基于AVR单片机的嵌入式Web server监控系统设计

随着电子监控技术的不断发展,监控系统在其它领域的运用范围越来越广,嵌入式远程监控系统作为一种远程监控设备,它不仅能及时反映设备的监测状态,还能扩展设备的监控范围,特别是改进后的监控系统它是建立在网络基础上,不论是及时性还是灵活性都得到了有效的提升,因而成为控制领域研究的热点课题。本文在嵌入式Web server监控系统的基础上引进AVR单片机,使监控系统对数据的收集和发送进行有效的改善,为监控系统的优化和升级提供一定的理论依据。

基于微积分控制的智能灌溉动态监控系统设计

为了解决当前农田灌溉水肥配比不均匀、不精确的问题,借助微积分控制原理,设计了智能灌溉动态监控系统。系统分为监测部分和控制部分,监测部分加载了显示软件、监控软件、MySQL数据库、水肥浓度控制算法的工业计算机,控制部分是指嵌入式控制器及其外围电路。整个系统的工作过程为:用户设置灌溉施肥参数,监测部分通过TCP通信将灌溉指令发送给嵌入式控制器,控制器收到指令后,启动变频器和增压泵,由此打开水肥一体机的电动球阀,开始灌溉作业;与此同时,EC传感器、pH传感器、管道压力传感器、流量计实时采集灌溉过程中水肥溶液的相关参数,并发送给嵌入式控制器;由控制器将数据发送给监测部分,监测部分将采集的数据与设定阈值进行对比,如不满足误差,则启动水肥浓度控制模块,输出调节电动球阀的开合度的指令,从而调整水肥浓度,满足灌溉需求。

基于OneNET云平台的智慧消防远程监控系统的设计

针对传统消防监控系统存在开发成本高、误警率高、实时监控不便的问题,提出一种基于物联网云平台的智慧消防远程监控系统。采用STM32单片机作为中枢控制芯片,经多传感器采集温度、湿度、烟雾、火焰等环境数据,通过窄带物联网(NB-IoT,Narrow Band Internet of Things)上传至OneNET云平台。经数据分析后以可视化方式呈现,对异常数据触发报警实时响应。通过手机APP实现数据实时监测及一键处置。经测试,监控系统报警准确率高于97.2%,数据延迟低于50 ms,表明该系统能够实现消防火警的无线远程监控,并做出快速反应,满足中小微企业和普通家庭用户的消防监控需要。

堤防光纤感知系统建立与汛期应急监控

汛期堤防安全关系到人民的生命和财产安危与社会稳定,而不断提高汛期堤防应急监控水平是减轻洪涝灾害的必然途径。本文对现有堤防的相关监测技术进行了评述,在此基础上,结合作者20余年在地质与岩土工程光纤监测理论研究、技术研发和堤防监控应用实践,梳理了汛期堤防的应急光纤监控内容;介绍了基于3Ds的分布式光纤感测技术的堤防监控原理与最新进展;构建了汛期堤防应急光纤感知系统;重点介绍了汛期堤防水位、渗流、侵蚀和形变等分布式光纤监控技术,并指出了今后的研发方向和目标,以期为我国的汛期堤防应急防控提供一个新的监控思路与技术手段。

基于预知维修的小麦播种机运行监控系统设计

为了减少播种机故障频率,提升小麦播种机的播种效率和播种质量,基于预知维修对小麦播种机的运行监控系统进行了设计。系统的主要组成包括主控单片机、检测系统、显示监控系统、报警系统及电源。为了对播种机进行预知维修,将灰色模型和神经网络模型结合,建立了动态灰色神经网络模型,并进行了算法设计。为了验证小麦播种机监控系统性能和预知维修算法的有效性,对其进行了监测精度和趋势预测试验,结果表明:监测系统的监测精度较高,播种机可有效对数据趋势进行预测。

基于多传感器的室内环境监控系统设计

为满足室内环境监控的新需求,设计并实现了一种基于多传感器的室内环境远程监控系统。系统采用物联网三层架构体系包括感知层、网络层和应用层,感知层主要实现室内环境信息监控、室内舒适性判断及有害气体预警功能;网络层负责传递数据信息;应用层负责数据发布,供用户远程实时获取室内环境信息。实验结果表明,该系统能远程实时监控室内环境,具有低功耗、操作简单、成本较低等优点。

不平衡数据下基于SVM增量学习的指挥信息系统状态监控方法

针对指挥信息系统历史状态样本有限的特点,基于支持向量机(support vector machines,SVM)设计了一种面向不平衡数据的SVM增量学习方法。针对系统正常/异常状态样本不平衡的情况,首先利用支持向量生成一部分新样本,然后通过分带的思想逐带产生分布更加均匀的新样本以调节原样本集的不平衡比。针对系统监控实时性要求高且在运行过程中会有新样本不断加入的特点,采用增量学习的方式对分类模型进行持续更新,在放松KKT(Karush-Kuhn-Tucker)更新触发条件的基础上,通过定义样本重要度并引入保留率和遗忘率的方式减少了增量学习过程中所需训练的样本数量。为了验证算法的有效性和优越性,实验部分在真实系统中获得的数据集以及UCI数据集中3类6组不平衡数据集中与现有的算法进行了对比。结果表明,所提算法能够有效实现对不平衡数据的增量学习,从而满足指挥信息系统状态监控的需求。

无人船载监控系统的设计与开发

为了满足无人船实时通信和远程操控需要,综合利用计算机、传感器及无线通信等技术,设计一种无人船载监控系统,实现了对无人船的实时监测、控制与实时通信。设计一种双驱动独立控制方案,实现了无人船遥控器控制与计算机控制的相互分离,可提高无人船运行操控的安全性与可靠性。提出采用插件式软件架构,将易变动的功能模块以插件的方式动态加载至系统框架中,加快了开发速度,降低了系统的耦合程度,提高了系统的可扩展性,并利用插件动态加载与卸载方法,实现了插件功能的动态加载与在线升级,提高了系统应对任务多样化的能力。

高校实验室安全风险监控融合预警与数字化决策系统

高校实验室风险点与危险源密集,人机环管因素持续变化,且人员流动快、前沿探索多,导致风险隐患动态识别难、预判预警精准度不高、风险管控精细化水平不足。围绕实验室安全风险精准辨识与快速响应这一关键问题,基于实验室安全风险—隐患—事故演化规律,建立安全风险监测监控指标体系,运用物联网、人工智能、大数据分析等技术,开发安全隐患视频图像智能辨识算法,研发多源信息感知融合分析技术,研究应急响应辅助决策方法,从而构建“云边端”一体化的融合监控预警与数字化决策系统,并在学校安全工程学院实验室应用。实践表明,该系统能够对实验室进行全时间—空间—要素的多维度持续覆盖,及时发现风险隐患并有效应急响应,有助于提升实验室安全风险管控与应急能力,具有一定推广应用价值。

基于物联网的造纸过程监控与控制系统设计与实践

造纸业是一种技术密集型产业,造纸工业发展情况与一个国家的经济发展水平、文化发展有密切的关系。为达成提升造纸生产效率、控制品质、节能环保等要求,造纸企业应对造纸过程进行监控和分析。这有利于企业合理调整造纸生产环节各项参数或保护造纸生产线昂贵的设施,对优化整个造纸过程、推进造纸企业大规模发展具有重要的意义。基于此,以造纸业为对象,在深入分析造纸生产实现流程基础上,基于物联网技术设计造纸过程监控与控制系统,详细介绍系统制浆调节、数据采集、纸病诊断等模块设计情况,并对其安全性等指标展开测试。本次测试结果表明,所设计的监控与控制系统能满足造纸生产过程监控和控制要求,支持全方位监控造纸生产现场,以期推进造纸业可持续发展。

基于环境安全的实验室智能监控管理系统

高校实验室是开展科学研究和人才培养的重要场所,但近年实验室频发的安全事故对正常的教学科研工作带来了不利影响。为有效地进行实验安全管理,设计了一套实验室智能监控管理系统,能实现实验室环境全天候智能化的监测和安全管理。系统分为上位机和下位机两部分,上位机安装在办公室或其他场所,能远程监控实验室的各项环境参数并控制实验室的环境设备;下位机安装在实验室实时采集实验室的各项环境参数,并连接实验室的环境设备。系统采用基于ARM的芯片作为主芯片,选择了一系列适合的传感器采集环境参数,包括一氧化碳、二氧化碳、温湿度、漏水传感器等。该系统已在华中师范大学电工电子湖北省实验教学示范中心试用,试用期间运行正常,为实验室的管理工作带来很大便利。

某院PIVAS智能环境实时监控系统的建立与应用

目的保障静脉用药调配中心(PIVAS)输液调配质量及患者的用药安全。方法医院依托PIVAS洁净室安全生产监测及预警平台,与某公司联合开发了可实现洁净室净化空调系统与操作台智能控制,以及浮游菌及尘埃粒子、压差及温湿度、净化机组状态等的动态监测及预警功能的智能环境实时监控系统。比较系统运行前(2021年7月至12月)、运行后(2022年1月至6月)的相关指标监测结果。结果与系统运行前比较,系统运行后异常监测结果月均发现次数与压差月均正常天数均显著增多(P<0.05);异常监测次均处理用时与浮游菌检测及报告用时均显著缩短(P<0.05);各监测位置(除百级操作台外)浮游菌及尘埃粒子的实时监测数值均显著下降(P<0.05)。结论该系统实现了PIVAS洁净室环境关键指标的实时收集、动态监测及预警,有效地保证了PIVAS输液的安全生产及全流程信息可追溯,推动了智慧PIVAS体系的建设,进一步保障了患者的用药安全。

造纸污水处理自动监控系统设计

重点研究一种创新的造纸污水连续深度处理自动监控系统,满足造纸过程中对污水处理监测的需求。首先,分析了试验型造纸污水光电催化深度处理系统的技术原理和特点,明确了监控系统的功能需求、设计目标和总体架构。其次,详细阐述了上位机和下位机系统的设计方法和实现步骤。为了评估监控系统的性能和效果,选取甲基绿染料废水作为模拟造纸污水,进行了光电催化深度处理实验,并对监控系统进行了全面的调试和运行测试。实验结果表明,监控系统能够有效地实现造纸污水连续深度处理的自动化,具有较高的稳定性和可靠性。

基于数字孪生的数据中心机房设备耗电可视化监控系统设计

为提升数据中心机房设备耗电监控效果及可视化监控系统的实时性,提出基于数字孪生的数据中心机房设备耗电可视化监控系统设计。首先,在数字孪生技术的基础上完成系统架构及功能的设计;其次,构建源数据矩阵,计算矩阵的欧氏距离,并通过K-means聚类算法实现设备耗电的聚类处理;最后,利用数字孪生技术将映射真实物理车间到虚拟车间,引入孪生实体概念表达机房部件,融合数据中心机房设备故障数据,构建网络神经模型训练样本数据,生成新的故障诊断模型,实现基于数字孪生的数据中心机房设备耗电可视化监控。结果表明,所提方法的数据中心机房设备耗电监控系统的可视化效果好、设备耗电监控结果好,可为数据管理提供可靠的技术支撑。

基于LabVIEW和PLC的Modbus RTU通信的RMR水下泵组监控系统设计

泵组是深海钻探中RMR的重要设备,通常安放在深水中,为了实现在船舶甲板操控房中便捷地掌握泵组运行情况及工作参数,本文设计了一套RMR水下泵组监控系统。该系统的硬件包含水下测控单元、脐带缆和甲板监控单元3部分,分别承担收集泵组工作参数与工作画面、为泵组供电与传输信息、显示和控制泵组工作参数等功能。使用光端机与脐带缆可实现信号远距离传输;水下测控单元采用两台相同规格的PLC,具有模块化设计的优点。该系统的上位机采用LabVIEW软件进行编程,具有操作简单,人机界面友好等优点;下位机采用Easybuilder软件对PLC进行编程,具有库函数强大、可读性好等优点。上位机与下位机通过标准Modbus RTU协议进行通讯。该系统进行软硬件联调测试,上位机能够正常读取、显示下位机外部设备的数据,控制下位机外部设备的开关、启停与通断,表明该系统能够很好地满足RMR水下泵组监控需求,同时该系统还具有可扩展性等优点。

基于云平台的智慧渔业水质监控物联网系统研制

如何有效地监测和控制水质是水产养殖业中确保高产优质的关键问题之一,为此,开发了一种硬件成本低廉及软件构架方便的智慧水质监控系统。包括用于水质现场数据采集的嵌入式系统节点,以及一个用于数据可视化和嵌入式节点配置的在线管理云平台。同时,该系统可以自动检测超出预先设置阈值的水质参数,并发出管理警报,也可自动启动相关水质调节模块及时调节水质参数至阈值范围内。所设计的体系结构不仅成本低,而且高度可定制,测试结果表明,数据传输的置信度较高,丢包率为0.62%。因此,该系统能够实现水产养殖水质的实时远程监测,对减轻劳动强度、提高水产品质量、保护水环境具有重要的现实意义。

基于条件生成对抗网络的实验室红外监控系统

实验室作为科研基地,其中存储了很多珍贵的资料和危险物品,因此,进行安全监控是十分必要的。在此背景下,设计一种基于条件生成对抗网络的实验室红外监控系统。借助B/S三层架构设计系统框架,分为采集层、网络层和应用层,将MySQL作为支撑,设计数据库。以STC89C52单片机为核心,主控各个外围硬件,搭建系统硬件。以ZigBee技术为基础组建系统的无线传输网络,用于远程传输。设计监控系统功能单元,通过采集单元采集实验室红外图像并利用预处理单元对实验室红外图像实施去噪、亮度调节、图像分割预处理,基于条件生成对抗网络(cGAN)设计异常识别单元,判断监控图像中是否存在异常情况并以此为依据进行预警。结果表明:系统对异常的监控结果与真实情况一致,由此证明了所设计的监控系统性能较高。

监控系统在变电站高压专线用户中的应用

电力系统变电站高压专线经常发生用户用电后电费难收的现象,严重影响供电企业的生产经营。对此,研制了监控系统。介绍了监控系统的原理,分析了监控系统中的数据采集器,并给出了应用效果。监控系统在变电站高压专线用户中应用,能有效避免用户拖欠电费的现象。

嵌入式机房多功能模块智能监控系统设计

为充分提高大型机房智能化运维能力,及时排除各种异常情况,实现高精度、低功耗的系统设计目标;提出基于嵌入式的机房多功能模块智能监控系统设计方法;设计针对机房空间的传感信号采集层、数据传输层、后台监控层的多层系统架构;硬件结构设计了用户登录模块、传感器运行模块、数据记录模块和监控显示模块,4个功能模块在多层架构下工作;软件部分通过数据传输程序连接终端设备与云计算中心,利用数据处理程序完成功能模块参数设置,完成嵌入式机房运行数据自动监控,针对系统的功耗问题,设计了微结构级功耗模型,降低系统功耗;实验结果表明:所设计系统容错率在80%以上,数据采集精度高,当浓度超过100 ppm时,自动对烟雾超标情况启动报警装置;可以实时响应接入设备,及时获取预警信息,功耗低,平均响应时间均在2.8 s以下,实现嵌入式机房自动智能监控。

玉米播种施肥监控系统设计

为了实现玉米播种机播种、施肥性能指标的在线监控,文章在分析播种、施肥性能监控原理的基础上,设计了一种以PLC为控制核心的播种施肥监控系统。播种施肥监控系统由检测系统、控制系统和显示监控系统组成。本播种施肥监控系统设计包括PLC程序和触摸屏程序设计。PLC程序是系统监测和控制核心,结合播种性能监控原理和施肥性能监控原理进行播种、施肥性能指标的监控。触摸屏程序用于实时监控播种施肥性能指标,主要用来进行参数设置和播种施肥性能指标的实时显示。研究结果表明,播种施肥监控系统能够实时检测播种机播种量、合格率、漏播率、重播率、播种均匀性及排肥量等性能指标。