时间：2022-10-02 02:12:53
序论：在您撰写监控管理论文时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
什么是“水资源实时监控管理系统”呢?这个系统是以信息技术为基础，运用各种高新科技手段，对流域或地区的水资源及相关的大量信息进行实时采集、传输及管理；以现代水资源管理理论为基础，以计算机技术为依托对流域或地区的水资源进行实时、优化配置和调度；以远程控制及自动化技术为依托对流域或地区的工程设施进行控制操作。
这种系统的主要特点是：①对水资源进行实时监测。监测的内容包括水量和水质。实时监测的意义在于：只有掌握瞬时变化的水量信息，才能科学、准确地进行资源配置及调度；只有掌握瞬时变化的水质信息，才能对环境质量进行动态评价和有效监督，也才有可能应对水污染突发事件，保证供水安全。②这种系统以地理信息系统(GIS)为框架，除了采集水资源信息外，还广泛采集流域或地区内的气象、墒情等自然信息，水利工程等基础设施信息，经济与社会发展的基本信息以及需水部门的需水信息。③它不同于以往的水资源监测系统，仅仅具有监测功能。这种系统更重要的功能是进行实时配置调度。它是在监测的基础上，以大量的综合信息为基础，采用现代水资源管理数学模型，为水资源的实时配置、调度提供决策支持。这种模型势必突破“就水论水”局限，体现经济与社会发展——资源——环境的协调统一，体现水资源的可持续利用原则，体现“依法治水”的原则。④这种系统应是高新技术的集成。系统的设置应充分吸收国际上最新技术，坚持高起点。它包括监测技术、通信、网络、数字化技术、遥感、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、计算机辅助决策支持系统、人工智能、远程控制等先进技术。⑤它的设置应是因地制宜的。针对不同流域、不同地区不同的经济发展水平及基础设施状况，水资源管理中不同的重点问题，水资源实时监控管理系统的设置也应具有不同的特点。系统的设置还应与防洪调度指挥系统的建设相结合。
这种系统的技术要求是：①以现代电子、信息、网络技术为基础，实现监测数据的自动采集、实时传输和在线分析，有效地提高监测数据的实时性和准确率，确保监测信息的有效性。②充分掌握所在地区水资源供需状况，建立相应的资料库和水量、水质模型、供需水模型及生态环境分析模型。供水方面包括：地表水、地下水、土壤水，主水、客水、污水回用等等，需水方面包括：生活用水、工业用水、农业用水、生态环境用水等。③充分运用现代计算机和人工智能等技术进行高度技术集成，快速、高效、准确、客观地分析处理大量监测数据信息，并根据已建立的供需水模型和水环境分析模型等，动态生成水资源优化配置、调配计划等辅助决策方案。④以综合分析和辅助决策为基础，实现对水资源的优化配置、远程控制和科学管理等，即实现水资源调控的现代化。⑤系统应具有很强的实用性和动态可扩展性，以满足不同用户的需求。
二、水资源实时监控管理系统的基本结构
水资源实时监控管理系统应具备水资源实时测、水资源实时预报、水资源实时调度和水资源实时管理等功能。其功能概要详见图1。系统的总体结构又可分解为以下主要部分(参见图2)：①数据库(包含图形库、图像库和CIS系统)，②模型库(包括方法库)，③知识库，④在线数据采集子系统，⑤综合信息管理子系统，⑥综合分析与决策支持子系统，⑦实时控制管理子系统。其核心是综合分析与决策支持子系统以及数据库、模型库、知识库。其他各部分则为系统核心的补充、延展和支持。
系统总控目的是建立系统各部分之间的联系、控制各库和各子系统的协调运行。
在线数据采集子系统提供相关水资源与水环境监测数据的自动化采集和数据可靠性在线分析功能。其重点是对地表水和地下水(水量、水位、水质及水温等)的实时动态监测和监测数据的自动化采集、监测数据预处理，以及监测数据可靠性的实时在线分析处理等。该子系统还应提供与各类监测仪器衔接的数据采集接口，通过接口模块动态收集监测数据资料，确保存入数据库中的监测资料的有效性、完整性和可靠性。
综合信息管理子系统管理各种水资源水环境监控项目的数据资料，具有监测数据资料的输入、存储、整编、查询与传输等功能，对水资源监控数据资料进行综合管理和处理。该子系统还应提供对综合分析与决策支持子系统以及实时控制子系统的数据传输接口。
实时控制子系统主要完成两个功能：一是将系统综合分析与辅助决策的成果以实时报告(如水资源预报、水质分析公报、企业排污超标警报、水资源调配建议方案等)和多媒体报警信号(如大屏幕指示、声光警报等)的形式进行动态输出，以供决策部门进行水资源配置和管理参考；二是将输出指令直接作用于可控自动化水资源调配和控制设备(如给、排水闸门等)，通过有线/无线/远程控制技术对系统所涉区域内的重点给、排水设备及重点控制工程进行远距离的调节控制。
综合分析与决策支持子系统对实时监测获得的数据信息进行综合分析处理。其主要功能就是运用模型库中的相应模型对监测数据资料进行智能化的综合分析，参照知识库中的专家知识和有关法律、法规、规程规范，形成水资源(包括水量、水质、水情和水环境等)动态状况的分析成果；并根据分析成果，产生辅助决策报告或直接控制指令。系统还应专门设计有多库协同器，进行各库之间的协调。多库协同器提供系统各库的协同规划、综合调度、人机交互、资源共享、冲突仲裁和通信联络等处理功能。
综合分析与决策支持子系统是本系统的技术核心，它将以国内外近年在水源、水环境和农田水利等方面的科研成果为基础，结合现代高新技术进行综合开发，形成技术先进、功能完善、实用性强、又便于扩展和更新的具有决策支持能力的智能化综合分析系统。
数据库是整个系统运转的基础，准确高效地收集和及时处理大量复杂的监测数据资料是整个系统设计和开发的重点。数据库及综合信息管理子系统是面向数据信息存储和信息查询的计算机软件系统。本系统的数据库内容包括：①水利工程档案库，②监测仪器特征库，③原始监测数据库，④整编监测数据库，⑤监测网站资料库，⑥人工巡视检查资料库，⑦数据自动采集参数库，⑧模型输入输出数据库，⑨成果数据库，⑩实时控制日志数据库等。图形库和图像库是数据库的延展和补充。
模型库及其管理子系统提供相应分析处理使用的处理模型和计算方法的例程库。包括各种时态和空间模型、在线数据可靠性分析算法等。包括水情预报模型、水量评价模型、水量预测模型、水质评价模型、水质预测模型、水污染模型、需水模型、生态环境分析模型、洪水演进及仿真模型、决策支持模型等等。
知识库及其管理子系统是用于知识信息的存储及其使用管理的计算机软件系统。本系统的知识库内容包括：①各监控项目的监控指标，②日常巡视检查的评判标准，③监测数据误差限值，④专业规律指标，⑤专家知识经验，⑥水利法律、法规，行业规程、规范的有关条款等。
三、水资源实时监控管理系统的实施
关键词锅炉房/计算机控制/供暖
AbstractDiscussestherequirementsformonitoringandmanagementofthescopesfromboilerhousesforheating,steam-waterandwater-waterheatexchangers,smallscaleheatingnetworkstolargescaledistrictheating,therelatedhardwareconfigurationandtheapproachestorealisetherequiredfunctions.
Keywordscomputercontrol，heating，boiler
5.1供暖热水锅炉房内监测与控制的主要目的应为：
·提高系统的安全性，保证系统能够正常运行；
·全面监测并记录各运行参数，降低运行人员工作量，提高管理水平；
·对燃烧过程和热水循环过程进行有效的控制调节，提高锅炉效率，节省运行能耗，并减少大气污染。
对于热水锅炉，可将被监测控制对象分为燃烧系统和水系统两部分分别进行讨论。整个计算机监测控制管理系统可按图5-1形式由若干台现场控制机（DCU）和一台中央管理机构成。各DCU分别对燃烧系统、水系统进行监测控制，中央管理机则显示并记录这两个系统的在线状态参数，根据供热状态况确定锅炉、循环泵的开启台数，设定供水温度及循环流量，协调各台DCU完成各监测控制管理功能。
5．1．1燃烧系统监测与控制
图5-1锅炉房计算机的监控系统
对于链条式热水锅炉，燃烧过程的控制主要是根据对产热量的要求控制链条速度及进煤挡板高度，根据炉膛内燃烧状况及排烟的含氧量及炉膛内的负压度控制鼓风机、引风机的风量，从而既根据供暖的要求产生热量，又获得较高的燃烧效率。为此需要监测的参数有：
·排烟温度：一般使用铜电阻或热电偶来测量；再配之以相应的温度变送器，即可产生4～20mA或0～10mA的电流信号，通过DCU的模拟量输入通道AI即接入计算机。
·排烟含氧量：目前较多采用氧化锆传感器，可以对0.1%～21%范围内的高温气体的含氧量实现较精确的测量，其输出通过变送器后亦可转换为4～20mA或0～10mA电流信号。
·空气预热器出口热风温度：同上述测温方法。
·炉膛、对流受热面进出口、省煤器出口、空气预热器出口、除尘器出口烟气压力：测点可根据具体要求增减，一般采用膜盒式或波纹管式微压差传感器，再通过相应的变送器变为4～20mA或0～10mA电流信号，接入DCU的AI通道。
·一次风、二次风风压，空气预热器前后压差：测量方法同上。
·挡煤板高度测量：通过专门的机械装置将其转换为电阻信号，再变成标准电流信号，送入DCU的AI通道。
·供水温度及产热量：由水系统的DCU测出后通过通讯系统送来。
燃烧系统需要控制调节的装置为：
·炉排速度：由可控硅调压，改变直流电机转速
·挡煤板高度：控制电机正反转，通过机械装置带动挡板运动
·鼓风机风量：调鼓风机各风室风阀或通过变频器调风机转速
·引风机风量：调引风机风阀或通过变频器高风机转速
为了监测上述调节装置是否正常动作，还应配置适当的手段测试上述调节装置的实际状态。炉排速度和挡煤板高度可通过适当的机械机构结合霍尔元件等位置探测传感器来实现，风机风量的调节则可以通过风阀的阀位反馈信号或变频器的频率输出信号得到。
燃烧过程的控制调节主要包括事故下的保护，启停过程控制，正常的燃烧过程调节三部分。
·事故保护：这主要是由于某种原因造成循环水停止或循环量过小，以及锅炉内水温太高，出现汽化。此时最重要的是恢复水的循环，同时制止炉膛内的燃烧。这就需要停止给煤，停止炉排运行。停止鼓风机，引风机。DCU接收水温超高的信号后，就应立即进入事故处理程序，按照上述顺序停止锅炉运行，并响铃报警，通知运行管理人员，必要时还可通过手动补入冷水排除热水，进行锅炉降温。
启停控制：启动点火一般都是人工手动进行，但对于间歇运行的锅炉，封火暂停机和再次启动的过程则可以由DCU控制自动进行。封火过程为逐渐停止炉排运动，停掉鼓风机，然后停止引风机。重新启动的过程则是开启引风机，慢慢开大鼓风机，随炉温升高慢慢加大炉排进行速度。
正常运行调节：正常运行时的调节主要是使锅炉出口水温度维持在要求的设定值，同时达到高燃烧效率，低排烟温度，并使炉膛内保持负压。这时作为参照的测量参数有炉膛内的温度分布、压力分布、排烟含水量氧量等。锅炉的给煤量可以通过炉排速度和挡煤板高度（即煤层厚度）确定，鼓风机则可以根据空气预热器进出口空气的压差判断其相对的变化，此时可以调整控制量有炉排速度、煤层厚度（调整挡煤矿板高度）、鼓风机转速、各风室风阀、引风机转速或风阀。上述各调节手段与各可参照的测量参数都不是单一的对应关系，因此很难用如PID算法之类的简单控制调节算法。目前，控制调节效果较好的大都采用"模糊控制"方法或"规则控制"法，都是根据大量的人工调节运行经验而总结出的调节运行方法。
当燃烧充分时，锅炉的出力主要取决于燃煤量，因此锅炉出口水温的控制主要靠炉排速度及煤层厚度来调节，煤层厚度与煤种有很大关系，炉膛内燃烧状况可以通过炉膛内温度分布及煤层风阻来确定。燃烧充分时炉膛内中部温度最高，炉排尾部距挡渣器前煤已燃尽，温度降低。鼓风机则应根据进煤量的增减而增减送风量，同时通过观测排烟的含氧量最终确定风量是否适宜。引风机则可根据炉膛内负压状态决定运行状态，维持炉内微负压，从而既保证煤的充分燃烧，又不会使烟气和火焰外溢。根据如上分析，可采用如下调节规则：
每h一次，根据炉膛内温度分布调整煤层厚度及炉排速度，最高温度点后移，则将炉排速度降低5%，同时将挡煤板提高5%，当最高温度点前移时，则将炉排速度提高5%，同时将挡煤板降低5%。
每2h一次：若出水温度高于设定值2℃以上，则将炉排速度降低5%，若出水温度低于设定值2℃以上，则将炉排速度加大5%，加大和减小炉排速度的同时，还要相应地将鼓风机转速开大或减小。当采用风阀调整鼓风量时，则调阀，观察空气预热器前后压差使此压差增大或减少10%。
每15min一次：若排烟含氧量高于高定值，则适当减少鼓风同风量（降低转速或关小风阀），若低于高定值，则增加鼓风机风量。
每15min一次：若炉膛负压值偏小（或变为正压），加大引风机转速或开大风阀，若负压值偏大，则降低引风机风量。
以上调节规则中，所谓"合理的炉膛温度分布"取决于锅炉形式及测温传感器安装位置，需通过具体运行实测分析后，给出"合理"，"最高温度前移"，"最高温度后移"的判据，然后将其再写入DCU控制逻辑中。同样，排烟含氧量的设定值，含氧量出现偏差时对鼓风机风量的修正等参数也需要在锅炉试运行后，根据实际情况摸索，逐步确定。当然这几个修正量参数也可以在运行过程中通过所谓"自学习"的方法得到，在这里不做过多的讨论。
5．1．2锅炉房水系统的监测控制
锅炉房水系统的计算机监测控制系统的主要任务是保证系统的安全性；对运行参数进行计量和统计；根据要求调整运行工况。
·安全性保证：保证主循环泵的正常运行和补水泵的及时补水，使锅炉中循环水不会中断，也不会由于欠压缺水而放空。这是锅炉房安全运行的最主要的保证。
·计量和统计：测定供回水温度和循环水量，以得到实际的供热量；测定补水流量，以得到累计补水量。供热量及补水量是考查锅炉房运行效果的主要参数。
·运行工况调整：根据要求改变循环水泵运行台数或改变循环水泵转速，调整循环流量，以适应供暖负荷的变化，节省运行电费。
图5-2为由2台热水锅炉、4台循环水泵构成的锅炉房水系统示意图。图中还给出建议的测量元件和控制元件。
2台锅炉的热水出口均安装测温点，从而可了解锅炉出力状况。为了了解每台锅炉的流量，最好在每台锅炉入口或出口安装流量计，一般可采用涡街式流量计。涡街式流量计投资较高，可以按照图5-2那样在锅炉入口调节阀后面安装压力传感器，根据测出的压力p3，p4与锅炉出口压力p1之压差，也可以间接得到2台锅炉间的流量比例。2台锅炉入口分别安装电动调节阀来调整流量，可以使在2台锅炉都运行时，流量分配基本一致，而当低负荷工况下1台锅炉停止或封火，循环水泵运行台数也减少时，自动调节流量分配，使运行的锅炉通过总流量的90%以上，封火的锅炉仅通过总流量的5%～10%，仅维持其不至于过热。
图5-2锅炉房水系统原理及其测控点
温度传感器t3，t4，t5和流量传感器F1一起构成对热量的计量。用户侧供暖热量为，GF1cp(t3-t4)，其中GF1为用流量F1测出的流量。锅炉提供的热量则为GF1cp(t3-t5)，二者之差是用于加热补水所需要的热量。长期记录此热量并经常对其作统计分析，与煤耗量比较，既可检查锅炉效率的变化，及时发现锅炉可能出现的问题，与外温变化情况相比较，则又可以了解管网系统的变化及供热系统的变化，从而为科学地管理供暖系统的运行提供依据。
泵1～4为主循环泵。压力传感器p1，p2则观测网路的供回水压力。安装4台泵时的一般视负荷变化情况同时运行2台或3台水泵，留1台或2台备用。用DCU控制和管理这些循环水泵时，如前几讲所述，不仅要能够控制各台泵的启停，同时还应通过测量主接触器的辅助触点状态测出每台泵的开停状态。这样，当发现某台泵由于故障而突然停止运行时，DCU即可立即启动备用泵，避免出现因循环泵故障而使锅炉中循环水停止流动的事故。流量传感器F1也是观察循环水是否正常的重要手段。当外网由于某种原因关闭，尽管循环水泵运行，但流量可以为零或非常小，此时也应立即报警，通过计算机使锅炉自动停止，同时由运行值班人员立即手动开启锅炉的旁通阀V4，恢复锅炉内的水循环。
泵5，6与压力测量装置p2，流量测量装置F2及旁通阀V3构成补水定压系统，当p2压力降低时，开启一台补水泵向系统中补水，待p2升至设定的压力值时，停止补水。为防止管网系统中压力波动太大，当未设膨胀水箱时，还可设置旁通阀V3来维持压力的稳定。长期使一台补水泵运行，通过调整阀门V3来维持压力p2不变。补水泵5，6也是互为备用，因此DCU要测出每台泵的实际启停状态，当发现运行的泵突然停止或需要启动的泵不能启动时，立即启动另一台泵，防止系统因缺水而放空。流量计F2用来计算累计的补水量，它可以是涡街流量计，也可以采用通常的冷水水表，或有电信号输出的水表。
5．1．3锅炉房的中央管理机
如图5-1所示，可采用一台中央管理计算机与各台DCU连接，协调整个锅炉房及热网的运行调节与管理。中央机主要工作任务为：
·通过图形方式显示燃烧系统、水系统及外网系统的运行参数，记录和显示这些参数的长期变化过程，统计分析耗热量、补水量、外温及供回水温度的变化。
·根据外温变化情况，预测负荷的变化，从而确定供热参数，即循环水量及泵的开启台数、供水温度、锅炉运行台数。将这些决定通知相应的DCU产生相应原操作或修改相应的设定值。负荷的预测可以根据测出的以往24h的平均外温w来确定：
(5-1)
式中为Q0设计负荷，t0为设计状态下的室外温度，Q为预测出的负荷。考虑到建筑物和管网系统的热惯性，采用时间序列的方法来预测实际需要的负荷，可能要更准确些。
式（5-1）中的负荷尽管每h计算一次，但由于是取前24h的平均外温，因此它随时间变化很缓慢。每hQ的变化ΔQ仅为：
（5-2）
其中tw,τ-tw,τ-24为两天间同一时刻温度之差，一般不会超过5℃，因此ΔQ的变化总是小于Q的1%，所以不会引起系统的频繁调节。
根据预测的负荷可以确定锅炉的开启台数Nb：Nb≥Q/q0，其中q0为每台锅炉的最大出力。由此还可确定循环水泵的开启台数。
要求的总循环量G=max（Q/(Δt·cp）Cmin)，其中Gmin为不产生垂直失调时要求的最小系统流量，Δt为设定的供回水温差。由于多台泵并联时，总流量并非与开启台数成正比，因此可预先在计算机中预置一个开启台数成正比，因此可预先在计算机中预置一个开启台数与流量的关系对应表，由此可求出要求的运行台数。
·分析判断系统出现的故障并报警。锅炉及锅炉房可能出现的故障及由计算机进行判断的方法为：
--水冷壁管或对流管爆管事故此时补水量迅速增加，炉膛内温度迅速下降，排烟温度下降，炉膛内温度迅速下降，排烟温度下降，炉膛内压力迅速由负压变为正压。
--水侧升温汽化事故此时锅炉热水出口温度迅速提高，接近达到或超过出口压力对应的饱和温度。
--锅炉内压力超压事故测出水侧压力突然升高，超过允许的工作压力；
--管网漏水严重测了水侧压力降低，补水量增大；
--锅炉内水系统循环不良测出总循环水量GF1减少很多，压差p3-p1或p4-p1加大；
--除污器堵塞测出总循环水量GF1减少，当阀门V1、V2全开时压差p3-p2、p4-p2仍偏小，说明压力传感器p2的测点至循环水泵入口间的除污器的堵塞。
--炉排故障测出的炉排运动速度与设定值有较大差别；
--引风机、鼓风机、水泵故障相应的主接触器跳闸，或所测出的空气压差或水循环流量与风机、水泵的设计状况有较大出入。
利用计算机根据上述规则及实测运行参数不断进行分析判断，即可及时发现上述事故或故障，并立即采取报警和停炉等相应的措施，从而防止事故的进一步扩大或故障转化为事故，提高运行管理的安全性。
5．2蒸汽-水和水-水换热站的监测与控制
对于利用大型集中锅炉房或热电厂作为热源，通过换热站向小区供热的系统来说，换热站的作用就同上一节的供暖锅炉房一样，只是用热交换器代替了热水锅炉。
图5-3为蒸汽-水换热站的流程及相应的测控制元件。水侧与图5-2一样，控制泵5、6及阀V2根据p2的压力值补水和定压；启停泵1～4来调整循环水量；由t2，t3及流量测量装置F1来确定实际的供热量。与锅炉房不同的是增加了换热器、凝水泵的控制以及蒸汽的计量。
图5-3蒸汽-水换热站的测量与控制
蒸汽计量可以通过测量蒸汽温度t1、压力p3和流量F3实现，F3可以选取用涡街流量计测量，它测出的为体积流量，通过t1和p3由水蒸气性质表可查出相应状态下水蒸气的比体积ρ，从而由体积流量换算出质量流量。为了能由t和p查出比体积，要求水蒸气为过热蒸汽。为此将减压调节阀移至测量元件的前面，如图5-3中所示，这样即使输送来的蒸汽为饱和蒸汽，经调节阀等焓减压后，也可成为过热蒸汽。
实际上还可以通过测量凝水量来确定蒸汽流量。如果凝水箱中两个液位传感器L1、L2灵敏度较高，则可在L2输出无水信号后，停止凝水排水泵，当L2再次输出有水信号时，计算机开始计时，直到L1发出有水信号时，计时停止，同时启动凝水泵开始排水。从L2输出有水信号至L1开始输出有水信号间的流量可以用重量法准确标定出，从而即可通过DCU对这两个水位计的输出信号得到一段时间内的蒸汽平均质量流量，代替流量计F3，并获得更精确的测量。当然此处要求液位传感器L1、L2具有较高灵敏度。一般如浮球式等机械式液位传感器误差较大，而应采取如电容式等非直接接触的电子类液位传感器。
加热量由蒸汽侧调节阀V1控制。此时V1实际上是控制进入换热器的蒸汽压力，从而决定了冷凝温度，也就确定了传热量。为改善换热器的调节特性，可以根据要求的加热量或出口水温确定进入加热器的蒸汽压力的设定值。调整阀门V1使出口蒸汽压力p3达到这一设定值。与直接根据出口水温调整阀门的方式相比，这种串级调节的方式可获得更好的调节效果。
供水温度t3的设定值，循环泵的开启台数或要求的循环水量的确定，可以同上一节一样，根据前24h的外温平均值查算供热曲线得到要求的供热量，并算出要求的循环水量。供水温度的设定值t3,set可由调整后测出的循环水量G、要求的热量Q及实测回水温度t2确定：
t3,set=t2+Q/（cp·G）
随着供水温度t3的改变，t2也会缓慢变化，从而使要求的供水温度同时相应地改变，以保证供出的热量与要求的热量设定值一致。
对于一次网为热水的水-水换热站，原则上可以按照完全相同的方式进行，如图5-4。取消二次供水侧的流量计F1，仅测量高温热水侧的流量F3，再通过即可和到二次侧的循环水量，一般高温水温差大，流量小，因此将流量计装在高温侧可降低成本。测量高温水侧供回水压力p3、p4可了解高温侧水网的压力分布状况，以指导高温侧水网的调节。
图5-4水-水换热站的测量与控制
调整电动阀门V1改变高温水进入换热器的流量，即可改变换热量。可以按照前述方法确定二次侧供水温设定值，由V1按此设定值进行调节。在实际工程中，高温水网侧的主要问题是水力失调，由于各支路通过干管彼此相连，一个热力站的调整往往会导致邻近热力站流量的变化。另外，高温水侧管网总的循环水量也很难与各换热站所要求的流量变化相匹配，于是往往造成外温降低时各换热站都将高温侧水阀V1开大，试图增大流量，结果距热源近的换热站流量得到满足，而距热源远的换热站流量反而减少，造成系统严重的区域失调。解决这种问题的方法就是采用全网的集中控制，由管理整个高温水网的中央控制管理计算机统一指定各热力站调节阀V1的阀位或流量，各换热站的DCU则仅是接收通过通讯网送来的关于调整阀门V1的命令，并按此命令进行相应的调整。高温水侧面管网的集中控制调节。将在一下节中详细介绍。
5．3小区热网的监测与调节
小区热网指供暖锅炉房或换热站至各供暖建筑间的管网的监测调节。小区热网的主要问题也是冷热不均，有些建筑或建筑某部分流量偏大，室内过热，而另一些建筑或建筑的另一部分却由于流量不足而偏冷。这样，计算机系统的中心任务就是掌握小区各建筑物的实际供暖状况，并帮助维护人员解决冷热不均问题。
测量各户室温是对供暖效果最直接的观测，但实际系统中尤其是对住宅来说，很难在各房间安装温度传感器。比较现实的方法就是测量回水温度，根据各支路回水温度的差别，就可以估计出各支路所负责建筑平均室温的差别。如果各支路回水温度调整到相同值，就意味着各支路所带散热器的平均温度彼此相同，因此可以认为室温也基本相同。一般住宅的回水温度测点可选在建筑热入口中的回水管上。对于大型建筑，可选在设备夹层中几个主要支路的回水干管上。
要解决冷热不均问题就需要对系统的流量分配进行调整，在各支路上都安装由计算机进行自动调节的电动调节阀成本会很高，同时一旦各支路流量调节均匀，在无局部的特殊变化时，系统应保持冷热均匀的状态，不需要经常调整。因此可以在各支路上安装手动调节阀，通过计算机监测和指导与人工手动调节相配合的方法实现小区供暖系统的调节和管理。为便于人工手动调节，希望各支路的调节阀有较准确的开度指示。目前国内推广建研院空调所等几个单位研究开发流量调配阀，有准确的阀位指示，阀位可锁定，并提供较准确的阀位-阻力特性曲线，采用这种阀门将更易于计算机指导下的人工调节。
根据上述讨论，计算机系统要测出各支路的回水温度，并将其统一送到供暖小区的中央管理计算机中进行显示、记录和分析。测出这些回水温度的方法有如下两种方式：
集中十余个回水温度测点设置1台DCU。此DCU仅需要温度测量输入通道。再通过专门铺设的局部网或通过调制解调器经过电话线与小区的中央管理联接。当这十几个温度相互距离较远时，温度传感器至DCU之间的电缆的铺设有时就有较大困难，温度信号的长线传输亦会有一些干扰等影响。这种方式仅在建筑物较集中、每一组联至一台DCU的测温点相距不太远时适用。
采用内部装有单片机的智能式温度传感器，可以连接通讯网通讯或通过调制解调器搭用电话线连至中央管理计算机。这样，可以在距测点最近的楼道墙壁上挂上一台带有调制解调器的温度变送器，通过一根电缆接至回水管上的温度传感器，再通过一根电缆搭接邻近电话线。目前这类设备每套价格可在1000～1500元人民币之间。如果每1000～3000m2建筑安装一个回水温度测点，则平均每m2供暖建筑投资在0.50～1元间。
小区的中央管理计算机采集到各点的回水温度后，可在屏幕上通过图形方式显示，使运行管理人员对当时的供热状况一目了然。还可根据各支路间回水温度的差别计算各支路阀门需要的调整量。对于一般的带有阀位指示的调节阀，这种分析只能采用某种基于经验的规则判断法，下面为其一例：
找出温度最高的10%支路的平均温度max，温度最低的10%支路和的平均温度min，全网平均回水温度。
若max-min<3℃，不需要再做调节。
若max->2℃，将温度最高的10%支路阀门都关小，与相比温度每高1℃关小3%5～%；
若max-<-2℃，将温度最低的10%支路阀门都开大，与相比温度每高1℃开大3%～5%；
根据上面的分析结果，计算机显示并打印出需要调节的支路及其调节量。运行管理人员根据计算机的输出结果到现场进行手动调节。在供暖初期每3天左右进行一次这种调节。一般经过6～8次即可使一个小区基本实现均匀供热。
采用流量调配阀时可以使调节效率更高，效果更好。此时需要将现场各流量调配阀的实际开度、流量调配阀的开度-阻力特性性能曲线及小区管网的连接关系图输入中央管理计算机，有专门的算法可以根据调整阀门后回水温度的变化情况识别出管网的阻力特性及热用户的热力特性，从而可较准确地给出各流量调本阀需要调整的开度[4]，每次调整后，调整人员需将实际上各调节阀的调整程度输入计算机。计算机进而计算了下一次需要的调整量，像这样一次高速可间隔2～5d。模拟分析与实验结果表明，一般只要进行3～4次调节，即可使各支路的回水温度调整到相互间差值都在3℃以内，实现较好的均匀供热[8]。
目前，许多供热公司和有关管理部门开始提出装设热量计，以按照实际供热量收供暖费，各种采用单片计算机的热量计相应出台。这种热量计多是由一台转子式流量计和两台温度传感器配一台单片计算机构成。转子式流量计每流过一个单元流量即发出一个脉冲，由单片机测出此脉冲，得到流量，再乘以当时测出的供回水温差，即可行到相应的热量，由单片要对此热量值进行累计和其它统计分析就成为热量计。目前的单片机稍加扩充就可以具有通讯功能，通过调制解调器将它与电话线连接，就能实现热量计与小区供暖的中央管理机通讯。这样，不但各用户的用热量能够及时在中央管理机中反映，各用户的回水温度状况还能随时送到中央管理计算机中，从而可以对网的不平衡发问进行分析，给出热网的调节方案。这样，将热量计、通讯网与小区中央管理计算机三者结合，就可以全面实施小区热网的热量计量、统计与管理、运行调节分析三部分功能，较好地解决小区热网的运行、管理与调节。
5．4热电联产的集中供热网的计算机监控管理
热电联产的集中供热网可以分成两部分：热源至各热力站间的一次网，热力站至各用户建筑的二次网。后者的控制调节已在前几节讨论，本节讨论热源至各热力站间的一次网的监控管理。
一次网有蒸汽网和热水网两种形式，对于蒸汽网，各热力站为前面讨论过的蒸汽-热水换热站，一次网的管理主要是各热力站蒸汽用量的准确计量，这在前面也已讨论。下面主要研究热水网的监测控制调节。
若忽略热网本身的惯性，则系统各时刻和热力站换热量之和总是等于热源供出的总热量，此外各热力站一次网循环水量之和又总是等于热源循环泵的流量，不论是冷凝式、抽汽式还是背压式热电厂，其输出到热网的热量都不是完全由各热力站的调节决定，而是由热电厂本身的调节来决定，取决于进入蒸汽-水换热器的蒸汽量。由于热电厂控制调节输出热量时很难准确了解各热力站对热量的需求，同时还要兼顾发电的要求，不能完全根据各热力站需要的热量调整，于是热源供出的热量就很难与各热力站实际需求的热量之和一致，这样，就导致控制调节上的一些矛盾。
为简单起见，假设热电厂向蒸汽-水加热器送入固定的蒸汽量Q0，如图5-5，若此热量大于各热力站需要的热量，则各热力站二次侧调节纷纷关小。以减小流量。由此使总流量相应减少，导致供回水温差加大。如果电厂维持蒸汽量Q0不变则各热力站调节阀的关小并不能使总热量减少，而只是根据网的特性及各热力站调节特性的不同，有的热力产流量减少的多，使得供热量有所减少；有的热力站流量减少的幅度小，则供热量反而电动阀加。同样，如果Q0小于各热力站需要的总热量时，各热力站的调节阀纷纷开大，使流量增加，由此导致供回水温差减小。热力站1，2可能由于热量增大的幅度大于水温降低的幅度，供热量的需求得以满足，但由于流量增大，泵的压力降低，干管压降又减小，导致3，4的资用压头大幅度下降，阀门开大后，流量也增加不多，甚至还要下降，这样，供热量反而减少。由此可见在这种情况下各热力站对一次侧阀门的调节实际是对各热力站之间的热量分配比例的调节，而不是对热量的调节，如果各热力站都是这样独立地根据自己小区的供热需求进行调节，而热电厂又不做相应的配合，则整个热网不可能调整控制好。实际上热电厂也会进行一些相应的调节，例如发现t供升高时会减少蒸汽量，t供降低时会增加蒸汽量，但Q0总是不可能时刻与各热力站总的需求量一致，上述矛盾是永远存在的。
图5-5热电厂与各热力站之间的平衡
因此，就不宜对各个热力站按照第5.1、5.2节中的讨论的，根据外温独立调节。既然各热力站一次侧阀门的调节只解决热量的分配比例，那么对它们的调节亦应该根据对热量的分配比例来调节。一种方式是如果认为供热量应与供热面积成正比，则测出每个热力站的瞬时供热量，根据各热力站的供热面积，计算每个热力站的单位面积q。对q偏大的热力站关小调节阀，对q偏小的则开大调节阀，这样不断修正，直至各热力站的q相同为止。再一种方式则是认为各散热器内的平均温度相同，房间的供热效果就相同。由于散热器的平均温度等于二次侧的供回水平均温度，因此可以各热力站二次侧供回水平均温度调整成一致目标，统一确定热力站二次侧供回水平均温度的设定值，根据此设定值与实测供回水平均温度确定开大或关小一次侧调节阀。按照这一思路，对各热力站的调节以达到热量的平均分配为目的，以实现均匀供热。热电厂再根据外温变化，统一对总的供热量进行调整，以保证供热效果并且不浪费热量。由于整个热网所供应的建筑物效果并不浪费热量。由于整个热网所供应的建筑物均处在同一外温下，因此，一旦系统调整均匀，对各热和站调节阀的调整很少，热源的总的供热以数随外温改变，各热力站的调节阀则不需要随外温而变化，只当小区二次系统发生一些变化时才需要进行相应的调节。
要实现这种调节方式，就必须对全网各热力站的调节阀实行集中统一的控制调节。可以在每个热力站设一台DCU现场控制机，测量一、二次侧的水温、压力、流量及二次侧循环泵状态，并可控制一次侧电动调节阀。通过通讯网将各热力站连至中央管理计算机。由于热力站分布范围很大，通讯距离较过远，这时的通讯可通过调制解调器搭用电话线，也可以随着供热干管同时埋设通讯电缆，使用双绞线按照电流环方式通讯。中央管理机不断采集各热力站发送来的实测温度、压力、流量，定期计算热力站发送来的实测温度、压力、流量，定期计算热力站发送来的实测温度的设定值与和各热力站实测值的比较，直接命令各热力站DCU开大/关小电动调节阀。各热力站二次侧回水温度的变化是一惯性很大且缓慢的过程，因此应采有0.5～1h以上的时间步长进行调节，以防止振荡。
除对热网工况进行高速外，计算机控制系统还应为保证系统的安全运行做出贡献。当热力站采用直连的方式，不使用热交换器时，最常见的事故就是管道内超压导致散热器胀裂，DCU可直接监视用户的供回水管压力，发现超压立即关闭供水阀，起到保护作用。无论直连还是间连网，另一类严重的事故就是一次网漏水。严重的管道漏水如不能及时发现并切断和修复，将严重影响供热系统和热电厂的运行。根据各热力站DCU监测的一次网供回水压力分布，还可以从其中的突然变化判断漏水事故及其位置，这对提高热网的安全运行有十分重要的意义，这类系统压力分析与事故判断的工作应属于中央管理机的工作内容。
5．5参考文献
1温丽，锅炉供暖运行技术与管理，北京：清华大学出版社，1995。
2陆耀庆主编，实用供热空调设计手册，北京：中国建筑工业出版社，1993。
3李祚启，集中供热管理微机自控优化系统，建设电子论文选编，北京：中国建筑工业出版社，1994。
4江亿，集中供热网控制调节策略探讨，区域供热，1997，（2）。
5江亿，城市集中供热网的计算机控制和管理，区域供热，1995（5）。
6YiJiang,Faultdetectionanddiagnosisindistrictheatingsystem.Pan-pacificsymposiumonbuildingandurbanenvironmentalconditioninginAsia.Nagoya,Japan,1995,..
关键词：远程监控无线通信系统设计
引言
随着GSM移动通信网络的迅速发展和用户的日益扩大，新技术和新业务的开发和应用已提到十分重要的位置。为了消除GSM公网信号盲区，延伸覆盖范围，需要在一些偏远的地区或在不具备直放站建设条件、话务较少的地方设置直放站。由于这些地区交通、通信等的局限，使得直放站的维护变得十分困难。直放站经常出现的问题是：交流电源系统；温度的变化对直放站的影响；电子器件参数变化对放大器放大倍数的影响等。
以往直放流出现问题，维修为员不可能迅速赶到现场排除故障，多数是通过用户反馈后，才能解决。所以作者设计了直放站的监控系统，将告警信息通过手机短消息方式，发送到集中监控中心，从而实现直放站的远程遥控、遥测、遥调、遥讯。
1系统工作原理及组成
该系统主要由2部分组成：直放站监控终端、集中监控中心。通信方式采用手机短消息方式；通过信设备采用西门子手机模志TC35，西门子的手机终端TC35T。TC35具有功能有语音、数据、短消息、FAX四种传输方式；工作在GSM900MHz和1800MHz频带范围内；工作电源3.3～3.5V；波特率为300～115kbps，在1200～115kbps为自动波特率配置；数据传送采用AT命令集；SMS具有TEXT和PDU图形模式；P-P数据通信速率是2400bps、4800bps、9600bps、14400bps。TC35T是将TC35做到工业手机中，对外提供标准的RS232接口和电源接口。将计算机的串行口与TC35T的串行口电缆直接连接，并在计算机上添加标准的调制解调器就可以使用了。TC35T使用AT命令集工作。系统的原理框图如图1所示。
集中监控中心通过通道1发送命令。首先，通过TC35T发送设置命令，初始化直放站，设置需要采集的模拟量和开关量，设置系统的密码及修修为员的手机号码。然后，发送采集命令，采集各种数据量。采集完数据量后，经下位机的处理，通过通道2以短消息的方式发送到集中监控中心，中心将数据整理存入数据库中。如果直放站出现了故障，直接通过TC35模块发送故障信息到维修为员手机上，同时监控中心接收发自直放站的告警信息，并进行相应算是，如判定告警地点、靠警类型及相应的原理、及时通知值班和相关维护管理人员、对告警信息进行统计和分析、设置告警监控模块配置信息等。当故障排除后，下位机同样发送短消息到监控中心，通知中心故障排除，可以正常采集数据了。每个直放站都有对应的维护人员。
短消息服务业务SMS（ShortMessageService）是GSM系统提供给用户的一种数字业务。它与活音传输及传真一样同为GSM数字蜂窝移动通信网络提供的主要电信业务。SMS的收发占用的是GMS网络的信令信道，不会占用普通话音信道，而且它是双向通信，具有一定的交互能力；SMS具有较高的可靠性，短消息发送端的用户可知道短消息是否已经到达接收端。由于短消息依靠了SMSC短消息服务中心的存储和转发机制，当接收端用户关机或不在服务区内时，SMSC会暂时保存该短消息；如果接收端用户在规定时间（通常为24小时）内重新处于工作状态，SMSC会立刻发送短消息给接收端用户，当发送成功时会返回发送端用户1个确认信号。SMS充分利用了GSM网络的直放站覆盖广的特点和全程全网的优势，具有极佳的移动性，使得任何一个申请了短消息服务的GSM无线终端用户在全网范围内获得服务。每个短消息的信息量限制140个8位组（7比特编码）140个英文字节或70个中文字符。如果超过此长度，则要分多次发送。
2硬件电路设计
系统的硬件电路包括：直放站监控终端硬件设计、集中监控中心。直放站监迭终端硬件包括：数据采集电路、TC35接口电路、看门狗电路、温度传感器电路、遥调电路。集中监控中心硬件包括：上位机、TC35T手机终端。
2.1数据采集电路
数据的采集分为：模拟量的采集和开关量的采集。模拟量共采集8路，分别为：直放站功率放大器上行下限检测量IN0；直放站功率放大器下行下限检测量IN1；直放站低噪放大器上行下限检测量IN2；直放站低噪放大器下行下限检测量IN3；直放站微波功率放大器下限检测量IN4；直放站交流输入电压上限检测量IN5；直放站交流输入电压下限检测量IN6；温度检测量IN7.模拟量采集后送A/D转换器进行转换。本系统采用的是TLC2543串行A/D转换器。
开关量共检测8路，分别为：220V交流电压检测；门禁检测；光端机发无光检测；光端机收无光检测；光端机+12V直流电压检测；直放站-48V直流电压检测；直放站+24V直流电压检测；直放站+12V直流电压检测。开关量的检测通过光电隔离后送入单片机。电路原理框图如图2所示。
2.2看门狗电路
为了防止由于程序跑飞和电源和故障引起的工作不正常，本系统设计了看门狗电路。MAX813L为看门狗监控芯片，可为CPU提供上电复位、掉电复位、手动复位、看门狗及电压比较器功能。电路如图3所示。在上电期间，当电源电压超过其复位门限后，813L产生一至少140ms脉宽的复位脉冲；当掉电或电源波动下降到低于复位门限1.25V后也产生复位脉冲，确保任何情况下系统正常工作。当程序跑飞时，WDO输出由高电平变为低电平，并保持在140ms以上，813L产生复位信号，同时看门狗定时器清0。该电路还有上电使单片机自动复位功能，一上电，自动产生200ms的复位脉冲。
2.3遥调电路
为了实时监视各种放大器的工作状态（包含功率上行放大器、功率下行放大器、低噪声功率上行放大器、低噪声功率下行放大器、微波功率放大器），并且当各放大器参数变化偏离正常范围后，可实现远程自动调节，设计了遥调电路。采用固态非易失性数字电位器X9313，电路如图4所示。数字电位器是一种特殊的DAC，它的模拟量输出不是电压或电流，而是电阻。滑动单元的位置由CS、U/D和INC三个输入端控制。当CS为高、INC为高时，滑动端的位置可以被存储在一个非易失性存储器内，因此，在下一次上电工作时可以被重新调手。当电位器的滑动端移到某一断位置，而保持INC为低，CS为高时，此位置不存储。VH、VL、VW相当于一般电位器的3个端。
2.4温度传感器电路
为了实时监视直放站当地的温度变化，当温度超过上限值时，启动排风装置；当温度低于下限值时，启动加温装置，温度传感器电路由于采集的温度范围属于常温范围，所以采用晶体传感器LM335，电路如图5所示。它的输出电压与热力学温度成正比，灵敏度10mV/℃，灵敏度10mV/℃。输出后的电压经过LM358放大器的放大后送A/D转换器。
2.5TC35接口电路
TC35模块主要由射频天线、内部Flash、GSM基带处理器、匹配电源和1个40脚的ZIP插座组成。TC35接口电路设计主要是40针的电缆与单片机的接口，如图6所示。1～5脚提供3.3～5.5V峰值2A的直流电源；6～10脚接地；15脚为点火信号，接收单片机的P1.7，可以通过软件启动模块。16～23脚是RS232串口的功能引脚，18、19脚分别为发送RXD和接收TXD引脚。24～29脚对应的SIM卡的引脚。32脚为指示灯引脚，当未插入SIM卡或40脚的电缆没有接收或者模块下在入网时，指示灯处于闪亮状态（亮600ms，灭600ms）；当模登录网络时，指示灯亮75ms，灭3s。
3软件设计
系统的软件设计包括：下位机软件设计、上位机软件设计，下位机与上位机通信软件设计。
3.1短消息PDU格式分析及实用的AT命令
发送和接收SMS信息有2种方式：基于AT命令的TextMode（文本模式）和基于AT命令的PDU（ProtocolDescriptionUnit）模式。西门子的手机大多只支持PDU模式。在PDU模式下，短信息正文经过编码后转换成UNICODE码被传送。由于我们采用的是西门子的TC35手机模块和TC35T手机终端，所以主要探讨PDU模式的发送和接收。
下面通过对发送的短消息格式分析，来介绍SMSPDU的数据格式工。假设准备发送中文短消息内容为“晚上好123”，则将TC35T与计算机的串口相连，并打开计算机的超级终，按如下具体操作过程发送短消息（带下划线字符为响应信息，{}内为注释）：
AT
OK{计算机与手机的连接成功，这时就可以输入各类GSMAT指令}
AT+CNMI=1，1，2
OK{设置收到短消息提示}
当模块收到短消息时，给出回应：
例如：+CMTI：“SM”，4
AT+CMGF=0
OK{设置模块工作的模式：0为OPDU模式，1为文本模式}
AT+CMGS=26{发送短消息的字节数}
>0891683108200905F001030D91
683199312523F932080C
665A4E0A597D003100320033//键入Ctrl+Z，看到提示符->出现在最后一个数字后面，说明系统已经收到了命令，系统会返回操作的结构。
OK{OK表示成功，ERROR表示发送失败}
+CMGS：32
下面分析这条信息：
08——表示短消息中心地址长度；
91——表示短消息中心号码类型；
68310820905F0——表示短消息房层中心号码；
0103——表示发送短消息的编码方式；
0D——表示目的地址长度；
91——表示目的地址类型；
683199312523F9——表示目的地址，即接收短消息的手机号码为13991352329；
3208——表示发送中文字符方式；
0C——表示短消息长度；
665A4E0A597D003100320033——表示发送中文字符的UNICODE码
665A{晚}4E0A{上}597D{好}0032{2}0033{3}。
以下是模块接收信息的分析：
AT+CMGR=<Index>{阅读短消息的内容，Index表示短消息存放的位置}
AT+CMGL=<stat>{列表短信息：stat=0,列未读过的短消息；stat=4，列所有的消息}
+CMGL：1，2，24{1表示信息个数，2表示未发信息，24表示信息总容量}
AT+CMGD=<Index>{删除短消息，Index表示短消息存放的位置}
OK{删除成功}
3.2软件设计包括的内容
①下位机软件设计。包括：数据采集及A/D转换程序、越限报警程序。
②上位机软件设计。包括：监控中心主界面设计和数据库程序设计。
对于下位机与上位机通信软件设计，因为下位机与上位机通信是通过短消息来完成的，所以通信软件设计的关键是单片机如何发送AT命令。
由于我国独特的自然地理条件和复杂的水文水资源特点，决定了我国的水资源问题比较复杂，虽然各流域经过四、五十年大规模的水利工程建设，取得了巨大成就，但水资源短缺和污染问题，不仅没有得到根本性的解决，还有日益严峻的趋势。为了更有效地解决或缓解所面临的“水少、水脏”问题，需要深入地分析现状下垫面条件下的流域水循环规律和地表水与地下水之间的相互转化关系，通过研究流域水资源实时监控管理的基础理论和技术方法，开发和建设流域水资源实时监控管理系统，以充分利用和挖掘现有水利工程的内部潜力与整体综合优势，确保流域水资源的合理开发和高效利用，有力地支持社会经济的可持续发展。
2系统的构成与技术关键
研制流域水资源实时监控管理系统的主要目的是，以水利信息化促进水利现代化，以水利现代化保障水资源的可持续利用，并以水资源的可持续利用来支撑社会经济的可持续发展。该系统是以水资源实时监测系统为基础，以现代通信和计算机网络系统为手段，以水资源优化调度和地表水、地下水、污水处理回用、海水（微咸水）及外调水的联合高效利用为核心，追求节水、防污、提高水资源利用效率和最终实现水资源的可持续利用为目标，通过水资源信息的实时采集、传输、模型分析，及时提供水资源决策方案，并快速给出方案实施情况的后评估结果等，以确保实现水资源的统一、动态和科学管理，做到防洪与兴利、地表水与地下水、当地水与外调水、水质与水量、优质水与劣质水之间联合调度与管理，确保水资源与社会经济、生态环境之间的协调发展，以支撑社会经济的可持续发展。
流域水资源实时监控管理系统是一种动态的交互式计算机辅助决策系统，由水资源实时监测、实时评价、实时预报、实时管理、实时调度、决策会商、控制和后评估子系统所组成，是基于可持续发展的思想，根据现代水文水资源科学的有关理论，利用当代先进的系统分析、人工智能、计算机、多媒体及网络等技术，通过有关专业模型计算、分析和知识推理、判断等，为决策者提供流域水资源实时管理、调度方案，并允许决策者或专家根据自己的智慧、知识、经验、偏好和决策风格等进行定性分析与判断，直接干预方案生成及评价整个决策过程。
根据流域水文水资源特点和供用水特征，基于目前流域所面临的水资源短缺和水环境恶化问题，研究和开发流域水资源实时监控管理系统。该系统的技术关键主要包括：
（1）水资源监测网的调整和完善，河流纳污能力及其环境容量，水库或水库群运行规则、技术参数的校核与调整，洪水资源调控、污水处理回用与地下水人工回灌，污水总量控制与生态环境需水量，防洪与兴利统一调度，地表水与地下水资源联合运用管理等研究，以及水资源实时调度管理方案付诸实施后效益与风险分析、系统的标准化等。
（2）该系统由庞大而复杂的基础数据库、模型数据库、结果数据库、专业模型库和知识库等组成。其特点是系统规模庞大、处理的数据信息量大，模型运算复杂以及数据传输接口多，如何实现信息存储、加工、传输的专业化管理，是一个技术难点。流域的水价政策及水权分配问题，也是影响流域水资源合理开发和高效利用以及实时、统一管理的关键。
（3）如何建立和完善与现代水资源管理要求相适应的组织机构和高效、精干的执法队伍，以及如何制定科学的流域水资源管理规章制度、有关政策和法规条例等，以保障流域水资源实时管理、调度方案的付诸实施，指导流域水资源开发利用和保护。
3系统的主要功能
流域水资源实时监控管理系统的主要功能包括：水资源（及水质）的实时监测、评价、预报和决策支持（实时预报、管理及调度）以及控制、后评估等（如图1）。
图1流域水资源实时监控管理系统的功能框图
3.1水资源实时监测
水资源实时监测内容主要包括水情、水质、旱情以及其他信息等。在现有监测站网的基础上，建立和完善统一的水资源（包括大气降水、地表水、土壤水与地下水）动态监测（站点）网或监测系统（包括雨量、蒸发、径流、水位、水质、水温、墒情等监测站点），以及各取水口取水量、开采机井抽水量等监测网，各监测网或系统之间互通有无、资料共享，为水资源的合理开发、高效利用和有效保护及时快速、准确地提供完备的实时监测数据资料。
（1）雨量观测。目前采用的雨量观测手段主要是普通自记和人工观测，为了达到实时监测的目的，需要适时更新现有的观测设备，装配翻斗式雨量计并配备固态存储器等，使雨量观测工作方式更新为无人值守，有人看护的观测方式，实现雨量信息的自动采集及传递。
（2）水位观测。水位观测分为地表水和地下水两种，地表水多指河流水位和水库水位等，而地下水就单指地下水位。
①对于基本水尺在桥梁上（或附近有公路桥）的水位观测，特别是含沙量较大的站，建议采用气介质超声波水位计，再采用有线或无线方式将水位信息传输到站房。
②对于山区性河流，或断面稳定，含沙量较小的水位观测，采用测井式水位观测，装配浮子式或压力式水位计，通过有线或无线方式将水位信息传输到站房。
③水库站一般有自记井，只对其重新装配浮子式或压力式水位计，通过有线或无线方式将水位信息传输到站房
④地下水位监测目前主要分为手工测绳和自动监测仪两种。自动监测仪主要通过固态存储、电话网传输、手机网传输和电台传输等方式将实时监测到的数据传输到中心站。
总之，水位监测，建议均装配与雨量结合的水位雨量固态存储器，装配具有记录、传输、存储、分析等功能的自动监测系统，最终实现水位遥测自记，自动测报等功能。
（3）流量测验：在各中心站配备不同形式的桥测车及先进的仪器设备，开展桥测及周围地区的巡测；缆道及船测站，对现有设施设备进行更新改造，实现水文缆道程控自动化，配备机船，配备先进的测验仪器设备，全面提高流量测验的精度，充分满足防汛、抗旱和水资源统一调配的需要。对水库站现有的水文缆道进行维修、改造，实现水文缆道的程控自动化，保证流量测验的精度要求。
（4）取水口及灌区流量观测：对水库各取水口分明渠和管道两种，水位主要采用超声波自记水位计，流量测验分不同情况，选择适用的测流设备。而灌区的水位观测主要采用超声波自记水位计等，流量采取不定期电波流速仪率定方式，用水位～流量关系线推求径流量。
（5）机井开采量实时观测：地下水开采机井抽水量的观测，目前一般只有一些机井安装了水表，大部分机井均未安装水表。为了能准确取得地下水实际开采量的数据，掌握准确的地下水开采量，需要逐步或有重点地在地下水开采机井上安装水表。
（6）水质实时监测：水质污染具有理化成分复杂、多样和点多面广的特点，不仅受污染源的大小和数量影响，而且还受汛期洪水、降雨的影响。由于多种因素导致的综合结果，水质参数在成分和时空上的变化非常复杂。传统的人工现场水样采集、化验方式周期太长，难以及时、准确地反映水质变化的性质和过程，所以水资源的开发利用和保护等工作得不到有效监控与科学的管理。水质实时监测就是采用水质自动监测仪器、远程传输设备、在线监控和数据处理软件，实现对水质参数的连续采集、分析、存储，并在监测指标超过污染标准时，发出警报，做出污染类型分析等。
（7）墒情实时监测：主要针对大中型灌区的土壤墒情进行实时监测，为适时、适量的节水高效灌溉提供信息支持。并在条件许可的情况下，探讨利用遥感技术实时预报土壤墒情（中小尺度上）的可能性，即利用实时遥感信息，根据大中型灌区土壤墒情的实时监测数据，通过与遥感解译模型进行联接和耦合计算，实时提供整个流域不同灌区的土壤墒情，为流域节水高效农业的健康发展提供可靠的依据。
3.2水资源实时评价
水资源实时评价主要是指在时段初对上一时段的水资源数量、质量及其时空分布特征，以及水资源开发利用状况等进行实时分析和评价，确定水资源及其开发利用形势和存在的问题等。
（1）水资源数量实时评价：根据雨量、河川径流、地下水位等实时监测资料等，通过与历史同期的对比分析，确定和评价水资源数量及丰枯形势等。
（2）水资源质量实时评价：根据实测的河流、水库、引水渠的水质实时观测和地下水质实时监测资料等，通过与历史同期的对比分析，确定地表水和地下水的水质状况及污染态势。其主要评价内容包括：污染程度、范围及主要污染物，水资源质量，重要河流污染负荷及削减量等。
（3）水资源开发利用实时评价：通过对各取水口取水量、开采机井抽水量和地下水位等实时监测资料，对供用水量进行实时评价，通过与历史同期的对比分析，实时分析和评价各种水利工程的供水量、不同行业的实际用水量，供用水结构、节水水平，水资源开发利用程度以及当地水资源进一步开发潜力，并实时圈定地下水的开采潜力区、采补平衡区和超采区等。
3.3水资源实时预报
水资源实时预报主要包括来水预报和需水预报两部分，来水预报又分为水量预报和水质预报。水量预报包括地表水资源量预报和地下水资源量预报，地表水资源量预报既可细分为当地水和外来水（包括引调水）预报，又可分为汛期径流预报和枯季（非汛期）径流预报。需水预报分为工业、农业、生活和生态环境需水量预报。
（1）河川径流量实时预报。根据河川径流的形成机理和产流规律，将河川径流量实时预报分为汛期径流实时预报和枯季径流实时预报两种。汛期产汇流机制主要是超渗产流和蓄满产流、超渗与蓄满综合产流模式：而枯季径流主要是遵循流域的退水规律。因此，汛期径流实时预报模型与枯季径流实时预报模型是不同的，需要分别建立预报模型对汛期径流量和枯季径流量进行实时预报。
（2）地下水资源量实时预报。首先分析地下水的形成规律和补给、径流、排泄条件，以及地下水的赋存规律；然后根据抽水试验等确定含水层的参数分区，并利用试验资料和长观资料确定有关水文地质参数；最后利用均衡法或数学模拟模型法，分析和预报地下水资源量、可开采量及地下水动态分布。
（3）水质实时预报。利用获得的实时水质监测和污染物排放量等信息，通过所建立的水质实时预报模型，实时预报地下水与地表水水质状况、污染物类型、污染范围及污染程度，及时提供水资源污染态势等信息。
（4）需水量实时预报。根据需水量预报要求，本次将需水门类分为生活、工业、农业、生态环境等四个一级类，每个一级类可以再分成若干个二级类和三级类。根据具体情况和需要，还可以再细分为四级类。根据上述分类方法，可比较容易地合并有关各需水项，获得需水量过程。
3.4水资源实时决策支持
水资源实时决策包括水资源实时预报、水资源实时管理和调度，以及决策会商等。
（1）水资源实时预报。对于水资源实时预报，尤其是汛期径流预报和需水预报，由于受到诸多非确定性因素的影响比较大，很难准确预报，因此需要专家的会商支持、吸收和借鉴领域专家的知识和经验，以便较准确地预报和确定未来的来水与需水过程等。
（2）水资源实时管理。利用水资源实时评价和实时预报结果等，通过水资源实时管理模型计算，结合领域专家或决策者等积累的知识、经验和偏好，分水协议、水价政策的经济调节作用等进行综合分析，最后提出水资源的实时管理方案，为水资源的合理开发利用和保护等提供决策依据，为水行政主管部门科学地行使其监督和管理职能提供支持，以确保水资源的可持续利用。
（3）水资源实时优化调度。通过前面制定的年度内水资源管理方案，确定水资源优化调度的规则和依据；根据各时段水资源的丰枯情况和污染态势，通过建立水资源优化调度模型，确定水资源实时调度方案。
（4）水资源决策会商。决策会商是指通过对实时、历史和预报、管理与调度的各类信息进行重组和加工处理，为讨论和分析水资源的丰枯形势和污染态势，以及最终确定水资源实时管理和调度方案提供全面的支持。根据利用水资源实时管理模型和调度模型确定的若干管理、调度方案，以及提供的每一种方案的综合效益分析结果，领导决策层和领域专家，通过全面分析对比和协商、讨论，如认为其中一个方案合适则选择之，并付诸实施。如认为必须进一步做新的方案，则通过水资源实时管理、调度系统，计算和提出新的管理、调度预案，供决策者对新老方案进行对比和选择。
总之，在面临重大的水资源决策时，决策会商机制显得非常重要，有关利益冲突的各方，可以根据所提供的各种预案，包括水资源实时预报方案、实时管理预案和实时调度预案，分析其优劣，进行协商，确定能为有关各方所接受的方案。
3.5远程自动控制
控制可分为手工控制和自动控制、半自动控制等，主要是对重要的取水口和开采机井、引水闸门等的控制。根据需要和可能，有重点和有选择地建立一些远程自动控制系统是必要的，也是将来的一种发展方向。
3.6监控管理后评估
为了不断改进和完善系统的各项功能，需要对系统的重点功能进行后评估。主要内容包括：针对水资源实时调度、管理方案的合理性、实施效果以及预报方案的准确性、控制情况等进行评估，重点分析导致调度、管理方案不合理和效益不好、预报不准确的原因等。
最后，将研制的有关部分内容和功能模块进行集成，最终建立一套较完整的基于GIS的水资源实时监控管理系统，并进行试运行；通过系统的试运行不断进行修改和完善，最后正式交付使用，并保证系统能够稳定运行。
关键词：GPS，集群通信，车辆监控系统
1.概述
GPS车辆监控系统是利用GPS接收机、无线通信、地理信息技术对移动用户进行监控、调度、指挥的新型车辆管理系统。按照子功能划分，车辆监控系统由三部分组成：定位部分、通信部分、显示部分。其中，比较常用的通信方式为常规通信、集群通信、GSM的短信息业务三种。
基于常规通信的车辆监控系统，其设计、组网及使用相对简单，但其作用范围较小；GSM的短信息业务用于定位数据传输目前较为流行，其覆盖范围大，可以全国漫游，但是其时延问题是制约其发展的瓶颈，且其呼叫功能无法与集群系统相比；集群系统是专用的调度指挥系统，对某些特殊单位而言具有不可比拟的优势。本文就集群方式下GPS车辆监控系统的设计及信道利用等方面进行介绍。
2．集群系统
无线集群实际上就是多信道中继（转发）系统中自动共享若干个信道，并在此基础上集小群（组）为大群（组），加上诸多呼叫、故障处理等功能而形成的无线通信系统。
和常规通信方式相比，集群通信系统具有信道利用率高、服务质量好、通话阻塞率低、通话具有私密性、系统智能化程度高、具有交换功能、可与PABX或PSTN互连等优点。
集群通信系统的分类方法有多种，按照信令类型分有模拟信令、数字信令及混合信令系统；按照信令方式分有共路信令方式和随路信令方式；按照话音分有数字集群、模拟集群；按控制方式分有集中控制、分散控制等等。目前较为广泛使用的为集中控制方式的模拟集群系统，信令有MPT1327标准的，也有非公开标准的。基于MPT1327标准信令的系统，传输车辆定位数据可以在信令信道中进行；而非公开信令标准，车辆定位数据只能在话音信道中进行。相应地，对车辆的数字信息必须进行调制才能在话音信道中传输。
3．基于集群通信方式的GPS车辆监控系统
3．1系统组成
基于集群的GPS车辆监控系统如图1所示。其中，集群网为系统提供无线通信链路以进行话音和数据传输，数据传输可以利用话音的多种呼叫方法实现。
图1GPS车辆监控系统组成
监控中心以矢量化电子地图为背景，监控软件具有实时显示移动用户的所有信息以及信息查询功能。同时，监控中心兼有差分基准站的功能，为整个监控范围内的移动用户提供差分GPS修正信息，使车辆定位精度提高到10米以内。各移动用户设备由集群电台和GPS接收机及控制逻辑电路组成，控制电路不仅形成系统需要的逻辑时序，还具有数据处理功能，包括调制解调器。
3．2信道利用方式
在集中控制方式的集群系统中，各个信道的管理在一个控制信道上实现。移动用户守候在控制信道上，发起呼叫或接收呼叫均在该信道上进行。一旦申请到信道，则主呼方和被呼方在申请到的信道上完成话音联络，之后转换到控制信道上守候。
利用话音信道传输车辆定位数据，每传输一次定位信息，电台都需要申请一次信道，而申请时间不传输任何数据，时间利用率较低；且申请不到空闲信道时，该车辆的信息就会丢失。所以传输数据的用户应该设置优先级，以保证数据的可靠传输。
3．3呼叫方式
在集群通信系统中，用户的呼叫方式有：单呼、组呼、群呼、私密呼叫等。基于GPS的车辆监控系统，为提高系统定位精度采用差分方式，差分信息由监控中心以组呼的方式下发，分配在同一组内的用户均可接收。
为使各移动用户的数据都能够实时采集，采用时分多址（TDMA）的方法，即各车辆按照图2所示的时序依次发起呼叫。其中两相邻用户之间的时间间隔包括数据发送时间和保护时间（防止数据相互影响）。一个采样周期内可容纳的用户数为，其中，为采样周期。
为了避免监控中心对某用户的话音调度影响其它用户的数据传输，话音呼叫和数据呼叫分别在不同的组进行。移动用户传输数据时工作在数据组，利用专用信道完成。当监控中心需要对某用户进行话音呼叫时，首先发送一个切换命令将该用户的组号设置为话音组，而后再进行话音呼叫。在规定的时限内完成通话，由用户自动切换到数据组再传输数据。
在监控中心，话音呼叫和数据呼叫分别利用不同的无线集群电成。
3．4同步方式
在GPS车辆监控系统中，通常采用异步的数据传输，接收端和发送端不需要同步。但是，各移动用户的数据采集为时分多址方式，相互之间的时序关系不能混叠，也就是说，移动用户之间必须同步。
各移动用户的同步方式有两种：①利用GPS接收机的秒脉冲进行同步；②利用监控中心发送广播同步码进行同步。秒脉冲和同步码均提供给各移动用户统一的时间起点，不同车辆的发送时隙由不同的延迟来产生。利用监控中心发送同步码，可以在一个采样周期内发送1个同步码，也可以周期性地发送多个同步码。
3．5数据传输格式
监控系统中的数据传输分上行和下行两部分。上行数据主要为被监控车辆的实时位置、速度、时间、状态（包括报警、故障等）；下行数据主要为GPS差分修正信息，采用RTCM－104格式的通用电文，如果是监控中心同步的方式，还包括广播同步码。
A．上行数据格式
数据报头用户地址纬度经度速度时间车辆状态
B．下行数据格式
数据报头广播同步码RTCM电文调度命令用户地址
上行和下行的数据报头不同，用于对上、下行数据的解码。用户地址指是各监控车辆的识别号码，调度命令为监控中心对相应地址车辆的操作，如紧急救援、去某地运输、关闭汽车引擎等，广播同步码在利用秒脉冲同步的系统中不用。车辆状态由驾驶员根据实际情况输入，如遇劫报警、车辆故障等。
4．结束语
为了将先进的信息技术引进江水北调系统，利用信息技术，提高工程管理水平，改变传统调度方式实时性差、主观性强的弱点，省水利厅于2001年立项建设苏北地区水资源配置监控调度系统工程。工程分两阶段进行。第一阶段进行通信传输及计算机网络系统、信息采集系统、运行监控系统、综合数据系统、调度运行系统和决策支持系统等6个子项目建设。
通信传输及计算机网络系统
通过通信传输及计算机网络系统建设，形成以省水利厅为中心，沟通系统地域分中心、工情水情分中心及江水北调一线7市水利局，联系全系统199个测站，集中与分层、分布相结合的苏北水利信息传输网，实现全区域水资源数据的充分共享，实现苏北水利系统的网上办公自动化。
信息采集系统
工程建成后，将在苏北地区建立起高密度的水、雨、工情自动采集站网，实现天然河道断面过水流量的实量监测。系统选用先进、可靠的传感设备，由现场控制终端（RTU）自动实时采集运行数据，经多种通讯信道，向省中心、分中心定时、不定时上报相关水、雨、工情信息。各分中心收到数据后，进行分析、校验，统一录入水文实时和历史数据库，供用户校核、查询、统计、使用。
运行监控系统
系统建设闸站运行监测监控系统18处。在工程现场实时采集、存储运行电量、开关量、温度量等多种数据，部分数据通过网上传至工情分中心数据库和省中心数据库。水利信息网上的用户均可以通过Web方式查看工程实时运行状况，并可以设定任意时段，查询工程运行数据及相应的过程曲线。
综合数据库系统
系统建立调度运行系统综合数据库，将采集到的各类数据分层次、分类别进行筛选，及时整理后入库，供调度运行系统和决策支持系统使用。系统综合数据库与水利厅基础数据库相联，实现资源共享。
调度运行系统
调度运行系统包括：来水预报模型、需水预测模型、实现水量调配模型和在线水流仿真模型。
来水预报模型可根据综合数据，按年、月、日预测江水北调系统中各个区域的各种调度时段的来水量和短期内长江三江营潮位，为科学调度提供来水预报信息。需水预测模型可以按不同条件，模拟出各受水区的需水量和需水过程线，为科学调度提供需水预测。实时水量调配模型是在来水预报和需水预测的基础上，自动校核系统当前蓄水量和可调水量能否满足预测用水量的要求。在线水流仿真模型将直观形象地模拟出江水北调系统中各泵站、涵闸、湖泊等水利工程在不同水源配置方案下的运行状态，实现对水位、水量等动态要素的实时过程描述。
支持决策系统
支持决策系统充分依托综合数据库资源，整合信息采集、运行监控和调度运行系统，在省水利厅中心计算机上，运用灵活的图形、图像、声音及视频等表现手段，以动画、影像等多种形式，在线反映江水北调系统运行状况；建立人工交互式总控平台和决策生成平台，并按照决策者要求生动生成调度方案，进行方案比选和模拟，实现系统沿程用水的在线评估与事后评估。
关键词：智能大厦保安监控保安监控系统集成
1智能大厦保安监控系统的概念
1.1保安监控系统的作用
随着我国改革开放的推进,一批批适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的智能大厦拔地而起。
为了防止各种偷盗和暴力事件的发生和危害,确保大厦的安全,生命和财产不受损害,智能保安系统的设置是必要的。
随着科技的发展,新的犯罪手段对保安系统也提出了新的要求,在信息时代的今天,对钱、财物、人身安全的保护是一方面,而对储存在计算机里的大量的重要文件、数据,更需要保护。
在一个智能化大厦内,不仅对外部人员要防范,对内部人员也需要加强管理;对某些重要的地点、物品,以及重要的人物也需要特殊的保护。因此,对现代化的大厦,需要设置多层次、立体化的保安系统。
1.2保安监控系统的等级
1.2.1确定防护等级
(1)相关规范
《安全防范工程程序和要求》GA/T75一94
《安全防范系统通用图形符号》GA/74一94
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-94
根据上述规范,结合安全防范的风险状况和工程实际情况,从而综合确定安全系统达到的防护等级。(2)安全技防系统的种类
周界报警系统;
玻璃破碎报警装置组成的大厦外墙的警戒系统;
电视监控系统(图像复核系统）；
入侵移动探测报警系统;
音频监听系统(声音复核系统);
强光照明系统;
(3)安全防范等级及主要配置(按四级划分)
A.四级防护安全防范系统
营业场所(指银行)的门、窗应设开关式报警装置(如门磁开关);
设置手动或脚踏式紧急报警装置和联动警铃;
报警信号应送保安值班室及附近公安机关。
B.三级防护安全防范系统
与四级防范系统装置相同;
设置空间立体防范系统:设空间(室内与走廊)入侵探测器;
中心控制设备具有监昕复核(录音)功能,记录报警发生的时间、士也点;
对营业室、主通道设电视监控
报警系统与公安报警网。
C.二级防护安全防范系统
与三级防范系统装置相同;
电视监控设备具有自动、手动切换功能,多画面显示功能;
对于实行柜员制的营业场所,应设一对一的摄录像装置;
密码控制由专人操作报警系统的启停、布防、撤防、旁路、复位等;
控制中心设备具有有线、无线及其互转换功能,保证报警信号准确且送往有关接警部门;
有条件的营业场所设人口控制系统,实行信息卡出入(门禁系统)。
D.一级防护安全防范系统
所选探测器应有两种及以上不同探测技术组成的入侵探测系统;
营业场所营业期长时录像。遇突发事件时,应自动启动照明、录音、录像;统);
设出入口控制系统,通过信息卡对主要分区的人员分级、分档管理;
中央控制室应能在接受报警信号同时立即识别部位、,性质(抢劫、盗窃、火灾、故障等),且在屏幕上显示、打印、记录、存储报警时间、地点、性质及处置预案;
其余与二级防范系统相同。
1.2.2保安监控系统的层次
(1)外部入侵保护:此部分是预防外部无关人员侵入,需相应设置周界、门窗、通道、出入口等的报警、复核等处置措施,防罪犯于区域之外。
(2)区域保护:此道防线是探测非法入侵此区域者,把信息送往监控中心,中心作出处理。
(3)目标保护:这道防线是对特定目标的保护,如保险柜及重要房间。
2保安系统的结构
在科技发达的今天,再不仅仅是加锁、站岗、放哨等的传统防范设施。锁无论怎么坚固总可以被打开,精神抖擞的哨兵也有打盹儿的时候。在今天,利用现代计算机技术、现代通信技术、现代控制技术和现代图形显示技术(即4C技术)制造出智能防盗保安系统,各子系统独立发挥其功能,同时子系统间又集成为一个防范统二体,从而确保大厦的安全,营造一个极好的工作、生活环境。2.1出入口控制
2.1.1控制原理所谓的出入口控制就是对出人口的管理,该系统控制各类人员的出人以及他们在相关区域的行动,通常被称作门禁系统。其控制的原理是:按照人的活动范围,预先制作出各种层次的卡,或预定密码。在相关的大门出入口、金库门、档案室门、电梯门等处安装磁卡识别器或密码键盘,用户持有效卡或密码方能通过或进入。由读卡机阅读卡片密码,经解码后送控制器判断,如符合,门锁被开启,否则报警。
2.1.2持卡方式的特点
(1)卡的密码可随时从系统中取消,不怕丢失,不怕带走。
(2)卡的密码带有时间性,可预先设定有效时段。
(3)持卡人在所有出入口的活动都被计算机记录在案,可随时打印、分析。
(4)节省管理人员。使用计算机管理系统,在控制室就可以控制全部出入口。这样,不仅提高效益,节省人力,也避免了人为的失误、提高了保安效果。
2.1.3门禁系统的种类
有光学卡、磁矩阵卡、磁码卡、条码卡、红外线卡、铁码卡、感应式卡,以及生物辨别系统,如指纹机、掌纹机、视网膜辨识机、声音辨识机等等。从接触卡到非接触卡,从l00mm到几千mm的感应卡均被广泛采用。
上述各种卡对应着各种门禁机,门禁机主要有联网型和非联网型(独立型)。有单门门禁机,也有双门及四门、八门的门禁机。这使得门禁的应用非常灵活。配合门禁机还有门磁开关和按钮等。若干门禁机与门禁系统的从门控制器与主门控制器相连。门禁机和门控制器内部由计算机控制,门禁机所需电源常为DC12V,由门控制器提供,一般在控制器附近都设有电源AC220V50Hz/DC12V。
2.1.4门禁系统设置部位
对于综合性智能大厦而言,设置部位大致有:各重要办公室、金库、银行营业室、中央控制室、各通信、弱电机房等。
2.2防盗报警系统
2.2.1防盗报警器的作用防盗报警系统就是用探测器对建筑物内外重点区域、重要地点布防,在探测到非法入侵者时,信号传输到报警控制器:声光报警,显示地址,有关值班人员接到报警后,根据情况采取措施,以控制事态的发展。防盗报警系统除上述报警功能外,尚有联动功能。诸如:开启报警现场灯光(含红外灯)、联动音视频矩阵控制器、开启报警现场摄像机进行严视,电视矩阵控制器一系列联控:使监视器显示图像、录像机录像、多媒体控制器自动或人工操作等等这一切都可对报警现场进行声音、图像等进行复核,从而确定报警的性质(非法入侵、火灾、故障等),以采取有效措施。
2.2.2防盗报警系统的构成
智能建筑的防盗报警系统,负责建筑内各个点、线、面和区域的侦测任务。它一般由探测器、区域控制器和报警控制中心三部分组成。(1)探测器
探测器负责探测人员的非法入侵,有异常情况发出声光报警,同时向区域报警器发送信息。
开关:开关是基本、简单、经济而有效的探测器。常用的有:微动开关、磁簧开关两种。线路连接分常开、常闭二种。开关的闭合或开断,使电路导通启动警报。
光束遮断式探测器:目前用得较多得是红外对射式,它由红外线发射器和接收器组成。当罪犯跨越门窗或其它防护区时,遮断红外光而弓|发报警。为确保此类探测器的准确需配置频率和相位鉴别电路。
热感式红外探测器:也称被动式立体红外线探测器。它是利用人体温度来进行探测的。众所周知,任何物体,因表面温度不同,会发出强弱不等的红外线,即辐射出的红外线波长不同。人体所辐射波长约10μm,这一特性被用来制造热感式红外探测器。其中焦电式具有最佳的灵敏度和响应速度。故目前用得较普遍。其上设有7～15问n波长的带通滤波器。以屏蔽非人体红外波,确保报警准确。
微波物体移动探测器:利用微波设备对移动物体(含人)发射和反射频差的多谱勒效应,即可探测出人的入侵。
超声波物体移动探测器:与微波移动探测器类似,但波长有差别,超声波频率常在20KHz以上。
侦光式移动探测器:必须在有光线的环境中才能使用,其原理是利用二个光电池组成差动探测装置,能探测出周围光线的微量变化。
玻璃破碎探测器:它是利用压电式拾音器,装在面对玻璃面的位置,它对玻璃高频声有效检测、报警,已广泛用于门窗防护上。
还有其它一些类型探测器,此处从略。
(2)区域报警器
通常一台区域报警器能容纳8个回路的输入信号,经处理,信号送往电视监控系统的视频矩阵切换控制器,以实现联动控制。在一般的系统中,区域报警器≤8台,即≤64个回路,当多于64个回路时,需改用微机控制的报警系统。
(3)报警控制中心
报警控制中心,通常和电视监控中心合设。其功能是通过控制键盘查看系统工作情况,突发事件的报警可在监视屏上自动弹出报警部位,并记录时间和地址。目前,部份产品在中心设报警输入卡,容量为128路/块,根据需要可增高至2048个点。报警插入卡与CCTV控制器的连接是RS232口。
2.3闭路电视监视系统
在保安系统中越来越多的应用电视监控系统。它使管理人员在控制室便能看到大厦内外重要地点情况,给保安系统提供视觉效果,为消防、楼内各机电设备的运行及人员活动提供了监视手段。
2.3.1闭路电视监视系统的基本结构
依功能基本结构可分为:摄像、传输、控制和显示与记录四部分。
(1)摄像机
摄像机是监视系统的重要部件。而大量采用电荷稠合式CCD(charge一cowpleddevice)摄像机。摄像机色彩有黑白与彩色之分。根据用途和经济状况选取其一。摄像机的靶面大小用1/3、1/2、2/3寸来表示。在选镜头时要注意配合二者的尺寸。
摄像机有PAL、NTSCK和SECAM三大制式,中国选用PAL制式。选取摄像机时,还需考虑照度要求,如需要可选取红外灯饰。
(2)镜头
设计中镜头的选择同摄像机的选择是同等重要的。选择镜头的依据是观察的视野和亮度变化的范围,同时兼顾CCD摄像机的尺寸,它们之间的关系是:视野决定用定焦距还是变焦距的镜头,定焦距取多大焦距,变焦距选择什么范围,亮度的变化决定是否使用自动光圈镜头。
清晰度:是镜头的重要指标。想成像清晰,则分辩率要高,即在单位长度上能分辨的黑白条纹数大,一般用公式求得:
N=180/h
N----镜头分辨率(对线/厘米)
h----画幅格式的高度(厘米)
通常1/2"画幅4.8x6.4(mm2)N=38对线/mmh=4.8mm
1/3"画幅3.6x4.8(mm2)N=50对线/mmh=3.6mm
镜头的尺寸:目前有1、2/3、1/2、1/3和1/4寸等。一般镜头与摄像机同尺寸或镜头尺寸大于摄像机尺寸。
焦距:镜头的焦距和摄像机靶面大小决定了视角。靶面(摄像机靶面)一定,焦距短,则视野大,焦距大,则视野小。用w·h分别表示CCD靶面的宽度、高度,f为镜头的焦距,那么可求得视角值。
Qh=2tan-l(w/2f)(0)水平视角
Qv=2tan-l(h/2f)(0)垂直视角
光通量F:光通量指示光线入镜头的多少,是焦距与通光孔径的比值F=f/φF光通量(无量纲);f一焦距(mm);φ----通光孔径(mm),镜头规格中常标注最大F值,如6mm/F1.4,此镜头通光孔径为4.29mm。光线变化较大场合(如室外)需自动光圈镜头。
总之影响摄像效果的有六大因素:被摄物尺寸、被摄物细尺寸、被摄物与摄像机镜头的距离、摄像镜头的焦距、光学接收器的尺寸(靶尺寸)、镜头及摄像系统的分辨率。设计中要综合考虑。
(3)信号传输
视频信号的传输:传输方式有一般同轴电缆、平衡对电缆、电缆电视同轴电缆、光缆、电话线等,国产SYV-75-2～75一33-2的波阻抗为750,电容不大于76PF/m,30MHz时的衰减不大于0.86dB/m。
控制信号的传输:控制中心要对现场的设备进行控制,一般都通过设备解调器进行。常用的控制方式有:通信编码的控制方式和同轴视控。前者是把控制信号串行编码:用单根线路传送多路控制信号。其控制距离可达1km,如中间加放大处理,可达10km以上,如利用光缆,则距离会更远。后种方式即同轴视频控制方式,这种方式是视频和控制信号复用一条同轴电缆。此种方式也有二种办法,其一,是把控制信号调制在与视频信号(50Hz～4MHz)不同的主页率范围,然后与视频信号复合在一起传输,到现场再把它们分解开(解调)。其二,是利用视频信号场消隐期间传送控制信号。目前使用第一种。
(4)显示与记录
此类设备包括监视器、录像机及视频处理设备,这些设备都安装于控制室内。目前监视系统专用录像机用普通带l80分钟可录如,最长可达960h。除了长时外,录像机还需遥控功能,能用控制信号操作录像机。
(5)视频切换器
视频切换器的使用,可用少量监视器看多个监视点,目前设备有几路输入,1路输出,还有几路输入,m路输出,这极大地提高了监视器的效率。
还有多画面分割器二在一台监视器上同时可观看多路监视信号,此技术在控制中心也被普遍采用。
2.4停车场管理系统的保安功能
一般的智能大厦地下室均设有停车场,对停车场进行自动化管理是必要的,停车场管理系统的功能大致有:出、人口控制、泊车位导向、摄录车辆外形、特征、牌号、记时收费。其中车牌影像识别系统具有保安功能,它可防止偷车事件发生。当用户人场取票或使用月票、储值票时,电脑会通过人口处的摄像机,将车型、车牌号码的彩像记录,同时也记录下该入场票或月票、储值票的编号。当用户离场付费或验票时,电脑会自动将该车编号票证持有者拥有的车辆的车牌、车型等与在入场时留下的录像的车牌、车型等同时显示在显示屏和闭路电视监视器上,工作人员确认后,自动开启闸门放行,同时这些图像存入计算机硬盘备查。
2.5电梯控制系统的保安功能
对于高层或超高层,电梯控制系统的保安管理显得重要。某种程度上涉及到全大厦的安全。
保安功能:电梯楼层控制系统。大厦的电梯根据需要设置时段管理,如下班后某些电梯停止运行,而另一些电梯按需要运行。在运行的电梯中并非各层都停,而是根据持有有效卡所前往的楼层停,这部分电梯设有智慧卡读卡器,经读卡器识别有效卡,电梯送达相关楼层。无有效卡者,电梯不予开门,这便有效的控制了楼层人员的活动空间。从而确保大厦安全。
2.6巡更管理系统
智能大厦根据需要设置巡更管理系统。其作用是保安人员定点定时前往巡视,把“巡视到位"信号送回保安中心,以示巡更路途平安无事,若“巡视到位,,信号未按时按点返回,则巡视途中即有突发事件发生,保安中心将据此采取措施。
巡更系统就是将巡更开关安装在指定的巡更点上。通常设置门禁机来满足巡更的要求。
3智能大厦保安系统的具体实施
保安系统的实施,首先应根据相关规范及大厦功能要求确定安全防范等级,在此基础上,布置安防系统现场设施,确定规模、选型、安装调试、15f丁。
3.1门禁系统
3.1.1门禁机(读卡器)的设置
根据需要在门外设置(含房间、楼梯间、通道等)距地1.2～1.3m选型一般为感应卡式,根据重要性可选指纹型或瞌孔型门禁机,可双面门禁,也可单面门禁(室内设出门按钮)。
3.12从控制器
门禁机和门禁主机的连接设备,根据需要从控制器可连一、二、四、八个门禁机。从控制器电源设备选定:AC220V50Hz/DC12V,l-5A。
3.1.3主控制器
主控制器由计算机硬件和软件组成,安装于中央控制室。其中包含各种控制扩展板,遥控程序设置器,机上显示板,数据存储转移模块等。
3.1.4巡更系统读卡器
读卡器(读头)就是门禁机(巡更开关)。此部分可纳入门禁系统一并设置。
3.1.5电梯门禁系统
前已述及,在部分电梯设置读卡器,持有效卡可前往相关楼层。
3.1.6特别说明
(1)智能大厦可实行-卡通门禁管理,还可进入-卡通消费系统。
(2)门禁系统应能在火灾时自动开启相应的门。可利用火灾联控装置来完成此功能。
3.2防盗报警系统
3.2.1各种探测器的设置
根据需要把防盗双鉴探测器、被动红外束射探测器、玻璃破碎探测器、各种开关等布置于大厦出入口、楼梯间、电梯厅、需要防护的门窗、重要办公室、重要机房等场所。按照不同的布设环境选择不同报警器和安装方式(如壁挂、吸顶)。
3.2.2声音复核装置的设置
在需要声音复核的场所设置微型监听器(电子监听器),一般采取壁挂方式距地2m左右,监听器与音频矩阵箱间线路多为二芯屏蔽对绞线,如RVVP2×0.5mm2。在控制中心设有音频矩阵箱,该箱与视频切换/控制主机间采用RS485接口,采用对绞线RVVP2×0.5mm2连接。
3.2.3报警控制中心设置
在小容量系统(路数≤64):通常按分区设置八路报警接口箱,八台箱使回路可达64个。报警头与报警接口箱间,通常为3芯屏蔽线,RVVP3×0.5mm2。报警接口箱与视频切换/控制主机间采用RS-485串行接口,对绞线RVVP2×0.5mm2。
当系统≥64回路时,有两种解决方案:
其一:选择大容量系统,该系统配置128路报警输入卡,系统容纳8～16台报警输入卡,则容量可达2048路报警。如还不够,可多系统组合。
其二:采用门禁/报警管理系统。系统参数:持卡人数65000;门禁机16320;报警防区(路数)130560;报警输出130560;本地打印机225台;报警状态屏1020个;且支持计算机间加密传输技术……。各设备间连接方式为RS-232/RS一485接口,对绞屏蔽线RVVP2×0.5mm2。
3.3闭路电视监视系统的设置
3.3.1摄像机的设置
根据不同环境选定不同摄像机以及不同的安装方式,如摄像机是黑白的还是彩色的,镜头配置的选择,焦距多大范围,自动调焦、光圈、聚焦是手动调节,固定焦距,摄像和镜头尺寸的配合,是否设置云台,安装方式的确定,是否选择球型、半球型摄像机(尺寸的确定),在大厅和电梯轿厢内选择广角镜头,摄像机防护罩的选取、照明灯具的选取等都随功能的不同而异。
摄像机(含镜头)的控制:由控制器解码器完成。解码器因功能不同而种类很多,但都是在接收矩阵主机传来的信号后去遥控云台,镜头和辅助设备的动作。解码器与矩阵/控制主机间的连接有二种方式:“C'''',型(同轴控制)和“D型"(对绞线控制)。前面已述及,同轴控制“C?quot;因设备造价高昂而应用较少。对绞线控制“D型",即RS485方式可控距离达3km。且这种方式可用于光纤、微波以及其它传送方式。
特别提示:保安监控系统的线路因现场设备安装位置一般是在走廊、大厅和房间的上部,有的紧贴吊顶,而且同轴电缆和对绞线也较便宜L运行管理独立,所以一般不宜与大厦综合布线电缆合用。当然其它数据、图像的传输就另当别论了。
3.3.2中央控制室的设置
为了保安工作的方便,一般中央控制室随保卫部门设于大厦首层。其设备主要包括:视频矩阵切换/控制主机,报警接口箱,音频矩阵箱,字符发生器,录像机,主控键盘,副控键盘,音视频监视设备,多媒体终端以及电源设备等。
视频矩阵切换/控制主机,目前有各种输入/输出规格,如8×2,8×4,16×6,96×8,还有视频96人/8出,音频96入/8出一64路报警8控制键盘等。特大型系统有视频4096入/4096出一报警2048路,32台键盘的切换/控制主机。在设计和安装实施中,根据需要留有余量,设置规模,选定设备。
