智能监控平台

智能监控平台（精选十篇）

智能监控平台 篇1

进入21世纪,人类社会从电气化开始走向信息化智能化,加之社会发展的步伐加快,世界政治经济形势和能源发展格局发生深刻变化,能源革命的序幕已经开启。为了应对全球气候变化, 从国家能源战略和宏观政策层面上,对电力系统的发展也提出了更高的要求,电网的发展面临着前所未有的机遇与挑战。“智能电网”已经成为这个未来电力网络的普遍用词,智能配电网已成为主要研究领域[1]。

我国传统配电网管理模式缺乏技术监控手段,只能靠人工报表等原始的管理手段,信息“由下至上”,往往掺杂水分,在管理层、决策层反而无法对网架结构、设备状况、运行维护、客户服务等信息真实情况进行全面掌控。山东省电力公司针对智能配网运营关键技术进行大量研究,研究开发了基于配电自动化系统和营销系统的智能配电网运营监控平台( 以下均简称平台) 。该平台有机融合了分散在大运行、大检修、大营销三大专业中配网相关的信息资源,信息共享,支持全面系统分析,将一个“全景、透明、实时”的配网展示,实现省、市、县三级一体化管控,它是对传统配电网系统运行管理模式的挑战。

1平台关键技术研究

为全方位提高智能配网运行管理水平,打造新型智能配网管理模式,建设全国配网示范省,山东省电力公司结合目前配电网运营管理的现状、相关系统使用情况、数据采集情况,以业务需求为驱动,对山东智能配网运行分析功能进行开发拓展,研究适合配电网现状及发展趋势的智能配网运营平台总体架构,分类规划各应用模块建设。

开发智能配网运营平台的关键在于对企业服务总线、状态检测、运行方式分析、基础数据管理、智能化预警、可视化展示等技术进行深入研究分析。需要改进企业服务总线模型,增加服务带宽控制模块对服务的带宽需求进行合理调度,实现服务管理模块对服务的运行状态进行基于服务等级协定( Service Level Agreement,SLA) 与服务质量( Quality of Service,Qo S) 指标的动态监控, 逐步解决应用系统间信息共享与数据融合的问题[2]。

另外深化研究状态监测技术,加强对电网实时动态状态信息的分析诊断和优化,为电网运行和管理人员提供较为全面精细的电网运行状态展现[3]。

2平台研发

2.1系统定位

系统定位为基于相关信息系统的高级应用平台,充分利用已有系统软、硬件资源,对配网生产、调度、营销相关系统信息进行整合与分析,融合智能配网运营监控最新关键技术,与相关系统实现数据集成,与市、县配电自动化主站系统紧密耦合,运用数据挖掘及分析技术,实现省、市、县三级配网指标横向到边、纵向到底的全方位监控,目前该技术水平在全国智能配网运营监控方面处于领先地位。

2.2研发方案

云计算作为一种计算基础构架的方法,通过计算、存储和数据等资源的整合和优化,将互联网的服务从原来的信息服务低成本高效地延伸到包括硬件和软件资源在内的所有IT资源和应用。研发了基于云计算的系统解决方案( 见图1) ,主要是通过对省、市、县公司基础设施层的物理硬件和一系列软件的集合,抽象物理硬件资源,实现对市县公司自动化的资源管理和优化,通过快速集成各种软件资源,实现数据存储、计算、分析、图形、报表、 WEB发布等云服务功能。

2.3软硬件设计

如图2所示,系统软硬件设计需要综合考虑到如下因素: 系统数据流走向是否正确、能否充分利用现有的软硬件资源优势、 能否满足业务功能需要及信息产品之间相互兼容等; 另外系统设计要求服务器集中部署在省公司,17市公司及98县公司的配网运行数据通过各自的信息交互总线上传到智能配电网运行监控平台,PMS系统、营销管理系统、95598系统和电网GIS平台的数据通过省公司企业服务总线上传到智能配电网运行监控平台。系统涉及到的软硬件资源如下: 平台相关的接口服务器、负载均衡器、维护工作站、云存储及计算服务器、数据分析云服务器、图形云服务器、报表云服务器、Web云服务器; 各市县配电自动化系统、配网生产抢修指挥平台、接口服务器、正反向物理隔离、安全 Ⅰ /Ⅱ区等。

目前,J2EE平台能够解决系统后端使用的信息产品彼此之间无法兼容,系统内部或外部难以互通的窘境。为方便应用程序开发者将程序运行环境与操作系统隔离,决定采用J2EE平台来实现各项功能。

结合区域广泛、业务数据并行处理,以及长期的投资收益情况,该系统中采用基于J2EE的三层( 多层) 体系结构见图3。

2.4业务分析

该系统从业务角度分为应用层、基础平台层、服务层和信息集成层。

信息集成层通过各地市、县的信息交互总线和省公司的企业服务总线把相关系统的数据进行集成。

服务层包括总服务层和各个地市、县服务层,其中总服务层包括数据存储、数据计算、图形服务、报表服务、WEB服务和数据分析服务。

应用层通过调用服务层提供的服务,实现全省配网概况、配网实时监视、配网运检实时分析、配网运检统计分析、配电自动化应用监视和配网指标监控等六大功能模块见图4。

3技术优势

技术创新一: 针对电力企业信息系统普遍存在的/信息孤岛问题,就实际情况研 发的基于 公共信息 模型 ( CIM) ,通过Web Services技术来实现电力企业服务架构( SOA) 集成方法, 彻底解决“信息孤岛”存在使得信息难以融合贯通,无法实现业务协作的问题[4],技术创新实现新突破。

技术创新二: 该平台高效融合可视化管理、综合分析技术、多种系统等功能优势,克服传统监控技术存在的接口不统一问题,采用地理图、单线图、仪表盘、雷达图等多种展现方式和趋势分析、对比分析等多种分析技术, 实现对全省配网运行状态的直观展示及配网指标的综合分析。

4功效分析

4.1构建统一的数字化电网

该平台能够整合数字化电网资源,以标准的方式提供电网空间信息服务,实现电网资源的结构化管理和图形化展现,为各业务系统应用提供图形服务支撑,实现电网资源的台帐信息、空间位置信息和电网拓扑信息的统一维护和管理,构建统一的数字化电网,实现配电网合理规划建设和经济优化运行[5]。

4.2实现低压故障的在线管控

平台利用国网GIS系统对故障点的准确定位,提高配电网的可靠性[6]、安全性和经济性,实现了配电网运行异常及故障的实时告警。当重过载超过一定比例时,地图上相应地市就是变色报警,发生故障时就会红点闪烁提醒。进一步分析,可以看到故障影响的客户信息,停电区域、停电时间等故障停电的各类信息,真正做到了故障的在线管控。

4.3实现全方位的有序用电

该平台高效融合营销业务应用系统功能,建立全面的业扩报装、95598业务处理等相关业务管理流程,及时发现运行过程中的安全隐患,为状态检修提供有力依据。其中设备状态检修主要包括基于设备全寿命周期成本( LCC) 的状态检修、以可靠性为中心的状态检修( RCM) ,基于风险评估的状态检修( RBM)[7]。通过开展全方位状态检修与评价,及时排除故障,实现了全方位的有序用电,可指导高耗能企业等的合理用电,促进节能减排。

4.4实现城市综合电压合格率展示分析

平台融合电网调度自动化系统及供电电压自动采集系统功能,为电网调度管理人员提供电网各种实时的信息,并对电网进行调度决策管理和控制,实现城市综合电压合格率展示分析功能,保证电网安全运行,提高电网质量和改善电网运行的经济性 ( 如图5所示) 。

5应用分析

山东省电力公司在全省推广应用平台以来,全方位搭建成立了配网“从上至下”的管理构架,打破了以往仅仅依靠统计报表的“至下而上”的管理模式,基本实现了对配网的全景化、透明化和实时化在线管理。

济南供电公司利用平台实现了对全部线路和变压器的实时监控和人员、车辆、物资、装备等生产抢修资源的统一调配,配电生产抢修管理水平得到全面提升。另外利用该平台有效消除公变重过载缺陷,提升配电网精益化管理水平。

6结束语

主要阐述了山东省智能配网运营监控平台关键技术的研究、 云计算系统解决方案、特色功效、应用分析等,随着系统功能不断升级完善,在智能配网管理中作用将愈发重要,它将高效推进配网集约化运行管理的进程,切实提高智能配电网管理水平,它是电力技术革新一项重要成果,适应社会发展的需求,在电力系统具有广阔的应用前景。

摘要：针对我国传统配电网管理模式存在的问题,山东省电力公司针对智能配网运营关键技术进行大量研究,开发了智能配网运营监控平台,整合调度、生产、营销各个环节配网信息资源。将“全景、透明、实时”的配网展示,实现省、市、县三级一体化管控,是对传统配电网系统运行管理模式的挑战。主要对智能配网运营监控系统,包括关键技术的研究、平台研发、技术优势、特色功效、管理应用等方面进行了详细阐述。

矿山集团视频监控整合远程监控平台 篇2

矿山集团监控现状

鞍钢矿业集团下属十大采矿区及若干矿产企业。每个矿区及企业都已经建设了自己的监控系统，来保证生产安全。这些监控系统都以本企业或本矿区为监控中心独立形成网络，起到辅助进行生产调度及生产安全管理的作用。视频监控平台功能介绍

1、通过我公司的远程视频监控平台可以把鞍钢所有矿区及附属企业的监控视频实现总部集中管理，集中监看、集中控制。

2、集中显示控制。

在总部设置矿山集团视频集中显示大屏幕，大屏幕可以通过控制进行实时显示所有矿区及附属企业的视频图像，并以电子地图的功能来确定摄像机位置及调取实时视频图像。管理人员可以通过电脑控制任何一个摄像机的前端控制功能，即控制动点摄像机的上下左右的转动。任意前端现场的声音可以通过括音设备在控制中心进行监听。

3、强大的平台兼容性。

平台通过多年的开发积累，已经兼容了市场上国内国外90%的品牌的视频图像存储设备软件。平台可以是基于在原有视频监控系统的基础上进行升级操作，对前端所有视频设备不做设备改造。所有操作不影响前端视频监控网络正常工作。

4、网络监看功能。

此平台搭建完成管理部门领导可以通过任何一台在网的电脑进行实时的查看每个环节上的监控视频、控制每一路视频图像、监听每一点的现场声音。平台设有多级别的访问权限。每个企业或矿区领导可随时监看自己所管辖区域的视频图像。集团领导可以监控所有在网视频图像，是最高权限者。

5、移动视频监看功能。

智能监控平台 篇3

关键词：云计算；Hadoop；性能指标；监控系统

中图分类号：TP3 文献标志码：A文章编号：1672-1098（2015）02-0000-00

Abstract：With the growing scale of cloud computing in modern data centers， the intelligent operation and maintenance management faces a great challenge， especially in real-time monitoring. After a thorough analysis and research of cloud computing monitoring technologies， this paper integrates two open-source monitoring software Ganglia and Nagois in a Hadoop open-source cloud computing platform， and use a mobile message software FeiXin to achieve real-time monitoring of the cloud computing platform. Experimental results shows that the proposed system realizes an all-round monitoring of performance indicators for hosts and service of operating environment in cloud computing platform and a real-time warning of faults， which help management personnel accurately locate and real-timely process abnormal situations. Therefore the system improves the quality of service of cloud computing platform and has a good practical value.

Key words：Cloud computing； Hadoop； Performance indicators； Monitoring system

随着云计算技术的不断成熟发展，云计算平台的规模以及资源也不断增加。现代数据中心的运维管理面临着重大挑战，传统的管理方法和管理模式已经无法满足要求。

为提高云计算平台的可靠性，保证服务质量，有必要在云计算平台中引入监控机制[1-3] [10]，以便能准确定位性能异常或故障的节点，及时做出恢复和调整；掌握整个系统的运行状况，分析系统瓶颈，为整个系统负载均衡提供数据支持，在系统出现异常时能起到预警的作用。

Ganglia是加州大学伯克利分校发起的一个开源监控项目，主要用来监控大规模分布式系统的性能[1] [2] [4] [10]。Nagios也是功能强大的开源监控系统，能监控所指定（本地和远程）的主机以及服务，可利用故障状态实现故障报警[1] [2] [3] [5] [10]。Ganglia侧重于数据采集，没有内置网络服务的监控和故障状态级别，Nagios更侧重于告警功能，配置文件较多，配置步骤繁琐[1-2]。因此，本文采用两款软件结合，协同工作。

经过几年的迅速发展，Hadoop已经成为开源云计算平台的佼佼者，目前具有广泛的用户群体[2] [6]。因此，研究利用Ganglia和Nagios整合来监控Hadoop系统具有广阔的应用前景。

1相关技术原理

11Hadoop技术

云计算是并行计算、分布式计算和网格计算的发展。具有超大规模、虚拟化、按需服务、高可靠性和高扩展性等特点。

Hadoop是一个开源的分布式计算平台，由Apache软件基金会支持发布。整个Hadoop的体系结构主要是通过HDFS来实现对分布式存储的底层支持，通过MapReduce来实现对分布式并行任务处理的程序支持的。

Hadoop分布式文件系统（HDFS）采用了主/从（Master/Slave）结构模型，一个HDFS集群由一个名称节点（Namenode）和若干个数据节点（Datanode）组成。Namenode作为主控服务器，负责管理文件系统的元数据，Datanode存储实际的数据。Namenode执行文件系统的命名空间操作，如打开、关闭、重命名文件或目录，Datanode负责处理客户的读写请求，执行数据块的创建、删除和复制工作。Namenode使用事务日志来记录HDFS元数据的变化，使用映射文件存储文件系统的命名空间。采用冗余备份、副本存放、心跳检测、安全模式等策略使HDFS可靠性得到保证[2] [6]。

MapReduce是一种并行编程框架，它将分布式运算任务分解成多份细粒度的子任务，发到由上千台机器组成的集群上，这些子任务在各处理节点之上并行处理，最终通过某些特定的规则进行合并生成最终的结果。MapReduce任务是由一个JobTracker和多个TaskTracker节点控制完成，JobTracker单独运行在主节点上，负责调度管理TaskTracker，调度一个作业分解的所有子任务。主节点监控子任务的执行情况，从节点仅负责完成由主节点指派的子任务。MapReduce将分布式运算抽象成Map和Reduce两个步骤，最终完成Hadoop的并行处理任务[2] [6]。

12云计算监控技术

1） Ganglia监控技术

Ganglia在结构上由gmond 、gmetad和gweb三个守护进程组成，三者相互协调[1] [2] [4] [10]。具体如图1所示。

gmond是数据采集器，运行在所有被监控主机上的一个守护进程。用于收集被监控主机上的基本指标，或者收集用户自定义的指标，在同一个组播或单播通道上的传递。gmond 所产生的系统负载非常小，这使得在各被监控主机上运行gmond时，不会影响到各主机的性能。Ganglia的收集数据可以分为单播和组播两种工作模式。

gmetad是数据混合收集器，运行在监控主机上的一个守护进程，gmetad通过轮询收集各主机上gmond 的数据， 并聚合集群的各类信息，然后保存在本地RRD存储引擎中。

gweb是Web可视化工具，采用PHP脚本语言实现，运行在Ganglia的监控主机上。可以通过浏览器从RRDTool数据库中抓取信息，将数据可视化，动态的生成各类图表。

Ganglia集群是主机和度量数据的逻辑分组，一般每个集群运行一个gmetad，可以构成层次结构，正因为有这种层次结构模式，才使得Ganglia可以实现良好的扩展。

2） Nagios监控技术

Nagios监控系统分为核心和插件两大部分。Nagios的核心部分只提供了很少的监控功能，其它大部分监控功能需要安装相应的Nagios插件完成 [1-3] [5]。

Nagios可实现如下功能：监视本地或者远程主机资源；监视网络服务资源；允许自定义插件来监控特定的服务；出现异常时，可以通过邮件、短信等方式通知管理人员；可以事先定义事件处理程序，当主机或者服务出现故障时自动调用指定的处理程序；可以通过Web界面来监控各个主机或服务的运行状态。

Nagios必须运行在Linux/Unix服务器上，这台服务器称为监控中心，每一台需要监视的主机或者服务都运行一个与监控中心服务器进行通信的Nagios软件后台程序。监控中心服务器根据读取配置文件中的指令与远程的守护程序进行通信，并且指示远程的守护程序进行必要的检查。

远程被监控的机器可以是任何能够与其进行通信的主机。根据远程主机返回的应答，Nagios将根据配置以合适的行动进行回应，通过一种或者多种方式报警。

NRPE是Nagios的一个功能扩展，它可在远程Linux/Unix主机上执行插件程序，通过在远程主机上安装NRPE构件以及Nagios插件程序，向监控中心提供该主机的一些本地的情况。

2云计算平台智能监控体系

本文在开源云计算平台Hadoop环境下，将Ganglia和Nagois两种开源监控软件进行整合，配合移动飞信来实现对云计算平台的实时监控。形成了如图2所示的一整套云计算平台的智能监控体系。

该模块通过整合Ganglia和Hadoop平台来采集监控主机的基本指标或者用户自定义的指标。然后进行数据处理，包括信息聚合，分类，可视化，生成报表等。具体过程如下：

Ganglia的监控进程（gmond）发送的指标格式是有明确定义的。用户可配置Hadoop指标子系统，按照Ganglia的要求，直接向Ganglia发送指标数据。用户可以根据需要，用Ganglia对Hadoop的一个或全部上下文进行监控，需要监控的Hadoop上下文包括Java虚拟机（JVM）上下文，远程调用（RPC）上下文，分布式文件系统（DFS）上下文，Mapreduce（mapred）上下文等配置项。每个上下文对应一个Hadoop指标子系统，每个子系统包括多项Hadoop指标。

Hadoop的配置见文件hadoop-metrics2.properties，配置项的前缀是上下文名称，每个上下文配置项都有如下三个属性。

在本系统中，由于只有少数主机需要处理，为简化启用和配置，Ganglia只使用单个集群。

在组播模式下，当节点规模过大，组播会对系统性能会产生一定的影响。在本系统中，尽管只有三个节点，仍采用单播传输模式。

22监控模块

该模块通过整合Nagios与Ganglia来完成相关资源的监控，包括主机资源，网络资源等。

在后台，Nagios实际上只是单一进行调度和通告的引擎。Nagios本身并不能监控任何内容，只能调度插件程序的执行，并处理输出结果。

本系统采用Nagios来监控Ganglia指标。Ganglia项目在gweb模块中包含了一系列官方Nagios插件。这些插件使得Nagios用户可以创建一些服务，将存储在Ganglia中的指标和Nagios中定义的告警阈值进行比较。

在实际应用中，使用Ganglia插件来监控系统，如：Ganglia内部使用心跳计数器来确定某台主机是否在运转；将给定主机的单个指标与预定义的Nagios的门限值进行比较来检查特定主机的某种指标；检查特定主机上多种指标；检查使用正则表达式所定义范围内主机的多种指标；验证一套主机上的一个和多个指标值是否相同。

在图3中，这些插件和一系列专门为此创建的gweb PHP脚本进行交互。毎个PHP脚本从插件接收参数，解析从gmetad获取的有关状态缓存，提取被监控实体当前的指标值，并返回。Nagios插件和PHP脚本成对出现。

实际应用中，在hosts.cfg中定义hostgroup，格式如下：

其中，check-heartbeat.sh是Nagios插件。

此外，可以使用Nagios监控Ganglia主机的运行情况，如使用check-nrpe守护进程，监控Ganglia的所有故障，如监控汇聚主机上的gmetad和rrdcached以及所有主机上的gmond，监控TCP端口（如gmetad和gmond的监听端口）的连通性等。

23报警模块

为了减轻工作负担，使管理人员能实时获取云计算平台运行异常或故障信息，本文使用整合了Nagios与移动飞信的报警模块将报警信息直接送到管理人员手中。

Nagios利用插件使用Ganglia采集的信息，在运行指标超过阈值的情况下通知管理人员，通知方式采用移动飞信。

Nagios下飞信的配置主要包括：

飞信命令定义

配置commands.cfg文件，定义一个服务故障时发送报警短信的指令，如下

3云计算平台智能监控系统的实现

31系统总体架构及实现环境

本系统使用三台VMware虚拟机，根据需要组建Hadoop集群，Hadoop集群各主机参数列表如表1所示。

表1Hadoop集群各主机参数列表

主机名IP地址CPU（个）内存（G）硬盘（G） host110100981281010200 host6101009812488100 host7101009812688100

在三台主机中安装CentOS 65系统，开发环境安装JDK17，安装Hadoop 112[7]，配置host1作为NameNode、SecondaryNameNode， 三台主机均配置为DataNode， 在host1上运行JobTracker，在三台主机上均运行TaskTracker。

在host1上安装Ganglia-gmetad 317，Ganglia-gweb 342[8]，Web服务器Apache22，脚本语言php-533，在三台主机均安装Ganglia-gmond 317。

在host6主机上安装Nagios Core 344[9]， nagios-plugins-15， nrpe-214，Web服务器Apache22，脚本语言php-533，安装移动飞信fetion。系统总体架构如图4所示。

Ganglia和Nagios均具有丰富的Web展示功能。实现环境中，Ganglia能监控hadoop集群及各主机性能指标众多，大约有几百个，下面只展示其中的几个，图5至

图5host6节点一月内平均负荷图6host1节点一天内jobtracker.heartbeats指标图7host1节点一天内namenode.blockReport_num_ops指标

Nagios监控效果只选取一张图，Nagios所有主机服务状态详述（局部）如图8所示，上面十五项是hadoop集群中host1、host6、host7三台主机上五个服务项的状态信息，这五个服务项分别是：GMOND、check-ganglia-heartbeat、check-ganglia-metric disk-free、check-ganglia-metric load-one、check-value-same-everywhere，下面八项是Nagois主机上服务的状态信息，本系统中Nagois主机即为host6。从这些效果图可以看出，Ganglia和Nagios协调工作，实现了对Hadoop系统性能的监控。图8Nagios所有主机服务状态详述（局部）本系统一般只需设定Nagios插件返回Critical和Unknown二种状态发出报警，且一小时间隔循环发送即可。在系统主机和服务出现异常情况时，管理员接收飞信的手机会收到报警短信，格式如下：发信人为“12520139xxxxxxx”，短信内容为“XXX：1010098126host7/GMOND is CRITICAL”，最后是接收短信日期时间，“XXX”为接收飞信手机机主的姓名。此时，管理员可在本地或远程实时维护host7主机上的GMOND服务。

在实际应用中，可以根据具体需求调整要监控的服务项。利用Hadoop、Ganglia和Nagios良好的可扩展性，动态增加节点，以便加入更多的Hadoop应用。通过改变Hadoop集群的负载，或通过调整VMware虚拟主机的部分参数，使系统负载达到均衡。由于系统中使用的端口众多，因此应特别注意iptables防火墙的设置。

4结 语

在开源云计算平台Hadoop环境下，利用Hadoop系统提供的监控接口，将Ganglia和Nagios整合，通过Web可视化工具，强大的图表展示功能，直观地了解每个节点以及整个Hadoop系统的工作状态，并利用移动飞信进行故障报警，对调整Hadoop系统的运行参数、提高系统整体资源效率起到重要作用。

参考文献：

[1]袁凯.云计算环境下的监控系统设计与实现[D].武汉：华中科技大学，2012.

[2]张仲妹.云计算环境下的资源监控应用研究[D].北京：北方工业大学，2013.

[3]沈青，董波，肖德宝.基于服务器集群的云监控系统设计与实现[J].计算机工程与科学，2012，34（10）：73-77.

[4]Matt M.，Bernard L.，Brad N..陈学鑫，张诚诚译.Ganglia系统监控[M].北京：机械工业出版社，2013：12-15，133-135.

[5]陶利军.掌控：构建Linux系统Nagios监控服务器[M].北京：清华大学出版社，2013.

[6]刘鹏，黄宜华，陈卫卫.实战Hadoop：开启通向云计算的捷径[M].北京：电子工业出版社，2011：37-38，60，62.

[7]Apache Software Foundation. Hadoop官方网站[EB/OL]. .

[8]http：//ganglia.info/. Ganglia发布网站[EB/OL]. .

[9]http：//www.nagios.org/. Nagios官方网站[EB/OL]. .

[10]李超，梁阿磊，管海兵.海量存储系统的性能管理与监测方法研究[J].计算机应用与软件，2012，29（7）：78-80.

智能监控平台 篇4

1 台区设备配置与改造

(1) 应用了有载调压变压器。调压变压器的控制箱可设置远方调节和就地调节, 在试点中该地全部调压变压器统一使用远方调节的方式。调整变压器电压的依据为:变压器低压侧三相电压中有一相超出合格范围即进行调压, 电压合格范围为额定电压的±7%, 如低压侧为380 V的合格电压范围为353.4~406.6 V。

(2) 应用了有载调容变压器。有载调容智能变压器利用自带的有载调容智能控制器自动检测及判断用户负荷大小, 并通过有载调容开关, 在变压器不断电的状态下, 自动切换容量, 从而实现对运行过程中变压器容量大小的自动调节。

(3) 应用了非晶合金变压器。非晶合金具有非常好的导磁性能, 非晶合金铁心变压器比硅钢片铁心变压器的空载损耗下降80%左右, 空载电流下降约85%, 是目前节能效果较理想的配电变压器。

(4) 应用了双电源备自投装置。在试点线路中选择重点台区安装多台变压器, 采用双电源供电方式, 当其中一台变压器发生故障时, 系统可马上切换使用另一台变压器进行供电, 提高供电可靠性。

(5) 应用了环境监测装置。安装温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器对配电变压器运行环境进行监测。所有传感器通过数据线与终端监控扩展模块相连, 由智能配电变压器终端采集数据上送至主站。

(6) 应用了视频监控装置。对重要配电变压器加装视频监控装置, 视频监控装置通过3G无线专网接入。管理人员可通过各视频设备的IP地址进行访问, 远程查看摄像头的监视内容, 将配电变压器现场设备运行、环境安全等情况实时传输到监控中心, 使管理人员及时了解配电变压器现场情况, 从而提升对设备的监控水平, 保证设备安全运行, 防范事故的发生。

(7) 应用了电能质量监测装置。通过电能质量监测装置对电压合格率、谐波数据、功率因数越限、三相负荷不平衡越限进行统计评估, 并根据评估结果提醒管理人员投入电能治理装置以改善电能质量。

2 实施效果

通过台区改造, 将台区设备与统一采集与集中监控平台实现了良好对接, 实现了配电设备的经济运行和节能降耗, 有效提高了客户端电能质量及台区供电可靠性, 尤其以“五遥”效果显著。

(1) 实现了对台区配电设施总进线、各路出线的电流、电压、功率参数, 无功补偿装置的投切容量, 有载调容变压器当前容量、调容次数和状态运行时间, 有载调压变压器输出挡位, 环境监测数据等现场工况的“遥测”。

(2) 实现了对台区配电设施、门禁系统等开关变位和通信中断、环境异常、用电故障的“遥信”功能。

(3) 根据电网运行情况和生产经营需要, 实现了对台区进、出线断路器和欠费客户电能量负荷开关的“遥控”功能。

(4) 实现了对有载调容和有载调压变压器输出挡位的“遥调”功能。

智能蔬菜大棚:实施远程监控 篇5

老百姓免不了要发的牢骚之一是“看病难，看病贵”，特别是对于像北京这样的一线城市，随着城市人口的不断膨胀，有限的医疗资源很难满足人们的需求。那么对于这个难题，科技能做点什么呢？事实告诉我们，市场上不断推出的各种诊疗仪器，手术操作机器、生命探测仪器等生物医疗设备大大提高了诊断效率，这些先进仪器的出现及时弥补了这个医疗缺口，有了它们，人们甚至能当上自己的“家庭医生”。而除了这些健康小助手以外，一些农业产品也在标新立异，为人们的生活增添情趣。此次，这些前沿的医疗、农业产品都会在科博会上缤纷亮相，现在让我们启程，开始一一认识它们。

智能蔬菜大棚：实施远程监控

□文/记者 李鹏

最近，有关智能化的农场成了一个热门，其智能化究竟是什么样子呢？通过北京威讯紫晶科技有限公司最新研发的智能农业无线数据采集系统或许就可以看出一些端倪。智能农业无线数据采集系统由无线数据采集器、无线开关控制器、无线数据网关、网络服务器和平台软件组成，例如一个蔬菜大棚，采用了该系统以后，就可以实时无线监测大棚内各项环境指标，如温湿度、二氧化碳、光照度等。另外，该系统能够将蔬菜大棚采集到的数据通过短信、邮件等方式传递到用户，不管在哪里，无论是什么时间，主人都可以及时了解自己蔬菜大棚的具体情况。当然，通过无线控制系统，蔬菜大棚的主人也能随时控制大棚中的一些设备，比如空调、风机等，这不仅可以为作物生长创造最佳的环境，也为主人在外办事时解除了很多后顾之忧。

参展企业：北京威讯紫晶科技有限公司

手术创口不再用线缝

□文/记者 张星海

手术后必须要缝合伤口。相比于传统的手工缝合，机器设备在外科手术的缝合上就显得更为精准，现在外科常用的缝合器叫吻合器，它用于胃肠吻合已近一个世纪，而RCS系列端端吻合器就是国内第一个取得美国FDA认证的吻合器产品，它具有独特的弹跳帽设计，退出时容易且能够最大限度减少对吻合口的牵拉，确保胃肠吻合安全。适用于消化道手术中肠腔组织的端-端、端侧吻合。

参展企业：瑞奇外科器械（北京）有限公司

亚运会的“安全功臣”

□文/记者李婵

这是一台可快速对病原体进行即时检测的仪器；也是去年上海世博会、广州亚运会的生物安全“功臣”。即时检测，有另一个名字“床旁诊断”，它是诊断领域中高科技的缩影；它要求快速简便、检验周期短、成本低；不需要专业的临床检验师，以及大型仪器设备的操作等繁琐的过程，可以直接快速地得到可靠的结果。此仪器使用的即时检测技术，是我国自主研发，由军事医学科学院、北京热景生物、中科院联合完成的。面对众多复杂的样本，它可以对鼠疫菌、炭疽芽孢、布鲁氏菌等多种烈性病原体进行即时的现场检测。

参展企业：

智能监控平台 篇6

在我国大力发展设施农业的今天, 各种研究和技术不断地涌现出来;而棚室经济是设施农业发展的主要方面, 尤其是在寒冷地区。寒冷地区气候条件和土壤环境等受季节的局限与制约较大, 要大力发展棚室经济就必须要实现温室大棚的智能控制与监测。智能控制与监测的目的是监控农作物在生长阶段的主要影响因素, 如温室大棚中的温度、空气湿度、土壤湿度、光照强度和二氧化碳浓度等;并以监控的数据作为控制温室的环境, 使温室大棚的环境适合农作物的生长条件, 达到农作物快速、优质生长的目的。棚室的智能控制是当前该领域的关键问题和研究热点[1]。

目前, 设施农业中温室大棚的监控系统主要分为两种:一是采用终端模式形成的监控系统, 主要1台计算机和多个终端处理设备构成, 每个终端用来监控温室大棚中1个影响因素[2,3]。由于这种模式采用独立的终端实现监控, 所以具备灵活性好的特点;但也造成了高额的成本及较大的电量消耗, 并降低了整体监控系统的可靠性。二是以单片机作为控制单元的监控系统[4]。但是, 仅仅使用单片机构成的系统所能够实现的功能简单, 很难形成良好的人机界面, 无法广泛使用。随着科技的发展, 基于嵌入式开放的系统被大量研究和应用。基于嵌入式的开发主要有两种方式:一是基于Linux操作系统的嵌入式开发;二是基于Win CE的嵌入式开发。两种开发方式各有优缺点:Linux网络资源丰富, 但开发需要的周期比较长, 并且不具备非常良好的用户图形界面;基于Win CE的开发具备丰富的图形用户界面, 相较Linux而言更适用于基础应用层的开发。经过分析及研究以上各类控制系统和开发平台的优缺点, 笔者设计了一种嵌入式监控平台。该平台采用基于Xscal+Win CE6.0的ARM开发平台进行开发, 通过组建无线传感器网络实现温室大棚的数据采集和温室大棚内部各种因素的智能移动监控。

1 基于嵌入式的硬件设计

1.1 系统结构设计

基于嵌入式的寒地棚室智能监测平台是由上位机和下位机两部分构成:上位机主要包括一个基于Xscale-Win CE嵌入式平台的硬件环境及用户界面的应用程序, 二者集成在一个相对较小的便携式移动设备中并具备较好的用户图形界面, 方便为用户提供分析和显示监控的数据;下位机主要为温室大棚的监控信号的数据采集系统, 由超低功耗的TI—MSP430芯片与大量传感器所构成的传感器网络所构成。温室大棚中所安装的传感器为无线传感器, 以实现移动的智能监控。传感器接收到的现场数据将连接到下位机的信号调度部分, 通过AD转换并由MSP430单片机芯片打包后经过串口发送到上位机。监控平台的结构设计如图l所示, 具体实施方案如图2所示。

1.2 嵌入式系统驱动和应用程序的开发

基于嵌入式的Win CE系统开发可以分为两个步骤。第1步是在计算机上的模拟编译环境中进行开发, 而后将已经经过模拟运行的软件转移到目标机上进行调试, 并生成最终的在目标机上运行的程序。第2步是系统驱动程序的开发。驱动程序是连接底层的硬件和上层的API函数的纽带, 而图形用户系统是由显示模型接口程序、窗口模型接口程序和用户模型程序共同组成的[5]。在编写驱动程序之前, 需要明确嵌入式内核程序的基本功能。编写的设备驱动程序应具有以下功能: (1) 对设备初始化和释放; (2) 把数据从内核传到硬件和从硬件读取数据; (3) 读取应用程序传递给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据; (4) 检测和处理设备出现的错误[5]。平台的应用程序部分功能及与功能模块的关系如图3所示。

2 传感器网络的设计

寒地棚室智能监测平台将影响农作物生长的6种环境因素作为参数进行数据采集, 采集是通过构建传感器网络而实现的。所创建的无线传感器网络一般由3部分构成, 分别为无线传感器节点、网络协调器和中央控制节点。大量传感器节点被随机部署在温室内部, 构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输, 在传输过程中监测数据可能被多个节点处理, 经过多跳后路由到网络协调器, 最后到达中央控制节点[6,7,8]。

2.1 无线传感器网络通信的实现

该平台的传感器网络通信将采用已经非常成熟, 并形成统一标准的技术进行实现。Zig Bee属于一种开放式的、短距离的无线通信协议。寒地棚室智能监测平台将采用智能化的设计实现基于Zig Bee协议栈的无线传感器网络进行了空气温度、空气湿度等影响温室作物生长因素的监测。

在设计中, 每种节点都需要设置多个同类型传感器, 具体数量依据温室的面积进行指定;通过传感器控制处理器来接收从Zig Bee无线通信模块中发送数据的请求标志时, 将各种参数数据通过串口方式传输数据。

2.2 传感器网络各节点的设计

针对空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照强度及二氧化碳浓度等环境参数在温室大棚的适当位置设置相应的无线传感器, 每个传感器作为传感器网络中的一个节点, 每个节点向监测平台传送采集来的数据。传感器网络节点的结构如图4所示。

2.2.1 空气温、湿度监测节点

空气的温、湿度是影响农作物生长的最基本的要素之一, 其会通过影响酶的活性而直接影响农作物的生长、开花等各项生理性活动。所以, 针对空气温、湿度的监测对控制作物生理性活动将有着重要而直接的影响。

节点传感器既可以选择温、湿度分别采集的传感器作为两个节点, 又可以选择温湿度一体采集的传感器作为1个无线采集节点。一般情况下, 温室大棚温度上限不高于120℃, 所以选择温度在-40~120℃测量区间、湿度稳定性小于1%RH/年的温湿度传感器。该节点的设计不仅可以测量空气温度, 而且能够测量空气湿度。在寒地棚室智能监测平台的设计中, 由无线空气温湿度传感器与定时器构成了空气温湿度测量电路。

2.2.2 土壤温度及湿度监测节点

农作物生长过程中, 土壤的湿度与温度对其水分的供应情况有着直接的影响。土壤湿度或温度一旦超出正常值的区间, 农作物将不能正常进行光合作用, 会造成农作物的根部呼吸不畅, 基本生长性活动将会受到明显影响, 随之而来的就是农作物的产量和品质的下降。

对于土壤温湿度测量, 寒地棚室智能监测平台将采用LC-TWS型土壤温湿度传感器对土壤水分进行指定地点的周期性监测。该型号的传感器可以实现温度与湿度同时测量, 且互不影响, 还可以与智能手持式仪表配合使用, 符合寒地棚室智能监测平台的设计要求。

2.2.3 光照强度监测节点

光照强度也是影响着农作物的生长发育的关键因素之一。一个温室大棚的光照条件直接决定这个温室是否符合农作物的生长条件, 尤其是在反季节种植中将会对农作物的生长情况、包含的营养元素等作物品质等造成直接的影响。如果光照条件适宜, 将会对作物叶片的排列与形态结构等特征的优化有明显的作用。

寒地棚室智能监测平台将采用的是ZD-AC型光照传感器, 对弱光也有较高灵敏度, 并且能够丈量以lux为单元的照明光;无线传输时具备传输间隔长的特性, 对抗外界干扰的能力也很强。

2.2.4 二氧化碳浓度监测节点

光合作用是所有农作物得以延续生命活动的最重要保证, 是农作物获得生存能量、保证正常生长发育的物质基础。由于棚室属于封闭环境, 需要保证农作物生长条件中CO2浓度符合农作物进行光合作用条件, 进而提高作物进行光合作用的效率, 促进作物有机物的合成, 从而提高农作物果实的品质。因此, 寒地棚室智能监测平台采用了一种高质量的VC1008T红外二氧化碳传感器。

在设计该节点电路时, 采用了如下几种方式来提高电路的抗干扰能力:一是将数字、模拟两种电路分开, 并且在中间连接处放置磁珠;二是通过添加小容量电容的方法去除芯片内部信号对电源的干扰, 电容一般会放置在芯片接近电源和地的位置;三是通过放置较大容量的充放电电容以去除瞬间大电流对电路的影响。使用这3种方法在提高干扰能力的同时也保证了信号源的稳定性。

3 智能移动监控平台的设计实现

平台软件部分的设计采用了基于多Agent的智能化设计思想。采用该方法的主要目的:一是为了平台能够适应日后技术及需求的发展, 即增强平台的可扩展性;二是为了使平台具有通用性和自适应性。平台的监测功能既可以应用在温室大棚中、田间作业上, 又可以进一步扩展到其他需要监测乃至需要做出智能诊断的领域。

平台的多Agent组主要包括数据管理Agent、数据传输Agent、数据显示Agent以及数据实时监测Agent。其中, 数据传输Agent主要负责将传感器采集的数据写入数据库, 并能够实现定时获取从传感器节点传输来的数据值, 如每10s或20s获取1次空气温湿度、二氧化碳浓度等数据值。数据库中存放的数据将作为数据管理Agent以及日后的问题查询的支撑数据。数据显示Agent将实现数据在窗口中的显示, 并将监测结果使用仪表控件进行显示。数据实时监测Agent的处理将采用两种方式:一是系统定制好各参数的正常区间。如果参数的值偏离了正常区间的话, 按照设计好的公式进行计算, 并将结果显示在界面中。二是为绘制实时监控曲线的方式进行实时监测。例如, 将每小时读1次的参数值绘制成曲线, 1个参数1条线。通过曲线的实时绘制可以很直观地观察出各参数的实时变化形态, 并由此判断出温室大棚的实时状态。

4 结语

本文设计的温室智能监控平台是以嵌入式开发技术为基础并结合了无线传感器网络的智能监控平台。同时, 以Win CE为操作系统, 开发了平台的驱动程序和应用程序。在软件设计部分, 采用了基于多Agent的智能化设计思想, 增强了平台的可扩展性和自适应性, 实现了温室大棚的农作物生长过程中各种要素的监测。

参考文献

[1]刘方, 贾震霄.我国农业温室控制系统控制模式的研究[J].农机化研究, 2008 (10) :223-226.

[2]康东, 严海磊.远程温室大棚控制系统设计[J].控制工程, 2009, 16 (S3) :8-10.

[3]李敏, 孟臣.温室大棚计算机测控系统的研制[J].计算机与农业, 2001 (6) :9-11.

[4]姚有峰, 赵江东.基于单片机技术的环境状态监测系统的设计[J].测控技术, 2012, 31 (1) :105-108.

[5]马秀莲, 王雪, 席桂清.基于Xscale-WinCE的农产品加工设备状态监测与维护系统的设计与实现[J].科技创新与应用, 2013 (17) :65.

[6]董海涛, 屈玉贵, 赵保华.ZigBee无线传感器网络平台的设计与实现[J].电子技术应用, 2007 (12) :124-126.

[7]Guozhu Wang, Junguo Zhang, Wenbin Li, et al.A forest fire monitoring system based on GPRS and ZigBee wireless sensor network[C]//International Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA) .Taichung:NCHU, 2010.

智能监控平台 篇7

关键词：高速公路,监控系统,智能化,集中监控,软件平台

随着我国经济建设的迅速发展, 交通流量的不断增加, 提高高速公路的管理水平, 必须依靠先进的科学与技术。我国高速公路监控系统的发展近20年, 逐步形成了一套完整的高速公路机电设备监控管理系统和救援应急预案完整的管理办法及措施。监控系统的发展方向为:一是从功能单一的、独立的监控控制软件发展成为功能强大、智能化的软件系统;二是从各个子系统相互独立、数据无交互发展成为集成化的、数据联动共享的系统;三是从传统不重视监控数据分析发展成为具有强大监控数据分析、统计、报表功能的系统;四是系统逐渐强调“智能化、高集成、综合管理、互联共享、移动监控”的概念。

高速公路公路智能监控软件平台系统应针对高速公路路段及隧道监控系统主要解决以下六大问题:一是高速公路路段及隧道的交通控制问题。实现对高速公路路段、单体隧道、多个隧道群统一集中监控, 路段及隧道的异常情况进行自动检测, 当检测到异常情况时进行疏导、诱导和分流控制;二是高速公路隧道的通风控制问题。在火灾发生、正常交通情况下, 根据所采集的火灾数据、CO/VI、光强检测仪等等数据进行通风控制, 制定一系列智能、灵活、完备的照明、通风控制控制预案。可有效提高机电设备的使用寿命, 提高能效, 并获得更加良好的行车环境;三是公路隧道的通信网络问题。防止网络阻塞和瘫痪, 保证通信网络质量和通信速率, 保证交通采集数据信息收集和交通信息的正常发布。提供各种设备通讯方式、通讯协议的组态配置, 模块化的配置保障通讯的稳定性, 能够大大的缩短工程调试时间;四是高速公路事故和紧急情况下的快速响应救援问题。基于GIS电子地图图形化的路段监控, 图形化反映高速公路路段周边静态、动态信息, 能够在路段上反映高速公路的路况信息。做到紧急情况下快速响应、有效调动救援信息;五是高速公路路段及隧道数据监控和视频监控一体化。在智能监控软件中实现对路段及隧道的机电设备监控, 同时对全线路的视频图像监控, 包括视频检测及巡查、报警。六是在监控系统中解决监控管理自动化的问题。监控人员监控信息化管理OA模块, 能够对监控人员的日常工作进行记录、查询、管理。

高速公路公路智能监控软件平台系统利用先进的计算机软件技术实现高速公路的智能监控, 利用先进的智能检测技术和地理信息系统的结合, 有效地提高运行管理和事故情况下的应急处理, 才能很好地满足高速公路在运行过程中的监控管理要求。

高速公路公路监控系统软件平台系统应考虑到区域监控和长远规划, 系统适应多级管理模式, 预留接入省级片区中心的数据接口。系统的设计采用C/S和B/S二者相结合的方式为系统的重要设计架构。系统网络架构应适应多级管理模式, 分别为隧道监控管理站、路段监控中心、预留接入片区域中心的接口;系统应实现通讯管理服务、数据远程服务、视频流媒体服务功能。远程终端计算机数据查询分析系统能够进行远程查询和分析。远程i Pad移动终端则借助于3G无线网络能够进行远程监控界面的实时查看, 视频的播放、抓帧、监控数据的移动式查询分析统计等功能, 使管理人员实现远程监控、监督、综合管理, 一切尽在掌握。

高速公路路段及隧道智能监控系统应解决高速公路监控运营过程各种问题, 保障高速公路运营动态信息的全方位掌握, 解决高速公路在突发事件发生时及时发现、快速响应、有效联动与处置问题, 为有效服务于高速公路运营“安全、稳定、舒适、高效”而建立的一套专门针对高速公路路段及隧道群监控的软件平台系统。系统能够做到提高管理效率、节约能源、确保行车安全, 为积极预防、处理事故, 提供可靠的保障。同时, 合理有效利用高速公路路段及隧道内各机电设备, 使营运管理更加有序可行, 以人为本的人性化设计提倡智能化高效的营运管理。

在高速公路日常正常运营情况下, 系统能够通过高速公路沿线的外场设施及时、准确、完整地监控、监视高速公路路段及隧道的工作情况。具体包括:监视高速公路沿线路段及隧道的交通运行状况、交通车流、气象数据实时监控, 能够及时发布交通诱导命令;能够实时监视隧道内照明设备工作情况, 并提供各种照明自动控制方案;监视隧道内环境数据和通风状况, 并提供各种隧道通风自动控制方案, 即节约能耗, 又营造一个良好的隧道行车环境;系统能够与视频监控系统、紧急电话与广播系统、火灾监控系统、电力监控系统、视频事件检测系统、硬盘录像机视频系统进行有效报警联动, 消除各个系统之间的“信息孤岛”, 做到对各个子系统的联动响应、数据共享, 并能与监控中心电视墙设备进行联动控制, 形成一套流程化的报警及事件联动机制, 成功解决了高速公路各系统间信息的集成、共享、联动问题。

在高速公路重大应急事件发生情况下, 能够在通过系统建立的预案体系、各种专家级应急事件联动控制预案和处置流程, 对高速公路路段及隧道的各种机电设备进行联动控制, 提供交通诱导、发布、救援方案, 为高速公司可靠、安全运行提供强有力的保障。在系统处置应急事件的过程中, 做到了对应急事件的快速发现, 应急事件发现后的及时响应、快速及时上报。系统能够实现应急事件的流程化导航, 保障报警信息与监控系统及时有效联动, 并能提供详细的应急事件处置流程, 对事件的救援信息、交通诱导信息进行及时发布和共享。

系统应贴近高速公路运营管理流程, 智能化、流程化的管理实现了管理体制与信息化平台的对接, 提升了交通地位, 为高速公路良好运行提供保障, 提高了公路交通运行效率和管理水平。最终达到:通过系统有效管理、多级联动响应, 减少监控人员, 降低管理成本;通过系统对高速公路各种监控信息的动态掌握, 及时向社会公众发布交通出行信息, 做到信息共享、服务公众;通过系统对隧道通风、照明的接近智能的各种自动控制方案, 即保障行车安全, 又降低能源消耗, 提升经济效益;通过系统智能化的管理、流程化应急联动控制预案与处置流程, 提高管理水平, 降低运营风险。

参考文献

[1]高速公路监控技术要求.交通运输部2012年第3号公告.

[2]公路网运行监测与服务暂行技术要求.交通运输部2012年第3号公告.

[3]高速公路通信技术要求.交通运输部2012年第3号公告.

智能监控平台 篇8

由于新一代移动通信网络数据传输能力的增强和智能手机处理芯片运算能力的提高,使用3G智能手机作为视频监控客户端成为可能[1],这极大地扩展了视频监控的应用环境和使用方式,也满足了个人随时随地实现视频监控的需求。这种监控系统应用范围很广,比如实施家居安全、未成年或老弱家庭成员的监护、车辆监控; 特定责任人员对所负责的工作或实验场所的监控; 小型企业、连锁店、商铺的监控等。

目前,移动视频监控系统有很多[2,3]。它们实现了手机监控的愿望,但也存在诸多不足,主要体现在以下几方面: 1传输的视频标准普遍采用国际主流的MPEG-4、H. 264等,都不是针对安防领域的,对全天候、各种复杂拍摄环境下的现场还原性不佳,在压缩编码效率和视频质量之间的平衡不理想,缺少对监控专用信息的支持; 2只能实现一路视频监控,减少了监控应用模式。本文开发的移动视频监控系统采用我国具有自主知识产权的专为安防产品设计的数字音视频压缩标准SVAC,手机监控终端采用多画面播放,可实现多路监控。符合本文要求的视频监控前端和监控网络设备均已有成熟产品,所以本文着重介绍自主开发的手机监控客户端软件的设计、监控视频的传输模式和传输协议。

1移动视频监控系统总体框架

以智能手机为监控客户端的视频监控系统通常可以设计成如图1所示的结构。其中,监控前端可采用无线定点监控、无线移动监控、有线定点监控三种监控模式。嵌入式视频服务器配置在监控前端内,它具备多路视频采集、压缩编码、视频存储、多制式网络通信功能; 内置Web Server,支持多用户登陆,支持多种平台接入。为了加强视频管理、转发和存储能力,根据需要, 可将嵌入式视频服务器级联到网络中心服务器和网络专用存储服务器中。手机监控终端通过3G、Wi Fi等无线网络登陆中心服务器获得转发视频或直接登陆视频服务器获得实时监控视频。

2手机监控平台总体设计

2. 1软件总体设计方案

3G智能手机视频监控是一种软件监控,完成的功能比较多,采用浏览器软件并不能完成,需要开发专门的基于手机操作系统的客户端监控软件。本文设计的手机监控客户端软件的总体框架如图2所示,采用C/S架构。它由网络通信模块、视频缓存模块、视频解码模块、视频显示模块、视频存储模块、轮切定时模块和主控模块构成。其中,网络通信模块负责与服务器的沟通( 包括用户登录、数据传输协议约定等) ,并对接收的数据进行拆分、解析,将视频数据送入相应的视频缓冲区,将从监控前端传来的告警信息传给显示模块呈现; 视频解码器从压缩视频缓冲区读取压缩视频数据并进行相应的解码后经解码视频缓冲区传送给显示模块; 轮切定时器用于多路监控画面之间的轮切控制; 显示模块在主控模块发出的界面控制命令下,利用OpenGL图形库将解码后图像绘制到屏幕上实现视频播放,并进行屏幕刷新; 主控模块也可对用户操作进行识别,并进行视频变换、 视频存储等处理,同时对用户发出的针对视频前端的命令通过网络通信模块发送给视频前端,如云台控制、图片抓拍等。

2. 2软件开发平台

目前,支持智能手机的操作系统有很多,主流的有Google公司的Android和苹果公司的i OS等。本文选择在Android系统上开发手机监控客户端软件主要是考虑其开放性,开发者在为其开发应用程序时将拥有更大的自由度[4]。其应用程序开发时采用Java语言编写,但可以通过JNI机制来调用C/C ++ 库,这样可以将运行在PC平台的成熟视频解码软件、多画面显示软件、视频处理软件移植到Android系统中,从而降低开发难度。搭建Android应用程序开发平台需要安装的软件比较多, 包括JDK、Eclipse、Android SDK、Android ADT、Android NDK、 Cygwin等。代码开发完成后,可以在Eclipse中启动Android模拟器AVD进行程序调试和界面效果演示。最后的Java代码通过编译后,可以用ADT将其打包成APK文件,用于在手机终端中安装或直接调用。

3手机监控平台各功能模块设计

3. 1 SVAC解码器软件

视频压缩编码技术是视频监控系统实施网络化的关键[5]。 本文采用的视频标准安全防范监控数字视音频编解码SVAC ( Surveillance Video and Audio Coding) 之所以特别适合安防环境,主要因为其有以下技术优势: 1支持高精度视频数据; 2支持感兴趣区域 ( ROI) 变质量编 码; 3支持可伸 缩视频编 码 ( SVC) ; 4支持高性能熵编码; 5支持监控专用信息。

Android本身不支持SAVC视频解码,且还没有厂家发布开源的SVAC解码库。为提高SVAC视频解码软件的开发效率, 笔者所在实验室首先依据SVAC编解码技术要求( GB/T 257242010) 在PC平台上以C / C ++ 自主开发SVAC解码参考代码。 其采用的通用解码流程如图3所示,视频解码器接收编码比特流后,对条带中的宏块,经熵解码、逆扫描、反量化及反变换产生一组残差数据D',并根据码流中信息通过帧内预测或帧间预测得到预测数据PRED,预测数据与残差数据通过计算生成重建图像F',重建图像经去块滤波产生最终的解码图像。

在接收编码比特流之前,首先要对接收的NAL( 网络提取层) 单元进行解码,即从NAL单元中提取RBSP( 原始字节序列负荷) 语法结构,如果encryption_ idc为1还需进行解密处理,得到未加密的RBSP语法结构。在此基础上,再依据解码出的nal_unit_type值选取图3通用流程的全部或部分过程进行解码, 如nal_unit_type = 1对应非IDR图像的编码条带,nal_unit_type = 4对应IDR图像的SVC增强层编码条带。除了常规视频条带的解码外,要特别注意SVAC支持的ROI区域解码和SVC视频条带解码。当roi_flag = 1时说明打开了ROI模式,此时需要由ROI的top_left和bottom_right确定ROI矩形区域位置,并依据不同的编码约定参数对ROI区域和背景区域进行解码,还需要对ROI区域的边界进行渐变处理,以消除边界效应。nal_unit _type为3和4时对应都是增强层条带,增强层解码图像帧的宽度和高度均为基本层解码图像帧的的2倍,此时要用增强层图像的宽度和高度参数去代替基本层的对应参数。

在完成SVAC参考代码优化后,就可以利用NDK将其移植并生成对应的动态链接库( . so文件) ; 动态库形成后,拷贝到Java文件项目的libs / armeabi目录下供Java函数调用,从而在Android环境中实现SAVC视频解码。

3. 2多画面显示与多线程设计

多画面手机视频监控是具有实际意义的,通常用户需要同时对多个目标进行视频监控,或者调用同一场景中的多个摄像头从不同角度观察同一目标。不过受制于移动网络传输能力、 手机CPU的处理速度以及手机屏幕的分辨率,画面数也受限 ( 本文设定4个) 。

要实现分时多画面视频播放,首先使用XML布局文件定义多画面播放器界面,由 < Linear Layout > 创建一个视图组,本文Linear Layout视图组中包括4个Video View对象( 对应4个播放区) 和播放、停止、放大、缩小等12个Button对象( 对应12个操作按钮) 。Video View类需要重写,它运行时调用SVACDecoder ( ) 函数实现视频解码,调用重写的on Draw( ) 方法进行视图显示,为确保视频播放更为流畅,本文视频缓冲采用压缩视频缓冲和解码视频缓冲双缓冲区机制。为保障程序运行速度,多画面中只有一个活动窗口可以播放动态视频和声音,并接受用户指令,非活动窗口只简单显示最后一帧静态解码图像。多画面的活动窗口可采用定时器控制轮切,也接受用户人工控制。轮切定时器控制使用Timer类来发起fixed-delay,使用Timer Task类处理delay到了之后的视频轮切任务,使用Timer Hand类接收用户人工控制消息后的处理任务。

视频数据的接收、解析、解码和播放本身就一个复杂过程, 再加上要进行多画面监控处理就更复杂了,极易出现阻塞并影响整个程序的运行[6]。因此,本文的监控客户端程序采用多线程并行处理,以提高程序运行速度。程序运行时,主线程完成主控模块功能,即响应用户操作并做出对应的视频处理、显示界面控制。创建9个子线程: 1个定时轮切子线程、4个数据接收子线程和4个视频解码子线程,子线程数目看似比较多,但实际运行时,只有一路活动监控视频的数据接收和视频解码子线程被执行,其他路监控视频的子线程处于挂起状态,不占用CPU资源。Java实现多线程有继承Thread类和实现Runnable接口两种方法,由于Java禁止一个类多重继承,但允许一个类实现多个接口,而本文程序子线程数目较多,故只能采用第2种方式, 即通过实现java. lang. Runnable接口来完成。另外,对于多线程需要利用synchronized关键字和wait( ) 、notify( ) 等方法实现线程间的同步,以避免各线程访问共享资源时发生冲突。

3. 3网络通信模块

3. 1. 1网络通信协议

手机监控客户端与服务器之间的通信内容包括信令和数据,数据主要是视频流( 监控信息和安全信息也包含在其中) 和交互数据。本文使用HTTP协议实现客户端与服务器之间链接与交互( 视频数据传输除外) ,方法是采用Android提供的3种HTTP接口之一的Apache接口( org. apache. http) ,使用其HttpClient类来实现,交互需调用的函数有Dafault Http Client ( ) ,Http Get( ) ,Http Post( ) 和HttpResponse( ) 等。对于视频数据传输部分,媒体会话采用RTSP实时流传输协议,视频数据使用RTP / RTCP机制完成传输控制。其中,RTP实时传输协议是一个针对IP网络数据流的传输协议,虽然提供的是一个不可靠连接,但保障了数据的实时性。RTCP实时传输控制协议负责传输质量管理,提供流量控制和拥塞控制服务,它很好地保障了视频数据传输的网络自适应性[7]。

3. 3. 2主要交互流程

客户端与服务器之间的主要交互流程有:

( 1) 用户登录,第一次使用监控客户端程序,都需要登陆服务器并在其管理程序中登记、注册,进行验证授权。

( 2) 实时流请求,主要为实时监控服务,包括媒体链路的创建和撤消。

( 3) 录像回放,主要为客户端调阅存储在服务器上的监控历史视频服务,同样包括媒体链路的创建和撤消。

( 4) 用户操作命令发送,数据在主控模块中获得。如ROI区域参数的获得需利用on Touch Listener触屏事件接口: 在Android平台上重写View类提供的on Touch Event ( Motio Event event) 方法,Motio Event分别有按下、抬起、移动和取消4个动作, 而event. get X( ) 和event. get Y( ) 可记录触点坐标值; 当使用按下、移动、抬起3个动作时,记录按下、抬起的坐标就可以确定ROI的矩形区域。

4手机监控平台测试与结果

为了对本文设计的视频监控手机客户端软件进行测试验证,搭建了移动视频监控原型系统作为试验条件: 监控前端采用了中星电子有限公司的高清网络摄像机VS-IPC6091HC20S,它支持SVAC视频压缩标准,嵌入了视频服务器,分辨率最高25Fps@ 1080P和25Fps @ 720P可选,支持编码参数动态配置, 720P时支持图像基本层和增强层设置,至多支持2个ROI区; 智能手机选用三星I9220,它的操作系统是Android 2. 3,CPU频率为1433 MHz,RAM容量1 GB,主屏尺寸为5. 3英寸; 无线网络选用了WCDAM和Wi Fi。

在以上试验条件下得到的视频监控效果如图4所示。支持单画面监控和4画面监控,画面切换时长在5 s左右。网络环境良好时,单屏可播放720 P高清视频,帧率可至25 Fps,多屏时可播放QIF视频,帧率可至15 Fps。对于活动窗口视频,可通过屏幕触点缩放视频,也可给监 控前端设 立ROI区。由于SVAC视频编码可选用白天 / 夜晚两种编码模式,因此全天24小时的监控视频效果并无明显差异。视频监控画面支持绝对时间信息显示。

5结语

智能监控平台 篇9

监控数据具有的随机性和时序性特点,使得一个监控数据序列可以被描述为一个随机过程[1],于是可以采用针对随机过程的研究方法实现对监控数据的预测。马尔可夫模型(MarkoModel, MM)及隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model, HMM)作为目前流行的机器学习模型,在针对随机过程预测的研究中展现出了良好的性能,因而受到国内外研究的广泛重视。HMM是序列数据处理和统计学习的一种重要的概率模型,具有建模简单,物理意义明确等优点,广泛应用于人脸识别、语言识别领域,故障诊断等研究中。MM模型最早应用在语音识别领域,随后应用越加广泛如[5]。由于隐马尔科夫模型在语音识别应用的成功,Schaller等[5]将HMM运用到金融市场收益的波动性分析,Chauvet等[6]用HMM隐状态的转换去刻画经济周期之间的特征转换。而且国内已有不少学者探讨了HMM模型预测股价或指数的相关理论[7]。吴漫君[8]用HMM模型预测股价走势时,分别使用了离散和连续HMM模型分析,证实了对于同样的数据,虽然连续模型的实证结果优于离散模型,但对样本数据的要求也较高。

本文针对无线传感器监控网络后台软件的智能化问题,开展了以下工作:

1)设计并实现了无线传感器监控网络后台软件,实现了监控所需求的基本功能,并且通过层次化的预警机制,使后台软件具备了基本的智能分析能力;

2)针对实地部署的无线传感监控网络所采集的真实监控数据,对数据进行了深入的统计分析,为HMM的应用奠定基础;

3)提出了基于HMM的监控数据预测方法。

2后台监控软件的设计

2.1总体结构

本软件将与用户端相独立的多个数据库服务器整合为一个远程平台整个监控体系提供数据支撑,并在此基础上为各类终端的用户提供无地域约束的实时Web服务,进而实现了数据的统一管理及监控服务范围的扩展。系统设计如图1所示。

从结构上,本软件可以划分为数据处理层、数据存储层、人机交互层与安全管理层。各层次结构通过功能模块间的配合作用发挥具体作用。

各层次间的关系及其包含的功能模块如图2所示。

从传感器网络中采集到的数据将首先进入数据处理层,按照协议设计的帧格式进行解析,解析后的数据将以并行的方式,一方面呈交给人机交互层进行进一步处理,另一方面直接执行存储操作。

在人机交互层中将进行预警判断并根据用户请求执行响应的其他操作;而数据在执行存储过程中,将由远程服务端对数据备份工作进行控制和管理。

安全控制层采取独立管理的方式,其维护的数据以用户个人资料及权限信息为主,与人机交互层相结合进行用户行为控制,保证数据安全。

2.2软件模块

从功能结构上,本软件将主要由以下模块及子模块组成如图3所示:

1)数据接收模块

1帧处理子模块负责时刻监听是否有新的监测数据帧到达。

2异常判断子模块的工作是对处理后的监测数据进行匹配,一旦发现异常数据,将向警报监听模块发出通知。

3保存数据子模块将对经过处理、警报判断后的数据进行保存。

2)警报监听模块

1警报识别子模块将对异常判断子模块发现的异常数据进行细致的警报匹配工作,指导警报事件的生成。

2事件生成子模块的任务是根据警报识别子模块所得到警报详细信息生成一个触发警报提示的事件,该事件将传递到可视化模块中触发相关的警报呈现功能部分。

3)权限控制模块

1身份管理子模块通过对来自用户提供的登录信息和数据库中的用户信息进行匹配的方式判断发出当前访问请求的用户是否具有访问资格。

2行为控制子模块负责对用户所发出的各种操作请求进行权限匹配,只有用户权限高于或等于操作必须权限时,用户的操作请求才能得到响应。

4)可视化模块

1数据连接子模块建立并维护一条从客户端到云服务平台的数据链路,实时到达的最新监测数据在经过处理后将通过该链路直接流向用户终端。

2数据读取子模块与数据连接子模块相配合,实现对特定数据的查询。

3控件管理子模块选择使用特定的呈现模块进行数据组织与展示。

4数据更新子模块着重解决将用户输入更新到服务平台的问题。

2.3层次化的预警方法

在本文中,针对异常数据的处理,设计了对监控数据的分层处理方法,划分出了4个便于用户理解的数据范围,一个典型的针对农作物土壤水分含量的数据分层方法如表1所示。第一列中以y表示监控数据,第二列中说明了数据层次化的依据。通过数据的层次化,既提高了监控数据的可读性,也使得后台监控软件具有了数据分析的能力,实现了后台软件基础层次的智能化。

3马尔可夫模型与隐马尔可夫模型

3.1马尔可夫模型

对一个观测序列而言,若存在如式-1所表达的特征,则认为其具备马尔可夫性质,该序列称为马尔可夫过程。其中,X表示序列中某一时刻的状态,P(Xt|Xt - 1) 表示t-1时刻的状态到t时刻状态的转移概率。

针对马尔可夫过程提出的马尔可夫模型(MM)可由式-2表示,其中N表示马尔可夫过程中所有状态的数量,T表示状态转移矩阵,I表示初始化向量。

通过对MM的训练,可以获得某一马尔可夫过程的状态转移矩阵,矩阵中记录了由当前时刻到下一时刻,当前过程状态转移到其他状态的概率,从而实现了对数据序列的状态预测。

3.2隐马尔可夫模型

HMM由两个随机过程组合而成,其一是无法被直接观察到的隐含的状态转移过程,其二是可被观察到的,与隐含状态有关的过程。在HMM中,通过对可见的状态过程,实现对隐含状态的预测。

一个典型的HMM可以通过式-3进行描述:

1)隐含状态的数目H:即无法观察到的状态的数目。

2)可观察状态数目O:可以明显观察到的状态数目。

3)隐含状态转移概率矩阵T:描述了HMM中各个状态之间的转移概率(例如本文涉及的状态变化影响因素之间的转移概率)。

4)观察状态转移概率矩阵C:描述了HMM中隐含状态映射到可观察状态的概率。

5)初始状态概率矩阵I:表示隐含状态在初始时刻t0时的概率矩阵。

而其中,隐含状态的数目H与可观察状态的数据O作为常数,故可以将一个HMM的表达简化为λ = (T, C, I)。

4基于HMM的监控数据预测

4.1监控状态划分

本文以实际采集的柑橘种植园监控数据为研究对象,借鉴2.3节中的数据分析方法,将采集到的每一项数值型监控数据进行了状态划分,记监控状态为Ln(n∈[1,5])。表2给出了本文中每个监控状态所对应的监控数据的取值范围,通过对该取值范围的上下限进行设定,即可为监控数据赋予“语义”,进而解决数值型监控数据难以理解、分析的问题,同时也对监控数据的变化范围进行了压缩,将浮点型数据较大范围的变化区间映射到长度仅为5的整数区间内,降低了大规模数据分析时的计算复杂度。

表2数据变化趋势分布图

在表3中,对各个监控状态之间的转移概率进行了统计,描述了一个数据集里,监控系统由t时刻进入到t+1时刻的过程中,监控状态由Ln(t)转移到Ln(t+1)的概率。以表中第4行为例,即选取Ln(t)=3时,说明t时刻,监控系统的监控状态为L3,则该行中的5个百分比概率表示:由时刻t进入到时刻t+1,L3分别转移到L1,L2,L3,L4,L5的概率。

4.2基于隐马尔可夫模型(DHMM)的数据预测

在本文中,选取完整监控数据的80%作为训练集,而余下的20%部分将作为测试对训练后的HMM的预测效果进行检验。

HMM的完整预测过程如下:

1)常数参数设置。本文中使用监控状态作为HMM的可见状态,故得到O=5,经过反复测试调整后,设定使训练效果最佳的隐含状态数目,H=5。

3)前向后向算法(Baum-Welch算法)。前向后向算法将根据训练数据集中的多组训练序列,不断更新模型中的概率矩阵参数,直至模型符合要求,或训练次数达到上限。

4)对输入数据计算出指定HMM参数下的log_likehood值,该值的取值范围是( -∞, 0 ),代表着输入的数据序列与当前HMM参数的匹配度,越接近0,表示该输入数据与当前模型参数的匹配度越高。

5)输出最优的预测结果。测试过程中,每一个输入的测试序列的最后一个已知项将由若干个可行解分别进行特换,若某个可行解的替换能够使得该序列的log_likehood值最大,则该可行解为最优解,也即最终的预测结果。

5实验

5.1监控数据实时呈现与预警

实时信息监控是监控关节的重要组成部分,本软件使用单独的Web窗口每一个节点的实时监控数据进行展示,如图5所示,为同时对多个节点进行监控提供了可能。

1)在页面主体部分,是由动态控件显示的实时监控数据,为了让用户更直接地掌握数据的变化趋势,本软件中使用折线图的方式对数据进行呈现,图中的横轴代表时间,指出每个监控数据的采集时间,纵轴代表监控值,反映出监控对象的运行状态;

3)折线图中的每一个节点均为独立的数据点,可通过将鼠标箭头移动到数据点上查看数据详情;

4)为更好地让用户了解到监控数据是否正常,本页面中还包含两条基准线(如图2“红色预警线”与“橙色预警线”),超过橙色预警线意味着当前监控对象存在异常的可能,而超过红色预警线则表示当前监控对象已经出现异常,需要立即进行处理。

如图6所示,本软件针对面向不同监控信息的传感节点设置了不同的控件来提高数据呈现的直观性,以最直接、快速的方式将当前监控节点的监控状况传达给软件用户。而针对传感节点可用的相关命令则清楚地布置在呈现控件的一侧,方便用户进行快速的操作。另一方面,为了增强控件呈现的灵活性,每个监控节点所对应的信息面板可由用户灵活地选择展开或隐藏。

当出现异常数据时,本软件以弹窗提示加播放提示效果音的方式向用户进行报警。由于本软件初始的默认异常判断级别为2级,所以在弹窗提示过程中将报警类别区分为“橙色警报”和“红色警报”2类;不同警报类型在弹窗里的提示文字以及播放的提示效果音也不同,以便用户区分,及时掌握监控信息。

在代表视觉报警的提示窗中,如图7与图8所示,首先以突出显示的文字告知用户当前发现的警报类型;同时,进一步说明当前发现异常数据的监控节点所在的具体位置,为用户提供尽可能完整的警报信息,作为快速采取解决方案的基础。

从声音提示效果上看,随着警报级别的提高,所使用的提示音也越发急促。如前文中所提到,当前本软件支持最多5种的异常判断级别,因此也准备了共计5套不同的音效提示方案作为对应。

5.2预测效果

使用HMM对监控状态进行下一状态预测的结果如图9所示。在预测过程中,从完整数据集中除去约80%的训练数据后,将余下的数据作为测试数据;本文中,选择15作为数据序列的长度,即每一数据序列包含15个监控状态数据。

对于预测结果的评价,预测模型以给定数据序列的下1项作为预测目标,故当测试数据集包含n个数据序列时,整个预测过程将产生n个预测结果,同时,也存在n个与预测结果一一对应的真实数据。若所有的n个预测结果构成一个集合,记为R,其中的每个元素记为Rn;而n个真实数据构成的集合记为T,其中的每个元素记为Tn。则可用如式-4的方法计算出预测的准确率,记为C。

图9所示的HMM预测结果由3项数据组成,分别记为“Top1”、“Top2”和“Top3”,3个直方分别代表的含义为:

Top1:将模型预测出的可能性最大的1项作为预测结果;

Top2:将模型预测出的可能性最大的2项作为预测结果,当真实结果包含于这2项中,则认为预测正确;

Top3:将模型预测出的可能性最大的3项作为预测结果,当真实结果包含于这3项中,则认为预测正确;

根据实验结果图,可见随着HMM预测结果集的扩展,其预测的准确率也逐步升高,当预测结果包含最有可能的3项时,预测准确率可高达约95%。而预测结果的扩展,为监控系统在实际应用中提供了十分必要的参考,对于监控软件的智能预警有着重要作用。

6结论

本文设计并实现了具备基本智能分析能力的后台监控软件,并提出了一种基于HMM的监控数据预测方法。在使用HMM对监控状态进行预测的过程中,分别针对监控状态的单步预测与多步预测展开工作。针对不同的预测需求,分别设计了适合于离散型HMM与连续型HMM的预测方法,并且制定了对模型预测效果进行对比分析的评价方法。在实验过程中,将目前已被广泛使用的机器学习算法,如贝叶斯预测、灰色系统、BP神经网络作为对比实验加入。实验结果表明,根据本文提出的基于HMM的预测方法,能够对监控数据进行有效的单步预测与多步预测,从而使后台监控软件的智能化水平得到进一步提高。

摘要：随着无线传感器监控网络系统的广泛使用,作为监控系统重要组成部分,后台监控软件单纯地作为可视化工具已经不能满足使用需求。“智能化”成为了后台监控软件所要满足的重要需求,针对这一需求,本文设计并实现了采用“层次化”预警机制的后台监控软件;并结合机器学习模型,设计了基于隐马尔可夫预测模型(HMM)的监控数据预测方法。为了验证本文所设计的预测方法的准确性,结合从柑橘种植园中采集到的真实的监控数据,与其他几种流行的机器学习预测模型进行了一系列的对比。对比试验的结果表明,通过本文所设计的预测方法,能够实现对监控数据在短期过程与长期过程中的可靠预测,从而改善了后台监控软件的智能化水平。

关键词：无线传感器网络,监控平台,智能化,隐马尔可夫模型

参考文献

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[7]朱嘉瑜,叶海燕,高鹰.基于隐马尔可夫模型的股票价格预测组合模型[J].计算机工程与设计,2009(21):4945-4948.

浅谈智能变配电监控系统 篇10

【关键词】智能变配电系统；网络化监控；系统集成

变配电监控系统是提高供电系统可靠性的最有效手段，它不但可以减少停电范围，缩短停电时间（由原来的几天、几小时，缩短到几十分钟，甚至几十秒，采用该自动化系统后的配电系统，其可靠性可提高到99.99%）而且可以改进供电质量，改善公司企业形象，为用户提供更高质量的服务。若用人工值班，通过电话联系或人工巡视，工作量大，速度也很慢。采用变配电监控系统进行监测、管理，能迅速发现故障，使设备按最佳工况运行，实现遥控、遥测、遥信，达到节约能源，减轻运行电工人员的劳动强度、改善工作环境、减少人力，提高劳动生产率，使供电系统安全、合理、经济运行。

本文结合我公司参与设计某学院变配电工程的具体案例，论述变配电监控系统构建的方案。该学院采用的变配电监控系统是高效、安全、经济、可扩展的高、低压供配电系统微机监控系统，采用目前国际流行的面向对象的分层、分布式智能一体化结构，应用计算机控制、网络通讯等多项先进技术，将供配电系统智能型二次设备的各项功能（保护、监测、控制、通信等诸多功能）重新组合优化设计所推出的一种开放性、网络化、单元化、组态化的新一代电力监控管理系统。系统能够在主控室实现对各个变配电站的遥信、遥控、遥测“三遥”功能，对电气设备的运行状态进行实时监控，具有电气参数实时监测、事故异常报警、事件记录和打印、统计报表的整理和打印、电能量成本管理和负荷监控等综合功能。配变配电智能化管理及监控系统(带UPS)采用分层分布以太网结构，分为站控层、通讯管理层、间隔层；保护和测控可分开配置，结构及功能要求单元化以提高系统可靠性；通讯管理层采用一台可支持双以太网、嵌入式CPU、带实时多任务操作系统、支持多种通讯规约的智能通讯装置；

1.高压开关柜与微机综合保护装置

开闭所内两路10KV进线采用10KV微机综合保护装置，可设反时限过电流速断、接地故障、低电压保护，并且通过内部逻辑编程能够实现备用电源自投功能，保证电力永久供应。10KV母联和出线回路，可设反时限过电流速断、接地故障保护。变压器出线回路，设反时限过电流速断、接地故障保护，温度保护。微机综合保护装置能够为电力设备的安全运行提供全面、简单而可靠的解决方案，它能够完成对10KV开关设备的保护（速断、过流、接地、低频、低电压等）、测量（电流、电压、频率、功率、功率因数、电能等等）及监视控制（开关分合闸状态、遥控分合等），符合我国电力运行人员及测试人员的操作习惯，出现故障跳闸后能迅速准确的作出判断，继而最大程度的减少因故障而带来的损失。配备有多种不同功能的扩展模块，能充分满足用户的要求。通过与RS485网络的连接可以实现远程“四遥”功能。

监控系统工作电源采用在线式长延时UPS装置，可在交流供电电源消失时不影响监控系统运行，仍能够保证实时数据的采集和控制。

2.低压进线、母线联络和部分回路

该部分的监控功能通过智能型网络电力参数测量仪来实现。多功能测量仪表具备所有电力参数的测量，完全可以实现对开关的遥测、遥信和遥控。通过RS485 Modbus实现与RS485网络的连接。

（1）测量功能：系统能够实时和定时进行数据采集，测量、显示并上传电流、电压（相、线）、频率、有功功率、无功功率、视在功率、有功电度、无功电度、功率因数、谐波分析、电能质量分析等电量参数。所有的电量参数均采用交流采样，保证测量的高精度和实时性。定时数据可根据设定的时间间隔自动转存于硬盘，作为历史记录存档。能对模拟量进行合理性校验、上下限比较等。

（2）监视功能：动态刷新系统主接线图、实时显示各断路器的分合闸状态、开关故障状态等信息。

（3）继电保护功能：分散式数字微机综合保护测控模块具备控制(开关就地及遥控合闸、分闸等操作)、测量(电流的测量、记录和显示)、遥信信号采集和各种保护功能（具有完善的三段式保护、接地保护等），且具有很高的精确度和可靠性，既可以单独完成电流测量，控制和保护任务，又可以与监控计算机及通信网络组成完善的电力监控系统。

（4）告警功能：当出现断路器分合闸变位、遥测越限、保护动作和其它报警信号时，系统能发出声光、语音提示，并在屏幕上显示报警内容。尤其当保护动作、开关跳闸等事故时，系统能连续发出报警声光、语音，报警声光、语音经操作员确认后方能手动复位，报警语音能根据不同类型的报警信号发出不同的声音。

开关变位：自动推出事件报警窗和故障相大画面，画面中变位开关应有变色提示，并在报警框内有简体中文汉字提示的告警语句及当前变位状态，并指明变位开关名称、回路编号和性质(事故跳闸)；

电流、电压越限：画面闪烁提示，并在报警提示窗里显示当前越限值；

对于开关变位、保护动作、保护告警等事件除在报警提示框显示相应内容外，还有声光、语音提示；所有告警事件可打印记录和写盘存盘，作为历史记录存档。能对模拟量进行合理性校验、上下限比较等。

3.低压出线回路

（1）每个输出回路提供一个常开和一个常闭接点和故障接点，并将之引到二次回路的端子排上，然后通过数据采集器对每个开关的开关状态进行实时采集，实现其遥信功能，并通过MODBUS协议与网络连接。

（2）监视功能：动态刷新系统主接线图、实时显示各断路器的分闸、合闸状态；信号采集器本身自带智能通讯接口，通过Modbus协议与监控网络连接。信号采集器性能稳定、可靠，适用于安全性及响应性高的环境，并且接线简单，易于安装，便于维护。

（3）告警功能：开关事故跳闸变位时，系统能发出声光、语音提示，并在屏幕上显示报警内容，并自动推出事件报警窗画面，画面中变位开关有变色提示，并在报警框内有简体中文汉字提示的告警语句及当前变位状态，并指明变位开关名称、回路编号和性质(事故跳闸)。报警声光、语音经操作员确认后方能手动复位，报警语音能根据不同类型的报警信号发出不同的声音。所有告警事件可打印记录和写盘保存。

4.干式变压器（微机型温控仪，带通讯接口）

干式变压器温控、温显智能装置能就地/远程显示三相绕组的线芯温度及最高温度，能设定风机启停温度，能设定高温报警、超温跳闸等功能。

（1）测量功能：系统能够实时和定时进行数据采集，测量、显示并上传三相绕组的线芯温度及最高温度等参数。所有的参数均采用交流采样，保证测量的高精度和实时性。定时数据可根据设定的时间间隔自动转存于硬盘，作为历史记录存档。

（2）遥信功能：风机告警、变压器超温告警、温控器故障。

（3）告警功能：当出现高温报警、超温跳闸等遥测越限报警信号时，系统能发出声光、语音提示，并在屏幕上显示报警内容。尤其当高温保护动作、开关跳闸等事故时，系统能连续发出报警声光、语音，报警声光、语音经操作员确认后方能手动复位，报警语音能根据不同类型的报警信号发出不同的声音。所有告警事件可打印记录和写盘保存。

5.自备应急柴油发电机组（带通讯接口）

（1）测量功能：系统能够实时和定时进行数据采集，测量、显示并上传电流、电压、相位、水温、功率因数、频率、转速、润滑油油压、润滑油油温、启动电池的电压、输出功率等参数。所有的参数均采用交流采样，保证测量的高精度和实时性。定时数据可根据设定的时间间隔自动转存于硬盘，作为历史记录存档。

（2）遥信功能：工作状态（运行/停机），工作方式（自动/手动），输出开关状态，过压，欠压，过流，频率/转速高，水温高，皮带断裂（风冷），润滑油油温高，润滑油油压低，启动失败，过载，启动电池电压高/低，紧急停车，市电故障，充电器故障。

（3）告警功能：当出现水温过高、油压过低、超速、过载、频率过低等越限报警信号时，系统能发出声光、语音提示，并在屏幕上显示报警内容。尤其当保护动作、开关跳闸等事故时，系统能连续发出报警声光、语音，报警声光、语音经操作员确认后方能手动复位，报警语音能根据不同类型的报警信号发出不同的声音。所有告警事件可打印记录和写盘保存。

自动化的设备投切可减少运行人员对设备的手动操作，以便及时对网络结构进行变化，适应运行的要求。不断增加模型的复杂性和基于人工智能的软件，有助于从数据中产生知识和效率。

参考文献

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[5]梁竹靓,石超.基于CORBA技术的分布式电力监控系统的设计[J].电力系统保护与控制,2008,(17).

作者简介：李洋（1981—），女，辽宁本溪人，2009年毕业于广东工业大学电气工程及其自动化专业，助理工程师，现供职于东莞市开关厂有限公司。