時間：2023-01-10 23:15:46
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
關(guān)鍵詞:低壓配電監(jiān)控系統(tǒng);電力系統(tǒng);計算機(jī);監(jiān)控
配電監(jiān)控系統(tǒng)是將智能配電設(shè)備更加數(shù)字化的信息進(jìn)行采集，從而實(shí)現(xiàn)了配電站的成本縮減。為了滿足用戶的實(shí)際需求，筆者結(jié)合某機(jī)場建設(shè)來分析常見低壓配電系統(tǒng)元件的選擇、監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場通信協(xié)議及總線的應(yīng)用。
1監(jiān)控構(gòu)成與原理
配電監(jiān)控系統(tǒng)，主要是由三個部分的工作站而組成的。這三個部分分別為打印機(jī)管理員工作站，工程師工作站以及最后的智能化開關(guān)柜。而如果想要工控機(jī)進(jìn)行正常的通訊，這就需要我們結(jié)合之前所提到的三個部分中的電力儀表，由此而進(jìn)行開關(guān)柜的通訊系統(tǒng)，以及開關(guān)系統(tǒng)。同時，我們還應(yīng)該安裝幾個分屏，比如說功率因數(shù)補(bǔ)償屏以及過橋屏模塊和另外的其他分屏。
2監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成
2．1服務(wù)器
如果進(jìn)行監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，要重新配置底層配電源元件，且需要進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和施工。傳統(tǒng)配電系統(tǒng)不具備通信電纜的條件，為了保證通信的基礎(chǔ)，加入無線通信也是配電監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，其可以透明地把配電系統(tǒng)串口信號進(jìn)行雙向無線傳輸，還能使用工頻段，不需要進(jìn)行申請。會隨著上網(wǎng)的普及，轉(zhuǎn)換器運(yùn)用也會在逐步增加，對于這些產(chǎn)品提供標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，還要提供雙向透明數(shù)據(jù)，讓大家不用知道復(fù)雜的通信原理協(xié)議下，不用麻煩的更改原有程序，就能讓工業(yè)串口設(shè)備的串口通信轉(zhuǎn)換為無線網(wǎng)絡(luò)通信，目前已經(jīng)很多國內(nèi)系統(tǒng)廠商都在實(shí)行提出了無線組網(wǎng)的方案。
2．2光纖交換機(jī)
該監(jiān)控系統(tǒng)之中的光纖交換機(jī)，是由一個網(wǎng)絡(luò)體系而組成的，這一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主用功能就是為了儲存。其中這一系統(tǒng)之中的通訊功能，都是由這一設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)之中進(jìn)行的。因此，光纖交換機(jī)這一設(shè)備不僅僅可以幫助我們儲存資料，而且還可以幫助我們進(jìn)行大部分情況之下的監(jiān)控任務(wù)。同時，可以提高了數(shù)據(jù)備份速度，更增加了對存儲系統(tǒng)的冗余連接，并且我們還可以通過使用循環(huán)嵌套來使得我們的光纖交換機(jī)減少用電量。作為程序中存放所采集到的電量參數(shù)的地址，我們需要使用到DB數(shù)據(jù)塊。如果要從技術(shù)上來講，連接設(shè)備、設(shè)備接口和通信控制協(xié)議，可以構(gòu)成一個SAN系統(tǒng)。
3監(jiān)控軟件系統(tǒng)設(shè)計
監(jiān)控軟件系統(tǒng)的設(shè)計，主要作用是為了能夠幫助我們進(jìn)行遠(yuǎn)處信息的采集，這一系統(tǒng)的設(shè)計采用了獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫，它的工程師工作站用的是運(yùn)行Windows2000。專業(yè)網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件是基于組態(tài)軟件TelePower為基礎(chǔ)，而開發(fā)使用的監(jiān)控系統(tǒng)。這一監(jiān)控系統(tǒng)可以有效的降低電壓的使用度數(shù)，同時增加軟件的畫面效果。由此而使得我們所看到的，呈現(xiàn)出來的畫面是高配置的模擬畫面。該監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是為了能夠的將登錄，以及各種表格，和各種數(shù)據(jù)，乃至于操作記錄等，其中，甚至是較為困難的，難以解決的任務(wù)，都可以使用這一監(jiān)控系統(tǒng)。因此，這一監(jiān)控系統(tǒng)不僅僅可以做到較為高難度的監(jiān)控要求，還可以確保一定的安全;可通過網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)檢測、綜合判斷等，進(jìn)而提高整個配電系統(tǒng)的可靠性。
3．1PLC設(shè)計
筆者所在的某國際機(jī)場低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)所使用的軟件，其特點(diǎn)主要就是能依據(jù)循環(huán)嵌套的這一種模式，從而實(shí)現(xiàn)了這一控制系統(tǒng)在使用的時候能夠盡可能的較少電壓的使用。而在另外一種形態(tài)的時候，這一軟件又可以DB數(shù)據(jù)塊作為程序中存放所采集到的電量參數(shù)的地址:(1)功能塊FC31(Measurement)主要實(shí)現(xiàn)通過移動定義的變量P，實(shí)現(xiàn)開關(guān)遠(yuǎn)程分合;(2)功能塊FC32(Commstatesum)這一功能塊的主要目的就是為了能夠更好的采取一一對應(yīng)的方式，由此而進(jìn)行數(shù)量的采集。
3．2人機(jī)操作界面
國際機(jī)場低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)是西門子的專業(yè)軟件作為使用的平臺，然后以WINDOWM7作為這一人機(jī)操作界面的操作系統(tǒng)的一部分，同時另外使用不同的服務(wù)器作為這一操作系統(tǒng)的另一部分，由此而組成的人機(jī)操作界面。(1)用戶管理及操作權(quán)限。這是需要工程師級別的用戶才可以使用的操作權(quán)限，對于一般的操作人員，是不具有這一操作權(quán)利的。這一做法的主要目的就是為了使得人機(jī)操作界面，能夠處于一個較為安全的環(huán)境之中。而這一操作權(quán)限的控制，主要原理為低電壓的配置。(2)圖形化系統(tǒng)。圖形化系統(tǒng)不僅僅可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的監(jiān)視任務(wù)，更加值得稱贊的是圖形化系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜化的監(jiān)控任務(wù)。這都是通過圖形化設(shè)計器這一機(jī)型，從而使得圖形化系統(tǒng)能夠在運(yùn)行的時候，做到這一成果。在圖形化系統(tǒng)在進(jìn)行運(yùn)行的時候，可以依靠圖形化設(shè)計器呈現(xiàn)出現(xiàn)場的實(shí)時監(jiān)控，這就很大程度上的保證了機(jī)場之中的安全。(3)數(shù)據(jù)的采集與處理。人機(jī)操作界面之中的數(shù)據(jù)，主要采集來源是數(shù)據(jù)庫儲存。對于數(shù)據(jù)的采集以及處理來說，正是因?yàn)榕鋫淞说碗妷旱南到y(tǒng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集設(shè)備的開關(guān)，因此重要的信息都會被采集進(jìn)數(shù)據(jù)庫之中。并且，這一設(shè)備同時配合以多功能的電力系統(tǒng)開關(guān)，就可以直接采集到監(jiān)控系統(tǒng)的信息。(4)報表管理。報表管理主要使用的是電能報表，這一管理可以自動的運(yùn)行關(guān)于報表的各個方面的內(nèi)容，其中包括了報表的歷史，報表的操作記錄，報表的查詢以及等等其他的各個方面的報表數(shù)值。這些報表數(shù)值不僅僅可以給我們呈現(xiàn)出關(guān)于電能費(fèi)率的相關(guān)數(shù)據(jù)的表格，還可以讓我們方便的查詢在這些數(shù)值形成過程之中的具體細(xì)節(jié)。(5)事件記錄和故障報警。事件紀(jì)錄以及故障報警，是可以詳細(xì)給我們呈現(xiàn)出事件發(fā)生時候的所存在的所有內(nèi)容。甚至于，這一內(nèi)容之中還包括了值班人員的信息等等，并且還可以自動對運(yùn)行設(shè)備發(fā)送控制指令。(6)打印。對于給需要打印的作業(yè)進(jìn)行打印，在這一機(jī)器進(jìn)行運(yùn)行的時候，需要有動態(tài)內(nèi)容的設(shè)定，并且同時還需要設(shè)置打印作業(yè)的時候所需要的相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，這樣才可以在低壓的情況之下，進(jìn)行打印。
4結(jié)語
由以上的實(shí)踐研究，我們可以清楚的知道，這一電子監(jiān)控系統(tǒng)具有很高的可實(shí)用性。這一監(jiān)控系統(tǒng)，不僅僅可以很好的做到了安全簡單這一基礎(chǔ)要求，同時也可以更好的提高了工作人員們的工作效率。使得工作人們能夠在遠(yuǎn)程就可以進(jìn)行這一監(jiān)控系統(tǒng)的操作使用，并且這一設(shè)備也很好的實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)儲存這一要求。因此，這一電子監(jiān)控設(shè)備不僅僅達(dá)到了我們所需要的設(shè)計目的，同時這一監(jiān)控設(shè)備在實(shí)際的運(yùn)用之中，發(fā)揮了更好的使用效果。
作者:唐瀾劍 單位:成都雙流國際機(jī)場股份有限公司
參考文獻(xiàn)
［1］趙文龍，趙德，許光濘，等．低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計［J］．電氣應(yīng)用，2003(06):47－49．
1.1遠(yuǎn)程監(jiān)控需求分析
1）具有遠(yuǎn)程控制休眠、喚醒地震儀功能。地震儀在放炮之前喚醒，在停止施工期間休眠，地震儀可有選擇的進(jìn)行采集工作，這樣大大節(jié)省了數(shù)據(jù)存儲空間，降低了采集系統(tǒng)的功耗，延長了儀器的待機(jī)時間。
2）可查詢?nèi)鏑F卡剩余空間，內(nèi)置電池電量，位置經(jīng)緯度，采集站狀態(tài)等信息。對剩余空間、電池電量不足，采集站狀態(tài)錯誤且不能遠(yuǎn)程修復(fù)的采集站及時安排工作人員更換。提高野外勘探作業(yè)的工作效率和靈活性，增強(qiáng)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可靠性。對讀取回來的地震儀經(jīng)緯度信息在上位機(jī)端進(jìn)一步處理，可用于研發(fā)地震儀排列位置監(jiān)測及遠(yuǎn)程防盜系統(tǒng)，保障野外勘探儀器的安全性。
3）遠(yuǎn)程控制地震儀自檢功能，并能回收自檢數(shù)據(jù)。地震儀系統(tǒng)自檢內(nèi)容包括檢波器內(nèi)阻、噪聲、隔離度測試等，一次完整的自檢過程通常需要2-5分鐘，因此無纜存儲式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般只在開機(jī)時自檢一次，之后則無自檢過程，因此采集站的部分工作狀態(tài)，如檢波器連接狀態(tài)等僅僅反映了系統(tǒng)開機(jī)時的狀態(tài)，不能作為現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)控的標(biāo)準(zhǔn)。法國UNITE系統(tǒng)由于沒有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，在自存儲模式下通常是定時自檢，自檢時間為5分鐘，在系統(tǒng)自檢期間，地震儀停止其它一切工作，這樣就減弱了地震儀野外勘探作業(yè)工作的靈活性。
4）有一定的遠(yuǎn)程修復(fù)及設(shè)置功能。如配置系統(tǒng)采樣率、增益，系統(tǒng)復(fù)位等，出工前對地震儀的工作參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一配置，布設(shè)到野外后，根據(jù)自檢結(jié)果對有問題的地震儀進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和系統(tǒng)復(fù)位等操作，遠(yuǎn)程修復(fù)和解決問題，節(jié)省人力物力，提高無纜地震儀智能化控制程度。
1.2無線通信技術(shù)的選擇
目前成熟的無線通信技術(shù)較多，如Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth、GPRS、3G等，這些通信技術(shù)被廣泛應(yīng)用到生活及工業(yè)生產(chǎn)中，北斗短報文是近幾年才發(fā)展起來的一種遠(yuǎn)距離通信技術(shù)，表1列出了應(yīng)用以上幾種通信技術(shù)典型模塊的最大數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸距離、通信頻帶的參數(shù)值。
1.2.1Wi-Fi
Wi-Fi是IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)稱，其傳輸速率快、安全性高，可集成到已有的寬帶網(wǎng)絡(luò)中，配合路由器組建有線、無線混合網(wǎng)絡(luò)快捷方便。地震勘探儀器中Wi-Fi常用的組網(wǎng)模式有兩種，即AP（無線訪問接入點(diǎn)）模式和AdHoc（點(diǎn)對點(diǎn)）模式，在野外我們可以用架設(shè)AP基站的方式來拓?fù)錈o線局域網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積[3]，而AP之間可以通過網(wǎng)橋設(shè)備連接，從而完成更大面積的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，然而在實(shí)際勘探應(yīng)用中AP基站和網(wǎng)橋設(shè)備架設(shè)困難，尤其應(yīng)用于大道距的二維或者三維勘探工作中，需要更多的基站與網(wǎng)橋，較大的影響了施工進(jìn)度。AdHoc是一種無中心、自組織、多跳移動通信網(wǎng)絡(luò)，結(jié)點(diǎn)間通過分層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和分布式算法相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的自動組織和數(shù)據(jù)的相互交換，這種模式下地震儀可將其采集數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)信息接力式的傳輸回控制中心，美國WirelessSeismic公司的RT2無線遙測系統(tǒng)就是應(yīng)用了這種多跳的數(shù)據(jù)傳輸方式，兩個節(jié)點(diǎn)間通信距離的范圍約為25~70m，然而這種工作模式會導(dǎo)致越靠近中央記錄系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)積累的數(shù)據(jù)量越大，且在線性的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性受通信距離與地形環(huán)境影響較大，數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量和速率難以得到有效的保證。
1.2.2GPRS、3G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)
移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)已經(jīng)成為人們工作生活中不可或缺的重要組成部分。該技術(shù)具有抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速率高、網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣、接入時間短、建設(shè)成本低等特點(diǎn)[10]，在地震勘探中可被應(yīng)用于移動網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋范圍內(nèi)的地震臺網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控，它提高了遠(yuǎn)程儀器維護(hù)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、折射探測作業(yè)中，由于其基站的信號覆蓋范圍有限，對于遠(yuǎn)程監(jiān)控地震采集站工作存在一定的局限性。
1.2.3北斗短報文通信技術(shù)
北斗衛(wèi)星作為北斗通信技術(shù)的中繼，轉(zhuǎn)發(fā)來自地面用戶端的定位及通信請求，地面中心站控制端接收到請求后，解析消息后將解算出的位置信息傳回用戶端或?qū)⒔邮盏降慕邮招畔⑼ㄟ^北斗衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至另一地面用戶端，達(dá)到衛(wèi)星定位及通信的目的。北斗短報文通信技術(shù)在應(yīng)用時具有信號覆蓋范圍廣、安全、可靠性高和控制簡單等特點(diǎn)，用戶一次最大可以傳送120個漢字的報文信息，而民用信息發(fā)送的頻度通常為30-60s，接收信息則沒有頻度的要求，對于地震儀基本的控制命令收發(fā)及狀態(tài)信息的傳送，北斗短報文通信技術(shù)可以滿足無纜地震儀基本狀態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)傳送的要求。
1.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
基于北斗的無纜存儲式地震儀遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)工作，系統(tǒng)由主控中心、北斗衛(wèi)星、采集單元三部分組成，主控中心通過北斗指揮機(jī)完成對采集單元遠(yuǎn)程的控制及狀態(tài)數(shù)據(jù)的回收工作，并對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和存儲。采集單元完成地震數(shù)據(jù)采集的同時，通過北斗通信模塊可接收來自主控中心端的控制命令，并反饋執(zhí)行結(jié)果信息。北斗衛(wèi)星是控制命令及反饋信息傳遞的媒介。
2采集站單元設(shè)計
2.1硬件設(shè)計
地震檢波器將地面振動信號轉(zhuǎn)化為模擬電信號傳輸?shù)紽PGA數(shù)據(jù)采集單元，由FPGA完成數(shù)據(jù)的采集、緩存，并提供必要的測試、控制功能。AT91RM9200作為中央處理器，讀取FPGA中存儲的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)存到CF存儲卡中；通過SPI接口與Wi-Fi模塊連接，實(shí)現(xiàn)近距離的無線數(shù)據(jù)傳輸功能；通過UART與GPS、北斗模塊連接，為采集站提供高精度的授時、定位、遠(yuǎn)程通信功能，完成數(shù)據(jù)同步采集、位置信息獲取、工作質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)控。采集站也可通過以太網(wǎng)接口與電腦終端連接，完成數(shù)據(jù)的回收及參數(shù)設(shè)置、檢查工作。采集站在野外應(yīng)用時采用太陽能和內(nèi)置鋰電池兩種供電模式，電源智能管理系統(tǒng)會根據(jù)采集站當(dāng)前工作的天氣條件轉(zhuǎn)換供電模式，保證儀器可靠、穩(wěn)定的工作[12]。
2.2軟件設(shè)計
采集單元的主控制器ARM9運(yùn)行嵌入式Linux內(nèi)核版本為2.6.31的操作系統(tǒng)，北斗通信進(jìn)程完成對北斗模塊接收信息的解析與執(zhí)行，及執(zhí)行結(jié)果的反饋。北斗短報文通信系統(tǒng)包括指揮機(jī)與用戶機(jī)，指揮機(jī)是北斗短報文通信系統(tǒng)的中央控制器，它相當(dāng)于一個服務(wù)器，負(fù)責(zé)接收來自多個用戶機(jī)的報文，并可以控制多臺用戶機(jī)來完成相應(yīng)的指令。用戶機(jī)是北斗短報文通信系統(tǒng)的子節(jié)點(diǎn)，相當(dāng)于一個客戶端，負(fù)責(zé)將節(jié)點(diǎn)工作信息上傳到指揮機(jī)，和接收來自指揮機(jī)的命令。北斗用戶機(jī)在接收到指揮機(jī)傳來的信息時，用戶機(jī)會通過UART將信息內(nèi)容上傳給下位機(jī)系統(tǒng)，下位機(jī)會根據(jù)其數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷綄⑿畔⑦M(jìn)行解析，并根據(jù)信息包含的指令內(nèi)容來執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。
3上位機(jī)服務(wù)器軟件設(shè)計及測試
主控中心由上位機(jī)、打印機(jī)、存儲器、發(fā)電設(shè)備、北斗指揮機(jī)組成。上位機(jī)與北斗指揮機(jī)完成命令的選擇與打包發(fā)送，及對采集站反饋信息的接收、顯示、存儲和打印處理。發(fā)電設(shè)備輸出220V的交流電壓，為上位機(jī)及其外設(shè)供電。此外上位機(jī)服務(wù)器軟件通過對GoogleEarthAPI接口的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)了對野外采集站排列位置的遠(yuǎn)程監(jiān)測，為微動勘探實(shí)驗(yàn)中按兩個嵌套式三角形方式排列的采集站傳回的GPS位置信息在GoogleEarth中的顯示。操作人員可根據(jù)地圖顯示軟件中采集站的排列位置了解施工進(jìn)度，獲取采集站排列班報，完成布站人員調(diào)度等工作。為了了解遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的性能及數(shù)據(jù)傳輸丟包、誤碼情況，設(shè)計如下測試實(shí)驗(yàn)：將7臺內(nèi)置有北斗通信模塊的采集站接好檢波器放置在室外采集，由主控中心完成與各個采集站間的數(shù)據(jù)包收發(fā)，采用60s一次通訊頻度，數(shù)據(jù)包長度為200字節(jié)，從500個樣本數(shù)據(jù)中任選7個，分別用于七個站的通訊測試，主控中心將樣本數(shù)據(jù)依次發(fā)給各個子站，并重復(fù)500次，子站收到數(shù)據(jù)包后向主控中心返回相同的樣本數(shù)據(jù)。主控中心計算從開始發(fā)包到收包完成的時間間隔作為通信的延時，主控中心與采集站分別記錄通信時丟包數(shù)，并根據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)樣本數(shù)據(jù)對比的結(jié)果記錄錯包數(shù)。
4結(jié)論
采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法實(shí)現(xiàn)漳州市重大危險源信息管理系統(tǒng)的開發(fā)。這種設(shè)計方法是把系統(tǒng)作為一系列數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)換，輸入數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為期望的輸出值，通過模塊化來完成系統(tǒng)的構(gòu)建，每個模塊執(zhí)行一個功能。自頂向下逐層分解系統(tǒng)工作過程，在分解的同時結(jié)合相關(guān)的數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)字典等內(nèi)容確定系統(tǒng)功能。總體技術(shù)路線如下：1）根據(jù)漳州市安監(jiān)局對重大危險源企業(yè)監(jiān)管的需要，確定系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)，從而獲得系統(tǒng)總體設(shè)計的構(gòu)想。2）根據(jù)系統(tǒng)總體設(shè)計的構(gòu)想，推導(dǎo)出當(dāng)前系統(tǒng)相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯，并生成數(shù)據(jù)字典和基元描述。3）對邏輯模型進(jìn)行系統(tǒng)功能模塊化，并對模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，得到更為合理的軟件結(jié)構(gòu)。4）為目標(biāo)系統(tǒng)的功能模型作補(bǔ)充，如人機(jī)界面的要求等，從而完成系統(tǒng)的構(gòu)建。在已有的成熟技術(shù)基礎(chǔ)上，引入GIS的設(shè)計思想，深入挖掘系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求，建立數(shù)據(jù)的采集及更新機(jī)制，從而確定系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫建設(shè)方案并建立重大危險源數(shù)據(jù)庫。危險源專題數(shù)據(jù)的管理采用基于元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)管理方式。
2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
基于GIS的重大危險源監(jiān)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)層、系統(tǒng)層和用戶層。其中，數(shù)據(jù)層是整個系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)用的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，統(tǒng)一存儲管理系統(tǒng)所有信息；系統(tǒng)層包括后臺管理子系統(tǒng)和瀏覽查詢子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)重大危險源專題數(shù)據(jù)的采集、建庫、更新，并利用各種形式輸出信息；用戶層為使用系統(tǒng)的用戶根據(jù)不同權(quán)限進(jìn)行相應(yīng)的操作，管理員可操作業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，也可以進(jìn)行系統(tǒng)的管理，授權(quán)用戶可以管理相應(yīng)的數(shù)據(jù)，普通用戶只能進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢?yōu)g覽等操作。其總體架構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)層為總體架構(gòu)的核心部分，在各子系統(tǒng)開發(fā)過程中充分考慮到后期的擴(kuò)充和升級，將各功能細(xì)化為若干個模塊，各模塊的設(shè)計和開發(fā)按照層次結(jié)構(gòu)組織單獨(dú)進(jìn)行，互不影響。模塊的設(shè)計采用自上而下的方法，根據(jù)用戶提供的需求，確定需求包含的信息并確定其實(shí)體屬性，再綜合具體的業(yè)務(wù)需求，針對模塊分別設(shè)計信息查詢統(tǒng)計、圖文互動方式。
3數(shù)據(jù)庫建設(shè)
系統(tǒng)所涉及到的空間數(shù)據(jù)主要包含基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和重大危險源專題數(shù)據(jù),其中基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)主要由數(shù)字漳州提供。作為數(shù)字城市的漳州市節(jié)點(diǎn)，數(shù)字漳州為漳州市各專題應(yīng)用提供了權(quán)威的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了全市專題應(yīng)用的“一張圖”。漳州市重大危險源監(jiān)控系統(tǒng)依托數(shù)字漳州提供的OGCWMTS矢量和影像地圖服務(wù)，這些基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)能夠滿足對重大危險源監(jiān)控管理的需要。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計應(yīng)充分考慮業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的存儲管理和危險源專題空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)一體化管理的要求。系統(tǒng)采用SQLServer2012數(shù)據(jù)庫，危險源空間數(shù)據(jù)的存儲通過geometry字段類型存儲，屬性數(shù)據(jù)則通過常規(guī)的字段類型存儲。從SQLServer2008開始空間數(shù)據(jù)類型作為CLR系統(tǒng)類型來執(zhí)行。它增加了數(shù)據(jù)庫中的CLR類型的最大規(guī)模，提高了字段的限制，可以存儲非常復(fù)雜的空間數(shù)據(jù)。通過在關(guān)系表中存儲空間數(shù)據(jù)，能做高性能查詢，而不需要結(jié)合從多個外部獲得的數(shù)據(jù)，也在一定程度上能更直觀方便地管理系統(tǒng)的專題數(shù)據(jù)。
4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)的GIS地圖瀏覽及專題數(shù)據(jù)的查詢展示采用數(shù)字漳州地理空間框架提供的二次開發(fā)接口開發(fā)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)包括后臺管理子系統(tǒng)和前臺監(jiān)控管理子系統(tǒng)，前者主要用于重大危險源專題數(shù)據(jù)的管理、應(yīng)急資源管理和應(yīng)急預(yù)案的。后者主要實(shí)現(xiàn)危險源企業(yè)的監(jiān)控管理及應(yīng)急指揮。系統(tǒng)運(yùn)行界面如圖2、圖3所示。
5結(jié)語
(1)信息采集:通過視頻監(jiān)控、交通數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)，為交通管理人員提供各路段區(qū)域的交通路段狀況。
(2)數(shù)據(jù)處理:系統(tǒng)通過對信息采集系統(tǒng)采集信息進(jìn)行交通狀況監(jiān)測的模型算法，能夠檢測擁擠與確認(rèn)擁擠類型，提高系統(tǒng)的自動化程度。
(3)信息:通過可變信息標(biāo)志等外場信息設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)等多種方式交通信息，將實(shí)時交通信息傳遞給車輛，以便駕駛員安全、及時地適應(yīng)交通變化，有利于交通流在時空上得以合理分布，充分發(fā)揮道路運(yùn)行能力和交通服務(wù)水平。
(4)信息共享:形成以路段監(jiān)控分中心為道路交通信息源頭，以存儲與共享平臺為樞紐的信息共享與交換體系。
2監(jiān)控系統(tǒng)需發(fā)揮的作用
(1)重點(diǎn)做好立交區(qū)、長下坡、易多霧積雪結(jié)冰路段、隧道及沿線設(shè)施的交通運(yùn)行狀況的監(jiān)測，并注意長下坡路段降雨、橫風(fēng)的情況，做好該氣象條件下的交通流疏導(dǎo)提示。
(2)能夠?qū)崿F(xiàn)在大監(jiān)控業(yè)務(wù)量中，快速、準(zhǔn)確的提取出交通隱患和交通事故信息，并在第一時間發(fā)出警報，使交通管控人員能夠快速做出相應(yīng)，并通過聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，迅速通知監(jiān)控中心，開展聯(lián)動救援，在最短時間內(nèi)采取有效措施，控制住事態(tài)的范圍和規(guī)模，保證整個高速公路運(yùn)營的安全有序。
(3)如果路段所在區(qū)內(nèi)存在凍雨、大霧、冰凌等季節(jié)性氣象災(zāi)害，運(yùn)營管理宜作兩個工況考慮:①晴好天氣等條件下的正常交通;②凍雨、大霧、雪、結(jié)冰等條件下的非正常交通。
3監(jiān)控外場設(shè)備布設(shè)方案
(1)攝像機(jī)
路段監(jiān)控采用視頻全程監(jiān)控的模式，在重點(diǎn)區(qū)域(連續(xù)長下坡、服務(wù)區(qū)、特大橋、小半徑路段、自救助匝道、季節(jié)性多霧及結(jié)冰路段)設(shè)置攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)無盲區(qū)覆蓋。其余一般路段每間隔2km設(shè)置1套攝像機(jī)，均采用激光夜視高清攝像機(jī)，隧道作為重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域已由隧道機(jī)電專業(yè)設(shè)置了攝像機(jī)。
(2)氣象檢測系統(tǒng)
云南境內(nèi)的重要路段，某些高速公路路線途徑的地區(qū)群山連綿，山地、溝谷、丘陵、河谷平原和山間盆地相互交錯，橋隧比極高，冬季易出現(xiàn)雨、霧、雪、冰等情況，再加上連續(xù)長下坡等因素，會對道路行車安全產(chǎn)生不利影響。按照交通運(yùn)輸部及中國氣象局《公路交通氣象觀測站網(wǎng)建設(shè)暫行技術(shù)要求》的相關(guān)規(guī)定，結(jié)合地域氣候特點(diǎn)，干線公路需要設(shè)置兩種類型的氣象觀測站:局地站和普通站。局地站代表的是較短路段、特殊地形地物處或橋梁結(jié)構(gòu)物的特定交通天氣狀況，如低能見度大霧頻發(fā)路段、易結(jié)冰橋梁、易發(fā)生水淹水毀路段等，主要針對局地惡劣天氣頻發(fā)且嚴(yán)重影響交通的氣象條件。普通站代表的是較大范圍或較長路段的一般天氣狀況，主要是為滿足路線、路網(wǎng)層次的氣象信息需求，起到加密和補(bǔ)充氣象觀測網(wǎng)的作用，支持公路及其沿線天氣狀況的監(jiān)測與預(yù)報，有利于提高天氣預(yù)報的準(zhǔn)確性和精細(xì)程度。普通站盡可能選取在相對開闊無遮擋的地方。局地站:在同樣低溫的情況下，隧道洞口路面及特大橋橋面相對路基段更易結(jié)冰。橋隧比超高，路基段少，橋隧相連的情況十分普遍，特別是海拔2000m以上的地區(qū)冬季氣溫較低，易出現(xiàn)大霧，上述問題將更加突出。針對上述情況，結(jié)合特大橋、隧道的分布情況，需在橋隧相連的特大橋、超過500米的單獨(dú)特大橋附近均設(shè)置了遙感式路面狀態(tài)及能見度檢測器作為局地站，使運(yùn)管部門及時掌握路面狀態(tài)(干燥、濕滑、水冰雪等覆蓋物)、能見度(雨、霧、霾、沙塵等造成能見度降低的原因)，對外提供實(shí)時準(zhǔn)確地公眾服務(wù)信息，對內(nèi)及時有效地調(diào)用相應(yīng)的人力物力資源，采取路面處理等措施消除危險隱患。普通站:氣候具有垂直分帶明顯、水平變化不大的特點(diǎn)，按照布設(shè)間距，根據(jù)海拔分布，在具有典型區(qū)域氣候特點(diǎn)地區(qū)均設(shè)置全要素氣象檢測器作為普通站，與路段或橋梁攝像機(jī)合并設(shè)置，配合攝像機(jī)的視頻檢測功能，及時掌握區(qū)域氣象條件，采取有效的交通控制措施，實(shí)現(xiàn)異常氣候條件的安全管理。
(3)信息標(biāo)志
某些路段橋隧相連的情況普遍，路基段較少，上述區(qū)域發(fā)生異常事件時，車輛無法掉頭或掉頭困難，這就更加增大了緊急情況下交通組織和事故救援的難度，只有互通立交是高速公路向區(qū)域路網(wǎng)進(jìn)行交通疏散的唯一手段，因此根據(jù)構(gòu)造物的分布特點(diǎn)，需要砸在交通管控的重要位置設(shè)置情報板用以路況信息，引導(dǎo)車輛行駛，輔助完成交通組織。結(jié)合立交分布特點(diǎn)，立交附近設(shè)置F型情報板，在交通量較大的立交設(shè)置門架式可變情報板。服務(wù)區(qū)兩側(cè)均設(shè)置服務(wù)區(qū)信息標(biāo)志，用以向駕乘人員提供路況消息，隧道洞口作為交通組織的重點(diǎn)區(qū)域已由隧道機(jī)電專業(yè)設(shè)置情報板。
(4)車輛檢測器
根據(jù)規(guī)范，在各立交、主線站附近均設(shè)置車輛檢測器用以反映路段內(nèi)交通流分布情況，采用在云南省已廣泛使用并且效果較好的雙波長微波車檢器。
(5)交通量調(diào)查站
按照《國家高速公路網(wǎng)交通量調(diào)查觀測點(diǎn)布局規(guī)劃》的要求，屬國高網(wǎng)項(xiàng)目路段需要設(shè)置一類調(diào)查站和二類調(diào)查站。一類調(diào)查站的調(diào)查數(shù)據(jù)以反映路網(wǎng)宏觀交通量特征為主，主要為宏觀決策提供支撐，在功能上兼容二類調(diào)查站;二類調(diào)查站的調(diào)查數(shù)據(jù)以反映道路運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行質(zhì)量為主，主要為路網(wǎng)監(jiān)控、應(yīng)急處置、公眾出行信息服務(wù)提供信息支撐。具體設(shè)置方案如下:一類調(diào)查站:根據(jù)里程長度，設(shè)置于交通量平穩(wěn)路段，與全程監(jiān)控攝像機(jī)合并設(shè)置。
4傳輸模式
(1)外場設(shè)備
監(jiān)控數(shù)據(jù)與視頻圖像均采用全數(shù)字的傳輸方式，所有外場監(jiān)控設(shè)備通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)接入收費(fèi)站內(nèi)的視頻傳輸交換機(jī)，再由通信系統(tǒng)提供的以太網(wǎng)電路上傳至監(jiān)控分中心。各交換機(jī)之間利用主干光纜組成千兆光纖自愈環(huán)網(wǎng)，保證數(shù)據(jù)、圖像傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠性。
(2)隧道監(jiān)控設(shè)施
各隧道視頻圖像、控制信號先傳輸至隧道管理所視頻傳輸交換機(jī)，再由隧管所上傳至站內(nèi)通信點(diǎn)，最后經(jīng)通信系統(tǒng)匯總至監(jiān)控分中心。
(3)網(wǎng)絡(luò)性能要求
路段分中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)及外場設(shè)備至路段分中心互聯(lián)的IP網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)滿足《IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求－網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)與指標(biāo)》(YD/T1171－2001)所規(guī)定的1級(交互式)或1級以上服務(wù)質(zhì)量(QoS)等級要求。具體指標(biāo)如下:網(wǎng)絡(luò)時延上限值為400ms;時延抖動上限值為50ms;丟包率上限值為1×10－3。
5高清攝像機(jī)的應(yīng)用
本縣治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)于2008年開始構(gòu)建，09年正式投入使用，它主要由三大部分組成：一是縣政府牽頭建設(shè)的平安城市“天眼”工程；二是公安機(jī)關(guān)內(nèi)部自建的監(jiān)控系統(tǒng)，用于對槍彈庫及局機(jī)關(guān)下屬各部門的重點(diǎn)部位進(jìn)行監(jiān)控（紅外定像監(jiān)控頭）；三是社會單位自建自用的監(jiān)控系統(tǒng)（正在建設(shè)屬于第三期工程尚未投入使用），其中包括金融系統(tǒng)、公共娛樂場所、及廠礦企業(yè)安裝的監(jiān)控系統(tǒng)。
二、當(dāng)前視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用中存在的問題
1、我縣“天眼”視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一期工程建設(shè)的社會治安動態(tài)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，共有35個視頻探頭，以單獨(dú)立桿標(biāo)準(zhǔn)安裝在縣城各個重要路口及位置，該視頻探頭雖可360度旋轉(zhuǎn)，并自動記錄圖像，但因建設(shè)模式采用的是“電信建設(shè)，公安租用”，所以在設(shè)備選型、配套設(shè)施等方面都存在有一定的局限性，首先目前電信采用的前端攝像機(jī)和編碼器等設(shè)備型號較早，參數(shù)、性能等不能滿足我縣安全監(jiān)控工作需要，有些監(jiān)控錄象機(jī)的參數(shù)、性能等在相關(guān)網(wǎng)站上查找不到。其次對監(jiān)控點(diǎn)安裝時沒有考慮到輔助光源，造成白天圖像效果尚可，夜間因光源不足或缺少光源、監(jiān)控攝像頭防護(hù)罩未及時清理灰塵，造成視頻監(jiān)控成像模糊，無法辨認(rèn)，大大降低了實(shí)戰(zhàn)效能。如所安裝的35個視頻探頭在夜晚光源不足或缺少光源、監(jiān)控攝像頭防護(hù)罩未及時清理灰塵時，造成視頻監(jiān)控成像模糊，無法辨認(rèn)。由于以上種種原因嚴(yán)重影響社會治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)戰(zhàn)效能，我們建設(shè)社會治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)的目的不是為了看，現(xiàn)在連看都看不清的一個監(jiān)控系統(tǒng)，更談不上服務(wù)于實(shí)戰(zhàn)、更深層次的應(yīng)用了。
2、現(xiàn)有技防監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋面雖高，但單位值班人員落實(shí)不夠好。監(jiān)控室內(nèi)值班人員不足，無法保證夜晚值班質(zhì)量，因值班人員嚴(yán)重不足，從而導(dǎo)致值班人員沒有足夠的時間去認(rèn)真觀察監(jiān)控圖像，不能及時發(fā)現(xiàn)犯罪，只能亡羊補(bǔ)牢。
3、對已建的技防監(jiān)控系統(tǒng)使用及后期維護(hù)還存在一些問題。一是缺乏具有熟悉監(jiān)控系統(tǒng)的專職人員對技防監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控；二是日常線路的維護(hù)和保養(yǎng)工作沒有及時得到落實(shí)，導(dǎo)致許多監(jiān)控點(diǎn)出現(xiàn)圖像不清及黑屏等問題無法及時得到解決。
4、視頻功能本身不合理，雖可以360度人工旋轉(zhuǎn)，但無法自動定時定角度旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)全天候、全方位監(jiān)控。
5、監(jiān)控器的位置擺放不合理，觀察不到關(guān)鍵位置和必經(jīng)之路或攝像機(jī)易被破壞。主要體現(xiàn)在監(jiān)控點(diǎn)施工不規(guī)范，安裝質(zhì)量大打折扣，施工中直接將攝像機(jī)安裝在建筑物、路旁電桿或其它附屬物上，既不安全，也不利于全方位監(jiān)控，有的監(jiān)控點(diǎn)安裝時沒有考慮輔助光源，造成白天圖像效果尚可，夜間圖像效果模糊，大大降低了實(shí)戰(zhàn)效能。
6、多個新建住宅小區(qū)及重點(diǎn)部位未安裝視頻監(jiān)控。從目前我縣社會面監(jiān)控系統(tǒng)使用情況看，視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)雖然起步較早，但與經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、農(nóng)村加快建設(shè)、動態(tài)治安控制的要求相比，與發(fā)達(dá)地區(qū)相比，建設(shè)速度仍然滯后，監(jiān)控探頭總量還不多、密度不大，部分重點(diǎn)單位、企事業(yè)機(jī)關(guān)、道路街面、公共復(fù)雜場所、居民住宅小區(qū)等還存在監(jiān)控盲區(qū)，金融單位、加油站等內(nèi)部監(jiān)控設(shè)備安裝還沒有完全到位。特別是居民小區(qū)、企業(yè)事業(yè)等單位重點(diǎn)部位在主動落實(shí)技防措施上顯得力度不夠，僅靠公安機(jī)關(guān)一家“單打獨(dú)斗”，導(dǎo)致社會面監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋率不高，根本無法與當(dāng)前日趨復(fù)雜的社會治安形勢相適應(yīng)。
三、對技防監(jiān)控系統(tǒng)的建議
1、在建設(shè)過程中要注重圖像存儲質(zhì)量、有效畫面抓錄、圖像保存時間等，最大限度地滿足實(shí)戰(zhàn)需求
在技術(shù)層面上，要廣泛應(yīng)用無線傳輸、網(wǎng)絡(luò)傳輸、移動監(jiān)控、人像自動識別等高端技術(shù)，并積極協(xié)調(diào)電力部門配合支持，確保夜間監(jiān)控區(qū)域光亮度達(dá)到要求，提高監(jiān)控圖像清晰度。在后續(xù)維護(hù)上，要建立一支設(shè)備維護(hù)隊(duì)伍，在各個點(diǎn)確定一至二名維修人員，負(fù)責(zé)日常檢查督導(dǎo)定期維修，以確保系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。要組織相關(guān)維修人員對監(jiān)控設(shè)備的視頻功能進(jìn)行合理調(diào)整，使它們自動定時定角度旋轉(zhuǎn)，達(dá)到全方位自動監(jiān)控。對監(jiān)控器的位置擺放不合理的地方，進(jìn)行重新安裝和調(diào)整，使關(guān)鍵位置和必經(jīng)之路等都能得到有效防控。
2、統(tǒng)一規(guī)劃，在建設(shè)布局上實(shí)現(xiàn)全覆蓋
縣委、縣政府要結(jié)合我縣實(shí)際，出臺全縣治安監(jiān)控實(shí)施方案，限時、保質(zhì)、保量完成任務(wù)。采取單位籌資、縣獎勵的辦法解決投資經(jīng)費(fèi)，并嚴(yán)格落實(shí)獎懲制度，鼓勵先進(jìn)，鞭策后進(jìn)，全面推進(jìn)。在治安保衛(wèi)重點(diǎn)單位、集鎮(zhèn)街道、車站碼頭、公共復(fù)雜場所，治安卡口、治安復(fù)雜地區(qū)等，要突出重點(diǎn)，全面安裝視頻監(jiān)控。在縣道、省道要合理布建監(jiān)控探頭，要合理布局，并且定時抓拍。各監(jiān)控系統(tǒng)、監(jiān)控點(diǎn)之間要互為補(bǔ)充、有機(jī)銜接、聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，做到跟蹤接力、連續(xù)拍錄，不留空白和盲區(qū)，做到全面覆蓋。
3、健全規(guī)章制度
進(jìn)一步建立健全設(shè)備維護(hù)制度、值守人員工作制度、監(jiān)控信息調(diào)閱復(fù)制制度、監(jiān)控信息分析制度、業(yè)務(wù)培訓(xùn)制度等一整套監(jiān)控系統(tǒng)管理工作制度，把設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、安全維護(hù)、服務(wù)運(yùn)用、信息調(diào)閱等各個環(huán)節(jié)的工作納入規(guī)范化管理軌道，用制度強(qiáng)管理，確保系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)、發(fā)揮作用。對運(yùn)用系統(tǒng)預(yù)防制止犯罪、發(fā)現(xiàn)重大線索證據(jù)破案或提供重要情報信息的要及時給予獎勵，并堅(jiān)持監(jiān)控成效與獎金福利、評先評優(yōu)、年度考評相結(jié)合，激發(fā)值班及維護(hù)人員的工作積極性；對因工作失職造成嚴(yán)重后果的，要落實(shí)責(zé)任倒查，嚴(yán)肅責(zé)任追究。
1.室內(nèi)設(shè)計計算溫度的取值
通常來說，進(jìn)行暖通空調(diào)設(shè)計，首先就是進(jìn)行建筑物室內(nèi)溫度的計算取值，要從實(shí)際情況出發(fā)，根據(jù)建筑物所在地區(qū)的自然環(huán)境、室內(nèi)溫度進(jìn)行取值，室內(nèi)溫度取值如何直接影響著暖通空調(diào)系統(tǒng)的耗能大小，通過對夏季制冷環(huán)境下的室內(nèi)溫度調(diào)查得出，室內(nèi)溫度升高一攝氏度，能源消耗就會降低10%左右；而在冬季制熱的條件下，溫度每降低一攝氏度，耗能就會較少8%左右。所以說室內(nèi)溫度取值必須要做到科學(xué)、嚴(yán)禁、精確。這樣是為了能夠?qū)⑽覈拿恳环葙Y源都得到最大限度的使用。在我國的《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中對一般民用建筑室內(nèi)供暖溫度取值以及制冷取值都進(jìn)行了明確規(guī)定，具體為：夏季民用建筑供暖和制冷溫度不能低于二十五攝氏度，而冬季制熱的溫度則不能夠高于二十?dāng)z氏度。
2.冷熱負(fù)荷計算
冷熱負(fù)荷計算也是非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，一般來說，暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計上針對冷熱管道的大小、源容量以及水泵配置等方面都應(yīng)該進(jìn)行科學(xué)地設(shè)計，而冷熱符合計算為這些設(shè)計提供了不可缺少的可靠依據(jù)，這些計算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到系統(tǒng)地耗能問題，因此針對這方面的計算，必須要做到可靠、準(zhǔn)確，這樣才能夠達(dá)到耗能優(yōu)化，同時也為后期維修減少成本。另外，在實(shí)際的設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)該借鑒大量成功的例子以及經(jīng)驗(yàn)，將普遍規(guī)律進(jìn)行分析，采用統(tǒng)計分析回歸計算來實(shí)現(xiàn)設(shè)計指標(biāo)的確定，它雖然在具體的設(shè)計中不具有精確性但是勝在具有代表性。
二、采暖與空調(diào)冷凍水系統(tǒng)設(shè)計
1采暖系統(tǒng)設(shè)計
采暖系統(tǒng)設(shè)計的合理與否關(guān)系著建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)是否能實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行的功能。管路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，相關(guān)設(shè)備耗材使用量少，前期建設(shè)成本低后期維護(hù)費(fèi)用少；能夠?qū)崿F(xiàn)不同建筑空間溫度獨(dú)立調(diào)節(jié)控制；實(shí)現(xiàn)熱量消耗分戶分?jǐn)偣δ?；以上三個原則是民用住宅和公共建筑科學(xué)合理設(shè)計暖通空調(diào)系統(tǒng)的原則。在具體的設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)依據(jù)不同的情況而定。
2空調(diào)冷凍水系統(tǒng)設(shè)計
依照相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置多臺冷凍水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計時，以能夠跟隨負(fù)荷變化實(shí)現(xiàn)自動改變系統(tǒng)流量為目標(biāo)，盡量降低系統(tǒng)運(yùn)行中的能耗。當(dāng)前我國常用的空調(diào)冷水系統(tǒng)有一次泵變流系統(tǒng)一次泵定流量系統(tǒng)，二次泵變流量系統(tǒng)，兩管制及四管制系統(tǒng)等。
三、采暖與空調(diào)水系統(tǒng)的補(bǔ)水及定壓設(shè)計
在實(shí)際工程設(shè)計中應(yīng)當(dāng)根據(jù)系統(tǒng)的整體規(guī)模和不同系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)形式按系統(tǒng)的用水容量來計算。封閉式采暖空調(diào)系統(tǒng)補(bǔ)水定壓點(diǎn)應(yīng)當(dāng)設(shè)置在循環(huán)水泵入口處。
四、風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計
空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計關(guān)系著空調(diào)系統(tǒng)能耗的大小和運(yùn)行的成本，同時也關(guān)系著人體的舒適度。對于人員分布比較集中的地區(qū)可以進(jìn)行相應(yīng)的集中供暖，這樣可以提高能源的利用率。而對于建筑面積大人員多的場合要進(jìn)行集中的供暖控制時，應(yīng)當(dāng)采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)；通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計中熱量是一個主要問題，由于電氣設(shè)備在運(yùn)行的過程中，必然會大量的產(chǎn)生的熱量，一旦這些熱量無法得到及時排除，那么就會對設(shè)備的這樣運(yùn)行帶來影響，從而導(dǎo)致故障的發(fā)生，這樣一來節(jié)能目標(biāo)要求也隨之降低。所以說做好通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計，是及時排除熱量的有效手段，設(shè)計的最終目的就是將熱量全部排出，是整個系統(tǒng)得以有效運(yùn)行的前提調(diào)教。集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)熱回收應(yīng)當(dāng)符合相關(guān)規(guī)定要求。在排風(fēng)熱回路設(shè)備型號的選擇上也需要嚴(yán)格依據(jù)國家規(guī)定進(jìn)行。
五、冷熱源設(shè)備選型
在整個暖通空調(diào)設(shè)計上，冷熱源設(shè)備的選型是最為重要的部分。這部分應(yīng)該嚴(yán)格的根據(jù)建筑功能、規(guī)模以及造價等進(jìn)行。具體為：充分利用毗鄰工業(yè)余熱，將其作為冬季熱源，采用溴化鋰吸附式冷水機(jī)組進(jìn)行工業(yè)熱水降溫，降低成本，將其引入到空調(diào)系統(tǒng)中使用，這樣一來資源得到了二次利用；要根據(jù)當(dāng)?shù)氐哪茉唇Y(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇，科學(xué)利用當(dāng)?shù)氐母挥嗄茉?，比如：采用風(fēng)能、地?zé)崮芤约疤柲艿瓤稍偕?、清潔型的能源?/p>
六、保溫與保冷
空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)成為新型建筑工程的重要組成部分，對改善室內(nèi)生活環(huán)境具有良好的效果，但是從實(shí)際運(yùn)行情況來看，運(yùn)行過程中會產(chǎn)生較大的能耗。造成空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行高能耗的因素包括多個方面：
1.1日常管理不當(dāng)
對于很多寫字樓或者商業(yè)中心建筑來說，在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，存在開窗通風(fēng)以及機(jī)械排風(fēng)等情況，導(dǎo)致室內(nèi)外通風(fēng)換氣形成的冷負(fù)荷占到總冷負(fù)荷的50%以上。
1．2系統(tǒng)設(shè)計不合理
在建筑工程施工時，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計不合理，缺乏必要的調(diào)節(jié)手段，導(dǎo)致系統(tǒng)中水泵、制冷劑以及風(fēng)機(jī)長時間處于低效運(yùn)行狀態(tài)，降低了能源利用效率。另外，在系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行過程中管理不當(dāng)，影響系統(tǒng)開關(guān)切換與匹配，也會在一定程度上增加能耗。
1．3建筑外墻設(shè)計不當(dāng)
現(xiàn)在很多建筑工程外墻結(jié)構(gòu)都是選擇用玻璃幕墻的方式，或者是窗墻比過大，且具有多個朝向。在建筑空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時，對結(jié)構(gòu)內(nèi)外區(qū)分設(shè)計不當(dāng)，并存在設(shè)計負(fù)荷錯誤因素，導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行存在冬季內(nèi)區(qū)偏熱、外區(qū)正常甚至偏冷的情況。對于建筑工程來說，內(nèi)區(qū)在使用過程中，受燈光、人員以及設(shè)備等因素影響，受到室外氣象因素的影響比較少，全年內(nèi)區(qū)會長期處于冷負(fù)荷狀態(tài)，需要空調(diào)系統(tǒng)常年供冷；而外區(qū)在使用過程中受到室外氣象因素影響比較大，并且隨著季節(jié)的變化，室內(nèi)負(fù)荷也會出現(xiàn)冷、熱負(fù)荷交替變化的情況，即夏季需要供冷、冬季需要供熱。
2影響建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計因素分析
2．1缺乏創(chuàng)新意識
對于建筑空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計，首先應(yīng)保證其基本功能的正常發(fā)揮，在設(shè)計時為保證系統(tǒng)運(yùn)行安全，一般都會將參數(shù)設(shè)計的比較大，而這樣設(shè)計也就增加了系統(tǒng)運(yùn)行的能耗。例如，負(fù)荷計算值與實(shí)際值相差較大、冷熱源設(shè)備裝機(jī)量比較大、系統(tǒng)配置不合理等，都會對空調(diào)系統(tǒng)最終運(yùn)行效率產(chǎn)生影響。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時，如果還是應(yīng)用傳統(tǒng)設(shè)計方案，即便是選擇效率高的主機(jī)，整個系統(tǒng)在長時間的負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，也會降低系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率，增加系統(tǒng)運(yùn)行能耗。另外，如果主機(jī)余量過大，同樣會導(dǎo)致水泵等輸送動力設(shè)備容量過大，整個管路特性遠(yuǎn)離最佳工作點(diǎn)，增加系統(tǒng)運(yùn)行能耗。
2．2設(shè)計方案生搬硬套
隨著空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用范圍的增大，現(xiàn)在已經(jīng)形成了相對完善的設(shè)計體系，存在大量的成功設(shè)計案例。這樣就導(dǎo)致很多建筑空調(diào)設(shè)計人員在設(shè)計時，選擇一個成功案例生搬硬套到本工程中，并不能結(jié)合實(shí)際需求對空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行原理以及運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行深入的了解，影響系統(tǒng)最終設(shè)計效果。另外，也存在部分設(shè)計人員為追求新技術(shù)、新設(shè)備、新方案，在沒有進(jìn)行綜合分析的情況下，盲目應(yīng)用各項(xiàng)新技術(shù)，不但不能起到節(jié)能降耗的效果，而且還會增加系統(tǒng)設(shè)計成本。
2．3綜合設(shè)計效果低
很多建筑空調(diào)系統(tǒng)在進(jìn)行設(shè)計時，只是以設(shè)計工況來作為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計，并沒有考慮全年空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行需求，設(shè)計完成后綜合應(yīng)用效果低。例如，未充分利用新風(fēng)供冷，在設(shè)計時僅要求降冬、夏兩季的新風(fēng)負(fù)荷，將新風(fēng)口以及空調(diào)機(jī)組新風(fēng)入口按照冬、夏兩季風(fēng)量設(shè)計，最終使得過渡季節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行時還需要開啟冷水機(jī)組，造成空調(diào)能耗增加。
3建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計優(yōu)化策略
3.1降低設(shè)計負(fù)荷
建筑空調(diào)冷熱負(fù)荷主要包括通過玻璃窗日照形成的負(fù)荷、通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱形成的負(fù)荷、處理新風(fēng)形成的負(fù)荷以及室內(nèi)熱源散熱形成的負(fù)荷等，其中圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱消耗的能量占據(jù)系統(tǒng)總能耗的40%左右，處理新風(fēng)所需能耗大約為系統(tǒng)整體能耗的30%-40%左右。就建筑空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計現(xiàn)狀來看，很多設(shè)計人員在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時，基本上都是以符合指標(biāo)作為依據(jù)進(jìn)行估算，并且為滿足安全需求，將最終確定的負(fù)荷參數(shù)設(shè)計地比較大，使得系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際運(yùn)行需求，出現(xiàn)大馬拉小車的情況。此種設(shè)計方法不但不可以達(dá)到節(jié)能效果，反而還會增加投資，因此在進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合實(shí)際需求來適當(dāng)降低設(shè)計負(fù)荷，提高空調(diào)系統(tǒng)冷熱負(fù)荷的合理性與準(zhǔn)確性。
3．2合理確定空調(diào)形式
在確定空調(diào)形式時，應(yīng)以建筑工程規(guī)模、用途、使用特點(diǎn)以及負(fù)荷變化等因素作為基礎(chǔ)，保證各項(xiàng)參數(shù)設(shè)計的合理性?？照{(diào)形式的分類有很多種，如以空氣處理設(shè)備位置為依據(jù)，分為集中系統(tǒng)、分散系統(tǒng)以及半集中系統(tǒng)；以負(fù)擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷所用介質(zhì)為依據(jù)，分為全水系統(tǒng)、全空氣系統(tǒng)、制冷劑系統(tǒng)以及空氣與水混合系統(tǒng)；以集中系統(tǒng)處理空氣來源為依據(jù)，可以分為封閉式系統(tǒng)、混合式系統(tǒng)以及直流式系統(tǒng)。對于空調(diào)形式的選擇，需要保證其滿足建筑工程使用要求，并且要盡量降低投資成本，并以降低能耗為主要依據(jù)。
3．3合理設(shè)定溫濕度參數(shù)
空調(diào)系統(tǒng)能耗與工程當(dāng)?shù)貧庀髤?shù)、室內(nèi)散熱散濕量以及在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)等因素有著直接聯(lián)系，并且設(shè)定的室內(nèi)溫濕度參數(shù)會直接影響到冷負(fù)荷大小。在對室內(nèi)溫濕度參數(shù)進(jìn)行設(shè)定時，應(yīng)在滿足人體健康與舒適性的條件下進(jìn)行設(shè)計。如夏季室內(nèi)空氣溫度提高1℃，則可以降低空調(diào)系統(tǒng)能耗10%左右，并且如果將濕度提高10%，則可以降低能耗15%左右。因此，在夏季對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，溫濕度參數(shù)應(yīng)以較高的干球溫度與相對濕度為依據(jù)進(jìn)行確定，而對于冬季采暖設(shè)計時，溫濕度參數(shù)則以較低干球溫度與相對濕度為依據(jù)，這樣還可以降低維護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱負(fù)荷以及新風(fēng)負(fù)荷，達(dá)到降低能耗的目的。3．4應(yīng)用熱回收裝置空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)引入時會排出一部分的室內(nèi)空氣，并且大氣溫度與排出氣溫度存在一定的溫差，例如制冷時室內(nèi)溫度為25℃，室外溫度為37℃，則將25℃氣體排入大氣會帶來能量損失，通過應(yīng)用熱回收裝置使得新風(fēng)在處理前與排出氣進(jìn)行熱交換，更進(jìn)一步的降低新風(fēng)溫度。通過此種設(shè)計，就可以更有效的降低新風(fēng)機(jī)組負(fù)荷，達(dá)到降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗的目的。
4結(jié)束語
車速傳感器可以發(fā)出一定占空比的方波信號，設(shè)計采用單片機(jī)的脈沖模塊來捕捉可以用來測量信號的周期。車速采集的程序流程如圖2所示。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動不但代表汽車的行駛速度，還代表節(jié)氣門的開度，每轉(zhuǎn)動一定角度就相當(dāng)于節(jié)氣門的開度。因此，當(dāng)輸入的實(shí)際車速A等于目標(biāo)車速B時，步進(jìn)電機(jī)將不轉(zhuǎn)動；當(dāng)輸入的實(shí)際車速A大于目標(biāo)車速B時，步進(jìn)電機(jī)會反轉(zhuǎn)，減小節(jié)氣門開度，從而使實(shí)際車速降低至目標(biāo)車速；當(dāng)輸入的實(shí)際車速A小于目標(biāo)車速B時，步進(jìn)電機(jī)會正轉(zhuǎn)，加大節(jié)氣門開度，使實(shí)際車速升高至目標(biāo)車速，汽車進(jìn)入定速巡航控制。
2軟件可靠性措施
為了提高軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，采取以下措施：（1）封鎖。實(shí)際系統(tǒng)中最強(qiáng)的干擾來自自身，如被控的負(fù)載電機(jī)的通斷、狀態(tài)的變化等，在設(shè)計軟件時應(yīng)適當(dāng)采取措施避開這些干擾。如：當(dāng)系統(tǒng)要斷開或接通大功率負(fù)載時應(yīng)暫停數(shù)據(jù)采集，等到干擾過去后再繼續(xù)進(jìn)行；在適當(dāng)?shù)牡胤椒怄i一些中斷源；幾個通道互相封鎖。這些都是避免或減少干擾的有效方法。（2）程序的失控保護(hù)措施。在控制系統(tǒng)中，一般情況下干擾都不會造成計算機(jī)系統(tǒng)硬件損壞，但會對軟件的運(yùn)行環(huán)境造成不良影響。表現(xiàn)在：數(shù)據(jù)碼和指令碼的一些位受到干擾而出現(xiàn)跳變，使程序出現(xiàn)錯誤，最典型的是程序計數(shù)器發(fā)生跳變，可能把數(shù)據(jù)當(dāng)作指令碼。這種程序盲目執(zhí)行的結(jié)果，一方面造成RAM存儲器的數(shù)據(jù)破壞，另一方面可能會進(jìn)入死循環(huán)，使整個系統(tǒng)失效。因此，應(yīng)采取有效措施避免程序失控。
3Proteus仿真驗(yàn)證
3．1定速巡航控制系統(tǒng)總體仿真電路設(shè)計
設(shè)計中定速巡航控制系統(tǒng)的主要參數(shù)是車速值及節(jié)氣門開度，因?yàn)檫M(jìn)行實(shí)物測試有設(shè)備要求，設(shè)備比較復(fù)雜，而且測試結(jié)果不夠直觀，所以設(shè)計最終結(jié)果通過Proteus仿真來實(shí)現(xiàn)。仿真電路如圖3所示。Proteus軟件的元件庫中擁有AT89C52單片機(jī)、ULN2003驅(qū)動芯片、步進(jìn)電機(jī)等元件，可滿足設(shè)計研究仿真需要。Proteus軟件中的車速采集信號可通過改變脈沖而改變車速，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可直觀地顯示出來，還可體現(xiàn)節(jié)氣門開度的大小。
3．2試驗(yàn)結(jié)果與分析
在Proteus仿真平臺上分別對4種情況進(jìn)行仿真，即實(shí)際車速A等于目標(biāo)車速B、實(shí)際車速A大于目標(biāo)車速B、實(shí)際車速A小于目標(biāo)車速B及實(shí)際車速大于120km／h、小于40km／h，仿真結(jié)果分別如圖4～7所示。從圖4～7可看出：當(dāng)輸入的實(shí)際車速A等于目標(biāo)車速B時，步進(jìn)電機(jī)不轉(zhuǎn)動；當(dāng)實(shí)際車速A大于目標(biāo)車速B時，步進(jìn)電動機(jī)反轉(zhuǎn)，節(jié)氣門開度減??；當(dāng)實(shí)際車速A小于目標(biāo)車速B時，步進(jìn)電動機(jī)正轉(zhuǎn)，節(jié)氣門開度加大；當(dāng)實(shí)際車速A超過120km／h、低于40km／h（即脈沖頻率低于100Hz、高于999Hz）時，巡航控制系統(tǒng)會自動退出，步進(jìn)電機(jī)不轉(zhuǎn)動。表明所設(shè)計的軟件能實(shí)現(xiàn)簡單的巡航控制系統(tǒng)指令，滿足預(yù)定要求。
4結(jié)語
