井盖防盗及状态监控系统

井盖防盗及状态监控系统
井盖防盗及状态监控系统
概述
电力隧道内敷设的高压电缆是城市的命脉,一旦发生不法份子非法入侵并实施破坏或者盗窃行为时, 监控中心无法了解不法份子的具体位置, 增大了快速处置的难度,如何对隧道内的人员活动实现快速定位并启动相关的处置预案。

采用实时监控方式,对于非法进出、破坏和盗窃及外井盖开闭状态和丢失等行为进行有效监控, 井盖具备多种开启方式, 机械结构稳定可靠, 能够很好的适应隧道内恶劣工作环境, 可以有效的打击非法进入电力隧道和管井的偷盗和破坏电力设施行为, 同时电力隧道井盖状态监测及远程开启控制应用子系统具备变电站、开闭站门禁管理功能,无需增加主机即可实现对开闭站出入的有效管理。

图片:
图一
图二
二、特性
●实时在线监控
可对实时状态监控做出立刻响应, 内置 32位高性能嵌入式控制器, 能够迅速处理硬件控制和中断响应,及时发现问题。

●报警及时准确
1. 采用倾角传感器实时监控井盖位置状态, 一旦井盖非法搬动并产生一定倾角,能够及时准确发出报警信息。

2. 有害气体超标及时报警
3. 火灾警报
●灵活的开闭锁方式
提供手动开启、远程遥控、 ID 卡控制等多种井盖开闭方式,用户可根据使用环境、条件灵活选择。

●合理的结构设计
质量轻、强度高、新型复合材料的井盖基材,一体式的电子锁装置,整体结构设计简单合理、安全可靠。

电路控制稳定可靠
内置看门狗 +外部独立看门狗电路双重保护, 程序运行稳定可靠, 可靠电源设计,适应宽电压,工业级电路芯片,适应各种恶劣的工作环境。

三、产品介绍
电磁开关型
产品介绍
控制输入信号及反馈输出信号均为干接点,采用逻辑电路控制,简单可靠, 用户仅通过 2组干接点信号即可控制井盖开闭, 状态输出也均为干接点, 方便用户连接到自带控制器的监控系统。

规格
处理器:ARM Cortex-M3 高性能处理器;
电子锁动作行程:50mm ±5mm ;
控制方式:手动控制、远程信号控制;
电源:DC 输入, 18-60V 超宽压供电;
功耗:10W ;
外形尺寸:分为三类:φ600mm 、φ700mm 、φ800mm
注:根据用户需求可以生产其他规格的检查井盖;
工作环境:连续工作温度:-20~80℃;
存储温度:-40~60℃;
工作湿度:5%~95%;
RS485远程控制型
产品介绍
采用 MODBUS RTU通讯协议, RS485通讯链路远程数据通讯, 控制井盖开闭并实时监控井盖状态, 用户仅需将通讯线缆将井盖连接到 485总线即可实现远程控制,接线简单,组网灵活。

规格
处理器:ARM Cortex-M3 高性能处理器;
I/O接口:1路 485通讯接口;
电子锁动作行程:50mm ±5mm ;
控制方式:手动控制,远程控制命令;
数据通讯:RS485通讯;
通讯协议:MODBUS RTU;
电源:DC 输入, 18-60V 超宽压供电;
功耗:10W ;
外形尺寸:分为三类:φ600mm 、φ700mm 、φ800mm
注:根据用户需求可以生产其他规格的检查井盖;
工作环境:连续工作温度:-20~80℃;
存储温度:-40~60℃;
工作湿度:5%~95%;
ID 卡控制型
产品介绍
采用射频识别技术,锁体内置 ID 卡读卡器,用户通过 ID 卡对井盖进行开闭控制, ID 卡号可单独设置,能够实现一卡对多井控制,控制方式简单可靠,调试、维护方便。

规格
处理器:ARM Cortex-M3 高性能处理器;
I/O接口:1路 485通讯接口;
电子锁动作行程:50mm ±5mm ;
控制方式:手动控制, ID 卡控制,远程控制命令;
数据通讯:RS485通讯;
通讯协议:MODBUS RTU;
电源:DC 输入, 18-60V 超宽压供电;
功耗:10W ;
外形尺寸:分为三类:φ600mm 、φ700mm 、φ800mm
注:根据用户需求可以生产其他规格的检查井盖;
工作环境:连续工作温度:-20~80℃;
存储温度:-40~60℃;
工作湿度:5%~95%;
●电力载波通讯控制型
产品介绍
采用电力载波通讯模式,合理配置母线上的中继节点,实现供电力和通讯的二合一,节约布线、通讯成本 50%以上。

规格
处理器:ARM Cortex-M3 高性能处理器;
I/O接口:1路电力载波通讯接口;
电子锁动作行程:50mm ±5mm ;
控制方式:手动控制,远程控制命令;
数据通讯:电力载波通讯;
通讯协议:MODBUS RTU;
电源:DC 输入, 18-60V 超宽压供电;
功耗:10W ;
外形尺寸:分为三类:φ600mm 、φ700mm 、φ800mm
注:根据用户需求可以生产其他规格的检查井盖;
工作环境:连续工作温度:-20~80℃;
存储温度:-40~60℃;
工作湿度:5%~95%;
●步进电机控制型
产品介绍
井盖开关采用防水步进电机, 通过远程或无线遥控方式对井盖进行远程控制, 使井盖开关更加方便、准确。

规格
处理器:ARM Cortex-M3 高性能处理器;
I/O接口:1路 485通讯接口;
电子锁动作行程:50mm ±5mm ;
控制方式:手动控制,无线遥控,远程控制命令;
数据通讯:RS485通讯;
通讯协议：MODBUS RTU；电源：DC 输入，18-60V 超宽压供电；功耗：10W；外形尺寸：分为三类：φ 600mm、φ 700mm、φ 800mm 注：根据用户需求可以生产其他规格的检查井盖；工作环境：连续工作温度：-20~80℃；存储温度：-40~60℃；工作湿度：5%~95%； GPRS 控制型产品介绍采用当前流行的3G 技术，将数据信息通过 GPRS 网络迅速传输到指挥中心，尤其对于野外大范围井盖系统，优点通信范围广、距离长、易组网以及和 Internet 方便对接真正意义上实现远程控制，同时节省通讯布线，大大缩短施工周期，以及维护周期。

可通过手持设备或者远程上位机系统进行控制，如果井盖搭载 GPS 模块，将更迅速准确确定井盖方位。

规格处理器：ARM Cortex-M3 高性能处理器； I/O 接口：1 路485 通讯接口；电子锁动作行程：50mm±5mm；控制方式：手动控制，GPRS、远程控制命令；数据通讯：GPRS 通讯；通讯协议：TCP/IP 电源：DC 输入，18-60V 超宽压供电；功耗：10W；外形尺寸：分为三类：φ 600mm、φ 700mm、φ 800mm 注：根据用户需求可以生产其他规格的检查井盖；工作环境：连续工作温度：-20~80℃；存储温度：-40~60℃；工作湿度：5%~95%；
整体解决方案监控中心通讯中继器通讯总线…… 井盖1 井盖2 …… 井盖n 选用带远程通讯功能的井盖控制器，整个监控系统可以通过远程通讯方式实现监控中心对各井口状态的实时监控，各井口控制器实时监控井口状态，对非法开盖状况实时报警传给监控中心，监控中心接警后立即将相关资料显示于监控计算机显示屏，并提醒值班人员接警，用户还可以在监控中心实现对各井口的布防、撤防，方便维护、检修。

基于虚拟仪器的温湿度监控系统
摘要:虚拟仪器具有强大的数据处理能力,并且具备多种仪器设备功能于一体,能够从分享用计算机所有资源,实现普通仪器所不能实现的功能。

而且拥有良好的人机设计界面,简单易学,设备集成度高,灵活多变。

单片机温度采集系统成本低廉,结构简单,易用性高,通过与LABVIEW软件结合,变成了一套完善的具备数据采集,数据处理,数据存储电子仪器。

具备多功能于一体,小型化,功耗低的特点。

关键词:温度传感器;单片机;LabVIEW;温度采集
Abstract: virtual instrument has strong data processing ability, and have many different instruments from integrates functional, can use computer all share resources, realizing ordinary instrument can realize functions. And have a good human-machine design interface, easy to operate, equipment, flexible high level of integration.
Single-chip microcomputer temperature acquisition system of simple structure, low cost, high, through with usability LABVIEW software combination, into a complete set of perfect have data acquisition, data processing, data storage electronic instrument. Have
muti_function at an organic whole, miniaturization, low power consumption characteristics.
Keywords: temperature sensors; SCM; The LabVIEW; Temperature gathering
引言
随着科学技术的发展,人们在监控与监测生产过程、居住环境、生活质量等过程中,制造了各种各样科学仪器。

而传统仪器如模拟式仪器仪表、数字化仪表、内部有微处理器的智能仪器等,其对于用户来说是一个封闭的系统,仪器的面板、旋钮、开关和显示方式,内部电路及仪器所能提供的功能都是固定的,与其他设备的连接也受限制。

随着计算机硬件技术、软件技术的不断发展与成熟,全新概念的第四
代仪器——虚拟仪器出现了。

国家仪器公司(NI已经在Macintosh 计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。

目前LabVIEW的最新版本为LabVIEW8.6,LabVIEW 8.6为多线程功能添加了更多特性。

虚拟仪器作为一种基于计算机的自动化检测仪器系统,是现代计算机技术
和仪器技术完美结合的产物,也是当今计算机辅助测试领域的一项重要技术。

它利用加在计算机上的一组软件与仪器模块相连接,以计算机为核心、充分利用计算机强大的图形界面和数据处理能力提供对测量数据的分析和显示。

虚拟仪器的构成,如图1.1所示:所有的图都标注成图1 图2 。

而不是图1.1 图2.1
图1.1 虚拟仪器的构成
NI提出的“软件即仪器”的口号,彻底打破了传统仪器只能由生产厂家定义,用户无法改变的模式,利用虚拟仪器,用户可以很方便地组建自己的自动检测系统。

显然,与传统仪器相比,虚拟仪器具有以下特点:
1.融合了计算机强大的硬件资源,突破了传统仪器在数据处理、显示、存储等方面的限制,大大增强了传统仪器的功能。

2. 利用计算机丰富的软件资源,实现了部分硬件的软件化,增加了系统的灵活性。

通过软件技术和相应数值算法,可以实时、有效地对测试数据进行各种分析与处理。

同时,利用图形用户界面技术使得人机交互方便。

3.基于计算机网络技术和接口技术,具有方便、灵活的互联能力,广泛支持各种工业总线的标准。

因此,利用VI技术可方便地构建自动测试系统,实现测量、控制过程的智能化、网络化。

1.2 LabVIEW程序构成与模块简介
LabVIEW的核心是VI(G语言编写的程序。

该环节包含三个部分:程序前面板(Front Panel、程序框图(Block Diagram和图标/连接端口(Icon/Connector。

1.前面板(Front Panel
前面板是程序与用户交流的窗口,用于设置各种输入控制参数和观察输出量。

前面板的作用相当于传统仪器的面板,在它上面有用户输入和显示输出两类对象。

具体表现为开关、旋钮、拨盘等用户输入的控制对象和图形、图表等显示对象。

如图1.2所示的是一个正弦函数产生和显示VI的前面板,上面有一个显示对象,图形显示控件,以曲线的方式显示了一个正弦波。

有两个控件对象,即旋钮和停止键,旋钮用于调节产生的正弦波的幅值,停止/启动按钮用于启动和停止程序的运行。

图1.2正弦波产生和现实
2.程序框图(Block Diagram
每个前面板都有相应的程序框图与之对应。

程序框图是VI的图像化源代码,是实现程序的核心,可以把它想象为传统仪器机箱中用来实现功能的零部件,它可以控制和操纵定义在前面板的输入和输出功能。

程序框图由节点、端口和连线等要素组成。

图1.3所示的是一个正弦函数产生和显示VI的程序图(与图1.2相对应。

图1.3正弦波产生和显示
第二章基于虚拟仪器的数据采集与控制
请不要标准成第二章、第三章这种写法
2.1基于LabVIEW的数据采集及存储
LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering是一种开放型的通用程序开发系统,具有强大的数据采集、数据处理、数据分析和仪器控制功能。

而数据采集的硬件部分的核心是( Data Acquisition-DAQ卡,它和LabVIEW有很好的接口程序,用LabVIEW实现数据采集,就是在LabVIEW中控制各种DAQ 卡(或设备完成特定的功能,这都离不开DAQ驱动程序的支持。

可以确定初步的设计思路:传感器把被测量的物理量转换为电量;信号调理电路对传感器转换的电信号进行放大、滤波、隔离等预处理;数据采集卡采集信号调理电路的电压信号,转换成计算机能处理的数字信号;通过数据采集卡驱动程序,将数字信号读入计算机,计算机对信号进行处理,以达到预期的目的。

其
中,模块是连接硬件电路与计算机的核心模块,可以将硬件电路的信号采集到计算机。

基于虚拟仪器的数据采集程序框图,如图1.1所示:
图1.1 数据采集及储存
首先利用DAQ Assistant将信号从硬件采集到软件程序中,然后由示波器在前面板显示出信号的变化曲线,同时利用信号拆分模块将送进来的信号拆分,以便对温湿度不同的信号做不同的处理,从而实现对温湿度双通道的数据采集,数据自动存储、显示以及越限报警。

图1.2 数据存储
数据自动存储模块如图1.2所示。

数据存储的功能是利用数据库实现的,首先需要在运行该系统的环境中建立一个date.xls的文件夹,然后运行系统,在该文件夹下会自动生成一个.xls文件,DAQmx采集到的所有数据及其对应的采集时间都存放在该文件中。

如果想要查看某段时间的温湿度情况,可以在date文件夹中找到对应的时间段,对应的.xls文件,单击,便在Microsoft Excel下打开。

本采集系统与同类的存储系统相比,自动生成保存文件是它的优点,这样既可以节省用户的时间,也减少了系统繁琐的操作步骤及一些不必要的麻烦。

2.2 基于虚拟仪器的控制系统
2.2.1虚拟仪器与LabVIEW在控制中的应用
虚拟仪器所具有的诸多特点使其早已突破测试领域的范围,在控制领域也得到越来越广泛的使用。

随着计算机技术的快速发展,自动控制系统中的控制器功能越来越多的通过计算机来实现,这就组成了典型的计算机控制系统。

计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤:
1.实时数据采集:对被控量的瞬时值进行检测,并输入给计算机。

2.实时决策:对采集到的表征被控参数的状态量进行分析,决定下一步的控
制过程。

3.实时控制:根据决策,适时地对执行机构发出控制信号,完成控制任务。

2.2.2基于虚拟仪器的控制系统的结构
计算机控制系统的控制过程可分为三个步骤:实时数据采集、实时决策和实时控制,其系统结构可用下图2.1表示。

给定量
图2.1计算机控制结构图
基于虚拟仪器的控制系统实际上就是一种计算机控制系统,它以计算机及软件为中心,结合模块化的数据采集及输出硬件,完成控制过程的三个步骤。

其中的自动化软件可以是LabVIEW、Windows、CVI等虚拟仪器开发平台。

第三章基于虚拟仪器温湿度监控系统的方案设计
本次设计是利用虚拟仪器技术设计了一个适用于农业温室的温湿度测控系统,使用LabVIEW和数据采集卡相互配合采集温湿度信号并输出控制信号。

由于LabVIEW本身的图形化编程平台,使得本系统的设计较为简单,实现的结果更形象、直观,操作也方便,并且还可以较容易地实现功能增减。

3.1 基于虚拟仪器温湿度监控系统
.该设计的设计思想是:由温湿度传感器检测信号,信号被DAQ采集卡采集,进入计算机虚拟仪器程序,对采集到的温湿度进行判断,当温度不适于农作物生长时,系统报警,可以通过空调、电风扇等工具降温;当湿度不适于农作物生长时,系统报警,通过灌溉或者增加光照等措施,调节湿度。

还需对采集到的实时数据进行显示、存储、报警记录等功能。

如图1.1 所示。

图不清楚,重画
图1.1 基于虚拟仪器温湿度监控系统流程框图
本系统的组成和其他基于虚拟仪器的系统组成一样,都由系统前面板及与之相对应的程序框图两大部分构成。

3.1.1系统前面板
前面板由两部分组成:登录界面、实时采集界面。

登陆界面可以阻止非操作人员操作系统,只有规定的操作人员可进行相关的操作,这样不仅可以保证系统的安全,同时大大减少由于操作人员的误操作导致的不良后果。

登陆界面如图1.2登陆界面所示。

图1.2登陆界面
在“用户名”一栏输入与设置相同的内容,在“密码”输入与设置相同的密码,点击“确定”,就可以登陆系统,进行下一步的操作。

实时采集部分可以实现采集数据的显示、温湿度上下限的报警、报警的记录及清除、热电偶类型的选择等功能。

如图1.3所示。

图1.3 实时采集前面板
3.1.2程序子模块
根据系统预期的目标来分析,可以把系统分成五个模块,如图1.4所示:
图不清楚,重画
图1.4 系统组成结构
与前面板登陆界面(图1.2相对应的程序框图(图1.5登陆口程序框图具体的工作过程是:当操作人员输入用户名与已设定的值相等时,程序向下执行,进入第二个while结构,输入的密码值与设定值再次相等时,点击确认登陆,系统登陆成功,否则,系统不能登陆。

而选项卡使登陆界面与实时采集界面有序的组成一个完整的系统,换句话说,不执行登陆界面的程序,将无法执行实时采集的程序,这大大增加了该系统的安全性、保密性。

图1.5登陆界面程序框图
数据采集部分,如框图1.6,可以实现数据采集、显示、存储等功能。

由传感器传来的信号由DAQmx采集卡采集并送到PC机上,通过示波器可以显示波形,拆分信号模块将信号分成两路,即温度与湿度信号。

选择其中一支,再进行拆分,将其中一路信号转换成其他VI和函数配合使用的数据,波形等进行存储,另一路送往热电偶读数模块,将采集到的信号转换成摄氏度,在前面板显示,最后一路送到比较器,进行上下限的设置。

从DAQms出来的另一路信号(即湿度信号,与温度信号处理的方法相似,唯一不同的是,由于没有转换湿度传感器读数的模块,所以选择比较线性的湿度传感
器,在最后转换的时候,将采集到的信号进行简单的数学运算。

该部分还有一个重要的功能——数据存储。

图1.6数据采集部分
实现报警记录与删除功能的程序框图,如图1.7所示。

本块程序主要是对报警信号的记录,方便相关人员对报警数据分析,并对研究过的或无用的报警信号清除。

具体实现过程如下:将温度、湿度两路已报警的信号引出来,分别接入注册事件,构成两个用户事件。

并将输出接到事件结构上,当有报警的信号时,事件结构执行,将此报警信号记录下来;当不需要某类记录(温度或者湿度的时候,点击该记录对应的清除按钮,程序将执行该按钮所在的程序框中的程序,
将所对应的清零。

图1.7 报警记录前面板
报警清除前面板如图1.7所示,与之相对应的程序框图如图3.8所示。

3.2系统程序总图
基于虚拟仪器的温湿度控制可以看作是登录模块、采集模块、数据存储模块、报警重现模块、报警清除模块的有机结合。

也就是说,该系统可以实现这些模块所能实现的所有功能,必将这些功能组合在了一起。

在熟悉前几章的准备工作后,就可以着手设计该系统。

首先,先将登陆口模块放在顺序循环结构中,同时利用选项卡功能使登陆口功能和实现采集相互转换,然后就是核心程序,利
用DAQ实现数据的采集,将数据自动储存到模块,再利用实现报警的清除。

最后实现全部功能的程序框图如图2.1所示。

图2.1基于虚拟仪器温湿度监控系统的总程序图
该系统集合了登录模块、采集模块、数据存储模块、报警重现模块及报
警清除模块五个模块的所有功能,可以实现系统保密、温湿度采集、报警等监控系统所有的功能。

第四章程序运行和调试
4.1 程序的运行
当编写完成一个虚拟仪器VI程序后,若想检验程序是否正确,在前面板和
程序框图工具条上找到运行按钮,单击该按钮运行,使程序运行一次,程序
运行后该按钮变成形状。

如果想让程序连续运行,单击连续运行按钮,程
序即可连续运行。

停止按钮用于在程序运行中非正常的停止程序运行,在程
序运行后该按钮由暗变亮。

暂停按钮用于在程序运行时让程序暂停,单击该按钮,程序暂停,停止当前执行到的地方,停止单击,程序继续运行。

4.2程序调试技术
1.找出语法错误
若一个VI程序不能执行,运行按钮会变成一个折断的箭头,这表示该VI存在错误。

单击该折断的箭头或使用菜单命令Windows-Show Error List,则LabVIEW弹出错误清单窗口,双击其中任何一个列出的错误,则出错的对象或端口都就会变成高亮。

2.设置程序高亮度运行
单击程序框图工具条上的高亮执行按钮,则它变成高亮的形式,单机运行按钮,VI 程序就以较慢的速度运行,并在程序运行中用气泡显示数据沿着连线从一个节点流向另一个节点的情况。

这样就可以根据数据的流动状态跟踪程序的执行,再次按下高亮执行按钮,程序回复正常运行。

3.单步执行
为查找程序中的逻辑错误,可以让程序框图一个节点一个节点地执行,这就是单步执行。

单击工具条的单步执行按钮或,激活单步执行,闪烁的节点
表示该节点准备执行。

激活单步执行后,按钮称作单步进入,按钮乘坐单
步跨越。

再次按下单步执行按钮,闪烁的节点被执行,下一个将要执行节点变为闪烁。

单击按钮,结束正在执行的节点。

4.断点
断点工具用于使程序在某处暂停执行,以便使用探针或单步方式观察中间结果。

用该工具单击希望设置或清除断点的地方,则断点被设置或清除。

断点的显示对于节点或者图框表示为红框,对于连线表示为红点。

当VI程序运行到断点处,程序被暂停在将要执行的节点处,以闪烁表示。

按下单步按钮,进入单步状态。

5.探针
探针工具用于程序执行时显示流经某一连接线的数据值。

用该工具单击希望放置探针的连接线,这时会弹出一个探针显示窗口。

通过该窗口,观察流过数据的详细信息。

探针结合高亮执行、单步执行和断点等工具可以使程序调试相当迅速、有效。

4.3系统的运行
1.硬件设置
采用DAQmx采集卡。

双击,打开My System下拉菜单,右击Date Neighborhood,选create new指令,选取NI-DAQmx tast,点击NEXT,再选取Generate signals的下拉菜单中Analog output的命令,之后选择V oltage,选择通道,选好后就可以进行设置:
系统自动把设备号Device=1;
模拟输入AI:范围-10~10V
输入图形:Input configuration=res(单端输入
采样率:rate=1000HZ
采样点:samples to read=100
2.程序运行
由于实验室条件限制,只利用模拟信号调试。

首先通过登陆口登陆,进入实时采集部分,系统开始采集数据后,可以在系
统前面板设置温湿度的上下限(也可以在系统运行前,进行设置。

按照上面的步骤,进行温湿度监测系统的调试,最终的调试结果如图4.1所示:
图4.1 运行结果
结束语
本次设计用PCI—6221数据采集卡、PC机及其I/O接口、热电偶等连接硬件电路,利用LabVIEW软件实现对温湿度的监控,实现了该系统预计的功能,数据的实时采集、存储、温湿度越限的声光报警及报警记录及清除等。

经过几个月的学习与实验,本文设计的监控系统基本实现了预期设计的所有功能,但结合当前的技术分析,本监测系统还可以进一步完善。

如可以对采集到的信号进行噪声过滤,还可以对采集到的信号进行PID运算处理,输出信号到执行器,控制执行器动作,再利用反馈原理,进一步调节执行器的动作,以达到系统全自动运转的目的。

完善后的系统的使用范围将大大扩展,如使用在农业上,温室应用该系统后,就可以实现自动灌溉、加热等功能,不但大大减少人们的劳动量,也避免了人为因素(疲劳、兴奋等导致的监测不精确,这样在一定程度上可以增加了农作物的产量。