变配电监控系统在上海华山医院病房新建工程中的应用

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0概述

上海华山医院病房楼是一幢医用建筑，建筑面积约为2万平方米。根据配电系统管理和能耗监测的要求，需要对楼内的高压进线、低压配出线和各楼层内配电箱进行电力监控，以保证用电的安全、高效。

acrel-3000型低压智能配电系统，利用现代电子技术、计算机技术、网络技术和现场总线技术的最新发展，对变配电系统进行分散数据采集和集中监控管理。对配电系统的二次设备进行组网，通过计算机和通讯网络，将分散的现场设备连接为一个有机的整体，实现远程监控和集中管理。

1配电监控系统构成

本系统采用分层分布式计算机网络结构即现场设备层、网络通讯层和站控管理层如图1所示。

图1系统拓扑结构

现场设备主要的设备为。多功能网络电力仪表、开关量、模拟量采集模块和智能断路器等。这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内，这些装置均采用rs485通讯接口，通过现场modbus总线组网通讯，实现数据现场采集。

网络通讯层主要为。通讯服务器，其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。

站控管理层。设有高性能工业计算机、显示器、ups电源、打印机、报警蜂鸣器等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户，同时用户可以通过系统软件发送指令至现场设备，实现远程遥控功能。

以上网络仪表均采用rs485接口和modbus-rtu通讯协议，rs485采用屏蔽线传输，一般都采用二根连线，接线简单方便；通讯接口是半双工通信即通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只能发送或接收数据，数据最高传输速率为10mbps。rs-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达32个设备，最大传输距离为1.2km。

2监控系统的主要功能

电力监控计算机通过现场设备和通信系统提供的传输通道，完成对各回路电力参数的数据采集，信息经分析、处理，以报表等多种形式供值班员参考，使值班员能够便捷的掌握供电系统的运行状况，包括相关设备的运行状况。

2.1运行信息与保护信息采集

系统采集来自智能测控单元装置送来的参数，所有信息低压主进、母联和出线的遥测信号。包括每个回路的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电能、无功电能和各种告警信息等。

2.2人机操作界面

系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。可按照配电所显示配电系统设备状态及相应实时运行参数。

系统软件提供功能齐全的图形编辑软件，用户可以根据实际情况和以往习惯自行定各种图元图形及设备在各种状态下的显示方式。

包括如下功能特征：

全图形方式编辑的图形画面具有多种显示特性，用户可以非常直观、方便地编辑、定位、查看有关信息和内容。

提供画面管理工具，可联想相关调用、重要画面快速调用、画面文件索引选择、事故自动调用画面。

提供多种数值显示手段，数值可用棒图显示、曲线显示，并可根据数值状态和系统状态由用户根据需要和习惯自行定义闪烁、变色及置上特殊符号以便区分包括遥测在内的各种数据的正常、越上限、越下限等情况。

屏幕显示。中文液晶显示，可选择图形颜色、闪烁、动画等手段充分表示工况图及操作画面、配电系统实用参数表格、各类操作票及报表、事故及故障报警显示、测控及保护单元运行工况显示等电力运行状况；画面显示响应时间1s。见图2。

图2配电系统图

2.3统计分析、报表、打印

时、日、月、年用电量统计；用户自定义报表格式和计算方法；所有报表的定时打印、召唤打印、和事件记录打印；数据库实时和历史记录保留2年以上；对各电气设备和系统运行参数进行汇总统计，并根据用户要求生成各类报表，包括：分时、日、月、季度和年度报表；见图3。

图3电参量汇总表

各设备参数和最值统计报表；全系统运行统计报表等对于事件记录、报警和数据报表，可设置为定时和根据需要的召唤打印。

能源统计报表及打印，对能源消耗进行汇总统计，并根据用户要求生成各类报表，包括：分时、日、月、季度和年度报表；能耗统计报表，日、月、年的有功/无功电能的统计，并按用户常规格式输出电能报表，实现人工抄表到自动报表，可设置为定时和根据需要的召唤打印，见图4。

图4电能报表

2.4历史记录与趋势分析

系统收集各监测控制与管理装置的实时数据并存储在一个开放式数据库中予以保存，系统可保存长时段（多年）的历史记录。系统可以标准和设定文件格式随时调用和打印上述历史数据。

根据历史数据记录可进行各参数的年度、月度和日变化和实时数据趋势分析，进行分类和综合比较分析，为业务流程优化和设备设施使用优化提供依据，见图5。

图5电流趋势曲线图

2.5系统安全

本系统软件设置多达几百种密码分区和密级设置，为系统管理员、工程师、值长、一般值班操作人员等提供分级密码，并对所有操作自动进行带时标事件记录，可建立良好的反事故措施，见图6。

图6用户权限管理

2.6故障分析与设备维护管理

系统依据带时标的事件记录和波形记录可进行故障和事件的成因分析；另外，系统统计开关等设备的状态参数和累积寿命参数，可据此提出设备维护预告；见图7。

图7事件记录

2.7保护信息管理

管理保护定值和保护动作信息，提供有关查询。

2.8其他功能

其它日常管理，如运行记录及交接班记录管理，设备运行状态、缺陷、维修记录管理、规章制度等。管理功能满足用户要求，适用、方便、资源共享。各种文档能存储、检索、编辑、显示、打印。

2.9系统自诊断功能

本系统软件能在线诊断各软件和硬件的运行工况，当发现异常及故障时能及时显示和打印报警信息，并在运行工况图上用不同颜色区分显示。

由于本系统设备有冗余配置，当系统发生软、硬件故障时，能自动切换到备用系统设备上运行。

3结束语

随着社会的快速发展，用户对供配电自动化和智能化的要求越来越高，实现配电室的无人职守已经成为未来配电自动化发展的一个方向；acrel-3000型变配电监控系统是解决供配电高质量运行的良好方案，运行表明，系统可靠、安全、稳定，并降低了设备运行成本，提高配电自动化质量。

参考文献：

任致程、周中编著电力电测数字仪表原理与应用指南中国电力出版社2021.4作者简介：

余静，女，本科，武汉安科瑞电气有限公司工程师，主要研究方向为智能电力监控与电能管理系统，技术交流423647716邮箱：acrelyujing@163.com

第二篇：监控摄像机系统在医院里的应用简介监控摄像机系统在医院里的应用简介

（一）前言。在医院当中每天进出的人流有多少，相信很多人都深有体会了吧。特别是那些大医院，人流量真的让人惊叹。面对这么多的人流，后勤人员对这些人员的管理真的很有难度。在前些年，监控摄像机还未普及使用的时候，完全靠的是人力去管理，那时候经常会发生混乱。自从监控摄像机的推广使用之后，医院的管理就变得很有秩序了。

同时，医院又是庞大的机构下设很多科室、地域广、人员杂，因此医院本身的防火、防盗、应急突发事件都需要监控有一套完备的监控摄像机系统。因为医疗行业的自身特点要求在推广和应用新技术方面时刻要走在时代的最前列，他们往往能够成为最新技术的应用者。医院是在早期对网络的投资巨大，计算机网络的应用是很成熟的。因此，医院的远距离网络监控是行业管理的必要手段和可能手段。

随着安全防范体制和技术的进一步完善和提高，使得医疗行业完全有条件、有能力应用最新的高新科技成果，带领全行业步入一个新的台阶，提供最先进最及时的医疗服务，树立自己的行业形象，并能够高效的为用户服务。为促进医院实现现代化、高效管理的具体要求，现提出结合现今行业发展水平，利用先进技术，采用安全可靠的网络监控解决方案，将监控系统“集成化，网络化”是符合医院保卫工作发展需要的。

（二）概述。随着各种新型安保观念的引入，社会各部门、各行业及居民小区纷纷建立起了各自独立的监控摄像机系统或报警系统。建立和不断完善安防系统，对保护人员和设备安全、提高生产和管理效率、预防和制止犯罪、维护社会经济稳定起到了重要作用。网络通讯技术及图像压缩处理技术的快速发展，使得安防行业能够采用最新的产品技术，通过计算机网络传输视频图像，为实现远程视频监控及联网报警系统提供高效可行、高性价比的解决方案。另外，宽带技术与网络视频监控技术的发展，为远程监控提供了更加完美的解决方案。佳安特数码网络视频监控系统为远程监控提供了全新的观念和更广阔的空间，实现了基于流媒体的点对点、点对多点、多点对多点的远程实时监控、远程遥控摄像机的功能。视频监控系统拥有强大的用户管理功能、良好的兼容性、方便的可扩展性、分布式管理等众多优点，完全能够替代传统的模拟cctv系统和数字dvr系统，并且在更多、更大的范围内创建并激发全新的行业应用模式。

（三）医院监控摄像机系统主要功能：

1、管理人员可对任意一间病房、手术室和其他科室进行监控、监听、对讲；

2、病房内除患者和医护人员外，没有其他摄制人员，整套工作是通过安装在病房内的摄像机及高灵敏拾音器完成的，病房内人员感觉不到任何干扰；

3、主控室可控制任意一间病房内的镜头作全方位旋转、变焦、变距、抓拍图像；

4、多个监视器监看不同摄像机的拍摄画面，对手术室内的手术全过程从不同方位进行监控、录像；

5、专家远程可对手术室内的医生进行技术指导；

6、主控室内应用录像主机可对任意监控点录像；

7、主控计算机内可导入医院平面图，可方便的将任一点摄像头所拍摄内容即时拉入屏幕；

8、可对监控点的声音进行同步录音；

9、对院区内的所有监控点进行录制；

10、主控室可组织人员对某手术室的情况进行监看，不影响该手术正常进行；

11、副控（院长室等）具备上述各项功能；

12、对讲功能，病房内或其他监控点人员可以手动触发报警按钮，控制中心实时收到报警信息，设备支持自动开启对讲功能，与触发报警者通话，并弹出相应报警点图像；

13、控制人员对录像数据进行简单的处理即可将所拍摄内容制作成课件；

14、与闭路电视系统结合达到音视频互相传递。

15、病房内患者可使用按键请求与管理中心对讲。

16、远程探视功能，患者亲属可通过互联网远程视频探视亲友，并可进行语音对话。

（四）医院监控系统主要用途：

1、监看各危重病房患者情况；

2、各保密机构如财务、库房

的监控；

3、监控医护人员情况，了解医护人员工作内容及工作态度；

4、组织医生对某手术进行学习；

5、和闭路电视系统结合可将每个监控点的情况互相转播；

6、防盗监控；

7、重要手术实况录像，以利于其他医生观摩、学习；

8、组织相关人员以及外地专家对病人进行远程音视频会诊，并将会诊全过程录像；

9、医院留存档案和兄弟医院之间的资料交流；

10、召开基于互联网或局域网的视频会议。

医院监控摄像机系统的原理。医院监控系统主要由摄像部分、传输部分、控制部分以及显示记录部分四大部分组成。在摄像部分包含有彩色摄像一体机（含有三可变镜头）、室内全方位云台、防尘罩等等；传输部分主要由视频服务器组成；控制部分中包含有图像切换﹑动作控制等等。（1）摄像部分，摄像部分是电视监控系统的前沿部分，是整个系统的“眼睛”，监控摄像机把监视到的内容变为图像信号，通过视频服务器将数字音视频信号传送到控制中心的监视和存储设备。摄像部分是系统的原始信号源，摄像部分的好坏以及产生图像的质量影响着整个监控系统的质量。因此，电视监控系统采用具有清晰度高﹑灵敏度好的彩色摄像一体机；采用光圈﹑聚焦﹑变焦三可变的镜头；采用在水平方向旋转350°，在垂直方向可旋转177°的电动室内用云台；采用具有防盗、防破坏、防尘性能强的防尘罩，等等。（2）传输部分，电视监控系统的传输部分主要由图像信号的传输、声音信号的传输，以及对监控摄像机、镜头、云台等进行控制的控制信号的传输。在本方案中，我们考虑到医院的一些具体情况，我们将采用佳安特数码科技有限公司的穿越者视频服务器来传输图像、声音和控制信号，其主要的优点就是图像经过传输后不会产生噪声失真，可以保证原始图像信号的清晰度及灰度等级，主要利用医院现有的局域网进行传输，既最大限度的节约了成本又免去了重复铺设线缆的繁琐。（3）控制部分，控制部分有两种方案可选，一种是采用计算机的鼠标和键盘进行控制，另一种是采用专用控制键盘和矩阵主机来控制。为了节约系统成本和尽量延长设备的淘汰周期，我们推荐使用第一种方案，使用计算机来进行控制。（4）显示和记录部分，显示部分的主要设备是计算机显示器和大屏幕电视（或投影机），其中大屏幕电视用作主显示，计算机显示器用作辅助显示，以方便管理人员对前端监控点进行控制时使用。记录部分主要由存储主机和磁盘阵列组成。每台存储主机可以对80路音视频进行同步存储，可以设定存储主机按时间计划录像等录像模式，以节省硬盘空间。

综上，现代化的医院都会有自己一套详细的监控摄像机等产品的使用计划和完善的监控体制，尤其是在那些大型的医院。凭借现代化的设备使得医院在管理上都有了一个质的提升。

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第三篇：电力监控系统在教学演示中的应用上海安科瑞电气股份有限公司

电力监控系统在教学演示中的应用

孔冠军

上海安科瑞电气股份有限公司

上海嘉定

摘要。介绍北京市电气工程学校（电力运行管理与维修实训中心）电力监控系统，采用智能电力仪表采集配电现场的各种电参量，现场配有模拟屏，通过后台控制模拟屏的分合，演示给学生高压、低压倒闸操作等的步骤。系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通讯并且由扩展卡传至后台，通过acrel-2021型电力监控系统实现变电所配电回路用电的实时监测和模拟屏的控制。

关键词：北京市电气工程学校;模拟屏;智能电力仪表;acrel-2021型;自行组网;电力监控系统

0引言

北京市电气工程学校创建于1976年，1984年成立职业高中部，1991年被教委批准为独立设置的职业高中校，1995年走向规模办学，1998年评为北京市中等职业学校骨干示范校，2021年制冷与空调设备运用与维修专业被评为北京市骨干特色专业，2021年被北京市教委评为“北京市职业教育先进单位”。2021年合并了原朝阳职成中专学校，到目前已发展成拥有：经济法律事务、工商法律事务、制冷和空调设备运用与维修、电子与信息技术、计算机及外设维修、计算机软件、楼宇智能化技术、电气设备运行与管理、物业管理等9个专业，面向社会开展各相关专业的职业资格培训，在全市处于领先地位，是市级再就业培训的先进单位。

学校目前一校五址，有独立使用权校舍的占地面积27370平方米，建筑面积21133平方米；藏书8万余册，学校设有塑胶跑道、人工草皮足球场、塑胶篮球场，装备了先进的闭路电视教学系统、校园局域网、计算机房、财会模拟室、多媒体教室和远程教学系统，具有高精技术指标适应现代教学需求的空调制冷、电工、电子、视频、钳工、电梯、汽修等实习室。学校师资力量雄厚，84%的教师具有中高级技术职称，专业教师均持有中、高级专业技术资格证书。在校生近1200人。社会培训每年2021人左右，累计毕业生3128人，就业率95%以上，近三年高职升学共计260人，升学人数居朝阳职高校第二名。目前学校开设八个专业：制冷和空调设备运用与维修、电子与信息技术专业、计算机软件专业、计算机及外设维修、电梯安装与维修、楼宇智能化技术、汽车运用与维修、电气设备运行与管理、经济法律事务专业、工商法律事务专业，各专业学校均有职业资格等级培训资格，学生职高毕业可取得学历和岗位资格或等级证两个以上的证书。多年来学校全面贯彻教育方针，秉承持续发展的人力资源开发及服务首都经济建设和社会发展的办学宗旨，坚持学历教育与非学历教育并举的多种模式办学，为首都培养了几千名优秀技术人才，学校注重学生全面素质和综合职业能力的培养和提高，办学成绩斐然，得到社会各界的普遍赞誉。

由于北京市电气工程学校为了给学生充分展示配电教学的全过程，因此建立了后台电力监控系统，对配电进行智能化管理。本项目主要是对北京市电气工程学校变电所配电进行监测以及对模拟屏进行实时控制。根据学校配电系统管理的要求，需要对变电所内的低压配出线进行电力监测，对模拟屏实时控制，以便学生可以充分学习到配电系统的每一个部分。

acrel-2021型电力监控系统，充分利用了现代电子技术、计算机技术、网络技术和现场总线技术的最新发展，对变配电系统进行分散数据采集和集中监控管理。对配电系统的二

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次设备进行组网，通过计算机和通讯网络，将分散的配电所的现场设备连接为一个有机的整体，实现电网运行的远程监测和实时监控。

1系统设计

本电力监控系统主要对一个变电所进行变配电管理，本变电所并不投入使用，主要是演示给学生如何操作的，模拟屏的作用是进行学生考核的，即学生在后台进行对模拟屏发送信号，老师在模拟屏现场观察，以此来判断学生的操作顺序是否正确。高压并没有运行，只是引进的220v普通用电，低压也是模拟运行。本系统监控值班室设置在隔壁房间的监控室。因此，为实现对整个北京电气工程学校电力系统的实时监测及对模拟屏的实时监控，在值班室设立了监控中心，基于acrel-2021的电力监控系统后台，实现对整个配电系统的实时监测与实时监控。

1.1系统结构

本电力监控系统主要实现北京电气工程学校变电所的0.4kv配电系统的用电监测与模拟屏的实时监控；监测范围为变电所的t

1、t2变压器的低压进线柜、联络柜、馈线柜中的智能电力仪表和模拟屏，从而实现远程实时监测和模拟屏的实时监控。该系统总计有61只仪表（其中全部为pz系列智能仪表）和一个模拟屏，分4条总线，由于变电所与值班室距离较近，采用变电所内自行组网，然后通过扩展卡直接接至电脑，实现该现场总线上仪表、模拟屏与监控主机的数据连通。

系统主要采用分层分布式计算机网络结构，如图1所示。站控管理层、网络通讯层和现[1]场设备层。

图1系统总体拓扑图

1）站控管理层

站控管理层针对电能管理系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是系统的最上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备，如工业级计算机、打印机、ups电源等组成。电

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能管理系统软件具有良好的人机交互界面，对采集的现场各类数据信息计算、分析与处理，并以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况。

监控主机。用于数据采集、处理和数据转发。为系统内或外部提供数据接口，进行系统管理、维护和分析工作。

打印机。系统召唤打印或自动打印图形、报表等。

ups。保证计算机监测系统的正常供电，在整个系统发生供电问题时，保证站控管理层设备的正常运行，提供足够的时间进行数据存储。2）网络通讯层

通讯层设备为cp134u-i四口扩展卡。该层是数据信息交换的桥梁，负责对现场设备回送的数据信息进行采集、分类和传送等工作的同时，转达上位机对现场设备的各种控制命令。

通讯介质。系统主要采用屏蔽双绞线，以rs485接口，modbus通讯协议实现现场设备与上位机的实时通讯。

3）现场设备层

现场设备层是数据采集终端，主要由智能仪表和模拟屏组成，采用具有高可靠性、带有现场总线连接的分布式i/o控制器构成数据采集终端，向数据中心上传采集的数据。智能电力仪表担负着最基层的数据采集任务，其监测的数据必须完整、准确并实时传送至监控主机。

以上网络仪表均采用rs485接口和modbus-rtu通讯协议，rs485采用屏蔽线传输，一般都采用二根连线，接线简单方便；通讯接口是半双工通信即通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只能发送或接收数据，数据最高传输速率为10mbps。rs485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达32个设备，最大传输距离为1.2km。

1.2现场仪表

本项目对于变压器低压主进线回路，馈线回路等，采用的都是pz-80/e4智能电力仪表，pz-80/e4智能电力仪表，为嵌入式安装，可安装在动力箱或低压出线柜门板上，面板尺寸为80mm×80mm，规格为220/380v、5a，电流经互感器接入，精度0.5级，广泛应用于高、低压进线柜、联络柜、出线柜、动力柜等场合，带rs485接口，modbus通讯协议。

[2]2电力监控系统主要功能

2.1数据采集与处理

数据采集是配电监控的基础，数据采集主要由底层多功能网络仪表采集完成，实现远程数据的本地实时显示。需要完成采集的信号包括：三相电压u、三相电流i、频率hz、功率p、功率因数cosφ、电度epi、远程设备运行状态等数据。

数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户，达到配电监控的自动化化和智能化要求，同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。

2.2人机交互

系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全中文界面，cad图形显示低压配电系统电气一次主接线图，显示配电系统设备状态及相应实时运行参数，画面定时轮巡切换；画面实时动态刷新；模拟量显示；开关量显示；连续记录显示等。

2.3历时事件

历时事件查看界面主要为用户查看曾经发生过的故障记录、信号记录、操作记录、越限记录提供方便友好的人机交互，通过历史事件查看平台，您可以根据自己的要求和查询条件方便定位您所要查看的历史事件，为您把握整个系统的运行情况提供了良好的软件支持。

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2.4数据库建立与查询

主要完成遥测量和遥信量定时采集，并且建立数据库，定期生成报表，以供用户查询打印。

2.5用户权限管理

针对不同级别的用户，设置不同的权限组，防止因人为误操作给生产，生活带来的损失，实现配电系统的安全，可靠运行。可以通过用户管理进行用户登录、用户注销、修改密码、添加删除等操作，方便用户对账号和权限的修改。

2.6运行负荷曲线

负荷趋势曲线功能主要负责定时采集进线及重要回路电流和功率负荷参量，自动生成运行负荷趋势曲线的，方便用户及时了解设备的运行负荷状况。点击画面相应按钮或菜单项可以完成相应功能的切换；可以查看实时趋势曲线或历史趋势线；对所选曲线可以进行平移、缩放、量程变换等操作，帮助用户进线趋势分析和故障追忆，为分析整个系统的运行状况提供了直观而方便的软件支持。

2.7远程报表查询

报表管理程序的主要功能是根据用户的需要设计报表样式，把系统中处理的数据经过筛选、组合和统计生成用户需要的报表数据。本程序还可以根据用户的需要对报表文件采用定时保存、打印或者召唤保存、打印模式。同时本程序还向用户提供了对生成的报表文件管理功能。报表具有自由设置查询时间实现日、月、年的电能统计，数据导出和报表打印等功能。

2.8模拟屏的实时监控

系统使用者可以在后台中进行高压低压倒闸模拟操作，可以通过点击后台画面中高压低压回路的开关，对模拟屏发送信号，可以实现对模拟屏中每一个点的实时控制。

3系统案例分析

上位机软件为acrel-2021电力监控系统组态软件，该软件是对现场电参量数据进行采集与监控的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态形式”而不是编程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成对现场数据的采集与监控功能。acrel-2021电力监控系统具有友好的人机交互界面，可实时和定时采集现场设备各电参量及开关量状态，并将采集到的数据上传给监控主机进行实时显示与存储。系统还提供了实时曲线和历史趋势曲线分析，符合用户设计需要的报表、事件记录和故障报警等功能。整个系统可以实现所有回路用电量的采集和统计，实现了远程自动抄表、电力监测与实时监控功能。

3.1数据采集和系统图显示

现场仪表测量并采集回路数据信息，上位机软件再对现场仪表的数据进行定时或周期采集并存储，可以自由设置采集的时间周期，最小的系统支持的采集周期。可以随时查看任一表计的瞬时表值、累计量等信息，记录时间间隔内电力仪表的电压、电流、功率因数和有功电度等。这些参数信息可以自动保存到数据库中，便于查询。

系统具有友好的人机界面，便于普通的现场值班人员查看并记录相关信息，系统一次图（如图2）不仅显示了线路的开关状态，还实时显示电力等重要的电力参数。所有数据信息

[3]

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都定期的保存到数据库中。

图2高压一次系统图

3.2远程抄表

系统对所有采集到的数据都能实时的显示，并保存到数据库中，因此可以手动查询每个回路的所有实时及历史电参量数据，并以表格的形式展现给用户，便于打印、保存。如图3所示。

图3回路远程抄表

3.3电压趋势曲线

本系统对于重要回路，不仅可以对电压进行实时显示与监测，并可以根据保存的历史数据做成趋势曲线，可以查看实时和历史变化趋势，预测电能质量，并可对电力故障进行查询，保证电力负荷的安全运行。如图4所示。

图4电流趋势曲线

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3.4事件记录与报警

主要用于查看历史报警信息；帮助用户进行事故查询与追忆；支持历史查询，打印等功能。实时报警信息会即时弹出，提醒用户所进行的操作。并对所有操作具有自动事件记录功能。如图5所示。

图5回路跳闸报警

3.5模拟屏的实时监控

主要用于老师对学生的考核。学生可以在电脑前进行高压、低压分合闸过程的模拟操作，同时系统会相应的给模拟屏发送信号，老师可以在模拟屏现场查看学生操作的是否正确。如图6所示。

图6模拟屏

4结束语

随着智能建筑的发展及电力的广泛应用，对智能建筑的配电系统的智能化集成管理已成为国家机关办公建筑及大型公共建筑智能化建设的必然趋势，本文介绍的基于acrel-2021的电力监测与电力监控系统，不仅可以实时显示电力运行状态及用电状况，还能对数据进行分析处理，以用户适用的方式展现出来，满足用户的需求，实现对采集数据的分析、处理，其生成各种电能报表、分析曲线、图形等，极大的方便了用户的使用，便于配电系统的实时监控与电参量的远程抄表与分析研究，为智能建筑的节能技术提供参考。参考文献

[1].王斌杜运东等.基于acrel-5000的大型公共建筑能耗监测系统设计与应用[j].智能建筑电气技术.2021.3（5）[2].任致程周中.电力电测数字仪表原理与应用指南[m].北京.中国电力出版社.2021.4[3].周中.杜运东.电力仪表在大型公共建筑电能分项计量中的应用[j].现代建筑电气2021.6

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作者简介：

孔冠军（1988－），男，汉族，学士，系统集成工程师，主要研究方向为智能建筑供配电监控系统

邮箱：acrel001@

第四篇：嵌入式系统在车辆导航监控系统中的应用2021届结课论文

《嵌入式系统原理及应用》

学生姓名学号所属学院专业计算机科学与技术班级

塔里木大学教务处制

塔里木大学课程论文

目录

摘要.........................................................11.嵌入式系统的发展领域.......................................22.嵌入式系统在车辆导航监控系统中的发展........................33.系统的总体方案.............................................4

3.1相关技术介绍.........................................43.2系统的组成...........................................73.3车载监控终端.........................................9

3.3.1硬件部分功能...................................93.3.2软件部分功能...................................9

4.系统软件组成..............................................10

4.1windowsce开发环境的建立...........................104.2windowsce平台的定制移植...........................11

4.2.1平台配置......................................124.2.2修改平台.....................................134.2.3生成操作系统镜像.............................144.2.4输出平台sdk..................................144.3windowsce平台应用程序开发工具选择.................155.系统硬件组成..............................................15

5.1硬件系统总体结构....................................155.2核心板..............................................165.3主板各主要模块设计...................................186.小结......................................................227.心得体会..................................................22参考文献....................................................23

塔里木大学课程论文

嵌入式系统在车辆导航监控系统中的应用

摘要嵌入式系统（embeddedsystem）是一种包括硬件和软件的完整的计算机系统，它的定义是：“嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可剪裁，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的专用计算机系统。”嵌入式系统所用的计算机是嵌入到被控对象中的专用微处理器，但是功能比通用计算机专门化，具有通用计算机所不能具备的针对某个方面特别设计的、合适的运算速度、高可靠性和较低比较成本的专用计算机系统。

嵌入式gis系统是目前gps定位系统应用的一个热点，发展十分迅速。尽管它的发展历史不长，但是己经引起各方面的广泛关注，有着巨大的市场潜力。以嵌入式gis系统为核心的智能交通系统（its）可以广泛应用于交通调度管理，车辆防盗，物流运输等方面，可以大大提高交通使用率，缓解道路交通拥挤的难题，为国家节约资源，为企业降低成本。

关键词：嵌入式系统微处理器计算机系统嵌入式gis系统

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1.嵌入式系统的发展领域

1.工业控制：基于嵌入式芯片的工业自动化设备将获得长足的发展，目前已经有大量的

8、

16、32位嵌入式微控制器在应用中，网络化是提高生产效率和产品质量、减少人力资源主要途径，如工业过程控制、电力系统、电网安全、石油化工系统。

2.交通管理。在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用，内嵌gps模块，gsm模块的移动定位终端已经在各种运输行业获得了成功的使用。目前gps设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭，只需要几千元，就可以随时随地找到你的位置。

3.信息家电。这将称为嵌入式系统最大的应用领域，冰箱、空调等的网络化、智能化将引领人们的生活步入一个崭新的空间。即使你不在家里，也可以通过电话线、网络进行远程控制。在这些设备中，嵌入式系统将大有用武之地。

4.家庭智能管理系统。水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，其中嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高，更准确和更安全的性能。目前在服务领域，如远程点菜器等已经体现了嵌入式系统的优势。

5.pos网络及电子商务。公共交通无接触智能卡发行系统，公共电话卡发行系统，自动售货机，各种智能atm终端将全面走入人们的生活。

6.环境工程与自然。水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测。在很多环境恶劣，地况复杂的地区，嵌入式系统将实现无人监测。

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这些应用中，可以着重于在控制方面的应用。就远程家电控制而言，除了开发出支持tcp/ip的嵌入式系统之外，家电产品控制协议也需要制订和统一，这需要家电生产厂家来做。同样的道理，所有基于网络的远程控制器件都需要与嵌入式系统之间实现接口，然后再由嵌入式系统来控制并通过网络实现控制。所以，开发和探讨嵌入式系统有着十分重要的意义。

2.嵌入式系统在车辆导航监控系统中的发展

现在我国的车辆导航监控系统主要是建立在gps/gsm/gpr/cdma技术整合与运用的基础上，这种科学的管理手段必然会在将来在各个地方各个领域得到广泛的运用。近年来gps的行业应用快速发展，呈现出与业务结合、多样化发展的特征。车辆导航监控系统方面的研发，为提高各运输企业运营管理效率提供了强有力的保障。主要对车辆导航监控系统中车载终端硬件平台搭建，软件开发环境搭建，车载终端与监控中心通信，车载终端客户端与监控中心服务器应用程序等进行了设计和阐述，实现了车辆导航监控系统的基本功能。

车辆导航监控系统设计由基于嵌入式车载导航终端设计和监控中心上位机平台设计两大部分组成。嵌入式车载导航终端完成的主要功能包括：通过gps模块接收卫星信号;对接收到的卫星信号进行处理实现车辆的实时定位;通过运行相应的地图软件对车辆进行导航;通过gprs无线通讯模块向监控中心上位机发送车辆实时信息;接收上位机下传的管理信息，实现接打电话收发短信的功能。监控中心上位机平台主要功能包括：接收嵌入式车载导航终端上传的车辆信息;对相关车辆的位置信息实时显示;对相关车辆进行实时监测和管理;通过数据库对重要信息进行存储。

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3.系统的总体方案

3.1相关技术介绍

（1）gps技术

gps即全球定位系统（globalpositioningsystem）是美国第二代卫星导航系统，是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。

空间卫星部分。在飞越注入站上空时，接收由地面注入站用s波段发送到卫星的导航电文和其他相关信息，并通过gps信号形成电路适时地发送给广大用户。

地面控制部分。由1个主控站、3个注入站和5个监测站组成。主要用来测量和计算每颗卫星的星历，编辑成电文发送给卫星，即卫星所提供的广播星历。

用户接收部分。gps接收机的基本构成如图1所示。它主要由天线单元和接收单元两部分组成。主要是用来接收gps信号，并对其进行变换、放大和处理，解译出gps卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。

①gps主要特点

全球覆盖连续导航定位。由于gps卫星数目较多且分布合理，所以地球上任何地点均可连续同步地观测到至少4颗卫星，从而保障了全球、全天候连续实时定位需要。实时定位速度快。利用gps技术一次定位和测速工作在一秒至数秒内便可完成，现在最快的gps接收机一次定位时为半秒钟。

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抗干扰性好、保密性强。由于gps系统采用了伪随机噪声码技术，因而gps卫星所发送的信号具有良好的抗干扰性和保密性。功能多，精度高。gps可为各类用户连续地提供动态目标的三维位置、三维速度和时间信息。

图1gps接收机的基本构成

②gps定位原理

gps定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为己知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。

（2）gis技术

地理信息系统（geographicalinformationsystem，简称gis），是20世纪60年代开始迅速发展起来的地理学研究技术，是随着地理科学、计算机技术、遥感技术和信息科学的发展而发展起来多种学科交叉的产物。地理信息系统（gis）就是一种利用计算机对有关地理、空间位置的数据信息进行存储、处理、查询和显示的计算机支持系统。

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以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力，并能产生高层次的地理信息;由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。

（3）gprs技术

因为车载终端不可能利用有线方式与外界进行通信，必须要使用一种便捷的方式，而gprs是目前阶段解决移动通信信息服务的一种较完美方案。

①gprs简介

gprs（generalpacketradioservice）为通用分组无线业务的简称，是欧洲电信协会gsm系统中有关分组数据所规定的标准。是一种基于gsm系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线ip连接。gprs充分利用共享无线信道，实现数据终端的高速、远程接入。作为现有gsm网络向第三代移动通信演变的过渡技术（2.5g），目前通过升级gsm网络实现，采用tdma方式传输话音，采用分组方式传输数据

②gprs系统结构

gprs的系统结构如图2所示。它是在gsm基础上引入三个关键组件组成：sgsn（服务gprs支持节点）、ggsn（网关gprs支持节点）和pcu（分组控制单元）。gsn是gprs骨干无线接入网的接口，它将分组交换到正确的基站子系统（bss）其任务包括提供对移动台的加密、认证、会话管理、移动管理和逻辑链路管理，它也提供到hlu等数据的连接。

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图2gprs系统结构

ggsn是外部分组数据网或分组交换数据网与gprs核心网之间的网关节点，如果外部网络ip网，gprs可以看成一个普通的ip路由器，它服务于移动台的所有ip地址，该节点可以包括防火墙和分组过滤机制，另外，ggsn根据移动台的位置，为其指定一个sgsn的接口。

3.2系统的组成

可视化实时监控系统由车载监控终端、无线通信网络、监控中心三部分组成。系统组成结构如图3所示。

（1）车载监控终端

车载监控终端是整个系统的核心，主要分布在各个执法车辆上，提供给用户一个简单的操作界面，以便进行电子地图显示、地理信息查询、实时位置显示、最优路径选择等。同时负责接收gps卫星定位信息并解算出车辆的位置、速度等信息;采集有关车辆状态信息、报警信息的数据，并把这些数据通过gprs无线网络，按照通信协议，传送到监控中心;接收并执行来自监控中心的命令等;同时还应具有防盗、报警、远程控制等功能。

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图3系统组成结构

（2）无线通信网络

无线通信网络是连接车载终端与监控中心的纽带，是组成整个系统的关键。为了能保证系统数据传输的准确和通信系统覆盖范围的广泛，并考虑到城市电磁环境的影响，本系统采用了gprs无线网络传输数据。

（3）监控中心

监控中心由监控计算机和监控软件组成。监控中心平台是以电子地图为基础对数据库的监视和控制的操作平台，具有很方便的信息数据库和电子地图操作功能。监控计算机是一台具有固定ip地址的主机，可接入internet等外部数据网。监控中心接收车载终端上传的车辆位置、状态等信息，进行相应数据转换处理后，与监控计算机系统上的gis电子地图进行匹配，并根据需要在电子地图上实时显示车辆位置、状态等信息。

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3.3车载监控终端

车载终端主要分为硬件与软件两大部分，其结构如图4所示。

图4车载终端结构

3.3.1硬件部分功能

（1）车载计算机。是车载终端的核心部件，主要负责与gps模块、gprs模块的通信，提供人机交互的接口lcd显示屏及触摸屏，同时支撑嵌入式操作系统所需的底层硬件资源和相关的硬件部件。

（2）gps模块：主要接收gps定位导航信息，提供车辆的位置、速度、时间等信息。（3）gprs模块：主要负责与监控中心的通信。

（4）lcd显示屏及触摸屏。主要是提供人机交互的平台，通过lcd显示屏提供给用户一个简单的友好的界面，触摸屏负责给计算机提供用户的输入命令等。

3.3.2软件部分功能

（1）嵌入式操作系统：主要用于对终端的硬件资源进行统一管理及调度，为系统的应用软件提供一个良好的开发环境;为嵌入式地理信息系统（embeddedgis）提供一个软件平台：提高系统的开发效率。

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（2）地理信息系统。包含以规定的标准化格式存储的电子地图以及与地图有关的信息数据，能够提供地图与信息数据的查询、显示、浏览等服务，支持应用程序的调用。

（3）操作界面。是用户与终端的人机交互接口，用于接受用户的操作指令，把电子地图、定位信息、行驶路线等以直观的显示给用户，并能在电子地图上实时提供车辆的位置。

（4）路径规划。即按一定的条件（如最短行车距离或时间）快速生成从出发点到目的地的最佳行车路线供驾驶员参考。如果能获取实时的交通信息，还能对行驶的路线作及时调整以适应当前交通状况。

（5）定位导航。利用电子地图中的道路信息数据对gps原始的定位数据进行自动修正，将车辆位置匹配到合适的道路上，同时将匹配的结果显示到电子地图。

（6）信息查询。对用户感兴趣的目标查询，并将查询的结果以醒目的方式显示出来。

4.系统软件组成

4.1windowsce开发环境的建立

（1）宿主机硬件平台

嵌入式系统是先进的计算机技术、半导体技术、电子技术以及各种具体应用相结合的产物，是不断创新的新型集成知识系统。由于嵌入式系统资源受限，嵌入式系统的开发一般采用宿主机/目标机模式，经交叉编译生成目标平台上可运行的二进制文件，最后下载到目标平台运行。在进行嵌入式开发前，首先应建立和配置好交叉开发环境。配置和调试windowsce需要一台高性能开发工作站和一台目标调试设备。

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（2）microsoftplatformbuilder简介

microsoftplatformbuilder（以下简称pb）是微软的一个定制基于操作系统的嵌入式平台的集成开发环境，如图4.2所示。它提供了供开发人员快速建立基于的嵌入式系统所需的各种工具。它运行在桌面windows下，开发人员可以通过交互式的环境来设计和定制内核、选择系统特性，然后进行编译和调试。同时，开发人员可以利用pb来进行驱动程序开发和应用程序项目的开发等。

与其他微软开发工具相似，它包含工作空间（workspace），特性目录区（catalog），调试窗口价ebugwindow）和程序编辑窗口（editwindow）。在工作空间可以查看所定制windowsce操作系统所包含的组件，在这里可以为项目添加所需的组件;在编辑窗口可以修改或者编写相应的程序，调试窗口可以反馈调试过程或编译过程中的信息。

4.2windowsce平台的定制移植

windowsce操作系统是基于组件模型的，它由一些基本的操作系统函数和可选函数组成。基本函数应该适合每一个使用windowsce操作系统的硬件，可选函数则可以依据硬件条件进行选择搭建基于windowsce操作系统的平台需要完成以下主要工作：导入和硬件平台相关的.cec文件;利用标准开发向导，根据windowsce的架构创建一个平台;为特定的目标设备创建一个自引导程序和板级支持包（boardsuportpackage）;加入bsp文件编译操作系统镜像文件，通过以太网将镜像文件下载到目标设备，并调试平台;平台搭建并调试成功，为平台应用程序开发者导出软件开发工具包（（sd殉。使用pb集成开发环境搭建windowsce操作系统的平台的过程如图6所示。

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图6定制windowsce操作系统的过程

4.2.1平台配置

包括两部分。系统配置和平台bsp配置，即选择操作系统的基本配置。并为特定的平台选择相应的微处理器和板级支持包bsp（boardsupportpacket），导入和硬件平台相关的.cec文件。

操作系统核心代码。sdk下按照平台体系结构存放各种开发工具，例如编译器等。others的内容包括mfc，atl的共享代码、库文件及.net的共享库等。

这一步如果要深入，还有很多细节工作要做。大体上需要在public目录生成自己的操作系统配置包、platform目录中生成自己的平台硬件目录，当然可以先拷贝microsoft提供的样板，然后进行修改。

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4.2.2修改平台

这一步充分体现了windowsce的模块化特征。如图4.3所示，该步的工作主要包括开发驱动程序、创建或添加用户特性以及修改配置文件。

在pb中，定制平台系统的构成以模块的方式进行管理，包括驱动程序，用户可以从开发机已安装的模块集中添加所需的模块，模块集以cec文件的形式存在。pb集成开发环境的两个工作区：workspace和catalog，分别以直观的方式显示开发人员已经选定的特性列表和操作系统可选特性的一个集合。

该步骤需要修改的配置文件包括。bib文件、reg文件、dat文件、db文件，它们都可以用文本编辑器访问。若主文件名为common，表示是通用配置文件，若主文件名为platform，表示是某一个bsp的配置文件，若主文件名是project，表示是所定制平台的配置文件。修改配置文件可裁减优化wince，用户根据需要创建自己的配置文件。

bib文件定义了包含在内核镜像中的文件和模块的名称、加载位置，主要的bib文件有common.bib，config.bib，，platform.bib等。reg注册表文件建立操作系统映象的注册表入口，注册表存储了包括应用程序信息、设备驱动程序的配置、系统配置信息和用户参数等。platform.reg配置与平台有关的注册表信息，如设备驱动程序入口，project.reg设置与工程有关的注册表项。db文件是wince提供内置的轻量级数据库管理文件，其属性数据库由一张记录表组成，每个记录包含不同的属性信息：标志属性的id号、类型和值。使用adoce可以容易的访问属性数据库，还可使用sql语句查询信息。dat文件中安排了最终操作系统中文件系统的目录结构，它定义了目录和指定文件位置，当冷启动ce时，filesys.exe用这些数据创建目录、快捷方式。

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4.2.3生成操作系统镜像

当前两步准备就绪后，就可以生成操作系统镜像文件，然后下载到目标机。下载可以通过串口、并口或网线，具体可以设置pb开发环境和目标机。当开发机pb环境中己准备下载操作系统镜像，目标机启动程序就可以将该镜像下载到目标机。本文采用网线进行下载。下载完毕，如果正常的话，pb中设置的远程服务也会启动起来，如：targetcontrol（ces均、targetmessages（ceterm），debugger和datavisualizationtools等。

此时，pb中就可以控制目标机中运行的系统，查看、启动或关闭进程等等。同时，pb还提供一系列远程控制工具对目标机中运行的系统进行配置，远程调试器可以很方便对目标机中运行的程序进行调试。由于根据开发的需要，目标机可能要不断更换，而且目标设备和开发用的目乒机硬件配置肯定不一样。在这样的情况下，如果新的目标机采用不同的硬件体系结构，可能会需要开发oem适配层（oal），bsp或bootloader以支持目标机的启动下载。不过，一般的系统开发往往都是以开发基于windowsce的软件为重点，因此，在选择目标设备时尽量采用pb直接支持的硬件体系结构，如果不能避免，oem厂商往往会提供windowsce的这些硬件支持包。

4.2.4输出平台sdk前面的工作主要是为了定制能在目标机上正确运行的windowsce操作系统，这是个不断修改、调试、再修改调试的反反复复的过程。如果最终的windowsce操作系统符合要求，用户准备在此操作系统之上开发应用的话，就可以输出适合该平台的sdko这样做的目的是为了方便编写应用程序。生成的sdk很容易安装到其他的编辑器上面。

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例如，可以把自己生成的sdk安装到evc下面，这样当需要新建一个工程时，定制的sdk就会出现在选择画面中。

4.3windowsce平台应用程序开发工具选择

在.net技术出现之前，微软为提供了两个开发工具，分别是embeddedvisualc++和embeddedvisualbasic，使用的计算机语言分别为c++和basic。在.net出现之后，微软又推出了（简称）开发工具集，还在其中新加入了c#语言。虽然可供选择的开发工具更多了，并且使下软件开发变得更容易，但是evc仍然是广大软件开发者的首选。

5.系统硬件组成5.1硬件系统总体结构

一般嵌入式设备的硬件架构都是以嵌入式微处理器为核心，通过处理器接口扩展以及平台硬件的支持，把众多的外设单元集成进整个系统中，并通过cpld等逻辑转换器件和其它硬件电路完成对外设模块进行读写和控制操作的支持，图7是硬件系统结构框图。本系统采用核心板和底板的设计方案，核心板和底板采用两个160pin连接器连接。在核心板上主要资源有基于intelxscale架构内核的嵌入式处理器pxa270}64mbsdram，32mbnorflash及电源管理模块。底板上集成了车载终端所需的各接口部件，包括lom/100m以太网接口、lcd接口、触摸屏、rs232标准串口、ac97音频接口、pcmcia接口，同时为了以后升级扩展的方便，还有sd卡接口、usb接口等。

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图7硬件系统框图

同时，在系统中通过rs-232扩展了gps模块，主要用于接收gps导航信息。通过pcmcia接口扩展一gprs无线上网模块，用于同监控中心的信息交互。通过网卡接口扩展的rj-45接口用于实现同宿主机的数据交换，下载内核等。在人机交互方面，主要通过lcd显示屏与触摸屏提供，lcd显示器提供给用户友好的界面，并通过触摸屏来响应用户的各种请求。

5.2核心板

（1）pxa27x微处理器简介

pxa27x系列处理器是intel公司2021年新推出的，它在性能上有了很大改进。它同时集成了intel的多项专利技术，其中包括集成intel无线mmx指令集、无线动态（wirelessspeedstep）技术和快速拍摄（quickcapture）技术，大大提升了pxa27x多媒体、3d图像处理、视频处理方面的能力。在本核心板上微处理器采用pxa系列处理器中的pxa270处理器。它采用了xscale微架构，并在此架构的基础上提高了处理媒体的效率，优化了处理器的功耗，同时添加了众多针对移动终端设备设计的新功能。

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（2）存储器接口设计

pxa27x系列处理器的存储器接口支持各种存储器芯片，包括sdram，flash，smrom，rom，sram及与sram类似的可变延迟1/o等。pxa270处理器的存储器接口将其支持的存储器分为动态存储器和静态存储器两类。

①norflash接口设计

图8是norflash接口原理图，采用两片intel的rc28f128k18c115芯片，构成了32mb的flash存储器。这里的flash芯片是16位的，故采用两块并联的方法进行位扩展，为处理器32位的数据总线支持。处理器启动时，从0x00000000地址开始执行代码，本系统设计为从flash引导系统，因此它必须接到静态存储器的块0（banko），使用处理器的ncso作为片选信号。flash的其他控制引脚由处理器内部集成的staticmemory控制器进行控制。flash主要作为bootrom，用来存储eboot程序和windowsce的系统镜像。

②sdram接口设计

图9是sdram接口原理图，采用infineon公司的hyb25l256160ac-7.5芯片，本系统采用两块并联位扩展方式构成64mb的sdram存储器，提供32位的总线支持。它连接到处理器动态存储器的第0块选用处，nsdcso作为片选信号，其余引脚则由处理器内部集成的dynamicmemory控制器进行控制。sdram在系统中主要用作程序的运行空间、数据及堆栈区。系统启动并完成初始化后，程序代码或系统内核被调入sdram中运行，以提高系统的运行速度，系统及用户堆栈、运行数据也都存放在sdram中。

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（3）其他模块设计

cpld（complexprogrammablelogicdevice）采用xilinx公司的xc2c256系列产品，根据功能要求选用xc2c256-7tq144型号。

图8norflash接口图9sdram接口

5.3主板各主要模块设计

主板上主要是满足系统所需的各种接口，提供外设到核心板的连接。在主板上主要集成tlcd显示器、触摸屏、3个rs232接口、网络接口、jtag调试接口、pcmcia接口、声卡接口，同时为了以后系统升级的扩展方便还设计了sd卡接口、usb接口等。下面就主要部分作一介绍。

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（1）网络接口设计

网络接口芯片采用smsc公司为嵌入式应用系统推出的第三代快速以太网控制器lan91c111olan91c111的芯片上集成t遵循smsc/cd协议的mac（媒体层）和phy（物理层），符合ieee802.3/802.u-100base-tx/lobase-t规范，内部还集成}eeprom接口，自举时再通过eeorom接口输入到芯片中，从而实现自动初始化。其主要功能有自适应选择传输速率，支持10/100mbps;充分支持全双工交换式以太网：支持突发数据传输，如图10所示。

图10网络接口

其中at93c46是一具有128字节的可编程eeprom芯片，负责对lan91c111初始化，st7011是一种脉冲变压器，实现对信号进行脉冲波形变换后扩展出标准的rj45接口供用户使用。

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（2）音频及触摸屏接口设计

音频及触摸屏接口原理图如11所示。ucb1400是由飞利浦公司推出的一款具有集音频解码/编码功能、触摸屏控制器和功率管理接口于一体的多功能芯片。在音频处理方面，它合整合了20位立体声译码/编码器，并支持可编程抽样率、输入/输出增益和数字音响处理，如音量、静音、低音和高音控制等。它与intel音频解码/编码97（ac’97audiocodec’97）完全相容，因此可与intelpxa270处理器的ac-link控制器连接。其音频输出信号由经由lm4881芯片，放大后输出至耳机或扬声器。本系统触摸屏采用4线电阻式触摸屏，其四根引线分别与ucb1400的tspx，tsmx，tspy和tsmy相连，而pxa270通过ac-link控制器与触摸屏通信，来得到位置信息。

图11音频及触摸屏接口第20页共23页

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（3）串行接口设计

pxa270处理器共提供三个uart接口，其中一个全功能串口，一个蓝牙串口和一个标准串口，它们都为3.3vttl电平，为了能与标准rs232c串行设备通信，必须要对它们进行电平转换。本系统中分别采用一片max3243和两片sp3223对它们进行电平的转换。其接口原理如图12所示。蓝牙串口用作调试串口，其它两个串口可以扩展gps模块等。

图12rs232接口

（4）其它接口

主板上还包括lcd显示器接口、jtag调试接口、usb接口、sd卡接口、pc卡接口等，因为这些在pxa270内部都集成了相应的控制器，其设计比较简单，就不再详细说明。

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6.小结

本文所阐述的车载监控终端实现了导航监控的基本功能，达到了系统的基本要求，同时本系统还可作为一般的自主式车载导航设备使用。首先以intelxscale架构内核嵌入式处理器pxa270为中心的硬件平台，然后针对设计的硬件平台进行了windowsce嵌入式操作系统的定制移植，最后在设计的平台上进行了系统的应用开发。

本文的车载监控系统终端是基于全球定位系统，配合电子地图实现对移动车辆的实时定位与导航并利用地图匹配算法，提高了定位的可靠性。车载终端的一个重要功能就是利用地理信息系统的空间优势快速生成通往目的地的最优路径。本文根据已有的电子地图，采用一种较为简便方法生成道路网的拓扑关系，实现了快速生成出发地至目的地的最短路径，为行车提供了方便。

本文还讲述了其它基本功能，如电子地图操作、地图查询、无线通信等。本文采用gps单点定位方法，但它易受外界环境的干扰，尤其是在高楼林立的，或者车辆通过隧道、立交桥、涵洞等特殊地段时，gps信号将很差甚至中断而无法定位。要得到连续可靠的定位信息，可加入航位推算（dr-deadreckoning）装置，如陀螺仪和里程仪等，利用gps/dr组合定位方法来解决gps盲区定位问题。

7.心得体会

通过这次的课程学习让我受益匪浅，使我对嵌入式的基本知识有了进一步的提高，从开始看到书时的相当茫然，毫无了解，根本不知道该如何学习，经过一个学期的学习，终于对嵌入式技术在生活中应用有了认识。

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在课程学习的过程中，我们花了大量的时间在开发板上动手实践，根据书本上的内容，结合老师的指导和同学的帮助，让我对嵌入式不再那么生疏，有了新的认识，后面的实验也能自己去完成。在这次的学习过程中，令我感受最深的就是对所学的知识综合运用与理解，同时也让我明白了过程的艰辛和困难。

参考文献

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7、陈飞翔，谢忠，周治武.嵌入式gis的研究与开发.计算机与现代化.2021

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12、崔铁军，李玉，饶欣平.嵌入式gis的发展及开发实践.测绘学院学报.2021

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第五篇：工业电视监控系统在无人值守变电站的工业电视监控系统在无人值守变电站的应用工业电视监控系统在无人值守变电站的工业电视监控系统在无人值守变电站的应用

关焯荣黄凯荣

摘要：介绍了适合无人值守变电站使用的工业电视监控系统前端硬件的配置和选择、组网形式和功能特点，并提供了一种在有限带宽下提高图象质量的方法。关键词：变电站；工业电视；监控系统；图象质量

近年来，随着无人值守变电站数量的日益增加，用于监控无人值守变电站的scada系统也逐渐显示出它的不足之处。scada系统虽然能够反映变电站的运行工况，然而在变电站一二次设备的设备外观监视和变电站的防火、防盗方面却是无能为力。这些薄弱环节将直接影响到无人值守变电站的安全运行。工业电视监控系统，作为一种重要的现代化监测、控制、管理手段，正好为解决这些问题提供了一个有效的