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關(guān)鍵詞GPRS;熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng);通訊終端;調(diào)度中心
1引言
我國北方地區(qū)冬季供暖普遍采用集中供熱方式。通常一個城市有幾個區(qū)域供熱網(wǎng),一個區(qū)域供熱網(wǎng)包含有幾十個到上百個換熱站。為了使熱網(wǎng)盡可能地在最佳工況下穩(wěn)定運行,熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)需要將各換熱站的運行數(shù)據(jù)傳送給調(diào)度中心,以便調(diào)度人員隨時了解各換熱站的工作狀況和有關(guān)信息,實現(xiàn)全網(wǎng)的熱能統(tǒng)一調(diào)配。
熱網(wǎng)的特點是點多面廣,距離較遠(yuǎn),現(xiàn)場情況千差萬別。因此,我國多數(shù)城市的熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)都沒有專門鋪設(shè)通信線路,而是采用數(shù)傳電臺或電話線撥號上網(wǎng)【1-3】。采用數(shù)傳電臺作通信設(shè)備,需要向無線電管委會申請專用頻點,易受風(fēng)雨雷電的影響,需要人工巡查維護(hù),并且由于體積大和發(fā)射功率大,易對儀表運行造成干擾。利用電話線撥號上網(wǎng)方式,雖然安裝費用低,但運行期間電話費很高,速度不穩(wěn)定,也無法很好的滿足系統(tǒng)需要。
針對上述兩種通信方式存在的不足,本文采用GPRS無線通信方式予以解決。GPRS是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展的一種新的承載業(yè)務(wù),目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)【4】。現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)可以提供全面的GPRS覆蓋。GPRS網(wǎng)絡(luò)具有如下特點【5】:永遠(yuǎn)在線、按流量計費、高速傳輸、組網(wǎng)簡單靈活、維護(hù)便捷、使用安全。因此,使用GPRS構(gòu)建熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng),可以充分彌補現(xiàn)有通信方式的不足。
2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與總體方案設(shè)計
熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)由換熱站現(xiàn)場測控設(shè)備、GPRS通訊終端和調(diào)度中心組成。系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖
監(jiān)控系統(tǒng)的工作過程一般分為以下幾個步驟:
(1)現(xiàn)場測控設(shè)備實時采集熱網(wǎng)運行數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析,根據(jù)分析結(jié)果對換熱站設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié);
(2)響應(yīng)GPRS通訊終端的數(shù)據(jù)發(fā)送請求,將采集處理后的數(shù)據(jù)上傳給通訊終端。通訊終端將數(shù)據(jù)打成IP包,通過GPRS網(wǎng)絡(luò),經(jīng)Internet發(fā)送至調(diào)度中心;
(3)調(diào)度中心軟件將IP包解包,還原數(shù)據(jù),并根據(jù)熱網(wǎng)總體運行情況實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
本文主要設(shè)計通訊終端和調(diào)度中心兩部分。設(shè)計的主要內(nèi)容包括終端硬件電路設(shè)計、TCP/IP協(xié)議處理、終端與調(diào)度中心的互聯(lián)、調(diào)度中心的網(wǎng)絡(luò)接入與功能實現(xiàn)等。
3GPRS通訊終端設(shè)計
3.1硬件電路設(shè)計
通訊終端的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示,其中最主要的是微處理器和GPRS模塊。本設(shè)計采用PhilipsLPC2106作為微處理器,它是一個支持實時仿真和跟蹤的ARM7TDMI-SCPU。考慮到其內(nèi)部已帶有一個64KB的SRAM和一個128KB的高速Flash,因此無需外擴存儲器。
GPRS模塊選用SiemensMC39i,可工作于EGSM900和GSM1800兩種模式,支持語音、短消息、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和傳真等。模塊內(nèi)集成天線、RF和基帶處理器等,支持標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口,外接SIM卡。它支持AT指令集,與微處理器的接口比較簡單。
圖2通訊終端硬件結(jié)構(gòu)圖
本系統(tǒng)擴展了RS232和RS485通訊接口,采用LPC2106的UART0口來實現(xiàn)。RS232接口用于終端與PC機進(jìn)行通訊,主要用于系統(tǒng)調(diào)試;RS485接口用于終端與用戶設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊。整個系統(tǒng)的輸入電壓為高質(zhì)量的5V直流穩(wěn)壓電源,共需要4種電壓。CPU內(nèi)核電壓為1.8V,I/O口電壓為3.3V;MC39i電壓范圍是3.3~4.8V,取4.3V供電;其余部分5V供電。
3.2終端軟件設(shè)計
終端軟件設(shè)計采用在嵌入式實時操作系統(tǒng)下編程的方法,軟件結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個功能模塊:終端初始化模塊、GPRS通信初始化模塊、TCP/IP協(xié)議處理模塊和應(yīng)用程序模塊等。
為了節(jié)省費用,通信終端采用了動態(tài)IP地址分配方式,即終端每次上電后GPRS網(wǎng)絡(luò)為其分配動態(tài)IP地址和端口號,終端將此動態(tài)IP地址和端口號發(fā)給調(diào)度中心,以便于調(diào)度中心訪問。終端需要定時向調(diào)度中心注冊,以維持先前動態(tài)分配的IP地址和端口號。
終端上電或復(fù)位后,首先等待參數(shù)配置命令,如果收到配置命令,則進(jìn)入配置狀態(tài);否則,讀取片內(nèi)用戶Flash中保存的配置信息。接著通過串口向GPRS無線模塊發(fā)送相應(yīng)的AT指令,GPRS終端開始進(jìn)行撥號和PPP協(xié)商過程。當(dāng)PPP協(xié)商成功,無線模塊登錄網(wǎng)絡(luò)成功后,系統(tǒng)通過加載PPP/TCP/UDP/IP等協(xié)議,同中心建立起Socket連接,數(shù)據(jù)的雙向傳輸通道建立,系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)送接收用戶數(shù)據(jù)、監(jiān)測上報故障和定時向中心注冊的循環(huán)狀態(tài)。
4調(diào)度中心設(shè)計
調(diào)度中心的主要功能是:接收各換熱站通訊終端發(fā)來的數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理;保存各終端的動態(tài)IP地址,監(jiān)視各終端的狀態(tài);維護(hù)熱網(wǎng)數(shù)據(jù)庫,提供用戶數(shù)據(jù)查詢、打印報表;實現(xiàn)調(diào)度與遠(yuǎn)程控制等。
這些主要功能由軟件實現(xiàn),使用了VB6.0進(jìn)行開發(fā)。軟件設(shè)計主要包括6個相對獨立的功能模塊:實時監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊、遠(yuǎn)程控制模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、換熱站自動上傳報警信號處理模塊,如圖4所示。
調(diào)度中心有以下幾種組網(wǎng)方式:光纖專線方式;ADSL方式,中心需要申請一個固定的IP地址,或使用動態(tài)IP地址+域名;GPRSMODEM方式,使用SIM卡綁定固定IP地址的方式。本系統(tǒng)采用ADSL+固定IP地址的接入方式。在對GPRS通訊終端進(jìn)行配置時,寫入這個固定的IP地址,這樣終端一開機就能自動與調(diào)度中心進(jìn)行通信。調(diào)度中心數(shù)據(jù)收發(fā)的流程如圖5所示。
圖4調(diào)度中心軟件功能
圖5調(diào)度中心數(shù)據(jù)收發(fā)流程圖
5結(jié)束語
城市集中供熱行業(yè)中,利用計算機技術(shù)監(jiān)控?zé)峋W(wǎng)的運行可實現(xiàn)能源的充分利用,減小環(huán)境污染。同數(shù)傳電臺相比,利用GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)可靠性高,在建設(shè)成本和維護(hù)成本上都有很大的優(yōu)勢,對于供熱企業(yè)提高工作效率和生產(chǎn)管理水平、保證供熱質(zhì)量和熱網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行具有重大的現(xiàn)實意義和廣泛的應(yīng)用價值。隨著GPRS網(wǎng)絡(luò)的完善和費用的進(jìn)一步降低,基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的熱網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)將得到更廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
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本縣治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)于2008年開始構(gòu)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(shè)的平安城市“天眼”工程;二是公安機關(guān)內(nèi)部自建的監(jiān)控系統(tǒng),用于對槍彈庫及局機關(guān)下屬各部門的重點部位進(jìn)行監(jiān)控(紅外定像監(jiān)控頭);三是社會單位自建自用的監(jiān)控系統(tǒng)(正在建設(shè)屬于第三期工程尚未投入使用),其中包括金融系統(tǒng)、公共娛樂場所、及廠礦企業(yè)安裝的監(jiān)控系統(tǒng)。
二、當(dāng)前視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用中存在的問題
1、我縣“天眼”視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一期工程建設(shè)的社會治安動態(tài)視頻監(jiān)控系統(tǒng),共有35個視頻探頭,以單獨立桿標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn),并自動記錄圖像,但因建設(shè)模式采用的是“電信建設(shè),公安租用”,所以在設(shè)備選型、配套設(shè)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(shè)備型號較早,參數(shù)、性能等不能滿足我縣安全監(jiān)控工作需要,有些監(jiān)控錄象機的參數(shù)、性能等在相關(guān)網(wǎng)站上查找不到。其次對監(jiān)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(jiān)控攝像頭防護(hù)罩未及時清理灰塵,造成視頻監(jiān)控成像模糊,無法辨認(rèn),大大降低了實戰(zhàn)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(jiān)控攝像頭防護(hù)罩未及時清理灰塵時,造成視頻監(jiān)控成像模糊,無法辨認(rèn)。由于以上種種原因嚴(yán)重影響社會治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實戰(zhàn)效能,我們建設(shè)社會治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)的目的不是為了看,現(xiàn)在連看都看不清的一個監(jiān)控系統(tǒng),更談不上服務(wù)于實戰(zhàn)、更深層次的應(yīng)用了。
2、現(xiàn)有技防監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋面雖高,但單位值班人員落實不夠好。監(jiān)控室內(nèi)值班人員不足,無法保證夜晚值班質(zhì)量,因值班人員嚴(yán)重不足,從而導(dǎo)致值班人員沒有足夠的時間去認(rèn)真觀察監(jiān)控圖像,不能及時發(fā)現(xiàn)犯罪,只能亡羊補牢。
3、對已建的技防監(jiān)控系統(tǒng)使用及后期維護(hù)還存在一些問題。一是缺乏具有熟悉監(jiān)控系統(tǒng)的專職人員對技防監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控;二是日常線路的維護(hù)和保養(yǎng)工作沒有及時得到落實,導(dǎo)致許多監(jiān)控點出現(xiàn)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(zhuǎn),但無法自動定時定角度旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)全天候、全方位監(jiān)控。
5、監(jiān)控器的位置擺放不合理,觀察不到關(guān)鍵位置和必經(jīng)之路或攝像機易被破壞。主要體現(xiàn)在監(jiān)控點施工不規(guī)范,安裝質(zhì)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(jiān)控,有的監(jiān)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(zhàn)效能。
6、多個新建住宅小區(qū)及重點部位未安裝視頻監(jiān)控。從目前我縣社會面監(jiān)控系統(tǒng)使用情況看,視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)雖然起步較早,但與經(jīng)濟快速發(fā)展、農(nóng)村加快建設(shè)、動態(tài)治安控制的要求相比,與發(fā)達(dá)地區(qū)相比,建設(shè)速度仍然滯后,監(jiān)控探頭總量還不多、密度不大,部分重點單位、企事業(yè)機關(guān)、道路街面、公共復(fù)雜場所、居民住宅小區(qū)等還存在監(jiān)控盲區(qū),金融單位、加油站等內(nèi)部監(jiān)控設(shè)備安裝還沒有完全到位。特別是居民小區(qū)、企業(yè)事業(yè)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(guān)一家“單打獨斗”,導(dǎo)致社會面監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋率不高,根本無法與當(dāng)前日趨復(fù)雜的社會治安形勢相適應(yīng)。
三、對技防監(jiān)控系統(tǒng)的建議
1、在建設(shè)過程中要注重圖像存儲質(zhì)量、有效畫面抓錄、圖像保存時間等,最大限度地滿足實戰(zhàn)需求
在技術(shù)層面上,要廣泛應(yīng)用無線傳輸、網(wǎng)絡(luò)傳輸、移動監(jiān)控、人像自動識別等高端技術(shù),并積極協(xié)調(diào)電力部門配合支持,確保夜間監(jiān)控區(qū)域光亮度達(dá)到要求,提高監(jiān)控圖像清晰度。在后續(xù)維護(hù)上,要建立一支設(shè)備維護(hù)隊伍,在各個點確定一至二名維修人員,負(fù)責(zé)日常檢查督導(dǎo)定期維修,以確保系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。要組織相關(guān)維修人員對監(jiān)控設(shè)備的視頻功能進(jìn)行合理調(diào)整,使它們自動定時定角度旋轉(zhuǎn),達(dá)到全方位自動監(jiān)控。對監(jiān)控器的位置擺放不合理的地方,進(jìn)行重新安裝和調(diào)整,使關(guān)鍵位置和必經(jīng)之路等都能得到有效防控。
2、統(tǒng)一規(guī)劃,在建設(shè)布局上實現(xiàn)全覆蓋
縣委、縣政府要結(jié)合我縣實際,出臺全縣治安監(jiān)控實施方案,限時、保質(zhì)、保量完成任務(wù)。采取單位籌資、縣獎勵的辦法解決投資經(jīng)費,并嚴(yán)格落實獎懲制度,鼓勵先進(jìn),鞭策后進(jìn),全面推進(jìn)。在治安保衛(wèi)重點單位、集鎮(zhèn)街道、車站碼頭、公共復(fù)雜場所,治安卡口、治安復(fù)雜地區(qū)等,要突出重點,全面安裝視頻監(jiān)控。在縣道、省道要合理布建監(jiān)控探頭,要合理布局,并且定時抓拍。各監(jiān)控系統(tǒng)、監(jiān)控點之間要互為補充、有機銜接、聯(lián)成網(wǎng)絡(luò),做到跟蹤接力、連續(xù)拍錄,不留空白和盲區(qū),做到全面覆蓋。
3、健全規(guī)章制度
進(jìn)一步建立健全設(shè)備維護(hù)制度、值守人員工作制度、監(jiān)控信息調(diào)閱復(fù)制制度、監(jiān)控信息分析制度、業(yè)務(wù)培訓(xùn)制度等一整套監(jiān)控系統(tǒng)管理工作制度,把設(shè)備運轉(zhuǎn)、安全維護(hù)、服務(wù)運用、信息調(diào)閱等各個環(huán)節(jié)的工作納入規(guī)范化管理軌道,用制度強管理,確保系統(tǒng)高效運轉(zhuǎn)、發(fā)揮作用。對運用系統(tǒng)預(yù)防制止犯罪、發(fā)現(xiàn)重大線索證據(jù)破案或提供重要情報信息的要及時給予獎勵,并堅持監(jiān)控成效與獎金福利、評先評優(yōu)、年度考評相結(jié)合,激發(fā)值班及維護(hù)人員的工作積極性;對因工作失職造成嚴(yán)重后果的,要落實責(zé)任倒查,嚴(yán)肅責(zé)任追究。
1.1視頻監(jiān)控方式
視頻監(jiān)控模式主要采用的是在醫(yī)療機構(gòu)、醫(yī)生房間、患者病房、開刀室、監(jiān)護(hù)病房處設(shè)置監(jiān)控攝像頭,通過監(jiān)控中心的監(jiān)控系統(tǒng)對房屋內(nèi)外部進(jìn)行全面的監(jiān)控、在醫(yī)療機構(gòu)的院、科等各級領(lǐng)導(dǎo)可以直接在辦公室或者其他重要的工作人員直接進(jìn)行計算機網(wǎng)絡(luò)、實時查看到監(jiān)控的場景,并能夠統(tǒng)一的管理和處理各種相關(guān)事務(wù)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)最大的優(yōu)點在于能夠?qū)崟r的查看到醫(yī)院的最新情況,管理層能夠不出門就能夠處理各種相關(guān)的內(nèi)容,甚至主治醫(yī)生能夠在遠(yuǎn)處可以緊急處理多起急診患者。這能極大的方便醫(yī)生解決問題的時間和提升醫(yī)院的管理效率。
1.2數(shù)據(jù)監(jiān)控方式
數(shù)據(jù)監(jiān)控方式主要是指使用大型的計算機軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)控,數(shù)據(jù)監(jiān)控關(guān)鍵點在于通過實施獲得患者的信息。醫(yī)療專家等在辦公室或家中,只需連入英特網(wǎng),便能方便實時查看醫(yī)療機構(gòu)的監(jiān)控信息,達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)督和管理的目的;監(jiān)控系統(tǒng)還可以在特殊情況下向公安機關(guān),上級部門等提供接口,讓這些機構(gòu)部門可以查看監(jiān)控的歷史資料和實時監(jiān)控資料;實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
2計算機技術(shù)在醫(yī)療監(jiān)控應(yīng)用展望
隨著計算機技術(shù)的提升,大數(shù)據(jù)時代的來臨,計算機技術(shù)對于醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)提出更多的想象與發(fā)展空間,其不僅能夠進(jìn)一步帶動醫(yī)院的管理,而且能夠提升以下幾點的服務(wù):
2.1提升醫(yī)療機構(gòu)的日常監(jiān)控管理應(yīng)用
對于醫(yī)療機構(gòu)的日常內(nèi)部監(jiān)控和管理,主要是指醫(yī)院的安保工作,通過大數(shù)據(jù)的分析和計算,及時的對醫(yī)院中出入口、手術(shù)室、停車場等重要場所進(jìn)行實時的監(jiān)控,及時返回,讓醫(yī)院的處于安全的保護(hù)當(dāng)中,也有利于醫(yī)療機構(gòu)的正常運行。
2.2提升醫(yī)院的掛號、收費的簡潔應(yīng)用
在醫(yī)院的流程當(dāng)中,醫(yī)生開出處方,門診操作員將病人的項目輸入電腦,并給病人打印發(fā)票,寫清楚收費明細(xì)。在病人進(jìn)入醫(yī)院之后,病人就處于整個計算機管理監(jiān)控過程中,直至病人出院系統(tǒng)都會將其開藥品、單據(jù)等詳細(xì)保存至計算機當(dāng)中,從中減少了醫(yī)生查詢歷史病歷溝通的環(huán)節(jié),有利病人的醫(yī)療。
2.3提升醫(yī)院病區(qū)管理方面的應(yīng)用
在病區(qū)管理中,病區(qū)管理系統(tǒng)通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)控病區(qū)病人的情況,通過醫(yī)囑管理系統(tǒng)將醫(yī)生的要求直接進(jìn)行管理,并實時安排護(hù)理人員按照時間點去查看病人情況、更換輸液,并能夠通過監(jiān)控直接反饋到專屬醫(yī)生當(dāng)中,以便醫(yī)生能夠更好的了解病患當(dāng)前情況,對癥下藥。
2.4提升藥品管理方面的應(yīng)用
監(jiān)控系統(tǒng)對于藥品管理系統(tǒng)是非常廣泛和嚴(yán)格的,從藥品的計劃、采購、入庫、調(diào)價、領(lǐng)藥、消耗、到期等的監(jiān)控都實現(xiàn)了計算機監(jiān)控管理,藥庫通過把藥品的信息錄入電腦,讓電腦將當(dāng)前藥品的庫存、藥品信息、以及門診收費金額等多種信息傳遞到各個科室,讓醫(yī)生在開藥的同時,清楚了解此次開單需要花費的金額,也讓患者能夠更加清楚的了解整個醫(yī)療過程中的花費。這不但有利于病的醫(yī)治,也降低了醫(yī)療糾紛的產(chǎn)生。
2.5提升遠(yuǎn)程醫(yī)療方面的應(yīng)用
在當(dāng)前遠(yuǎn)程醫(yī)療手術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)實,專家通過遠(yuǎn)程觀看手術(shù)畫面,在遠(yuǎn)程就可以和現(xiàn)場的醫(yī)生討論和實施醫(yī)療方案、指導(dǎo)手術(shù)的進(jìn)行。這讓醫(yī)療更加簡單和方便。然而我們可以預(yù)想未來在家就可以讓專家給自己看病,這種方式無疑更加會提升醫(yī)院的管理效率。
2.6提升遠(yuǎn)程教育方面的應(yīng)用
在醫(yī)院等醫(yī)療機構(gòu)當(dāng)中,醫(yī)療遠(yuǎn)程教育也是臨床教學(xué)的重要方向,由于醫(yī)院的環(huán)境有限,醫(yī)生們無法通過實地的教育讓更多的學(xué)生進(jìn)入到醫(yī)院進(jìn)行同等的學(xué)習(xí),而采用遠(yuǎn)程監(jiān)控的方式,能夠讓更多的實習(xí)生參與到手術(shù)、現(xiàn)場醫(yī)療的學(xué)習(xí)當(dāng)中實時學(xué)習(xí),這擺脫了傳統(tǒng)教學(xué)模式的限制,也提高了實踐教學(xué)的安全系數(shù)。
3結(jié)束語