系统设计论文范例

系统设计论文

系统设计论文范文1

1.1系统设计

根据某省电力公司的具体情况,本文所设计的电力行业统计分析系统的总体架构分为数据源、数据仓库架构、数据访问架构以及元数据管理等。

1.2ETL设计

用OWB(OracleWarehouseBuilder)工具对ETL进行实现,其任务为侦测ETL事件,以便启动处理过程,同时跟踪ETL处理日志。ETL的处理过程如下:通过Excel导入管理工具或者OWB将数据源的数据抽取、转换、加载到ODS层的数据缓冲区的增量数据库中;将ODS层的数据缓冲区的增量库的数据抽取、转换、加载到ODS层的数据缓冲区的历史库;将ODS层的数据缓冲区的历史库的数据抽取、转换、加载到ODS层的统一视图信息区的增量库;将ODS层的统一视图信息区的增量库的数据抽取、转换、加载到ODS层的统一视图信息区的全量库;将ODS层的统一视图信息区的全量库的数据抽取、转换、加载到ODS层的对外数据服务接口区;将ODS层的统一视图信息区的全量库的数据抽取、转换、加载到DW(数据仓库)层。

1.3系统数据结构设计

1.3.1ODS设计

存放经过清洗、转换、标准化以后的数据,并对外提供数据服务。为企业提供统一的数据视图,满足业务部门实时获取数据和业务部门间对企业级的数据共享的需求。因此将ODS设计划分为两大部分:数据区、服务区。并按主题进行组织、近实时的集成数据存储,以便最终用户能够快速查询近期细节生产数据。

1.3.2DW(数据仓库)设计

数据仓库模型分为两个区域:核心数据区(企业核心数据历史细节区域)和轻度汇总数据区。核心数据区的数据模型设计依据企业数据模型进行设计,但是每个实体都要加上相应的时间戳。核心数据区的模型相对稳定。轻度汇总数据区的模型设计依赖于分析需求。数据仓库模型是符合3NF的带有时间戳的关系模型。具体操作时应对数据仓库需求进行分解,按业务主题进行组织,将业务主题相关的数据组织成主题域,并对各指标进行分析。

1.3.3DM(数据集市)设计

数据集市的数据分为两类:一类是基于数据仓库的细节数据或轻度汇总数据进行的统计分析,另外一类数据是基于统计分析进一步分析挖掘的数据。数据集市的建模方法是通过调研企业经营的战略目标、综合查询分析系统、同业对标系统、业务管理目标、业务报表等,对这些资料进行分析。根据一体化平台关于分析主题进行细化,构建统一的核心数据集市模型。数据集市模型采用星形模型建模。

1.4元数据管理设计

元数据存储在专用的数据库中。有一类独立于其它工具,被称为元数据知识库(MetadataRepository)的工具,它们为元数据提供一个集中的存储空间。本设计中采用基于OracleOWB(OracleWarehouseBuilder)的元数据管理方案,各个工具集中通过OWB进行管理其中,元数据管理流程主要包括:元数据获取流程(手动和自动)、元数据访问权限管理流程以及元数据流程。元数据知识库通过元数据获取流程,来整合多个源(工具、数据库和流程)中的不同元数据。通过元数据获取流程,将元数据存入知识库中后,为了有效的维护和管理元数据,保持其对于整个数据仓库系统的有效性、准确性和及时性,还需要完成许多管控工作。元数据的方式有很多种:包括从属关系图(dependencydiagrams),数据沿袭表(datalineage),影响分析(impactanalysis),高级搜索,柔性报表,元数据术语表等。在实际工作中,应该有一套具体的流程来使用这些元数据方式,使得用户的查询请求能得到及时有效的反馈。

2系统的实现

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1.1导致油的粘度变差。

一旦粘度变差,就会使得设备面对如下三个方面的问题。零件和系统中的油液出现大量的渗漏,泵的容积率受到影响。油液流经节流小孔或隙缝式阀口的流量增大,此时之前的工作速率就会发生改变,干扰到稳定性,而且会导致精度明显的变低。除此之外,一旦粘度变差还会导致零件表层的润滑膜变得非常薄,此时机械就会更容易受到磨损。

1.2导致氧化速率变快。

如果温度大于55℃时,每当温度增加10℃,其使用年限将降低一半。而且,氧化还会生成很多的胶装物体,使得零件的小孔拥堵,干扰系统的活动。

1.3零件因为受热而发生形变。

一旦温度变高,就会使得零件因为受热而发生变形现象,此时之前零件之间的缝隙就会改变,导致阻力变大,有时候还会导致阀门卡死。另外,这种热变形还会使得零件接触区域的润滑油膜发生变化,致使磨损变严重,进而导致液压系统的泵、阀、马达等的精密配合面因过度磨损而失效或报废。

1.4一些零件的老化速率加快。

绝大部分的零件都是橡胶材料的,如果液压油温度太高的话,就会使得这些零件的使用时间大大的缩减。所以,要认真的分析系统高温问题产生的原因,并且采取正确的方法应对。

2液压系统设计缺陷对液压油高温故障的影响分析

通过分析发现,高温问题一般可以分为两个类型。第一是因为系统的设计不当导致温度变高,第二是因为系统的使用或是维护工作开展的不到位导致温度变高。由于设计不合理导致的温度变高,一般是因为设计不当或是没有正确的安装,此时就使得热量大量的产生,或是因为系统生成的热无法尽快的排放,最终导致温度过高。设计不当导致的问题一般涵盖如下的几类。

2.1没有正确的设计油箱。

通过分析发现很多时候的温度升高都是因为没有设计好油箱而导致的。对于该系统来说,油箱存在的意义是存储液压油,而且还有散热以及隔离水的功效。而设计不到位主要体现在油箱太小或是结构方面的问题。如果油箱太小,就会导致储液量非常少,进而使得系统不具备较高的流量,无法把产生的热带走,此时就使得温度变高。而结构方面的问题主要指的是因为吸油管和回油管的间隔太近,中间没有做好隔离工作,此时就会使得绝大多数的油没有合理的冷却就进到吸油管中,将使温度升高。所以,为了避免问题产生,必须要将油箱的体积适当的调整,而且开工至好两个油管间的距离,在两者间做好隔离工作。

2.2没有正确的设计散热体系。

散热系统的设计不合理,主要体现在冷却回路流量过小,空冷器散热能力与系统产热不相匹配两个方面。冷却回路的循环流量必须与液压系统所要求的散热量相匹配。流量过小,则冷却系统的换热能力降低,必将导致液压系统油温的不断升高。冷却同路的循环流量是由冷却回路的阻力特性和液压泵的动力特性共同确定的(冷却回路的流量一阻力特陛曲线与液压泵的流量一扬程特陛曲线的交点对应的流量,即为冷却回路的循环流量),对于冷却回路流量过小的散热系统,可以通过调整冷却回路的阻力特性(管径大小、阀门开度等)或更换输送能力较大的液压泵等措施,提高冷却回路的循环流量。空冷器散热能力与系统产热不相匹配,主要表现在空冷器散热面积过小及空冷器空气侧的对流换热能力不足两个方面。空冷器散热面积过小,主要是由于空冷器热工设计参数选用不合理或设计计算存在错误造成的。对于这个问题,可以在重新进行准确的热T计算的基础上,更换散热面积满足要求的空冷器,以增强空冷器的散热能力;空冷器空气侧的对流换热能力不足,则主要是由于空冷器空气侧的空气流量不足造成的。可以通过采用更换大风量风扇等措施,强化空冷器空气侧的对流换热效果,保证空冷器的冷却散热能力。

2.3没有选择合适的液压零件。

液压系统中的液压元件,主要包括换向阀、溢流阀和顺序阀等。这些元件的选型设计,必须满足液压元件工作压力、所通过流量及所要求的压力和流量的调节范围等方面的要求。其中流量指标是选择液压元件的重要依据。根据流量选择液压元件,其实只是保证所选择的液压元件的局部阻力系数具有合适的取值,以保证液压元件在正常工作状态下的阻力损失不致过大。因此,液压元件选型不合理,主要表现为所选液压元件局部阻力系数过大,从而导致液压系统在正常的工作流量下产生较大的阻力损失。这部分阻力损失最终转化为摩擦热被液压油吸收,从而导致液压油的较大温升。所以,一旦选择的零件型号不当,也会使得设备发生高温问题。

2.4管线设计以及安装工作开展的不到位。

系统管路的阻力有两种,一种是沿程阻力,另一种是局部的阻力。不论是哪种阻力,只要其变大就会导致热量变多,最终使得油温变高。因此,要积极的做好管线系统设计工作,将阻力损失掌控在一定的范围之内。站在控制阻力损失的层面上来看的话,在设计的时候要注意如下几个方面。(1)管径选择。在选择管径的时候要结合回路流量以及设计规定的比摩阻来综合分析,这样就能够防止发生管径太大或是太小的现象了。(2)管路长度。在确保功效合理,运行稳定的前提之下,在设计管路的时候一定要秉承着精简的理念,最好是短一些,这样就能够避免过多的弯折以及转弯等。(3)管路附件。在满足使用要求的前提下,液压油管路尽量减少弯头、变径及不必要的阀门等附件,以减少管路系统的局部阻力损失。

3结束语

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成卷的隔膜在拉开过程中,由于惯性、静电等作用必然会在一定长度范围内产生褶皱或移位现象,造成隔膜在输送过程中的跑偏现象;再者输送隔膜的张力辊在加工及安装时会出现误差,使各输送辊之间产生平行度误差,也会导致隔膜在卷绕过程中跑偏;另外生产车间的温湿度变化,也会引起机械误差或隔膜张力的变化,使隔膜跑偏。从跑偏的结果可以看出,隔膜的偏移没有特别的规律,具有很强的随机性,通过设备固定的机构来达到隔膜的不跑偏是不可能的。因此必须设计一套自动检测及实时自动控制的纠偏装置,把隔膜在输送过程中的偏差控制在一定的范围内,保证电池极组卷绕成型后的质量。

2自动纠偏装置

①为放置隔膜卷气涨轴,②为恒张力保证机构,③④为导向过渡轴,⑤为纠偏执型步进电机,⑥传感器位置调节微分头,⑦为光学检测传感器,⑧为除静电棒。图中隔膜卷在气涨轴①夹紧固定后,通过过渡辊和恒张力保证机构②后由隔膜输送机构传送隔膜,隔膜首先由放卷电机从隔膜卷释放出一定长度以保证后端输送隔膜的顺畅进行,张力辊自动调节高度以保证整个输送过程中隔膜的张力恒定不变。膜的外侧端面布置有光学传感器⑦检测隔膜的位置,在隔膜边缘处于标准位置时,记录下此时的传感器光通量对应输出电压值U0作为判定门限,当隔膜发生跑偏时,传感器的光通量就会发生变化,根据当前光通量对应的电压输出值Ui与门限值U0的比较,去实时驱动执行机构予以纠正。

3隔膜偏移的检测

用于检测隔膜的位置及偏移量。隔膜输送过程中偏移量的快速、准确检测是保证纠偏系统正常工作的前提。为保证纠偏系统的及时性和高效性,根据隔膜的特性,我们选择了模拟量输出的U型光学传感器,并将其安装固定在安装基座上。光信号从传感器的上侧窗口发射,经下侧接收窗口返回,根据返回的光信号宽度判断被检测物的大小及位置。当U型传感器槽内无任何阻挡物时,上侧窗口发出的光信号几乎完全被下侧接收窗口接收,我们可以近似地认为这时的光线接收强度为100%,对应的输出电压为+10V;相反,当U型槽下侧接收窗口被完全阻挡无光信号时,我们认为这时的光线接收强度为0,对应的输出电压为0V。隔膜在传感器U型槽中位置不同,光线的透过量亦不同,对应的输出电压Ui亦不同。为使设备调试维护方便并保证不同设备的一致性,在光学传感器的安装基座上装配了调节微分头,用以对传感器位置的微调。当隔膜标准位置确定好以后,通过微调传感器的位置以设置判断基准U0(如将50%光通量对应电压U0作为比较门限值),在隔膜传送过程中,当传感器实时电压输出值Ui>U0时,说明隔膜偏向内侧;当Ui<U0时,说明隔膜偏向外侧;当Ui≈U0时,这时隔膜处于正常位置。

4纠偏控制系统设计

当传感器实时电压输出值Ui>U0时,说明隔膜偏向内侧,这时需要驱动纠偏执行机构向外侧移动隔膜补偿位置;当Ui<U0时,说明隔膜偏向外侧,同理纠偏执行机构需要向内侧移动隔膜补偿位置;当Ui=U0时,隔膜处于正常位置,这时不需要位置补偿,纠偏执行机构停止动作。本项目选用五相步进电机作为纠偏执行电机,执行机构螺杆导程为6mm,理论纠偏精度可达0.01mm,响应时间小于0.1s,满足设计要求。

5结论

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自动调焦系统利用精密线绕电位器检测准直镜的位置,由电位器的中心抽头取出的电压、温度采样值和接收的主控计算机距离信息送DSP进行运算,得出误差电压值。如果误差电压不等于零,DSP送出驱动脉冲,经功率模块放大驱动步进电机转动,通过机械传动带动准直镜移动,同时也带动检测电位器的转轴向减小误差电压的方向旋转,直至误差趋近于零,系统处于平衡状态,以达到最佳的成像效果。

2系统设计

2.1DSP模块

采用DSP(TMS320F2812)作为自动调焦系统核心。TMS320F2812是TI公司针对数字控制领域而推出的,具有控制精度高、速度快、使用灵活以及集成度高等优点,已广泛应用于工业自动化、光学网络以及自动化控制等领域。TMS320F2812的CPU运行速率可以达到150MIPS,数据总线为32位,内部集成乘法累加器,指令采用流水线处理,使得数据处理的能力大大增强;同时在片内还集成了128KB×16位的Flash存储器和18KB×16位的SARAM存储器。针对数字控制领域,还集成了两个事件管理器(可以发送12路PWM信号),为电机及功率变换控制提供了良好的控制功能,还兼有死区控制功能。本系统并没有使用TMS320F2812全部外设接口,而只是使用其中的一小部分,如GPIO接口和EVA/EVB接口。由于采用可编程逻辑器件(FPGA),使得DSP的硬件电路设计非常简单。将DSP的数据总线、地址总线、读写控制线以及中断信号线都引入到FP-GA中,根据特定的要求,在FPGA内完成时序和逻辑设计,如为TL16C654、AD7864提供地址选通信号等。由于电机的信号线、限位开关线数量很多,需要本系统的I/O口的数量较多,还需要在FPGA内完成扩展I/O口的功能。

2.2FPGA模块

选用Cyclone系列FPGA中的EP1C12Q240C8作为整个系统的时序和逻辑控制核心,EP1C12Q240C8提供12060个逻辑单元(LE)和173个I/O口,可以内嵌4K的RAM。采用模块化的设计思想,对FPGA设计进行模块分解,FPGA需要扩展I/O口的功能,产生PWM调宽波信号,还需要为TL16C654和AD7864提供片选和读写信号等。TL16C654地址译码模块:在FPGA内部,针对DSP的读写以及地址信号进行译码,为TL16C654提供读写信号以及片选等信号。AD7864地址译码模块:对DSP的地址信号进行译码,为AD7864提供读写、片选以及通道选择等信号。在设计FPGA时,采用VHDL开发语言,在Quar-tusII环境下开发程序。根据FPGA的设计框图,在设计程序时采用模块化的设计思想。每个模块都独立设计(即每个模块都是一个文件),最后建立一个顶层文件,将各个模块有机地联结起来。

2.3串行收发模块

自动调焦系统与主控计算机通信时,必须要提供串行通信接口,这里采用TL16C654完成并行数据和串行数据之间的转换。控制器在与其他分系统进行串行通信时,由TMS320F2812作为控制核心,间接控制TL16C654串行发送或接收。FPGA是DSP和TL16C654之间通信的桥梁,为TL16C654提供片选和读写信号。当TL16C654的接收FIFO满等情况发生时,会产生中断信号,FPGA对TL16C654的中断信号组进行处理,然后向DSP发送中断信号,并协助DSP得到TL16C654发出中断的通道号。TL16C654在发送或接收数据时,可以采用中断或查询的工作方式。在控制器与外部进行串行通信时,TL16C654在接收时采用中断方式,发送时采用查询方式。

2.4模拟量采集模块及数字温度传感器

模拟量采集选用美国模拟器件公司生产的AD7864模数转换芯片,分辨率为12位,可实现4通道同时采样。数字温度传感器采用型号DS18B20,DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现双向通信,测量范围:-55℃~+125℃,分辨率0.5℃。

2.5电机驱动器及执行电机

步进电机驱动采用UP-4HB01B步进驱动芯片。它把FPGA发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移,FPGA每发一个脉冲信号,驱动器就使步进电机旋转一步距角,步进电机转速与脉冲信号频率成正比。该驱动芯片适用于四相六出头混合式步进电机,单极恒压驱动,四相八拍励磁方式。执行电机选用常州微特电机厂生产的混合式步进机,型号为42BYG015,电机为混合式四相步进电机,按四相八拍方式工作,步距角为0.9°。

3结论

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变频调速技术有机的结合了其他技术和设备的优点,在调速系统中具有无可比拟的竞争优势,同其他调速方式相比,变频器不仅体积相对较小,具有较高的精度和较轻的质量,还采用了一系列的先进工艺,具有多样的应用功能,另外,变频器操作简单易行,具有较高的可行性,在一定意义上为其广泛应用奠定了坚实的基础。所以,近年来,变频器在工业领域中得到了广泛的应用。除此以外,变频器具有较低的成本,在调速系统中的应用也将产生更加积极的意义。变频器调速系统应用一方面能够通过降低能源消耗,有效的节约机械设备的运行成本,另一方面也能创造更好的节能效果。具体而言,风机变频调速具有以下突出作用:首先,变频调速能够促进冲击电流的减小,进而有效的防止电机启停时由电流冲击造成的一系列不良影响。其次,变频调速输入端子有正负之分,大大的减少了由交替切换造成的故障问题,减轻了相关工作人员的工作负担。第三,风机以及电机等设备采用变频调节时,可以根据负荷率的实际情况及时灵活的调整自身的转速,大大的减少了相关设备的磨损,延长了维护周期和设备的使用年限,有利于保障生产的持续、正常运行,节约了维护、检修的费用。

2基于PLC的变频器调速系统总体设计

2.1系统技术要求

首先,基于PLC的变频器节能自动通风系统中,通风机能够开展软启动,灵活地切换运行方式,通风机的运行状态可以在工频以及变频之间进行调整。其次,运行状态为变频的通风机能够以管网阻力的具体实际情况为依据对自身的转速进行自动化的调节,使风机的风量始终能够满足实际的需求,另外,还能够以有害气体的浓度为依据对通风机的转速进行自动化的调整,减少或者杜绝了有害气体浓度过高造成的影响。发生异常情况时,变频器调速系统能够及时的进行报警,并采取行之有效的处理措施,对风机的状态进行适当的调整。最后,综合应用上位机控制软件以及PLC进行监控系统的设计,能够以在线控制的方式对通风机的局部运行情况进行监视、控制以及管理,并以有关的参量为依据开展实时性的监控。

2.2系统整体设计方案

基于PLC的变频器调速系统是以PLC为主控单元,以变频通风机为被控元件,以有害气体浓度为主控参数的,以模糊控制为具体的控制算法。PLC能够运用传感器及时的在内存中录入有害气体的浓度,通过模糊控制对变频器的输出进行调节,以此对风机的转速进行全面的控制,实现清新空气、环保节能的效果。一般情况下,通风系统包含了触摸屏、气体传感器、PLC、变频器以及通风机等基本的设施设备和技术,其工作方式具有自动、手动以及工频三种,其中,手动调频方式为开环控制系统,自动调频方式为闭环控制系统。在发生故障等异常情况时,工作方式能够进行自动化的调节,有利于维护生产运行的稳定性以及安全性。

2.3系统硬件选择

系统设计经过验证具有一定的可行性后,设计意图的实现必须依靠硬件的有力支撑,所以,硬件的选择相当关键。首先,PLC型号的选择要充分的考虑系统的实际需要,特别是要充分的考虑系统的稳定性、可靠性以及控制的精度。另外,PLC还要具备较快的执行速度和较为齐全的通讯功能,只有这样,才能切实的满足工厂自动化的需求,全面的提高系统的控制能力以及灵活性,保障指令具有较快的执行速度。其次,在选择变频器时,要综合全面的考虑变频器的性能、功能、运行状况以及参数设定,为系统提供更加丰富的应用功能,切实的提高控制力度和速度,实现对电路、电压以及相关设备的保护,有效的规避故障问题。在选用通风机时,要考虑其具体的配置和运行状况,尽量的选择具有较高强度、较轻重量以及较好的通风机。在选择触摸屏时,要重点考虑触摸屏的显示和保密功能、参数的修改以及设置功能,要优先选用具有较快的触键反应、较丰富的系统和用户画面的触摸屏,另外,要能够对变频器的工作状态进行实时的监控和控制。最后,由于系统监测精度同有害气体浓度息息相关、密不可分,所以,气敏传感器的选用相当关键。在选用气敏传感器时,要充分考虑工艺、材料以及敏感性,能够对有关场所和设备的气体检验提供报警、提醒等功能。

3基于PLC的变频器调速系统软件设计

系统设计质量的高低同硬件以及软件的组合有着紧密的联系,所以,系统软件设计也是一个不容忽视的环节。1)通信程序设计原则。通信系统作为通风系统中不可或缺的构成,对系统的整体性能有着深刻的影响。通信系统不仅可以以其良好的可靠性、稳定性以及较大的容量服务于通风系统,还能在故障发生时提供一定的解决措施,有利于维护系统的正常稳定运行。一般情况下,通信设计的原则包含开放性、标准性、可行性以及经济性等,本文在此就不进行深入的研究了。2)系统主程序设计。系统控制程序主要包含五个部分。其中,主控制程序主要是对工频、手动以及自动等运行方式进行控制,调用程序以及设置时间,当有害气体浓度超过一定的范围时及时的进行报警,当发生异常情况或者有关的设备发生故障时,进行报警并提供相应的解决措施,能够充分的保障系统的正常运行。子程序0可以初始化有关的参数,执行完控制程序后,当风机运行是以自动变频的方式时,子程序0就会得到应用。当有害气体浓度极限值超出了有关的范围时,在子程序调用前,还应对拓展模块的存在性进行仔细的检验,对电源的实际状况进行检查,一旦发生异常情况时,就要及时的关闭主程序;当一切正常后接下来就调用子程序2,子程序2的主要功能在于对有害气体的浓度进行采集,并计算有关数值的平均值。当有害气体浓度值超过一定范围时,中断程序就要进行断电标志的设置,否则,就进行寄存器的录入,将电压值转化为数字量,并通过模拟控制器对通风机变频方式进行调节。在主程序中,中断程序的执行次数是以设置的中断控制时间为依据的。

4结语

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1.基本概念

狭义的安防监控系统仅仅指视频监控系统,是指应用光纤、同轴电缆或微波在其闭合的环路内传输视频等信号,并从摄像到图像显示和记录构成独立完整的系统。它能实时、形象、真实地反映被监控对象,它可以在恶劣的环境下代替人工进行长时间监视,通过录像机记录下来。同时报警系统设备对非法入侵进行报警。这是一种监控当中的最重要也是最有效的手段之一,但是不是安防监控的唯一,也有自己的一些缺点。广义的楼宇安防监控系统是指所以对小区安全进行监控报警的系统的全称,其中不仅包括视频监控,也包括对讲系统、红外线监控、报警系统等等,主要包括的要素有:摄像传输显示监控系统、自动报警系统、对讲系统等。笔者认为:当前楼宇智能化趋势要求各种控制系统高度集成,顺应时代的发展,科学意义上的安防监控系统应该是广义上的,而且是高度集成的安防系统,不仅有视频设备,还有有针对小区周边地区进行监控的红外线、自动报警系统、火灾报警系统等构成的集成系统,所以仅研究视频系统是片面的。

2.发展前景

从市场需求来看,随着社会服务的发展,小区业主对安全的考虑越来越重视,而传统的巡查制度管理困难,成本高昂,所以安全防控系统对于小区管理极其重要,是为了各大型建筑、居民建筑以及别墅式建筑的发展趋势。其次,现代通讯技术、计算机网络信息技术以及自动控制技术的发展,智能化建筑技术的提升与普及,楼房的安防监控系统发展也非常迅速。未来的发展市场前景广阔,将成为建筑必备设施,而且技术手段更加先进,与数字技术的联系更加紧密。从国家政策层面来讲,政府构建和谐社区的目标将推动安防监控系统的发展与普及。,例如:北京市2010年社区主要道路视频监控设施覆盖面达到80%以上;社区平房、未封闭楼房安装使用门磁报警器、楼宇对讲器系统等设施达到80%以上。

二.国内楼宇安防监控发展现状与趋势

中国安防监控技术大致起源于上世纪60年代初故宫博物院的安防报警系统。之后的若干年,中国安防监控一直是以防盗报警系统为主。目前从市场来讲,楼宇安防监控系统已经成为城市建筑的必选项目,也是小区建设的重点项目,这几年技术发展也非常迅速,智能化建筑的发展推动了此项目的发展。但是,目前国内的安防监控体系制造商竞争激烈,一些规模较大的通信、IT、家电企业纷纷推出视频监控产品,传统视频监控市场竞争格局逐渐发生变化。更多领域的厂商进入视频监控领域,说明视频监控市场本身蕴藏着巨大的机会。但相对于网络市场的高度竞争,视频监控市场的竞争还处在相对较低的层面,参与竞争的厂商实力,包括企业规模、研发能力、营销能力等普遍不强,主要依靠价格竞争。随着数字视频压缩编码技术的不断成熟,从上世纪90年代中后期开始,基于数字视频压缩编码技术的硬盘录像机开始出现在安防视频监控领域,基于多媒体计算机的多媒体监控系统以及基于网络传输的网络视频监控系统亦成为现代电视监控系统的主流。如今,国内很多从事电视监控设备生产或系统集成的厂家已经在上述综合型电视监控系统的研发上投入了很大的精力,并已取得初步成果。未来,数字化、IP化、智能化是视频监控发展的趋势,视频监控的IT化趋势也将更加明显。

三.楼宇监控安防系统的设计

1.系统设计思想

智能化安防监控系统的设计,必须充分应用现代电子信息技术、计算机技术与高科技通信技术,使得监控的效果更佳。

(1)模块化

必须坚持完整地一次性完成总方案设计。整个系统的综合布线和诸多自动化通信网络工程系统线缆布局,应同步地与土建工程同步进行实施预埋。防止边施工边修改,施工后在修改的情况出现。对于智能化大楼的建设,楼宇监控系统的设计还需要与其他的设备如通信、办公、自动控制等多方面地有机自动结合,实现智能化集成管理,这是安防系统发展的趋势。

(2)超前化

如果条件不成熟,也应该预留管道与接口,为未来施工留下余地。尤其要注意系统和自控设备的功能超前、创新实用、高效优化的组合。在建立完善网络结构化全面综合布线的前提下,整个智能化管理系统的主设备、关键部件及终端控制设施,可根据住户的实际经济能力,按分期分批逐步实施原则进入安装、调试运行。

(3)实用性

所开发的实用功能应能为用户实实在在地感受和使用,以人为本,充分体现幽雅舒适便利快捷的工作环境,并因此而提高工作效率,同时应与国情相符,与城市的基础设施和周边环境适应。在保证整个系统先进性、可靠性的前提下,力争做到性能价格比的最优化。

2.整个系统设计的要素

楼宇监控安防系统主要有几个方面的设备单元通过电路整合而成,主要包括:楼宇视频监控系统、楼宇对讲系统、楼宇报警系统等,以及各个部分均有相关的部件和设备组成。

(1)楼宇视频监控系统

摄像机设备是楼宇安防监控体系的主要设备,也是数量最多的设备,它就如整个楼宇监控的眼睛,24小时紧盯着楼宇的关键区域的动静。同时,它把视频信号转变成为数字信号,传输给显示器,显示器设备中的软件系统对信息进行处理,形成同步的集成视频。这样,只需要一两个监控人员就可以环视整个楼宇关键区域发生的异常情况。视频监控系统对所传输的图像信息具有切换、记录、重放、加工和复制等功能。

(2)楼宇门户对讲系统

对讲系统是一种成本低廉的安防系统。是在各单元口安装防盗门,小区总控中心的管理员总机、楼宇出入口的对讲主机、电控锁、闭门器及用户家中的可视对讲分机通过专用网络组成,以实现访客与住户对讲。住户可遥控开启防盗门,各单元梯口访客再通过对讲主机呼叫住户,对方同意后方可进入楼内,从而限制了非法人员进入。同时,若住户在家发生抢劫或突发疾病,可通过该系统通知保安人员以得到及时的支援和处理。

(3)周围红外线探测系统

一些建筑周边地区难以用视频设备实现完全监控,所以对于建筑或者小区周边安装红外探测器,利用主动红外移动探测器对越界行为进行监控,并连接到监控中心的报警中心,当有人非法进入时,探头即自动感应,触发报警,主机显示报警部位,同时联动相应的探照灯和摄像机,并在主机上自动切换成报警摄像画面,报警中心监控用计算机弹出电子地图并作报警记录。

(4)信号传输系统

传输部分是安防监控系统图像、声音、红外线等多种信号的传输路径。主要由同轴电缆、互联网线路等组成。视频传输部分要求在前端摄像机摄录的图像进行实时传输,同时要求传输具有损耗小,可靠的传输质量,图像在录像控制中心能够清晰还原显示。传输线路的设计应避开恶劣或磁场强的环境或易使管线损伤的地段,与其他管线不要交叉。在线路敷设方式上,对于扩建、改建工程可采用明敷设,可采用钢管或PVC管或线槽保护电缆。

(5)安防监控中心

控制部分就是安防监控系统的指挥中心,就是系统的大脑。它将视频摄像机获得的信号通过网络统一集成到这个指挥中心,负责视频信号的处理、记录、遥控等。同时,中心负责门户对讲系统的集中管理,负责集成报警系统的监控以及供电系统的维护等。指挥中心对内与业主联网,对外还可与公安"110"处警中心实现联网。当视频监控、对讲系统、红外探测等系统提出报警信息的时候,监控中心将立即自动进行报警,包括进行语音警告、警报器蜂鸣,同时在监控中心现实发生警报的位置,视频自动录像,链接110指挥中心等。

(6)辅助供电系统

电源的供给对于保证整个闭路监控报警系统的正常运转起到至关重要的作用,一旦电源受破坏即会导致整个系统处于瘫痪状态。系统的供电可以采用集中供电和分散供电两部分,用户可以根据实际的需要进行选择。

3.系统关键部分设计要求

(1)视频监控系统设计

摄像机的布控是设计关键。布控设计的时候主要考虑这样几个因素:监控范围的关键性与完整性、设备安装的美观性、设备安装的隐蔽性。关键性只要是指设备要安装在楼宇的关键区域,这个区域要能够对人员必经的出入之处以及容易发生安全问题的死角进行监控;完整性是指摄像机的分布要形成互相衔接,较少监控的盲区与死角;美观性是指摄像机的位置、形状、角度要得体、大方美观、与环境协调,一些内部元器件要安装在防护罩内;隐蔽性是指摄像机的安装尽力放在不易关注的地方,要照顾一般人员的感受,不要咄咄逼人地随时注视着业主,同时对于一些不法分子进行隐蔽的监视,可以让其防不胜防地暴露在显示器上。例如:摄像机的布防设计类型主要有:

a.大厅布控。

在大厅中央安装吸顶式集成式摄像机,将摄像机、云台、解码器等部件均安装在半球型防护罩内,能作水平360º、垂直90º运行旋转。如果使用可变焦的摄像机镜头,基本上能够对大厅的情况一目了然。

b.电梯布控。

电梯是容易激发违法分子犯法动机的易发点。处于美观与隐蔽的考虑,电梯内可以安装针孔型摄像机,它能与楼层显示器实施方便的连接,可正确清楚地观察与记录在电梯运行时进出人员的实际情况。

c.走廊布控。

走廊也适合安装集成摄像机,安装在走廊的顶端或者一段的角落。走廊不一定需要很大的旋转视角,但是需要变焦镜头(具体看走廊通道的长度),因为走廊的亮度相对较差,所以需要安装亮度较高的摄像机,以便在比较暗的灯光情况下也能看清楼内通道内人员的面容和相关活动情况,由于它具备隐蔽的特点,不影响大楼美观大方得体的布局。

d.楼宇周边地区布控。

楼宇的周边地区比较复杂,需要根据具体地形进行布控,做好防风防雨防晒措施,可以在楼宇的墙面,周围的路灯上,绿化地带内等地段进行安装,特别是要关注停车场这样的地段,进出大楼的相关人员都可观察与记录下来。

(2)门户对讲系统设计

视频监控属于小区集中监控系统,而楼宇对讲系统属于业主主动防御系统,具有积极的意义。通过楼寓对讲系统,实现控制开门,来访者在单元的可视门口机上选通住户,由住户确任后,按开门键开启单元门。选购楼宇对讲系统应该针对不同的住宅结构、小区分布和功能要求来选择,有些适宜于非封闭式管理的住宅,能够实现呼叫、对讲和开锁功能,并具有夜光指示的功能。封闭式管理的小区则可选用带有安全报警功能的室内机,用户可根据各自需要安装门磁、红外探头、烟雾报警、煤气泄漏报警装置等。一般在户数容较小的的多层房中采用直按式多线式产品,则既可达到对讲的基本功能,也可以合理配置节约系统投资成本。未来如要扩展为联网系统,只需在每个单元楼里,配置1台通讯转换器,即可将室内机传出的求助信号转换成数字信号,并发送到小区管理中心,在系统主机上显示和存储房号。为方便工程布线,根据不同的小区分布,大系统总线可采用星型布线和环型布线。为解决大系统信号衰减,在同一根电缆上视频双相传输双项放大可采用智能化信号增强器。封闭式的小区还可设置管理中心。管理中心机可储存报警记录,可随时查阅报警类型、时间和报警住户的楼栋号和房号,中心机可监控和呼叫整个小区与楼栋门口。

(3)红外线探头

小区园区及周界不可能都安装摄像机监控设备,所以摄像监控区总会有盲区。所以,选择防止越界的地点安装红外线探头,采用远距离主动红外对射探头,利用接口与总线相连,实现小区的周边防范。一旦小区周边有非法侵入,报警主机发出报警,指出报警的区域、时间、探头编号等。该系统主要由红外对射探头、系统主机及警号等组成。当周界有报警时,保安中心的报警控制主机,发出报警声并显示报警区域编号。系统采用总线结构,便于以后的扩展。系统具有防剪线功能,一旦出现剪线或损坏,能及时向管理中心报警。系统由红外、微波双探测器及闪光报警器构成,信号送至防控中心,并与电视系统合用矩阵控制系统/画面分割器、电视墙等控制设备。

(4)自动报警系统设计

自动报警系统是建立在视频监控、对讲系统、红外线探头监控系统的基础上,建立的信号警告系统。自动报警系统与电视监控系统相连接,将从用户对讲系统、户外红外线探头系统、消防火灾监控系统方面接受到的报警信号通过系统将信号送至电视监控系统,当有报警发生时,电视监控系统会自动将报警现场的图像切换到主监视器上。同时报警系统可按分区单独撤防布防。通过在大楼出入口、各层楼梯间出入口、走道、房门口等部位设置探头、摄影机,在室内安装火灾探头,通过这些设备完成报警监测。当报警发生时驱动声光报警装置,同时配语言报警单元,实现模拟人工报警,将警报通知公安部门。

4.互联网技术在安防监控中的运用

从楼宇安防设计的发展趋势来看,互联网技术的嵌入是未来发展的主要趋势。目前,大楼内安装的监控系统根据用户监控要求的不同大致可分为两种网络环境:主要提供大楼内部的安全保卫和物业管理需要,可利用大楼内的局域网络;对于个人用户,还比较关注的是可在办公室等异地,通过互联网络的支持随时可以监控到家里的安全和小孩生活的情况。利用楼宇内部现有的局域网资源,可将前端的摄像机和报警设备(如烟感、红外、门磁等)接入视频服务器,通过视频服务器的数字压缩处理,可将视频信号直接连入局域网内。在监控中心,安装网络视频监控系统,该系统在后台运行视频监控服务器程序,主要完成现场图像接收,用户登录管理,优先权的分配,控制信号的协调,图像的实时监控,录象的存储、检索、回放、备份、恢复等。保安和物业管理人员可利用自己的办公微机,在网络中随时监控现场的环境。通过网络视频监控系统,可以将一些公共区域的情况开放给业主,业主经过系统授权,可观看到指定的监控画面。

四.设计案例——***花园小区网络视频监控系统设计

作为广州十大明星楼盘之一的***花园小区,其开发商从系统应用的实际需求出发,在综合比较分析国内监控市场上各种监控模式及解决方案的基础上,在小区楼盘中采用基于网络视频服务器的第三代全数字网络视频监控管理系统。按照实际需求规划配置108台摄像机,分别对小区内部楼道、楼内大堂与电梯口、地下室停车场、小区周边出入口等重要地点进行视频图像监控。系统共配备27台网络视频服务器,分别安放在各楼栋的弱电房内。楼栋内以及附近地下车库的监控摄像机每4台摄像机就近接入弱电房内的网络视频服务器。网络视频服务器连入小区内部局域网将数字图像信号发送到监控中心。

根据上述开发商要求,系统设计单位和设备厂家协商做出以下解决方式:

1、由于网络视频服务器后台的"网络视频集中监控系统"管理软件具备最多16画面分割显示功能,而本系统总共有108路视频图像,全部要求实时录像和显示,因此,监控中心配置8台电脑并安装配套的"网络视频集中监控系统"管理软件,其中1台作为监控主机,执行系统管理以及对前端网络视频服务器设置的功能,实时调用显示任意一路视频图像或回放任意一路的历史录像资料,执行对任意监控点摄像机云台镜头的控制,但不执行录像功能;另外7台电脑作为监控副机(其中6台每台负责系统内指定的16路视频图像的显示、录像功能,另外1台负责系统内余下的12路视频图像的显示、录像功能。)执行指定视频图像的显示、录像功能。

2、监控副机均配备17英寸显示器,显示器固定安放在电视墙柜里,全屏显示直接组合成监视墙(即电视墙);监控主机的显示器直接摆放在操作台上以便于日常操作管理;监控电脑机箱全部放置在机柜里。

3、考虑到操作台空间的有限性,再加上日常控制操作以监控主机为主,因此所有电脑通过切换器共用一套鼠标键盘实现控制管理操作。

4、监控电脑配置为:CPUP42.4G,内存512MDDR,显卡GFORCE4128M,工控主板及机箱电源,每台电脑内置3个120G硬盘,用于存储录像资料(要求保存所有视频录像资料1周每天24小时,之后录像资料自动覆盖更新。通过以上的监控中心电脑管理解决方式,不仅完全实现了系统的功能要求,在图像显示效果上更胜于传统方式,而且监控中心无须配备复杂、昂贵的大路数矩阵切换系统、画面分割器等就可以实现画面分割、切换、调用放大等功能。

系统设计论文范文7

开发和建设科研管理信息系统是利用信息技术和网络技术突破传统科研管理模式存在的弊端,构建代替人工、信息共享、学科化服务、数据分析的快捷、准确、高效的科研管理新模式。其工作流程是科研人员通过系统对科研工作进行日常管理,科研管理人员的工作主要是对信息的审计和更高层次的利用。而科研管理信息系统具有远程性、规范性、动态性、集约性等特点,能很好地收集、整合与传递科研信息,提高工作效率,保证科研数据的及时性和准确性,较好地解决传统科研管理带来的程序繁琐且重复的弊端。系统管理工作的动态性和参与性为科研人员提供了日常科研工作的信息化管理平台。

2系统设计

2.1基本原则与目标

研究所科研管理信息系统是基于网络的科研信息数据管理平台,在系统整体过程中要充分把握规范性、安全性、实用性、可靠性、可扩充性原则,采用面向对象的程序设计语言和模块化的软件开发方法。系统建设目标是建立一个能够覆盖研究所主要科研业务管理的计算机信息管理系统。以网络为平台,利用计算机网络技术简化人工管理流程,通过信息的一次录入,实现信息多方共享、综合分析加工和信息的批量导出导入,满足不同管理层次对各类信息的需求。

2.2功能设计

系统除了能够实现数据录入、权限浏览、报表打印、留言板等功能外,还需要实现节点推送功能、关联查询功能、统计/汇总功能和批量导入导出功能。节点推送功能:系统将业务流程串接起来,将节点任务推送给相关人员,并及时反馈相关工作任务和要求。关联查询功能:系统支持全信息的查询和关联功能,当用户需要了解一个项目时,系统能把项目相关信息一并展现给用户。统计/汇总功能:系统通过数据库层汇总分析原始数据,自动形成报表和数据,无需人工参与加工。批量导入导出功能:系统能够实现标准格式文件的批量导入,如任务书、开题报告、中期检查报告、结题报告等,也可根据需求将数据批量导出。

2.3结构设计

根据科研管理的业务范围和管理要素,科研管理信息系统主要包含以下功能模块。信息模块:该模块由科技处基于门户网信息动态、最新通知和学术活动公告。项目管理模块:该模块是系统的关键部分,主要包括课题立项、开题、结题和成果申报管理。由用户通过权限账号进行全过程管理,包括课题研究过程性文件和成果,科技处通过管理员权限进行浏览审核并反馈。成果管理模块:用户登录后,通过该模块对个人成果进行填报和管理,包括论文、著作、获奖等方面的信息。研究生管理模块:该模块属于用户信息管理和课题管理一体化的部分,主要包括用户基本信息、选课明细和课题管理相关内容。研究生通过登录该模块,填报入学基本信息,选课明细,提交课题研究过程中的所有文件。科研条件管理模块:该模块对研究所科技资产进行统计管理。用户管理模块:该系统设置3种用户类型,分别为科技处系统管理员、各科室领导管理员、科研人员,并根据用户角色和单位不同分配不同的权限。另外,系统还通过网站提供日常所需的科研相关文件下载功能。

3系统技术实现

系统采用基于J2EE技术框架的B/S构架,以Eclipse+JBossTools为开发平台,以MicrosoftSQLServer2005为数据库平台,应用Tomcat6.0轻量级服务器,采用JSF、JavaBean、JPA等多种开发技术,在WindowsServer2003或WindowsXP以上操作系统环境运行。科研管理信息系统在开发和完善时需重点考虑以下问题。一是系统的安全性。为确保研究所科研信息的安全,系统通过权限管理为每个用户分配相应的角色,不同的角色使用户使用的系统功能和查看信息的范围得到控制。除系统管理员外,所有用户只可修改自己所添加的数据。此外,系统还提供了操作日志记录功能,用户在系统的所有操作都有所可查,进而保证了用户的操作都是可审计、可追溯的。二是系统的可维护性。系统采用模块化设计,每个功能模块的编程、调试独立进行。三是与现有系统的集成。结合研究所科研人员内部局域网账号,系统开发局域网内部系统的统一认证功能,方便用户注册。

4结语

系统设计论文范文8

1.1网络架构

目前设备系统架构包括两种,即C/S、B/S两种架构形式。对于C/S结构形式而言,即客户/服务器形式,其技术更加的成熟,而且具有高效性、安全性和封闭性等特点;对于B/S结构形式而言,即浏览器/服务器形式,其表现出开放性、灵活性等特点,无需预先布设相应的应用程序和应用软件。在医院设备系统构建过程中,采用B/S架构形式,可开发病房以及财务科室的设备辅助管理功能;如果采用C/S架构形式,则可开发设备主管理部门的实践应用程序。

1.2数据库系统

关系型数据库成为现代数据库技术手段的主要形式,构建医院设备系统时,建议选择SQLServer2000作为数据库进行管理。从应用效果来看,SQLServer2000的性能非常的强,而且网络连接特性、应用安全性都非常的好,对系统硬件没有太高的要求,是一种中轻量型数据库管理系统。在数据库系统建设过程中,应当合理选择数据库表结构、约束条件,以此来确保高等院校附属医院设备管理信息数据录入的规范化,最大限度地减少冗余,以此来确保其完整性,实现信息化管理。

1.3条码扫描终端

在高等院校附属医院设备信息系统建设过程中,采用条码技术手段,实现了设备信息管理工作的高密度性、内含校验码性,可在较小的标签空间上打印高信息密度条码,并且具有解码速度快、正确率高等特点。实践中,采用手持条码扫描终端系统,可有效实现辅助设备管理人员对实物的有效清点;系统基于清点程序的运行,只需对清点设备条形码标签进行扫描即可完成清点设备的任务。

2高等院校附属医院设备信息系统功能

通过以上对高等院校附属医院设备信息系统体系的分析研究,可以看出高等院校附属医院设备信息系统非常的复杂,涉及到各个科室、部门的利益关系。在具体的设备管理过程中,除应当把握宏观上的相互协调外,还应当将各环节的具体功能体现出来。第一,院领导客户端。高等院校附属医院的院领导,可在医院领导层客户端对信息资料进行查询,及时了解和掌握当前医院各种医疗器械设备的应用现状、效益等信息。基于此,一方面对现代高等院校附属医院医疗设备的应用管理起到了重要作用,另一方面还有效地实现了医院决策层对相关器械设备的有效管理。第二,临床科室以及设备客户端。在临床科室的设备管理过程中,该系统的功能体现在对医疗设备的及时报修,经在线查询,可以确保各临床科室管理人员、负责人及时准确地掌握设备现状、应用情况以及维修进度和费用,并根据维修情况、彼此之间的沟通和交流,来适当地调整医疗设备应用计划。对于设备科客户端而言,其作为高等院校附属医院设备管理工作的枢纽,担负着非常重要的职责,功能上应当涵盖如下内容:①医疗设备信息资料管理。在此过程中,主要的是前期、中期和后期医疗信息档案管理。其中,前期的档案工作过程中,主要是指设备配置可行性研究、采购计划书等内容;对于中期的档案管理而言,主要对与医疗器械设备有关的市场信息、文件资料和设备相关的各种法规、技术资料进行管理;而在后期的档案管理过程中,对象主要是已经损坏或者无法修复的设备进行信息管理和存档。②基本信息管理。对于现代高等院校附属医院医疗器械设备信息,比如标识号、入库日期等,输入计算管理系统之中。基于这些信息数据的应用,通过联网录入数据库,每台医疗设备信息都可独立建档,通过唯一的医疗设备标识号,可以准确显示基本资料。同时,维修人员在处理棘手的问题时,如果遇到较为麻烦或者难以解决的问题时,直接与厂方联系,即可快速找到故障问题的所在。同时,还包括医疗设备运维管理,即医疗设备日常运维和管理,特别是在接到临床科室报修申请以后,能够及时获知相关维修信息资料。③仓储管理。首先将高等院校附属医院购置的器械设备、耗材等信息,如实输入到数据库以后,再进入设备信息系统,基于该系统的应用,对器械设备及其耗材情况、出入库情况进行记录。在此过程中,可采用上文所讲的条形码形式,给各个医疗器械设备、同类耗材贴条码,以保证信息资料的唯一性。在此基础上,还应当进行扫描出库处理,通过系统的应用,清楚地查明库存的各种医疗设备、物品剩余和消耗量,为日后的物品采购做好基础。

3结语