检测系统设计论文范文

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第1篇

考虑到仅是文本的储存，且该软件为小型单机软件，占用空间较小，所以我们选择了MicrosoftOfficeAc-cess数据库。此举不仅节约了空间，降低了开发成本，也提高了软件的性能。基于MicrosoftOfficeAccess数据库，图2系统框架图通过开发环境实现了电磁兼容检测信息管理系统，同时采用MicrosoftOfficeWord文字编辑软件作为电磁兼容检测报告的基础软件，采用MicrosoftOfficeExcel电子表格作为部分数据的导入、导出文件格式。这四个软件都源自同一公司，因此四者之间的交互相对来说会比较简易快捷。

1.1检测信息的输入

电磁兼容检测需要输入的主要信息包括：(1)被测件的名称、型号、编号、生产厂家；(2)被测件供电情况，被测件的供电类型及供电电压大小，包括直流还是交流，若是交流，则输入供电频率；(3)被测件电缆情况，被测件的电缆的类型，包括电源线、信号线等；(4)委托单位名称和地址；(5)检测依据的技术文件的名称、编号，包括被测件电磁兼容检测所依据的试验大纲；(6)被测件描述，被测件工作状态、被测件敏感判据；(7)检测说明，被测件在检测过程中需要说明的内容，例如一些同标准测试不同的地方，或被测件整改后的情况等；(8)报告编号、密级；(9)检测项目及检测结论，每个检测项目符合要求与否的结论；(10)检测费用及结算情况等。根据所输入的信息，并进行数据校验，校验正确后存入数据库。

1.2软件配置

为了提高软件的使用效率，通过配置ComboBox控件的下拉列表，可大大提高软件信息输入的效率，例如委托单位的名称，一般一个委托单位会多次对个产品到电磁兼容实验室进行电磁兼容检测，那么，提前配置好委托单位名称的下拉列表，实际使用时，只需要通过点选即可，提高了数据录入的速度和准确性，大大节省输入的时间，提高输入效率。

1.3报告自动生成

通常一个产品的电磁兼容实验涉及到多个电磁兼容项目，而每个电磁兼容项目都需要原始记录和检测报告。而不少信息是需要重复输入的，例如原始记录的表头信息，完全可以通过编程的方法来自动生成。事先分别建立每个电磁兼容项目的报告模板，把这些报告模板放在一个文件夹下以方便软件调用。在自动生成某产品电磁兼容检测报告时，根据产品所检测的电磁兼容项目在报告模板文件夹中选择相应的模板，并根据已经输入的信息，根据报告模板中的书签和表格等样式定位位置，自动生成电磁兼容检测报告。这样可以避免由于人工书写检测报告时由于个人因素编制不慎出现的错误，也提高了报告编制的工作效率。通过电磁兼容检测报告自动生成功能，可以避免由于人员水平参差不齐导致的检测报告不规范，从而满足检测报告的质量要求。

1.4检测仪器设备管理

电磁兼容检测仪器设备的基本信息包括名称、型号规格、编号、测量范围、准确度、计量的有效期、安放位置、保管人、设备状态等。在出具电磁兼容检测报告时，可方便地调用，选择某仪器设备后可自动显示该仪器设备的详细信息，同时根据被测件的具体检测日期同该仪器设备的计量有效期进行比较，可方便快捷的提示哪些仪器设备的计量有效期需要更新，以免在最终的电磁兼容检测报告中出现计量有效期过期的低级错误。同时，根据仪器设备的校准周期，计算下次校准日期，制定送检计划，实验室人员定时检查仪器设备情况，填写校准记录。

1.5查询与统计

提供电磁兼容检测的基本查询和统计功能。可根据客户进行查询统计，研究系统中委托单位、被测件信息和检测项目的关系，分析不同的客户群体，方便采取不同的市场开发策略、不同折扣等级，提供更个性化服务；可根据原始的测试费用来统计电磁兼容实验室的产值情况；可根据实际收到的测试费用统计电磁兼容实验室的实际创收情况；统计检测费用的结算情况，可根据此做好年底时的催款、请款工作；根据检测人员所检测的被测件，统计不同检测人员的工作量，方便实验室的管理和考核。

2结束语

第2篇

防潮是粮食储存过程中一项重要内容，对粮食的储存质量有很重要的作用。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。但传统的方法是用扦样式玻璃温度计，人工判读等最原始的测温方法，工作量大，难以控制，滞后严重，做好日常的粮情检查工作，可以发现问题，及时处理，以保证储粮的安全。本论文侧重介绍“单片机温度检测系统”的软、硬件设计及相关内容。论文的主要内容包括：采样、LED显示，单片机89C51的开发以及系统应用软件开发等。作为控制系统中的一个典型实验设计，单片机温度检测系统综合运用了单片机技术、模拟电子技术、通信技术、数码显示技术等诸多方面的知识。

2粮仓湿度检测系统硬件设计

粮情测控系统是计算机硬件与软件的结合体，实现了计算机对储粮的检测与预警。系统硬件由控制部分和信号检测部分组成，其中，控制部分包含五个模块：控制器模块、手动按键、显示模块、通信模块和报警模块；信号检测部分包含一个模块：湿度检测模块。

2.1核心单元电路

综合考虑系统的方便性，可靠性，性价比等因素，系统主机芯片采用AT89C51。AT89C51是控制系统常用的单片机，应用在很多领域，利用它完成的报警系统很多。使用AT89C51单片机构成的计算机系统能够实现准确的采样煤气浓度，能够达到题目的设计要求，而且AT89C51单片机相对于其它型号的单片机，更加易于学习和掌握，性能也相对比较好。

2.2检测传感器和检测电路

湿度检测采用的是湿度传感器HS1101。在粮情测控系统中主要是检测室内与室外的湿度，一般一个粮仓有两个湿度检测点，且精度要求不高。

2.3显示电路设计

系统显示模块采用数码管动态显示原理，清晰的显示实时湿度值

3软件设计

整个系统软件设计分为两个部分，作为主控的上位机的软件设计及作为数据采样的单片机终端节点的软件设计。系统采用模块化编程，将各部分功能分别实现，主要的功能子程序有：数据采集、标度变换、线性校正、数制转换、数值显示、发送、接收和部分中断子程序。

4系统调试

本次设计采用的是模块化电路和模块化程序，因此在联调时只需要把各模块进行正确的连接就可以实现仿真，其模块与电路图在前面已经介绍这里只是给出总体调试的效果，把软件调试的.HEX文件烧入其中的AT89C51中就可以运行了。

5结语

第3篇

1．1系统体系结构

该系统主要由多个手持设备终端和监控中心端组成。每个手持设备终端都由R2868紫外线型火焰传感器和ZigBee节点构成，实时检测火场中残余火种的情况，并通过无线传输网络发送给监控中心。监控中心由ZigBee的FFD设备、监视器和SQL数据库组成，主要功能是完成数据的接收、处理、分析、显示、存储等功能。

1．2系统拓扑结构

ZigBee的网络拓扑结构有星型网络、簇—树型网络和Mesh网状网络，在结构、建网、控制方面特性各有优劣。针对火场复杂的环境，考虑到系统配置、系统稳定性等问题，本文采用Mesh网状网络拓扑结构。该拓扑结构的优势在于:结构简单、建网容易、网络控制机制相对简单。节点间路径相对星型结构要多，但比簇—树型结构要简单。数据的碰掩和阻塞情况相对减少。局部的故障不会影响整个网络的正常工作，因此，网络工作的可靠性高。

2手持设备硬件结构设计

手持设备终端主要由微处理器CC2530、火焰传感器R2868、温湿度传感器、拨码开关、声光报警、液晶屏显示和电源管理模块组成。

2．1传感器驱动电路设计

采用一个1∶70的变压器，将5V电压转换成350V电压。由于紫外线传感器的工作原理是基于金属的光电发射效应和电子繁流理论，传感器一旦开始放电，就会处于一种自保持放电方式，这样就不能正确地检测紫外线。由于传感器本身没有自动抑制火花的特性，所以，必须从外部加入灭弧电路。采用周期性地减小阳极电压，使其低于放电维持电压的方法可以防止放电电流的自保持。

2．2信号处理电路设计

CC2530芯片使用的8051CPU内核是一个单周期的8051兼容内核，同时该芯片可以配置输入脉冲捕捉模式。信号处理电路根据不同情况下传感器输出脉冲的特点，利用CC2530的输入脉冲捕捉功能，将传感器的输出脉冲捕捉回来，输入到CC2530的相应引脚内。利用CC2530内部的计数器计算接收回来的脉冲数。同时结合CC2530内部的的定时器，设定一个单位时间。单位时间内，如果计数大于设置的阈值，CC2530的相关管脚则输出高电平;否则，相关管脚一直处于低电平。

3系统的软件设计

系统的软件设计包括手持终端软件设计和监控中心管理软件设计两部分。本设计主要对手持终端软件进行设计，对监控中心管理软件进行部分设计。

3．1手持终端软件设计

手持终端的主要职责是检测火场是否有残余火种的存在。手持终端开机后先进行系统初始化，完成系统正常工作时需要的基本配置。接下来手持终端会自动检查自身拨码开关的情况，根据拨码开关不同的组合，设置相应的灵敏度。然后手持终端会主动地与监控中心的设备相连，并将自己的ID号发送给监控中心。利用微处理器输入脉冲捕捉中断，实时捕捉R2868火焰传感器单位时间内输入的脉冲个数。判断有无残余火种存在。为了使检测情况精确无误，避免误判情况的出现，软件设计采用比较限制法解决这一问题。如果第一次检测到输入的脉冲数大于设定的阈值，系统不是立刻报警。因为这次可能是系统采集的干扰值。系统接着进行第二次检测，如果第二次输入的脉冲数仍然大于阈值，则判定为有残余火种存在;如果小于阈值，则证明上一次是由背景噪声引起的误判。

3．2监控中心管理软件设计

ZigBee监控结点主要负责信息的接收，将TTL电平转换成RS—232电平，通过串口将信息传送给主机。监控软件采用VB作为开发工具编写，安装在监控中心的主机上，负责对火场传回信息的处理、分析、显示、存储和统计等功能。数据库开发软件采用方便集成和移植的SQL数据库，在实时显示动态数据的同时，将数据录入到数据库中。这些数据可以在火灾过后进行分析归纳，指导消防人员高效地进行残余火灾的检测。

4测试结果与分析

在有火焰的时候，R2868传感器输出的脉冲波形通过分析该波形图可以看出:输出脉冲的频率f＜2Hz，即有少量紫外线射入。通过分析此脉冲信号，确定R2868可以正常的工作。设置三个检测点，检测点的ID号分别为000，001，002，将它们分别放置在以下情况下，测试设备在不同环境下声光报警是否有效。紫外线是电磁波谱中波长从100～400nm辐射的总称，太阳光透过大气层时波长短于290nm的紫外线被大气层中的臭氧吸收掉，该紫外线传感器就是利用太阳光谱盲区(日盲区)，只对185～260nm狭窄范围内的紫外线进行响应。将手持设备置于太阳光下，手持设备声光报警均不工作，证明紫外线传感器确实不受太阳光的影响。用手持设备检测分别在太阳光环境下、黑暗环境下、烟雾环境下的火焰，均会引起设备的声光报警功能。只有在火焰的存在的条件下，手持设备才能进行声光报警，手持设备受外界环境的影响非常小。利用上述三个检测点对设备的检测范围和可以检测的火焰大小进行了测试。在相同环境下，分别改变火焰长度和测试距离。经过多次实验可以看出:检测距离与火焰长度的大小呈正比，火焰长度越长，检测范围越大。设备可以在5m的范围内，准确地检测到大于1cm的火焰。针对系统的稳定性进行测试，在实验中关掉传播途径中的一部分路由器，模拟火场中路由器发生故障时的状态，手持终端设备可以通过其他路由器传播数据。通过多次改变手持设备发送的数据与接收端数据的情况对比发现，只要有可用的传播途径，手持设备就可以将数据发送给监控中心。

5结论

第4篇

1河段与工程概况

1.1河段概况

三峡工程施工区从伍相庙至鹰子咀长约12km，面积15.28km2。为较好地掌握施工区水文、河道、水环境变化情势，水文监测河段上起太平溪、下至莲沱，全长22km，水域面积约为22km2（以下简称坝区河段）。大坝轴线以上1.5km至大坝轴线以下1km为明渠截流水文监测河段（以下简称截流河段），全长2.5km，面积约为3.0km2。三峡工程明渠截流河段水文监测布置见图1。

图1三峡工程明渠截流河段水文监测布置图

1.2工程概况

三峡工程明渠截流继一期导流明渠开挖、二期大江截流导流和通航之后、为修筑三期围堰而实现戗堤进占与合龙的关键性工程。

（1）三期围堰工程。三期围堰位于导流明渠内。三期上游围堰为Ⅳ级临时建筑物，围堰轴线长427m，设计洪水标准为4月份实测最大流量17600m3/s（1877年～1990年资料，下同），相应上游水位81.05m，堰顶高程83.0m，最大堰高33.0m。三期下游围堰为Ⅲ级临时建筑物，围堰轴线长415m，设计洪水标准为频率2%的洪水流量79000m3/s，相应挡水位78.3m，堰顶高程81.5m，最大堰高36.5m。上、下围堰均由风化砂、石渣、石渣混合料和块石以及反滤料构筑而成，总填筑量分别为146.58万m3和152.48万m3。

（2）明渠截流分流工程

明渠截流期采用大坝泄洪坝段导流底孔分流。22个导流底孔分别布设在泄洪坝段的表孔正下方跨缝处，其有压出流口尺寸为6m×8.5m，中间16孔进口底高程56.0m，两侧各3孔进口底高程57.0m。大坝底孔泄流能力受二期上下游围堰拆除高程和底宽的影响，设计明渠截流前，上游围堰拆除高程57m，底宽不小于550m；下游围堰拆除高程53m，底宽不小于410m。

（3）明渠截流戗堤工程

三期截流采用上、下游戗堤立堵，上游双向、下游单向进占的施工方案。设计按上游戗堤承担截流总落差的2/3，下游戗堤承担截流总落差的1/3。上、下截流戗堤总抛投量分别为35.85万m3和38.38万m3。戗堤施工进占分为非龙口进占和龙口进占两个阶段,设计上、下截流龙口宽度分别为150m和140m，抛投量分别为20.4万m3和20.5万m3。设计截流流量10300m3/s，经模型试验表明，上、下龙口最大平均流速分别达5.14m/s和4.01m/s，截流终落差4.11m。合龙能量指标达40.4万kw，为葛洲坝工程截流的2.6倍，是巴西伊泰普工程截流的1.4倍，居当今世界龙口能量指标之首。

1.3水文监测的目的、主要内容及作用

鉴于明渠截流的难度，水文监测的目的主要为三期截流设计、施工、截流指挥提供可靠数据，同时也为模型跟踪试验、水文预报、水文及水力学计算提供基本资料。特别要为在明渠截流过程中可能出现的突况进行跟踪监测，以指导明渠截流施工决策和调度管理。水文监测的主要内容包括水下地形、截流落差、龙口流速、坝址流量及导流底孔分流量等，其主要作用是为掌握截流边界条件、截流水流条件和截流环境影响的动态变化，见表1。

表1三期截流水文监测的主要内容及作用

项目名称

主要内容

主要作用

截

流

边

界

条

件

水下地形

水下地形形象

掌握水下地形形象、口门水面宽及床沙的变化情况，为截流设计优化、调整截流施工方案及进度、模型跟踪试验、水文预报及水文、水力学计算提供基本资料

固定断面

固定断面形象（含口门水面宽）

床沙

床沙（抛投料）颗粒级配

截

流

水

流

条

件

水位

坝区沿程水面线

是监测截流落差及其变化的基本资料。同时监测葛洲坝水库调节对截流水力学指标的影响

龙口落差、戗堤落差

掌握上、下戗堤落差及其分配，指导上、下戗堤施工进占的时机及进度

流速及流态

护底加糙区流速、戗堤头及挑角流速、龙口纵横断面流速、截流河段流态

掌握戗堤口门区（以龙口为重点）的流速变化特征，指导戗堤进占的抛投体块径、形状、抛投方式及推填角度的选择，以利戗堤头的防冲和稳定

流量

坝址流量、茅坪溪支流流量、大坝底孔及龙口分流量

掌握坝址来水流量及导流、截流的分流量

截

流

环

境

影

响

河床演变

永久船闸下游引航道口门河势及两坝间河道演变

截流对河道、航道口门区的河势影响及抛投料对水环境的影响

水环境

截流河段及下游水质

2水文监测系统设计

根据三峡工程明渠截流施工布局和截流工程设计、监理、施工、水文预报、水文及水力学计算、模型跟踪试验等部门对截流水文监测的要求，为确保水文数据全面、可靠、精度和时效，建立包括水文信息采集—传输—处理—与反馈等四个子系统的三期截流水文监测系统，见框图2。为系统实施成立了五个专业组，即水文组、河道组、水质组、水文信息处理中心和综合组。

2.1信息采集子系统。包括水位降水、龙口流速、流量、流态、口门水面宽、河道冲淤、水环境等，根据三峡坝区现有监测站网条件，结合截流所需的水文信息，共布设18个水位站、2个水文站、17个流速或流量监测断面、32个河道固定断面、5个水质监测断面。

2.2信息传输子系统。采用计算机有线或无线数传方式，辅以电话、电台或对讲机等方式，将自动、半自动或人工采集的水文、河道地形数据，经无线或有线数传、或无线人工、有线人工传至水文数据处理中心截流数据库。各专业组之间的联系采用短波电台、电话（有线或WAP电话）等。

2.3信息处理、信息与反馈子系统。利用现代信息技术，建立明渠截流水文信息处理中心，使用计算机网络与通讯技术合理集成，实现水文信息接收、处理、存贮、检索和e水文情报的网络化与自动化。

水文信息处理中心建立截流水文数据库和计算机局域网，实现数据、图表自动处理与共享。截流水文数据库包括水文数据库、河道数据库、施工信息数据库等，数据库采用表结构设计方案。计算机局域网挂靠长江三峡工程开发总公司局域网，其间专设“截流水文网站”，以动态方式直接从数据库生成《水文实测信息》、《水文快报》以及其他信息网页，水文监测信息。

内容包括水位、流量、流速、水面流速流向、泥沙、固定断面、水下地形等信息和相关的分析成果。信息以截流指挥专用通信系统和“截流水文网站”为主，并以电子邮件、电传、电话、电台等为辅的方案。《水文实测信息》全面反映坝区河段水文变化情势，在戗堤进占和龙口合拢期每天一期；根据水情变化确定《水文快报》频次，如在龙口合拢期，实时水位、流速、落差等信息。系统还具有实时查询、信息反馈、整编归档及检索等功能。

3水文监测仪器设备与技术措施

截流水文监测除采用常规的、成熟的测验方法和技术手段外，尽可能采用新的监测仪器设备与技术措施。截流水文监测是在特殊环境条件下的水文观测，其仪器设备将经受各种不利因素的制约，如明渠截流施工场地窄小、截流龙口水流湍急和高强度施工形成的复杂水域，以及无线电波干扰等，都将影响到水文监测工作，也对仪器设备提出了更高的要求。根据明渠截流水文监测的特点，应立足于成熟的先进仪器设备、先进的技术手段，以收集、传输、水文资料。经过调研和大量的仪器设备技术指标分析，确定在明渠截流水文监测中使用以下关键仪器设备与技术措施。

3.1ADCP测流系统。ADCP（AcousticDopplerCurrentProfilers）是目前世界上最先进的水文测验仪器之一，具有不扰动流场、测验历时短、测速范围大等特点。对截流河段多断面的水文监测，采用船载型ADCP测流系统，辅以GPS导航技术，能快速、准确地巡测各断面的流速分布及流量或分流比，还可解决船舶无锚定位和全天候测验等问题；对龙口流速测验，采用无人测艇ADCP测流系统，可精确地获取龙口流速分布。

3.2无人测艇测量技术。该方法是通过龙口上游150m左右的锚锭船，用钢丝绳牵引无人测艇（艇上安装ADCP等仪器）深入龙口进行水文测验。无人测艇采用全密封双体船结构，具有稳性好、阻力小、安全可靠等特点。锚锭船安装有以计算机为主的控制中心及机电设备，控制无人测艇测验。

3.3GPS水道测绘系统。利用GPS接收机，配备数字测深仪或多波束测深仪、绘图仪、计算机与数据链、通讯等设备组成的GPS水道测绘系统，可高效地施测水下地形和冲淤断面，具有全天候、多功能、精度高、成图快等特点。

3.4无人立尺测量技术。对戗堤头水位观测，传统的方法难以达到安全、高效的要求，选用成熟的无人立尺测量技术，并配以高精度的激光全站仪，可测量未知点的三维坐标，用于龙口戗堤头水位和口门宽度的测量。

3.5计算机网络技术。实现水文信息远传、处理、计算机化，具有快速、准确等特点。

3.6监测系统在明渠截流中的运用实践

三峡明渠截流从2002年9月15日导流底孔闸门调试开始，至11月6日龙口合龙结束，明渠截流水文监测系统实时监测了明渠截流水文情势变化，收集到全过程多要素完整的水文成果，并实时动态更新截流水文网页，为指导截流施工、调度、水文预报、提供了大量科学的水文信息。

4结语

三峡工程明渠截流是一项非常复杂的系统工程，水文监测成为重要组成部分，是截流不可缺少的技术保障服务系统。

三峡工程明渠截流水文监测采用高新的监测技术、选进的仪器设备、高素质的监测人员以及合理可靠的组织措施保证系统的高效运行，充分发挥水文监测在三峡工程截流中的耳目和参谋作用，体现一流工程和一流的水文服务。

参考文献：

第5篇

在数据或信号通信网络中，按照一种链路协议的技术要求连接多个数据站的通讯设施，成为数据链路。数据链路一般包括传输的物理媒介、链路通讯协议、相关设备等，但不包括提供数据信号的功能设备和接收数据信号的功能设备。数据链路通常根据不同的用途或特定的需求来研制的，各种数据链路都有其相应的标准与编号，例如美军有link13、link14等多种数据链路。本文提到的数据链简称J链和U链，它是根据我国实际的用途和需求，定义了专用的传输协议，将处于不同地理位置的作战平台，实现紧密的战术链接，组合为完整战术共同体。

2软件概述

2.1总述

数据链测试系统软件安装在数据链测试系统的计算机系统上，驱动整个测试系统硬件系统，完成对测试工作的控制、数据分析处理、测试结果的判断与显示。为了给用户友好的操作界面，测试系统的计算机操作系统采用基于图形界面的WindowsXP操作系统。测试软件的开发，利用当今流行的可视化编程语言VisualC++6.0编制出一个完全图形化的用户操作界面，设计出操作方便的集成化数据链测试系统软件结构设计。

2.2功能简介

数据链测试系统软件主要实现以下功能：（1）与电子飞行仪表系统建立通信。（2）模拟指挥仪系统发送J链和U链的数据链信息；基于VC的数据链测试系统软件设计文/蔡军本文主要论述了在VC++6.0环境下进行的数据链测试系统软件设计。数据链测试系统软件是为测试、验证某电子飞行仪表系统的数据链功能而研制的软件，该软件在某综合测试系统上配套使用，是一款用于模拟大批量数据链信息，并实现与电子飞行仪表系统建立通信的软件。数据链测试系统软件可完全模拟指挥仪系统发送J和U数据链交联数据信息，并实时接收电子飞行仪表系统对自由文电信息的应答。摘要（3）接收电子飞行仪表系统的自由文电应答信息；（4）打印输出RS422数据的封装结果；（5）多视图方式实现双链多事件型数据界面的切换；（6）通过配置文件一次性装载、修改多批目标数据。

2.3层次划分

分层的设计思想有利于实现设计的模块化，减小模块间的耦合度，从而有利于提高系统可靠性和方便升级维护。从层次结构上讲，整个测试系统可以包括三个层次：硬件层、硬件接口层以及软件层，从软件设计的角度看，测试系统软件可认为由三部分组成：硬件驱动层、软件支持层和用户应用层。系统层次关系如图1所示。各层功能划分如下：

2.3.1硬件层即为了实现具体测试的各数据采集科和总线接口卡，它们将插在测试主机上，实现测试主机与被测系统的互连和通讯；

2.3.2物理接口层该层是软件和硬件的结合层,主要指主机内插卡提供的可通过ISA或PCI总线访问的板卡上的资源。

2.3.3硬件驱动层提供上层软件访问板卡硬件的方法，是软硬件通讯的桥梁。

2.3.4软件支持层在本系统里包括对硬件访问功能封装的API函数，以及对测试系统软件界面支持的导出类。对于硬件功能封装，也将按照接口统一的理念，比如初始化，中断句柄传递，重置，执行等等，以实现统一的函数调用；对于对测试系统软件界面支持的导出类，主要是为了实现界面增强的功能，使测试界面更加人性化，更直观。动态连接库的设计也是模块化设计思想的具体体现。

2.3.5用户应用层即提供给用户的控制测试流程和观察测试结果的可视化视图界面。为了方便用户使用，减少误操作以及无效操作，测试系统软件采用了多视图的构架，将视图客户区主要分成两个部分：视图选择按钮和为多视图，每次只有一个视图处于顶层激活状态。测试需求所要的所有功能都是在功能视图中完成，对于J链测试、U链测试等视图采用了基于FormView的视图类，对于测试结果则采用了ListView作为基类，对于帮助文档采用了HtmlView作为基类。多视图的形式解决了为了实现不同需求功能，而测试界面不同的要求，使测试界面更简洁，用户更容易操作，同时也使代码更加模块化。

3软件设计

3.1软件模块数据链测试系统软件采用模块化、分层的设计思路以保证系统本身的健壮性和有效管理繁杂的测试数据。测试软件具体功能由8个相互联系的模块实现，各模块具体组成和结构如图2所示。

3.2驱动程序模块驱动程序模块通过串口通信控件MSComm控件实现，本模块采用了事件驱动法，主要是考虑MSComm控件在接收到数据事件发生时能及时相应并获取缓冲区中的数据，而且可靠性高。

3.3应用程序类模块在MFC框架里，在工程的其他类实现文件CPP中，只需要利用AfxGetApp（）函数就可以很方便的获得应用程序入口类指针。

3.4框架类模块在应用程序框架类中管理所有与测试框架有关的东西，包括加载菜单，加载工具栏，加载状态栏，组织多视图等等，同时还将管理中断的传递，以及测试板卡的指针（长整型）。在本测试软件中，主程序采用了MFC生成向导里面的单文档视图结构，为显示测试结果，视图基类为ClistView。不选择多文档视图，是因为在测试过程中，任何一个时刻J链数据发送、U链数据发送，这两者中只能一个处于激活状态，这是由测试需求中测试项目选择决定的，因此就不存在同时开启多个测试界面，用单文档视图结构是适合的。测试系统的菜单采用了动态连接库封装的CpicMenu类，以支持图形化菜单，工具栏为部分菜单功能的映射。在CstatusBar派生类中重载OnCreate函数，创建一个静态文本框用来显示图片，其中风格设置成WS_CHILD|WS_VISIBLE|SS_ICON|SS_CENTERIMAGE，表示静态文本框是子框架、可见、图表显示、图片居中。

3.5文档类模块文档和视图分离是MFC推荐的一种程序结构，在这种结构下，视图类处理跟界面有关的东西，而文档类处理跟存储有关的东西，两者通过GetDocument函数相关联。这样处理给程序编程带来了很多好处，首先这种方法强调了模块化的思想，两个类中分别处理各自的事情，而需要数据交换时再相关，而这种情况往往是打开文档或者保存文档时发生，因此提高了程序的模块化；其次两个类中都有很多各自的支持类和函数，特别是视图类，这样就便于各自编程，而不互相影响，最大方便的实现每个类。在本测试系统中也采取了这种文档视图分离的结构。

3.6视图类模块数据链测试系统软件将显示界面划分为三块，左1右2，左边加载的是具有Outlook风格的窗口，它可以通过鼠标单击选择右边是J链视图还是U链视图；右边上面是数据输出视图（J链或U链），右边下面是数据输入视图，它显示的电子飞行仪表系统的心跳和自由文电的应答信息。

4主要技术难点

4.1多线程技术数据链测试系统最大可支持的为同时在J链发送200批/400ms，U链发送100批/400ms，二十多个事件型数据不定期的发送，周期数据每批最多有65个字节，事件型数据最多有240个字节。要完成这么大数据量的输出，一般的在定时器里设置400ms时间输出是无法实现该功能的。为此该软件采用了多线程技术，分别创建了J链目标数据输出线程和U链目标数据输出线程，在线程里设置400ms等待时间。

4.2配置文件装载数据链测试系统有空中、水面、陆地、电子战等目标数据，该数据在J链时最多有200批目标，每批目标最多有30多个属性，包括目标编识号、目标属性、目标位置等，如此多的目标完全手动输入的话，测试工作量太大了。为此，该软件建立配置文件，测试人员可以通过修改配置文件，一次性将目标属性全部输入，同时能够将目标属性保存进配置文件，可供下次调用。

4.3数据结果的打印输出为了更好的调试产品软件，数据链测试系统软件里增加了输出RS422数据的打印显示功能，将已经输出的RS422数据按数据类型打印在TXT文档里，通过比较每个字节数据，可以很好的验证产品软件，协助产品软件自测试和软件排故。

5小结

第6篇

本设计是基于大区域农田土壤监测的实际需要进行设计的。系统主要由传感器节点、协调器、WCDMA终端、上位机监测中心等部分组成。系统采用太阳能电池供电方式，使用蓄电池存储电能，通过太阳能电源控制模块为各节点提供所需电能，维持系统的正常运行。传感器组采集土壤温度、湿度、pH值和电导率数据，发送给以CC2530模块为核心的ZigBee无线传感网络终端节点的模数转换接口，终端节点将采集到的数据发送给协调器;协调器通过RS232串口通信与WCDMA终端连接，将轮流采集到的各传感节点数据发送给WCDMA终端;WCD-MA终端通过3G无线通信网络将数据实时发送到远程监测中心，监测中心对收到的数据进行处理、显示并进行Web;外网用户可通过互联网实时访问。

2系统硬件设计

2．1终端节点硬件设计

终端节点是组成无线传感网络的基本单元，用于采集各采集点土壤参数信息，并将数据通过无线发送给协调器。

2．1．1传感器模块

土壤温度决定作物生长环境，土壤水分是作物水分的主要来源，土壤pH值反映土壤酸碱程度，土壤电导率反映了土壤压实度、黏土层深度及水分保持能力等。本设计选择在大区域农田种植中对农作物生长影响较大的温度、湿度、pH值及电导率4个参数进行监测，选取的传感器如图3所示。1)温度传感器:选用Dallas公司推出的数字式防水封装的DS18B20温度传感器，采用不锈钢外壳封装，防水防潮输出数字信号，无需进行AD转换，大大提高了系统的抗干扰性;工作电压3．0～5．5V，测量温度范围为－55～+125℃，在－10～+85℃范围内，精度为±0．5℃。2)湿度传感器:选用SMTS－II－50型土壤湿度传感器，4～20mA输出，响应速度快，性能可靠，平均电流小于10mA，功耗低;抽真空灌封，密封性极好，耐土壤中酸碱盐的腐蚀，适用于各种土质。3)pH值传感器:选用上海陆基公司的土壤pH值传感器，输出4～20mA;测量范围为0～14pH，零电位pH值为7±0．25pH，斜率≥95%;功耗低，抗干扰性能较强，耐腐蚀性好。4)电导率传感器:选用上海陆基公司E－113－02－t型电导率传感器，电导范围10～2000μs/cm，适合各种土质;分辨率为1μs/cm，5～35℃内温度自动补偿;耐腐蚀好，适合长期进行土壤测量。

2．1．2CC2530模块

农田土壤监测节点选用TI公司的高性能CC2530芯片作为射频模块，采集并传送土壤数据。CC2530应用了业界领先的Z－StackTM协议栈，提供了一套解决ZigBee网络的完整方案。CC2530集成了RF前端、高灵敏度的接收器、8kBRAM、可编程Flash及101dB的链路质量，输出功率最高可达4．5dBm，包括定时器、5通道的DMA、8通道12位ADC、AES安全协处理器、21个通用I/O引脚和2个串行通信协议UART等。CC2530适用于对功耗要求严格的系统。

2．2嵌入式网关硬件设计

嵌入式网关的主要工作是接收各终端节点采集到的土壤参数并通过WCDMA发送给远程监测中心。嵌入式网关主要由协调器及DTU无线通信模块两部分组成。

2．2．1协调器模块

协调器部分仍然选用TI公司的CC2530芯片，与终端节点共同构成ZigBee网络，底板比终端节点只增加了串口通信部分。

2．2．2DTU无线通信模块

无线通信系统主要由DTU组成，是一种可以使用2G/3G/4G网络进行远程数据传输的终端设备。综合考虑成本和实用性，本设计采用通过第三代移动通信WCDMA上网方式的DTU，其内部集成了高性能ARMCortex－M332RISC内核STM32F107处理器和WCDMA联通3G模块，支持1900M/1800M/900M/850M工作频段;内嵌TCP/IP协议栈，数据无线透明传输;采用低功耗电源监控技术，值守电流小于2mA;采用软件和电路双重滤波，稳定可靠。

2．3电源模块设计

系统采用太阳能电池为终端节点和嵌入式网关供电。电源模块主要包括:蓄电池、太阳能电池板和太阳能控制器3个部分。蓄电池选用12V7．5AH免维护铅酸蓄电池;太阳能电池板选用功率20W，工作电压18V的单晶硅太阳能电池板。太阳能控制器选用额定充电/负载电流均为10A，12V/24V充电电压自动识别的DL－12/24－10a系列控制器，内置充放电智能控制技术。

3软件设计

3．1终端节点软件设计

终端节点的主要任务是负责大区域农田土壤参数的采集与数据的无线传输。ZigBee协议实现数据的短距离无线传输，终端节点在ZigBee协议中属于半功能节点，不支持路由功能，只能与上层的路由器、协调器节点进行通信，负责向上一层节点传输土壤数据。

3．2嵌入式网关软件设计

嵌入式网关节点的软件设计由两部分组成，分别为协调器接收土壤参数和WCDMA远程发送土壤数据。工作时，需要先给DTU无线通信终端设备安装联通3G手机卡，并将DTU和PC机通过RS232相连对其波特率、中心IP、端口号及SIM卡号等参数进行配置，配置软件界面。

3．3远程监测中心软件设计

远程监测管理中心界面采用LabVIEW图形化软件进行设计。其主要实现的功能如下:1)多通道农田土壤参数采集功能。设置了多个数据采集通道，可实时采集大区域农田土壤的温度、湿度、pH值及电导率4个参数。2)报警功能。设置土壤参数上下限，远程监测中心会相应的给出报警信号。3)通过LabVIEW的Web功能，外网用户可通过互联网进行实时访问。

4测试与结果分析

考虑到农田土壤的特性，为了在监测区域内得到全面、准确、实时的有效数据，对传感器节点的布置进行了合理的优化。选取的试验田为长宽均为200m的矩形区域，分成4块长宽均为100m的区域，每块农田4个终端节点数值取均值后通过汇聚节点发送给协调器，后期可根据大区域农田实际需求灵活对其进行扩展。系统设置安装完成后，给整个系统上电1min后，观察协调器和终端节点，看到绿色组网LED亮，可以判定系统组网成功。打开位于监测中心的上位机软件对系统功能和稳定性进行测试。上位机软件以人性化的方式向用户显示采集到的参数，并具有人员登录、参数设置、历史数据查询等功能，可以通过选项卡切换不同区域农田的土壤参数。监测界面既可以数值方式显示温度、湿度、pH值和电导率数值，也可以绘制参数的变化曲线。经过与标准仪器比较，各参数误差均小于3%，满足农业监测精度要求，达到预期设计标准。通过LabVIEW软件的Web工具，将软件进行Web。经测试，外网用户能通过互联网随时随地进行访问。

5结论

第7篇

结合铁路基础设施健康监测的特点，从硬件和软件两个方面设计数据采集子系统；首先，分析振动传感器的选用原则和输出信号的特点，在此基础上进行数据采集系统的硬件设计；然后，提出利用软件进行数据采集的模拟，详细论述各个模拟模块的建立过程；最后利用所属方法建立用于铁路基础设施检测的数据采集子系统，系统的建立为铁路基础设施监测理论研究提供了方法，为同类型数据采集系统设计提供参考。

关键词：

铁路基础设施；监测；振动传感器；数据采集

0.引言

进入21世纪以来，我国铁路建设发展迅猛，取得了良好的经济与社会效益。随着铁路运输速度的迅速提升，再加上其相对方便舒适的环境和价格上的优势，势必能吸引越来越多的人选择铁路作为他们旅行的交通工具，然而，伴随着铁路运输的飞速发展给人们带来的交通上的快捷与方便，车体与铁轨的振动故障对公共财产及人身安全构成了前所未有的威胁。伴随着我国铁路立体跨越式的迅猛发展，轮轨间激扰力与激扰频率随着车辆行驶速度的不断提高，逐渐增大，变宽，结果会造成电机等吊挂设备和车内设备的高频高幅振动，引起车体设备振动能量的急速加剧。如果超过了铁路各设备所允许的振动强度范围，未来的工作性能指标及使用寿命将会受到过大的动态载荷和噪声的严重影响，情况越发严重会导致零部件的早期失效。当前大量事实表明，在长期作用的情况下，铁路振动故障可能会导致货物破损，轨道破坏，列车脱轨等危险情况。为确保铁路“安全、经济、快捷、舒适”的特点和优势，铁路建设要不断发展完善其各项功能，才能在越发激烈的市场竞争中取得优势，因此，各国都加强了对铁路振动的检测及分析，也增加了对其的投入力度。今年我国对铁路振动检测领域的人力物力投入有明显增加，并且研究范围扩展到众多方面。以往铁路振动检测系统只配备在一些重要单位或者要害部门，而在2000年以后，各个铁路站段及各个振动检测站点基本都已经涉及发展应用到。铁路振动检测系统的重要性越来越被人们所认可，近些年又不断完善各项相应的标准和规范。为了保证铁路的运输安全、高效舒适的科学发展及以人为本的发展要求，确保铁路的优势和特点，如何准确检测高速铁路的振动并判断故障是摆在铁路工作者面前不容缓的实际问题。

1.数据采集系统设计方案

本论文用于铁路基础设施监测的振动传感器数据采集系统主要由下位机系统和上位机节点两个大的部分组成。系统设计方案的结构框图下位机系统里包含了振动传感器数据采集模块、IIC实时数据传输模块、微处理器模块和电源模块五个单元。振动传感器把接收到的振动信号数字化，通过IIC数字传输方式，将数据发送给微处理器STM32F103ZET6。微处理器作为控制单元，用于接收振动传感器数据并进行数据处理分析计算，通过RS-232串口通信，运用MAX3232电平转换芯片及CH340RS-232串口转USB芯片，实现了XYZ三轴振动数值发送到上位机进行控制显示。因为目前个人电脑上已很少有串口，所以我们使用RS-232串口转USB口芯片CH340G，数据可以从USB口进入PC上位机。由于每一个节点的检测范围有限，使用多个这样的节点共同检测则可以扩大系统的监测范围，提高系统的整体工作性能。整个铁路振动检测系统是由多个下位机节点互相协作共同完成系统功能的。

2.系统硬件设计

2.1系统硬件设计思想

本论文的铁路振动检测系统是由振动传感器数据采集模块，IIC实时数据传输模块，微处理器模块以及RS-232有线通信模块和电源模块组成。振动传感器数据采集模块对铁路振动的振动数据信号进行实时采集，将采集到的数据数字化，并通过IIC实时数据传输方式与单片机处理器通信，接着单片机处理器模块将采集的数据进行数据处理分析，通过有线通信模块上传到上位机进行实时显示及存储，为铁路振动故障的判断提供合理依据。微处理器中有数据处理分析算法的设计，完成对采集到的实时振动信号进行数据处理分析，判断当前得到的振动数据是否在铁路设备所能产生的振动范围之内并对数据进行干扰点剔除，去直流及多项式趋势项和平滑处理，计算出与自然坐标系夹角的角度，使整个铁路振动检测系统的性能与数据准确性得到大幅度提高，很大程度上降低了系统的错误上报率。

2.2系统介绍

系统硬件部分可以分为五个部分：振动传感器数据采集模块、IIC实时数据传输模块、微处理器模块、RS-232有线通信模块和电源模块。数据采集模块：由单片机处理器模块发出相应的控制指令配置振动传感器的控制寄存器，内部控制寄存器来决定信号的采集速度、通信方式、数据输出格式与带宽，振动传感器根据内部控制寄存器的值按要求采集振动信号。实时数据传输模块：振动传感器采集的实时数据通过IIC传输方式，将数据发送给处理器，为之后的数据处理分析奠定了基础。微处理器模块：主要工作是通过系统软件控制数据采集模块完成振动数据信号的采集，并对数据进行处理分析，然后控制RS-232有线通信模块将处理完成的数据上传至PC上位机进行显示及存储。该模块是振动传感器数据采集模块和RS-232有线通信模块进行联系的核心部分。RS-232有线通信模块：将微处理器模块处理完毕的数据，通过RS-232串口通信的方式传递给上位机，上位机会自动显示及存储数据，供振动故障的判断使用。电源模块：通过该模块，将5V外部直流电源转换成系统所使用的3.3V电源。

结论

本论文设计了一套铁路振动检测系统，该系统采用下位机整体检测模块PC上位机整体控制数据流向，并对上传的检测数据进行显示保存。从与传统检测方法的比较来看，它能够更加高效、深入、细致的对铁路振动信号进行检测、处理分析及显示存储，并为铁路振动故障的判断提供可靠依据。

作者：鲁楠 唐岚 廖若冰 朱加豪 单位：西华大学汽车与交通学院 西华大学西华学院

参考文献

[1]冯晓芳.中国高速铁路的发展与展望[J].科技资讯，2009（1）：129-130.

[2]段合朋.铁道车辆振动特性及平稳性研究[D].成都：西南交通大学，2010.

[3]柴东明.铁路实用微型振动测试仪研究[J].设备管理与维修，1994（11）：18-21.

第8篇

关键词：铁路基础设施；监测；振动传感器；数据采集

中图分类号：TN919 文献标识码：A

0.引言

进入21世纪以来，我国铁路建设发展迅猛，取得了良好的经济与社会效益。随着铁路运输速度的迅速提升，再加上其相对方便舒适的环境和价格上的优势，势必能吸引越来越多的人选择铁路作为他们旅行的交通工具，然而，伴随着铁路运输的飞速发展给人们带来的交通上的快捷与方便，车体与铁轨的振动故障对公共财产及人身安全构成了前所未有的威胁。

伴随着我国铁路立体跨越式的迅猛发展，轮轨间激扰力与激扰频率随着车辆行驶速度的不断提高，逐渐增大，变宽，结果会造成电机等吊挂设备和车内设备的高频高幅振动，引起车体设备振动能量的急速加剧。如果超过了铁路各设备所允许的振动强度范围，未来的工作性能指标及使用寿命将会受到过大的动态载荷和噪声的严重影响，情况越发严重会导致零部件的早期失效。当前大量事实表明，在长期作用的情况下，铁路振动故障可能会导致货物破损，轨道破坏，列车脱轨等危险情况。为确保铁路“安全、经济、快捷、舒适”的特点和优势，铁路建设要不断发展完善其各项功能，才能在越发激烈的市场竞争中取得优势，因此，各国都加强了对铁路振动的检测及分析，也增加了对其的投入力度。

今年我国对铁路振动检测领域的人力物力投入有明显增加，并且研究范围扩展到众多方面。以往铁路振动检测系统只配备在一些重要单位或者要害部门，而在2000年以后，各个铁路站段及各个振动检测站点基本都已经涉及发展应用到。铁路振动检测系统的重要性越来越被人们所认可，近些年又不断完善各项相应的标准和规范。为了保证铁路的运输安全、高效舒适的科学发展及以人为本的发展要求，确保铁路的优势和特点，如何准确检测高速铁路的振动并判断故障是摆在铁路工作者面前不容缓的实际问题。

1.数据采集系统设计方案

如图1所示，本论文用于铁路基础设施监测的振动传感器数据采集系统主要由下位机系统和上位机节点两个大的部分组成。系统设计方案的结构框图下位机系统里包含了振动传感器数据采集模块、IIC实时数据传输模块、微处理器模块和电源模块五个单元。

振动传感器把接收到的振动信号数字化，通过IIC数字传输方式，将数据发送给微处理器STM32F103ZET6。微处理器作为控制单元，用于接收振动传感器数据并进行数据处理分析计算，通过RS-232串口通信，运用MAX3232电平转换芯片及CH340 RS-232串口转USB芯片，实现了XYZ三轴振动数值发送到上位机进行控制显示。因为目前个人电脑上已很少有串口，所以我们使用RS-232串口转USB口芯片CH340G，数据可以从USB口进入PC上位机。由于每一个节点的检测范围有限，使用多个这样的节点共同检测则可以扩大系统的监测范围，提高系统的整体工作性能。整个铁路振动检测系统是由多个下位机节点互相协作共同完成系统功能的。

2.系统硬件设计

2.1 系统硬件设计思想

本论文的铁路振动检测系统是由振动传感器数据采集模块，IIC实时数据传输模块，微处理器模块以及RS-232有线通信模块和电源模块组成。

振动传感器数据采集模块对铁路振动的振动数据信号进行实时采集，将采集到的数据数字化，并通过IIC实时数据传输方式与单片机处理器通信，接着单片机处理器模块将采集的数据进行数据处理分析，通过有线通信模块上传到上位机进行实时显示及存储，为铁路振动故障的判断提供合理依据。

微处理器中有数据处理分析算法的设计，完成对采集到的实时振动信号进行数据处理分析，判断当前得到的振动数据是否在铁路设备所能产生的振动范围之内并对数据进行干扰点剔除，去直流及多项式趋势项和平滑处理，计算出与自然坐标系夹角的角度，使整个铁路振动检测系统的性能与数据准确性得到大幅度提高，很大程度上降低了系统的错误上报率。

2.2 系统介绍

如图2所示，系y硬件部分可以分为五个部分：振动传感器数据采集模块、IIC实时数据传输模块、微处理器模块、RS-232有线通信模块和电源模块。

数据采集模块：由单片机处理器模块发出相应的控制指令配置振动传感器的控制寄存器，内部控制寄存器来决定信号的采集速度、通信方式、数据输出格式与带宽，振动传感器根据内部控制寄存器的值按要求采集振动信号。

实时数据传输模块：振动传感器采集的实时数据通过IIC传输方式，将数据发送给处理器，为之后的数据处理分析奠定了基础。

微处理器模块：主要工作是通过系统软件控制数据采集模块完成振动数据信号的采集，并对数据进行处理分析，然后控制RS-232有线通信模块将处理完成的数据上传至PC上位机进行显示及存储。该模块是振动传感器数据采集模块和RS-232有线通信模块进行联系的核心部分。

RS-232有线通信模块：将微处理器模块处理完毕的数据，通过RS-232串口通信的方式传递给上位机，上位机会自动显示及存储数据，供振动故障的判断使用。

电源模块：通过该模块，将5V外部直流电源转换成系统所使用的3.3V电源。

结论

本论文设计了一套铁路振动检测系统，该系统采用下位机整体检测模块PC上位机整体控制数据流向，并对上传的检测数据进行显示保存。从与传统检测方法的比较来看，它能够更加高效、深入、细致的对铁路振动信号进行检测、处理分析及显示存储，并为铁路振动故障的判断提供可靠依据。

参考文献

[1]冯晓芳.中国高速铁路的发展与展望[J].科技资讯，2009（1）：129-130.

[2]段合朋.铁道车辆振动特性及平稳性研究[D].成都：西南交通大学，2010.

[3]柴东明.铁路实用微型振动测试仪研究[J].设备管理与维修，1994（11）：18-21.

[4] Testing and Approval of Railway Vehicles from the Point of View of their Dynamic Behavior-Safety-Track Fatigue-Ride Quality（2ed edn）. （Pairs：UIC）UIC Code 518， 2003， 2.

第9篇

关键词：入侵检测，Snort，三层结构，校园网，关联规则

 

0 前言

随着互联网的飞速发展，信息网络已经进入千家万户，各国都在加速信息化建设的进程，越来越多的电子业务正在网络上开展，这加速了全球信息化的进程，促进了社会各个领域的发展，与此同时计算机网络也受到越来越多的恶意攻击[1]，例如网页内容被篡改、消费者网上购物信用卡帐号和密码被盗、大型网站被黑客攻击无法提供正常服务等等。

入侵检测作为传统计算机安全机制的补充[2]，它的开发与应用扩大了网络与系统安全的保护纵深，成为目前动态安全工具的主要研究和开发的方向。随着系统漏洞不断被发现，攻击不断发生，入侵检测系统在整个安全系统中的地位不断提高，所发挥的作用也越来越大。无论是从事网络安全研究的学者，还是从事入侵检测产品开发的企业，都越来越重视入侵检测技术。

本文在校园网的环境下，提出了一种基于Snort的三层入侵检测系统，详细介绍了该系统的体系结构，各个模块的具体功能以及如何实现，并最终将该系统应用于校园网络中进行检测网络安全论文，确保校园网络的安全。

1 Snort入侵检测系统介绍

Snort[3]是一种基于网络的轻量级入侵检测系统，建立在数据包嗅探器上。它能实时分析网络上的数据包，检测来自网络的攻击。它能方便地安装和配置在网络的任何一节点上，而且不会对网络运行产生太大的影响，同时它还具有跨系统平台操作、最小的系统要求以及易于部署和配置等特征，并且管理员能够利用它在短时间内通过修改配置进行实时的安全响应。它能够实时分析数据流量和日志IP网络数据包，能够进行协议分析，对内容进行搜索/匹配。其次它还可以检测各种不同的攻击方式，对攻击进行实时警报。总的来说，Snort具有如下的优点：

（1）高效的检测和模式匹配算法，使性能大大提升。

（2）良好的扩展性，它采用了插入式检测引擎，可以作为标准的网络入侵检测系统、主机入侵检测系统使用；与Netfilter结合使用，可以作为网关IDS(Gateway IDS，GIDS)；与NMAP等系统指纹识别工具结合使用，可以作为基于目标的TIDS(Target-basedIDS)。

（3）出色的协议分析能力，Snort能够分析的协议有TCP,UDP和ICMP。将来的版本，将提供对ARP.ICRP,GRE,OSPF,RIP,ERIP,IPX,APPLEX等协议的支持。它能够检测多种方式的攻击和探测，例如：缓冲区溢出，CGI攻击，SMB检测，端口扫描等等中国期刊全文数据库。

（4）支持多种格式的特征码规则输入方式，如数据库、XML等。

Snort同时遵循GPL（公用许可License），任何组织或者个人都可以自由使用，这是商业入侵检测软件所不具备的优点。基于以上的特点，本文采用了Snort作为系统设计的基础，自主开发设计了三层结构的入侵检测系统。

2 入侵检测三层体系结构

Snort入侵检测系统可采用单层或多层的体系结构，对于单层[4]的结构来说，它将入侵检测的核心功能和日志信息混合放在同一层面上，这样的系统设计与实现均比较简单，但它的缺点是交互性比较差，扩展性不好，操作管理比较繁琐，系统的升级维护比较复杂。为了设计一个具有灵活性、安全性和可扩展性的网络入侵检测系统，本文的系统采用了三层体系结构，主要包括网络入侵检测层、数据库服务器层和日志分析控制台层。系统的三层体系结构如图4.1所示。

图4.1 三层体系结构图

（1）网络入侵检测层主要实现对网络数据包的实时捕获，监控和对数据进行分析以找出可能存在的入侵。

（2）数据库服务器层主要是从入侵检测系统中收集报警数据，并将它存入到关系数据库中网络安全论文，以便用户进行复杂的查询，和更好地管理报警信息。

（3）日志分析控制台层是数据显示层，网络管理员可通过浏览器本地的Web服务器，访问关系数据库中的数据，对报警日志信息进行查询与管理，提供了很好的人机交互界面。

2.1 网络入侵检测层

网络入侵检测层是整个系统的核心所在，主要负责数据的采集、分析、判断是否存在入侵行为，并通过Snort的输出插件将数据送入数据库服务器中。Snort没有自己的数据采集工具，它需要外部的数据包捕获程序库winpcap[4]，因此本部分主要包括两个组件：winpcap和Snort。winpcap是由伯克利分组捕获库派生而来的分组捕获库，它在Windows操作平台上实现底层包的截取过滤，它提供了Win32应用程序提供访问网络底层的能力。通过安装winpcap和Snort两个开源软件，搭建了一个基本的入侵检测层，基本上完成了一个简单的单层入侵检测系统。

2.2 数据库服务器模块

数据库服务器层主要是从入侵检测系统中收集报警数据，并将它存入到关系数据库中。除了将报警数据写入关系数据库，Snort还可以用其他方式记录警报，如系统日志syslog[5]，统一格式输出unified等。利用关系数据库对数据量相当大的报警数据进行组织管理是最实用的方法。报警存入关系数据库后能对其进行分类，查询和按优先级组织排序等。在本系统中我们采用MySQL数据库。MySQL是一个快速的客户机/服务器结构的SQL数据库管理系统，功能强大、灵活性好、应用编程接口丰富并且系统结构精巧。MySQL数据库采用默认方式安装后，设置MySQL为服务方式运行。然后启动MySQL服务，进入命令行状态，创建Snort运行必需的存放系统日志的Snort库和Snort_archive库。同时使用Snort目录下的create_mysql脚本建立Snort运行所需的数据表，用来存放系统日志和报警信息，数据库服务器模块就可以使用了。

2.3 日志分析控制台

日志分析控制台用来分析和处理Snort收集的入侵数据，以友好、便于查询的方式显示日志数据库发送过来的报警信息，并可按照不同的方式对信息进行分类统计，将结果显示给用户。本文所设计的警报日志分析系统采用上面所述的中心管理控制平台模式，在保护目标网络中构建一个中心管理控制平台，并与网络中架设的Snort入侵检测系统及MySQL数据库通信，达到以下一些目的：

(1)能够适应较大规模的网络环境；

(2)简化规则配置模式，便于用户远程修改Snort入侵检测系统的检测规则；

(3)降低警报数据量，通过多次数据分类分析，找出危害重大的攻击行为；

(4)减少Snort的警报数据在MySQL数据库中的存储量，降低运行系统的负担；

(5)将分析后的警报数据制成报表形式输出，降低对于管理员的要求。

为了完成以上所述的目的，提高Snort入侵检测系统的使用效率，本子系统主要分为以下三个模块：规则配置模块网络安全论文，数据分析模块，报表模块。本子系统框架如图4.4所示：

图4.4 Snort警报日志系统框架

（1）规则配置模块：起到简化用户配置Snort检测规则的作用。此模块主要与Snort运行主机系统上的一个守护程序通信，修改Snort的配置文件――Snort.conf，从而完成改变检测规则的目。中心控制管理平台在本地系统上备份snort.conf文件以及所有规则文件，当需要修改某个Snort入侵检测系统的规则配置时，就可以通过平台接口首先修改本地对应的snort.conf文件以及所有规则文件，然后通过与Snort运行系统中守护程序通信，将本地系统上修改后的snort.conf文件以及所有规则文件传输到Snort运行系统中并且覆盖掉运行系统中的原配置文件和原规则文件集，然后重新启动Snort，达到重新配置Snort检测规则的目的。

（2）数据分析模块：主要利用改进的Apriori算法对数据库的日志进行分析，通过关联规则挖掘，生成一些新的检测规则用来改进snort本身的检测规则，分析警报数据，降低输出的警报数据量，集中显示危害较为严重的入侵行为。数据分析模块是整个中心管理控制中心的核心模块。本模块通过挖掘保存在Mysql数据库中Snort异常日志数据来发现这些入侵数据之间的关联关系，通过发现入侵数据的强关联规则来发现新的未知入侵行为，建立新的Snort检测规则，进一步优化Snort系统的规则链表中国期刊全文数据库。具体的步骤如下：

先对Snort异常日志进行数据预处理。数据预处理中先计算出每个网络特征属性的信息增益值，然后取出前面11个重要的网络特征，把原来要分析的多个网络特征减少到11个重要的网络特征，这样就大大减小了整个算法的复杂度，也有利提高检测速度。历史日志经过预处理之后，我们就可以采用改进的Apriori算法求出所有频繁项集。在产生频繁项集之前，我们需要设定最小支持度，最小支持度设置得越低，产生的频繁项集就会越多，反之就会越少。通常，最小支持度的设定有赖于领域专家的分析和实验数据分析两种手段。经过反复实验，最终采用模拟仿真的攻击数据进行规则推导，设定最小支持度10%、可信度80%。训练结束时头100条质量最好的规则作为最终的检测规则。把关联规则中与Snort规则头相关的项放在一起充当规则头，与Snort规则选项相关的项放在一起充当规则选项，然后把规则头与规则选项合并在一起形成Snort入侵检测规则。

（3）报表模块：将分析后的数据库中的警报数据制成报表输出，降低对于管理员的要求。报表模块是为了简化管理员观察数据，美观输出而创建，通过.net的报表编写完成。报表是高弹性的报表设计器，用于报表的数据可以从任何类型的数据源获取，包含字符列表，BDE数据库网络安全论文，ADO数据源（不使用BDE），Interbase（使用IBO），Pascal数组和记录，以及一些不常用的数据源。

该系统采用Microsoft Visual Studio 2008进行开发，语言采用C#。具体如下图：

图4.5 日志分析控制台

 

3 系统实际运行效果

集美大学诚毅学院作为一个独立学院，为了更好的满足学院师生对信息资源的需求，部署了自己的web服务器，ftp服务器，英语网络自主学习等教学平台，有了丰富的网络信息资源。学院随着网络应用的不断展开，使用者越来越多，网络安全状况也出现很多问题，比如学院的web服务器曾经出现挂马事件，ftp服务器被入侵等事件也相继出现。为了解决该问题，部署属于自己的网络入侵检测系统，用来检测入侵事件，提高校园网络的安全情况就成为必须要解决的问题。该系统目前已经在集美大学诚毅学院使用，检测效果很好，有效的防范了网络安全事件的发生，能够及时对攻击事件进行检测，从而采取相对应的防范措施。

[参考文献]

[1]RobFliCkenger.LinnxServerHaeks.北京:清华大学出版社，2004.5, 132-135

[2]蒋建春，冯登国.网络入侵监测原理与技术.北京:国防工业出版社，2001.

[3]ForrestS,HofmeyrS,SomayajiA.Computerimmunology.Communicationsof the ACM,1997.40(10).88-96.

[4]Jack Koziol著.吴溥峰，孙默，许诚等译.Snort入侵检测实用解决方案.北京:机械工业出版社.2005.

[5]韩东海，王超，李群.入侵检测系统实例剖析.清华大学出版社，2002

第10篇

关键词：入侵检测；免疫原理；r连续位匹配；检测集生成

中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)26-6348-03

Network Intrusion Detection Based on Immune Theory

WU Xiang1, HAN Liang2

(1.Naval Headquarters, Beijing 100841, China; 2.The East China Sea Fleet of Navy, Ningbo 315122, China)

Abstract: After analysis of the immune algorithm characteristics, the metaphor mechanism which is associated with the intrusion detection is extracted and studied in-depth. And then on the basis of artificial immune system, intrusion Detection system based on immune mechanism is built and the definition of system self and system non-self, immune matching rules set, and also the generation and life cycle of the immune detector are explained. Finally, the model is validated by the simulation experiments. The establishment of the immune intrusion detection system and the simulation work is the cornerstone of this research.

Key words: intrusion detection; immune theory; r contiguous bits matching; detector set generation

人体的免疫系统功能是通过大量不同类型的细胞之间的相互作用实现的[1-2]。在这些不同类型的细胞主要作用是区分“自体”和“非自体”。“自体”是指人体自身的细胞，而“非自体”是指病原体、毒性有机物和内源的突变细胞或衰老细胞。淋巴细胞能对“非自体”成分产生应答，以消除它们对机体的危害；但对“自体”成分，则不产生应答，以保持内环境动态稳定，维持机体健康。

可以看出入侵检测系统和免疫系统具有一定程度的相似性。对于一个入侵检测系统，特别是网络入侵检测系统，免疫系统的组成、结构、特征、免疫机理、算法等都为入侵检测系统设计有着重要的借鉴意义。它们要解决的问题都可以被描述为：识别“自体”和“非自体”，并消除“非自体”。

1自体和非自体的定义

计算机安全的免疫系统保护的是计算机系统的数据文件，所以将“自体”定义为计算机中合法的数据，这些数据包括合法用户、授权活动、原始源代码、未被欺诈的数据等；将“非自体”定义为其它一切非法数据，这些数据包括自身遭受非法篡改的数据、病毒感染的数据以及外来数据等。

2免疫匹配规则

在计算机中，所有的数据都是以二进制来表示的，这就表明在进行仿真的过程中，使用免疫匹配规则的对象都应该是针对二进制字符串的，因此需要采用二进制的匹配算法。采用何种二进制字符串的匹配算法，这是一个十分关键的问题，因为只有采用了合适的匹配算法，才能有效的构造免疫检测器集[4]。目前有很多的近似匹配算法，如r连续位的匹配算法、海明距离匹配算法等。r连续位匹配规则能更好地反映抗体绑定的真实提取，即能更真实地反映检测器字符串与被检测字符串的匹配情况，所以它比海明匹配规则更常用，因此文章采用r连续位的匹配算法。

r连续位的匹配规则可以描述如下：对于任意的两个字符串x，y，如果两个字符串x，y在相应位置上至少连续r位相同，那么这两个字符串是r连续位匹配的，即Match(x,y)|r=true。例如，如果设定r=5，字符串x=“10111010”和字符串y=“11011010”，由于它们在相应位置4-8位上都为“11010”，因此这两个字符串是匹配的。

在训练阶段，首先随机生成候选检测器集合，然后让候选检测器与自体集进行匹配，这个过程也叫阴性选择过程。在匹配的过程中，那些与与自体集相匹配的候选检测器就被丢弃，而不与自体集匹配的候选检测器则作为成熟检测器，存储于检测器集合中。

[1] Oscar A,Fabio A G, Fernando N,et al.Search and Optimization：A Solution Concept for Artificial Immune Networks: A Coevo? lutionary Perspective [C].Proceedings of 6th international conference on Artificial Immune systems，Brazil，2007：26-29.

[2] Hofmeyr, S, Forrest, S. Immunity by Design: An Artificial Immune System[C]//Proceedings of the 1999 Genetic and Evolution? ary Computation Conference,1999:1289-1296.

[3]杨进,刘晓洁,李涛,等.人工免疫中匹配算法研究[J].四川大学学报:工程科学版，2008,40(3):126-131.

[4]马莉.基于免疫原理的网络入侵检测器生成算法的研究[D].南京:南京理工大学硕士论文, 2006.

[5]卿斯汉,蒋建春,马恒太,等.入侵检测技术研究综述[J].通信学报,2004,25(7):19-29.

[6]焦李成,杜海峰,刘芳,等.免疫优化计算、学习与识别[M].北京:科学出版社, 2006.

[7] Dasgupta D，Gonzalez F.An Immunity-Based Technique to Characterize Intrusions in, Computer Networks [J].Special Issue on Artificial Immune Systems of the Journal IEEE Transactions on Evolutionary Comput- ation.2002，6(3)：281-291.

第11篇

流量检测系统的组成及流量采集原理

流量检测系统的组成

采用Flomec OM004椭圆齿轮流量计作为流量传感器：通过串口输出脉冲信号(频率范畴随测量的流量大小成线性变化)，以便于作为AVR单片机输入信号：7通道共享1个流量计，用7支2位3通电磁阀实现各个通道与流量计间的逐一切换：各个通道均装备滤清器。

该设计的电气控制部分实质上是一套计算机测控系统。需要控制的部分为油路的启停；需要采集的信号为流量脉冲信号。通过RS485标准串口通信，可以很方便地与PC机和其他仪器一起组成用户所需要的自动检测系统。

流量采集原理

椭圆齿轮流量计时最典型的容积式流量计，工作原理为腔内的一对相互齿合的椭圆齿轮作为转子，两个齿轮和腔内分别构成一个固定的体积，称为标准容积。小型椭圆齿轮流量计采用液体流动推动两个非常精密的椭圆转子转动的方式测量流量(图1)。感应探头是检测转动的运动并把它转化为脉冲数字电信号源，它的电磁线电压输出值接近正选曲线，脉冲信号源的频率范畴随测量的流量大小成线性变化。

流量检测系统设计

系统开发设计

流量检测系统采用两级计算机通信系统实现。上位机采用通用计算机，下位机采用AVR单片机控制。上位机和下位机之间以串行数据传输方式进行通信。上位机通过RS-485串口向单片机发指令、单片机接收到指令后对指令进行译码。根据通信协议约定的控制方式，单片机采取一定的算法对7路油路中的电磁阀进行开闭控制，进而使相应的油路中的液体进入流量传感器中。单片机在收到来经过处理的传感器脉冲信号后进行相应的流量基计算，并将信息传给上位计算机。上位计算机在组态王软件的支持下对采集的数据进行处理，并显示在屏幕上。

系统功能简要概括为以下：

(1)系统能够响应上位机通过RS485串口的控制命令：

(2)控制7路油路的三通电磁阀打开和关闭，进行油路的选择；

(3)系统能够测量被选择的l路油路的油量：

(4)通过KS485通信输出油量的流量数值：

柴油机燃油喷射量流量参数要求

强烈的脉动流动：

流量范围宽：最小流量，3.5mL／min：最大流量，600mL／min。

测量精度高：在小流量时，分辨率要小于±0.2mL／min：在大流量时、分辨率要小于±2mL／min。

设备选型

本设计采用Atmel公司的公司高性能低功耗AVR单片机ATMEGAl6做为检测系统的核心。根据确定的流量检测的系统结构，选择Flomec0M 004椭圆齿轮流量计作为智能传感器，它将测到的流量转换为脉冲形式的数字信号输

硬件电路设计

流量检测系统硬件电路框图如图2所

电源电路设计

电源的设计要求越来越严格，已经重电源供电上升到电源管理的高度。电源的设计是一个系统能否良好稳定工作的前提保证，电源的优劣关系到系统工作的好坏。本系统的电源其有+24V、+12V、+SV。其中+24V电源由开关电源输出，用来作为电磁阀及系统其他电源的输入。系统的+12V电源用于击打电磁的供电，它可有DC-DC变换器MC33063将+24V降压得到。控制系统的+5V电源由开关稳压电源器件LM2576对+12V电压进行降压得到，它为单片机及其接口系统提供电源。其中R49和D20放光二极管组成电源工作指示灯：为防止电源正负极反接，损坏系统，接入电源输入保护电路。如图3所示

主机(单片机)控制电路设计

主机(单片机)控制电路设计包括复位电路、晶振电路、JTAG下载接口电路设计、串行通信接口电路设计。电路如图4所示，部分电路采用AVR单片机官方推荐电路。

软件设计

流量检测系统的软件包括单片机程序和上位机运行的组态王应用程序。

单片机软件设计

流量检测系统的单片机控制系统采用模块化程序结构。根据模块化软件设计的要求将整个程序从分为如下模块。

(1)系统初始化模块：设计计数器工作模式、中断方式、I／O口初始化、寄存器初始化。

(2)组态王通讯协议模块：组态王和单片机的协议，处理来自上位机的命令。

(3)监控程序模块：控制电磁阀油路的打开和闭合

(4)命令控制模块：流量的更新和继电器处理

(5)流量信号数据采集与处理模块：采集流量信号并计算处理。

(6)串口通信模块：与上位机的通信中断服务。

系统主程序设计

流量检测系统用来对油路流量进行实时监控。把测量值进行算法计算后串口通信传给上位机，同时上位机对数值进行显示并判断是否关闭阀门：并将命令通过串口回传给单片机驱使相应的阀门做出动作(如图5)。

脉冲信号计算程序

传感器输出一个脉冲为一个单位体积，计算工作主要是计算单位时间内有几个脉冲输出，从而测出流速；系统采用16位定时器产生1000Hz的固定计数时钟，在OCRA计数器的比较中断里面进行数值的增加，在输入捕捉中捕获传感器脉冲。两个脉冲之间会得到以1000Hz为单位的计数个数，从而得到两个脉冲之间的时间(以秒为单位)，每个脉冲的计量值是0.346mL，将其除以脉冲之间的时间(以分钟为单位)，就得到了以mL／min为单位的流量值。

组态王通信协议处理程序

通信协议处理程序包括3部分：对组态王的查询命令做应答处理；组态王从单片机读取数据处理：组态王向单片机写数据处理。上位机组态王监控软件设计

本次设计中使用的是北京亚控公司开发的组态软件“组态王”，版本为“组态王6.53”作为流量测试上位机的检测软件。

组态王的通讯配置

上位机通信采用COMI，在组态王的工程浏览器中点击设备＼COMl，在右面窗口中双击新建，出现设备配置向导，设置智能模块＼单片机＼通用单片机HEX＼串口，点击下一步，逻辑设备命名为流量检测，选择COMl口：接着配置COMl口通讯参数，参数为1位起始位，8位数据位，1位结束位，0位奇偶校验位，波特率为9600bps。

第12篇

【关键词】 冗余系统 ifix组态软件 plc 油池 差压变送器

1 背景技术

目前，油池是为烘丝燃烧炉提供柴油的一种装置，燃烧炉通过燃烧柴油产生工艺热风，从而达到烘干烟丝的效果。如图1所示，油池由储油罐1、油位检测器2、供油阀3、输油管路4、溢油管路5和事故油池6组等部分成。监控及操作油池加油的画面由ifix组态软件提供；龙岩卷烟厂ifix系统采用cs（客户端服务器）模式和windows风格设计，界面简洁直观，操作方便，通过plc对现场设备进行数据采集、监控设备运行情况及故障状态，实现了手动、自动控制及工艺参数设定等功能。

油池正常工作流程：当检测到低油位（300mm）时，ifix监控画面弹出“低油位”报警，并将供油阀3开启；车间中控员打电话给动力车间，提出加油请求；动力车间开启油泵加油；当达到高油位（700mm）时，ifix监控画面弹出“高油位”报警，并将供油阀3关闭；车间中控员打电话给动力车间，提醒加油结束；动力车间关闭油泵，停止加油。

目前，油位检测器2采用的一般是u形管连通检测装置，以滚珠式机械尺作为显示载体，同时通过相连的模拟量检测器将模拟量输送到plc，plc处理模拟量信号转换为油位高度。但当油位检测器2的可靠性不高，由于各种工作失效时，使检测功能失效，中控人员和动力车间无法获得高或低油位信息，导致动力车间不断输送柴油；当油位高出溢油位时，柴油就会从溢油管路5溢出到事故油池6，造成柴油泄漏事故等等异常现象。例如，某日晚班，跟班维修人员巡检事故油池时发现油位超过2米，判定发生油池泄露事故。事后打捞测算，从油池泄漏出的柴油约有2.4t，造成直接经济损失过万元。

2 改造内容

有鉴于此，原来的油位检测装置已经不能满足正常生产的需要。无限制提高原来的油位检测装置本身可靠性来满足整个油池系统的运行稳定是不现实的，因此需要利用冗余技术来提高油池检测系统的可靠性。因此，在油池另一侧加装一路采用差压变送器的油位检测器，形成冗余双检测系统，从而提高油池检测系统的稳定性，真正做到卷烟流程烘丝燃烧炉油池实时监测与预警。

改造后的油池检测系统包括：（如图2所示）液压传感器22、差压变送器23、控制装置24和报警机制；所述油位检测器包括：与储油罐底部相通的“u”型管21和设置在所述u形管底部的液压传感器22；所述差压变送器23设置在储油罐的底部；所述差压变送器23与所述液压传感器22分别与所述控制装置（plc）24通过总线连接，并且，所述压差变送器23和所述液压传感器22分别向所述控制装置（plc）24发送油位信号。在控制装置（plc）24程序中，做了双重防护：（1）低油位报警条件改为两路检测中有一路检测到低于300mm就报警；最重要的，高油位报警改为两路检测中有一路检测到高于700mm就报警，同时关闭供油阀3。（2）加上加油时间限制，燃烧炉油池加油时间限定为1000秒，防止无限时间加油导致的溢油。控制装置（plc）24处理后产生的报警信号，由ifix监控画面弹出，直观地提醒中控操作人员。

3 实施效果

油池检测系统通过采用冗余双检测系统，对高油位的检测提供了更为精确的预警信号。两种不同检测类型（液压检测和差压检测），各有优点，相辅相成，检测更加精确，对降低卷烟流程烘丝燃烧炉油池事故率起到了非常重要的作用。改造后，供油阀采用两路检测装置监视，加油时间受到限制，同时采用加油时不定时派人上去巡视，事故油池油位每班测量，现在事故油池油位已经完全控制在0m。到现在，半年时间，没有发生一次事故。

参考文献：

[1]李泉.plc冗余系统的应用与实现[d].新疆大学硕士论文，2012.

第13篇

关键词：AT89C51单片机，节水，智能控制

 

1 引言

目前，水资源的管理和节约成为世界性的难题。在控制人们意识上浪费的同时，各种节水设备也应运而生。目前大多都是着眼于用水节约和效率，却忽视了废水的循环使用。为此，本文基于“绿色设计”的原则，设计了一种基于单片机控制的家庭智能节水系统，最大限度的做到“水尽其用”。

2 智能节水系统设计思路

该设计用MCS-51单片机作为控制电路的核心控制部件来构成控制器,单片机输出不同程序信息，经过移位寄存器74LS164驱动，使得数码管显示相应内容，红外传感器以及混浊度传感器和水位传感器检测到的模拟信号经过8位模数转换器ADC0809转变成数字信号写入单片机，经过单片机处理再把数字信号经过8255A送给电磁阀电路和继电器电路，控制其工作与否。从结构来说该设计包括A/D转换和扩展I/O口。输入部分包括按键设置、水位传感器、浑浊度传感器和红外传感器。输出部分包括LED显示、继电器驱动电路、电磁阀驱动电路和发光二极管。系统设计框图如图1所示：

图1 系统设计框图

3 智能节水系统硬件选择

家庭节水系统通常包括4个主要构成部分，分别是收集器、处理器、储存器和供给器。系统中要用水位传感器和浑浊度传感器及多个电磁阀、继电器等，既有模拟量又有数字量。

3.1单片机的选取

ATMEL公司的89系列单片机也称Flash单片机是以8031为核心构成，它和 INTEL公司的MCS-S1系列单片机完全兼容，扩展了它的功能。89系列单片机存在下列很显著的优点:

(1)内部含Flash存储器;(2)和AT80C51插座兼容;(3)静态时钟方式;

(4)错误编程亦无废品产生;(5)可反复进行系统试验。

鉴于以上的优点，经过分析比较，根据本系统的特点，选用ATMEL公司89系列的标准型单片机AT89C51。其片内含有128字节的数据存储器(RAM)和4K字节的可电擦电写闪烁程序存储器E2PROM，这足以满足系统实现其功能。

3.2模数转换芯片

在众多的转换器中以逐次逼近式A/D转换器的性价比最高，应用最广泛，国内使用较多的芯片有ADC0808/0809,ADC0801-ADCO805及ADC0816/0817和AD574等，根据本系统的特点和要求选用中速、低廉的逐次逼近式ADC0809模数转换芯片。它包括一个高阻抗斩波比较器；一个带有256个电阻分压器的树状开关网络；一个逻辑控制环节和8 位逐次比较寄存器(SAR)；一个8位三态输出缓冲器。

该系统中ADC0809与AT89C51单片机的连接如图2所示，采用等待延时方式。论文大全。ADC0809的时钟频率范围要求在10-1280kHz。ADC0809的CLOCK脚的频率是单片机时钟频率的1/6，因此当单片机的时钟频率采用6MHz。ADC0809输入时钟频率即为CLOCK=1MHz，发生启动脉冲后需延时100μs才可读取A/D转换数据。

图2 模数转换电路

3.3 按键的识别和输出显示

常用的键盘有阵列式键盘、独立式键盘。本设计中有4个按键，不必采用阵列式，而采用独立式键盘键接一个上拉电阻与P1口的一个管脚连接。对于按键的识别，有动态扫描和中断两种方式，在该设计中，按键的使用并不是很频繁，所以采用了中断的方式进行按键的识别．

对于输出，有动态并行输出、LCD液晶显示屏和静态译码输出三种方式。水箱中的液位要提供给用户，采用了最简单的八段数码管作为显示部分的硬件电路。该设计中只用到两个数码管显示，不会占用很多硬件资源，所以采用了静态显示。这样在发光二极管导通电流一定的情况下，显示器的亮度大，而且显示稳定。在输出方式上，由于对数码管响应速度不高，采用了串行移位的方式。这里采用74LS164进行显示驱动。

3.4电磁阀与继电器的控制

为使系统安全、稳定，采用了24V电磁阀和12V 继电器。由于电磁阀不能直接与单片机相连，采用了光电隔离，再通过IRF 530进行驱动。继电器的驱动采用的是最简单的方法，即三极管驱动，通过I/O脚电平的翻转来对电磁阀进行开/关控制。论文大全。电磁阀开关动作的控制脉冲宽度可选为30ms。其控制电路如图3所示。

图3 电磁阀控制电路

3.5浑浊度传感器、液位传感器和红外传感器

APMS-10G浑浊度传感器可以根据溶液含有的杂质、灰尘的颗粒大小、密度不同，产生光电经滤波后输出即得到浑浊度检测信号。采用AT89C51单片机与APMS-10G浑浊度传感器通信,读出浑浊度值,再将数据通过串行口传给主机，采用可控三态门74LS125将两路串行通道隔离,通过可控端分时使用，当P17输出高电平时,与APMS-10G的通道导通；当P17引脚低电平时,与主机的通信回路导通。从机串口平时与主机保持通信畅通,将串口设为中断状态,随时可以接收主机发来的指令。

众多的的传感器当中。谐振式水位传感器采用了先进的传感原理,高Q值的谐振电路,具有较强的抗干扰能力、结构灵巧、精密、简单易于制造。该设计中采用了谐振式水位传感器作为中位水箱和低位水箱中的水位检测装置。

红外传感器安装在水龙头内,当人手触发传感器时,信号传递给单片机。对于红外传感器，则利用热释电红外传感器直接接收运动人体的信号，使用574S红外探头。此电路只需要接收系统，不需要发射系统，通过技术处理，可以只接受运动的人体信号，比常规红外光接收器抗干扰性强。论文大全。

4 智能节水系统主程序流程图

系统主程序流程图如图4所示。设计的思路是首先初始化，让所有芯片都恢复最开始的设置，等所有芯片都准备好了之后，则读取E2PROM内的数据，接着进行A/D采样，读取水位传感器和浑浊度传感器采集到的数据，再对数据进行数据处理，若有数据输入，则转入相应的子程序并显示水位的高度；没有数据输入则继续下面的按键判断。有键按下时，判断是哪个按键按下，然后再转入相应的子程序；若无按键按下，则转回A/D采样子程序，重复上述的程序，如此往复进行下去。

5 结束语

提出了家庭智能节水系统控制器的设计方案、硬件电路和主程序流程图。

（1）从人性化、性价比方面综合考虑器件的优略，为该系统的优化提供了基础。

（2）红外感应水龙头、LED显示和延时可调开关不仅方面使用，便于监控，而且方便自如的调节水流时间，达到了节约用水的目的。

（3）结构简单，使用方便，经济节能环保。

参考文献

[1] 张建钢. 模糊控制洗衣机浑浊度检测系统[J]. 湖北工学院学报,2002(1)

[2] 肖景和、赵健 红外线热释电与超声波遥控电路[M],人民邮电出版社，2003

[3] 张 伟. 单片机原理及应用[M],机械工业出版社，2002.1

[4] 戈 民. 一种智能节水机控制系统的设计[J]. 微计算机信息，2007.1

第14篇

[关键词]光伏照明系统，太阳能控制器，检测系统

中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0199-01

1 概述

光伏发电技术关系着开发利用绿色能源、改善生态环境和人民生活质量等重大问题，是目前研究的热点方向。光伏照明系统是应用光伏发电技术的实例，具有丰富的学术研究价值和经济社会效益。其中，光伏照明系统中的控制器是整个系统的核心，不仅要调节光伏电池的输出功率使之具备最大的转换效率，还要控制蓄电池充放电，所以控制器性能的优劣直接关系到整个光伏照明系统的效率。这就要求在搭建实际光伏照明系统前要对系统的进行测试。相关参数的获取，对于优化选取实际光伏照明系统的单元组件，设计出高效实用的光伏照明系统具有非常重要的意义。本文设计了能够测试控制器和照明系统其他组件各种性能参数的测试系统。该系统能够实现同时测试控制器的多项性能参数。通过实际测试，可以确定使太阳能转换效率最高、照明系统工作最稳定的控制器。

2 光伏照明系统的组成

太阳能照明系统包括：太阳能电池组件、蓄电池、太阳能充放电控制器、直流负载及其驱动电路，如图1所示。系统各部分容量的选取配比，需要综合考虑效率、成本和可靠性等问题。在带负载实际应用过程中，应该考虑到连续阴雨天的情况，对系统容量留出一定裕度。

作为光伏照明系统的输入，光伏电池为整个系统提供电能，蓄电池是整个系统的储能部分，白天将太阳能电池输出的电能转换为化学能储存起来，夜间将化学能转换成电能输出到照明负载。太阳能控制器是整个系统的控制核心，它是以单片机为核心辅以逻辑控制电路来实现系统中光伏电池最大功率点跟踪（MPPT）、蓄电池容量预测和蓄电池充放电精确控制，以满足太阳能照明系统在不同工作状态下的稳定运行与准确切换的要求，从而提高太阳能照明系统效率，确保系统运行稳定，并延长蓄电池的寿命。

3 测试系统设计

在实际中检测控制器的电流电压，时间控制等参数需要分开多次测量，不能一次完成，这加长了实验的时间，降低了实验的准确度，使整个检测过程显得繁琐而复杂。本测试装置制作目在于：通过一次实验检测出所需要的控制器的主要参数，将电流、电压、时间等参数的测量综合到一个系统中，检测出控制器的性能好坏，得出系统中各个组成部分的最佳配比。

光伏照明测试系统的原理是通过光伏系统的电路设计，将电流表，电压表，定时器连接到测试系统中，设计阳光模拟装置，用来模拟太阳光，提供太阳能电池板光源，在整个系统的运行过程中通过对充放电过程的测试，并用电流表，电压表进行数值记录，来了解控制器的各项参数，方便快捷的检测试过充过放参数时可以快速，方便的更换为稳压电源来进行测试。

4 太阳能控制器特性测试

选择两种型号的太阳能控制器，用本论文中自行设计的光伏照明测试系统对控制器的性能参数和整个系统的效率进行测试，选择出性能最优良的控制器。测试的参数项目有太阳能控制器的光控点、自耗电、过充、过放电压、过放返回电压和延迟时间。

测试过程：将控制器连接进测试系统，并将系统通电（交流 220V），交流电是为了给测试系统的电流表，电压表和定时器供电。在空载情况下测试控制器的自耗电，从放电测试的电流表中显示的数值即是控制器的自耗电。测试完控制器的自耗电后将蓄电池接入系统，将光伏照明测试系统各个组成部分全部连接到系统中，太阳能电池组件为2 块 12V/5W 的板并联，总功率为 10W。负载是3并联的LED 灯泡，电压都是12V，其功率分别为1W、3W、4W。蓄电池选择12V/10AH 的铅酸电池。测试环境中无光，为了模拟测试过程中的黑天情况。

将滑动变阻器的主调旋钮和微调旋钮全部调至最大值，使模拟光照度达到最大，太阳能电池板将光能转化为电能通过控制器为蓄电池充电，在充电电流表上显示电流数值，充电电压表上显示太阳能电池板的电压值。在电池板给蓄电池的充电过程，负载不亮，相当于室外的白天情况，将滑动变阻器的主调旋钮和微调旋钮全部调至最小值，相当于夜晚情况，观察负载 LED灯泡是否立刻亮，如果即刻变亮，说明控制器的延迟时间为零，即没有延迟时间。如果负载没有立刻亮，则通过定时器来记录时间，当负载LED 灯泡亮时，定时器上显示的数值即为控制器的延迟时间。

将系统选定在给太阳能电池板给蓄电池充电状态，阳光模拟箱中的灯泡调到最亮，太阳能电池板给蓄电池充电的充电电压不断升高，当升到某一数值时，控制器开始保护，切断充电电路，保护蓄电池，从充电电压表上记录这个电值，这个值就是控制器的过充电压。 将系统选定在蓄电池给负载 LED 灯放电的状态，为了方便试验测试和保护蓄电池用直流电源来代替蓄电池，模拟放电过程中电压的变化，调节直流电源的电压值，不断降低，当降到某一数值时，控制器开始保护，切断放电电路，负载 LED 灯熄灭，记录放电电压表上的电压值，这个数值就是控制器的过放电压值，当负载 LED 灯熄灭后，调高直流电源的电压值直到负载 LED 灯再次亮起，记录此刻放电电压表上的数值，这个临界电压值就是控制器的过放返回电压值。这些测试的数值就是控制器的性能参数值。

5 结论

本论文的主要工作是设计了光伏照明测试系统，以具体数值的形式直观的显示出光伏电池板对蓄电池的充电参数值以及蓄电池对负载LED的放电参数值。测试系统最重要的测试功能是对系统核心部件太阳能控制器的测试，在系统的实际工作过程中测试出控制器的性能参数，对各款控制器进行检验和评估，选择出最优化的太阳能控制器，使整个太阳能LED照明系统的效率最大化。并在实际工程中进行应用。

参考文献

第15篇

关键词：毕业设计；团队合作模式；毕业设计改革

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）36-0161-02

近年来，在高校不断扩招，就业形势日益严峻的背景下，使得学生压力倍增，纷纷把考取研究生和找一个理想的工作作为头等大事，忽略了实践环节对于专业学习的重要性，这一矛盾对于通常安排在第八学期的毕业设计而言显得更加突出。在毕业设计环节，有些学生应用人单位要求提前到岗实习。然而到了工作岗位上，既要尽快熟悉新的工作环境，又要努力做好手头的工作，在相当短的时间内完成从学生角色到员工角色的转变，开始一种全新的生活，对不少学生来说在其心理上和生理上都是一个很大的挑战，很难再有精力去做好毕业设计。更有甚者，部分学生顶岗实习后，由于专业不对口，工作环境根本不具备做毕业设计的条件，尤其对于电气工程及其自动化这种实践性较强的专业而言，没有最基本的实验设备和实验环境，学生无法去做毕业设计，只能马马虎虎，敷衍了事。[1-4]

本文针对当前高校毕业设计（论文）环节存在的普遍问题探寻针对性的解决方案，以电气工程及其自动化专业BG1001试点班为例，尝试建立符合人才培养规律与学校定位的毕业设计（论文）模式。

一、改革方案

1.方案制订

为了使每个学生都能在毕业设计中得到实在的锻炼，目前，毕业设计（论文）基本实行单人单题目制度，学生在毕业设计（论文）过程中独立完成自己的工作。这种主要的模式虽然有利于培养学生独立解决问题的能力，但在协作能力的培养上却有所不足。因此，试点班BG1001电气工程及其自动化（试点班）尝试通过相互协作的团队合作模式，即2个学生相互合作、完成一个较大的综合性题目的模式。指导教师选择上尽量选择具有一定硬件开发能力及具有较高学术造诣的教师，此次试点班指导教师配备了2名教授、5名副教授（高工）、2名讲师。论文选题如表1所示。

团队合作模式的最主要特征就是个人的设计内容与他人的相互关联，具有下列特点和要求：

（1）题目具有一定的综合性或合作性，能培养学生的综合能力、创新能力和合作精神。为了能够满足2个学生共同完成一个项目课题，选题就比较重要，需要满足2个学生的工作量，又能彼此分工。本次选题要求能够完成实物，并在正式答辩时能够进行实物展示。

（2）题目来源多样化、自由化。指导教师可以根据专业内容或自己的科研课题命题，也可结合学生的想法和思路与学生商议共同命题。例如：基于ARM的四轴飞行器姿态控制研究项目有学生自己提出。本次选题类型有硬件设计、PLC控制、基于单片机的开发、基于ARM的开发、基于DSP的开发、仿真设计等。

（3）团队合作模式可以有三种方式：同一项目分工，可以一个硬件设计、一个软件开发。例如：超低功耗无线车位探测控制系统设计研究、光伏最大功率跟踪电路设计等项目就是采取该模式。同一项目可以不同方案实现。该方案在本次毕业设计中没有团队采用。同一项目，可以一个通过软件仿真实现、另一个完成实物开发。

（4）要求教师对合作的两个学生同时进行指导。除了按照统一的毕业设计（论文）管理规范给予指导外，还要针对相关联和合作的内容，组织相关学生共同分析、探讨题目完成中遇到的问题等。

团队合作模式的优点是：每个学生不仅在各自的研究内容中得到科学研究方式方法的培养和训练，且能从相互间的配合和协作，培养学生的团结精神，为今后从事科学研究打下一定的基础。[5]

二、毕设执行情况

对于试点班的毕设执行情况，跟其他班的采取措施一致，同时进行。BG1001学生人数为43人，学生按照签约单位要求，在签约单位实习学生人数为29人。毕业实习单位主要有上海三菱电梯有限公司、上海阿尔斯通交通设备有限公司、上海振华港机重工有限公司中国电子科技集团公司第21研究所等17家单位。因此该班也存在着提前到岗的情况，给毕设工作的开展带来不少的困难。

1.开题报告

2014年3月7日，电气工程及其自动化专业举行了2014届本科毕业设计（论文）开题答辩，电气系共有149位本科毕业生，系部组织了6个答辩小组。试点班的学生答辩时分配到各个小组，同一课题的学生分到同一组。由于试点班的学生是2个人一个题目，答辩时，可以两个人一起进行答辩。这样方便参加答辩的老师整体上把握学生的研究内容、工作量，及时指出不足。答辩老师肯定了试点班学生按新方式进行毕业设计。认为学生的分工比较明确，题目选取上也有一定的工作量和难度，适合学生开展此课题。开展毕设过程中，能把该专业学过的电路、电子技术、嵌入式开发语言等灵活运用，达到了开展毕设的目的。但同时，但也指出了一些同学的不足。

试点班具体情况汇总如下：有的毕业设计（论文）研究目的、内容不明确以及课题范围太广，需要补学的东西较多，论文工作量偏大。例如基于ARM的四轴飞行器姿态控制研究，该课题涉及无线遥控、通讯，四个电机的驱动，飞行姿态的控制，工作量比较大，尤其是飞行姿态的控制涉及到空气动力学的知识，而电气工程及其自动化专业没有学过这方面的课程，因此需要补学得知识就比较多，学生完成该设计的难度也会比较大。有的毕业设计（论文）研究内容稍简单，难度偏低，工作量偏小，应增加其量程及控制功能。例如“基于单片机的电压-电流转换电路系统设计”，该题目主要是完成电压-电流转换，这个主要是运用运放及其反馈知识，相对来说比较简单，但是如果能增加其量程的选择、能够有效的控制切换并进行良好的显示，也能符合毕设的要求。“一种新型非接触式钢轨裂纹检测系统”该题目需增加其巡检功能，检测系统不仅能在固定的位置检测出裂纹，而且在移动中也能正常工作。

2.中期检查

为保证毕业设计质量，加强对毕业设计过程环节的监控，切实做好毕业设计工作，2014年4月18日，电气系举行了2014届本科毕业设计（论文）中期检查答辩，要求每一位毕业生进行PPT汇报答辩，并检查了毕业设计任务书、毕业设计课题的进度、毕业设计（论文）教师指导记录本、中期检查报告等。电气系中期答辩的分组跟开题报告答辩时一致，这样参加答辩教师对学生所做的东西比较熟悉，能够对学生现阶段的成果进行点评和指导。

经过答辩学生的宣讲、答辩组老师的询问和学生所交材料的检查，发现学生的毕业设计还存在着一些问题。试点班总共不通过人数为7人，具体情况见表2。其中4人是缺席了中期检查，三人应论文存在问题比较多，进度严重滞后而没有通过答辩。缺席4人次也说明这个班的部分学生对待毕设的态度也不是很积极。

存在问题：部分同学对毕业设计不够重视，投入精力较少，在中期检查中发现他们对研究内容尚不清楚，对毕业设计（论文）的要求理解不透彻，课题研究还处于起步阶段，没有真正突出重点。例如：光伏最大功率跟踪电路设计论文，该论文没有实际开展，对文献综述也比较简单，对里面的重点技术MPPT也不是太了解，论文中期报告也没有按照学校要求的格式撰写。部分学生收集、整理、分析信息、资料的能力欠缺，毕业设计内容稍单薄，数据运算、分析、处理能力不够，图纸规范化程度低，设计实验线路和搭建实验装置、实验数据的处理（图表，曲线）、实验结果与讨论能力稍欠缺。

3.全院毕业设计（论文）答辩

2014年5月27日、30日、31日，电气学院举行了2014届本科毕业设计（论文）答辩，要求每一位毕业生进行PPT汇报答辩，并检查了毕业设计任务书、毕业设计（论文）等。具体情况汇总如下：本届共有394位本科毕业生，学院组织了18个答辩小组，共有391位同学参加了答辩。其中3位同学（其中一位海外留学生）因为毕业设计（论文）没有完成，故没有参加答辩。经过答辩学生的宣讲、答辩组老师的询问和学生所交材料的检查，答辩组老师认为大多数同学能在规定的时间内完成毕业设计任务陈述、基本上能围绕主题展开，概念基本清楚。试点班学生基本按照预先的要求完成了实物，14个作品进行了展示。

在参加首次答辩的391位同学中，最后经过答辩组专家的一致推荐有38位同学（其中试点班学生9名）的毕业设计被评为电气学院优秀毕业设计，试点班学生约占23.7%。经过电气学院学术委员会的选优答辩、讨论研究，最终推荐8位同学（其中试点班学生2名，约占25%）参加学校的公开答辩，最终试点班学生一名获得三等奖，一名获得优秀奖。

三、结论

本次BG1001电气工程及其自动化（试点班）毕业设计，对毕设模式进行了一些尝试，采取了团队合作模式，即2个学生相互合作、完成一个较大的综合性题目的模式；另外选题上主要是以实物开发为主；指导教师选择上尽量选择具有一定硬件开发能力的教师；且要求毕设答辩时需递交实物进行展示。试点班毕业设计改革表明，尽管有67%学生毕设期间一直在企业实习，但毕设质量还是有明显改善，试点班的学生占电气学院的优秀率为23.7%，校级优秀占25%。

参考文献：

[1]张勋才，牛莹.“卓越工程师教育”背景下电类专业毕业设计改革探索[J].中国电力教育，2012，（6）：98-99.

[2]闵敏，孙新华.卓越工程师教育下的本科毕业设计改革探索[J].产业与科技论坛2012，11（18）：200-201.

[3]左晓明，许兆美，郑晓虎.周仁和应用型人才培养模式创新实验区的探索与实践[J].中国制造业信息化，2010，39（23）：76-78.