助手段。用户登录模块展开测试的过程中，可通过录入用户名、密码查看界面具体反映，掌握系统的容错、纠错能力，保障用户登录模块的稳定性。电气设备控制模块重点对家居环境中的电气设备控制、信息获取展开测试，采用模拟数据和真实事件两种方法，经过大量操作实施压力测试，保障模块可以准确、稳定地控制设备。数据信息管理模块的主要功能是传感器数据采集信息、显示信息、测试数据报警信息，使用模拟数据显示、模拟报警信息显示、触发真实传感器数据报警等手段验证模块的稳定性。视频监控模块通过实施监控视频报警区域监控测试，大量触发传感器检测视频是否正常传送，借助大量压力测试确定模块是否稳定。历史信息查询、存储模块旨在存储、分析、查询历史信息，采用模拟数据、存入真实数据确定该模块是否稳定。对模块展开压力测试和程序代码测试，明确代码的有效性，促使代码执行效率更高。通过一段时间的测试可知，在大量压力、白盒测试、黑盒测试状态下，用户登录模块、视频监控模块、电气设备控制模块均能满足用户需求，系统稳定性良好。

4结论

本次设计的系统以互联网为平台，由用户登录模块、视频监控模块、电气设备控制模块等部分组成，以期为智能家居产业的发展提供重要支撑，通过系统测试可知，整个系统的安全性、稳定性较高，在日后需要不断完善该系统的各项功能，推动智能家居行业的人性化、智能化发展。

篇12：智能住宅小区弱电系统设计论文

一、智能住宅小区弱电系统设计概述

智能住宅小区内的弱电系统一般由通信、安全、管理、服务等方面的内容组成，集成了居室报警紧急呼叫、边界监控、远程抄表、车库管理、机电设备自动化管理、卫星接收和有线电视、互联网和综合信息服务等部分，便于为居民提供一个完整、舒适、幽雅的生活环境。现谈谈智能住宅小区弱电系统的功能和特点。

二、设备管理系统

在智能住宅小区内设置物业管理中心，由物业管理部门对住宅小区的公共设备进行监控和检测。比如对供电、供水、供热、电梯、公共照明等系统设备状态的监测。

住宅区为了便于管理，常与保安中心合建，主要包括水、电、气自动抄表计费系统、停车场管系统、楼宇自控系统和家电自动控制系统。基于自动抄表系统的数据采集系统定时采集居民家的水表、电表、气表的数据，在此之前要指定好当地水、电、气三者的价格，就可方便地自动计算费用，并打印出读数、计费的情况。并存储在存储器中。

三、公共信息服务系统

（一）小区信息发布

小区信息发布是现代智能小区人性化和信息化的一个重要体现，在于提高服务性。其主要为小区的户主提供各式各样的信息，比如天气预报、警告、小区物业管理通知、停水停电通知等，以方便用户每日生活。

（二）紧急广播与背景音乐

由于考虑现代的智能住宅小区范围较大，少则数十栋，多则几十栋，居住的人员众多，繁杂且不便于管理。如发生紧急事件时，将会面临着一个很大的问题，所以必须有组织地进行应对，这就要依靠紧急广播指挥疏导。而在平时，小区内可以播放一些文娱节目和公共通知，比如下班时间、午饭时间、老人晨练期间、居民饭后在小区园林景观散步的时间以活跃气氛。丰富人们的业余生活。

（三）信息资讯服务系统

我们这里所说的信息资讯服务系统主要提供与用户生活息息相关的信息，即便民信息，比如小区设施更换、道路堵塞、下水道维修、小区附近是否发生了交通事故等，用户可以通过它及时准确地了解与自己有关的信息，以免造成堵车或者人流拥挤等现象，以提高小区居民的生活质量。

四、安全防范系统

安全系统是智能住宅区的重要组成部分。在小区的'安全防范系统的设计中，一般而言，建设闭路电视监控系统形成小区的第一道防线，住宅区内一般设置保安安全管理中心，各安全子系统主机及控制设备均布置在保安中心，安全系统由周边及环境报警系统、楼宇对讲系统和家庭防盗报警系统构成，住户和小区门口的访客对话、及住户对单元门口访客的确认和对单元门口的控制，形成小区的第二道防线，层层设防、严密监控、综合管理，让业主生活在无形防盗网之中，反而比有形防盗网更安全、更舒适。

（一）周界防越报警

这是小区的第一道防线。物业管理公司在围墙上设立周界防越报警系统，以防止有非法企图的人员从围墙或栅栏等处非正常进入小区，。比如在栅栏上安装红外线对射探测器，当有人翻越围墙或栅栏时，将红外线阻断，阻断信号传送至保安部门，向管理中心报警，同时还可以用闭路电视监视系统，加大监控手段，以便保安人员及时处理警情。

（二）闭路电视监视系统

在住宅小区的公共建筑、主要通道、重要出入口安装摄像机，摄像机将图像传达送到管理中心，让控制室内值班人员通过电视墙一目了然，对整个小区进行实时监视和记录，全面了解住宅区发生的情况。

（三）可视对讲系统

在住宅区内设可视对讲，用来实现访客与住户对讲。住户通过对讲，确认访客身份后，可直观地了解访客情况，遥控开启防盗门，防止非法人员进入楼内，确保住户安全。同时各栋对讲主机与保安中心管理主机联网，保安中心可随时了解住户求救信号。

（四）家庭防盗报警系统

为了保证住户的人身、财产安全而设置的。家庭防盗报警系统采用了各类传感器，通过传输线缆传递信息，能够及时迅速地解决报警问题，可以在最短的时间里制止户外不法分子的闯入，也能够在最短的时间里满足住宅用户的紧急需要。

（五）电子签到器

为了规范保安员上岗情况，避免保安人员的偷懒怠工。物业管理公司有必要设置电子签到器，电子签到器设在住宅区内主要道路、盲点、死角等处。由计算机记录每一次保安人员巡视小区之后的签到情况，用来判定保安员巡更路线和签到时间等内容。若保安员未签到时，中心电脑会立即提醒值班人员去了解情况及早发现问题。

参考文献：

[1]张瑞武，智能建筑，清华大学出版社.1996.8.

[2]洪元颐、李宏毅，建筑工程电气设计.中国电力出版社.2003.4：65～206.

[3]李文峰、张文琪、何敏丽，弱电系统综合布线.西安电子科技大学出版社.2003.4.