發(fā)布時間：2023-03-17 18:03:29
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的遠程監(jiān)控技術(shù)論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞： 電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)； 3G； 互聯(lián)網(wǎng)； 數(shù)據(jù)采集
中圖分類號：TP273 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）07-32-04
0 引言
目前我國在用電梯已突破160萬臺，電梯運行的安全性、可靠性管理已經(jīng)成為一個的重要問題。電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)能夠同時監(jiān)控多處多臺電梯的實時運行狀態(tài)和電梯轎廂內(nèi)的音視頻信號，及時發(fā)現(xiàn)并排除故障，保障電梯的正常運行。
目前現(xiàn)有的商業(yè)化運作的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)包括三菱電梯、日立電梯、蒂森電梯等，采用計算機建立狀態(tài)數(shù)據(jù)檔案，實現(xiàn)24小時監(jiān)控，但系統(tǒng)只能監(jiān)控本公司的電梯，對其他公司電梯不能兼容[1]。因此國內(nèi)的電梯生產(chǎn)企業(yè)需開發(fā)配套的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)，以提高產(chǎn)品的競爭力。
將監(jiān)控端采集到的數(shù)據(jù)傳送到遠程監(jiān)控中心，各種電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)所采用的傳輸方式有多種，早期的有電話線有線傳輸[2]或者是GSM短消息通訊方式。電話線有線傳輸方式只適用于小范圍小區(qū)域的監(jiān)控系統(tǒng)，對于大范圍的全局監(jiān)控管理幾乎是不可能的；GSM短信通訊一定存在延時，容易發(fā)生阻塞，這對實時性要求較高的監(jiān)控系統(tǒng)有很大影響，并且傳輸信息量少。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與通訊技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了各種采用Internet網(wǎng)絡(luò)、移動通訊網(wǎng)絡(luò)的傳輸方式。文獻[3]利用GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)電梯監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳輸，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性，但數(shù)據(jù)傳輸費用較高；文獻[4]采用Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸，降低了監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸費用；文獻[5]采用3G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，滿足了大數(shù)據(jù)量實時傳輸?shù)男枨?。以上各種電梯遠程監(jiān)控方案對電梯的實時運行狀態(tài)和轎廂內(nèi)的音視頻信號采取統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集與傳輸，沒有滿足這兩類信號在傳輸數(shù)據(jù)量、實時性和傳輸可靠性的不同要求，無法兼顧數(shù)據(jù)傳輸性能與傳輸費用。
針對以上問題，本文在電梯監(jiān)控端對電梯實時運行狀態(tài)和轎廂內(nèi)的音視頻信號分別進行采集，并根據(jù)它們的特點與傳輸要求，兼顧數(shù)據(jù)傳輸費用，分別采用3G網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，既有效保證了信號采集的可靠性，又能在保證數(shù)據(jù)傳輸性能要求的基礎(chǔ)上降低數(shù)據(jù)傳輸費用，還可以根據(jù)電梯所處環(huán)境的不同，方便調(diào)整數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)姆绞剑闺娞葸h程監(jiān)控系統(tǒng)的實施具有靈活性。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計
電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)對電梯內(nèi)的檢測信號繁多，主要分為電梯的實時運行狀態(tài)和電梯轎廂內(nèi)的音視頻信號兩大類。電梯的實時運行狀態(tài)的檢測數(shù)據(jù)具有間斷、突發(fā)、數(shù)據(jù)量少的特點，對傳輸?shù)膶崟r性和可靠性要求高；梯轎廂內(nèi)的音視頻信號的檢測數(shù)據(jù)則有持續(xù)、數(shù)據(jù)量大的特點，對傳輸?shù)膶崟r性和可靠性的要求不是太高。3G移動通信技術(shù)是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術(shù)，速率一般在幾百kbps以上，它允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源，可靠性高，不受地理位置的限制，特別適用于實時運行狀態(tài)的檢測數(shù)據(jù)的傳輸；Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸費用低，適合電梯轎廂內(nèi)的音視頻信號采集數(shù)據(jù)的傳輸。
為保證電梯檢測信號采集的可靠性，本系統(tǒng)對這兩類檢測信號分開采集。對電梯實時運行狀態(tài)信號由數(shù)據(jù)采集卡通過與電梯控制主板串行連接進行采集，通過數(shù)據(jù)總線傳輸至遠程監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)綜合和裝置進行集中與緩存，由與之相連的3G模塊進行傳輸；轎廂內(nèi)的音視頻信號則由安裝在轎廂內(nèi)的IPC采集，通過網(wǎng)絡(luò)線由TCP/IP協(xié)議傳送到遠程監(jiān)控終端的交換機，再連接到Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸。交換機與數(shù)據(jù)綜合和裝置連接，當(dāng)遠程監(jiān)控終端沒有3G網(wǎng)絡(luò)或Internet網(wǎng)絡(luò)時，系統(tǒng)可以采用其中任意一種網(wǎng)絡(luò)方式來傳輸全部監(jiān)控數(shù)據(jù)，提高了系統(tǒng)組網(wǎng)的靈活性。
本系統(tǒng)能實現(xiàn)遠程訪問電梯，讀取電梯的運行參數(shù)及歷史故障記錄，通過解析電梯的運行參數(shù)，了解當(dāng)前電梯的運行狀態(tài)；通過解析電梯的故障代碼，了解當(dāng)前電梯發(fā)生的歷史故障；通過遠程診斷，協(xié)助維保人員更好地對電梯進行保養(yǎng)；通過音視頻監(jiān)控電梯內(nèi)的狀況并與電梯乘客通話。
遠程監(jiān)控系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集端、網(wǎng)絡(luò)傳輸和遠程監(jiān)控端三部分。數(shù)據(jù)采集端由位于控制柜附近安裝的數(shù)據(jù)采集器、轎廂內(nèi)安裝的音視頻采集模塊和機房安裝的數(shù)據(jù)綜合和裝置組成；網(wǎng)絡(luò)傳輸由3G網(wǎng)絡(luò)模塊和交換機組成；遠程監(jiān)控端由終端服務(wù)器、手持或監(jiān)控中心的終端設(shè)備組成。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。
以下介紹系統(tǒng)主要組成部分的功能。
⑴ 數(shù)據(jù)采集器
數(shù)據(jù)采集器通過RS422通訊方式與電梯控制板連接，實現(xiàn)對電梯的監(jiān)控、記錄并分析電梯的實時運行狀態(tài)，當(dāng)電梯發(fā)生故障時，可迅速報警并上傳故障代碼到數(shù)據(jù)綜合和裝置。
⑵ 音視頻采集模塊
采用IPC設(shè)備，采集轎箱內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)及音頻數(shù)據(jù)，通過TCP/IP協(xié)議發(fā)送給交換機。
⑶ 數(shù)據(jù)綜合和裝置
接收數(shù)據(jù)采集器發(fā)送的數(shù)據(jù)，并可接收交換機發(fā)送的音視頻數(shù)據(jù)，通過本地存儲器保存數(shù)據(jù)，再通過3G發(fā)射器將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
⑷ 3G網(wǎng)絡(luò)模塊
采用3G模塊實現(xiàn)與3G網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通，實時把采集模塊和音視頻采集模塊采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到3G網(wǎng)絡(luò)中，并接收遠程監(jiān)控中心發(fā)送的指令和網(wǎng)絡(luò)中的音頻數(shù)據(jù)。
⑸ 交換機
接收各個電梯的音視頻采集數(shù)據(jù)，與Internet網(wǎng)絡(luò)連通發(fā)送數(shù)據(jù)，并與數(shù)據(jù)綜合和裝置連通，向它發(fā)送音視頻數(shù)據(jù)，或接收它發(fā)送來的電梯運行數(shù)據(jù)。
⑹ 終端服務(wù)器
包括Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫。Web服務(wù)器實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)端口，接收通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送來的電梯實時運行數(shù)據(jù)和音視頻數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)庫服務(wù)器實時存入數(shù)據(jù)庫中，在需要時提取數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)。
⑺ 管理終端
包括各種PC機、平板電腦、手機等各種固定或移動智能終端，接收終端服務(wù)器發(fā)送來的信息，直觀地了解當(dāng)前電梯的運行狀態(tài)，并向電梯控制板發(fā)送控制指令，實時查詢電梯的運行狀態(tài)，實現(xiàn)電梯的遠程診斷及遠程維保功能。
2 數(shù)據(jù)采集端的設(shè)計
2.1 硬件設(shè)計
⑴ 數(shù)據(jù)采集器
數(shù)據(jù)采集器采用Cortex-M0作為核心芯片，通過RS422通訊方式與電梯控制板連接，利用422電平轉(zhuǎn)換芯片進行電平轉(zhuǎn)換后與電梯主控板進行數(shù)據(jù)通信，讀取電梯的運行方向、當(dāng)前層站、轎門開閉等運行參數(shù)和門區(qū)外停梯、沖頂、蹲底、運行中開門和超速等故障信息，并可對電梯主控板進行參數(shù)設(shè)置。數(shù)據(jù)采集器采用標(biāo)準(zhǔn)串行通信方式，并取電梯主控板422接口處的5V電源為采集器供電。利用485串行通訊接口通過數(shù)據(jù)總線與數(shù)據(jù)綜合和裝置進行數(shù)據(jù)通信，轉(zhuǎn)發(fā)電梯的運行參數(shù)與故障信息。RS232 console接口利用232串口與調(diào)試顯示設(shè)備進行數(shù)據(jù)通信，在進行本地調(diào)試的時候輸出調(diào)試信息供調(diào)試者觀察。RS232程序燒寫口利用232串口與ISP燒寫工具連接實現(xiàn)串口形式對CPU進行程序燒寫，方便程序調(diào)試和修改等操作。數(shù)據(jù)采集器的硬件模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示。
⑵ 數(shù)據(jù)綜合和裝置
數(shù)據(jù)綜合和裝置采用基于ARM920T內(nèi)核的16/32位RISC嵌入式微處理器S3C2440A作為核心，綜合了RS485模塊、USB-3G功能模塊、網(wǎng)口模塊、蓄電池模塊、USB接口模塊和RS232 Console接口模塊等。RS485模塊以HOST模式運行，通過485總線連接多個電梯數(shù)據(jù)采集器。網(wǎng)口利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口芯片進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后與局域網(wǎng)連接，收發(fā)音視頻數(shù)據(jù)。USB-3G模塊引用CPU的一對USB接口與其他輔助電路組成USB HOST模式接口，用于連接3G模塊并和其進行通訊，達到利用3G模塊發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的效果。引用CPU的一對USB接口與其他輔助電路組成USB HOST模式接口，用于讀取作為音視頻暫存器的U盤或其他USB設(shè)備。數(shù)據(jù)綜合和裝置的模塊結(jié)構(gòu)如圖3所示。
2.2 軟件設(shè)計
數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)綜合和裝置的軟件是基于Linux操作系統(tǒng)的，使用C語言和keil C51開發(fā)工具進行開發(fā)[6]。
數(shù)據(jù)采集器程序主要有電梯控制信號采集子程序和串口通信子程序。電梯控制信號采集子程序針對的是公司電梯控制器主板，根據(jù)主板型號與通訊協(xié)議直接從主板獲取電梯的實時運行參數(shù)，通過RS422接口傳回數(shù)據(jù)采集器。串口通信子程序完成采集模塊與數(shù)據(jù)綜合和裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸。
數(shù)據(jù)綜合和裝置實現(xiàn)IP模塊相關(guān)指令及3G模塊相關(guān)指令[7]，完成上網(wǎng)、建立連接、發(fā)送數(shù)據(jù)等功能。程序分為主程序、終端串口通信子程序。主程序完成3G模塊初始化與網(wǎng)絡(luò)連接等操作。串口通信子程序完成與數(shù)據(jù)采集器之間的數(shù)據(jù)傳輸，采用串口通信的方式控制3G模塊，通過向串口寫命令，對模塊發(fā)出控制指令，根據(jù)串口返回的信息來判斷執(zhí)行情況。這個過程和Windows里面的“超級終端”工具十分相似。消息是以“AT指令”的形式發(fā)出。AT指令集有一整套完備的功能，對標(biāo)準(zhǔn)的通信模塊都予以支持，支持標(biāo)準(zhǔn)的“AT指令集”，并且提供相應(yīng)的擴展指令。3G模塊支持?jǐn)嗑€重播機制，可以實現(xiàn)自動連接的功能。數(shù)據(jù)綜合和裝置程序的運行流程如圖4所示。
3 遠程監(jiān)控端的設(shè)計
遠程監(jiān)控端設(shè)于維保單位，用于實時監(jiān)測電梯的運行狀態(tài)，接收數(shù)據(jù)綜合、裝置和交換機發(fā)送的監(jiān)控數(shù)據(jù)與音視頻數(shù)據(jù)，并儲存在數(shù)據(jù)庫中。同時可以主動向數(shù)據(jù)綜合和裝置發(fā)送指令，進行實時電梯狀態(tài)及故障的查詢。當(dāng)電梯發(fā)生故障時，可以第一時間查看電梯運行狀態(tài)及乘客狀態(tài)，實施遠程救援，同時可以直接進行對話，了解現(xiàn)場情況?？赏ㄟ^各種移動通訊運營商的通訊網(wǎng)絡(luò)與各種移動通訊工具通訊，接收電梯運行狀態(tài)信息，或維護操作命令。遠程監(jiān)控端的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示。
遠程監(jiān)控端軟件采用B/S架構(gòu)模式[8]，開發(fā)動態(tài)Web頁面，Web服務(wù)器采用微軟公司的IIS6.0，數(shù)據(jù)庫采用SQL Server。采用Net Interface實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)端口，接收通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送來的電梯實時運行數(shù)據(jù)和音視頻數(shù)據(jù)；中間件CTRY實現(xiàn)各部分?jǐn)?shù)據(jù)的處理、數(shù)據(jù)緩存和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能，并將數(shù)據(jù)送至Web服務(wù)器進行實時監(jiān)控；采用DB服務(wù)器將網(wǎng)絡(luò)中接收到的電梯運行的實時數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，在Web服務(wù)器需要查詢時提取數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)；Web Server以監(jiān)測網(wǎng)頁的形式將電梯的實時運行情況，以及故障報警、音視頻的信息給用戶；用戶通過Web Browser瀏覽監(jiān)測中心的監(jiān)測情況并可實時跟蹤。用戶還可以通過Web Page查詢電梯的歷史運行情況和歷史故障列表等信息，在故障的同時通過視頻和音頻實時監(jiān)測電梯內(nèi)部情況并及時和電梯內(nèi)部被困人員溝通。遠程監(jiān)控端的軟件架構(gòu)如圖6所示。遠程監(jiān)控端的監(jiān)控界面如圖7所示。
4 結(jié)束語
本文設(shè)計了電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)，針對兩類電梯遠程監(jiān)控信號——電梯實時運行信號和轎廂音視頻信號的特點，分別進行數(shù)據(jù)采集，并由3G網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)分別進行數(shù)據(jù)傳輸，不但提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，節(jié)約了監(jiān)控系統(tǒng)的運行費用，而且還可以根據(jù)監(jiān)控終端的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸方式，提高了系統(tǒng)的適用性。該系統(tǒng)作為公司開發(fā)的新一代高速電梯的一個重要組成部分，已在多個項目中得到應(yīng)用，實際應(yīng)用效果表明，該監(jiān)控系統(tǒng)具有較好的適用性和推廣價值。下一步的研究是對該系統(tǒng)與電梯群控系統(tǒng)的功能做進一步整合，例如利用該系統(tǒng)采集的轎廂視頻信號對轎廂內(nèi)的乘客人數(shù)進行視頻識別，將結(jié)果提供給電梯群控系統(tǒng)，提高群控調(diào)度的效果。
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【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)平臺視頻監(jiān)控遠程監(jiān)控
一、引言
隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，自動化控制系統(tǒng)的要求也越來越高，從過去的集散式自動化控制發(fā)展到分布式自動化控制，再發(fā)展到目前流行的現(xiàn)場總線自動化控制，以及逐步成為趨勢的工業(yè)以太網(wǎng)自動化控制，目前基于網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的遠程無人值守自動化控制逐步得到了廣泛的關(guān)注、研究和應(yīng)用。由于網(wǎng)絡(luò)帶寬的擴充，使得基于網(wǎng)絡(luò)的遠程無人值守成為了可能，但是這也對監(jiān)控平臺提出了更高的要求，除了傳統(tǒng)的依靠傳感器監(jiān)測機電設(shè)備的生產(chǎn)狀態(tài)、工作狀態(tài)之外，還必須要對整個環(huán)境實施全方位的監(jiān)控，因而視頻監(jiān)控也要實現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)化的遠程控制。
過去傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控都是就近接線實現(xiàn)就近監(jiān)控，隨著數(shù)字化管控、一體化管控概念的提出，遠程視頻監(jiān)控也逐漸成為了當(dāng)前安全監(jiān)控、自動化監(jiān)控的必然需求，因此，如何基于以太網(wǎng)構(gòu)建遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，是當(dāng)前遠程監(jiān)控系統(tǒng)必須要解決的技術(shù)問題之一。本論文主要結(jié)合工業(yè)以太網(wǎng)的實際功能，對基于網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控平臺展開系統(tǒng)的分析設(shè)計與研究，以期能夠從中找到面向網(wǎng)絡(luò)的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用方法，并以此和廣大同行分享。
二、基于網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控平臺的總體分析
2.1設(shè)計原則
基于網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的遠程視頻監(jiān)控平臺，在設(shè)計時除了要滿足其基本的視頻監(jiān)控功能外，還必須結(jié)合實際的應(yīng)用需求進行設(shè)計，確保功能滿足的同時實現(xiàn)最佳的經(jīng)濟效益，為此，需要確立以下幾個設(shè)計原則：（1）先進性。基于網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)必須要足夠先進，要能夠滿足當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控設(shè)備的接口類型，整體采用性能優(yōu)良的監(jiān)控裝備，確保整個系統(tǒng)在相當(dāng)一段時間內(nèi)能夠保持領(lǐng)先的水平。（2）可靠性。從系統(tǒng)設(shè)計、部件選型、系統(tǒng)裝配、軟硬件配置等各個角度入手，都要確保系統(tǒng)的高可靠性，在任何惡劣環(huán)境以及網(wǎng)絡(luò)資源有限的情況下，監(jiān)控系統(tǒng)都能夠穩(wěn)定可靠工作。（3）方便性。整個監(jiān)控管理界面應(yīng)當(dāng)具有良好的人機交互性，即使不具備計算機操作知識的人員依然能夠方便的實現(xiàn)遠程視頻監(jiān)控和相關(guān)數(shù)據(jù)記錄的查閱、調(diào)取和管理，同時從系統(tǒng)的后期維護保養(yǎng)的角度來說，也要方便整個系統(tǒng)的維護和維修。（4）擴展性。系統(tǒng)除了要滿足當(dāng)前的監(jiān)控功能外，還必須設(shè)計一定的功能冗余，一方面要能夠?qū)崿F(xiàn)將來新監(jiān)控設(shè)備的補充，以實現(xiàn)新的監(jiān)控功能；另一方面還要設(shè)計適當(dāng)?shù)臄U容接口，以滿足系統(tǒng)日后的升級，包括更換更新的設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)擴容以及增加其他必要的控制模塊等。
2.2功能需求分析
（1）圖像視頻監(jiān)控功能?；诰W(wǎng)絡(luò)的遠程視頻監(jiān)控平臺，首要功能自然是圖像視頻監(jiān)控功能，該平臺系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠提供24小時不間斷的視頻監(jiān)控功能，同時自動存儲圖像視頻資料，以供后期查閱和調(diào)用管理。（2）數(shù)據(jù)管理功能。對于存儲的圖像視頻數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)按照時間節(jié)點自動存儲管理，通過所設(shè)計的數(shù)據(jù)庫管理軟件能夠?qū)嫶蟮囊曨l圖像數(shù)據(jù)方便的進行直接管理，按照用戶的管理需求進行數(shù)據(jù)管理。（3）用戶安全管理功能。由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化和遠程化，因此系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全性必須要著重設(shè)計，確保整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全，對于用戶登錄的權(quán)限，也必須加強管理，確保實現(xiàn)不同權(quán)限等級的用戶擁有不同的數(shù)據(jù)管理功能。
三、基于網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控平臺的實現(xiàn)
3.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1）網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的選擇。現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)的介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。目前雙絞線應(yīng)用的已經(jīng)比較少了，同軸電纜在遠距離傳輸方面并沒有突出的優(yōu)勢，而光纖目前是主流的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)，一方面因為光纖傳輸速率快，失真少，更重要的是光纖傳輸尤其適合應(yīng)用于遠程監(jiān)控，況且視頻圖像監(jiān)控所形成的視頻數(shù)據(jù)都是大流量數(shù)據(jù)，極易造成網(wǎng)絡(luò)的擁塞，而采用光纖作為傳輸介質(zhì)，極大的避免了網(wǎng)絡(luò)擁塞的發(fā)生。（2）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般有星型結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)以及總線型結(jié)構(gòu)等。各種類型的網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的性能對比見下表1。從表1可見，環(huán)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適宜應(yīng)用于遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，而且環(huán)形網(wǎng)絡(luò)由于具有鏈路冗余功能，因此能夠確保遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行。
3.2系統(tǒng)層次分析
基于網(wǎng)絡(luò)的遠程視頻監(jiān)控平臺系統(tǒng)，從前端攝像頭到后臺控制中心，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層次設(shè)計如下：（1）網(wǎng)絡(luò)攝像頭層。作為遠程視頻監(jiān)控平臺的最前端，采用網(wǎng)絡(luò)攝像頭的最大好處是避免了因接口轉(zhuǎn)換而帶來的成本上升的問題，直接采用RJ45接口將攝像頭拍攝到的視頻圖像畫面以通用的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議進行傳輸，簡化了網(wǎng)絡(luò)層次和結(jié)構(gòu)。（2）網(wǎng)絡(luò)傳輸層。采用光纖構(gòu)建的千兆工業(yè)以太網(wǎng)是整個遠程視頻監(jiān)控平臺系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，承擔(dān)著視頻圖像數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。在網(wǎng)絡(luò)傳輸層，網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺通過環(huán)形拓?fù)鋵崿F(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)冗余連接，即控制網(wǎng)上任何一點的單一鏈路連接意外斷開，系統(tǒng)都能通過環(huán)網(wǎng)的反方向提供后備鏈路，保證系統(tǒng)可用性的同時兼顧經(jīng)濟性，環(huán)網(wǎng)主干鏈路全部采用單模光纖，保證故障切換時間均
3.3系統(tǒng)軟件配置
（1）終端顯示層程序。作為遠程視頻監(jiān)控平臺系統(tǒng)的終端，其顯示程序采用了人機交互性友好的組態(tài)軟件進行開發(fā)，能夠借助于三維圖形逼真的還原監(jiān)控現(xiàn)場的場景；另一方面，該顯示程序除了要能夠?qū)崿F(xiàn)不同視頻攝像頭監(jiān)測畫面之間的切換，還必須要能夠?qū)Ξ嬅孢M行存儲管理。下面重點分析視頻采集程序的實現(xiàn)。（2）視頻采集軟件子程序。視頻采集模塊主要是通過相關(guān)函數(shù)接收來自攝像頭傳輸過來的視頻信息。在程序設(shè)計中調(diào)用ReadStreamData（HANDLE hChannelHandle，void* DataBuf， DWORD*Length，int* FrameType）函數(shù)來讀取參數(shù)hChannelHandle對應(yīng)的視頻通道的音視頻數(shù)據(jù)流，并按照參數(shù)Length指定的緩沖區(qū)大小，將數(shù)據(jù)流讀取到數(shù)組DataBuf中，同時返回當(dāng)前讀取的數(shù)據(jù)流的幀長度。這樣系統(tǒng)就可以對數(shù)組中的數(shù)據(jù)流信息進行后續(xù)的處理，如本地音視頻的預(yù)覽等。
四、結(jié)語
由于圖形視頻監(jiān)控具有直觀、醒目的特點，因此在現(xiàn)代化的自動化控制系統(tǒng)中逐漸凸顯出特殊的監(jiān)控作用，對于確保整個生產(chǎn)環(huán)境的安全具有至關(guān)重要的作用?；诠I(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)的遠程視頻監(jiān)控平臺，是將遠程測控技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)合的又一個典型應(yīng)用，本論文重點針對遠程視頻監(jiān)控平臺的結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)，給出系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)方案，對于其他技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用遠程視頻監(jiān)控技術(shù)提供了很好的范本，是值得推廣應(yīng)用的。
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關(guān)鍵詞：RS-485，分戶熱計量，SN75LBC184
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關(guān)鍵詞：數(shù)字電視；自動化；TCP/IP協(xié)議；實時監(jiān)控
隨著地面數(shù)字電視技術(shù)的普及與推廣，我國將全面的構(gòu)建地面數(shù)字電視廣播網(wǎng)，各地將廣泛采用越來越多的地面數(shù)字電視發(fā)射機。為了確保整個地面數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和安全性，必須構(gòu)建一個數(shù)字電視自動化監(jiān)控系統(tǒng)，對所有的地面數(shù)字電視發(fā)射機實現(xiàn)實時、有效地管理。
在過去的工作中，值班人員對發(fā)射機進行監(jiān)控，需要定時在發(fā)射機房內(nèi)通過巡機來檢查發(fā)射機的工作狀態(tài)，對發(fā)射機進行操作時需要在機房內(nèi)對發(fā)射機的控制面板手動操作。為了進一步提高系統(tǒng)工作效率，必須要有一套自動化遠程控制和監(jiān)測發(fā)射機的系統(tǒng)，替代傳統(tǒng)的人力手動操作。
目前，國內(nèi)包括地面數(shù)字電視發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)在內(nèi)的廣播電視發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)還不夠完善，主要存在以下問題：第一，各發(fā)射臺站的地面數(shù)字電視發(fā)射機型號各異，各類型號的發(fā)射機硬件接口各不相同，相互之間又難以兼容，很難實現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控。第二，大多數(shù)發(fā)射臺站發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)是專門為過去模擬電視廣播發(fā)射機設(shè)計使用的，無法實現(xiàn)對新一代數(shù)字電視廣播發(fā)射機的監(jiān)控，并且監(jiān)控系統(tǒng)的自動化程度比較低，無法滿足現(xiàn)在的需求。
1 數(shù)字電視自動化監(jiān)控系統(tǒng)需求及目標(biāo)
為了克服上述問題并提高節(jié)目播出的可靠性，地面數(shù)字電視播出系統(tǒng)必須是一套集自動開關(guān)機、節(jié)目監(jiān)控、功率告警、故障設(shè)備自動監(jiān)測和切換于一體的自動化監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)詳細需求如下：（1）實時接收顯示發(fā)射機的狀態(tài)信息，可隨時查詢處理接收到的相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)。（2）實時的聲光報警系統(tǒng)，可以根據(jù)不同的突發(fā)狀況，自設(shè)定報警提示值班人員。（3）系統(tǒng)應(yīng)具有完善的安全防范措施，有記錄操作任務(wù)的功能，能對發(fā)射機狀態(tài)變化進行查詢、統(tǒng)計。
2 數(shù)字電視自動化監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計
基于上述需求及目標(biāo)，我們通過采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議設(shè)計了一種地面數(shù)字電視自動化監(jiān)控系統(tǒng)，同時保證了該系統(tǒng)的通用性和未來的可擴展性。目前，TCP/IP是一種應(yīng)用成熟的雙向通信協(xié)議，而且基于此協(xié)議的各種應(yīng)用設(shè)備和技術(shù)可供選擇的很多，最終我們選擇TCP/IP協(xié)議作為我們設(shè)計數(shù)字電視自動化系統(tǒng)的核心協(xié)議。
基于TCP/IP協(xié)議的數(shù)字電視自動化監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。由圖1可知：我們首先通過接口協(xié)議轉(zhuǎn)換器將不同的硬件協(xié)議接口統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為支持TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)接口，然后通過基于TCP/IP協(xié)議開發(fā)的軟件實現(xiàn)對所有發(fā)射機統(tǒng)一的監(jiān)控，在一個監(jiān)控終端下實現(xiàn)對多個不同類型的地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機的集中控制，并最終形成高集成度的自動化監(jiān)控系統(tǒng)。
3 數(shù)字電視自動化監(jiān)控系統(tǒng)組成
發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)是發(fā)射機日常工作中的核心系統(tǒng)。它必須具備實時監(jiān)測發(fā)射機各部件工作狀態(tài)，數(shù)據(jù)指標(biāo)，具備簡單的遠程操作功能，可以自動或者手動的開關(guān)機，切換主備機，切換主備信號源，切換發(fā)射機主備激勵器，調(diào)節(jié)輸出功率，對故障狀態(tài)可以有效報警和記錄等。由圖1可知，基于TCP/IP協(xié)議的地面數(shù)字電視自動化監(jiān)控系統(tǒng)主要包括：被監(jiān)控的數(shù)字電視發(fā)射機、監(jiān)控接口、接口協(xié)議轉(zhuǎn)換器、網(wǎng)絡(luò)交換機和監(jiān)控終端等。
3.1 被監(jiān)控設(shè)備
發(fā)射機是地面數(shù)字電視自動化監(jiān)控系統(tǒng)的主要監(jiān)控對象。通常情況下，地面數(shù)字電視發(fā)射機和遠程監(jiān)控終端是通過相應(yīng)的監(jiān)控接口來通信的，雙方實時傳輸監(jiān)控數(shù)據(jù)。
3.2 接口協(xié)議轉(zhuǎn)換器
地面數(shù)字電視自動化監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)是通過統(tǒng)一的監(jiān)控終端實現(xiàn)對所有發(fā)射機的監(jiān)控?？墒潜O(jiān)控終端的接口有限，通常還采用了不同的網(wǎng)絡(luò)交換協(xié)議，很難保證通訊接口能夠直接連接所有發(fā)射機。為此我們在地面數(shù)字電視自動化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計過程中利用接口協(xié)議轉(zhuǎn)換器將不同的硬件協(xié)議接口統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為支持TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)接口。
3.3 網(wǎng)絡(luò)交換機
地面數(shù)字電視自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用了TCP/IP協(xié)議，該系統(tǒng)把以太網(wǎng)集線器作為整個遠程監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)交換機，這樣就可以方便地把監(jiān)控終端與各發(fā)射機連接起來，同時實現(xiàn)了遠程監(jiān)控系統(tǒng)的可擴展性。
3.4 監(jiān)控終端
為了提高系統(tǒng)的兼容性、便利性，通常采用計算機或服務(wù)器作為地面數(shù)字電視自動化監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控終端。工程技術(shù)人員通過監(jiān)控終端觀察分析系統(tǒng)反饋的發(fā)射機狀態(tài)信息，隨時掌握發(fā)射機工作情況，及時應(yīng)對各種突發(fā)狀況，并且可以通過監(jiān)控終端對地面數(shù)字電視系統(tǒng)進行遠程控制。
數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備型號繁多，不同通訊協(xié)議的指令、數(shù)據(jù)很難兼容，為此首先需要通過集成監(jiān)控系統(tǒng)軟件解析各種通信協(xié)議，將各種不同的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議重新包裝在TCP/IP協(xié)議之上，這個過程又叫作協(xié)議包裝，從而把不同發(fā)射機的監(jiān)控數(shù)據(jù)統(tǒng)一用以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進行傳輸。
當(dāng)今數(shù)字電視發(fā)射機本身都具備遙控遙測接口，用于遠程或本地模式下對發(fā)射機工作模式進行設(shè)置、控制、實時狀態(tài)監(jiān)測。通過網(wǎng)絡(luò)，操作人員可以實時監(jiān)測發(fā)射設(shè)備的工作狀態(tài)，通過接收到的功率、駐波比、反射功率、工作溫度等數(shù)據(jù)判斷設(shè)備運行情況，并可以設(shè)計參數(shù)報警門限；可以訪問設(shè)備的控制器來遠程操作發(fā)射機，發(fā)出開關(guān)機、復(fù)位、切換等指令；可以訪問記錄數(shù)據(jù)，掌握發(fā)射機故障信息，操作日志，自動抄表等。
此外，為了保障地面數(shù)字電視自動化監(jiān)控系統(tǒng)的可擴展性，可以預(yù)留一些可擴展的協(xié)議實現(xiàn)接口。當(dāng)需要接入新的發(fā)射機時，通過監(jiān)控系統(tǒng)軟件的擴展接口解析新的通信協(xié)議，就可以實現(xiàn)對新接入的發(fā)射機進行監(jiān)控。該系統(tǒng)的投入使用將以往以人為主的監(jiān)聽監(jiān)測管理方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐约夹g(shù)為主，以人為輔，人機結(jié)合的方式，極大地提高了安全播出保障能力，同時也增強了值班過程中應(yīng)對電視節(jié)目出現(xiàn)停播等突發(fā)事件的能力，確保了安全播出，不斷地把安全播出工作推向前進。
該系統(tǒng)通過對發(fā)射機的實時監(jiān)控，極大地提高了發(fā)射臺工作效率，同時也增強了工作中應(yīng)對發(fā)射機故障等突發(fā)事件的應(yīng)急處理能力，確保了安全播出。該系統(tǒng)可以供各個發(fā)射臺站借鑒。
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關(guān)鍵詞：閘門；PLC；監(jiān)控系統(tǒng)
中圖分類號：TV663文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：
在水工建筑物的固定式和移動式機械中占有重要地位的閘門啟閉機械，早期以繩毅式、鏈條式、多節(jié)拉桿式為主，但由于其操作的不是自由懸掛的重物，而是沿導(dǎo)向門槽作上下移動或者是繞著支絞作旋轉(zhuǎn)運動的閘門。可靠性，安全系數(shù)低，很難精確的控制。
隨著經(jīng)濟和液壓技術(shù)的不斷發(fā)展，傳動穩(wěn)定的液壓啟閉機逐步取代了那些比較落后的繩毅式、鏈條式、多節(jié)拉桿式的啟閉機。作為一種比較完善而又經(jīng)濟的先進的傳動裝置，其動力機構(gòu)為油缸，由于油缸能夠產(chǎn)生很大的下壓力，所以，當(dāng)采用液壓啟閉機操作閘門下降時，閘門就無需加重，因此也就可以減少驅(qū)動裝置的額定啟升容量。
一種典型的水閘自動化監(jiān)控系統(tǒng)，其現(xiàn)地控制單元LCU(Local Control Unit)有的采用8位或16位單片機，致命的缺點是不便于擴充；而可編程控制器(Programmable Logic Controller)簡稱PLC因其具有邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶和算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信及PID回路調(diào)節(jié)等功能在閘門監(jiān)控系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。PLC更符合工業(yè)現(xiàn)場的要求：高可靠性、強抗各種干擾的能力、編程安裝使用簡便、低價格長壽命。
由于傳統(tǒng)的液壓啟閉機控制系統(tǒng)存在控制線路復(fù)雜，維護工作繁重，可靠性低，不能對整個水電站進行自動控制，遠程通訊能力欠缺等缺點和局限性，所以越來越不能滿足水電站的生產(chǎn)發(fā)展。
1分布式監(jiān)控系統(tǒng)的介紹
在我國的自動化控制領(lǐng)域中自動化控制系統(tǒng)主要分為分布式監(jiān)控系統(tǒng)和集中式監(jiān)控系統(tǒng)。分布式監(jiān)控系統(tǒng)以控制對象分散為主要特征。以控制對象為單元設(shè)置多套相應(yīng)的裝置，構(gòu)成現(xiàn)地控制單元，完成控制對象的數(shù)據(jù)采集和處理、電機機組等主要設(shè)備的控制和調(diào)節(jié)以及裝置的數(shù)據(jù)通信等。每孔閘門或一定數(shù)量的閘門配置一個現(xiàn)地控制單元(Local ControlUnit，簡稱LCU)，每個LCU可構(gòu)成一個獨立的控制回路。其中某一個現(xiàn)場控制單元發(fā)生故障不會影響其他現(xiàn)場控制單元的正常工作。
2分布式系統(tǒng)在閘門監(jiān)控系統(tǒng)中的運用
控制系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，一個較標(biāo)準(zhǔn)的PLC閘群控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖，其可分為三層式結(jié)構(gòu)：現(xiàn)地控制層、集中控制層和遠程監(jiān)控層。
現(xiàn)地控制層的每孔閘門配置一個現(xiàn)地PLC，收集閘位、水位和各種現(xiàn)場開關(guān)量、模擬量信息并上傳至集控層PLC，同時接受集控PLC的命令并通過接口執(zhí)行。集控層PLC主要目的是作為上位機和現(xiàn)地PLC交互信息的硬件中轉(zhuǎn)站，有著速度快、功能強大和穩(wěn)定性高等特點。集控層上位機的人機交互系統(tǒng)一般由相應(yīng)的組態(tài)軟件構(gòu)成，在監(jiān)控閘群系統(tǒng)的同時，肩負(fù)著與遠程監(jiān)控層交互信息的功能，因此遠地監(jiān)控層也可通過公眾網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測閘群控制的狀況。
具體來說，該控制方案有著以下顯著優(yōu)點：
(1)現(xiàn)地PLC功能強大：由于是工業(yè)級產(chǎn)品，現(xiàn)地層PLC均為模塊化結(jié)構(gòu)，設(shè)計、安裝、維護非常方便；且功能強大、穩(wěn)定性高、可擴展性強；設(shè)備接口種類的選擇面也很廣。
(2)集控層功能增強：集控層在上位機和現(xiàn)地PLC之間加設(shè)了高性能的主控PLC，作為硬件的信息中轉(zhuǎn)站，使得集控層工作更穩(wěn)定；同時，由于分擔(dān)了上位機的大部分工作，因此上位機可增加上傳通訊的功能，使得建立更高級的遠地監(jiān)控層成為現(xiàn)實。
(3)增加了遠地監(jiān)控層：在閘群控制的發(fā)展方向上，江河流域控制以及跨流域控制是其中重要的一項內(nèi)容。因此，遠地監(jiān)控層的建立成為必然趨勢，而PLC系統(tǒng)的強大功能為其建立打下了堅實的基礎(chǔ)。
3閘門監(jiān)控系統(tǒng)的主從站PLC選擇
3.1閘門監(jiān)控系統(tǒng)從站PLC的選擇
閘控系統(tǒng)從站PLC主要用于接受主站命令和上傳現(xiàn)場信息，因此較強的實時通訊能力是必備的。由于現(xiàn)場的閘位信息、荷重信息和水位信息需要在本地計算和顯示，所以從站PLC不能只具備輸入/輸出功能，還必須具有一定的計算能力，即現(xiàn)場智能設(shè)備必須具備CPU單元。另外，由于閘控現(xiàn)場需要一些必要的開關(guān)量輸入/輸出的信號交互，因此如果從站PLC能集成一定數(shù)量的Dl/DO點。
3.2閘控系統(tǒng)的主站PLC選擇
閘控系統(tǒng)的主站在整個控制系統(tǒng)中起到了承上啟下的關(guān)鍵中樞作用。對于下級的現(xiàn)地層設(shè)備來說，它負(fù)責(zé)實時收集全部閘門現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)信息，并下達相應(yīng)的操作命令；對于上級的上位機操作系統(tǒng)來說，它負(fù)責(zé)處理各種現(xiàn)場上傳的狀態(tài)信息并將相應(yīng)的信息上傳給上位機用于顯示和判斷，同時也接受上位機下達的命令。因此，在主站PLC選擇上，選擇S7-400 系列PLC。
4閘門控系統(tǒng)的通訊方式
閘控系統(tǒng)在現(xiàn)場控制層面，采用了PorfiBus一DP工業(yè)現(xiàn)場總線作為集控層與現(xiàn)地層之間的通訊方式。從站PLC通過ProfiBus一DP總線與集中控制層的主站PLC采用主――從方式連網(wǎng)通訊，現(xiàn)場各種設(shè)備的狀態(tài)信息均通過從站上傳到主站中，同時主站也通過分布在相應(yīng)閘門旁的從站向現(xiàn)場控制和保護設(shè)備發(fā)送命令。在集中控制層面，采用的工業(yè)以太網(wǎng)的通訊方式。主站PLC通過以太網(wǎng)口直接與上位機連接，采用以太網(wǎng)通訊的方式與上位機交互信息。上位機采用WinCC軟件對現(xiàn)地控制層和集中控制層進行組態(tài)和建立人機交互界面。
ProfiBus-DP經(jīng)過優(yōu)化的高速、廉價的通信連接，專為自動控制系統(tǒng)和設(shè)備己分散的I/0之間通信設(shè)計，使用ProfiBus-DP模塊可取代價格昂貴的24V或0～20mA并行信號線。ProfiBus-DP用于分布式控制系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)傳.輸。
PROFIBUS-DP的基本功能有：DP主站和DP從站間的循環(huán)用戶數(shù)據(jù)傳送；各DP從站的動態(tài)激活和解除激活；檢查DP從站的組態(tài)；強大的診斷功能，三級診斷信息(本站診斷、模塊診斷、通道診斷)；輸入或輸出的同步；通過總線給DP從站分配地址：保證每個DP從站最大為246字節(jié)的輸入和輸出數(shù)據(jù)：通過總線給DP主站進行配置。
與傳統(tǒng)的控制方法相比，Profibus 閘門監(jiān)控系統(tǒng)有以下突出優(yōu)點：①用一條電纜實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備和現(xiàn)場控制了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)連以及現(xiàn)場控制了系統(tǒng)和集中控制級系統(tǒng)及中央控制級系統(tǒng)的轉(zhuǎn)連，使用數(shù)字化通信代替了4～20 mA或24V DC信號，增強了現(xiàn)場級信息集成量；②系統(tǒng)的開放性、可操作性、轉(zhuǎn)換性大大增強，不同廠家的產(chǎn)品和專長技術(shù)只要使用同一總線標(biāo)準(zhǔn)，即可進行系統(tǒng)集成；③系統(tǒng)的可靠性、可維護性好，采用Profibus連接方式替代一對一的I/ O連接，減少了由接線點造成的不可靠因素，同時系統(tǒng)具有現(xiàn)場級設(shè)備的在線故障診斷、報警、記錄功能，可完成現(xiàn)場設(shè)備的遠程參數(shù)設(shè)定、修改等參數(shù)化工作，增強了系統(tǒng)的可維修性；④降低了系統(tǒng)及工程造價
對于大范圍、大規(guī)模I/ O的分布式系統(tǒng)，Profibus節(jié)省了大量的線纜，I/O模塊及電纜敷設(shè)工程費用，從而減少了工程成本.綜上所述，Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)對于閘門監(jiān)控系統(tǒng)提供了可行的解決方案，代表著控制技術(shù)數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展方向，具有廣闊的應(yīng)用前景。
5總結(jié)
本論文主要淺要討論基于PLC的閘門控制系統(tǒng)，水電站閘門的傳統(tǒng)繼電器控制和卷揚啟閉機正反轉(zhuǎn)控制閘門升降的模式，采用PLC和液壓控制的模式對閘門進行控制。
參考文獻：
關(guān)鍵詞： 自動化監(jiān)控；閘門控制；數(shù)據(jù)采集；GPRS傳輸
中圖分類號：U495 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671－7597（2012）0310024－02
1 GPRS閘位聯(lián)控系統(tǒng)研究的理論意義及應(yīng)用價值
水閘是水利系統(tǒng)最基礎(chǔ)的工程，在防洪排澇搶險過程中扮演著重要角色，對保護工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財產(chǎn)安全以及環(huán)境保護等諸多方面都發(fā)揮著巨大的積極作用，但是我國的水利自動化技術(shù)比較落后，每年會由于洪澇災(zāi)害造成巨大的經(jīng)濟損失[1]，因此閘門的即時合理控制問題，是關(guān)系到水利工程的安全，關(guān)系到保護工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財產(chǎn)安全，以及綜合利用水資源的問題，因此GPRS閘位聯(lián)控系統(tǒng)具有極高的應(yīng)用價值。
2 系統(tǒng)構(gòu)成及功能描述
GPRS閘位聯(lián)控系統(tǒng)主要功能為：水閘現(xiàn)場監(jiān)控平臺是基于產(chǎn)品化、模塊化、通用化思想而研制開發(fā)出來的新一代水閘遠程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要用于水庫、灌區(qū)、河道、供水渠的閘門現(xiàn)地控制和遠程控制，可在現(xiàn)地單控、群控，也可在異地遠程遙控。
GPRS閘位聯(lián)控系統(tǒng)由水利系統(tǒng)的流域管理中心、各縣市設(shè)立的分中心監(jiān)測站、以及水閘現(xiàn)場的水文遙測單元構(gòu)成的三級網(wǎng)絡(luò)組成。通過建立GPRS閘位聯(lián)控系統(tǒng)，將可以改善水文信息的采集、傳送和信息處理的手段，縮短數(shù)據(jù)采集和信息處理所需的時間，還可以提高信息采集和傳輸?shù)目煽啃裕岣吡饔蚋鞣N監(jiān)測信息的處理能力。
3 總體設(shè)計方案
3.1 閘位控制原理
1）GPRS閘位聯(lián)控系統(tǒng)原理：GPRS閘位聯(lián)控系統(tǒng)主要工作原理將各種傳感器的流量、水位、雨量模擬量和閘門、水泵的開關(guān)量數(shù)據(jù)傳送到各監(jiān)測站，通過 WLB-268型遠程測控終端機完成數(shù)據(jù)的采集，并把采集的數(shù)據(jù)通過 GPRS網(wǎng)絡(luò)無線數(shù)據(jù)傳輸方式主動傳輸至調(diào)度中心，調(diào)度中心控制機能夠?qū)崟r監(jiān)測水閘泵站現(xiàn)場的情況，并可以遠程控制閘門、水泵的開關(guān)，實現(xiàn)監(jiān)測點的自動化控制。
2）GPRS閘位聯(lián)控系統(tǒng)特點：
① 技術(shù)先進：系統(tǒng)采用了當(dāng)今最先進的無線高速數(shù)據(jù)分組傳輸技術(shù)，在數(shù)據(jù)采集和傳輸方面具有無可比擬的先進性，可以實時在線運行任意查詢、加報、自動傳送信號。
② 安全可靠：系統(tǒng)采用了多級管理和權(quán)限控制，強大的系統(tǒng)安全管理和數(shù)據(jù)保護措施，對水利設(shè)施的日常監(jiān)控提供了安全保障。
③ 實用耐久：GPRS閘位聯(lián)控系統(tǒng)適應(yīng)性極強，功能完善，性能穩(wěn)定可靠。
④ 管理方便：系統(tǒng)采用C++語言開發(fā)的大型檢測軟件，操作界面充滿人性化；可用于現(xiàn)地顯示與控制，還可以異地遠程集中顯示，測量準(zhǔn)確，操作簡單，工作可靠，維修方便。
3.2 組成原理
GPRS閘位聯(lián)控系統(tǒng)主要由傳感器檢測模塊、控制模塊、執(zhí)行模塊、遠程監(jiān)控通信模塊等部分組成，各部分具體原理分析如下：
3.2.1 傳感器檢測模塊
1）傳感器檢測的要求
GPRS閘位聯(lián)控系統(tǒng)的控制對象為水位，由于水位參數(shù)的特性，使它受環(huán)境影響比較大，如果采用一般方法測量水位流量等，將無法達到精度要求；而且由于水閘現(xiàn)場工作環(huán)境較為復(fù)雜，單個傳感器獨立使用的場合很少，更多的是有多個傳感器同時應(yīng)用，來實現(xiàn)多參數(shù)的測量和多對象的控制。
因此，在GPRS閘位聯(lián)控系統(tǒng)中，傳感器檢測模塊采用了多組多種傳感器進行數(shù)據(jù)采集，為了防止采集的數(shù)據(jù)信號出現(xiàn)失真，由多個傳感器組成的檢測網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿足以下要求：① 能夠協(xié)作地實時監(jiān)控、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對信息進行處理，獲得詳盡準(zhǔn)確的信息，并傳送這些信息到控制中心。② 為了增強操作性，傳感器網(wǎng)絡(luò)建立了開放的、分層的體系結(jié)構(gòu)。
2）數(shù)據(jù)采集PLC
① 可編程序控制器PLC的功能
數(shù)據(jù)采集的核心為PLC，由PLC進行所有采集數(shù)據(jù)的處理，由傳感器網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)送入PLC輸入單元，經(jīng)過轉(zhuǎn)換模塊進行數(shù)據(jù)處理[4]；PLC按照設(shè)置的程序完成對水位流量的自動測量控制，實現(xiàn)水閘的自動控制、數(shù)據(jù)信息的傳送；系統(tǒng)能實時記錄數(shù)據(jù)。
② 可編程序控制器PLC的優(yōu)勢
采用PLC裝置進行數(shù)據(jù)采集，操作簡單，系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定；通過可編程控制器為核心組成的傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，自動化程度高、功能齊全，能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制、自動保護及信息傳遞等功能，能可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)自身故障診斷，判斷設(shè)備故障的狀況，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息；數(shù)據(jù)顯示功能為檢查和分析設(shè)備的運行情況提供依據(jù)，從而提高了綜合管理水平。
3）傳感器檢測模塊的組成
主要由浮子式水位計、壓力式水位計、雨量計、水位差計、XZK-3型無線閘門開度檢測儀、XHZ-3型閘門開度荷重測控儀、閘門開度傳感器、閘門荷重傳感器、閘門數(shù)據(jù)采集終端等組成，數(shù)據(jù)采集方面使用三菱PLC可編程控制器。
3.2.2 控制模塊
1）控制原理
GPRS閘位聯(lián)控系統(tǒng)閘門控制的是水位和流量，由于水位流量值是具有較大滯后時間常數(shù)的控制對象，以往采用的位式或者連續(xù)控制等技術(shù)，控制質(zhì)量不高，存在很多問題，如超調(diào)量 大、穩(wěn)定時間 長等。為避免控制質(zhì)量不高的問題，在GPRS閘位聯(lián)控系統(tǒng)中，采用了PID控制器來加強對水閘的控制。
PID控制器具有穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，當(dāng)水位流量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確時，即其它控制技術(shù)難以應(yīng)用時，水位流量數(shù)據(jù)參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定時，采用PID控制技術(shù)最為方便，PID控制器中比例項的主要作用是糾正偏差；積分項用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度；微分項的作用是減小系統(tǒng)的超調(diào)量，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
2）PID控制器的參數(shù)整定
① 利用臨界比例法進行 PID控制器參數(shù)的整定，步驟如下：
首先預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；
僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；
在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數(shù)。
在實際調(diào)試中，只能先大致設(shè)定一個經(jīng)驗值，然后根據(jù)調(diào)節(jié)效果修改：
對于液位系統(tǒng)： （%）20-80， （分）15；
對于流量系統(tǒng)： （%）40-100， （分）0.11；
對于壓力系統(tǒng)： （%）30-70， （分）0.4-3。
② GPRS閘位聯(lián)控系統(tǒng)PID控制器主要是由研華工控機WLB-268型遠程測控終端機來實現(xiàn)的，主要包括AT89S51單片機、1片RAM6264、1片EEPROM2861A、用于8位LED顯示和鍵盤接口的可編程I/O接口芯片8255A，以及其他的必要的邏輯器件組成。
3.2.3 執(zhí)行模塊
1）執(zhí)行模塊工作原理
GPRS閘位聯(lián)控系統(tǒng)的執(zhí)行模塊主要是控制連接水閘的電動機，當(dāng)控制系統(tǒng)的運行指令發(fā)出后，執(zhí)行模塊根據(jù)指令操作，完成水閘的啟閉控制，執(zhí)行模塊的好壞是直接影響整個系統(tǒng)的質(zhì)量的關(guān)鍵因素。
① 閘門控制采用閉環(huán)控制方式，是應(yīng)用最為廣泛的控制方式，這種控制方式的控制精度較高，只要被控量偏離了給定值，系統(tǒng)就會自行糾偏，具有抑制內(nèi)外干擾對被控量的影響的能力，因此，閘門控制采用了閉環(huán)控制方式。
② GPRS閘位聯(lián)控系統(tǒng)的執(zhí)行模塊工作原理：采用單片機作為智能控制器件，利用其精確定時能力，根據(jù)水閘行程 等于速度 與時間 的乘積關(guān)系，在預(yù)先設(shè)定控制高度 條件下，根據(jù)上升、下降、定位、鎖定等信息，計算出定時時間，自動完成水閘升降定位控制。
2）執(zhí)行模塊的組成
執(zhí)行模塊主要由一個12位的 轉(zhuǎn)換器、功率放大電路和電機組成。 轉(zhuǎn)換器接收來自單片機的控制信號，并轉(zhuǎn)換為模擬信號，經(jīng)放大控制電動機的運行，從而達到控制水閘的目的。為提高轉(zhuǎn)換精度，采用分辨率為12的DAC1230，其輸出電流穩(wěn)定時間為 ，非線性誤差為0.018%FSR，功耗為20mW。
3.2.4 遠程監(jiān)控通信模塊
監(jiān)控中心通過移動網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)通信，采集的數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)主動傳輸至水利調(diào)度中心，調(diào)度中心的控制機可以監(jiān)測現(xiàn)場的實時情況，并可以遠程控制現(xiàn)場水閘的開關(guān)，如果通信線路出現(xiàn)故障，能夠自動發(fā)出報警提示，采用GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ嵎绞?，很好地解決了制約水利控制系統(tǒng)的遠程數(shù)據(jù)傳輸問題。通過GPRS遠程設(shè)置和短信息設(shè)置功能，可以方便地對水情要素如水位、雨量、流量等環(huán)境數(shù)據(jù)的采集讀取，真正實現(xiàn)了遠程監(jiān)測和數(shù)據(jù)共享的功能。
GPRS模塊主要用于數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收以及短消息的接收；ARM模塊完成傳感器數(shù)據(jù)的編碼和TCP/IP封裝，控制GPRS模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心，并接收和執(zhí)行監(jiān)控中心發(fā)送的控制命令；監(jiān)控中心為通過以太網(wǎng)卡連入Internet中的一臺具有固定IP的計算機，采用開發(fā)工具調(diào)用Winsock控件編寫監(jiān)控軟件，用于接收、處理和顯示各個監(jiān)控點發(fā)送的數(shù)據(jù)，并對監(jiān)控點發(fā)送控制命令。
GPRS模塊采用MC35，MC35模塊主要由射頻天線、內(nèi)部Flash、SRAM、GSM基帶處理器、匹配電源和一個40腳的ZIF插座組成。GSM基帶處理器用來處理外部系統(tǒng)通過串口發(fā)送AT指令。射頻天線實現(xiàn)信號的調(diào)制和解調(diào)，以及外部射頻信號與內(nèi)部基帶處理器之間的信號轉(zhuǎn)換[5]。
4 結(jié)論
本文通過對GPRS閘位聯(lián)控系統(tǒng)總體框架的研究和分析，在此基礎(chǔ)上，進行了系統(tǒng)的軟硬件的設(shè)計，包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集傳感器模塊，邏輯控制模塊，以及數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)等，通過研究，實現(xiàn)了一個完整的水閘監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，減輕了運行人員的現(xiàn)場監(jiān)控量，提高了泵站自動化水平，GPRS閘位聯(lián)控系統(tǒng)系統(tǒng)將發(fā)揮其更加積極的社會經(jīng)濟效益。
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傳統(tǒng)電視發(fā)射機需人工定時監(jiān)測、手工記錄，這樣人工值班方式勞動強度大，容易誤操作，造成停播事故。近年來，我臺發(fā)射機的固化、數(shù)字化逐漸完成推動了發(fā)射臺播出自動化的成熟和完善。新購電視發(fā)射機具備遠程監(jiān)控相應(yīng)的控制部件，并在此基礎(chǔ)上采用自動化控、檢測技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對電視發(fā)射機實施本地及遠程遙控，對發(fā)射機運行參數(shù)和運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，實現(xiàn)電視發(fā)射的自動化，做到有人值班、無人值守，甚至無人值班。
近幾年，購買了4臺全固態(tài)發(fā)射機，在此基礎(chǔ)上與北京崇遠信達科貿(mào)有限公司合作實施我臺電視發(fā)射機房的智能化監(jiān)控系統(tǒng)。
1 智能化監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能
1）本地遠程遙控電視發(fā)射機，包括自動開、關(guān)機狀態(tài)控制，重點參數(shù)的調(diào)整、模擬量開關(guān)量的獲取，主備激勵器自動切換；
2）實時監(jiān)測，顯示發(fā)射機各單元的重要運行參數(shù)、實現(xiàn)超限報警、故障報警、故障自動定位，故障自動記錄，故障查詢；
3）利用視頻插入測試行信號，實現(xiàn)對發(fā)射機的主要視頻指標(biāo)進行實時監(jiān)測；
4）系統(tǒng)是有報警功能，當(dāng)出現(xiàn)設(shè)備故障或參數(shù)超限時，系統(tǒng)做出聲光報警及發(fā)手機短信報警；
5）可控制巡檢，排障、報表等日常事務(wù)，可根據(jù)運行參數(shù)，分析設(shè)備的狀態(tài)，提出維護建議，防患于未然；
6）發(fā)射臺內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)，各機房實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，所有數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)專線傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，以便中心人員實時了解情況；
7）組網(wǎng)方式靈活，可根據(jù)用戶條件使用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)；
8）完全兼容數(shù)字電視發(fā)射機測控要求。
2 發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)
發(fā)射機參數(shù)采集控制采用“分布式”的控制結(jié)構(gòu)，即每一部發(fā)射機對應(yīng)一個采集控制器，采集控制器可以脫離計算機系統(tǒng)獨立工作，并且整個發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)不對發(fā)射機的正常工作產(chǎn)生任何干擾。采集控制器之間無任何依賴關(guān)系，某一個采集控制器出現(xiàn)故障，不影響整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)。
采集控制器是監(jiān)控系統(tǒng)與發(fā)射機之間的橋梁，它負(fù)責(zé)采集發(fā)射機的相關(guān)工作參數(shù)，同時可以接受遠程控制指令對發(fā)射機進行遙控操作。它內(nèi)涵時鐘系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)設(shè)的時間參數(shù)對發(fā)射機進行遙控操作，自動開關(guān)機操作。且預(yù)留了進行自動倒天饋操作的接口，為將來的功能擴展奠定了基礎(chǔ)。
圖1 發(fā)射臺自控結(jié)構(gòu)框圖
3 信源自動控制及監(jiān)視監(jiān)聽
發(fā)射臺站的每套節(jié)目都規(guī)劃了兩路信號源。通光纜（微波）的發(fā)射臺站以光纜（微波）信號為主用，衛(wèi)星信號為備用。不通光纜（微波）的臺站使用兩路衛(wèi)星信號源為備份。
計算機輔助廣播電視監(jiān)控系統(tǒng)為每套節(jié)目預(yù)留了四路信源輸入通道，現(xiàn)在發(fā)射臺信源主要是光纖、衛(wèi)星主備兩路信號。主通道信源（光纖）為發(fā)射機優(yōu)先選擇信號，智能切換器實時判別主備兩路信源的狀態(tài)。通過分配器為監(jiān)視監(jiān)聽系統(tǒng)提供信號。同時信源處理系統(tǒng)支持遠程數(shù)字遙控以及本地手/自動切換。
4 電視信源視音頻信號的處理
視頻信號的判別是依靠對同步信號的檢測以及對RGB信號數(shù)字化后的分析判別，一旦檢測不到同步信號馬上做視頻信號丟失處理，RGB量化后的數(shù)據(jù)通過特定的公式計算出亮度參考值，如低于設(shè)定的閾值則認(rèn)為是圖像黑場，進入延時判斷，一旦在一段時間持續(xù)為黑場的情況則認(rèn)為視頻丟失。
音頻信號的判別需要兩個必要條件，第一實時判別音頻信號的電平值，一旦發(fā)現(xiàn)低于設(shè)定閾值則此條件滿足，第二個為時間條件，也就是說在設(shè)定的時間段內(nèi)第一個條件持續(xù)滿足，則第二個條件成立。當(dāng)兩個條件同時滿足時這時我們認(rèn)為該通道音頻信源丟失。
主路信源丟失將自動切換到備用信源上，一旦主路信源恢復(fù)智能切換器的輸出信號將自動切回到主路信源上，同時具有主路信源可任意設(shè)定以及斷電主路直通的功能。
5 電視信號本地及遠程監(jiān)視監(jiān)聽
電視節(jié)目信號監(jiān)視監(jiān)聽分為兩種形式，本地監(jiān)視監(jiān)聽、遠程數(shù)字監(jiān)視監(jiān)聽，監(jiān)視監(jiān)聽的信號包括每套節(jié)目的光纖信號、衛(wèi)星信號、發(fā)射機輸入信號、無線解調(diào)信號，本地監(jiān)視監(jiān)聽通過多畫面分割器將不同節(jié)目，不同信源的畫面集中監(jiān)視，通過切換多畫面切換器選擇單畫面或多畫面的監(jiān)視監(jiān)聽方式。
遠程監(jiān)視監(jiān)聽是將發(fā)射臺多畫面分割器的信號進行數(shù)字化處理，通過網(wǎng)絡(luò)傳送到遠端，遠端客戶端工作站運用數(shù)字解調(diào)技術(shù)監(jiān)視視頻圖像監(jiān)聽伴音的聲音。遠程監(jiān)視監(jiān)聽系統(tǒng)核心設(shè)備就是視音頻多畫面切換器以及視頻數(shù)字編碼服務(wù)器。運用一路MPEG4帶寬傳送多個視頻畫面，為了使畫面更加清晰，我們采用HALF DI畫面分辨率，因此為遠端解調(diào)畫面的拉伸放大奠定了基礎(chǔ)。多畫面的遠程傳輸為的就是在一個畫面內(nèi)同時監(jiān)測多個環(huán)節(jié)的視頻畫面，遠端的監(jiān)視軟件可以根據(jù)需要獨立顯示多個畫面中的任一個畫面圖像，同時播放該畫面的伴音。遠端的監(jiān)視軟件在顯示多畫面方式時也可以根據(jù)遠程選擇監(jiān)聽多個畫面中任一路的伴音。
6 報警系統(tǒng)
臺內(nèi)報警分為兩種形式，第一種以警鈴的形式，一旦有報警信息則警鈴鳴叫，第二種為短信報警方式，用戶可以預(yù)設(shè)接收人的手機號碼，用戶可以設(shè)置報警信息的文字內(nèi)容，一旦有報警信息，報警器將按預(yù)設(shè)的手機號碼順序逐個發(fā)送（報警的內(nèi)容包括：發(fā)射機故障報警、信源故障報警、停電報警等。）
7 結(jié)語
關(guān)鍵詞：計算機技術(shù)；醫(yī)療監(jiān)控
中圖分類號：TP273.5 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9599(2012)03-0000-02
The Application of Computer Technology in the Medical Monitoring
Wang Guodong,Li Chenglong
(Shandong Qingzhou People's Hospital,Qingzhou262500,China)
Abstract:Using computer technology to real-time dynamic monitoring of the medical units,efficient management of medical records,preventive measures,but also can improve the quality of medical records,effectively prevent the occurrence of medical disputes,hospital medical care to the next level in terms of quality ,thereby enabling the monitoring and management of the hospital level towards modernization in line with the requirements of modern hospital management.This paper describes the monitoring requirements of medical institutions,the importance of computer technology in the medical monitoring system,the composition and clinical.
Keywords:Computer technology;Medical monitoring
監(jiān)控在醫(yī)療行業(yè)中一直是重要的應(yīng)用典型?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)模式的改變，計算機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是計算機通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，利用計算機技術(shù)監(jiān)控管理醫(yī)療領(lǐng)域，已成為醫(yī)療機構(gòu)工作的發(fā)展趨勢。它使得醫(yī)療機構(gòu)護理工作有了重要改變，避免了管理上的監(jiān)護不到位，護理人員少，護理人員責(zé)任心不強，護理技術(shù)操作不標(biāo)準(zhǔn)，以及無從考證出現(xiàn)的醫(yī)療糾紛等問題，實現(xiàn)了在效率、質(zhì)量、管理上質(zhì)的變化。從而使得護理工作變得更加快捷、簡明、有序，切實提高了醫(yī)療機構(gòu)護理工作的質(zhì)量和效率。
計算機網(wǎng)絡(luò)的建立是未來醫(yī)療機構(gòu)建設(shè)發(fā)展的必然方向。由軟件、硬件和數(shù)據(jù)等共享資源為目的組成的計算機網(wǎng)絡(luò)，由一臺或者多臺計算機，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，若干臺的終端設(shè)備，以及用于計算機和計算機之間、計算機和終端設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)通信的通訊控制處理機等構(gòu)成了整個監(jiān)控系統(tǒng)。一個完備的醫(yī)療機構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)包括住院病人收費系統(tǒng)、醫(yī)囑管理系統(tǒng)、藥品管理系統(tǒng)、門診收費系統(tǒng)、財務(wù)管理系統(tǒng)、病案管理系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)可以實現(xiàn)相互集成、數(shù)據(jù)之間共享，使醫(yī)療機構(gòu)可以建成一個高效的計算機網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)醫(yī)療機構(gòu)管理的現(xiàn)代化和信息化。傳統(tǒng)的醫(yī)院有了計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代的電子醫(yī)院，用電子化的信息進行相互連接，相互通信，相互交流，充分發(fā)揮“以病人為中心”的服務(wù)目標(biāo)，確保整個醫(yī)療機構(gòu)處理各項工作的快速性，高效性，為醫(yī)院等醫(yī)療機構(gòu)臨床決策管理提供真實可信、及時客觀的理論與實踐依據(jù)。
一、應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行監(jiān)控的優(yōu)勢
高效性，利用計算機進行監(jiān)控，能夠及時的返回醫(yī)療機構(gòu)現(xiàn)場信息，能對各種被監(jiān)控的量及時反饋，快速高效地實現(xiàn)遠程監(jiān)控和管理的目的；可靠性：計算機的信息傳輸，各個設(shè)備之間的通信按照一定的傳輸協(xié)議，信息傳遞簡單穩(wěn)定，圖像的傳輸通過綜合網(wǎng)絡(luò)布線實現(xiàn)，監(jiān)控系統(tǒng)可靠性很高；先進性：使用現(xiàn)有的布線網(wǎng)絡(luò)傳遞圖像進行實時監(jiān)控，保證了監(jiān)控系統(tǒng)的快速性，實現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)代化；安全性：監(jiān)控系統(tǒng)可以設(shè)置不同的使用權(quán)限，最高權(quán)限的用戶才可以對整個系統(tǒng)進行修改和設(shè)置相關(guān)參數(shù)；使用及維護性：計算機監(jiān)控系統(tǒng)的安裝簡單，系統(tǒng)硬件和軟件的維護方便，在軟件方面還可以實現(xiàn)遠程維護；擴展及延伸性強：當(dāng)現(xiàn)有的監(jiān)控點和監(jiān)控主機數(shù)量不能滿足現(xiàn)有的需要，只需要對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)增加一臺攝像機或者一臺PC機即可，不需要對整個布線系統(tǒng)進行較大的改動；應(yīng)用范圍廣闊：利用計算機監(jiān)控，不僅可以對醫(yī)療工作人員，工作步驟進行監(jiān)控，還可以對醫(yī)療機構(gòu)進行區(qū)域性監(jiān)控，利用攝像頭傳遞來的信息，可以對如醫(yī)療機構(gòu)門口、大廳、車庫、醫(yī)藥庫房等進行監(jiān)控，監(jiān)控的項目可以多種多樣。
二、醫(yī)療機構(gòu)對監(jiān)控系統(tǒng)的要求
鑒于醫(yī)療機構(gòu)在環(huán)境上的特殊性以及醫(yī)療機構(gòu)在信息化和現(xiàn)代化建設(shè)的需要，醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)須達到以下的目的：對如庫房、財務(wù)等各保密機構(gòu)的監(jiān)控；實時動態(tài)監(jiān)看各病房患者情況；對病人的病歷，治療方案，治療過程等保存，方便以后對類似的病歷治療有相對的實踐參考；與閉路電視系統(tǒng)結(jié)合并，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，達到遠程監(jiān)視功能；監(jiān)控醫(yī)療護理人員的情況，了解醫(yī)療工作人員的工作內(nèi)容及工作態(tài)度；醫(yī)療專家等在辦公室或家中，只需連入英特網(wǎng)，便能方便實時查看醫(yī)療機構(gòu)的監(jiān)控信息，達到遠程監(jiān)督和管理的目的；實現(xiàn)安防監(jiān)控如防火、防盜等的監(jiān)控；監(jiān)控系統(tǒng)還可以在特殊情況下向公安機關(guān)，上級部門等提供接口，讓這些機構(gòu)部門可以查看監(jiān)控的歷史資料和實時監(jiān)控資料；實現(xiàn)遠程監(jiān)控。
三、醫(yī)院監(jiān)控系統(tǒng)的組成
根據(jù)醫(yī)院監(jiān)控的特點，一般的醫(yī)院監(jiān)控系統(tǒng)可分為兩級監(jiān)控體系：監(jiān)控點和監(jiān)控中心。
（一）硬件組成
主要包括：①服務(wù)器。它是監(jiān)控系統(tǒng)的核心，用于存儲醫(yī)療機構(gòu)的信息。醫(yī)療機構(gòu)的所有信息都存儲在服務(wù)器中，因此，它必須有極高的安全性，因此一般對服務(wù)器采用雙機備份。②網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。包括交換機、機柜體、雙絞線、光纖等，這些是系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施。③工作站。用于操作的PC機，PC機與服務(wù)器相連，并附帶相關(guān)的外設(shè)如打印機等。
（二）軟件組成
主要包括：①網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。安裝在服務(wù)器上，如：windows 2000 Server、windowsNTServer等。②桌面操作系統(tǒng)。如Windows2000、XP、Windows7等。③數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。比如使用SQL Server等。④軟件及開發(fā)工具。如Power Builder、iDVR視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。
（三）監(jiān)控系統(tǒng)
1.監(jiān)控中心
在醫(yī)療機構(gòu)中設(shè)置信息中心或者機房，在其中設(shè)置監(jiān)控中心，安裝服務(wù)器，采用配置較高的PC機作為監(jiān)控主機，在主機上安裝必要的軟件如iDVR視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，管理人員可以通過電視墻或者PC機上的監(jiān)控軟件進行全面的監(jiān)控；在醫(yī)療機構(gòu)的院、科等領(lǐng)導(dǎo)辦公室或者重要的工作人員處通過計算機網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控需要的場景等相關(guān)信息，方便進行管理。
2.顯示終端
分布在網(wǎng)絡(luò)中的若干 PC計算機，作為顯示終端，安裝客戶端監(jiān)控軟件或瀏覽器，也可以設(shè)置電視墻作為顯示終端。
3.前端各監(jiān)控點
監(jiān)控點可以設(shè)置在醫(yī)院出入口、掛號廳、門診部、停車場所、病房，各手術(shù)室、藥房，藥庫、電力設(shè)備室、鍋爐房等需要設(shè)置監(jiān)控的場所。各個監(jiān)控點的攝像機位置與數(shù)量根據(jù)實際情況而定。例如一般在每個病房房間的頂部中間位置只設(shè)置一臺球型攝像機即可。通過監(jiān)控中心的監(jiān)控系統(tǒng)，控制與攝像機的左右旋轉(zhuǎn)、上下俯仰，使病房內(nèi)病人、醫(yī)療護理人員的活動情況的圖象清晰實時地傳到監(jiān)控子網(wǎng)中。
四、醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用
一是在醫(yī)療機構(gòu)的日常監(jiān)控管理方面的應(yīng)用。對醫(yī)院內(nèi)部的日常監(jiān)控管理，監(jiān)控醫(yī)院內(nèi)部的安保，監(jiān)控醫(yī)院的出入口、各手術(shù)室、停車場等重要場，與Internet結(jié)合，被授權(quán)用戶可以在互聯(lián)網(wǎng)上實時觀看醫(yī)院內(nèi)各個現(xiàn)場，并可以查看歷史記錄；二是在醫(yī)院掛號、收費管理方面的應(yīng)用。根據(jù)醫(yī)生處方，門診操作員把病人檢查項目，藥品輸入電腦，給病人打印發(fā)票，在發(fā)票上寫明收費明細。在病房，每個病房區(qū)可以設(shè)置護士工作站，病人從辦理入院手續(xù)開始，整個住院醫(yī)療全過程直至出院都可以有詳細的記錄。由于對住院病人信息采用了計算機處理，減少了環(huán)節(jié)且?guī)?wù)清楚，也規(guī)范了財務(wù)核算；三是在病區(qū)管理方面的應(yīng)用。病區(qū)管理系統(tǒng)把“以病人為中心”的服務(wù)理念落到了實處，計算機監(jiān)控系統(tǒng)為醫(yī)護人員提供服務(wù)，提高他們?yōu)椴∪朔?wù)的工作質(zhì)量和效率。監(jiān)控系統(tǒng)把處理醫(yī)囑的工作轉(zhuǎn)由計算機處理，因此大大節(jié)約了時間。通過監(jiān)控設(shè)施，可以對病人的輸液進行監(jiān)控。作為一個新的紐帶，電子醫(yī)囑取代了處方，把醫(yī)生、護士、藥房、收費等處聯(lián)系在一起，把以前繁瑣復(fù)雜的手工操作簡單化，方便了病人同時也減少了醫(yī)患矛盾；四是在藥品管理方面的應(yīng)用。監(jiān)控系統(tǒng)可在藥品管理方面應(yīng)用非常廣泛，藥品的流程，包括從計劃、采購、入庫、調(diào)價、領(lǐng)藥、消耗、到期等的監(jiān)控都實現(xiàn)了電腦化處理。藥庫工作人員把藥品名稱、規(guī)格、價格等信息輸入電腦，通過發(fā)藥處理，把藥品輸送到門診藥房以及住院藥房，門診收費人員就可以準(zhǔn)確無誤的在顯示器上查看病人的藥品費用，確保藥品的劃價準(zhǔn)確性；五是在遠程醫(yī)療方面的作用。經(jīng)過系統(tǒng)授權(quán)，通過監(jiān)控系統(tǒng)，患者家屬可以通過互聯(lián)網(wǎng)或者醫(yī)院內(nèi)部，可以了解手術(shù)室中的患者實時情況。同時，可以實現(xiàn)遠程會診功能，專家通過觀看手術(shù)的實時畫面，在遠程就可以與現(xiàn)場醫(yī)生一起對患者進行確診，進行手術(shù)指導(dǎo)；六是遠程手術(shù)示教：在醫(yī)院等醫(yī)療機構(gòu)，手術(shù)示教也是臨床教學(xué)的必要手段。受場地，手術(shù)室空間大大小等條件限制，醫(yī)院手術(shù)室一般嚴(yán)格控制進入手術(shù)間人數(shù)，這就造成觀摩手術(shù)的實習(xí)生對觀摩手術(shù)的限制，不利于醫(yī)生的實踐教學(xué)，也不利于實習(xí)醫(yī)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。采用遠程監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)，通過大屏幕，實習(xí)醫(yī)生可以在手術(shù)室外觀摩手術(shù)過程，進行實時實踐教學(xué)，擺脫了傳統(tǒng)教學(xué)模式的限制，也提高了實踐教學(xué)的安全系數(shù)。
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，醫(yī)院等醫(yī)療機構(gòu)只有與計算機技術(shù)進行有機結(jié)合，才能跟上時代的發(fā)展。醫(yī)療機構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控是一項高效，安全，便捷的系統(tǒng)工程，在建設(shè)過程中，要本著“以病人為中心”的服務(wù)理念，堅持實用、安全的原則，切實提高醫(yī)療機構(gòu)在工作上的效率和質(zhì)量，從而取得較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
參考文獻：
