高性能嵌入式工业以太网监控系统设计

现场智能监控装置是构建控制网络的基础和关键,采用高端嵌入式技术实现以太网现场智能装置开发是其重要发展趋势。本文提出基于嵌入式工业以太网技术的监控系统,详细阐述了嵌入式工业以太网监控装置的硬件和软件的设计过程,包括32位微处理器系统的实现、以太网接口单元模块的实现、uCLinux嵌入式操作系统分析和移植,uCLinux下驱动程序的分析和实现、Socket套接字分析、HTTP协议分析、嵌入式Web服务器的实现等。     

基于ARM及嵌入式操作系统的电力通信管理机设计

针对变电站自动化系统中不同通信网络和通信协议间的互操作问题,提出了采用通信处理机的解决方案。基于ARM平台采用嵌入式以太网技术和嵌入式实时操作系统,设计了一种具有多种通信接口、能实现异种网络互联的通信管理机,阐述了通信管理机的功能和设计原则,介绍了系统的软、硬件设计实现。现场实际运行证明,设计的通信管理机功能上具备实时、可靠、可扩展、丰富网络支持等属性,运行稳定,是通信管理机发展的新方向。     

分代算法在KVM中的实现

在嵌入式系统中，需要分析什么样的垃圾回收机制能够适应嵌入式系统的特点，满足系统对于稳定性和性能的要求，分析了嵌入式Java虚拟机KVM垃圾回收机制的特点，所采用的垃圾收集算法，以及垃圾收集器在KVM中是如何工作的，找出存在的缺陷和不足，并在mark-sweep-compact算法的基础上实现了分代算法。     

网络家电系统的嵌入式接口设计

根据网络家电的特点和要求，采用DSSOCA00网络微控制器设计了网络家电系统的嵌入式接口模块，描述了系统的体系结构及其组成，阐明了嵌入式网络接口模块的硬件设计。远程用户使用该系统可以通过Internet与DS80C400进行通信，实现对家电的远程监控。     

基于嵌入式Linux的飞机重心调控系统设计

在飞机定型试飞时,为了测试飞机重心处于使用包线范围内的飞行性能和操稳特性,需要对飞机的重心位置进行调控;因此,设计了一套基于嵌入式Linux的飞机重心调控系统,详细说明了系统的硬件设计、软件设计以及对嵌入式Linux实时性的改进增强;上位机采用Labwindows/CVI设计监控界面,可实时监控系统状况;下位机控制器采用TI的AM4379作为主控芯片,在嵌入式Linux操作系统软件平台上进行采集、控制、传输等任务;驾驶舱终端采用QT设计人机界面;经过试验表明,系统具有可靠性高、任务响应及时、调节速度快、调节精度高等优点。     

基于网络的嵌入式系统的开发

嵌入式系统的应用越来越广泛。由于嵌入式系统的特点,它的开发是采用上位机和开发目标结合在一起完成的,它们之间的通信采用串口、并口和网口来完成。本文以博创公司生产的UP_NetARM2410为目标平台,普通的桌面PC机为上位机,详细的介绍了开发过程。主要内容有:目标机为裸机时通过上位机对目标机软件的烧写、烧写完成后上位机和目标机网络文件系统(NFS)的配置、通过网络文件系统的访问和应用软件的编译运行等。     

稠油脱水装置智能控制系统设计

稠油脱水净化是处理稠油的重要流程之一,为提高稠油脱水装置自动控制系统的响应性及系统运行的稳定性,需要对稠油脱水净化装置的自动控制系统进行设计。该装置采用S7-200PLC作为控制器,运用PLC组态技术设计出稠油脱水装置自动控制系统,重点阐述了该自动控制系统硬件的组成以及软件设计思路,介绍脱水系统与加热系统等的硬件结构设计,并完成了稠油脱水装置人机交互界面以及上位机与下位机的实时通讯系统,实现了对稠油脱水装置工况的实际监测及远程控制。     

基于网络的SGX3数控测井系统

概述了采用网络互联的专用数探测井地面系统——SGX3数控测井系统的整体设计思路。SGX3数控测井系统分下位机和上位机部分，两者通过实时网络通信方式进行数据传输。下位机现场测井工作站采用PC-104嵌入式PC，专门负责测井数据的采集。上位机采用PC机，基于Windows平台，专门负责测井数据的分析、显示、打印和存盘等。网络通信通过客户／服务器方式进行。下位机为客户机，上位机为服务器。     

基于计算机-多单片机系统的表决通信软件设计

根据计算机-多单片机系统的多级分层结构,采用异步串行多机通信和主从呼叫响应的通信模式,对表决通信软件的系统功能进行规划.选择和约定了通信模式、通信协议.对下位机通信软件、上位机通信软件和上下位机间的通信过程进行了设计.引入了多机通信的差错控制.系统构建的多机网络模型和上下位机软件模块具有一定的借鉴价值.     

一种新型网络化数字视频实时监控系统

介绍了一种新型网络化数字视频实时监控系统。该系统以基于嵌入式处理器和嵌入式实时操作系统VxWorks的MPEG-4网络硬盘录像机为前端测控装置．通过TCP／IP通信端口接入二级宽带局域网．将摄像机采集的模拟视频信号处理转换为MPEG4格式的IP数据流后直接发送给网上的PC机．PC机可以利用应用软件或IE浏览器实时预览视频图像。叙述了监控系统的硬件结构、软件功能结构，并给出了该系统在军事仓库群的网络视频监控中的实用效果和可推广的场合。     

基于ZigBee的细粒度电量智能无线监控插座的设计

设计实现了一个基于ZigBee的家电能耗细粒度计量和控制的无线智能插座。该设备能实时监测家用电器的耗电量,多个设备可以组建无线传感器网络平台,并能通过该网络将所有电器的耗电数据收集到服务器中,进行智能决策,通过无线网络控制继电器开断电源,从而节约电能。     

无线传感器节点实时能耗监测

无线传感器网络设计的关键技术环节之一是低功耗。首先要准确地检测到运行时各模块的能量消耗,然后才能够进行控制优化。然而,应用上的需求千差万别,导致硬件平台的多样性。本文选取无线传感器网络领域节点能量消耗检测作为研究方向,提出了一种便携的无线传感器节点能耗数据采集装置,能够实时采集节点的电压、电流信息。针对当前研究集中于仿真模拟,这种装置可用于实际环境的能量消耗检测,检测精度高。在MicaZ节点上的实验结果表明,该系统能以较高精度监测节点的能量效率。实际测量发现,传感器网络中传感器能耗也属能量消耗的一部分,且消耗量不可忽视,为今后的研究改进提供了新的参考。     

基于簇内能耗最优的设备到设备缓存通信内容共享算法

针对设备到设备（D2D）缓存通信中,终端设备电池容量有限且设备之间数据传输能耗过大导致文件卸载率下降的问题,提出一种簇内节点能耗最优的缓存通信内容共享算法（CCSA）。首先,鉴于用户终端的随机分布特性,将网络中的用户节点建模为泊松簇过程,基于节点设备能量、通信距离建立卸载模型,设计自适应簇首选择权值公式;其次,遍历节点的能量与距离加权和并采用贪婪算法局部最优原则选取簇首节点,从而对用户节点通信距离进行优化,确保用户能耗最低以延长其生存周期,同时提高系统的卸载率。实验结果表明,与成簇随机选簇首（Random）、非成簇的能耗优化（EC）算法相比,所提算法在网络能耗最优时,系统生存周期延长了约60个百分点、72个百分点。CCSA能够提高卸载率且降低系统的卸载能耗。     

基于嵌入式网络技术的远程机房监测系统

为了实现对分散于厂区各个远程机房动力和环境进行监测，设计开发了以企业主干网为依托的远程机房监测系统：它由远程采集装置、网络传输和网络中心监测系统组成。远程机房监测装置由传感器、A／D转换、单片机、液晶显示器和MOXA以太网关组成。集中监测系统由数据采集、数据库管理、数据存储、自动报警、用户管理、显示功能以及报表输出等组成，系统的投运减少了人力物力消耗，提高了主干网的稳定性。     

基于GPRS通信技术的供暖热能表研究

为实现用户采暖数据的远程在线监控与管理、按用户需要使用热能,研发了一种基于GPRS通信的供暖用户终端热能表。热能表采用低功耗的MSP430FW427单片机,远程通信采用GPRS网络模块MC55,流量测量采用LC振荡耦合技术设计。首先阐述了热量测量原理,热量表的软件、硬件设计方法,其次建立了温度传感器、流量传感器的数学模型。GPRS通信技术的应用为供暖监控系统提供了一个无线远程数据传输方案,实现了远端用户热能表与监控中心进行实时数据交换。最后实验表明,数据传输速率在61.8 kbit/s左右,具有高可靠性、测量精确等优点,能够有效地解决传统供暖监控系统投资大的问题。     

基于ZigBee的无线医疗监护系统设计

为了解决现行医疗监护设备功率高、成本高、定点监护、接线繁多等缺点,本文设计了基于ZigBee无线传感器网络的医疗监护系统。以ZigBee无线通信技术为载体,采用自组网的方式组成无线医疗监护局域网,完成了监护网络中各节点的软硬件设计以及监护中心软件设计,并用监护网络对用户的心电数据进行了实时监护。实验结果表明该监护系统具有低功耗、低成本、抗干扰性强等显著特点。     

Performance assessment of heat exchanger using intelligent decision making tools

Process and manufacturing industries today are under pressure to deliver high quality outputs at lowest cost. The need for industry is therefore to implement cost savings measures immediately, in order to remain competitive. Organizations are making strenuous efforts to conserve energy and explore alternatives. This paper explores the development of an intelligent system to identify the degradation of heat exchanger system and to improve the energy performance through online monitoring system. The various stages adopted to achieve energy performance assessment are through experimentation, design of experiments and online monitoring system. Experiments are conducted as per full factorial design of experiments and the results are used to develop artificial neural network models. The predictive models are used to predict the overall heat transfer coefficient of clean/design heat exchanger. Fouled/real system value is computed with online measured data. Overall heat transfer coefficient of clean/design system is compared with the fouled/real system and reported. It is found that neural net work model trained with particle swarm optimization technique performs better comparable to other developed neural network models. The developed model is used to assess the performance of heat exchanger with the real/fouled system. The performance degradation is expressed using fouling factor, which is derived from the overall heat transfer coefficient of design system and real system. It supports the system to improve the performance by asset utilization, energy efficient and cost reduction in terms of production loss. This proposed online energy performance system is implemented into the real system and the adoptability is validated.     

数字孪生下的继电保护装置故障远程VR在线诊断系统设计

为了远程、在线交互地诊断继电保护装置故障,保证异常信号的完整性和监测过程的效率,设计数字孪生下的继电保护装置故障远程VR在线诊断系统。采用数字孪生技术构建继电保护装置诊断系统,通过感知层的感知设备、地面激光雷达采集继电保护装置电流电压数据以及点云数据,经网络层传输至平台层后,平台层利用运检管控平台管理、协调以及储存继电保护装置相关数据。应用层调用平台层整合后数据,运用小波信号检测理论检测继电保护装置的信号异常点,并通过故障诊断模块对比异常点数据与预期数据,VR远程监测模块将设备三维模型引入VR设备,可视化展现继电保护装置实时监控和检修作业情况,并通过统一视频平台完成与用户的虚拟交互。实验结果表明：该系统操作流畅、画面清晰,能够清晰监测继电保护装置的故障,迅速获取继电保护装置的异常信号。     

基于能效的异构无线网络联合切换调度和资源分配算法

在宏蜂窝和微蜂窝并存的异构无线网络中,为了提高系统能效,提出了一种联合切换调度和资源分配(JSRA)算法。首先,利用基于微基站睡眠的集中式切换调度算法(CUSA)来确定用户的关联基站,CUSA将微基站用户全部切换到宏基站是否能减少功耗作为判断微基站睡眠的准则;然后,基站采用基于最优信道质量的子载波分配调整(BCSA)算法为用户分配子载波和传输功率,BCSA算法通过调整最大能效用户和最小能效用户之间的子载波分配,保证网络能效逼近最优解。理论分析和实验仿真表明,同单独考虑用户切换或资源分配的三种算法相比,JSRA算法复杂度偏高,但是在用户数为120时网络功耗最多降低44.4%,用户总速率只比一种对比算法略有下降,最多提升80%,网络能效最多提升200%。实验结果表明,JSRA算法能够有效提高异构无线网络的网络能效。     

基于光敏电阻阵列的太阳自动跟踪系统设计

为了提高太阳能利用率,设计了一种基于物联网的太阳能自动跟踪系统,可以实现系统以不同的频率跟踪太阳,既提高了太阳能利用率,又减少了系统跟踪消耗的电能.本设计中传感装置结构简单,调节机构灵活性高,并且通过WiFi接入互联网,实现了该系统监测和不同工作模式的设置.经过测试和理论计算,该系统可以有效提高电池板的太阳能利用率.