時間：2023-04-10 15:22:37
引言：易發表網憑借豐富的文秘實踐，為您精心挑選了九篇監控系統設計論文范例。如需獲取更多原創內容，可隨時聯系我們的客服老師。
系統由分布在育苗架中的多個傳感器節點、數據采集單元、設備控制單元和存放在嵌入式ARM設備中的監控軟件4部分組成，如圖1所示。育苗架由鋼制材料構成，共有4層。每一層上面都布有4個溫度傳感器和加熱、加濕裝置，苗架內布有1個濕度傳感器。苗架工作時處于完全密封狀態，苗體生長所需的溫濕度環境均由外部智能控制。數據采集單元負責向傳感器節點發送指令，進行溫濕度數據采集，并通過處理、打包過程，將數據通過RS－485總線接口發送到嵌入式設備上的智能監控軟件中，數據傳輸所使用的協議為Modbus［3］。智能監控軟件收到采集單元發來的數據之后，進行解包、分析、處理等過程，然后顯示到用戶界面上，同時軟件具有記錄歷史數據的功能。用戶在監控軟件上可以設定期望達到的溫度、濕度值，軟件會發送包含這些期望值的指令給數據采集單元。數據采集單元收到這些指令之后，會判斷當前是否符合條件。當條件符合后，數據處理單元會自動調用設備控制單元對育苗架進行相應的加熱、加濕操作［4］。
2系統硬件設計
2．1嵌入式平臺
嵌入式平臺CPU型號為博通公司的BCM2835，采用ARM11微架構，主頻為700MHz，同時平臺配有512MBDDRRAM和8GBNandFlash，提供高效、穩定的運行和存儲環境。平臺配有HDMI高清視頻接口，用來外接顯示器，可以直觀地顯示系統操作界面。配有RJ－45網絡接口和多個USB接口，用來連接網絡、鍵盤鼠標和USB轉RS－285數據線。平臺搭載開源的嵌入式Linux操作系統，該操作系統穩定性好并且具有豐富的擴展功能，適合作為嵌入式監控平臺［5］。
2．2傳感器節點和設備控制單元
溫度傳感器采用Pt100。Pt100溫度傳感器是一種將溫度變量轉換為可傳送的標準化輸出信號(4～20mA)的儀表，其本質是鉑熱電阻，阻值會隨著溫度的變化而改變，主要用于溫度參數的測量和控制，測量量程為－200℃～+200℃，精度為0．1℃。濕度傳感器采用NWSF－1AT，它是一種集傳感、變送為一體的濕度傳感器，適于室內環境的濕度測量。其測量量程為0～100%RH，精度為±5%RH，響應時間小于15s，是一種兩線制的標準化輸出信號(4～20mA)傳感器。設備控制單元采用繼電器控制。加熱裝置分布在育苗架的每一層，且可以獨立工作，加熱裝置的核心是碳纖維加熱毯，它使用碳纖維作為加熱介質。碳纖維(carbonfiber，簡稱CF)，是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的導熱性能好，熱膨脹系數小且具有各向異性。因此，碳纖維加熱毯的功耗低、加熱速度快，適合在農業上使用。加濕裝置分布在育苗架的每一層，核心是雙向高壓噴頭，可以均勻覆蓋待加濕區域。本單元既可以接收由數據采集單元發來的指令，打開或者關閉加熱、加濕裝置;也可以設定一個閾值，自動地打開或者關閉加熱、加濕裝置。
3系統軟件設計
系統軟件設計由通信協議和上位機程序兩部分組成。其中，通信協議采用Modbus、上位機程序使用Qt開發。
3．1通信協議
Modbus協議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡(例如以太網)和其它設備之間可以通信。它已經成為一通用工業標準。此協議定義了一個控制器能認識使用的消息結構，而不管它們是經過何種網絡進行通信的。它描述了一種控制器請求訪問其它設備的過程，制定了消息域格局和內容的公共格式。Modbus協議規定，在進行通信時，每個控制器需要設定唯一的設備地址，交換消息時根據設備地址進行響應，確保一條指令對應的設備是唯一的。Modbus協議查詢指令數據示例如表1所示。其中，數據均為16進制，CRC錯誤校驗位高位在前、低位在后。
3．2上位機程序
本系統上位機程序采用Qt開發，它是一款開源的界面設計庫，使用C++類編寫。其最大特點是跨平臺，支持市面上所有主流平臺，如Windows、桌面Linux、嵌入式Linux、MacOS、Android等。用戶只需要編寫一次代碼，就可以在不同平臺上進行編譯、運行，可移植性較好。在正式編寫Qt代碼之前，需要在目標平臺上搭建相應的開發環境，即本系統需要搭建適用于嵌入式Linux的Qt開發環境，Qt版本為4．8．5。首先將Qt源代碼解壓，在其根目錄下執行．/configure命令，對源碼進行配置;然后執行make和makeinstall命令編譯源碼，并安裝編譯好的庫文件到lib文件夾下;最后將這些庫文件拷貝到嵌入式平臺根目錄下的lib文件夾中，并為其增加export變量路徑:exportQTDIR=/usr/local/Trolltech/Qt－4．8．2exportPATH=/usr/local/Trolltech/Qt－4．8．2/bin:$PATHexportMANPATH=$QTDIR/man:$MANPATHexportLD_LIBRARY_PATH=$QTDIR/lib:$LD_LIBRARY_PATH至此，Qt環境搭建完畢。嵌入式平臺用戶界面如圖2所示。上位機程序由查詢指令發送模塊、查詢指令接受模塊、控制指令發送模塊、歷史記錄生成模塊和通信控制模塊組成。對各模塊進行獨立開發，最后在主界面中采用多線程機制進行結合，將各模塊分別放置在單獨線程中執行，既確保了各模塊的獨立性，又提高了程序的安全性和總體的運行效率。系統總體的軟件流程如圖3所示。系統啟動后，會首先初始化硬件(內部寄存器、串口等)和傳感器節點［6］。采集單元通過RS－485串行通信口與嵌入式設備進行通信。本系統可以選擇手動查詢模式或自動查詢模式。安裝在ARM設備上的上位機程序能夠給數據采集單元發送查詢或控制指令。當發送查詢指令之后，采集單元會根據指令中包含的設備地址信息，匹配相應的傳感器節點，并采集數據;將采集到的數據進行壓縮、打包，然后傳回上位機程序;上位機程序接收到數據之后，進行分析、解包、處理，最終顯示到用戶界面上，同時自動存儲歷史數據。當上位機發送控制指令之后，采集單元會把待設定的參數傳遞給控制單元，使其可以根據需求對加熱、加濕裝置進行控制［7］。
4實驗及結果
為了驗證系統的性能，將育苗架放置在室內環境中，分多個時間點記錄育苗架周邊環境的溫度、濕度數據。給育苗架分別設定一個溫度目標值和濕度目標值，每10min記錄一次育苗架內的溫濕度情況。為保證精度，周邊環境的溫濕度數據由小型氣象站采集。育苗架內部的傳感器放置如下:每層分成4個區域，每個區域的中心放置1個溫度傳感器，傳感器距離每層頂部距離為20cm，用來采集溫度數據;在育苗架內同時放置1個濕度傳感器，用來采集濕度數據。育苗架內部的加熱、加濕裝置放置如下:加熱裝置鋪在每層底部，使該層各部分可以均勻受熱，且加熱裝置下再鋪一層隔熱層，避免每層熱量相互串擾;加濕裝置安裝在每層的頂部，距離頂部5cm，采用360°雙向設計，保證可以對該層各部分進行加濕。數據采集單元放置在苗架的外面，并且對苗架內的連線進行密封處理［8］。
4．1溫度控制實驗
將苗架溫度目標值設定為25℃，濕度不設定，連續采集6h并記錄數據，作出變化曲線圖。圖4為育苗架內溫度曲線圖，圖中虛線為苗架外環境溫度變化曲線。
4．2濕度控制實驗
將苗架濕度目標值設定為40%Rh，溫度不設定，連續采集6h并記錄數據，做出變化曲線圖。圖5為濕度曲線圖，圖中虛線為苗架外濕度變化曲線。由兩次實驗可知，在系統剛開始工作的時候，不論苗架內外的溫度還是濕度情況基本一致，各點的溫度情況處于混沌狀態，苗架內的溫度和濕度都不等于設定值。隨著時間的推移，苗架內各點的溫度均趨向于設定值(25℃)，濕度能維持在設定值(40%Rh)左右，且可以穩定保持。
5結論
1.1遠程監控需求分析
1）具有遠程控制休眠、喚醒地震儀功能。地震儀在放炮之前喚醒，在停止施工期間休眠，地震儀可有選擇的進行采集工作，這樣大大節省了數據存儲空間，降低了采集系統的功耗，延長了儀器的待機時間。
2）可查詢如CF卡剩余空間，內置電池電量，位置經緯度，采集站狀態等信息。對剩余空間、電池電量不足，采集站狀態錯誤且不能遠程修復的采集站及時安排工作人員更換。提高野外勘探作業的工作效率和靈活性，增強采集系統數據的可靠性。對讀取回來的地震儀經緯度信息在上位機端進一步處理，可用于研發地震儀排列位置監測及遠程防盜系統，保障野外勘探儀器的安全性。
3）遠程控制地震儀自檢功能，并能回收自檢數據。地震儀系統自檢內容包括檢波器內阻、噪聲、隔離度測試等，一次完整的自檢過程通常需要2-5分鐘，因此無纜存儲式地震數據采集系統一般只在開機時自檢一次，之后則無自檢過程，因此采集站的部分工作狀態，如檢波器連接狀態等僅僅反映了系統開機時的狀態，不能作為現場質量監控的標準。法國UNITE系統由于沒有遠程監控功能，在自存儲模式下通常是定時自檢，自檢時間為5分鐘，在系統自檢期間，地震儀停止其它一切工作，這樣就減弱了地震儀野外勘探作業工作的靈活性。
4）有一定的遠程修復及設置功能。如配置系統采樣率、增益，系統復位等，出工前對地震儀的工作參數進行統一配置，布設到野外后，根據自檢結果對有問題的地震儀進行參數設置和系統復位等操作，遠程修復和解決問題，節省人力物力，提高無纜地震儀智能化控制程度。
1.2無線通信技術的選擇
目前成熟的無線通信技術較多，如Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth、GPRS、3G等，這些通信技術被廣泛應用到生活及工業生產中，北斗短報文是近幾年才發展起來的一種遠距離通信技術，表1列出了應用以上幾種通信技術典型模塊的最大數據傳輸速率、傳輸距離、通信頻帶的參數值。
1.2.1Wi-Fi
Wi-Fi是IEEE802.11系列標準的統稱，其傳輸速率快、安全性高，可集成到已有的寬帶網絡中，配合路由器組建有線、無線混合網絡快捷方便。地震勘探儀器中Wi-Fi常用的組網模式有兩種，即AP（無線訪問接入點）模式和AdHoc（點對點）模式，在野外我們可以用架設AP基站的方式來拓撲無線局域網絡的覆蓋面積[3]，而AP之間可以通過網橋設備連接，從而完成更大面積的網絡覆蓋范圍，然而在實際勘探應用中AP基站和網橋設備架設困難，尤其應用于大道距的二維或者三維勘探工作中，需要更多的基站與網橋，較大的影響了施工進度。AdHoc是一種無中心、自組織、多跳移動通信網絡，結點間通過分層的網絡協議和分布式算法相互協調，實現了網絡的自動組織和數據的相互交換，這種模式下地震儀可將其采集數據及工作狀態信息接力式的傳輸回控制中心，美國WirelessSeismic公司的RT2無線遙測系統就是應用了這種多跳的數據傳輸方式，兩個節點間通信距離的范圍約為25~70m，然而這種工作模式會導致越靠近中央記錄系統的節點積累的數據量越大，且在線性的網絡拓撲結構中，數據傳輸的穩定性受通信距離與地形環境影響較大，數據通信的質量和速率難以得到有效的保證。
1.2.2GPRS、3G移動網絡通信技術
移動網絡通信技術已經成為人們工作生活中不可或缺的重要組成部分。該技術具有抗干擾能力強、傳輸速率高、網絡覆蓋面廣、接入時間短、建設成本低等特點[10]，在地震勘探中可被應用于移動網絡信號覆蓋范圍內的地震臺網遠程監控，它提高了遠程儀器維護的工作效率[11]。然而在地震勘探大道距（道距大于1km）地震深反射、折射探測作業中，由于其基站的信號覆蓋范圍有限，對于遠程監控地震采集站工作存在一定的局限性。
1.2.3北斗短報文通信技術
北斗衛星作為北斗通信技術的中繼，轉發來自地面用戶端的定位及通信請求，地面中心站控制端接收到請求后，解析消息后將解算出的位置信息傳回用戶端或將接收到的接收信息通過北斗衛星轉發至另一地面用戶端，達到衛星定位及通信的目的。北斗短報文通信技術在應用時具有信號覆蓋范圍廣、安全、可靠性高和控制簡單等特點，用戶一次最大可以傳送120個漢字的報文信息，而民用信息發送的頻度通常為30-60s，接收信息則沒有頻度的要求，對于地震儀基本的控制命令收發及狀態信息的傳送，北斗短報文通信技術可以滿足無纜地震儀基本狀態監控數據傳送的要求。
1.3系統結構設計
基于北斗的無纜存儲式地震儀遠程監控系統工作，系統由主控中心、北斗衛星、采集單元三部分組成，主控中心通過北斗指揮機完成對采集單元遠程的控制及狀態數據的回收工作，并對接收到的數據進行管理和存儲。采集單元完成地震數據采集的同時，通過北斗通信模塊可接收來自主控中心端的控制命令，并反饋執行結果信息。北斗衛星是控制命令及反饋信息傳遞的媒介。
2采集站單元設計
2.1硬件設計
地震檢波器將地面振動信號轉化為模擬電信號傳輸到FPGA數據采集單元，由FPGA完成數據的采集、緩存，并提供必要的測試、控制功能。AT91RM9200作為中央處理器，讀取FPGA中存儲的數據，并轉存到CF存儲卡中；通過SPI接口與Wi-Fi模塊連接，實現近距離的無線數據傳輸功能；通過UART與GPS、北斗模塊連接，為采集站提供高精度的授時、定位、遠程通信功能，完成數據同步采集、位置信息獲取、工作質量遠程監控。采集站也可通過以太網接口與電腦終端連接，完成數據的回收及參數設置、檢查工作。采集站在野外應用時采用太陽能和內置鋰電池兩種供電模式，電源智能管理系統會根據采集站當前工作的天氣條件轉換供電模式，保證儀器可靠、穩定的工作[12]。
2.2軟件設計
采集單元的主控制器ARM9運行嵌入式Linux內核版本為2.6.31的操作系統，北斗通信進程完成對北斗模塊接收信息的解析與執行，及執行結果的反饋。北斗短報文通信系統包括指揮機與用戶機，指揮機是北斗短報文通信系統的中央控制器，它相當于一個服務器，負責接收來自多個用戶機的報文，并可以控制多臺用戶機來完成相應的指令。用戶機是北斗短報文通信系統的子節點，相當于一個客戶端，負責將節點工作信息上傳到指揮機，和接收來自指揮機的命令。北斗用戶機在接收到指揮機傳來的信息時，用戶機會通過UART將信息內容上傳給下位機系統，下位機會根據其數據傳輸的格式將信息進行解析，并根據信息包含的指令內容來執行相應的任務。
3上位機服務器軟件設計及測試
主控中心由上位機、打印機、存儲器、發電設備、北斗指揮機組成。上位機與北斗指揮機完成命令的選擇與打包發送，及對采集站反饋信息的接收、顯示、存儲和打印處理。發電設備輸出220V的交流電壓，為上位機及其外設供電。此外上位機服務器軟件通過對GoogleEarthAPI接口的調用，實現了對野外采集站排列位置的遠程監測，為微動勘探實驗中按兩個嵌套式三角形方式排列的采集站傳回的GPS位置信息在GoogleEarth中的顯示。操作人員可根據地圖顯示軟件中采集站的排列位置了解施工進度，獲取采集站排列班報，完成布站人員調度等工作。為了了解遠程監控系統的性能及數據傳輸丟包、誤碼情況，設計如下測試實驗：將7臺內置有北斗通信模塊的采集站接好檢波器放置在室外采集，由主控中心完成與各個采集站間的數據包收發，采用60s一次通訊頻度，數據包長度為200字節，從500個樣本數據中任選7個，分別用于七個站的通訊測試，主控中心將樣本數據依次發給各個子站，并重復500次，子站收到數據包后向主控中心返回相同的樣本數據。主控中心計算從開始發包到收包完成的時間間隔作為通信的延時，主控中心與采集站分別記錄通信時丟包數，并根據與標準樣本數據對比的結果記錄錯包數。
4結論
系統的主控電路如圖2所示，由單片機學習開發板中的最小系統電路來完成。
2電路
本系統的電路基于主控電路的配置，包括溫度傳感器DS18B20、nokia5110液晶顯示屏、風扇(電動機驅動)、鍵盤、蜂鳴器、濕度傳感器濕度傳感器DHT11、可燃性氣體濃度傳感器MQ－2、加熱器YF3030012160J等。其中風扇(電動機驅動)、鍵盤、蜂鳴器等器件開發板上自帶，只需要配置剩余的器件即可。圖3溫度傳感器模塊原理圖溫度傳感器模塊原理圖如圖3所示，溫度傳感器的測溫范圍為－55℃－125℃，當室內溫度高于設置值30℃時，系統將報警，同時單片機通過達林頓管，啟動風扇，進行換氣，降低室內溫度，直到達到預期要求;當室內溫度低于設置值(20℃)時，系統將報警，同時單片機通過繼電器，控制12V直流電源，啟動加熱器加熱，直到達到預期要求。加熱器工作時的表面溫度為160±10℃;加熱器模塊原理圖如圖4所示。濕度傳感器模塊原理圖如圖5所示，濕度傳感器的測量范圍20－90%，當室內氣體濕度高于設置值(60%)時，單片機控制風扇的開啟，進行換氣，降低濕度，直到達到預期要求?？扇夹詺怏w濃度傳感器模塊原理圖如圖6所示，當室內可燃性氣體濃度高于設置值(25%)時，系統將報警，同時，單片機將驅動風扇，進行換氣，降低可燃性氣體濃度。
3系統的實現
杏鮑菇在食用菌中屬于環境敏感型菌類，由于中國南北方氣候的差異，不同地區栽培杏鮑菇所采取的調控策略也不相同［9］。因此，在以前學者對杏鮑菇栽培環境的研究基礎之上，結合寧夏彭陽當地的氣候條件，探尋到杏鮑菇子實體生長發育期環境因子調控的最佳范圍:溫度最佳點16℃，調節范圍15～17℃;濕度的調節點90%，調節范圍75%～95%;CO2濃度的最佳調節范圍1200×10－6～2500×10－6;光照度的最佳理論值為100lux。群落式杏鮑菇生長環境監控系統主要是在單個菇棚環境監控的基礎之上實現四區域環境監控，再以四區域監控為一個控制單元，逐漸拓展單元數量;由上位機接收匯總各個控制單元發送的數據，然后根據調控策略進行調控，達到寧夏彭陽食用菌標準化示范基地出菇區112間杏鮑菇菇棚群落式監控的目的。群落式和單棟溫室監控系統構架如圖1所示。系統底層利用溫濕度傳感器、CO2濃度傳感器、光照度傳感器，將杏鮑菇菇棚內的溫度、濕度、CO2濃度、光照度等模擬量環境因子轉變為0～5V的標準電壓信號;通過AL－4AI4DO數據采集模塊將電壓信號轉變為數字量，由RS485串口傳送到GPRS無線傳輸模塊(DTU);再通過GPRS網絡將實時采集到的現場數據傳遞給上位機，在上位機自主開發的組態監控界面中完成數據的動態顯示、歷史數據存儲、超限報警等功能。根據杏鮑菇子實體生長期間環境因子調控的上、下限值，由上位機經過DTU無線發送開關量信號給采集模塊的繼電器輸出接口，從而控制現場的S7－200PLC，使其繼電器線圈輸出狀態改變來控制執行器工作，調控各個環境因子在需求范圍內。
2系統硬件組成
2．1傳感器模塊
系統需要采集菇棚內的溫度、濕度、CO2濃度、光照度這4個環境因子，所以選擇JWSL－3VB型溫濕度傳感器工作量程分別為0～50℃、0～100%RH，精度為±0．5℃、3%RH;LCO2－V1型CO2濃度傳感器工作量程為0～5000×10－6，精度為±30℃、10－6±5%;GZD－V1型光照度傳感器工作量程為0～1000lux;傳感器的輸出均為0～5V電壓信號。
2．2數據采集模塊
系統選用AL－4AI4DO經濟實用型數據采集模塊。其集成了4路0～5V/0～20mA采集、4路繼電器輸出功能。采集接口分辨率12位，精度為±0．01V。繼電器接口為干接點輸出，觸點容量為5A/30VDC、5A/250VAC。模塊采用工業級STM32F10x單片機作為控制核心，配備兩路RS485接口，采用標準ModbusRTU通信協議，完成讀取4路采集數據、讀取或設置4路繼電器狀態等功能。
2．3無線通訊模塊
GPRS(通用分組無線業務的簡稱)是一種以GSM為基礎的無線數據傳輸技術，在基于電路交換方式的GSM網絡上增加了SGSN和GGSN等功能。GPRS通訊網絡具有通訊速度快、持久在線性強、不受地域限制、延時短、成本低等特點［10－11］。系統選用COMWAYWG－8010GPRSDTU內置工業級GPRS無線模塊，其提供標準的RS485數據接口，可以方便地連接AL－4AI4DO采集模塊，即可與服務器端通過GPRS無線網絡和Internet網絡建立連接，實現上位機與采集模塊間數據的全透明傳輸。通過RS485數據接口，可以控制和協調多臺終端數據采集模塊與上位機通信。同時，如果需要維持雙向通信，必須設置GPRS－DTU定時發送的心跳數據包，從而保持NAT端口映射。
2．4可編程控制器(PLC)
可編程控制器簡稱PLC(ProgrammableLogicCon-troller)，它是基于微處理器的通用工業控制裝置［12］。系統選用西門子公司的S7－200系列PLC，它具有極高的可靠性、強大的通信能力、較強的抗干擾能力和豐富的擴展模塊。CPU選用的是S7－226CN，它集成了24點輸入/16點輸出共40個數字量I/O點，最大可擴展數字量I/O點為128點輸入/128點輸出，充分滿足了杏鮑菇溫室內多點控制的需求。2．5電源模塊系統中的各個設備對供電電源的要求不同:采集器使用12VDC供電電源，傳感器使用24VDC供電電源，DTU使用5V的供電電源。2．6執行機構執行機構接收上位機發出的控制命令，通過S7－200PLC輸出端繼電器輸出，控制執行器動作。每間菇棚內主要執行器包括空調機、噴淋裝置、換氣扇及散光燈。其中，空調機組具備制冷、制熱等功能，自動控制程度高，換氣扇分進氣和排氣兩種安裝方式，杏鮑菇屬暗箱培養只需兩展散光燈。
3上位機監控軟件設計
上位機監控軟件處于監控層，完成對現場數據采集和執行機構控制。系統的上位機為組態王King-View6．55，具有操作簡單、功能齊全、豐富的圖形化設計資源、數據的動態顯示、報警設置以及報表顯示等功能，內部提供與多種類型硬件連接的接口［13］。系統通過建立DTU和AL－4AI4DO采集模塊連接，組態王和AL－4AI4DO采集模塊通訊，完成動態的數據交換，以實現對現場數據的實時采集、處理和對現場設備的實時控制。
3．1DTU與采集模塊的通訊
系統將DTU進行初始化配置后，在DTU標識的卡槽內插入一張開通GPRS流量的SIM卡，再通過RS－485線將DTU的串口與采集器串口連接，即可實現采集數據向DTU的傳送。其中，系統采用全雙工方式傳輸模式的串行通訊，兩根數據線均可進行數據的發送和接收，發送和接收信息可以同時實現，互不沖突。
3．2組態王與采集模塊的通訊
組態王通過虛擬串口與遠程設備進行數據通訊。AL－4AI4DO采集模塊在組態王中支持modbus(RTU)設備。首先，在組態王工程的COM口建立莫迪康PLC設備，設備地址必須與AL－4AI4DO采集模塊設置的地址保持一致，并設定COM口通訊參數。然后，在組態王軟件內部將DTU虛擬接入上位機的串口，配置運行DTU無線串口服務軟件，從而實現采集模塊與組態王之間的無線數據交換。
3．3數據采集功能設計
系統通過DTU無線通訊模塊經GPRS網絡實現菇棚內傳感器數據的無線遠傳，上位機接收、處理、儲存現場數據。系統處于運行狀態時，在上位機上必須事先運行無線串口服務軟件，確保DTU處于online狀態。當無線串口服務軟件的虛擬串口有數據收發時，軟件窗口中即能顯示數據收發的字節數。系統在單個菇棚監控的基礎上將4個菇棚的數據采集模塊(AL－4DI4DO)采取并聯的方式，通過地址的不同選擇實現多對一的傳輸模式，利用上位機監控軟件接收顯示所有的實時數據，從而實現四區域環境監控，并以拓撲的方式將其擴展到整棟溫室，達到群落式遠程監控的目的。每一個采集模塊對應每個菇棚內的3類傳感器，采集到的多路數據只用一個DTU無線串口進行傳輸。4個數據采集模塊并聯同一個無線串口，需要用軟件編程實現串口共享的方法，以12s為1個周期，將其劃分成4個時間段，每3s采集1次數據。采集模塊分時發送數據流程圖如圖2所示。
3．4PLC控制程序設計
結合寧夏南部山區的氣候特性和杏鮑菇子實體生長期的最佳調控策略，需要對菇棚內進行降溫、升溫、增加濕度、通風換氣、補充光照的調節。系統上位機的組態王軟件通過設定的程序對采集到的實時數據與環境因子的上下限值進行比較，然后發出控制命令經DTU無線傳給數據采集模塊的繼電器端口，控制現場的S7－200PLC工作，使相應的執行器動作。菇棚內的溫度過高時，控制空調制冷機工作;溫度過低時，控制空調加熱器工作;濕度過低時，控制噴淋裝置工作。由于杏鮑菇在生長過程中釋放CO2，使CO2濃度不斷升高，因此需控制CO2不超過規定的上限值。當CO2超過上限時，通過控制換氣扇工作降低棚內CO2濃度。同時，通過控制散光燈的開關進行光照補充。控制程序流程圖如圖3所示。3．5組態王的監控界面設計基于組態王豐富的設備驅動程序、靈活的組態方式以及動態數據交換的功能，設計了群落式杏鮑菇生長環境遠程監控系統，滿足了多間菇棚的實時數據采集、動態顯示、參數調整、超限報警等設備調控的要求，提高了杏鮑菇生產過程的自動化程度。系統部分監控界面如圖4、圖5、圖6所示。
4系統運行
系統在寧夏彭陽食用菌標準化生產示范基地進行示范性推廣應用。該示范基地占地33．3hm2，對其中生產杏鮑菇的112間菇棚進行群落式無線遠程監控系統的應用試驗。實踐證明，該系統是可行的，性能穩定可靠，監測精度高，能夠實時與上位機進行無線通訊，實現了菇棚內環境參數的實時監測，且設備調控平穩準確，達到了群落式無線遠程監控的目的。如圖7所示，選取2013年9月正處在出菇期的某間杏鮑菇菇棚8:00－16:00的監測數據，采集頻率30min。從數據曲線可以直觀地看到，系統運行正常且穩定，能夠依據調控策略調節環境參數保持在杏鮑菇子實體發育期需求的范圍內，綜合應用效果良好。
5結論
本縣治安視頻監控系統于2008年開始構建，09年正式投入使用，它主要由三大部分組成：一是縣政府牽頭建設的平安城市“天眼”工程；二是公安機關內部自建的監控系統，用于對槍彈庫及局機關下屬各部門的重點部位進行監控（紅外定像監控頭）；三是社會單位自建自用的監控系統（正在建設屬于第三期工程尚未投入使用），其中包括金融系統、公共娛樂場所、及廠礦企業安裝的監控系統。
二、當前視頻監控系統建設應用中存在的問題
1、我縣“天眼”視頻監控系統是一期工程建設的社會治安動態視頻監控系統，共有35個視頻探頭，以單獨立桿標準安裝在縣城各個重要路口及位置，該視頻探頭雖可360度旋轉，并自動記錄圖像，但因建設模式采用的是“電信建設，公安租用”，所以在設備選型、配套設施等方面都存在有一定的局限性，首先目前電信采用的前端攝像機和編碼器等設備型號較早，參數、性能等不能滿足我縣安全監控工作需要，有些監控錄象機的參數、性能等在相關網站上查找不到。其次對監控點安裝時沒有考慮到輔助光源，造成白天圖像效果尚可，夜間因光源不足或缺少光源、監控攝像頭防護罩未及時清理灰塵，造成視頻監控成像模糊，無法辨認，大大降低了實戰效能。如所安裝的35個視頻探頭在夜晚光源不足或缺少光源、監控攝像頭防護罩未及時清理灰塵時，造成視頻監控成像模糊，無法辨認。由于以上種種原因嚴重影響社會治安視頻監控系統的實戰效能，我們建設社會治安視頻監控系統的目的不是為了看，現在連看都看不清的一個監控系統，更談不上服務于實戰、更深層次的應用了。
2、現有技防監控系統覆蓋面雖高，但單位值班人員落實不夠好。監控室內值班人員不足，無法保證夜晚值班質量，因值班人員嚴重不足，從而導致值班人員沒有足夠的時間去認真觀察監控圖像，不能及時發現犯罪，只能亡羊補牢。
3、對已建的技防監控系統使用及后期維護還存在一些問題。一是缺乏具有熟悉監控系統的專職人員對技防監控系統進行監控；二是日常線路的維護和保養工作沒有及時得到落實，導致許多監控點出現圖像不清及黑屏等問題無法及時得到解決。
4、視頻功能本身不合理，雖可以360度人工旋轉，但無法自動定時定角度旋轉，實現全天候、全方位監控。
5、監控器的位置擺放不合理，觀察不到關鍵位置和必經之路或攝像機易被破壞。主要體現在監控點施工不規范，安裝質量大打折扣，施工中直接將攝像機安裝在建筑物、路旁電桿或其它附屬物上，既不安全，也不利于全方位監控，有的監控點安裝時沒有考慮輔助光源，造成白天圖像效果尚可，夜間圖像效果模糊，大大降低了實戰效能。
6、多個新建住宅小區及重點部位未安裝視頻監控。從目前我縣社會面監控系統使用情況看，視頻監控系統建設雖然起步較早，但與經濟快速發展、農村加快建設、動態治安控制的要求相比，與發達地區相比，建設速度仍然滯后，監控探頭總量還不多、密度不大，部分重點單位、企事業機關、道路街面、公共復雜場所、居民住宅小區等還存在監控盲區，金融單位、加油站等內部監控設備安裝還沒有完全到位。特別是居民小區、企業事業等單位重點部位在主動落實技防措施上顯得力度不夠，僅靠公安機關一家“單打獨斗”，導致社會面監控系統覆蓋率不高，根本無法與當前日趨復雜的社會治安形勢相適應。
三、對技防監控系統的建議
1、在建設過程中要注重圖像存儲質量、有效畫面抓錄、圖像保存時間等，最大限度地滿足實戰需求
在技術層面上，要廣泛應用無線傳輸、網絡傳輸、移動監控、人像自動識別等高端技術，并積極協調電力部門配合支持，確保夜間監控區域光亮度達到要求，提高監控圖像清晰度。在后續維護上，要建立一支設備維護隊伍，在各個點確定一至二名維修人員，負責日常檢查督導定期維修，以確保系統正常運轉。要組織相關維修人員對監控設備的視頻功能進行合理調整，使它們自動定時定角度旋轉，達到全方位自動監控。對監控器的位置擺放不合理的地方，進行重新安裝和調整，使關鍵位置和必經之路等都能得到有效防控。
2、統一規劃，在建設布局上實現全覆蓋
縣委、縣政府要結合我縣實際，出臺全縣治安監控實施方案，限時、保質、保量完成任務。采取單位籌資、縣獎勵的辦法解決投資經費，并嚴格落實獎懲制度，鼓勵先進，鞭策后進，全面推進。在治安保衛重點單位、集鎮街道、車站碼頭、公共復雜場所，治安卡口、治安復雜地區等，要突出重點，全面安裝視頻監控。在縣道、省道要合理布建監控探頭，要合理布局，并且定時抓拍。各監控系統、監控點之間要互為補充、有機銜接、聯成網絡，做到跟蹤接力、連續拍錄，不留空白和盲區，做到全面覆蓋。
3、健全規章制度
進一步建立健全設備維護制度、值守人員工作制度、監控信息調閱復制制度、監控信息分析制度、業務培訓制度等一整套監控系統管理工作制度，把設備運轉、安全維護、服務運用、信息調閱等各個環節的工作納入規范化管理軌道，用制度強管理，確保系統高效運轉、發揮作用。對運用系統預防制止犯罪、發現重大線索證據破案或提供重要情報信息的要及時給予獎勵，并堅持監控成效與獎金福利、評先評優、年度考評相結合，激發值班及維護人員的工作積極性；對因工作失職造成嚴重后果的，要落實責任倒查，嚴肅責任追究。
1智能建筑設備監控系統總體構建框架
1.1智能建筑設備監控系統組成與結構框圖（圖1）
1.2智能建筑設備監控系統組成與結構
簡要介紹上圖為智能建筑設備監控系統組成與結構框圖，在智能建筑監控系統中，監控系統主要實現對六個子系統（照明、供配電、冷熱源、空調、給排水、電梯）的監控，并可控制其運行。由中央控制器統一全分布式控制運行，但由于每個子系統都由路由器分開，所以也可獨立運行，控制系統涉及智能建筑各個系統設備自動化控制，可實現高檢測功能。
1.3各設備監控子系統應該實現的功能
1.3.1供配電系統
主要功能為智能建筑提供電力。樓層配電設備分布在各樓層，電設備一般放置在建筑底層。監控系統主要實現對配電設備運行參數、配電電源、每個電源蓄電池的工作狀態和數據變化進行監控，同時對各樓層電設備電源運行狀態進行監控，若發生故障會產生警報并記錄故障數據。
1.3.2照明系統
主要功能是為智能建筑照明。其設備建設于建筑物的各個平面上，方便實現各角度全方位照明。照明監控分為室內和室外兩部分，室外照明分為公共照明部分，通過監控可根據室外照度值設定開關時間，也可通過更改程序實現不同照明燈具的啟動時間。室內照明監控可通過監控數據，采用總線控制方式，設定程序對不同場景開啟不同的照度。
1.3.3冷熱源系統
為智能建筑供給冷源和熱源，其噪音較大，設備一般置于建筑底層地下室內。通過對冷熱源系統運行數據和冷熱源供給量的監控和分析，可通過程序控制實現不同季節冷熱源供給量和供給時間。
1.3.4空調系統
保障智能建筑的環境溫度處于適宜狀態，空調設備一般置于各樓層高處位置，地下室也可以配置?？刂谱酉到y主要對空調機組、風機盤管的工作參數和運行狀態進行監測，并通過監測數據進行分析，控制和設定主機房的溫度、濕度和運行時間。同時監測子系統還具備空調漏水監視功能，可有效實現對空調系統的漏水監測和控制。
1.3.5給排水系統
既能為智能建筑提供水源，又能排除建筑產生的污水，排水設備一般置于建筑物的地下室或建筑頂層，也可設置在樓宇夾層位置。監控系統可監控水泵的工作狀態，并對水池的液位隨時檢測，當設備出現故障或者水池液位異常時，子監控系統就會向中央控制器發出報警信號，并將故障數據記錄反饋，自動顯示故障發生區域和故障詳細情況。1.3.6電梯系統是為高層建筑提供上下交通的便利系統，設備一般置于建筑的垂直豎井內。電梯監控子系統主要實現對電梯設備運行狀態，監視電梯啟動、停止、方向等，動態顯示出電梯實時狀況，一旦發生故障，監控系統會對電梯設備電動機、電磁制動器等進行檢測，自動報警并顯示故障地點、狀態、時間等信息，并將故障記錄記憶并反饋給中央控制器。
2建筑設備自動化控制系統設計要素
2.1各監控子系統控制功能參數明細
將上文中所述設備監控子系統功能要求進行統計和匯總，確認各子系統監控點的分布位置和分布數量，將子系統的監控點設置類型、數量、相關設備、安裝需求、使用地點等詳細列出，并備份保留。依據各子監控系統技術和系統設備實際特點，以系統高效性、可靠性、實用性為前提，以滿足子系統功能需求為標準，以建筑設備自動控制系統設計的節能環保為核心，以建筑設備維護保養便捷性和低成本性為主要指標，詳細將設備子系統的各種功能參數、控制參數、技術參數列出并進行歸檔，為日后整體系統搭建安裝提供依據。
2.2監控系統控制器、傳感器和執行器的確定
按照監控系統被控設備的控制標準和監控點數量，結合安裝現場實際情況，對現場控制點進行設置和篩選，設計出被控設備安裝現場控制器控制區域內部的監控點分布圖，并根據實際要求確定選擇現場控制器。除了現場控制器，還要確定現場傳感器和執行器使用標準，傳感器和執行器是對被監控設備現場數據進行現場數據采集的基本組成部分，傳感器可監測設備狀態和數據變化，執行器對此進行分析和反饋，可以說兩者在自動監控系統中屬于核心構件。根據系統設備特性，對關鍵設備要采用高精度和高可靠性的智能型傳感器和執行器，以提高整個自動化系統的控制質量。非關鍵設備上可以采用傳統傳感器和執行器，如此可減少成本，降低整個系統造價。
2.3建筑設備監控系統
網絡構建智能建筑設備自動化監控系統整體網絡構建如上圖2所示，建筑設備LON現場總線設備自動化控制系統是現實意義上實現了分布式監控。此系統不同類型的控制器節點都具備高智能化特性和網絡通訊能力。由于控制器各節點具備通訊能力，能夠使節點與節點之間實現相互通訊功能，構成完整的通訊網絡。系統中的控制機構和管理機構可以通過總線現場連接為一個整體，彼此之間可以相互協作，共同完成自動化監控任務，兩者可實現控制數據和信息的共享。
2.4建筑設備監控系統硬件支持
智能建筑自動化監控系統構建必須有硬件支持，在硬件方面，主要選用以下器件：中央監控器（計算機，監控系統的核心部分，處理子系統反饋的綜合數據下達控制指令）；監控顯示屏（將監控圖像實時顯示，便于觀察和分析故障狀況）；鍵盤（更改程序或設定程序，典型的輸入設備）；鼠標（輸入設備）；不間斷電源（為監控中央系統和子系統供電，保障監控系統不間斷運行，保證整體系統的可靠性）；網絡路由器（中繼器、橋接器、配置型路由器等聯合使用，實現網絡分布）；控制總線（無屏蔽雙絞線、控制總線LON）；控制節點（視具體情況而定）。
2.5建筑設備自動化監控系統軟件支持
建筑設備自動化中央監控器軟件功能具備操作級別和身份識別管理功能。軟件系統采用8位通行字進行鑒別和管理，對操作人員實現權限設置，只允許有權限操作人員在一定范圍內進行數據瀏覽，并對訪問者身份信息、訪問時間、訪問內容進行識別和記錄，且具備交互式菜單，為操作人員提供清晰的數據目錄，節省操作時間，便于高效作業；中央控制系統設計還具備邏輯格式數據顯示功能，可描述短語、數值、單位等數據，對不正常數據報警顯示；具有高效數據分離終端，控制特定數據在特定端口運行，只允許一個操作人員或打印機進行處理；具備特殊指令操作功能，響應命令，邏輯顯示并進行標識。
3結束語
1.1通過對網絡服務軟件適當修改實現監控功能
網絡服務軟件具有修改服務器軟件與程序功能。當在其中嵌入特殊信息則具有過濾功能，從而可以對設定信息內容進行監測與過濾。
1.2通過服務器技術實現信息監控與過濾
服務器集群的監控與過濾，屬于規則過濾技術。許多網絡交換機使用這一技術充當防火墻。當信息流進入proxy后，需要過濾器過濾才能轉發；依照服務器集群中的規則要求過濾“非法”信息，將合法信息轉發至用戶。
1.3通過Sniffer實現路由器報文捕獲功能
與前兩種監控技術相比，Sniffer信息監控技術最大的優點就是對網絡性能不產生任何影響。只需在邊界路由器上設置一至多個監聽端口，就能捕獲所有途經報文。目前許多網絡設備支持此類功能，通過端口映射獲取交換機上的數據。
2、網絡在線文化信息監控平臺設計的思路
設計思路從3個層面進行：一是在采用探針技術或sniffer技術，對鏈路層、途經邊界路由器上的所有報文數據進行捕獲。二是使用TCP/IP協議軟件方式，在網絡層實現數據包處理。
（1）對分片報文數據進行IP重組，使其成為完整的IP報文；
（2）對TCP層報文進行數據還原，使其成為傳輸原始內容數據；
（3）根據應用層協議進行具體還原數據分析。三是對還原數據進行特征關鍵字匹配過濾。
3、網絡在線文化信息監控平臺數據采集的結構
數據采集結構有兩種：一種是類似防火墻功能的邊界路由器與內網間的監控主機，由其檢測、攔截所有進出數據包，但此類采集方法容易影響網速、帶寬等性能；另一種是Sniffer監聽方式，該方式有傳統、現代方式兩種。傳統方式將主機網卡設置成了接收局域網報文的混雜模式，現代方式是對網絡原有設置不做任何變動，使用支持探針技術的交換機端口映射技術實施監聽，這樣對網絡帶寬無影響，即使在監控主機出現故障不能正常工作時，對網絡正?；顒右矡o影響。如圖1（網絡信息監控系統結構圖）所示，系統為支持探針技術的Sniffer監聽方式。它采用交換機映射端口轉發途經數據包，主機網卡為混雜模式，專門用于接收被轉發數據。但由于在高速環境下主機對數據包重組、監測，負載過重，數據丟失率較高。所以在數據處理與信息監測模塊設計上，需采用分布式集群結構以達到均衡負載的目的。交換機轉發的數據由數據接收機負責接收，接收后轉發給集群中各機器進行數據處理與信息監測。這種分布式集群結構與傳統結構相比較，具有系統可擴充性等優點，更能滿足多協議信息監控的需要。
4、網絡在線文化信息監控平臺模塊功能的實現
網絡在線文化信息監控的本質是對網絡數據實施監查與對比，實現監控的目的。要使每個數據包都接受監查，就必須將流經數據截留下來，因此，怎樣快速、高效地截獲數據包是實現系統功能的關鍵。截獲后，還要對數據進行分離，應用還原技術進行比對，只有通過信息監控策略與模式匹配算法，最后才能實現信息有效監控。系統監控功能由以下模塊實現。
4.1網絡數據捕獲的實現
對網絡底層信息實施監聽，一是利用以太網絡系統的廣播特性來實現，二是通過設置路由器監聽端口來實現，兩種方式（方法）分別應用于不同的工作情況。
4.2網絡協議分析與實現
進行網絡協議分析，先應將符合截獲要求的數據截獲，并濾掉有關不需要的數據報本機，后應在與其連接源端及目的端均無TCP連接的情況下，實現簡化的TCP/IP協議組。這實際上是數據鏈路層數據幀的問題。因為一個完整的物理層以太幀的組成有4部分：一是頭部，是以太網原始MAC地址頭；二是IP數據報頭；三是TCP/UDP數據報頭，四是實際數據。
4.3網絡TCP還原的實現
實現TCP還原的方法與IP重組的方法類似，即對接受的數據報進行分析處理，如屬同一TCP連接，則要先用同一排序樹按數據報的Sequence排序起來，而后遍歷這一排序樹就能實現TCP還原。實現TCP還原的過程，即是對iptree遍歷，對IP數據報文內容進行還原的過程。通過報文分析，從還原結果中可監測到在進行數據捕獲時，客戶端、服務端之間命令的使用情況。
4.4網絡應用層協議的分析
4.4.1HTTP協議的分析設計與實現要對原始數據進行分析，就要瀏覽一個網頁，建立多個連接。為此，選定哪個網頁、哪些連接，傳送哪些內容，就成了HTTP還原的核心。HTTP的分析設計如下：
（1）端口局部性與單調遞增性。從客戶端瀏覽器向Http服務器發出第一個請求指令開始，服務器為后續連接分配的端口號是單調遞增的，且具有局部性，端口號相對連續，偶爾有跳躍。
（2）模塊原始數據的組織方式。模塊原始數據來源于TCP／IP協議模塊的還原結果。為表示端口號，數據文件命名體現了源端口號、目的端口號、源IP地址、目的IP地址連接的四元組，這正是一個網頁必備的基本信息。
（3）合成網頁的處理時間窗口。在合成一個網頁時，如遇無效文件存在，在一定時間內要刪除以加快處理時間，這樣不免形成一個處理時間的窗口。在時間窗口的一定時間內：一要確定哪些連接(傳送的內容)可以合成；二要盡量還原網頁所需全部資源；三要將還原網頁盡快寫入數據庫管理。
4.4.2Smtp、Pop3協議分析
（1）Smtp協議分析。監聽郵件時，需對郵件內容進行分析，當監測到Smtp的“Data”的命令報文時，對其后的數據就要進行捕獲，從而獲取發送郵件數據，進行數據語法分析、編碼部分解碼，以致獲得整個郵件的相關信息。
（2）Pop3協議分析。在Pop3協議分析時，要重點考慮Retr命令，這是因為Retr命令的出現代表著協議狀態階段進入了數據傳送階段。接下來，對其后數據包分析，就可獲得用戶完整郵件數據。
5、網絡在線文化信息監控服務機制的創新
網絡在線文化信息監控平臺建設除在系統設計上進行技術創新外，還應通過計算機科學、管理學、政治學、傳播學、社會學等多學科交融理論推動服務機制的創新。
（1）以思想政治教育為先導，完善在線文化信息監控與引導工作機制，進一步提高在線文化信息監控服務的科學性和有效性，切實增強網絡文化信息的“正能量”的輻射力、吸引力和感染力。首先要不斷倡導網民積極傳播健康信息，自覺抵制有害信息、網絡濫用行為和低俗之風。其次要加強管控措施，發現有害信息及時報告、立即刪除或圍繞社會關注的熱點、焦點問題，主動撰寫貼文，吸引網民點擊和跟貼，弘揚網絡文化正氣。再次要建設網絡文化信息宣傳與評論工作隊伍，搶占網絡文化信息陣地，針對各種危急情況，第一時間進行正確引導和疏通，最大程度地減少負面效力。
（2）以敏感信息和輿情疏導治理為抓手，建設網絡在線文化信息分析與甄別工作機制，準確把握網絡信息整體動態，敏銳捕捉傾向性、群體性的信息和輿情危機苗頭，提高網絡在線文化信息應對服務的及時性和針對性。首先，要加強IP地址管理，建立IP地址分配使用逐級責任制和用戶實名信息登記制度，保證所有文化活動的信息能夠實現“溯前追查”。其次，通過認真分析敏感和輿情信息產生的原因、發展趨勢及對人們思想的影響，準確把握網群動態，敏銳捕捉危機苗頭。第三，通過分析與甄別工作，加強對網絡文化活動重點部位、重點人員、重點方向、重點領域的關注，提高網民思想政治教育工作的針對性和時效性。
（3）以開發應用網絡技術統計工具為支撐，建立網絡文化信息收集和反饋工作機制，實現收集工作的即時化、經?；腿婊M一步提升網絡在線文化信息監控服務機制的效能和水平。在創新網絡文化信息監控機制過程中，應調查掌握現代網民從事網絡文化活動的基本特點，實現信息收集工作的常態化。形成統一協調、反應靈敏、高效暢通的網絡文化信息收集反饋機制，尤其在國內外發生重大事件的重要敏感時期，要做到不斷線的網絡文化信息搜集和管控工作，發現問題，及時應對。
6、結束語
車速傳感器可以發出一定占空比的方波信號，設計采用單片機的脈沖模塊來捕捉可以用來測量信號的周期。車速采集的程序流程如圖2所示。步進電機的轉動不但代表汽車的行駛速度，還代表節氣門的開度，每轉動一定角度就相當于節氣門的開度。因此，當輸入的實際車速A等于目標車速B時，步進電機將不轉動；當輸入的實際車速A大于目標車速B時，步進電機會反轉，減小節氣門開度，從而使實際車速降低至目標車速；當輸入的實際車速A小于目標車速B時，步進電機會正轉，加大節氣門開度，使實際車速升高至目標車速，汽車進入定速巡航控制。
2軟件可靠性措施
為了提高軟件系統的穩定性和可靠性，采取以下措施：（1）封鎖。實際系統中最強的干擾來自自身，如被控的負載電機的通斷、狀態的變化等，在設計軟件時應適當采取措施避開這些干擾。如：當系統要斷開或接通大功率負載時應暫停數據采集，等到干擾過去后再繼續進行；在適當的地方封鎖一些中斷源；幾個通道互相封鎖。這些都是避免或減少干擾的有效方法。（2）程序的失控保護措施。在控制系統中，一般情況下干擾都不會造成計算機系統硬件損壞，但會對軟件的運行環境造成不良影響。表現在：數據碼和指令碼的一些位受到干擾而出現跳變，使程序出現錯誤，最典型的是程序計數器發生跳變，可能把數據當作指令碼。這種程序盲目執行的結果，一方面造成RAM存儲器的數據破壞，另一方面可能會進入死循環，使整個系統失效。因此，應采取有效措施避免程序失控。
3Proteus仿真驗證
3．1定速巡航控制系統總體仿真電路設計
設計中定速巡航控制系統的主要參數是車速值及節氣門開度，因為進行實物測試有設備要求，設備比較復雜，而且測試結果不夠直觀，所以設計最終結果通過Proteus仿真來實現。仿真電路如圖3所示。Proteus軟件的元件庫中擁有AT89C52單片機、ULN2003驅動芯片、步進電機等元件，可滿足設計研究仿真需要。Proteus軟件中的車速采集信號可通過改變脈沖而改變車速，電動機的轉速可直觀地顯示出來，還可體現節氣門開度的大小。
3．2試驗結果與分析
在Proteus仿真平臺上分別對4種情況進行仿真，即實際車速A等于目標車速B、實際車速A大于目標車速B、實際車速A小于目標車速B及實際車速大于120km／h、小于40km／h，仿真結果分別如圖4～7所示。從圖4～7可看出：當輸入的實際車速A等于目標車速B時，步進電機不轉動；當實際車速A大于目標車速B時，步進電動機反轉，節氣門開度減??；當實際車速A小于目標車速B時，步進電動機正轉，節氣門開度加大；當實際車速A超過120km／h、低于40km／h（即脈沖頻率低于100Hz、高于999Hz）時，巡航控制系統會自動退出，步進電機不轉動。表明所設計的軟件能實現簡單的巡航控制系統指令，滿足預定要求。
4結語
自1985年在德國首先出現家居數字系統基礎上，很多國家或地區爭先恐后研發各類系統理念方案、產品設備。同時這一現代化生活系統在全球實現了較大范圍的實施。1988年，國際電子工業協會提出第一個適用于家居環境的電器設計標準，即“Homeautomationsystemandcommunicationstandards”（家庭總線系統標準，哈佛商學院）。智能家庭系統已經進入中國家庭中，其安全、舒適、高效的生活方式已成為人們的一種追求。2012年，在城市和農村住宅科技產業項目實施計劃中，數字建設是中國首批新能源研發項目，此項目在實施的過程中，中央部門大力重視這個項目的實施，在建設部批準建設網絡社區，有30000數字家庭在華中地區社區實施。
1.設備不統一
相對獨立研發，通過添加一些簡單的遠程操作功能，稱其產品數字家庭系統。一個家庭在多個獨立的專有數字系統信息中，多個重疊數字家庭系統用戶在功能上往往比較混亂。
2.產品不穩定
國內數字產業在數字家庭方面的發展中，并沒有一個統一的相關標準規定，在這樣的一個市場環境下，許多中型小型企業獨立經營標準，加上市場炒作，不注意用戶的實際體驗，很多是簡單增加在某一性能或功能基礎上就投入市場，產品間的聯系不強，互不相容，甚至互相干擾，不利于數字家庭系統的修改和擴展，只能給用戶帶來不好的影響。
二、智能系統在家居設計中的狀態
從今天的產品體系看，國內還未樹立完整的智能數字理念，市場提供的產品間大都無一定的功能與形式的聯系，各類產品都獨自研發與更新。部分產品研發程序中過多地在電器的使用初級階段加入指令命令，沒有一個完善的整體處理系統。構架內各類設備與電器產品聯系較少，超控性能較低，使用效率不高，同時在核心的遠程命令體驗上的問題需要改進。從使用者的角度出發，智能數字家庭系統的出現首要功能是把人從煩瑣的家庭工作解放出來，更多地來享受生活和工作之余歸家的放松；同時能掌握家庭中的每一個信息數據，并分析相應的智能家電設備的智能操作以完成某些任務。此系統應用前景非常廣闊，適應不同國家、地區人生活的功能需求；同時更應該注意到不同國家、地區、民族、季節等方面的不同，根據用戶的需求量身定做對應的數據庫、監控方式、信息源代碼，保證信息記錄與搜索的必要功能。
（一）智能家居系統的性能需求
1.系統10s從每個傳感器節點收集的數據。
2.數據的準確性小數點后1位小數。
3.快速響應用戶的請求。
4.問題處置利用圖像控制。
5.各類參數信息建立在系統內，便于搜索。
（二）智能數字家庭系統功能層次
不同層的智能家居系統根據用戶需求，根據硬件處理能力分配任務。系統劃分為兩層平臺。一級使用嵌入式開發板硬件支持平臺，與此同時，選擇電腦作為二級處理系統平臺。由于嵌入式設備的處理能力和內容容量限制，選擇使用這個系統級負責數據收集平臺，與一些復雜程度不高的智能家用電器的開啟和關閉，發送數據到輔助平臺，從個人電腦（PC）接受數據傳輸任務。所以利用PC機應用一個二級硬件設備、圖像安保，目的是為使用者及時處置相關數據，同時處理數據的保存任務。在前期硬件設計過程中多級平臺建設必須具有以下原則。
1.透明模擬。利用Java語言研發可供使用的仿真體系，并能夠運行至少兩個Windows和Linux操作系統上，系統抽象OSGI組件技術和設備的使用服務，以Bundle的形式。仿真平臺是面向服務為主的，所以不必關心虛擬設備和服務真實設備。
2.可配置性。SmartHome是一個動態的設備，具有各種不確定因素的各式各樣的工作。出現各種類型的檢測要求。檢測工作中會出現能搭檔的數據模式。
3.模擬環節方便性能平臺是二維圖像版式。SHEmu平臺是圖形界面視覺顯示領域的設備，設備工作狀態之間具有互操作性，Xml通過配置文件來記錄設備的不同狀態，相應的圖像資源在GU視圖與其中某一個文件相搭配，實現不同視圖對應不同設備的關系。
4.數據庫統。SHEmu提供數據的分類，數據庫的管理通過消息記錄和初始信息來實施。
三、智能系統在居住空間中的應用
