时间：2022-06-07 16:36:27
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闸门调节是灌区工程中经常采用的手段，闸门控制的探究对于节约能源、确保水利工程的正常运行、提高水资源的利用效率和节约用水具有重要的意义。目前国内大部分灌区已基本实现流量数据的自动采集和监测，并把数据传输到管理部门，但是在根据有关数据进行远程自动监测和控制方面成熟的经验非常少。国外非凡是欧美等先进国家在这方面已经达到较高的水平，如美国的SRP灌区自动化浇灌系统，可以同时采集100多点的水位、闸门开度和其他信息，通过计算机处理后，控制几百座闸门、150多处泵站的运行。本文以国内某大型灌区为例，对闸门的自动监控进行了探究。
1、系统的总体设计
本系统采用无线数据传输技术，分一个主站和若干个子站，通过无线调制解调器构成一个无线通讯网络，对多个断面的数据信息进行采集、传输、处理和控制。系统的总体结构图如图1所示。下位机中的传感器把引水渠中的水位值和各闸门的开度值经转换后送给编码器，编码器对水位及闸门开度信号进行编码，在通过避雷器将编码信号传给数采仪，数采仪将数据进行初步加工和处理后由无线调制解调器传给上位机，上位机即系统主站，可分别和不同的子站建立联系，查询各测点的数据，并按照用户的要求对各闸门进行控制，下位机中的控制箱接收到此信息，经过计算，发出控制信号自动控制闸门到一定的开度，达到自动控制的目的。
图1闸门远程自动监测和控制结构图
2、下位机系统设计
设计下位机重点在于闸门自动控制箱的设计，本文提出闸门的运行控制模式，并进行可靠性处理，然后利用无线传输设备和上位机进行通讯，传输数据。
2.1下位机硬件电路设计
本系统采用AT89系列单片机，采用矩阵式键盘进行输入数据，键盘提供切换键、时间设置键、控制键三个按键，通过三个按键显示水位、流量、闸门开度、日期和时间。切换键实现上述四个功能的转换，时间设置键用于修改日期和时间，控制键用于对电机启停进行控制。
2.2闸门控制系统设计
本系统下位机接收到上位机传来的要求流量值（或水位值），当要求的流量值（或水位值）和系统所测的流量值（或水位值）不一致时，单片机启键闭合，闸门电动装置控制箱自动启动电机，提升或下降闸门，当所要求的流量值（或水位值）和当前所测流量值（或水位值）相等时，单片机闭键闭合，电机自动停止，达到自动控制的目的。
闸门的运行控制模式有实时型控制模式和定时型控制模式两种，在实时型控制模式中，上位机根据用户要求的流量，利用流量—水位关系曲线把要求的流量换算成要求的水位，然后和下位机联系，下位机接到信号后，由电动装置控制箱控制电机的正反转，达到要求时停止转动。定时控制模式要求用户输入所期望的流量值和要求闸门动作的时间，下位机的控制箱在规定的时间里自动开启和关闭闸门，进行控制。
2.3无线通讯设备SRM6100调制解调器
SRM6100无线调制解调器原是美国Data-LincGroup公司生产的军用产品，现应用于民用。它提供最可靠和最高性能的串行无线通讯方法，在2.4GHz-2.483GHz频段应用智能频谱跳频技术，在无阻挡物的情况下，两调制解调器之间的通讯距离可达32.18公里，可实现PLC（可编程控制器）和工作站之间的无线连接。SRM6100应用跳频，扩频和32位误码矫正技术保证数据传输的可靠性。无需昂贵的射频点检测技术。射频数据传输速率为188kbps。并且不需要FCC点现场许可证。SRM6100支持多种组态，包括点对点通讯和多点通讯。多点通讯对子站数目无限制。并且SRM6100可做为中继器工作，以达到扩展通讯距离或克服阻挡物通讯的目的。
2.4下位机可靠性处理
为了精确控制电动闸门的关闭，避免电动闸门在工作中出现过载破坏或关闭不严的现象，本系统在电动轴上安装了转矩传感器，用来监测闸门输出轴的转动力矩，以判定闸门是否关严、是否被卡住。闸门电动装置用于检测和控制闸门的开度，本系统在转动轴上安装了光电码盘，考虑到闸门可能出现频繁的正反转交替，为了避免错位和丢码，采用双光耦技术，光耦输出的两路信号经74221双单稳触发器进行整形，89C51的INT0和INT1对其进行计数、计时，并判定转动方向，计算闸门开度。电动闸门在工作中若出现异常现象，系统会自动报警，切断电机电源并显示故障情况。
2.5下位机软件设计
下位机的软件设计分为闸门自动装置控制箱程序设计和串行口中断服务程序设计两部分。闸门自动装置控制箱程序设计主要完成数据采集、存储、显示、按键操作等功能，串行口中断服务的程序完成下位机向上位机数据的传送和用户设定参数的接收。控制箱程序的主框图如下摘要：
图2、闸门自动控制程序流程图
3、上位机设计
上位机的软件部分采用VB6.0为开发工具，将各个功能模块化，分别解决相应新问题，再将各个模块组装，构成上位机软件系统的核心，上位机软件系统的结构如图3所示，通信模块位于最底层，其余模块功能的实现都直接或间接建立在此模块的基础上，本文利用VB的API函数编写串口通讯程序，程序的框图如图4所示。数据管理模块的主要功能就是为水位、流量、闸位等建立数据库，并对其进行管理。
图3、上位机软件系统结构图
图4、通信模块程序流程图
4、结语
本文以国内某灌区为例，全面分析了灌区闸门自动化控制系统的整体结构及其设计，对其软件开发和硬件选择作了全面阐述，并总结了提高自动化系统可靠性的经验，为提高灌区现代化管理水平提供了有利的工具，具有较高的使用价值和广泛的应用前景。
参考文献摘要：
1多站远程无线控制系统组成
多站远程无线控制系统是以计算机作为中心控制站，用多个信号源作为下位机，通过无线模块进行数据通信的。系统中的上位机作为数据接收和数据处理的中心站，当下位机实时采集到上位机发送的数据后，便可进行简单的数据处理并向上位机回送数据。
上位机无线通讯接口使用串行端口与无线数传模块相连，数字信号通过天线调制后送到下位机的一台外置无线模块，然后通过串口送入单片机进行处理。系统组成框图如图1所示。
2串行通讯控件
利用VB开发通信程序主要有两种方法，一是利用VB本身提供的控件（CONTRALS），另一种是利用WINDOWSAPI应用程序接口。在实际应用中，用VB控件实现通讯的方法比调用SDK的API动态连接库的方法更加方便和快捷，而且可以用较少的代码实现相同的功能，这就是用VB控件实现通讯的优点所在，下面主要介绍一下利用VB控件实现无线通讯的方法。
VB控件工具箱中提供了一个使用非常方便的串行通讯控件MSComm，它提供了使用RS－232串行通讯上层开发的所有细则。通过它完成串行通讯既可以使用查询方式，又可以使用事件驱动方式。控件的一些重要属性及其说明如表1所列。
表1MSComm控件的属性说明
属性设定值说明
ComPort1串口号，如果串口1已所用，改用串口2
InBufferSize1024接收缓冲区大小
InputLen0从接收缓冲区读取的字节数，0表示全部读取
InputMode1接收数据的类型，0表示文本类型，1表示二进制类型
OutBufferSize1024发送缓冲区大小
RThreshold1设定接收几个字符时触发OnComm事件，0表示不产生事件，1表示每接收一个字符就产生一事件
SThreshold0设定在触发OnComm事件前，发送缓冲区所允许的最少的字符数，0表示发数据时不产生事件，1表示当发送缓冲区空时产生OnComm事件
Settings1200,n,8,1串口的参数设置，依次为波特率、奇偶校验（n-无校验，e-偶校验，o-奇校验）、数据位数、停止位数
3应用实例
本系统的通讯网络并非点对点的通讯，而是采用一点对多点的广播式通讯方式。由于无线通讯可能会有空间的噪声干扰，因此，需要采取一些抗干扰措施。首先是身份识别码，因为给下位机编码可以保证网络通讯的有序性，因此，每个站都应有身份码。其次是包头识别码，由于在发送了传输命令之后，下位机开始以打包的形式传输数据，因而每一包都有一个包头和包尾识别码，假如识别码有误，则表明该次传输为不正常数据。因此，应使用1200波特率、无奇偶校验位、8个数据位、1个停止位的较稳定状态。
上位机向下位机发送的参数有站号、状态（开机、关机）、频率、重复周期、脉宽、天线转速、天线扫描方式、天线状态、天线角度等。发送命令有手动方式和自动方式两种。自动方式是由定时器自动完成的。为了及时知道分站的状态和运行情况，还应设计定时查询和即时查询。
在无线通讯过程中，除了规定合理的协议之外，为了保证通讯的正确性，在数据发送时还应适当地增加延时，特别是当速度较慢的计算机向速度较快的计算机发送数据时，更应适当增加延时。
由于该项目的软件源代码较长，故只给出和串口通讯有关的程序片段供大家参考。笔者在工作中实践了三种通讯方式，即查询方式、事件驱动方式、事件驱动转查询方式。这三种方式各有利弊，其中查询方式具有方便可靠的特点，可利用协议或设定时钟来进入和退出查询状态，但它不是资源的有效利用方式；事件触发方式对于定长通讯非常有效，但其定长通讯在有些场合不适用；而事件驱动转查询方式既有事件驱动的特点又有转查询方式的特点，可以说是汇集了前二者之长，故可有效利用资源。下面着重介绍事件驱动转查询方式。
由于在通讯中，RTS电平可置高或置低，如果用事件驱动，计算机就会进入中断，资源就没有有效利用，所以在程序中添加了一个接收函数。为了保证程序的可靠性和灵活性，可以运用设置身份码等方法来保证各个子站互不干扰，具体实现过程的主程序流程图如图2所示。
除以上处理外，还可以使用以下方法来增加系统的可靠性、灵活性和效率。
（1）设置身份码和目的地址
每个数传模块均有表示其唯一身份的身份码，身份码长为两个字节共十六位。第一字节表示组码，第二字节表示组内识别码，身份码可用D7HF5HXXHYYH设置，可设置于模块内的EEROM中，掉电后不丢失。在数据传送前，应设置目的地址，以便确定由哪个来接收数据。采用此方法可以有效地防止干扰。
（2）使用动态数组
接收字节数据时，必须使用动态数组。一个动态数组被声明后，可以利用Input属性将串行端口输入缓冲区内的数据指定到该动态数组中。被接收到的数据的实际大小必须利用Lbound及Ubound才能取得最大及最小索引值，同时也只有这样，才能利用程序将内部的值一一显示出来。另外，利用最大和最小索引值还可以判断是否为一次成功接收。
（3）最优化TimeDelay
在每次传输指令后，一定要等待一段时间才可能从串行端口的输入缓冲区中取得信号源传回的数据，这个时间有多久是项目的关键，太长了效率太低，太短了，数据有可能接收不全，所以有必要进行最佳化测试。具体代码如下：
PublicDeclareFunctionGetTickCountLib″ker-nel32″（）AsLong
DimBuf＄
DimT1＆T2＆
Comm1．Output＝Trim（Ucase（txtsend．．Text））＆vbcr
T1＝GetTickCount（）
Do
Buf＝Buf＆Comm1．Input
LoopUnitlInstr（1，Buf，vbCr）＞0
T2＝GetTickCount（）
LblTime．Caption＝CStr（T2－T1）＆“ms”
该程序中使用GetTickCount来取得系统自开机后每千分之一秒更新的Tick值，在接收的前后加上取Tick值的叙述，自然就可以得到传输的时间了。从测试的结果来看，传输单个数据的时间为100ms，10个群组的时间约为500ms。
（4）增加程序的效率
利用下面的程序可在无线通讯受到干扰或对方设备电源没有打开等原因造成对方数据不能上传时，避免程序一直在等待。如果在规定时间内还没等到规定的字节数时就跳出循环，并出现一个重新发送对话框。此时如果还是不对，就弹出一个对话框“请检查系统！＂。具体程序如下：
PublicSubReceiveData（）
′OnErrorResumeNext
Dimstart，dendAsInteger
Dimbyin（）AsByte
Dimbyindata（11）AsByte
DimI％buf＄
′根据事件分发处理
DoWhilefrmMSCommDemo．MSComm1．CommEvent＝2
ExitDo
Loop
Timedelay850′适当延时
byin＝frmMSCommDemo．MSComm1．Input
′接收串行端口内的数据至动态数组中
dend＝UBound（byin）′得到最大值
start＝LBound（byin）′得到最小值
Ifdend＜5Then
MsgBoxRadarNoOut＆“信号源出现系统
故障，请求检修！”vbOKOnly
ExitSub
EndIf
′接收串行端口内的数据至动态数组中
′ReDimPreservebyin（11）AsByte
Ifbyindata（0）＝＆H55Andbyindata（1）＝＆HAA
Then′包头正确，接收到包头进行数据处理
．
．
．
Endsub
′延时程序
SubTimedelay（TTAsLong）
DimtAsLong′声明一个长整数，记录计数值
t＝GetTickCount（）′取得系统计数值
Do′开始循环
DoEvents
IfGetTickCount－t＜0Thent＝GetTick-Count′归零
LoopUntilGetTickCount－t＞＝TT′计算延迟是否到达
EndSub
4结论
根据本系统的研制经验，利用MSCOMM控件开发无线通信要把握好以下三条：
2远程教育平台的功能
网络远程教育平台包括网络环境，网络（网络学校，学生），课件，图书馆资源和其他因素，它是基于网络的，通过一套完整的支持软件和管理软件来保证服务管和体育整个网络教学发展的有序运行。达到以下网络远程教育平台服务的具体需要：（1）综合信息服务。综合信息服务将成为远程教育的网络信息交互平台的基础上，它可以释放和课外教育信息沟通，介绍了网上众多的大学和培训机构，同时，教师和学生可以在线交流教学经验。（2）教育教学管理服务。服务教学和教育管理是远程教育的核心网络平台的一部分。这主要包括：课程学习管理系统，浏览课程系统，多媒体教学系统，多媒体操作系统，答疑系统分析，远程测试系统，课件的开发和管理系统，学校管理和信息查询系统。（3）虚拟校园管理服务。在虚拟校园管理系统的上行链路和教学活动的桥梁作用，在整个教学活动、校园管理的各个环节，涉及所有的对象和教学资源。它主要包括：教师管理，数据统计分析系统，计费功能，安全管理，日志管理，行政公文管理，在线图书馆，学生社区管理。
3远程教育平台的设计方案
3.1的目标和内容。硬件系统的设计和远程教育网络平台的设计包括系统软件平台的选择开发平台的设计。远程网络教育平台作为网络虚拟大学园系统平台，技术支持和保障，提供全方位的远程教育合作单位和其他在线教育机构，避免重复投资，为了适应网络教育系统发展的需要，新的信息和网络的建立。该平台的建设目前流行的ASP，IDC和其他先进的概念和网络技术，结合经典的网络技术，视频传输技术，多媒体技术和软件工程技术，考虑以下几方面的具体需要：（1）硬件系统是可扩展的，灵活的，安全的，有效的。硬件平台的主机，网络设备，通讯设备，数据存储设备的要求是安全的，稳定的和有效的，先进的阶段和良好的可扩展性（2）的通用性，提高软件支撑环境的功能。结合国家教育部现代远程教育平台，资源管理系统和远程教育软件支持标准的研究成果，对远程教育系统和标准的建立。（3）接入环境灵活，方便快捷。网络教育网络平台将建立专门的光纤连接各区域网络的网络数据中心。学校校园网和远程教育的节点可以方便地通过各种类型的数据网络接入。（4）在整个远程教育各普通节点。在一个镜像网站和教学网站建设网络范围逐渐利用网络教育网络的通用平台，形成整个网络范围内的网络教育系统。3.2网络硬件设计。远程教育网络教学环境主要是由在一个分层的形成一个中央控制节点和远程教育通过网络连接。该系统的硬件和软件配置控制中心，实现需要的教学管理，节点的硬件和软件环境的远程教育教师教学与学生学习方式的要求。3.3网络环境。开展远程教育活动，在远程教育平台主要依靠网络，在实施计划的控制中心和教学实验阶段，在这所学校或私人数据中心的建立，分散在一个试点单位的远程教学点，他们通过网络连接。目前，已经建立了一个快速和大部分的大学校园网千兆，提供远程教育的信息传输通道。远程教育平台的网络连接结构。信息与控制中心，老师教的节点和数据在内部配置中心大学和其他元素，是远程教育的关键设施。目前，远程教育的实现依赖于网络环境中的两种不同类型的大学，他们的私人信息网和SDH网。大学校园网络和网络是由一个千兆网络网通光学互连设计各分园连接，提供远程教育网络平台的基本要素。3.4信息控制中心的组成和功能。信息控制中心是远程教育平台的核心部分，是远程教育的顺利实施的关键。在信息控制中心的远程教育平台的软件主要的硬件和系统，如VOD点播系统，视频会议控制平台，课件数据库，数据中心管理系统，远程教育，远程教育技术支持的主要提供者。信息控制中心实现远程教育中的节点控制，远程教育的学生必须登录到远程教育平台的信息控制中心，并根据浏览需要和其他的学习活动，相应的制度和教师开发课件等教学资源存储在信息控制中心。3.5配置节点功能和异步。异步教学节点具有多媒体计算机，计算机通过局域网与网络连接。学生可以通过学习需求的异步教学的多媒体视频在线注册，教学与其他教学资源，学习和研究活动的浏览，课程考试。教学同步节点提供教师和学生之间的实时双向通信，建立教师与学生的教学为导向的环境中，学生可以实时看到老师的照片，听老师的，老师看到学生和在实时的各种情况的讨论问题的学生。其他节点配置异步教学设备在教学同步节点，还配备了一个视频会议系统，课件播放系统，电子白板，音响系统和其他一些设施。
A design of glasshouse automatic monitoring system based on LabView
Yang baogui
Liaoning Railway Vocational and Technical college AbstractA glasshouse automatic monitoring system was developed for improving the yeild of glasshouse. Friendly human-machine interface was designed based on LabView. ZigBee wireless communication nodes were established to solve the routing problem of the sensors. In order to access automatic monitoring system form long distance with browser， web communication technology was employed. The tests illustrated the system could monitor multi-factors precisely with high reliability ， and can be access by multi-computers from long-distance at the same time. It is proved the system was suitble for glasshouse automatic monitoring very well. Keywordsglasshouse， LabView， long-distance monitoring， wireless network construction
一、引言
我国是一个农业大国，人多地少，因此提高单位面积的作物产量是现阶段农业发展急需解决的问题。温室是设施农业的重要组成部分，由于温室不受气候和土壤条件的环境影响，是提高产量的重要措施之一[1-4]。农作物在成长过程中需要的环境因子很多，适宜的温度、湿度、光照强度以及CO2浓度是作物实现高产、优质的关键。为加快农作物的生长，达到优质、高产的目的，需对温室的环境进行监测，结合农作物的生长规律，控制温室环境，实现对温室内环境的检测与调控。随着计算机、通信以及传感器技术的飞速发展，现代化温室环境参数监测系统的研究己成为现代农业的一个研究热点[4-7]，研制一套适合我国国情并且具有独立知识产权的蔬菜温室大棚智能控制系统具有非常重要的经济效益和社会意义。论文结合传感器和通信技术，设计了一种成本较低、集温室大棚环境实时监控与记录于一体的控制系统。
二、硬件电路设计
2.1传感器节点设计
温室大棚环境监测系统需要采集空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤含水量、空气中二氧化碳浓度和光照强度等六种环境因素的参数，所以需要很多种类的传感器来采集数据。温度传感器电路连接图如图1所示。
1、温度型节点
温度是提供作物生长的最基本的要素，通过影响酶的活性来可以影响作物的各种生理性活动，对作物生理性改变有着很重要的影响。由于温室大棚温度上限低于150℃，故本设计采用数字式温度传感器，无需校准和标定。
此电路即可以测量空气温度，也可以接保护外壳后测量土壤温度。为消除温度漂移的影响，设计将稳压二极管，热敏电阻，可调电位器接到运放电路，该放大电路负端与电路输出端相连。采用差温控制法控制温度。
2、湿度型节点
土壤的湿度直接决定着农作物在生长过程中的水分供应状况。土壤湿度超过正常范围，作物的光合作用不能正常进行，农作物根系呼吸、生长基本活动受到阻碍，作物的产量和品质下降。本设计采用HS1101解决湿度测量方案。
传感器对土壤水分进行定点的长期监测。土壤含水量通过自变量为电压的三次多项式计算得到：
兹v=0.0337・ΔV3-0.0426ΔV2+0.2008ΔV-0.0041
（2）
其中ΔV=VH-VL，单位：v
3、光照强度型节点
光照条件直接影响着作物的生长发育，是作物生长的决定要素之一，尤其是在反季节生产中，直接影响作物的营养生长，对作物叶片的排列方式、形态结构以及生理性状有明显的作用。
本文选用的是LT/G光照传感器，可实现对环境光照度的测量，测量上限超过1×106lux，测量下限低于0.2lux，安装方便，线性度好，抗干扰能力强，可输出电流或者电压信号。
4、二氧化碳浓度型节点
光合作用是绿色植物生命活动的基本特征，是种植的作物生长发育的物质和能量的基础，作物周围空气中CO2浓度高低直接影响着作物光合作用的效率也就是有机物的合成，进而影响作物果实的品质。对此，我们选择了一种高性价比COZIR红外二氧化碳传感器。
为提供电路的抗干扰能力，本设计将数字电路和模拟电路分隔开，并在连接点处加上磁珠。为除去芯片内部信号对电源的干扰，在每个芯片最靠近电源和地的地方，添加一个0.luF的电容。为消除瞬间大电流对电路的影响，每8个芯片配置一个10uF的充放电电容，保证信号的稳定性。
2.2无线传输与组网
ZigBee是一种低成本、低功耗、简化标准的开放式系统互联无线通信技术[8，9]。每种节点都有10个同类型传感器，并采用拓扑结构组成星型网络，利用Chipcon CC2430射频芯片实现数据的无线传输。
本设计将4个ZigBee模块组建成一个星型的无线传感器网络，网络中有一个FFD协调器节点，4个RFD子节点。当传感器控制芯片收到来自ZigBee无线通信RFD子节点发送数据的请求标志时，将温度、湿度、CO2浓度和光照强度数据通过SPI串行方式发送给RFD子节点，子节点以无线方式向FFD主协调器传递数据。主协调器解析接收数据后将信号打包处理通过UART传输给计算机，上位机软件LabView分析、控制并显示相应环境参数。硬件连接框图如图2所示。
三、软件设计
LabVIEW是一种程序开发环境，由美国NI公司研制开发，类似于C和BASIC开发环境，与C和BASIC一样，LabVIEW也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。但是与其他计算机语言不同，LabVIEW使用G语言编写程序，通过图形符号描述程序的行为，易于实现友好的人机交互界面[10-12]。
3.1数据解析
计算机通过过串口从FFD协调器接收数据，计算机在对这些数据进行处理前，首先要根据UART通信协议对数据进行解析。但是由于FFD传送的是字符型数据，因此提取数据帧之后还需要对数据进行字符-数值转换。程序框图如图3所示，为增加程序的可读性，将数据解析过程用子VI的形式表述，并提供输入输出接口。
程序的主控制界面如图5所示。
3.3程序远程控制
由于LabView简洁的控制界面、便捷的操作、内嵌web服务器，因此LabView广泛的用于系统的远程控制研究中[10-15]。为了实现系统远程控制，本系统采用基于web技术的远程访问技术。访问过程中直接在浏览器内输入服务器地址，就可以远程访问控制系统前面板。为增强系统安全性，远程请求VI控制权时首先需要键入密码，密码匹配后方可远程控制服务器前面板。系统采用8000端口发送和接收远程数据，并遵循http传输协议，系统远程控制界面图如图6所示。
四、结论
系统采用NI公司LabView软件编程，实现了温室大棚实时监控，图形界面友好，可以对多个参量同时监控，出现异常系统自动发出报警信号。采用基于internet网页的远程控制模式，无需额外设备与软件，该系统经济实用，具有较的应用推广价值。
参考文献
[1]董文国.蔬菜温室大棚智能控制系统的设计. 2012，曲阜师范大学.
[2]高倩，温室大棚环境参数控制. 2012，沈阳工业大学.
[3]刘力，et al.，温室大棚内环境自动化控制方案设计.农机化研究，2013（01）：p.90-93.
[4]高玲，赵海瑞.温室大棚设施农业装备使用现状及发展趋势.江苏农机化，2013（02）：p.28-30.
[5]狄敬国，李秀美.基于PLC、变频器和触摸屏技术的温室大棚控制系统设计.农业装备技术，2012（05）：p.39-41.
[6]姚蕾，基于USB接口温室大棚温湿度监测系统的设计.农机化研究，2013（07）：p.110-114.
[7]陈利江，徐凯，王峻.温室大棚无线监控系统的设计与开发.江苏农机化，2013（02）：p.19-22.
[8]李立扬，王华斌，白凤山.基于ZigBee和GPRS网络的温室大棚无线监测系统设计.计算机测量与控制，2012（12）：p. 3148-3150.
[9]沙国荣，et al.，基于ZigBee无线传感器网络的温室大棚环境测控系统设计.电子技术应用，2012（01）：p.60-62+65.
[10]吴建，et al.，基于LabVIEW的多通道数据采集系统设计.电子测试，2013（Z1）：p.52-54.
[11]丁宗玲，基于LabVIEW的数据采集卡控制和温度采集方法研究.大学物理实验，2013（01）：p.81-84.
[12]徐小华，基于labview远程控制系统的设计与实现.仪器仪表用户，2008（01）：p.30-31.
1.引言
近年来随着人民生活水平和知识层次的不断提高，人们也将注意力越来越多的放在了生活环境的安全性、舒适性和便利性上，因此也就产生了对家居智能化的需求；与此同时，在科学技术方面，计算机控制技术与电子信息通讯技术的飞速发展也促成了智能家居系统的出现。开发智能家居相关产品不仅能够满足人们生活的需要，对整个社会信息化进程的推动作用也不可忽略。
我们基于上海未来伙伴机器人有限公司创新套件设计了一套智能家居控制系统，利用结构部件、连接部件和传动部件以及传感器完美得组合在一起，通过能力风暴控制器、单片机系统、无线模块、GSM模块等，实现了家居的无线控制、远程控制、温控、安防控制等功能，使人们的生活更加便捷、安全、舒适。
2.系统总体设计方案
家居智能的基本目标是，将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器和家庭安防装置连接到一个家庭智能化系统上进行集中或者异地的监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的协调。根据智能家居所需要的功能，我们按照与家庭所处位置的远近，将系统归纳为远程控制、无线遥控控制和本地集中控制三种控制方式。
远程控制通过手机发送短信形式进行控制，此方案主要用到GSM模块和单片机，手机发送指令到GSM模块的SIM卡，然后根据用户的指令来控制家电设备或者接收报警信号并向用户报告。使人们身在外地就可了解家中的各种状态。
无线控制功能是通过无线发射接收模块实现近距离控制功能，主要包括对家电的近距离控制和接收报警信号，节省了无线通信不必要的费用，也省去了花在综合布线上的费用和精力。其主要电路由51单片机模块电路、无线发射接收电路、能力源控制器、AS-UⅢ智能机器人组成。
“自动+手动”控制包括路灯、太阳能草坪灯、走廊灯控制的自动控制，可节约能源。空调、花园浇水、窗帘是采用“自动+手动”控制，既可以自己通过按键控制开关，也可以自动控制。
3.硬件电路设计
3.1 无线控制系统
用户通过终端控制器发射指令，由接收系统对电饭煲、热水器、排风扇进行开关控制。用户通过终端控制器发射相关指令，接收系统对大门、车库门、房门也可进行开关。采用AT89C51单片机，通过功能按键选择以上的开关控制，由12864液晶显示器进行显示相关状态，同时蜂鸣器起到报警的作用，使用2400bit/s无线模块实现近距离无线控制。无线终端控制器的框图如图1（左图）所示。接收系统通过解码实现对家用电器、门等控制。同时门上安装磁敏传感器检测门的位置，使门实现自动开关功能。接收系统的框图如图1（右图）所示。
无线终端器的电路原理图见图2所示，电源为5V直流电，12864液晶显示器中RP1可以调节显示器的亮度，S1-S6为无线终端控制器的功能选项按钮，S7为单片机复位按钮。AY1为蜂鸣器，当单片机20脚输出低电平时，Q1导通，蜂鸣器开始鸣响。2400bit/S为无线模块，当接收到无线信号时，单片机进行解码，并通过12864与蜂鸣器显示相关数据。
3.2 远程控制系统
用户通过手机发送短信，GSM模块接收到手机的指令，通过单片机进行远程控制电饭煲、浴室热水器、浴室换气扇等的开关。控制系统框图如图3所示。
手机发送指令给GSM指定号码，从而实现远程控制的功能。指令表见表1。
3.3 “自动+手动”控制
3.3.1 温控系统
卧室内，用户可以“手动”设定空调的温度，使室内的温度控制在人体舒适度范围之内，当室内温度和设定温度有偏差时，就会“自动”启动空调开关，并且会自动进行制冷或制热的选择。控制框图如图4所示。
3.3.2 自动洒水系统
通过传感器检测土壤湿度，土壤干燥时启动洒水系统为花草浇水，当湿度达到一定值时，洒水机停止工作，或人为进行洒水系统的开关。控制系统的框图如图5所示。
3.3.3 风力发电系统
当风力达到一定时，风力发电系统自动工作，由存储装置储存电能，供电给用电器。
3.3.4 自动太阳能草坪灯系统
白天，通过屋顶上的4块太阳能板进行蓄电，晚上，电池给草坪灯进行供电，控制器采用5251专用芯片进行光线检测、升压驱动。
3.3.5 灯光控制系统
利用光敏传感器检测太阳光，当白天接收到太阳光时，路灯灭。晚上接收不到太阳光时，路灯点亮；利用声音传感器检测走廊声响，当有人走过发出声音时，传感器接收到信号，走廊灯亮，延时10秒后，走廊灯熄灭；利用光敏传感器检测环境明亮程度，当早上接收到太阳光时，电机正转，窗帘打开；晚上光线比较弱时，电机反转，窗帘关闭，框图如图6所示。
3.4 安防系统
本系统设计的安防系统包括防火系统、防盗系统和紧急求救系统。框图如图7所示。
利用温度传感器检测室内温度，当发生火灾时，温度升高，启动报警功能，房屋周围4个LED灯闪烁，喇叭声音报警，同时灭火系统（喷水）启动。并通过无线模块向终端控制器发送一个信号，终端控制器报警以及时提醒房主，同时，GSM模块也向房主发送短信进行提示。
利用红外反射、接收装置安装在门上，当大门关闭时，如果有人进入，启动报警，无线控制终端显示盗贼进入，并报警，提醒房主及时处理，同时，GSM模块也向房主发送短信。
当别墅内人员（尤其是弱势群体的老人和小孩），出现紧急情况时，按下呼叫按钮，启动紧急呼叫系统，报警器会发出“呜呜～”的报警声，同时GSM模块也向房主发送短信，表示家中有紧急情况。
4.软件程序设计
本系统用的软件主要采用上海未来伙伴机器人有限公司提供的VJC流程图编程和单片机C语言编程相结合，VJC流程图编程更加直观形象，流程图采用模块化编程的形式，接近人类自然语言，流程图程序的形式与标准流程图完全一致，简单易学，是学习单片机C语言编程的基础。编译好的流程图下载到能力源控制器，然后进行程序的调试，最后实现其功能。
4.1 走廊灯路灯程序
4.2 风力发电与自动洒水
5.制作和调试
本系统利用上海未来伙伴机器人有限公司创新套件设计了一套智能家居控制系统，将结构部件、连接部件和传动部件以及传感器完美得组合在一起，搭建成一套家居系统的框架，再通过能力风暴控制器、单片机系统、无线模块、GSM模块等，实现了智能家居控制系统。实物如图10所示，经过调试，系统都完成了以上功能。
6.总结
本套智能家居控制系统具有以下创新点：
（1）无线控制和远程控制相结合，既能进行近距离无线遥控控制也能进行远距离控制。
（2）具有太阳能、风力发电装置，为晚上草坪灯供电，起到了很好的节能作用。
本套智能家居控制系统通过模拟实物制作和调试，都能达到智能家居的功能，达到预期的效果。在应用到实际家庭中，也能实现这些功能。因此对开发智能家居控制系统有一定的借鉴意义。
参考文献
[1]潘庆浩，古鹏.智能家居控制系统技术问题的研究与探讨[J].计算机工程应用技术，2008（6）.
[2]张周.ZigBee技术研究及其在智能家居中的应用[D].厦门大学硕士学位论文，2007.
中图法分类号：TP319 文献标识码：B
1 数字化医院的定义和组成
数字化医院的提法最早出现在20世纪90年代的文献中，是指依托物联网技术、信息系统和数字化医疗设备，实现医疗工作和管理信息的数字化、构建医院各业务流程数字化的医院信息体系。狭义的数字化医院指利用信息技术实现语音、图像、文字、数据、图表等信息的数字化采集、存储、阅读、复制、处理、检索和传输，以无纸化、无胶片化、网络无线化为特征。广义的数字化医院则指突破传统医疗模式的时空限制，实现疾病的预防、保健、诊疗、护理等业务管理和行政管理的全面数字化运作。
数字化医院的物理组成包括数字化医疗设备、医院信息系统和计算机通信网，在业务逻辑上呈现层次结构：由低到高分别是物理层、数据层、业务层、知识层直至决策层。我院（上海中医药大学附属普陀医院）数字化医院建设的实施主体为信息科，作为分管院长直接领导的一级行政职能科室，技术力量雄厚、人员整齐，已自主开发应用软件多套。按照医院长期发展规划，每年拟投入业务收入的1%约600万元（2010年数据）用于信息化建设，从而在组织机构、人员配置、资金预算方面为打造数字化医院夯实基础。
2 基于电子病历的数字化医院的体系结构
合理的规划是数字化医院组织目标得以实现的前提。如何引入工作流技术、整合异构系统、重组业务流程、实施基于电子病历的临床路径管理、优化管理模式，都要从医院宏观管理的大局出发，设定数字化医院规划的总体目标，然后在技术上逐步实现。七分管理、三分技术在此同样适用。
普陀医院数字化建设的总体目标大致有六方面：一是建立完备的卫生信息标准体系。统一规范、统一代码编码、统一接口，这是医院信息系统整合、互联的前提。这一基础性工作卫生部正牵头在做，并出台了一系列文件和技术规范；二是信息的数字化存储。包括信息载体数字化、存储结构标准化、信息交互标准化。这一目标我院已基本实现；三是信息的网络化传输。我院已建成完备的医院网络，网络拓扑分为内网（院内业务系统）、专网（部分行政办公系统和医保系统）和外网（医院门户网站和部分行政办公系统）三部分；四是确立数字化管理模式，实现医院物流、人流、信息流、资金流的智能化，再造医院管理模式。这已引起医院管理层的足够重视；五是建立完备的医院信息系统和数字化医疗系统；六是实现个性化医疗服务，面向社会提供全面医疗服务和医疗信息。
普陀医院数字化架构现由临床诊疗、药品管理、财务管理、行政管理与统计分析、外部接口五个部分组成。基于电子病历（EMRS）的医院信息系统是数字化医院的核心。医院信息系统各子系统的运行都需要调用或共享电子病历的数据库。住院核心子系统、门急诊核心子系统、药库核心子系统由于涉及到复杂的海量事务性操作，且实时性要求很高，所以采用多层混合结构。前台工作站为Win2000 Pro/WinXP和BCB6，部分基于B/S混合结构的工作站还采用了NET.framework 2.0接口。中间件为连接池管理，后台为ORACLE9i/10g数据库；工作站与后台数据库的连接访问采用了三层架构的C/S连接池管理，大量使用基于后台数据库的接口函数和存储过程。
院内OA（含人事管理子系统）、医院门户网站、科研教学子系统、财务管理子系统之外，其余11个应用系统都基于电子病历。数字化医院的实施路径已从财务收费为核心的HIS建设发展到以电子病历为中心的HIS建设，核心工作就是异构系统的整合与互联。可见系统集成技术是数字化医院建设的关键技术。
3 数字化医院系统集成方案概述
数字化医院建设基于统一编码技术（ICD-10）、数据交换技术（HL7）和系统集成技术。常用的系统集成方案有点对点方法、数据共享方法、基于数据仓库的方法、基于Broker的方法、基于中间件的方法和基于HL7平台的一体化方法。
点对点方法最为常见，但无法适用于多系统集成，N个厂商需要设计N！*（N-1）个接口，复杂度高、成本高。数据共享方法是我院曾经应用的方案，基于上海亚太计算机信息系统公司开发的HIS集中数据库的共享。当其他厂商的应用系统插入时，只须相互共享对方的数据库；基于数据仓库的方法属于数据层集成模型的应用，便于数据挖掘，能创造出新的知识。缺点是数据冗余度大、难以同步更新、需要设计各种数据源的统一视图模型，对硬件设备的计算性能要求高；基于Broker的方法缺陷在于数据冗余度大、复杂度高、难以维护；基于中间件的方法属于功能层模型的应用，是我院正在应用的方案。中间件是独立的服务程序，位于操作系统和应用层之间。中间件创建的集成接口将信息和控制机制捆绑在一起，具有紧密相关性，因此需要采用多种集成方法才能解决多系统的集成。
普陀医院综合性HIS内置的六个应用系统为药库管理子系统、护士工作站子系统、物资管理子系统、门诊药房子系统、科室计费程序和医保工具，都基于中间件技术，已高度整合。客户端只须配置合适的IP地址，登录医院信息管理系统的相应模块，服务器一端就会依据键入的工号和口令判断用户所在的组，分配相应的权限，并自动推送相应的配置文件和升级文件下载到客户端本地，所有的软件设置都无须在客户端本地配置。再配合相应的远程控制软件，原则上只要联入网络的客户端没有硬件缺陷、操作系统尚未崩溃、网络畅通，系统管理员都可以在装有“威盾”远程控制软件的Console台（控制端）对客户端（安装有远程控制软件的模块）进行系统监控和软件维护。
4 基于HL7平台的一体化系统集成技术
基于HL7平台的一体化集成技术是数字化医院系统集成的发展方向。HL7规范是基于OSI应用层的医学信息交换协议，支持建立可扩展的统一集成平台。各应用系统的接口都开放出来，在此集成平台上实现各系统之间的消息交换。消息不限于标准的HL7信息，也可以是XML格式的信息。集成平台自动将欲的消息转换成订阅者要求的消息格式，回送给订阅者。由此，所有应用系统在逻辑上都是独立的，彼此之间只有消息触发和传递，新增应用系统只须添加相应的消息事件而无须修改程序，这就实现了基于组件即插即用的一体化系统集成，医院信息系统可以无限扩张。这是HIS发展的趋势。
基于HL7平台的一体化系统集成在欧美大型医院中已有应用，在国内还是空白，还须做大量的卫生信息标准体系规范工作，以统一代码编码、统一接口。这是我院今后数字化医院系统集成的目标和方向。底层为智能楼宇系统（IBMS）、医院内网和数字化医疗设备。HIS基于HL7平台搭建，发展出PIS、LIS、RIS、ORIS、CIS、PACS和EMRS。
5 小结
计算机技术发展日新月异，数字化医院的理念被越来越多的三级医院接受并付诸实施。上海地区数字化医院建设水平较高的有瑞金医院、华山医院、普陀医院等。2011年起，普陀医院数字化医院建设的工作重心转到HIS系统集成和基于电子病历深度数据挖掘的知识管理上，逐步引入HL7平台一体化集成技术，以期完全实现临床科室、医技科室和职能科室的数据共享，从而消除“信息孤岛”，显著提高经济效益与管理效益。
参考文献
随着自动化技术的发展,我国的电力系统也在广泛的引入自动化技术。因此,越来越多的无人值守电站被广泛的应用于生产工作当中。因此,要确保变电设备正常运行性,就要求做好智能化系统的维护工作,确保智能化系统的正常运行。
下文将围绕着自动化系统以及自动化系统的维护工作展开,详尽的介绍这方面的内容。
1.智能化系统
变电运行设备自动化系统是确保变电系统安全运行,提高变电设备运行经济运行水平的重要技术手段,变电运行设备的自动化系统的运行状况将直接影响变电的安全、经济、优质运行。
1.1系统构架
变电运行设备的自动化系统是以现代化的信息技术的各种智能型装置的应用为基础的,为实现设备的状态检修提供了技术支持,不过,由于国内外的各中变电站设备和监控设备的差异,这就导致了综合管理设备运行信息的难度特别大。文中的自动化系统主要涵盖了远程维护和管理的功能,其设计的基础是设备状态检修,并结合了信息处理技术和现代通信网络技术,使电力自动化设备拥有了故障示警、诊断、维护、检修等功能,有效的降低了设备维护的资金投入,同时缩短了维护周期,从而使变电设备能够更多的用于正常运行。该自动化系统能够运用现代专业通讯手段完成远程控制和在线监控、系统维护以及程序升级等,管理方便的功能有故障预警和故障诊断等自动化功能,确保了变电设备的自动化系统的稳定运行。
该变电设备自动化运行设备采用了多层结构体系,本系统的特点是开放性、灵活性和可扩展性,具体系统结构可以参考下图。
图1
本系统充分考虑了变电设备以及后台设备的复杂性,因此采用了维护界面,通信方式可以是数据网和专用光纤,支持各种应用协议。这样就能够实现数据查看、运行状况监测、设备故障预警,还有相应的诊断和维修功能。其实系统的配置是可以根据具体的情况进行不同的配备的,配置还是比较灵活的。
变电运行设备的运程维护部分主要包括了两个大部分,即通信处理和业务后台管理两部分。这里前置机和通信设备之间是有物理连接关系的,所以要有固定处理,但是数据库服务器则可以有选择的与前置机放置在一台,也可以放置在不同计算机上。该系统能够通过专线和电力数据网等网络连接方式,对厂家提供的软件进行统一管理和维护,从而实现无人作业的远程维护。
1.2系统设计
该系统主要有以下五个部门组成:网络平台、数据库、前置子系统、后台分析子系统、web服务子系统等。由于篇幅限制这里就不在对这五个部分进行一一的阐释。不过,相关内容的研究都已经比较成熟,可以参见相关的参考资料。
1.3系统功能
系统的功能主要包括了八个功能:规约处理功能、通信处理功能、异常报警功能、设备管理功能、WEB服务功能、设备健康状况分析功能、知识库管理功能、设备故障诊断分析功能等。
(1)规约处理
系统的规约处理功能是通过前置子系统实现的,前置子系统中的规约库是独立存在的,不受其他数据库的影响,规约通过独立动态库方式实现规约。
(2)通信处理功能
系统的通信软件是我们日常生活中经常见到的商业通信软件,但是由于设备运行的需要系统的,通信软件是独立于平台软件的。该系统具有独立的通信处理能力,该系统没有特殊的串口要求,也支持各种流行的网络协议。数据通信方式非常多,通信部件通常采用服务器和终端服务器结合的形式,系统连接是直接通过TCP/IP协议与前置子系统的连接。
(3)设备管理
变电设备的自动化职能系统可实现基本应用管理,主要有信息调度、参数修改、状态监测、数据存储等功能,同时还能通过信息采集板实现维护功能和后台系统维护功能。
信息采集板维护功能包括查看工作状态、内存查看修改、运行库参数修改、实时数据查看、子模块和处理器的通信转台查询和一些特殊维护,如系数整定和修改参数等。
(4)Web服务
系统的Web服务功能是以HTTP等应用协议作为基础的,系统的人机界面简明清楚,界面的编程语言和操作系统的菜单风格是一致的,操作简洁,菜单也非常清楚明晰。该系统能够实现分级管理和分权限管理的功能,无论是查询、维护或系统参数修改等权限,都可以设置密码,避免泄漏设备的数据信息,确保变电设备运行系统的安全运行。系统的知识库管理功能实现了诊断数据格式和规范的共享,大大增加了数据库的开发性。
(5)知识库管理
该系统中的专家系统是不同于传统的专家系统的,系统的知识库管理功能能够对设备运行故障和相关的数据参数进行收集,从而不断的丰富数据库的内容。
2.状态分析及故障诊断策略
系统之所以具有故障诊断处理和状态分析等功能,主要是结合了专家系统、人工智能网络系统、粗糙集理论、多智能体系同等多种诊断手段,从而实现对智能设备的运行状况分析。同时可以利用多种预算方式实现智能化设备运行状况进行预警,还能综合分析诊断故障产生的原因,并结合相关的数据信息实现最佳维护方案的设计功能。系统能够将各中不同的故障案例存入数据库,以便作为后续工作的参考依据。
我们都知道,智能化系统之所以能够实现自动处理功能,就是通过对相关的数据收集和状态监测,并以此为基础,并结合相关技术,从而实现了该系统的上述功能。系统采用的技术以及其主要环节可以参照下图。
图2
对于一些常规故障,系统能够根据相关的方案实现自动恢复功能;如果故障是其他一些故障,系统也能够提供相关的维护处理方案。不过,维护工作还是需通过专门的设备维护人员来进行确认,确保变电系统的稳定安全运行。
结论:随着我国计算机技术的不断进步和发展,越来越多的电力系统引进了职能化系统。变电运行设备的职能化技术也被广泛的应用于变电站中,实现了无人作业的 远程控制和监督功能,在很大程度上满足了现代变电站和变电系统的需求。本文通过对变电运行设备的自动化技术与维护工作的分析,比较详尽的介绍了系统的设计和其具备的系统维护功能,该系统有效的保障了变电运行设备的稳定运行。
参考文献:
[1] 高卓,罗毅,涂光瑜. 基于分布式对象技术的变电站远程维护系统[J]. 电力系统自动化, 2002,(16) .
[2] 郝晓弘,苏渊. 基于Web的变电站远程监控系统[J]. 电网技术, 2003,(07) .
[3] 郭创新,单业才,曹一家,韩祯祥. 基于多智能体技术的电力企业开放信息集成体系结构研究[J]. 中国电机工程学报, 2005,(04) .
一、概述cmmb远程监控系统的系统结构
cmmb监控系统建设的目标是搭建一套服务于cmmb播出特点、符合总公司运维管理体系的运行维护管理系统平台，系统平台的软、硬件必须满足各项需要，安全、稳定、灵活并保证维护方便。
二、cmmb远程监控系统的核心模块详细设计
采集子系统在系统中担任着承上启下的功能，此子系统分为南北两个接口。南向接口实现对设备的参数采集功能，北向接口对系统功能的远程功能模块和调用数据库管理模块进行存储。
三、南向接口的协议设计
目前国内广播电视系统尚未制定广播电视发射设备的通信接口协议的统一规范 。这些都给南向接口的设计增加了很大难度。
出于以上原因，必须建立一个灵活性强的动态通信协议解决这个问题。无论协议多复杂都是有部分小模块组成的，所以如果将协议拆分成元组，分别处理，找到通用的处理方法再兼顾特殊的元组处理，然后根据不同的协议重组元组，即可完成动态处理。最后再进行封装待用。
下面是具体研究方法：
（一）归纳元组
通过分析各协议结构，可分为一下起始标志，结束标志，校验，命令字，数据体长度，命令标识，命令体内容，设备id，通信标号，各种不同意义的表示码等。
（二）定义元组处理方法
得到分组后，对每个元组进行模块化解析处理，写出每种元组的输入输出。
（三）将处理方法封装成动态链接库的形式，然后将定义好的元组和对应的动态链接库归类编码[18]。
（四）将已有的协议进行编码：
协议经过编码后，当需要对协议进行组包和解包时，就按照编码顺序，将每一个编码对应的动态链接库顺序执行即可得到结果。
此方法也可应用于其他设备控制协议的编码和解包，可复用性高，维护简单，如遇到特殊解析过程也无须重新编译程序，直接编写好新的dll文件，放入统一的解析文件夹。当使用到某个动态链接库时，程序自动进行调用。
四、cmmb远程监控系统搭建和系统测试
上文已经解决了监控系统程序设计的难题，为了验证这个系统方案是否能满足监控系统运行平台的需求，本课题使用“先产品，后系统；先各分系统，后系统集成”的顺序进行验证。
（一）系统搭建
由于广电用于测试的接入点过少，所以采用了实际采集点加上模拟采集点并行测试的方式进行性能验收：连接全部的实际采集点和实际采集点一半数量的模拟采集点（某省现有测试接入点30个采集点，模拟器模拟15个采集点），查看系统运行情况。
（二）系统整体性能测试
对系统的响应时间、并发处理数量、业务处理时间等进行测试。
采集存储功能作为测试系统性能的核心功能，同样是广电最关注的，此功能实现是依靠以工厂模式为基础的协议转换策略和sql查询优化算法及高速存储功能的智能分组算法的结合。
以下是cmmb远程监控系统显示不同设备参数的时间效率表，时间总和使用了公式：协议解析时间+数据库存储+页面显示，如表所示。
广电的采集系统性能要求为从采集到显示最长时延为1s，目前最耗时的为741ms，此功能符合广电的系统的响应时间、并发处理数量、业务处理时间的系统性能要求。
（三）系统整体安全性测试
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）19-0017-02
当今社会随着科学技术的不断发展，人们对物质生活水平的要求也越来越高。楼宇设备智能化、网络化逐步被越来越多的人所关注。除此之外，像商场、商务楼以及各大公司，随着配套的设施不断增加，楼宇照明智能化、网络化已迫不及待的需要来到我们的现实生活中。
目前情况下楼宇监控照明系统主要采用有线和无线的方式来进行数据传输。由于楼道内部设施繁多，有较强的阻挡因素，所以无线通信在运行的过程中会经常出现数据丢失，系统中断等不良结果。故本文将采用电力线载波有线通信方式来实现终端楼层设备的数据交换和传输，最终实现对楼宇的总体设施的集中控制。
1 系统总体架构
楼宇控制系统是一个集分布与网络一体的监控系统，其特点灵活，整体化便于操纵。它主要由以下几个部分组成：远程监控端、服务器、主控器以及终端节点，其中上位机的远程监控客户端与服务器采用C/S模式的网络架构体系。其中远程监控客户端通过提供良好的人机界面与服务器之间进行有效的数据传输，服务器端软件的主要作用是充当客户端和远程终端的数据传输中转站，当客户端发起命令请求首先由服务器进行解析，然后再将数据转发至各个终端，同时将终端返回的数据交由客户端来处理，终端控制模块为电力线载波无线通信模块。
总体结构图如图1所示，远程监控客户端与服务器之间通过Internet进行相互间的数据传输，服务器与主控制器之间通过RS485总线进行传输数据。首先客户端发起命令请求至服务器，然后服务器再将数据处理后转发至各个终端节点，终端节点将对应的响应各个命令，并将结果返回至客户端。从而完成整个系统间通信流程。
2 系统中客户端软件的设计
该系统中客户端的主要作用之一是将用户所要执行的指令通过Internet发送给服务器端，服务器接收到客户端的指令后会进行相对应的操作，然后再将该命令传送至楼宇终端设备，已达到用户控制的目的；客户端另外一个作用是当终端需要将相应的信息进行回传时，首先将数据传送至服务器，然后经服务器再回传至客户端界面，以告知用户当前系统终端的工作状态。
2.1 SELECT模型实现
该系统是基于TCP的网络编程通信协议，客户端与服务器之间的接口协议是自定义的，以方便后期的扩展和维护，鉴于以上两种协议最终实现并完成系统的数据传送的要求。客户端同服务器之间采用单一的通信模式，即只是通过单个线程来完成通信和传输数据的要求，而客户端之间是不需要通信，这里就降低了客户端通信的要求，所以在这里我选用了select套接字I/O模型来满足客户端通信的需求。
select模型是一个广泛在Winsock中使用的I/O网络模型。它是通过使用select函数来进行I/O数据的管理。这个模式设计是基于UNIX操作系统，最终目的是能够通过在单一线程下创建多个套接字来进行网络通信，避免阻塞模式下，一个线程只能对应一个Socket的弊端。从而避免了线程在阻塞模式下的膨胀问题。
2.2 客户端界面的设计
系统界面设计部分是基于Microsoft Visual Studio 2008的环境来完成的。系统UI设计部分采用MFC技术，以基于对话框编程为基础，最终实现界面的设计。同VC6.0相比增加了更多的函数库以方便用户的调用。系统界面如图2所示。
该界面分为5块：
1）管理终端显示，用户可以随时查询各个终端的当前的工作状态。
2）管理终端地址，用户可以通过不同楼层或者同一层的不同设备的地址而对系统中各个设备进行相应的控制。
3）管理系统用户，系统用户管理分为管理员和普通用户，二者分别将给与不同的权限，可以实现自由添加、删除、修改用户的功能。
4）管理系统策略，根据不同楼层的用户实际情况进行制定出不同的策略，让用户最大程度的感受到系统的智能和便捷性。
5）系统安全，楼道内将设置防火、防盗等报警功能。
3 系统中服务器端软件的设计
该部分软件设计的难点在于服务器端要能够实现与多个客户端进行网络通信，同时还要和多个终端进行网络通信，这样就加大了该部分软件的设计难度。在这里我选用了IOCP模型作为通信的基础。
IOCP是伸缩性最好的一种I/O模型，它非常适合于处理上百甚至上千个套接字。当多个套接字被应用程序一次性管理时，IOCP将为其提供最好的传输性能。IOCP常被应用于代码的线程池中，以便用来处理异步I/O请求机制。当处理多个基于并发机制的异步I/O请求时，使用I/O完成端口创建线程更快更有效。系统服务器整体架构如图3所示，大体上可分为以下的几个设计步骤。
1）服务器与客户端之间通信以及服务器与控制终端电力线载波模块之间的网络通信可以通过完成端口技术实现。
2）数据传输是基于TCP协议的，并且附加上自定义的接口协议。
3）系统内部信息交互是通过先进先出的队列技术来实现的。
4）SQL数据库的读写操作是通过ADO技术来实现的。
IOCP模型的实现：
通信主体采用多线程机制，分管各个不同的客户端，首先创建IOCP，然后创建其监听线程，在监听阶段实现IOCP与Sockets关联。并通过服务线程来最终完成端口的操作结果。IOCP网络模块通信的主体流程如图4。
服务器中为不同客户端提供不同的服务线程，服务线程始终处于死循环中，可以由传输的字节个数来判断要不要将关闭后的客户端删除，进而实现数据的发送和接收。
4 总结
智能楼宇远程控制系统中上位机软件的设计用到了windows下的网络编程、SQL数据库编程以及多线程同步处理等要求。同时根据应用系统通信的具体需求，对客户端和服务器端分别采用了不同的网络通信端口模型，客户端采用的是Select模型而服务器端则采用的是IOCP模型。界面设计主要采用基于MFC的对话框编程技术，数据库访问方面通过ADO技术来实现对SQL Server 2008数据库数据的自动读写能力。代码编程中重点在于如何实现系统的稳定性、多负载性，以及可扩充性。后期通过对该系统的不断完善和改进现已经能够实现各个模块之间的通信目标。
参考文献
[1]潘龙.智能照明系统节能分析及设计[J].建筑节能，2011（06）.
[2]张鹏，钱泽文.住宅小区智能照明系统的设计[A].2011年亚太智能电网与信息工程学术会议论文集[C].2011.
[3]王艳平，张越.Windows网络与通信程序设计[M].上海：人民邮电出版社，2006：67-99.
[4]邹平吉.基于Web的远程控制系统设计[M].北京工业大学：软件工程，2009.
[5]Jeffrey Richter（美），Christophe Nasarre（法）著.Windows核心编程[M].葛子昂，周靖，廖敏，译.北京：清华大学出版社，2008.
[6]侯其锋，李晓华，李莎编著.Visual C++数据库通用模块开发与系统移植[M].北京：清华大学出版社，2007.
[7]杜翔雷，跃明.基于IOCP的服务器端应用程序[J].计算机系统应用，2009（02）：151-154.
[8]吴永明，何迪.基于完成端口的服务器底层通信模块设计[J].信息技术，2007（03）：115-118.
[9]程松涛，刘欣欣.基于IOCP服务器模型设计与实现[J].电脑编程技巧与维护，2012（08）.
[10]严蔚敏，无味民.数据结构（c语言版）[M].北京：清华大学出版社，2009.
[11]启明工作室.Visual C++ +SQL Server数据库应用系统开发与实例[M].北京：人民邮电出版社，2004：109-137.
[12]徐枫，马国之，刘良旭.基于ADO技术的数据库访问研究与实现[J].计算机工程与设计，2004，25（1）：107-110.
中图分类号:TP302.1文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)26-7444-03
A Gryphon Robot Based on-line Remote Training Method of New Human-computer Interaction
QIANG Lin
(Baoji University of Arts and Sciences, Baoji 721007, China)
Abstract: In this aticle, the establishment of the project's original intention, Gryphon robot remote operating environment, as well as remote control software have done a summary introduction. On this basis, the author combines actual situation in China, made a number of their views.
Key words: gryphon robot; internet; remote control; localize
本论文通过毛里求斯大学工程系的一个 “新型机器人网络接口”项目,介绍了一种机器人基础学习的简单方法。
机器人技术是集机械学、电子学、电脑智能控制技术以及网络通讯技术等多项技术于一身的前沿科技。该技术广泛应用于工业、勘探、公共服务和医学领域。通过采用某种管理控制模式,人们可以远程控制机器人系统,从而避免使用者直接接触危险环境和去到从前难以到达的地方。随着计算机网络和Internet的发展,利用远程设备,人们在世界上任何地方都能够实现与机器人的连接。此项目立项的初衷是想利用毛里求斯大学工程系的现有设备,用较少的花费,让学生学习机器人技术,对机器人进行远程编程,进而远程操作机器人。
如今,一旦人们需要信息时,万维网则是获取信息、并且能方便显示在电脑屏幕上的有效工具。随着互联网使用者的增加,加上那些实用、易用且相对廉价的技术,万维网已经成为用于通讯交流的强大媒体。
远程教育已经成为教授多种学科而广泛使用的教学方法。在本项目中,WWW的主要特征――如通讯,已经被广泛使用。该项目的问题之一是如何通过万维网把初学者引入机器人技术领域,还有如何选择呈现模式以及交互模式。另外,不要忘记计算机和Gryphon机械设备要通过网络相连,实现控制。
1 新型远程培训方法介绍
1.1 Gryphon精密机器人
Gryphon机器人网络接口的界面部分由意大利的Italtec公司的Walli机器人小组设计。Gryphon是主要模仿人类上肢运动的传统机器人,并且具有让处于前部平台的肩、手肘、手腕旋转的轴,其中腕部具有两个有效轴,分别用于旋转和升降。机器人身上总共有五个轴和一个爪子(钳子)。两指钳为真空装置,更换容易。其内部需要约5~8巴的空气压力支持。钳子由0和1表示开与关。
机器人有一个控制箱支持其工作。任何其他兼容设备都可以经由控制箱的连接协同工作。每个轴由一个步进马达提供动力,这种步进马达具有光学解码反馈器,可以对轴进行闭路控制。机械臂由四个微处理器控制,如果程序处理得当,机械臂确实能在工作单元(workcell)中和各部分精确配合工作。子处理器经由串行接口和主处理器进行通信,主机通过RJ45和控制板相连。控制板主要用于主机和控制盒的通讯,也用于所有的数控系统通讯。当然在Gryphon机器人中,控制板主要用于主机和机器人之间的通讯。RJ45接口是为串行通讯的专利设计,由一条专用线和RJ45头构成。
我们可以多种方式完成编程。每个轴的数据都可以用名为WALLI3的软件通过屏幕直接编辑输入。Gryphon机器人可以用教学式悬架操纵,也可以人工直接操纵。
1.2 键盘控制的WALLI3系统
WALLI3(Workcell Amalgamated Logical Linguistic Instructions第三版)是专为Windows环境设计的WALLI软件的升级版。正如该软件名称显示的那样,该软件是有关在自动或机械工作单元中的协同工作的(workcell)。该软件能够支持独立的(stand alone)机器人设备,或者是工作单元中设备与零部件的组合,工作单元起到自动产品的组织示范作用。工作单元的内容非常灵活,它可以包括任何数量设备的组合,并根据用户意愿指定和更改这些组合,以满足不同的教学需求。
1.3 基于网络的系统
以下几个部分简要描述了为远程用户使用Gryphon机器人而开发的基于网络的接口系统:
1.3.1 Mircosoft IE6.0作为前台浏览器
该机器人控制端网站是用HTML、DHTML和ASP等技术开发的,当然本系统也有一些自己独有的特性,如可根据浏览器性能自动选择不同的浏览器。当前较流行的浏览超文本文档的浏览器有微软的IE和Netscape的Communicator。微软的IE浏览器是一款功能强大的浏览器,在Windows操作系统的所有版本中都带有IE浏览器。它支持多媒体、图形和ActiveX组件,非常适合ASP的需求。Netscape运行于基于Windows的操作平台,也支持多媒体和图形。但Netscape缺乏对ASP的某些支持,如它不能识别VBScript的所有语法,但能识别JavaScript的所有语法。解决方法当然是选择IE6.0,因为他能有效支持ASP技术和VBScript。何况,既然它是网上最流行、使用最广泛的浏览器,这种选择显然也合乎逻辑。
1.3.2 IIS 6.0作为网络服务器
像处理HTML请求和按请求给客户端浏览器发送静态网页这种关键任务都是由网络服务器实现的。除此以外,网络服务器还能执行能明显加强网站内容的软件。选择某个网络服务器的因素有:执行网络应用程序的速度、安全性、是否支持虚拟目录、是否有能力限制访问一些IP地址。微软Internet Information Server(IIS)就是一个安全的服务器,它的安全系统和Windows NT相连。IIS和windows NT一同提供了一定数量的安全层,在用户到达网站时必须经过这些安全层。参照最苛求的网站所要求的安全特征,它的安全性也是具有一定深度和广度的。Personal Web Server (PWS)是为Windows95/98设计的服务器。它不具有IIS的所有特征,它更便于开发离线程序而非作为提供健壮、灵活、安全功能的网络服务器。PWS支持虚拟目录,能允许并发访问的用户数量有限。此外,它缺乏安全性。当然PWS无法也无意同IIS竞争,因此,很明显,IIS是健壮、灵活、安全的服务器的首选。
1.3.3 VBScript作为服务器端的脚本语言、客户端的确认
VBScript是一个允许把函数嵌入HTML文档中的脚本语言。VBScript使创造丰富的、动态的、交互的网页内容成为可能。VBScript拥有丰富的特征集,为开发客户端和服务端应用程序提供了非常好的环境。很多过去要求在服务器端处理的任务现在也能在客户器端处理。这样既减少了客户访问服务器的请求,也减少了服务器上需要为这些请求开辟的空间。但是,由于VBScript是解释型的,服务器上必须要有能正确执行代码的软件。在客户端,网页浏览器必须支持VBScript。IE有这项内建功能,但是很多其它浏览器则需要安装插件才能支持VBScript。
1.3.4 JavaScript和HTML作为客户端的编程语言
JavaScript是由网景公司开发的面向对象程序设计语言。在语法上,JavaScript与Java相当像,但它并非Java的子集。JavaScript非常适合开发相对规模较小的程序,这样也易于维护。JavaScript是内嵌于HTML文档的脚本语言,也能用来编写程序。所以服务器或者网页浏览器必须要有能执行这些代码的JavaScript引擎。IE和网景的Navigator都支持JavaScript。
1.3.5 作为编程技术的Microsoft ASP3.0(Active Server Pages)
到目前为止,因为有客户端程序的帮助,一些的页面也有某种程度的交互,这都该归功于客户端脚本。但是,一些应用程序则需要访问数据库进行查询。ASP可以描述为服务器端的脚本环境,它可以用于创建和运行动态的、交互的、高性能的网络服务应用程序。ASP综合了HTML、脚本、ASP代码,这样能比只结合HTML有更高程度的交互。ASP可以在HTML文件里直接包含可执行脚本。微软ASP是一个服务器端的脚本环境,允许程序员创建和运行动态的、交互的、高性能的网络服务应用程序。ASP脚本在服务器上运行,而非客户机,而后网页服务器再给客户机送出HTML页。ASP是一个独立浏览器,并且只浏览服务器端处理HTML页之后的结果。ASP应用程序的特点是,完全整合了HTML文件;不需要手工汇编和链接,易于创建;既然脚本和服务器组件在服务器端执行,对用户而言不可见,因而ASP应用程序是灵活和安全的。ASP可以使程序员使用任何提供ASP支持的脚本语言。ASP为微软Visual Basic Scripting Edition(VBScript)和JavaScript提供脚本引擎,这个项目我们使用的脚本语言是VBScript。
1.3.6 作为后台数据存储器的Microsoft Access
系统的表现很大程度上依赖系统后台。SQL server的首要目标是允许数据以多种格式存在,并且能用不同的方式获取。微软不仅想用SQL server提供更强大的关系数据库管理系统,还想要提供一种机制,来收集存储对比性信息,和用一致的有用的方式呈现数据。数据库进行复制时是顺向进行的。SQL server复制技术包括拷贝数据、把拷贝的数据移动到不同的位置、同步数据使拷贝具有相同的数值。相对于其他桌面数据包,ACCESS可以创建更好的后台数据包。ACCESS的巨大优势是用户很可能使用WINDOWS作为操作系统,Microsoft Office作为其基本的应用程序。由于Access是Microsoft Office的一部分,因而Access能很好的整合这些数据包,数据在Access和其他Office组件之间传递也相对容易。除此之外,Access对于各个层次的用户而言都是比较容易使用的。ASP也支持Access,作为其有效数据源。Access一个相当大的益处可能是它提供的移植性,这表示在不改变功能和设置的情况下,它可以从一个服务系统移动到另一个服务系统。Microsoft Access是一个合适的解决方法,因为它包括了系统要求的所有特征,何况,该项目的设计也没有要求使用大型、复杂的数据设备。
1.3.7 作为与机器人连接的VNC
由ATM Network Computers开发的虚拟网络计算(The Virtual Network Computing)技术是一个远程显示系统,它不仅允许人们在运行着的本地计算机上,还可以在网上任何地方运行着的、各种不同体系结构的计算机上对一个运算的“桌面”环境进行观察。因此VNC非常理想被称作WALLI3软件,用于给远程机器人编程,对其进行控制。
2 结论
我国的远程教育在经历了函授教育、广播电视教育后,已经进入网络教育,即现代远程教育阶段。
近年来,我国远程教育在硬件、软件、潜件三件建设方面发展迅速,已经取得了显著成绩。但不足也是明显的,如建设资金不足、网上资源不足、技术支持不足、理论指导不足等,都是制约我国远程教育发展的因素。以上提到的国外这种远程教育形式当然是值得充分肯定的,这种教学形式形象生动,以几乎接近真实的方式,极大的锻炼了学生动手能力和实际操作能力。它比较类似民航训练飞行员的模拟座舱,座舱里的仪器设备是和真实飞机中一一对应的,这种模拟训练能在某种程度上代替真实飞行,而且相对真实飞行训练,模拟培训费相对低廉,安全系数也高。对我国现阶段的远程教育而言,笔者认为,实现这种方式的主要障碍是一个是资金问题,另一个是教育机构和产业界深度合作的问题。
虽然我国国民经济的飞速发展为教育事业的进步起到了巨大的推动作用,但基础设施建设资金不足依然是我们面临的现实问题。特别是一些西部高校、非重点培训机构,即使是和国内一些重点高校相比,差距都相当大。所以要想搭建本文所述的学习平台,筹集足够的资金难度很大。另外,要想有效采用这种培训方式,产业界的支持是必不可少的,培训的学生要面向职场,他们最好在培训阶段就接触当前他们所学专业的前沿,知道这个专业具体都在做什么,怎么做?培训机构和企业的合作笔者认为是最有效的途径。但产学研一体化或者和企业合作办学正是很多高校的劣势所在。这也是阻碍我们采用这种先进教学模式的另一因素。
另外,这种方法善于用在操作性较强的工科课程培训上,文理科是否也有借鉴价值,值得思考。
参考文献:
[1] Saravanen M,King Robert T F Ah, Rughooputh, Harry C S.A web-based interface for the Gryphon robot[D].University of Mauritius,2003.
[2] 王丽萍,杨鼎,张伟.高校招生信息化研究[J].湖南株洲工学院学报,2006(3).
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）17-0217-02
一、引言
武汉理工大学过程装备与控制工程（以下简称为过控）专业是在原建材机械行业的基础上发展起来的。该专业依托武汉理工大学浓厚的建材机械行业背景，专门培养建材装备设计、过程控制系统开发的专业型人才。由于拥有众多优质的实践教学资源，过控专业自2010年起开始招收卓越工程师试点班，在近几年的理论教学与实践教学实践过程中，该专业积极探索卓越工程师培养的创新模式，积极推进理论课程教学、企业课程教学、实验实训教学方式的革新，以确保学生的个人能力得到提升、能够适应企业的需求；另一方面，通过创新的教学实践，青年专业教师的实践能力得到了进一步的提高，个人综合素质水平得到了增强。
二、理论教学体系的构建
综合汇总过控专业卓越工程师班的培养方案，在目前专业培养的课程体系中，除大类必修课外，可以将课程划分为三大课程群：装备设计类课程群，物理&力学类课程群和过程控制类课程群。在专业学习的第1―6学期，主要实施物理&力学类课程群教学；在专业学习的第2―6学期，主要实施装备设计类课程群；在专业学习的第1―6学期，主要实施过程控制类课程群。此外，第1学期主要实施基础课程教学，第6学期主要实施企业实践课程，在第8学期的毕业设计中，学生可以自由选择依托三大课程群的毕设题目完成设计工作。
三、实践创新平台建设
1.依托课程的实验教学平台。近年来，学院加大了过控专业实验室建设的经费投入，建设了过程控制综合实验室，包括THPLC-C实验台、控制理论实验台、THJ-2型高级过程控制系统实验台、三菱过程控制系统实验台、三菱运动控制系统实验台以及三菱数控机床实验台。这些实验台可用于专业课程实验，比如，THPLC-C实验台可用于《机电传动控制》、《可编程序控制器》等课程的实验教学，学生可以利用该实验台进行基本指令的编程练习、LED数码显示控制、十字路通灯控制的模拟以及四节传送带的模拟等实验。这些实验台除了用于课内的专业实验外，更为学生的课外自主学习提供了很好的平台。从2012年起，本实验室开设了课外开放项目，包括“基于三菱PLC的水箱液位控制实验”、“基于以太网通信的可编程控制器远程控制实验”、“基于总线传输与触摸屏控制的变频器群控实验”、“基于工业以太网的PLC系统监控实验”等项目。参加这些项目的学生不仅扩大了知识面，也增强了动手能力。
2.创新实践平台。基础课程的实验和专业课程的实验为学生的创新实践打下了基础，而“本科自主创新基金”和“大学生创新训练计划”则为学生的创新实践提供了平台。在专业老师的指导下，学生在实验室原设备的基础上，对实验装置进行改造，自主开展创新项目。从方案的设定、器材的选型、模型的搭建到项目的完成都积极参与。这种实践活动调动了学生的学习热情，培养了学生独立思考的能力，开发了学生的创新意识。由专业教师牵头研制的实验教学设备源于工程、与科研项目紧密结合，直观性强、学生参与度高，其中的“汽车驾驶室电器检测实验装置”在2015年度首届湖北省高等学校自制实验教学仪器设备评选活动中，因其功能模块丰富、灵活性强、适应课程知识点广等优点，获得了一等奖。
3.开放实验实训平台。卓越工程师需具备实践能力，不仅要有完善的知识体系，也要能灵活应用最新科技。将最新技术应用到实际问题上，借助“三菱FA综合自动化开放实验室”的设备进行自动化创新，并参加各类竞赛，比如“过控大赛”、“三菱杯自动化创新大赛”、“机械创新大赛”、“节能减排大赛”。在参赛期间，学生分工明确，交流互助，将多学科的知识融会贯通，不仅提升了学生解决实际问题的能力，也培养了学生的团队合作精神。同时，激发了学生对先进领域探索的热情，为以后的科研实践打下基础。历经五年的发展，三菱FA综合自动化开放实验室积极争取学校资助、拓展实验室资源，已承担了6项实验室课外开放项目，2项自制实验设备开发项目和1项开放实验室建设项目，此外，依托本实验室优越的软硬件条件，专业教师指导完成了5项全国大学生创新创业训练计划项目、2项本科生自主创新基金项目、5篇省级优秀学士论文。
四、校企合作
