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无人飞艇监测系统设计论文
0引言
目前，以系留气球和自控飞艇为代表的飞艇以其耗能少、滞空时间长、载重量大等优点广泛用于军用、民用等领域。近年来，以具有3km滞空高度能力的系留气球和平流层自控飞艇浮空平台为代表的大型无人飞艇项目更是成为研究的热点，具有广阔和良好的应用前景。大型无人飞艇实际可升空高度和滞空时间与飞艇气囊的充气量大小密切相关，因此，为保证飞艇的升空与回收安全，必须对气囊的充气量大小进行监测，为放飞决策提供可靠的数据支撑。
传统的监测手段都是以气囊饱满度定性估计，具有很大的主观性和不确定性，所以对大型无人飞艇气囊的体积定量测量就显得非常迫切。以激光扫描为代表的光学三维大尺寸测量技术与传统的激光点对点的测距技术不同，激光扫描测量技术的发展为空间信息的获取提供了全新的技术手段，由传统的人工单点数据获取转变为连续自动数据获取，提高了观测的速度和准确度，由于其融合了激光反射强度和物体色彩等光谱信息，可以真实描述目标的整体结构、形态特性以及光谱特征，具有测量范围大、准确度高、通用性强等特点，已成为大型飞行器、地形地貌、城市建筑三维重建等大尺寸物体几何量测量的主要手段之一。
基于三维激光测量的大型无人飞艇气囊体积监测系统，是通过激光扫描获得气囊曲面点到激光扫描仪的距离，而后通过一系列的坐标转换、数据处理最终构建气囊的三维几何模型，从而定量计算出气囊的体积［1］。由于激光扫描获取点云的速度较快，可以满足对飞艇气囊体积进行即时监控的要求。
1系统设计
在飞艇气囊底腹部中心位置安装一个转动能力不小于180°的云台，具有180°扇区跨度扫描能力的二维激光阵列扫描仪装在云台上，实现对充气后气囊外形特征点的快速扫描。设计总体路线是:艇载计算机对激光扫描原始数据包进行解算，转化为三维坐标体系，随后通过内插值、滤波技术重构气囊外形轮廓，最后通过积分获得气囊的体积。
以扫描仪为原点O，囊体的平行切平面XbOYb为基准面。云台0时刻从零位线起，在设定的角速度ω下匀速转动，考虑云台零位线与扫描基准线相差一个角度ψ0，则通过扫描基准线的时刻为tb=ψ0/ω。从tb时刻开始采集数据，每隔Δt(即每隔ωΔt的间隔角)对气囊基准面以上的断面进行扫描，扫描仪按均分原理保留每个扫描断面特征点到扫描原点的距离数据，当云台工作时间达到tb+180/ω时，完成对基准面XOZ以上的气囊特征点的扫描，采集工作停止，云台复位，等待下一个扫描采集指令。
2关键技术
2.1内插值法
无人飞艇气囊体积监测系统涉及的关键技术之一是扫描仪采集到气囊外形特征点后，如何将已有特征点通过网格插值，重构出气囊的三维外形轮廓。本设计采用双线性插值算法构建三角网格结构，然后构建计算网格，对每个计算网格点在三角网格结构中进行搜寻插值，通过查找均分点位于哪个三角形中来构建其高程差值，获得网格点整齐均分的计算网格坐标，最终构建气囊的三维特征外形。为计算网格点在三角网格中的位置。为了确保计算网格点高程插值的一一对应属性，在对气囊外形进行三维重建时采用了区域分块技术，把气囊分为多个部分分别进行计算，最后通过面拼接将各部分体积累加即为总体积。
2.2数据滤波
由于无人飞艇气囊为柔性囊体，飞艇气囊体积监测装置使用时无法进行刚性固定，扫描仪在扫描时的晃动振动将形成散乱点或者空洞等杂波或噪声，需要通过对点云数据进行去噪滤波，以保证原始数据点的平滑特性。假设某一断面采集了n个数据点，当对点Si((n－j)＞i＞j)进行滤波时，先根据不同的测量环境选定参数值j(j的.取值一般为2到5之间)，求出Si及两边相邻的各j个点Si－j，…，Si，Si+1，…，Si+j到激光器S0的距离Di－j，…，Di，Di+1，…，Di+j;而后对距离设定权值。
2.3控制及采集方案
控制及采集系统由激光扫描仪、小型云台、串口/以太网信号转换器、艇载以太网交换机、光纤收发器和地面测控计算机组成，为避免定位误差的累积，每个扫描周期后云台都将复位至原始位置，小型云台在水平面从0°转动至200°再复位至0°的时间为一个扫描周期，扫描周期T0的值随着云台的水平转速的大小而变化，云台的水平转速可通过地面测控计算机上的云台控制软件来设定。考虑到测量误差，舍弃云台(0°，10°)和(190°，200°)两个不匀速运动的区间，只选取扫描周期中云台转速均匀的中间段(10°，190°)进行采集，采集角度范围依然保持为180°。地面测控计算机的采集频率根据采集周期和最小采样角度来确定，本方案中采样角度为1°～5°，采集频率f与扫描周期T0之间的关系。
3试验结果
采用某型飞艇气囊对无人飞艇气囊体积监测装置进行测试验证，无人飞艇气囊体积监测装置对气囊进行激光扫描后，通过坐标转换、数据处理重构出气囊的三维特征外形。经与结构设计工程师确认，气囊充气饱和后的体积设计理论值为234m3，对气囊连续进行6次测量，测试结果如表1所示，6次测量均值为235.08m3，重复性为0.47m3，实测均值与设计理论值相对误差为0.46%，相对误差控制在±1%以内，单次测量时间小于10s，无人飞艇气囊体积监测装置可以满足对囊体体积即时测量的要求。
4结束语
本文将三维激光扫描技术引入无人飞艇气囊体积测量，通过激光扫描获取气囊点云数据，采用双线性插值算法构建三角网格，最终重构气囊的三维几何模型，实现了对无人飞艇气囊体积即时监测，实验结果表明，体积测量相对误差在±1%以内。另外，针对现场实际使用情况还可以做以下几方面的改进:①对于采样点拟合表面与真实表面的误差，以及测量过程中气囊外形由于外界干扰所产生的形变误差，可采用k－最近邻方法构造气囊表面的三角形网络，结合设计外形以及制造过程中引入的常见外形偏差及分布的分析，获得每个三角形的先验曲面形式，最终重建三维表面;②对于气囊饱和度较小时产生的扫描盲区所引入的拟合处理误差，可配合艇内摄像机来综合评定特征外形;③通过优化软件算法进一步缩短单次测量的时间，提高系统测量准确性。
浅析环境保护监测系统设计论文
环境保护监测工作是一项具有针对性、长期性和时效性的工作，由于受到社会和环境因素的影响，使其出现了诸多问题，难以准确的监测环境问题。随着计算机相关技术的进步与发展，针对环境保护监测工作的实际情况，设计出适应于环保监测工作的管理系统，实现监测数据的查询、分析、存储以及统计功能，大大降低了数据监测管理的工作量，提高了监测数据传输过程中的安全性、及时性和完整性，确保监测数据处理工作朝着规划化、自动化方向发展，最大程度提高环境监测工作的效率与质量，推动环保事业健康发展。
引言
近年来，我国经济飞速发展的同时，出现了诸多的环境污染恶化问题，给人民的工作和生活造成了极大的困难，甚至危害到了人民的身心健康，抑制了我国经济建设的脚步。在这样的背景下，社会大众对环保的重视程度越来越高，环保信息化成为了全社会共同关注的课题。随着计算机相关技术的进步与发展，我国在环保信息化工作上取得了较大成效，但是与国际先进水平仍然存在较大的差距，需要进一步提高环境信息化保护工作的效率。
一、环保监测系统功能模块设计
1.1 系统管理子模块
系统管理员是环保监测系统唯一超级用户，拥有最高的系统管理和操作权限。在对本系统进行设计时，应该将用户新建、管理、删除以及初始化管理的权利划分为管理员的权限，同时也可以登录系统并进行必要的维护和设置，如数据输入和输出、备份、删除、恢复等。普通用户的.权限包括监测数据的录入、查询、修改、浏览、生成和打印各种报表等内容。为提高监测数据的安全性和完整性，普通监测人员对系统的使用权限应该受到时间的限制。
1.2 数据管理子模块
该模块主要包括设置监测点、浏览、录入和修改监测数据、生成日报等。除了设置监测点是超级管理员的权限外，其他子模块使用对象主要针对的是普通监测人员。由于社会某些因素的增加，环境保护监测点也会增加，需要专门设计监测点设置功能，由系统超级管理员完成相应设置。在实际监测工作中增加了新的监测点，系统管理员首先得到子模块下的功能中加入新监测点的名称，再进行功能的设置。功能设置完成后，数据浏览、录入和修改等功能界面中会自动加入新的监测点数据录入项。浏览的监测数据通常由自动统计后结果和监测数据两部分组成。生成日报实质就是完成日报模拟显示和打印。
1.3 查询统计子模块
查询统计子模块由月末、年报统计、数据查询以及监测通报等功能组成，该模块面向系统中所有的用户。不管是系统管理员还是普通监测人员都可以通过月末和年报统计功能生成月报表和年报表，并将其进行模拟显示和打印。数据查询功能主要设计了条件查询和时间查询，用户可以通过输入一段时间或者某个时间点进行监测数据的查询，也可以根据系统中所设计的条件选择进行数据的帅选。监测通报功能设计的主要目的是针对局部污染事故的应急处理。
1.4 数据打印子模块
数据打印子模块设计的目的是为用户提供专项报表的页面设置、模块显示和打印功能，该模块中所有功能是面向系统中全部用户的。
1.5 系统帮助子模块
系统帮助子模块是为用户提供指导性的帮助，如文档阅读可以帮助用户准确、快捷的对系统进行正确操作，该模块功能也是面向系统中所有用户。
二、试析环保监测系统实现自动统计方法
自动统计作为环保监测系统全自动化和半自动化操作的实现手段，对提高环境监测工作的效率具有十分重要的意义。环境保护监测系统自动统计功能主要由日统计、月统计以及年统计三部分内容组成，为实现该系统自动统计功能，降低监测人员工作强度，提高监测数据的安全性和完整性，可以结合以下两种方法进行分析：
2.1 全自动统计方法
对监测数据每日统计主要采用的是全自动统计方法，监测人员将数据录入保存后，系统会按照监测项目代码的顺序，自动进行统计汇总。对不同检测时间的数据而言，应对数据中的最大值、最小值、平均值以及超标值进行统计，并将统计结果自动存储在监测项目的数据库中。
2.2 半自动统计方法
半自动统计方法是针对月统计和年统计工作，监测人员进入月、年统计功能界面，输入统计时间段，选择想要统计的监测项目名称，系统可以根据用户设置的条件，对监测项目进行统计，并将统计结果在界面上显示出来。
三、概述环保监测系统设计原则
环保监测系统在设计过程中，需要从系统实现的功能以及后期使用性能进行考虑，提高系统的各项性能。
3.1先进性。环保监测系统主要有良好的人机交互界面，采用先进、成熟的硬件和软件进行平台的搭建，以确保操作流程的方便性。
3.2安全性。环保结构体系具有一定的分散性，各个现场端和不同级别的环保局分布较为广阔，整个系统需要通过互联网进行数据交互。因此就必须确保数据在互联网中通信的安全性，需要建立专用的数据通道，提高数据传输的及时性、安全性和完整性。对于保密性较强的环保监测数据，监测系统应该提供删除、恢复以及备份等功能，确保任何情况下数据的安全。
3.3易扩展性。扩展性主要体现在系统结构的扩展，数据处理能力的提高，应用管理软件功能的完善，扩展性往往具有一定的经济性和方便性，能有效的避免重复投资等问题。由于环境保护监测点较多，且分布较广阔，对系统数据处理能力的要求也越来越高。采用构件化平台能满足大型信息系统构架要求，因其具有高稳定性、可伸缩性、易扩展性等，能更好的适应于环保体系业务的扩展，同时可以根据环保监测需求配置功能模块，提高系统的扩展性和灵活性。
3.4容错、冗余设计体系。在环保监测系统运行过程中，可能会因为一些因素的影响，出现断电断网、数据中断等故障，无法确保信息数据传递的及时性和准确性。因此可以在监测现场加装UPS和自动判断数据上传体系，以确保断电后监测点能继续工作，无法及时上传的数据可以进行保存，故障解决后可将保存的数据自动补传到数据服务器，确保数据的完整性。
结语
环境保护监测数据反馈的及时性和准确性，对社会和企业环境保护工作具有十分重要的意义。多年来，环境保护监测管理工作处于手工阶段，每天的环境监测数据需要工作人员现场监测并手写到相应的报告中，这样不仅工作量较大、重复性较大高，不仅造成了大量人力物力的浪费，还容易使得工作人员出现消极怠工的情绪，造成数据上报不及时、不完整、不准确等现象，给环境保护工作带来了不可估量的损失。在计算机技术和信息技术的发展下，我国各行业逐渐实现了信息化办公，同样也给环保监测管理工作带来了新的发展机遇。一套功能齐全、性能优异的环保监测系统，能自动将数据进行收集、汇总，大大降低了工作量，提高了环保监测工作的效率，为推动环保事业快速发展具有十分重要的意义。
飞艇姿态控制系统设计理念-林火监测系统部分设计
飞艇姿态的控制是一个动态的控制过程,要做到实时采集、实时控制显示.作为林火监测系统的一部分,它的作用是确保红外成像以及其它精密仪器采集数据的准确性,设计的是飞艇姿态控制的原理和控制方式.首先通过倾角传感器采集数据,该数据是飞艇偏移“0”位置的`角度,角度的范围是0°～90°.采集的数据以0～5V电压的形式传送给A/D转换器,经过A/D处理送入单片机进行相应的运算和处理,并且动态显示偏移角度和偏移通道数.角度纠正采用步进电机控制,其典型驱动电路由L298构成.单片机可以实时采集,实时输出控制脉冲,用其控制步进电机的转动与停止,同时该控制系统配有RS-232串行接口,可以实时与上位机进行通信,将采集的信息传送给上位机.
作 者：李占佳 作者单位：哈尔滨学院,黑龙江,哈尔滨,150030 刊 名：黑龙江科技信息 英文刊名：HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)： “”(6) 分类号：V2 关键词：林火监测 控制系统 设计摘要：大型桥梁健康监测力求对结构整体行为的实时监控和对结构状态的智能化评估。同时，对大跨度桥梁设计理论与力学模型的验证以及对结构和结构环境中未知或不确定性问题的调查与研究也正融入桥梁健康监测的内涵。本文首先简要地总结十多年来桥梁健康监测的研究状况，然后较系统地阐述桥梁结构健康监测的新概念，并从桥梁工程发展的角度探讨大型桥梁监测系统设计的有关问题，以期为监测系统的开发提供借鉴。
关键词：健康监测监测系统监测项目桥梁
20世纪桥梁工程领域的成就不仅体现在预应力技术的发展和大跨度索支承桥梁的建造以及对超大跨度桥梁的探索，而且反映于人们对桥梁结构实施智能控制和智能监测的设想与努力。近来桥梁抗风、抗震领域的研究成果以及新材料新工艺的开发推动了大距度桥梁的发展；同时，随着人们对大型重要桥梁安全性、耐久性与正常使用功能的日渐关注，桥梁健康监测的研究与监测系统的开发应运而生。由于桥梁监测数据可以为验证结构分析模型、计算假定和设计方法提供反馈信息，并可用于深入研究大跨度桥梁结构及其环境中的未知或不确定性问题，因此，桥梁设计理论的验证以及对桥梁结构和结构环境未知问题的调查与研究扩充了桥梁健康监测的内涵。本文结合近十年来桥梁健康监测的研究状况以及大跨度桥梁工程的研究与发展，较系统地阐述桥梁健康监测的内涵，并由此探讨监测系统设计的有关问题。
一、桥梁健康监测系统与理论发展简况
1．监测系统
80年代中后期开始建立各种规模的桥梁健康监测系统。例如，英国在总长522m的三跨变高度连续钢箱梁桥Foyle桥上布设传感器，监测大桥运营阶段在车辆与风载作用下主梁的振动、挠度和应变等响应，同时监测环境风和结构温度场。该系统是最早安装的较为完整的监测系统之一，它实现了实时监测、实时分析和数据网络共享。建立健康监测系统的典型桥梁还有挪威的Skarnsundet斜拉桥（主跨530m）［2］、美国主跨440m的SunshineSkywayBridge斜拉桥、丹麦主跨1624m的GreatBeltEast悬索桥［3］、英国主跨194m的Flintshire独塔斜拉桥[4]以及加拿大的ConfederatiotBridge桥[5]。我国自90年代起也在一些大型重要桥梁上建立了不同规模的结构监测系统，如香港的青马大桥、汲水门大桥和汀九大桥，内地的上海徐浦大桥以及江阴长江大桥等[6~8]。
从已经建立的监测系统的监测目标、功能以及系统运行等方面看，这些监测系统具有以下一些共同特点：
（1）通常测量结构各种响应的传感装置获取反映结构行为的各种记录；
（2）除监测结构本身的状态和行为以外，还强度对结构环境条件（如风、车辆荷载等）的监测和记录分析；同时，试图通过桥梁在正常车辆与风载下的动力响应来建立结构的“指纹”，并藉此开发实时的结构整体性与安全性评估技术；
（3）在通车运营后连续或间断地监测结构状态，力求获取的大桥结构信息连续而完整。某些桥梁监测传感器在桥梁施工阶段即开始工作并用于监控施工质量；
（4）监测系统具有快速大容量的信息采集、通讯与处理能力，并实现数据的网络共享。
这些特点使得大跨度桥梁健康监测区别于传统的桥梁检测过程。另外需要指出的是，桥梁健康监测的对象已不再局限于结构本身：一些重要辅助设施的工作状态也已纳入长期监测的范围（如斜拉索振动控制装置[4]等）。
2．理论研究
十多年来，桥梁健康监测理论的研究主要集中于结构整体性评估和损伤识别。由于基于振动信息的整体性评估技术在航天、机械等领域的深入研究和运用，这类技术被用于土木结构中除无损检测技术以外的最重要的整体性评估方法并得到广泛的研究【1，7，9～11】。人们致力于基于振动测量值的整体性评估方法研究的另一个原因是，结构振动信息可以在桥梁运营过程中利用环境振动法获得，因此这一方法具有实时监测的潜力。
结构整体性评估方法可以归结为模式识别法、系统识别法以及神经网络方法三大类【1】。结构模态参数常被用作结构的.指纹特征，也是系统识别方法和神经网络法的主要输入信息。另外，基于结构应变模态、应变曲率以及其他静力响应的评估方法也在不同程度上显示了各自的检伤能力[10]。然而，尽管某些整体性评估技术已在一些简单结构上有成功的例子，但还不能可靠地应用于复杂结构。阻碍这一技术进入实用的原因主要包括：①结构与环境中的不确定性和非结构因素影响；②测量信息不完备；③测量精度不足和测量信号噪声；④桥梁结构赘余度大并且测量信号对结构局部损伤不敏感。
另外，从评估方法上，目前对大跨度桥梁的安全评估基本上仍然沿袭常规中小桥梁的定级评估方法，是一种主要围绕结构的外观状态和正常使用性能进行的定性、粗浅的安全评价。
二、桥梁健康监测新概念
桥梁健康监测的基本内涵即是通过对桥梁结构状态的监控与评估，为大桥在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况严重异常时触发预警信号，为桥梁维护潍修与管理决策提供依据和指导。为此，监测系统对以下几个方面进行监控：
·桥梁结构在正常环境与交通条件下运营的物理与力学状态；
·桥梁重要非结构构件（加支座）和附属设施（如振动控制元件）的工作状态；
·结构构件耐久性；
·大桥所处环境条件；等等。
与传统的检测技术不同，大型桥梁健康监测不仅要求在测试上具有快速大容量的信息采集与通讯能力，而且力求对结构整体行为的实时监控和对结构状态的智能化评估。
然而，桥梁结构健康监测不仅仅只是为了结构状态监控与评估。由于大型桥梁（尤其是斜拉桥、悬索桥）的力学和结构特点以及所处的特定环境，在大桥设计阶段完全掌握和预测结构的力学特性和行为是非常困难的。大跨度索交承桥梁的设计依赖于理论分析并过风洞、振动台模拟试验预测桥梁的动力性能并验证其动力安全性。然而，结构理论分析常基于理想化的有限元离散模型，并且分析时常以很多假定条件为前提。在进行风洞或振动台试验时对大桥的风环境和地面运动的模拟也可能与真实桥位的环境不全相符。因此，通过桥梁健康监测所获得的实际结构的动静力行为来验证大桥的理论模型、计算假定具有重要的意义。事实上，国外一些重要桥梁在建立健康监测系统时都强调利用监测信息验证结构的设计。
桥梁健康监测信息反馈于结构设计的更深远的意义在于，结构设计方法与相应的规范标准等可能得以改进；并且，对桥梁在各种交通条件和自然环境下的真实行为的理解以及对环境荷载的合理建模是将来实现桥?quot;虚拟设计“的基础。
还应看到，桥梁健康监测带来的将不仅是监测系统和对某特定桥梁设计的反思，它还可能并应该成为桥梁研究的”现场实验室“。尽管桥梁抗风、抗震领域的研究成果以及新材料新工艺的出现不断推动着桥梁的发展，但是，大跨度桥梁的设计中还存在很多未知和假定，超大跨度桥梁的设计也有许多问题需要研究。同时，桥梁结构控制与健康评估技术的深入研究与开发也需要结构现场试验与调查。桥梁健康监测为桥梁工程中的未知问题和超大跨度桥梁的研究提供了新的契机。由运营中的桥梁结构及其环境所获得的信息不仅是理论研究和实验室调查的补充，而且可以提供有关结构行为与环境规律的最真实的信息。另外，桥梁振动控制与健康评估技术的开发与应用性也需要现场试验与调查。
综上所述，大型桥梁健康监测不只是传统的桥梁检测加结构评估新技术，而是被赋予了结构监控与评估、设计验证和研究与发展三方面的意义。
三、健康监测系统设计
两座大型桥梁健康监测系统的测点布置情况可以看出，两个监测系统的监测项目与规模存在很大差异。这种差异除了桥型和桥位环境因素外，主要是因为对各监测系统的投资额和（或）建立各个系统的目的（或者说是对系统的功能要求）不同。因此，桥梁监测系统的设计实际上有意或无意地遵循着某些准则。
显然，监测系统的设计应该首先考虑建立该系统的目的和功能。上节所述的桥梁健康监测三方面的意义也正是桥梁健康监测的目的和功能所在。对于特定的桥梁，建立健康监测系统的目的可以是桥梁监控与评估，或是设计验证，甚至以研究发展为目的；也可以是三者之二甚至全部。一旦建立系统的目的确定，系统的监测项目就可以基本上确定。另外，监测系统中各监测项目的规模以及所采用的传感仪器和通信设备等的确定需要考虑投资的限度。因此在设计监测系统时必须对监测系统方案进行成本一效益分析。成本-效益分析是建立高效、合理的监测系统的前提。
根据功能要求和成本一效益分析可以将监测项目和测点数设计到所需的范围，可以最优化地选择并安装系统硬件设施。因此，功能要求和效益-成本分析是设计桥梁健康监测系统的两大准则。
2．监测项目
不同的功能目标所要求的监测项目不尽相同。绝大多数大跨度桥梁监测系统的监测项目都是从结构监控与评估出发的，个别也兼顾结构设计验证甚至部分监测项目以桥梁问题的研究为目的[5]。文献［12］通过对国内多座运营中的斜拉桥进行大量病害调查与检测分析，提出了用于斜拉桥状态监控与评估的颇具代表性的监测项目。
如果监测系统考虑具有结构设计验证的功能，那就要获得较多结构系统识别所须要的信息。因此，对于大跨度余支承桥梁，须要较多的传感器布置于桥塔、加劲梁以及缆索/拉索各部位，以获得较为详细的结构动力行为并验证结构设计时的动力分析模型和响应预测。另外，在支座、挡块以及某些连结部位须安设传感器拾取反映其传力、约束状况等的信息。
目前，某些监测系统以开发结构整体性与安全性评估技术为目的之一。结合桥梁问题研究的监测系统虽不多见，但有些系统也有监测项目是专为研究服务的。与理论研究相关的监测项目可以根据待研究问题的性质来确定。从目前桥梁工程的发展状况看，以下几方面的问题可以借助桥梁健康监测进行深入研究或论证。
·抗风方面：包括风场特性观测、结构在自然风场中的行为以及抗风稳定性。
·抗震方面：包括研究各种场地地面运动的空间与时间变化、土-结构相互作用、行波效应、多点激励对结构响应的影响等。通过对墩顶与墩底应变、变形及加速度的监测建立恢复力模型对桥梁的抗震分析具有重要的意义。
·结构整体行为方面：包括研究结构在强风、强地面运动下的非线性特性，桥址处环境条件变化对结构动力特性、静力状态（内力分布、变形）的影响等。这对于发展基于监测数据的整体性评估方法非常重要。
·结构局部问题：例如边界、联接条件，钢梁焊缝疲劳及其他疲劳问题，结合梁结合面（包括剪力键）的破坏机制，等等。索支承桥梁缆（拉）索和吊杆的振动与减振、局部损伤机制等也值得进一步观察研究。
·耐久性问题：桥梁结构中的耐久性问题尚有许多问题须要深入研究。缆（拉）索与吊杆的腐蚀、锈蚀问题尤须重视。
·基础：大直径桩的采用也带来一些设计问题，直接套用原先用于中等直径桩的计算方法不很合理。借助大型桥梁监测系统调查大直径桩的变形规律、研究桩的承载力问题，也是设计部门的需要。
四、小结
（1）桥梁结构健康监测不只是传统的桥梁检测技术的简单改进，而是运用现代传感与通信技术，实时监测桥梁运营阶段在各种环境条件下的结构响应与行为，获取反映结构状况和环境因素的各种信息，由此分析结构健康状态、评估结构的可靠性，为桥梁的管理与维护决策提供科学依据。同时，大型桥梁结构健康监测对于验证与改进结构设计理论与方法、开发与实现各种结构控制技术以及深入研究大型桥梁结构的未知问题具有重要意义。因此，健康监测为桥梁工程的发展开辟了新的空间。
（2）大型桥梁健康监测三方面的意义反映了从事桥梁维护管理、设计咨询和理论研究不同领域人员所关注的问题。监测系统的设计应以功能要求和效益－成本分析为基本准则。此外，监测系统的设计应该通过布点优化分析，并且考虑到系统实施中的非常重要的通信问题。
（3）对于大跨度斜拉桥、悬索桥而言，整体性评估只是结构安全状态评估的一部分，不可能仅通过整体性评估来解释桥梁结构的安全状态。同时，大跨度桥梁的力学特点决定其安全评估的概念上和方法上不同于常规的中小桥梁。
（4）在跨度桥梁结构安全状态评估的目的是控制大桥运营风险及支持减灾决策。因此结合桥梁健康监测系统的安全评估，应该可以通过获取的监测数据评估桥梁结构的基本状态和结构行为。定期或在偶发事件（如地震）发生后识别结构的损伤和关键部位的变化，并且对大桥结构生命期各阶段的承载能力和抗风、抗震能力作出客观的定量的评估。
基于WSN 智能家庭温湿度监测系统设计论文
随着物联网技术的发展，比尔盖茨的智能家庭开始有机会走进寻常百姓家。该文主要介绍一种基于WSN技术实现家庭温湿度环境监控的方案，本系统易于扩展，可以作为智能科技家庭的框架，通过扩展模块，可以作为一个完整的智能家庭解决方案。笔者对软硬件方面进行了研究分析，着重分析系统架构模型，并对子模块的功能和工作原理做了简单描述。该系统云平台采用最新的Node.js技术做支撑，系统基于RESTful风格构建。
1 引言
随着社会的发展，人们对于生活居住条件的要求越来越高，人们希望可以像比尔盖茨一样随时随地掌控居住环境。近些年，由于信息技术和传感器技术等的不断发展，智能家庭正在悄悄走进千家万户。智能家庭是在联网设备的基础上，通过传感器采集数据，网络后台获取并存储数据，通过特定的算法对数据进行分析，将得到的结果返回给执行机构或通知用户，从而为用户提供一个智能的居家生活环境。目前智能家庭系统方案众多，各有优缺点。
笔者在智能家庭方面进行了研究，提出了一套易于扩展、高性能的智能家庭系统。本系统是一个轻量级的但功能完整的智能家庭系统。传统的智能家庭对设备的控制大多基于局域网络，只适应于家庭内部进行监测控制，本系统以家庭为单位，将所有家庭的数据采集到云端存储，便于以后的分析挖掘，使本系统可以更加智能，同时系统采用分层的模块化架构，便于维护和扩展。本系统在设计的时候充分考虑安全和成本，力求在安全的前提下降低系统成本。
2 系统架构
2.1 整体架构设计
如图1所示，每个家庭都通过 TCP/IP 协议接入智能家庭云平台，在家庭和Internet 之间通过网关管理控制，家庭内部则采用 Zigbee 构建的局域网进行通信，达到监测和控制的目的。用户可以通过客户端连接到云平台查看家庭环境数据和控制家庭中的联网设备。云平台可以通过特殊的算法对采集到的数据进行分析处理，层而达到越用越聪明的目的。
Zigbee 是一种低功耗、短距离、低速短延时、简单大容量、安全可靠的无线网络传输技术[1]。zigbee 具有强大的自组织网络性能，主要工作在ISM 频段。其中，2.4GHz 频段较为常见，并且免费使用。在每一个家庭中通过 Zigbee 构建局域网络，达到安全可靠、成本低、低功耗的家庭网络的需求。
家庭网关采用Arduino 模块。Arduino 是一块基于开放原始代码的 Simple I/O平台[2]，因为 Arduino 是为业余电子爱好者开发的，所以开发语言和开发环境具有简单易懂的特点，同时Arduino 开发语言是建立在 C语言的基础上，功能强大，可以尽情发挥想象[3]。Arduino 以其简单、便宜、功能强大赢得了成千上万电子工程师的喜爱。
客户端采用 WEB 形式，降低开发成本并且具有很高的兼容性。当模块增多，功能复杂的时候可以考虑开发APP，本身 APP 也可以通过 webview 等组建直接嵌入 WEB页面，同时 WEB 也可以直接和微信打通，方便用户使用。
2.2 云平台架构设计
本系统采用 REST 架构。REST(Representational State Transfer)表征状态转移是从资源的角度看待整个网络[4]，分布在网络中的各种资源都是通过 URL(统一资源定位器)来唯一确定，应用程序可以通过 URL 来取得网络资源的表征，从而改变其状态。REST 架构希望通过统一的 Hypermedia Controls，实现标准的可扩展性高的标准语义及表现形式，从而达到无需人工干预、机器之间通用的交互协议边的目的[5]。
物联网(Internet of things)能够让被独立寻址的物体互相连通，其中涉及的联网设备非常庞大，物联网包含的物体个数保守估计在千万亿级别，面对如此强大的资源世界，采用 REST 架构构建物联网系统，在目前来看是最好的解决方案。
3 硬件实现
3.1 主控制器设计
主控制器采用Arduino+Zigbee模块，如图，Arduino 拥有14个数字IO 接口和6个模拟 IO 接口，外部供电5V～9V 直流电源，输出5V 和3.3V 直流电压，采用 Atmega328微处理器控制器芯片。 Zigbee 模块使用 TI 公司的 CC2530芯片，此芯片具有增强型 8051CPU，系统内部可以编程闪存，且其具有4种不同的闪存运行模式模式，可直接在片上系统进行编程且代码移植性好，技术成熟，成本低等优势让其成为目前 ZIGBEE 开发的主流芯片。
3.2 温湿度监测模块
通过DHT11温湿度传感器实时采集数据并通过 Zigbee 网络传输给网关。DHT11具有快速响应、全程测量、数字输出等优点。
3.3 继电器控制模块
主要由继电器和简单的电路构成，用于接收动作命令控制大功率家电设备。
3.4 电路检错模块
电路检错模块独立封装，用于检测设备是否正常，检错电路工作原理：协调器获得开灯指令后，如果电路输出为高电压状态，即设备损坏或电路接触不良等，则客户端和主控制器检错指示灯亮，提醒用户检查电路情况。
4 软件实现
4.1 硬件系统工作流程
设备开始运行先进行初始化，然后尝试连接到云平台，如果没有连接成功则写入日志并再次尝试，三次之后若还没有成功则对用户做出反馈。硬件设备成功连接到网络之后开始等待指令，得到指令之后立即执行指令，成功则继续等待执行下一条指令，如果执行不成功则记录到日志并对用户做出反馈。用户可以随时查看设备日志，方便发现问题并解决问题。
4.2 云平台设计实现用
服务器采用 Node.js 技术实现。Node.js 是一个可以让服务器运行 javascript 脚本的平台，使 javascript 可以像 PHP、Perl、Ruby、Python 等语言一样不需要依赖于浏览器运行。 Node.js 是为实时 WEB 而生，在构建之初就考虑在实时响应、超大规模数据要求下架构的可扩展性。
Node.js的'特点是单线程、异步 IO、事件驱动，这种程序设计模型的优点是性能优异、开发效率高[10]。目前 Node.js 凭借其优秀的特性吸引了一大批开发者和公司，形成了一个庞大的生态系统。成千上万的第三方模块让 Node.js 开发更加高效，因此我们选择采用 Node.js 技术构建智能家庭系统的服务器平台。
4.3 客户端设计实现
通过服务器提供的 API，可以很方便实现各个平台的客户端。为了减少开发周期和尽可能多的适配客户端，我们选择先实现自适应的 WEB 客户端。采用WEB 技术实现客户端，可以一次开发多种
客户端适配，不同尺寸、不同平台的设备都可以得到一个完美的呈现。
5结束语
本文是在参考了其他智能家庭实现方案的基础上，进一步简化流程和优化操作之后设计的一种智能家庭解决方案。相比以往Zigbee网络的智能家庭系统，主要增加了HTTP协议支持，让用户随时随地掌控家庭;采用RESTful风格设计，方便设备连接和二次开发，加入云平台的概念，给智能家庭带来无限可能。目前系统存在的不足是服务器端无法直接发起会话，后期会通过mqtt协议解决这个问题。
WSN的低功耗湿地土壤监测系统设计论文
摘要：针对扎龙自然保护区的土壤环境监测需求，采用CC2530PA模块设计终端节点，基于Z－Stack协议栈搭建自组织传感网络，传感器选取土壤湿度传感器、温度传感器以及雨滴传感器，组建低功耗湿地土壤监测系统。系统结合低功耗路由协议和实际环境监测需求提出采集发送端低功耗节点设计的改进算法，有效地减少节点的功耗、传输延迟和丢包率，从而延长整个网络生存时间。
关键词：自组织网络；无线传感网络；CC2530；低功耗
0引言
扎龙自然保护区是同纬度地区最原始、物种最丰富的湿地自然综合体。湿地内有大面积的沼泽和草甸，苇丛茂密、鱼虾众多，是水禽理想的栖息地。近年来由于人类活动的增多，对其环境有不同程度的破坏和污染。土壤参数作为生态环境的重要的指标之一［1］，可预警环境的前期污染，因此拟采用现代化的监测方法，针对扎龙湿地的重点区域实现土壤参数的监测。无线传感技术对比传统土壤监测手段具有低功耗、体积小、自组网等优势，是现代化监测土壤环境的最佳手段［2］。本文将无线传感网络的技术应用于扎龙自然保护区的土壤监测中，并采用低功耗的路由算法［3－5］搭建高效且节能的传感网络监测平台。
1体系结构及工作原理
土壤环境监测系统由终端采集节点、路由节点、协调器节点和上位机软件组成，系统结构如图1所示。终端采集和路由节点采用CC2530F256组成控制器、CC2591（PA）功率放大器组成收发器，结合土壤湿度、温度和雨滴检测传感设备进行数据的采集、处理、存储，最终协调器通过串口RS485上传至PC上位机终端。数据的解析、存储和曲线绘制等均在上位机终端上完成。上位机设计采用Labview实现对无线传感网络的控制及数据接收。
2系统硬件设计
结合扎龙湿地土壤环境监测要求和传感器功耗、成本、测量范围及精度考虑，选取了土壤湿度传感器YL—69、温度传感器18B20以及雨滴传感器。系统基于CC2530PA模块（尺寸3．6cm×2．7cm；标准SMA天线接口（2．4G天线）；PA使用CC2591，全官方设计，完全兼容最新版协议栈，支持睡眠；可靠距离＞800m，自动重连距离达＞600m）。因此在400m区域内只需一个传感节点即可满足监测要求。终端节点主要负责采集监控区域的土壤环境信息和模数转换。系统硬件功能如图2所示，主要由MCU、传感采集模块、A／D转换、信号调理电路、无线通信模块和电源模块等组成。综合考虑功耗、测量范围、测量精度和成本等问题，最终选择土壤湿度、温度和雨滴传感器，电源模块在采集节点和路由节点上使用锂电池，协调器则使用交流电源供电。
3低功耗节点软件设计
由于终端采集节点采用锂电池供电，随着电量的消耗殆尽节点也会随之失效，直接影响和决定着整个监测系统的生存时间。因此节点的低功耗路由算法显得至关重要。
3．1基于离散组包传输的软件设计
节点的低功耗设计已经得到广泛认可，本系统结合低功耗路由协议和扎龙湿地实际土壤环境监测要求提出了采集发送端低功耗节点设计的改进算法。在实际监测中，考虑到采集的一个或多个环境参数的变化可能是土壤环境受到污染的可能性增加，所以需要对这些数据组包发送。本文结合低功耗路由算法和需要采集的参数提出了离散组包传输设计来降低采集节点端的能耗。由于环境的采集对数据的实时性要求不高，并且采集数据变化缓慢，此方法可以有效的减少数据的冗余，从而降低能耗。
3．2基于离散组包传输的软件设计
传感器节点集成有土壤温度、土壤湿度和雨滴传感器，且节点同时采集3个参数。由于环境参数的变化缓慢，所以测量值的波动变化比较平缓，因此如果周期地上传监测数据，数据产生大量冗余，消耗了大量的节点能量。为了改善节点能量的浪费，本文提出了设置阈值触发节点机制，从而有效延长的节点的生命周期。假设当前已测得环境变量i（i＝1，2，3，…，n）值为Di（t＋1），上一次所测该环境变量值为Di（t），测量周期为T，εi为预设阈值，当｜Di（t＋1）－Di（t）｜＞εi时，即测得某种环境变量的变化超过预设阈值εi时，将测得该环境变量值Di（t＋1）加入发送帧载荷中。当遍历n个传感器，将满足条件的环境变量测量值动态组合加入帧载荷，遍历结束后节点传输数据帧。假如所有环境变量测量值未满足条件，没有数据加入发送帧载荷，节点则不触发射频模块，不发送数据。即根据环境变化以紧凑的方式自适应发送变化量较大的值。其中，εi值和采样间隔T可根据具体情况进行设置。
3．3节点工作流程
节点工作流程图如图4所示。步骤1协调器负责建立网络，完成各节点的初始化。步骤2终端节点采集湿度、温度和雨滴信息。步骤3判定环境变量是否超过环境阈值εi，如果是，则将将测量值Di（t＋1）送入发送帧载荷；否则重新等待数据判定。步骤4判定是否遍历所有传感器，如果是，则传输动态组合数据帧；如果否，则继续执行步骤。
4测试结果与分析
测试地点选取扎龙自然保护区，测区长1200m、宽400m，布置6个传感节点、2个路由节点和1个协调器节点，节点采用锂电池供电，节点部署图如图5所示。同时采用标准测试仪与采集结果进行对比测试，并且对比采用低功耗传感节点和周期性采集节点进行分析。
4．1节点功耗测试
无线传感器网络中节点的.功耗直接影响着整个网络的生存时间。节点的射频消耗的能量占节点消耗的大部分能量，因此在相同时间下，发送的数据帧总长度与节点能耗成正比例关系。分析时间设定为2014年6月26日至2014年7月25日为期30天的监测数据为参考，对比低功耗节点与周期发送节点的发生数据帧总长度，每12h统计一次，测试结果如图6所示。对比测试数据显示采用离散组包算法的低功耗节点和周期传输节点（2min）减少了59．4％的功耗，节能效果明显，适合长期监测。
4．2网络稳定性测试
定时发送15000个数据包，重复试验20次，统计周期传输与低功耗节点的丢包率。图7、图8分别为丢包率测试和数据包延迟对比。对比图7、图8显示的性能曲线，分析计算出低功耗节点的平均丢包率为0．95％，周期传输节点的丢包率为2．8％。比较得出低功耗节点传输丢包率低，数据包延长小且更加稳定，离散组包传输大大减少了数据量的冗余。本文提出的算法能够明显降低传感节点的功耗、减少数据包的时延和延长整个无线传感网络的工作时间。
4．3监测数据精度测试
测试从2014年6月26日8时至2014年6月27日8时为期2天的监测数据为参考，采集数据有土壤湿度和温度2种。测试仪的数据输出为连续曲线，周期传感节点以2min为周期采集数据，低功耗节点采用自适应离散组包传输。图9、图10为土壤温度和湿度采集数据对比。由图9、图10可见，理论测试和实际测试数据基本吻合。5结论与讨论本文通过对传统无线传感网络分析，提出了基于离散分组传输的节点低功耗算法。通过实践测试和分析可知，低功耗算法有效地减少了节点功耗、提高传输数据效率并且降低了数据的冗余量，进而延长了整个网络上生存时间，为建立长期监测网络提供了可行性和便利性。
参考文献
［1］闫长平，马延吉．人类产业活动对湿地环境的影响研究进展［J］．湿地科学，2010，（1）：98～104
［2］王丽娟，刘玉珍．无线传感网络节点低功耗算法改进［J］．微计算机信息，2010，（19）：111～112，51
基于STM32人体脉搏无线监测系统的设计论文
摘要：
随着生活水平的提高，人们尤其是老年人对自己的健康也越来越重视。脉搏的波形及频率能够反应人心血管的生理信息。所以本文是以ARM STM32为主控模块，设计一种便携式，操作方便的脉搏检测器。
本系统由脉搏采集、液晶显示、无线发送三个模块组成。脉搏采集是采集人的脉搏数，液晶用的是12232，显示一分钟被测脉搏数，无线发送就是利用GSM模块实现短信的发送，发送到监测人员起到远程监控的效果。
关键词：STM32 脉搏检测 液晶显示 GSM
一、系统的整理框架。
以ARM STM32芯片为处理器，主要的模块主要包括脉搏采集模块，LCD显示模块，GSM数据传输模块。脉搏采集模块采集到脉搏信号经信号放大及模数转换后传输到处理器中，经过定时器一分钟的计时，在液晶屏上显示一分钟的脉搏数，STM32 控制脉搏数据经由SIM300A GSM 模块以GPRS 形式发送给监测人员。通过脉搏数的显示，医生可以获知用户的身体状况，节约了大量的时间。
二、系统硬件以及电路构成。
1、脉搏监测电路。
传感器由光敏二级管发射红外和光敏三极管接受红外组成的分别是电路中的D6和Q3。采用发光二极管作为光源时，可基本抑制由呼吸运动造成的脉搏波曲线的'漂移。红外接收三极管在红外光的照射下能产生电能，它的特性是将光信号转换为电信号。脉搏也即跟心跳同步，每心跳一次血液浓度变化一次，所以通过对手指的血液浓度的变化检测脉搏信号。脉搏是微弱信号，信号需要放大，并且先通过低频滤波器进行滤波，在进行放大，最后在经过比较器得到脉冲波，输入到STM32里。
2、STM32处理器及主要接口电路。
STM32F103微控制器是使用Cortem-M3内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器，具有一个USB和一个CAN，7 个定时器、2 个ADC、9 个通信接口，其工作电压常见为3.3v。ARM STM32F103 控制模块主要完成对脉搏波波形数据的采集，脉搏信号模数转换以及数据的分析和数据的无线收发，与LCD的显示。 ARM 的Cortex-M3是采用哈佛结构的32位处理器内核，拥有独立的指令总线和数据总线，两者共享同一个4GB存储器空间。它的内部还包含一个系统滴答定时器SysTick。SysTick的核心是1个24位递减计数器，使用时根据需要设置初值，启动后在系统时钟的作用下递减，减到0时置计数标志位并重装初值。系统可以查询计数标志位，也可以在中断允许时产生SysTick中断。其丰富的优点决定了它适合应用于诸多方面，例如医疗和手持设备。
3、GSM/GPRS 模块。
随着无线通信技术的飞速发展，中国移动GPRS技术不断完善，为数据的无线传输提供了理想的解决方案。本系统采用GSM/GP，模块为SIMCom 公司的SIM300A 模块，它的体积小巧携带方便，功耗比较低，内嵌TCP /IP 协议。STM32F103 通过串口发指令控制SIM300A的拨号上网，再通过PPP 协议建立与中国移动内部服务器的点对点连接，然后由中国移动GPRS 服务节点( GSN) 通过TCP /IP 协议与医疗监护中心的目标服务器建立Socks 连接，实现数据的无线传输。本系统的软件设计主要包括: ARM STM32 程序设计、GSM/GPRS 模块程序设计。ARM程序设计的的开发和调试采用keil编写，可以直接调用库函数对数据进行处理使用起来方便。 相关初始化操作：
第一，时钟初始化-72Mhz。
第二，时基函数初始化-1ms。
第三，串口1初始化-波特率115200，数据位8，停止位1，无校验位(用于调试口)。
第四，串口2初始化-波特率9600，数据位8，停止位1，无奇偶校验。(用于GPRS接口)。
第五，LED指示灯初始化-低电平点亮。
第六，按键初始化-低电平触发中断;第七，TIM3初始化-1/10K s(0.1ms) 。
第八，液晶LCD初始化-12232。
第九，GSM模块初始化-使用AT指令进行初始化配置，配置短消息中心号码。
三、结语。
本次设计以STM32为核心，采用GSM做为发射模块，对脉搏数据进行无线传输，此测量仪系统实现简单、功能稳定、使用方便，应用广泛，便于被测人携带，突破了测量空间的限制， 摆脱传统有线监测仪的束缚，能够实时监测心血管患者病况，防止病情的突发，具有实际意义。随着我国正逐步进入“老年型”社会，人口老龄化进程的加快促使心血管疾病的发生率及死亡率日趋增加。此设计对于家庭的医疗监护有着一定的市场前景。
参考文献：
[1]Weeg, Stephen. Home health and home monitoring in rural and frontier counties human factors in implementation, EMBC, :3264-3265.
[2]康华光.电子技术基础(数字部分)[M].北京:高等教育出版社,.
[3]刘迎春,叶湘滨.传感器原理设计与应用[M].长沙:国防科技大学出版社,2004.
无线式播种机监测软件系统的设计论文
1系统硬件设计
1．1下位机系统的设计
1．1．1温湿度测试系统
采用温湿度传感器SHT10测量播种的温湿度情况，采用CMOSenstechnology微过程技术，可靠性较强且能保持较高稳定性。由能隙式测温元件和电容式聚合体测湿元件组成，并与A/D转换器以及数字接口2－wire单芯片结合。
1．1．2种子粒数的测量原理
选用光电开关测量播种粒数。利用被检测物体对红外束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其检测特体不限于金属，对非金属所有物体均可检测。产品具有体积小、精度高、检测距离远、防水、防腐蚀、抗光和电磁干扰等特点。其外围接线图如图3所示。
1．1．3播种深度的测量
选择超声波测距模块HC－SRO4测量播种深度，其可提供2～400cm的非接触式距离感测，测量精度可达3mm。模块包括超声波发射器、接收器与控制电。
1．1．4拖拉机和播种机转速的测量
拖拉机和播种机转速由霍尔元件测量。霍尔传路。感器是对磁敏感的传感元件，从外形看为3端器件，具有与三极管相似的外形。工作时只需接电源和地，采用OC门输出，具有较宽的工作电压，使用非常方便。
1．2上位机系统设计
1．2．1无线模块的选择
传感器节点采用Zigbee射频收发芯片CC2530，它是一款单芯片，也就是把负责解调无线通讯信号与51单片机内核集成在一起的芯片。CC2530是个真正的用于IEEE802．15．4，ZigBee和RF4CE应用的片上系统(SoC)解决方案，集成了RF收发器、8051MCU、系统可编程Flash存储器、8－KBRAM和许多其它强大功能，能够以非常低的总材料成本建立强大的网络节点。
1．2．2单片机选型与电路
本系统选择PIC16F877A单片机作为数据处理器件，它是美国Microchip公司生产的8位单片机产品。在上位机中，单片机与CC2530无线模块进行数据通信，并对播种的温湿度状况、播种深度、播种粒数、拖拉机和播种机的转速等数据进行处理，由液晶模块进行适时显示。其主电路接线图如图7所示。无线模块接收下位机中的'播种机相关参数信息，输入单片机进行处理后，由液晶显示模块适时显示。
1．3液晶显示模块及其接线图
本文选择CH240128B液晶显示模块，其系列点阵绘图型液晶显示模块(LCM)采用240×128点阵液晶显示屏(LCD)与低功耗LED背光组成。
2系统软件设计
软件设计要完成的内容包括:检测记录播种管通过的种子粒数;检测播种机的播种深度;记录播种时间，并计算播种速度;控制程序运行;显示检测的数据;计算播种机转速和滑移率，建立通信网络。
2．1无线数据传输流程图
系统上电以后，由协调器设备建立网络，播种参数传感器设备加入网络后，周期性地向协调设备发送传感器测得数据，网络启动后，CC2530模块需要在网络允许加入后才可接收数据。
2．2传感器节点流程图
在扫描过程中发现协调器以后，允许其加入网络，进行绑定，读取由温湿度传感器、光电开关、超声波传感器及霍尔元件测得的数据，并且进行上位机与下位机C2530模块的通信;然后数据进入单片机PIC16F877A进行处理，由CH240128进行适时显示。
3结论
1)采用PIC16F877A单片机和无线模块CC2530为核心控制单元，设计了播种质量检测系统的无线数据传输系统，可适时采集播种数据并能够进行传输与显示。
2)硬件包括单片机控制单元、电源、传感器和显示器等。其中，温湿度传感器监测播种大气环境，红外光电传感器检测种子下落情况，霍尔检测播种机前进速度，超声波测距模块检测播种深度。系统可以检测整个播种机的实际播种状况，并进行无线通讯。
3)软件方面，采用结构化程序设计方法，运用C语言进行编程。主程序通过调用子函数完成各种功能，从而实现网络的建立、数据的发送、接收和显示。
浅析红外传感器的楼宇电器自动监测系统设计论文
从节能的角度出发，在楼宇电器智能化设计中采用红外传感器的自动监测系统，具有自动控制功能强、灵活、方便且成本低的优点;很适合楼宇的照明改造工程，该系统是以热释电红外传感器为基础、应用VC程序界面和单片机相结合的技术，对楼宇照明进行自动监控。
一、系统总体方案设计
利用热释电红外传感器对人体进行采集，经过运算放大器对采集到的信号进行放大整形后、产生控制信号，通过执行器对某个房间中的用电设备进行自动开启或关闭的同时，还可以用光电传感器对光信号进行采集，产生控制信号控制照明电路和调光作用。整个楼宇控制系统分从机、主从机接口、主机界面三部分。
(一)从机设计
从机的功能是对现场数据信息的采集、计算和现场的控制，自动完成对各要素的定时采样和存储，达到自动控制照明电路。在接到主机的命令时，将采集到的信息经过主从机接口送给主机。从机以单片机为核心，一片单片机监控一个楼层或一个房间的照明电路，每一个房间或每盏灯旁边安装一个热释电红外传感器，当传感器检测房间是有人时，单片机控制继电器接通交流电电源，点亮照明灯，通过串口通信，在主机查询该从机时，有人的信息发送到主机上，并接收主机的命令，关闭交流电源。
(二)主从机接口
由于从机的数目众多，为此专门设计了主从机接口电路，以适应多从机的需求。
(三)主机设计
主机通过通信接口，主动的和从机取得快速有效的联络，并向从机发出各种命令、接收从机反馈回来的数据、询问并检测从机的状态等。
二、系统整体硬件设计
(一)驱动电路
单片机控制模块设在楼层分配电控箱中，采用光电隔离电路，可有效减少电网电压波动对其逻辑电平的干扰和强点磁场作用所引入的随机干扰。
单片机输出的控制信号，经光电耦合控制三极管的开关状态，以控制交流电源的通断。本系统采用直流继电器，线圈电压一般用+12V，独立电源供电。
(二)交流控制电路
为了使电控系统更加趋于合理和人性化，在交流电源开关处设计了手动开关和自动切换设置。在设置为手动状态时，照明灯的通断状态就像平时的照明灯一样，使用者根据个人和当前的环境来控制照明灯，传感器采集到的数据通过串口下参与主机，但不能通过继电器来控制照明灯电源的`通断;自动状态时，根据传感器采集到的数据来判断是否打开或关闭交流电源，并将当前的状态传送到主机。
(三)人体探测和信号处理电路
人体探测和信号处理电路工作原理图如图2所示，热释电传感器安装于房间墙壁上的适当高度位置，当有人在房间的时候，传感器将输出微弱的电压信号，通过由放大器组成的带通滤波器，进行频率的筛选。本设计采用集成远算放大器来进行两级放大，以使其传感器可消除小动物干扰以及电磁干扰和灯光干扰，可靠性很高。检测放大电路输出的信号经传输线传送到单片机。
(四)单片机电路设计
作为从机的核心部分，主要功能是采用实时方式对每个房间是否有人进行检测，并将检测到的结果传输到PC主机上。热释电红外传感器外部采集到的信号进行处理，产生控制相应房间照明电源的控制信号，接到的外部中断。，以便达到对楼宇的实时监控，当热释电红外传感器检测到房间内有人移动时，通过信号处理电路进行传感器所采集的信号放大和处理，输出低电平触发单片机的外部中断产生中断，及时的控制继电器接通交流电源。
(五)地址存储电路设计
具有三条地址线分别是AO,Al,A2，可以确定芯片的硬件地址。地址是从000, 001到111地址，此电路选择AO,Al,A2接地，器件的地址为0，第8脚和第1脚分别为正、负电源。SDA为串行数据输入、输出，数据通过这条双向2L总线串行传送，在本电路中，为了节约读写的时间，只需要将从机地址两个字节写入。
(六)串口通信及硬件接口电路
从机向主机发送数据;当输出低电平时，从机接收主机发送过来的数据。从机的输出端A和Y与主从机接口的输出端A和Y通过双绞线连接起来。
(七)主从机接口电平转换电路
MAX232芯片具有电平转换的作用，内部有一个自动电源电压变换器，采用这款芯片接口简单，并且串行通信系统供电电源只需要正JV电源。对于没有正负12V电源的场合其适应性更强。
三、软件设计
(一)单片机程序设计
单片机软件设计包括主程序、l2C程序、串行口发送，中断服务程序和定时中断服务程序五部分。
(二)串口通信协议
各从机挂在总线上，各机使用使能信号控制接收与发送，但任何时候只能允许一点发送，是一种半双工工作方式。主机、从机协议规定如下:设置波特率为96006pt，以串行中断方式作为主机、从机通信的初始状态。
(三)单片机软件设计与流程图
在单片机内部RAM区建立的工作单元和标志位，每次由中断服务程序启动定时中断并重新设置计数值，即采用可重复触发定时器。
四、结论
综上所述，计算机信息管理系统的科学分析可以为县乡医院有效建立起适合本院的计算机信息管理系统提供参考和借鉴。计算机信息管理系统不仅能够快速处理各种数据，有效降低医护人员的工作强度，提高工作效率，而且能够帮助医院减少各类库存，大力提升经济效益。
基于HTML5的实时Web数据监测系统的设计与研究论文
随着人们对信息实时性需求的不断提高，实时Web技术越来越受到人们的重视。例如，实时在线版网络游戏、在线购票系统等都是实时Web的典型代表。有国外媒体称“实时Web的时代即将到来，实时Web不仅仅是一种时尚也是一种技术趋势”。客户端数据的实时性要求服务器能主动向客户端实时发送数据，将最新的消息通知用户。传统的Web应用中，服务器都是响应浏览器请求发送数据给客户端，而客户端并不知道服务器数据何时变化，因此，无法做到真正的实时性。随着HTML5技术的发展，通过HTML5的WebSocket技术和Canvas可实现真正实时Web的需求。为此，构建基于HTML5的实时Web数据监测系统，与传统实时Web技术相比，有效地减少了网络延时和吞吐量。
1 传统实时Web技术
传统实时Web技术是基于HTTP协议(超文本传输协议)，HTTP协议下的服务器和客户端的信息交互方式为：客户端发送请求到服务器端，服务器端接收并处理客户端请求后返回结果给客户端，然后断开连接。由于HTTP协议是无状态协议，对于实时性要求比较高的Web应用，当客户端准备呈现服务器端的响应数据时数据可能已经过时，如果用户想要获得实时性信息需要不停地刷新页面，这显然是不明智的。目前，实时Web的实现形式主要是轮询和其他服务器推送，最常用的主要是轮询和长轮询技术。
1)轮询技术。客户端以固定频率向服务器发送HTTP请求，通过服务器端响应请求实现实时性。显然，消息传递之间如果有准确的时间间隔，轮询是一个很好的方法，但是通常实时数据之间的时间间隔是不可预知的，实时数据何时发生改变无法预测，若频率过高会加重服务器负载和网络负担，频率过低会丢失重要数据，并且每次连接需要发送HTTP报头而产生网络噪声。因此，轮询技术是一种很低效的实时通信方案。
2)长轮询技术。客户端向服务器发送请求后，在一段时间内服务器会保持打开状态，在此期间，如果服务器收到发送消息通知，会发送数据到客户端，客户端接收到数据时重新发送请求信息。然而，当数据量较大时，长轮询对于传统轮询方式并无性能改善。从以上分析可知，传统实时Web存在的缺陷是服务器端和客户端缺少全双工、稳定的长连接。
2 相关技术与开发环境
2.1 WebSocket技术HTML5为继HTML4.01后由W3C(万维网联盟)和WHATWG(Web超文本应用技术工作组)共同开发的一个全新版本的HTML。WebSocket作为HTML5的一种新的协议，它提供了一种全新的服务器-客户端的异步通信方法，弥补了传统实时Web的缺陷，成为未来实时Web应用的首选方案。
WebSocket协议和WebSocket API分别为Web-Socket的理论和实践部分。WebSocket协议由握手和数据传输2个阶段构成。TCP建立连接后首先要进行WebSocket层的握手操作，这个阶段非常简单，客户端给服务器发送HTTP请求，服务器响应客户端请求。
这个阶段的数据传输都基于文本，与现有的HTTP1.1相兼容。握手成功后进入数据传输阶段，这个阶段脱离了HTTP协议。WebSocket API由W3C制定，在WebSocket API中客户端和服务器端只需一个交互信息，客户端和服务器端就建立了一条全双工的信息传输通道，可直接相互传输数据，类似于TCP/IP。这种技术不仅为实时Web应用节省了大量的服务器带宽和资源，而且能满足实时性的'需求。
2.2 WebSocket服务器
WebSocket协议基于B/S架构，因此要实现Web-Socket协议，必须要有WebSocket服务器。目前Web-Socket服务器的开源实现有很多，例如：
1)Kaazing WebSocket Gateway(Java实现的Web-Socket服务器);
2)Netty 3.0+(Java实现的WebSocket服务器);
3)Node.js(JavaScript实现的WebSocket服务器);
4)mod_pywebsocket(Python实现的WebSocket服务器);
Node.js是由Ryan Dahl发起的开源项目，现由Joyent公司管理维护。Node.js是可以让JavaScript在服务器端运行的平台，它可以让JavaScript既可在浏览器端又可在服务器环境下运行。Node.js与其他服务器语言相比优势有以下几点：
1)Node.js采用V8引擎，大大提升了JavaScript代码的运行速度。
2)Node.js摒弃了传统平台采用多线程实现高并发的方法，采用了单线程、异步式I/O、事件驱动的方式，不仅摆脱了多线程所带来的困扰，也使性能得到了巨大的提升，提高了开发效率。
3)Node.js充分考虑了数据的实时性，是一个为实时Web而诞生的平台。通过Node.js与WebSocket的合作，可开发实时性要求较高的Web应用。
2.3 客户端图形实时呈现
如今，实时Web应用的开发者越来越注重用户的体验度，将繁杂的数据进行可视化可向用户更加简单、直观地展示数据的变化，减少用户整理和思考的时间。目前，互联网上的数据可视化工具有很多，例如Spss、Matlab、Excel、Tableau Desktop、Echarts等。其中，Spss更加注重统计分析，但图表与其他软件的兼容性较差;Matlab需要很强的编程能力，更偏向于科学方面的可视化处理;Excel输出图表无交互性，不能进行动态数据的可视化处理;Tableau Desktop需要收取较高的费用。
HTML5中的Canvas元素提供了可进行绘图的平台，采用JavaScript语言对其操作可绘制理想的图形，通过Canvas元素可对系统的实时数据进行可视化处理。Echarts(Enterprise Charts商业产品图表库)是基于Canvas使用JavaScript语言编写的可视化图表库，而且拥有动态数据接口。通过Echarts的动态数据接口，可对系统的实时数据进行可视化处理。
2.4 开发工具及开发环境
Web程序主要是在浏览器上观看运行效果，在后端服务器和浏览器中完成调试和运行Web程序，选用Editplus作为编辑器，可在编码过程中对代码进行高亮显示，提高编程效率。目前浏览器对HTML5的支持程度良莠不齐，系统选用Google Chrome浏览器(版本35.0.1916.114m)作为开发和测试环境，与其他浏览器相比，Chrome打开速度快，用户体验好。服务器端安装Node.js(版本0.10.26)及Node.js的包管理器NPM(版本1.4.3)。在Windows系统中安装Node.js非常简单，访问http：//nodejs.org下载安装包后点击Next就可以自动完成安装，通过这种方式还自动安装了Node.js的包管理器NPM。另外，在命令提示符中输入node，即可测试Node.js是否安装成功。
3 构建实时数据监测系统
3.1 系统结构
实时Web数据监测系统由服务器端和客户端2部分构成，其系统结构如图2所示。服务器端主要采集和推送数据，客户端主要实现动态数据接收控制和显示等功能。
3.2 系统流程图
基于WebSocket实时数据监测系统的流程图如图3所示。从图3可看出，WebSocket服务器主要功能通过WebSocket接口来响应客户端事件，客户端通过WebSocket对象监听事件，通过触发OnMessage接收数据并动态显示数据。
3.3 基于Node.js的WebSocket服务器端实现Node.js-WebSocket是专门为WebSocket服务器开发的Node.js模块，通过直接调用Node.js-Web-Socket模块封装的方法可轻松构建属于自己的Web-Socket服务器。Node.js-WebSocket模块的使用及通过模块中的相关函数构建WebSocket服务器过程为：
1)在Node.js中通过NPM 包管理器执行程序
“NPM install Node.js-WebSocket”安装Node.js-Web-Socket模块。
2)通过Node.js提供的require函数调用Node.js-WebSocket模块，并运用其中的createServer创建服务器对象，开始监听客户端请求，客户端发出请求后，WebSocket服务器端和客户端开始建立连接。
var ws=require(”nodejs-websocket“);
//调用Node.js-WebSocket模块
var server= ws.createServer(function(conn){
｝).listen(8001);
上述代码创建WebSocket服务器对象并监听8001端口。
3)注册事件并为事件指定响应的函数。本代码注册了text、error、close三个事件：
a)text，当服务器接收到客户端字符串时触发;
b)error，连接过程中发生错误时触发;
c)close，当WebSocket连接关闭时触发。
WebSocket服务器接收到客户端字符串时触发text事件，进而调用相应的函数，将Mysql数据库中实时数据发送给客户端。例如：
conn.on(”text“，function(str){console.log(” 收到的信息为：“ +str)
sendmess()//发送实时数据到客户端｝)
conn.on(”close“，function(code，reason){
console._浃鉥K]log(” 关闭连接“ )｝)
conn.on(”error“，function(code，reason){
console.log(” 异常关闭“ )｝)
WebSocket服务器编写完毕后保存文档为Web-Socket.js，打开终端，进入WebSocket.js所在的目录，执行node WebSocket.js命令即可运行WebSocket服务器。
3.4 WebSocket客户端与Echarts实时数据显示WebSocket客户端只需要绑定相应地址和端口并与服务器建立连接，可接收服务器推送的数据，因此，WebSocket的客户端很容易使用。具体步骤为：
1)创建连接。首先需要新建一个WebSocket对象，并传入相应的URL，WebSocket创建完成后，页面可连接服务器。
var ws=new WebSocket('ws：//192.168.17.80：8001')
上述代码创建了WebSocket对象，其中URL由3部分组成，分别为通信标记(ws)、主机IP和端口号。
2)监听事件。WebSocket对象拥有4个事件：on-Open、onClose、onError和onMessage。
a)onOpen：WebSocket服务器建立完成时触发;
b)onClose：WebSocket服务器关闭时触发;
c)onError：WebSocket服务器创建过程中发生错误时触发;
d)onMessage：客户端收到服务器端数据时触发。
WebSocket服务器发送数据给客户端时触发on-Message事件，通过onMessage事件将实时数据传入Echarts图表的动态接口。例如：
ws.onopen=function(e){console.log(” 连接服务器成功“ )
ws.send(”game1“);｝
ws.onclose=function(e){console.log(” 服务器关闭“ );｝
ws.onerror=function(e){console.log(” 连接出错" );｝
ws.onmessage=function(e){data2=e.data;｝
3)数据显示。Echarts拥有动态数据接口，将数据库动态数据传入动态数据接口就可展示实时数据，例如：
myChart.addData([//动态数据接口addData
[0//系列索引
data2，
//新增数据，data2为服务器发送给客户端实时
//数据
False//新增数据是否从队列头部插入
false//是否增加队列长度
4)主动关闭连接。若客户端认为通信已结束，可调用disconnect()函数关闭连接：ws.disconnect()。图4为采用该实时数据监测系统开发的实时温度数据显示图。其中，X 轴为动态并持续更新最新时间，Y 轴为对应时间的温度值。由此可对温度数据进行实时监测。
4 轮询与WebSocket服务器推送方式的测试
4.1 网络延时
图5为Ajax长轮询与WebSocket服务器推送方式的网络延时对比。从图5可看出，Ajax轮询方式下客户端与服务器之间的平均延时为50ms，为了保持连接，服务器与客户端需不断进行请求和响应的操作，从而造成多次延时，并且延时中服务器无法向客户端发送消息，从而造成资源浪费。WebSocket模式下，服务器和客户端只在第一次握手连接时会造成延时，握手连接成功后客户端无需向服务器发送请求，服务器主动发送消息到客户端，从而减少了网络延时，提高了系统的实时性。
4.2 网络吞吐量
本次实验中，Ajax长轮询的请求和响应的报头大小为734Byte，不包含任何数据。采用WebSocket技术，消息为一个数据帧，开销为2Byte。3种情景下连接数增加时Ajax长轮询和采用WebSocket技术的网络吞吐量对比情况如图6所示，其中1000个用户Ajax长轮询和Websocket的网络吞吐量分别为5.6、0.015Mbit/s，10 000个用户Ajax长轮询和Websocket的网络吞吐量分别为56、0.15Mbit/s，100 000个用户Ajax长轮询和Websocket_K]P_浃的网络吞吐量分别为560、1.526Mbit/s。可见，随着用户的增加，WebSocket的吞吐量明显低于Ajax长轮询。
5 结束语
构建了基于HTML5的实时Web数据监测系统，能将数据(如温度、湿度、电压、电流等)实时发送到客户端，客户端通过Echarts对数据进行直观显示。与传统实时Web技术Ajax轮询对比测试结果表明，HTML5能大大减小网络延时和吞吐量。随着HTML5协议的完善，基于HTML5的实时方案将会被大量应用。
接触网避雷器性能在线监测系统的研究与设计论文
0 引言
在高速铁路发达的欧洲中部地区，每 100 km接触网在 1 年内可能遭受 1 次雷击。基于这样的雷击概率数据，德国采用的方法是在雷电较多的地段安装避雷器，而在其他雷电较少的区段，一般不考虑安装避雷器等防雷装置。而与德国相比，日本的地理环境、气象环境完全不同，因此对电气化接触网的保护措施也截然不同。日本根据雷击频度及线路重要程度，将防雷等级划分为 A、B、C 三级区域。A 级区域雷害严重且线路重要，全线接触网均架设避雷线，同时在牵引变电所出口、接触网隔离开关、电缆接头连接处、架空避雷线接地线终端等重要部位设置避雷器；B 级区域雷害较重且线路重要，对部分特别地段的接触网架设避雷线，同时在与 A 级区域相同的重要位置安装避雷器；对于 C级区域，一般只在一些重要位置安置避雷器。
从雷电的形成来分析，我国很多地区（比如西南地区、东南沿海地区）有类似于日本的地理和气象环境，但铁路接触网的防雷保护却没有吸取日本高铁的经验，反而机械地学习了德国经验，所以在高速铁路刚发展的几年内，不可避免的由于雷电影响而造成多起事故，给人们的生产、生活带来了深刻的负面影响。
避雷器性能优劣检测原理与监测方法仍然沿用电力系统中的常用的研究方法。但铁路牵引系统与电力系统相比具有负荷移动、方式多变等特点，加之接触网与电网不同的拓扑结构，导致对接触网用避雷器进行状态性能检测的时候面临谐波电流复杂、频繁操作过电压等诸多新的问题。
1 铁路接触网特性分析
本文针对避雷器运行的背景环境是牵引供电系统，它是指三相电力系统接受电能向单相交流电气化铁道行驶的列车输送电能的电气网络，主要构成部分如图 1 所示。牵引变电所控制及变换电能，转换接触网与电力系统之间的电压，接触网则负责向列车供给电能，国内干线电气化铁道的供电制式是工频单相交流制，接触网的额定电压是25 kV。
负荷的特殊性决定了接触网的特征不同于一般三相输配电网络，主要原因有以下几点：
（1）电力机车是大功率单相负荷。
（2）电力机车是移动性负荷，由于电气化铁道线路的条件多变，机车在行进过程中阻力也不断的变化，频繁地在起动、加速、惰行、制动等工况之间转换，机车负荷的剧烈波动容易使接触网电压异常波动，产生操作过电压。
（3）电力机车是非线性负荷，国内大量采用的交直流型电力机车，主电路一般都为相控整流电路，网侧电流含有较大谐波成分，且含所有奇数次谐波，包括 3 次及 3 的倍数次。
本文主要针对接触网用避雷器的工作条件及背景环境，其他的有关牵引供电系统及接触网的内容不作为研究的对象，而能够给避雷器性能状态带来危害的谐波电流和电压波动也是本文分析的重点之一。
1.1 接触网谐波特性分析
在避雷器性能检测过程中，阻性电流值因其能够很好地反映避雷器的状态性能而常被用作判断避雷器性能优劣的重要依据。但是在谐波污染严重的情况下，阻性电流中含有较大分量的谐波含量，严重影响了性能分析的精确性。而在电气化铁路系统中，电力机车多采用 PWM 控制电路，容易给接触网带来严重的谐波污染，谐波在接触网传播的过程中，当接触网参数与机车匹配时会发生谐振和严重的谐波放大。根据 CRH2 动车组的模型仿真分析，当机车在运行工况之间切换时，对应的输出功率会发生变化，由于基波与各谐波电流的变化不同步，导致不同输出功率下谐波电流含量的变化较大。由谐振引起的电压畸变会进一步使机车谐波电流增大，形成一个类似于正反馈的相互激励过程，导致接触网形成谐振过电压，烧损避雷器等设备。
因此，在避雷器性能监测分析中，谐波含量的检测对避雷器工作状态的分析具有重要作用。本系统也将基于场强法的谐波检测方法运用其中。
1.2 接触网电压波动分析
电气化铁路牵引负荷表现为移动且运行工况切换频繁的特点，是一种十分典型的日波动负荷符合短时冲击的特点。接触网的电压波动与线路条件、机车类型、运行工况、机车速度、牵引重量等因素有关，且这些影响因素具有随机的特点。根据数据统计，接触网电压波动范围最大可达 30%，同时电压峰值最高达到 460 V，波峰系数达到 1.92，电压峰值的大范围变化对设备的安全构成了较大的隐患，这其中也包含避雷器。因此在对避雷器性能在线监测的过程中，频繁的操作过电压将是一个值得深究的问题。
为此，在本系统中额外添加了避雷器运行过电压监测功能，设定运行过电压的阈值，并记录下运行过电压的时间和次数，有助于对避雷器性能状态和故障原因进行分析研究。
2 氧化锌避雷器在线监测系统的结构设计
氧化锌避雷器在线监测系统主要由传感器、监测点装置、数据采集节点及上位机数据管理平台组成，其结构设计如图 2 所示，分别利用感应式电压传感器和电流互感器采集避雷器运行的电压信号和电流信号，每只避雷器有其固定的`监测点装置，采集处理监测到的状态数据；一只数据采集节点可以处理多个监测点装置的监测数据，利用 RS485实现多个数据采集节点与上位机之间的数据通信。
主控 PC 向下位机数据采集节点发出索要数据的控制指令后，节点根据接收的指令要求向监测点装置索要当前的监测数据，该装置在收到指令后就按要求将监测数据回传给数据采集节点，节点确定收到监测数据之后，再将这些数据有次序地回传给主控 PC，上下位机之间采用 ModBus 通信协议，并通过 CRC 校验，以保证数据传输的准确性。
2.1 监测点电路结构设计
避雷器性能在线监测点主要完成避雷器运行电压及泄漏电流的采集、计算及其信号处理和组网通信等功能。整体结构由电流采集模块、电压采集模块、90E36 信号处理模块，单片机控制模块、电源模块、RS485 通信模块、雷击计数模块及 LCD显示模块组成。
2.2 RS485 串行组网通信结构设计
在数据通信、计算机网络应用中，RS485 是一种常用的串口通信标准，它是在 RS232 标准基础上发展起来的一种平衡传输标准，能够克服 RS232通信距离短，速度低等缺点，其最高传输速率达到10 Mbit/s，最远传输距离可达 1 200 m；具备多点、双向通信功能，即可允许同一条总线上连接多达32 个数据节点，而且节点驱动能力强、冲突保护特性好。由于 RS485 标准对接口要求的特殊性，用户亦可建立自己需要的通信协议。因此，该系统采用 RS485 标准组网通信。
3 结语
在高速铁路刚发展的几年内，曾因雷电影响造成多起列车停车晚点事故，给人们的生产、生活带来了深刻的负面影响，铁路系统的防雷避雷研究已经成为一个研究的热点课题。传统的避雷器故障监测研究只针对于电力系统的应用背景，铁路牵引系统具有负荷移动、运行方式多变而造成的谐波电流复杂、频繁操作过电压等特点，而谐波电流和操作过电压都会严重影响避雷器性能状态。因此针对接触网系统的特殊性，本文提出了氧化锌避雷器性能在线监测的实现方法，并设计了在线监测点的硬件装置、数据采集节点及主控 PC 数据管理平台。经测试，本监测系统具备对避雷器阻性泄漏电流和相位差值进行精确检测，数据传输流畅，同时具有实时数据图形化显示，历史数据查询等功能。系统运行试验验证了理论分析和设计的正确性，为其他电气设备实时监测研究提供了重要的理论基础和实际的指导意义。
★ 教学系统设计论文
★ 教学系统设计
★ 信息管理系统论文
