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監測系統論文范文1
關鍵詞入侵檢測系統；CIDF；網絡安全；防火墻
0引言
近年來，隨著信息和網絡技術的高速發展以及政治、經濟或者軍事利益的驅動，計算機和網絡基礎設施，特別是各種官方機構的網站，成為黑客攻擊的熱門目標。近年來對電子商務的熱切需求，更加激化了這種入侵事件的增長趨勢。由于防火墻只防外不防內，并且很容易被繞過，所以僅僅依賴防火墻的計算機系統已經不能對付日益猖獗的入侵行為，對付入侵行為的第二道防線——入侵檢測系統就被啟用了。
1入侵檢測系統（IDS）概念
1980年，JamesP.Anderson第一次系統闡述了入侵檢測的概念，并將入侵行為分為外部滲透、內部滲透和不法行為三種，還提出了利用審計數據監視入侵活動的思想[1]。即其之后,1986年DorothyE.Denning提出實時異常檢測的概念[2]并建立了第一個實時入侵檢測模型，命名為入侵檢測專家系統（IDES），1990年，L.T.Heberlein等設計出監視網絡數據流的入侵檢測系統，NSM(NetworkSecurityMonitor)。自此之后，入侵檢測系統才真正發展起來。
Anderson將入侵嘗試或威脅定義為：潛在的、有預謀的、未經授權的訪問信息、操作信息、致使系統不可靠或無法使用的企圖。而入侵檢測的定義為[4]：發現非授權使用計算機的個體（如“黑客”）或計算機系統的合法用戶濫用其訪問系統的權利以及企圖實施上述行為的個體。執行入侵檢測任務的程序即是入侵檢測系統。入侵檢測系統也可以定義為：檢測企圖破壞計算機資源的完整性，真實性和可用性的行為的軟件。
入侵檢測系統執行的主要任務包括[3]：監視、分析用戶及系統活動；審計系統構造和弱點；識別、反映已知進攻的活動模式，向相關人士報警；統計分析異常行為模式；評估重要系統和數據文件的完整性；審計、跟蹤管理操作系統，識別用戶違反安全策略的行為。入侵檢測一般分為三個步驟：信息收集、數據分析、響應。
入侵檢測的目的：（1）識別入侵者；（2）識別入侵行為；（3）檢測和監視以實施的入侵行為；（4）為對抗入侵提供信息，阻止入侵的發生和事態的擴大；
2入侵檢測系統模型
美國斯坦福國際研究所（SRI）的D.E.Denning于1986年首次提出一種入侵檢測模型[2]，該模型的檢測方法就是建立用戶正常行為的描述模型，并以此同當前用戶活動的審計記錄進行比較，如果有較大偏差，則表示有異常活動發生。這是一種基于統計的檢測方法。隨著技術的發展，后來人們又提出了基于規則的檢測方法。結合這兩種方法的優點，人們設計出很多入侵檢測的模型。通用入侵檢測構架（CommonIntrusionDetectionFramework簡稱CIDF）組織，試圖將現有的入侵檢測系統標準化，CIDF闡述了一個入侵檢測系統的通用模型（一般稱為CIDF模型）。它將一個入侵檢測系統分為以下四個組件：
事件產生器(EventGenerators)
事件分析器(Eventanalyzers)
響應單元(Responseunits)
事件數據庫(Eventdatabases)
它將需要分析的數據通稱為事件，事件可以是基于網絡的數據包也可以是基于主機的系統日志中的信息。事件產生器的目的是從整個計算機環境中獲得事件，并向系統其它部分提供此事件。事件分析器分析得到的事件并產生分析結果。響應單元則是對分析結果做出反應的功能單元，它可以做出切斷連接、修改文件屬性等強烈反應。事件數據庫是存放各種中間和最終數據的地方的通稱，它可以是復雜的數據庫也可以是簡單的文本文件。
3入侵檢測系統的分類：
現有的IDS的分類，大都基于信息源和分析方法。為了體現對IDS從布局、采集、分析、響應等各個層次及系統性研究方面的問題，在這里采用五類標準：控制策略、同步技術、信息源、分析方法、響應方式。
按照控制策略分類
控制策略描述了IDS的各元素是如何控制的，以及IDS的輸入和輸出是如何管理的。按照控制策略IDS可以劃分為，集中式IDS、部分分布式IDS和全部分布式IDS。在集中式IDS中，一個中央節點控制系統中所有的監視、檢測和報告。在部分分布式IDS中，監控和探測是由本地的一個控制點控制，層次似的將報告發向一個或多個中心站。在全分布式IDS中，監控和探測是使用一種叫“”的方法，進行分析并做出響應決策。
按照同步技術分類
同步技術是指被監控的事件以及對這些事件的分析在同一時間進行。按照同步技術劃分，IDS劃分為間隔批任務處理型IDS和實時連續性IDS。在間隔批任務處理型IDS中，信息源是以文件的形式傳給分析器，一次只處理特定時間段內產生的信息，并在入侵發生時將結果反饋給用戶。很多早期的基于主機的IDS都采用這種方案。在實時連續型IDS中，事件一發生，信息源就傳給分析引擎，并且立刻得到處理和反映。實時IDS是基于網絡IDS首選的方案。
按照信息源分類
按照信息源分類是目前最通用的劃分方法，它分為基于主機的IDS、基于網絡的IDS和分布式IDS。基于主機的IDS通過分析來自單個的計算機系統的系統審計蹤跡和系統日志來檢測攻擊?；谥鳈C的IDS是在關鍵的網段或交換部位通過捕獲并分析網絡數據包來檢測攻擊。分布式IDS，能夠同時分析來自主機系統日志和網絡數據流，系統由多個部件組成，采用分布式結構。
按照分析方法分類
按照分析方法IDS劃分為濫用檢測型IDS和異常檢測型IDS。濫用檢測型的IDS中，首先建立一個對過去各種入侵方法和系統缺陷知識的數據庫，當收集到的信息與庫中的原型相符合時則報警。任何不符合特定條件的活動將會被認為合法，因此這樣的系統虛警率很低。異常檢測型IDS是建立在如下假設的基礎之上的，即任何一種入侵行為都能由于其偏離正?；蛘咚谕南到y和用戶活動規律而被檢測出來。所以它需要一個記錄合法活動的數據庫，由于庫的有限性使得虛警率比較高。
按照響應方式分類
按照響應方式IDS劃分為主動響應IDS和被動響應IDS。當特定的入侵被檢測到時，主動IDS會采用以下三種響應：收集輔助信息；改變環境以堵住導致入侵發生的漏洞；對攻擊者采取行動（這是一種不被推薦的做法，因為行為有點過激）。被動響應IDS則是將信息提供給系統用戶，依靠管理員在這一信息的基礎上采取進一步的行動。
4IDS的評價標準
目前的入侵檢測技術發展迅速，應用的技術也很廣泛，如何來評價IDS的優缺點就顯得非常重要。評價IDS的優劣主要有這樣幾個方面[5]：（1）準確性。準確性是指IDS不會標記環境中的一個合法行為為異?；蛉肭帧＃?）性能。IDS的性能是指處理審計事件的速度。對一個實時IDS來說，必須要求性能良好。（3）完整性。完整性是指IDS能檢測出所有的攻擊。（4）故障容錯（faulttolerance）。當被保護系統遭到攻擊和毀壞時，能迅速恢復系統原有的數據和功能。（5）自身抵抗攻擊能力。這一點很重要，尤其是“拒絕服務”攻擊。因為多數對目標系統的攻擊都是采用首先用“拒絕服務”攻擊摧毀IDS，再實施對系統的攻擊。（6）及時性（Timeliness）。一個IDS必須盡快地執行和傳送它的分析結果，以便在系統造成嚴重危害之前能及時做出反應，阻止攻擊者破壞審計數據或IDS本身。
除了上述幾個主要方面，還應該考慮以下幾個方面：（1）IDS運行時，額外的計算機資源的開銷；（2）誤警報率／漏警報率的程度；（3）適應性和擴展性；（4）靈活性；（5）管理的開銷；（6）是否便于使用和配置。
5IDS的發展趨
隨著入侵檢測技術的發展，成型的產品已陸續應用到實踐中。入侵檢測系統的典型代表是ISS（國際互聯網安全系統公司）公司的RealSecure。目前較為著名的商用入侵檢測產品還有：NAI公司的CyberCopMonitor、Axent公司的NetProwler、CISCO公司的Netranger、CA公司的Sessionwall－3等。國內的該類產品較少，但發展很快，已有總參北方所、中科網威、啟明星辰等公司推出產品。
人們在完善原有技術的基礎上，又在研究新的檢測方法，如數據融合技術，主動的自主方法，智能技術以及免疫學原理的應用等。其主要的發展方向可概括為：
（1）大規模分布式入侵檢測。傳統的入侵檢測技術一般只局限于單一的主機或網絡框架，顯然不能適應大規模網絡的監測，不同的入侵檢測系統之間也不能協同工作。因此，必須發展大規模的分布式入侵檢測技術。
（2）寬帶高速網絡的實時入侵檢測技術。大量高速網絡的不斷涌現，各種寬帶接入手段層出不窮，如何實現高速網絡下的實時入侵檢測成為一個現實的問題。
（3）入侵檢測的數據融合技術。目前的IDS還存在著很多缺陷。首先，目前的技術還不能對付訓練有素的黑客的復雜的攻擊。其次，系統的虛警率太高。最后，系統對大量的數據處理，非但無助于解決問題，還降低了處理能力。數據融合技術是解決這一系列問題的好方法。
（4）與網絡安全技術相結合。結合防火墻，病毒防護以及電子商務技術，提供完整的網絡安全保障。
6結束語
在目前的計算機安全狀態下，基于防火墻、加密技術的安全防護固然重要，但是，要根本改善系統的安全現狀，必須要發展入侵檢測技術，它已經成為計算機安全策略中的核心技術之一。IDS作為一種主動的安全防護技術，提供了對內部攻擊、外部攻擊和誤操作的實時保護。隨著網絡通信技術安全性的要求越來越高，入侵檢測技術必將受到人們的高度重視。
參考文獻：
[1]putersecuritythreatmonitoringandsurveillance[P].PA19034,USA,1980.4
[2]DenningDE.AnIntrusion-DetectionModel[A].IEEESymponSecurity&Privacy[C],1986.118-131
[3]張杰，戴英俠，入侵檢測系統技術現狀及其發展趨勢[J]，計算機與通信，2002.6：28-32
監測系統論文范文2
在今天，我國科學技術蓬勃發展帶動了各個領域有不同程度的進步和發展。煤礦行業之所以能夠有很大程度的進步，與科學技術的有效運用分不開。目前應用于煤礦開采中的煤礦安全監控系統就是最好的證明，其合理而有效的運用，大大提高了煤礦開采的安全性。但煤礦安全監控系統并沒有達到非常完美的程度，其也存在多想不可忽視的問題。具體表現為。
1.1傳感器質量和性能較差
傳感器作為安全監測監控系統的重要組成部分，保證其質量和性能是高效運用安全監控檢測系統的關鍵之一。但事實上，目前我國大多數煤礦開采中所應用的安全監測監控系統就存在傳感器質量和性能較差的情況，傳感器質量和性能較差具體表現為載體催化元件的應用效果差，容易影響傳感器的正常使用；傳感器制作工藝技術比較落后，會降低傳感器的使用性等。因各種因素而促使傳感器的質量和性能降低是安全監測監控系統當前存在的問題之一，需要通過有效的措施來調整和優化，才能夠保證傳感器合理而有效的應用。
1.2通信協議不規范
所謂的安全監測監控系統通信協議不規范是指其缺乏符合礦井電氣防爆等特殊要求的總線標準，所以現有生產廠家的監控系統的通信協議幾乎都采用各自專用的，互不兼容。此種情況的存在使得我國安全監測監控系統的通信協議表現出不規范這一特點。而通信協議不規范的情況將會無法實現資源貢獻，相應的安全監測監控系統的更新和升級就會受到一定的影響和阻礙，安全監測監控系統的應用效果受到一定程度的抑制。所以說，煤礦安全監測監控系統通信協議不規范也是導致此系統無法高效運用的因素之一。
2增強煤礦安全監控監測系統運行效果的有效措施
煤礦開采是一項危險性較大的工作，在進行煤礦開采作業的過程中存在很多危險因素，一旦危險因素未得到有效的控制，很容易導致安全事故發生，不僅影響煤礦正常開采，還會導致人身受損。安全監測監控系統合理而有效的運用能夠大大改善此種現狀，當然是是以保證安全監測監控系統高效運用為前提。如何才能夠實現煤礦安全監測監控系統高效運用？作者結合相關的資料，提出以下幾點建議。
2.1研發高質量、高性能的傳感器
傳感器作為煤礦安全監控監測系統的重要組成部分之一，其合理而有效的應用能夠提高安全監測監控系統的運行效果。而我國目前所應用的安全監測監控系統的傳感器質量和性能不佳，直接影響安全監測監控系統的合理應用。針對此種情況，作者建議應當充分利用不斷創新的科學技術來研發高質量，高性能的傳感器，將其安裝在安全監測監控系統中，以此來提高監控系統的應用性，為安全高效的煤礦開采創造條件。
2.2統一化規范化通信協議
上文中已經充分說明當下我國煤礦安全監測監控系統通信協議不規范，通信協議不規范將造成設備重復購置、系統補套受制于人和不能隨意進行軟硬件升級改造等后果。為了盡量避免此種情況出現在安全監測監控系統中，應當對安全監測監控系統通信協議進行調整和約束，促使其規范化和統一化，從而保證我國所應用的安全監測監控系統能夠實現資源共享，升級安全監控檢測系統，使其合理而有效的應用。當然，實現通信協議統一化和規范化并不是非常容易的，需要我國推出很多規范性規程和標準對通信協議進行規范化處理。只有推出統一的。規范的通信協議，才能夠保證安全監測監控系統能夠采用統一的數據庫、統一的數據格式、統一的升級模式、統一的系統資源，促使煤礦安全監測監控系統能夠更加高效的應用。
2.3專家診斷、決策系統的優化
盡管目前應用于煤礦開采中的安全監測監控系統具有良好的應用性，但同時它也存在不可忽視的問題，只有有效的處理安全監測監控系統存在的問題，才能夠真正意義上實現系統的優化，促使其性能更強，應用效果更好。如何才能夠實現煤礦安全監測監控系統的優化？作者建議有此方面的專家對安全監測監控系統進行詳細的、深入的、全面的診斷，準確的診斷出煤礦安全監控監測系統存在的質量問題，并針對煤礦安全監測監控系統存在的問題進行詳細的分析，制定合理的改善措施，改變系統功能單一、簡單的情況，使其性能、質量等方面得到良好的優化，更加合理的應用于煤礦開采中。
3結束語
監測系統論文范文3
系統概述
待檢測車輛需要經過檢測通道，如圖1所示。將紅外攝像頭放置于通道中間，獲得車底部熱感應圖像。為了獲取較廣的視角以及較小形變的圖像，紅外攝像頭安放的仰角為40°。由于監控室與檢測通道的距離較遠，且通道數較多，因此需要通過光端機將所獲取的視頻傳輸給監控室控制臺PC機。檢測軟件根據本文提出的檢測算法對捕獲到的圖像進行分析，若判斷車輛底部藏人則向系統發出報警信號，以便其通過控制安全桿做出相應攔截措施。視頻傳輸示意圖，如圖2所示。
軟件設計
軟件設計采取的基本實現策略是先定位后檢測。首先進行運動車輛檢測，其次根據車輛的自身特征，定位可疑目標在車輛底部可能的藏匿部位。當區域定位完成后，對該區域進行感興趣區域（RegionOfInterest，ROI）的選取。最后對ROI進行檢測，判斷是否藏人。檢測系統流程圖如圖3所示。通過對車輛的掃描檢測過程，查出藏匿于車底的可疑目標，實現自動檢測。
1圖像去噪
圖像去噪是圖像預處理的一個環節，也是整個圖像預處理中的關鍵一步。在對運動車輛定位的過程中，針對車輛與環境對比度大、信息豐富，受噪聲影響較小等特點，只需對圖像采用常規的均值濾波進行處理。而在檢測目標時，為了在去除噪聲的同時，最大程度的保存目標的邊緣信息，采用了基于開關控制的組合濾波。濾波器的基本思路是將圖像劃分為三類區域：孤立噪聲點區、平坦區和邊緣信息區。其主要處理原則為：孤立噪聲點區的灰度與其鄰域往往有較大的差異，可按照椒鹽噪聲進行處理，選用中值濾波器；平坦區往往包含高斯噪聲，可采用加權均值濾波器加以消除；邊緣信息區包含了圖像的細節信息，應作為保留區域不做處理。將處理后的三個區域加以合成，即得到了去噪后的圖像。
濾波器性能的關鍵在于分類開關的設計，借用順序統計濾波的思路，將濾波器設計成N×N的掩模算子，N為奇數，使該掩模在整個圖像上滑動，對它所覆蓋的圖像中的像素點xi進行排序，得到序列x（1），x（2）……x（N^2），利用排序結果設計下面的分類規則：a、b為排序后的位置偏移量，Ta和Tb為閾值。基于開關控制的組合濾波算法就包括這么幾個步驟：（1）對掩模覆蓋的圖像像素點進行排序；（2）利用分類規則進行三個區域劃分；（3）對孤立噪聲點區進行中值濾波，對平坦區進行均值濾波；（4）將處理后的區域合成，得到去噪圖像。
2車輛檢測及目標區域的定位
2.1運動車輛檢測
對于實時性要求較高的場合，運動目標的檢測一般用背景差分法和幀間差分法。背景差分法是利用序列中當前幀圖像與背景圖像的差分來消除背景、提取運動目標區域的一種技術。背景差分法可根據實際情況設定差分閾值，所得到的結果直接反映了運動目標的大小、形狀和位置，可以得到比較精確的運動目標信息，但該方法應用于紅外目標檢測時易受環境溫度、天氣等外界條件變化的影響。幀間差分法是利用視頻序列中連續的兩幀或多幀圖像的差異來檢測和提取運動目標。該方法對場景的變化不太敏感，適用于動態環境，穩定性好。不足之處是：1）無法抽取完整的運動目標，僅能得到運動目標的邊界；2）運動目標提取效果依賴于幀間時間間隔的合理選擇。本文針對待檢測目標所處背景在短時間內為靜態背景，而較長時間內背景會發生動態變化的特點，并結合兩種方法的優點，設計出改進的背景差分法。算法原理圖如下：其中F(K)為當前幀，B為通過隔幀幀差法求得的當前背景圖像，D為差分結果圖，R為二值化圖像。
該算法繼承了幀間差分法對場景變化不太敏感的優點，能準確更新背景差分法所需要的當前背景圖，進而提取出完整的運動目標。下面是采用基本背景差分法和改進后背景差分法，在不同時候背景更新保存的背景圖片。基本背景差分法在系統長時間運行之后，會出現背景更新出錯，檢測流程紊亂，從而產生檢測系統失效現象。而采用改進的背景差分法，即使是經過長時間運行，系統也能確保背景更新的準確。
2.2目標區域定位
由于運動車輛特性已知，在其運動的過程中，可以通過對目標局部圖像進行特征提取，定位可疑區域。目標的一般特征包括點、邊緣、區域和輪廓。點特征對圖像的分辨率、旋轉、平移、光照變化等有很好的適應性，常用的點特征描述算子如SIFT、SURF等都具有很高的精度，但這些算法復雜度高，難以滿足實時檢測的要求，并且紅外圖像特征點往往較少，采用點描述算子并不能達到令人滿意的效果。因此本文根據實際目標的特性，采用了對線、面特征進行描述的方法來標注運動車輛。運動的車輛受車底傳動抽、燃燒室以及空間限制，目標一般躲藏于車廂后輪位置。
為了準確定位目標區域，目標區域進入視場之前的運動車輛局部特征需要重點描述。車廂底部進入攝像頭視場時如圖6(a)所示。為了提取車輛的直線特征，需要對車底圖像進行邊緣提取。常見的邊緣檢測算子有：Laplace、Sobel以及Canny等。由于Laplace算子常常會產生雙邊界，而Sobel算子又往往會形成不閉合區域，對后面直線檢測都會產生不利的影響。
Canny算子克服了上述算子的缺陷，能夠盡可能多的標識出圖像中的實際邊緣，并且能夠將較小的間斷點進行連接，因此能夠形成較為完整的邊界線。Canny算子是最優的階梯型邊緣檢測算法，本文采用選用Canny算子進行圖像的邊緣檢測。邊緣檢測結果如圖6(b)所示，較為明顯且具有特征不變性的為直線邊緣。當可能藏人的區域進入攝像頭視場時，車底圖像的直線特征隨之消失（如圖6(c)），因此可以利用圖像的直線特征來定位后輪檢測區域。Hough變換檢測直線是較為理想的直線檢測方法，由PaulHough于1962年提出。經過Hough變換后，根據已知的目標直線位置、角度、長度，選取符合條件的直線。圖6(b)、(c)中白色粗線為所檢測出的目標直線。
受環境因素的影響，車底直線特征可能并不明顯，因此單一的直線特征提取難以滿足檢測精度要求，如圖7所示情況。實驗發現車底面特征不易受到周圍環境、溫度的影響，因此可以進行面特征提取。選定區域為圖6(b)中虛線框內，滿足要求的特征為梯度小于一定閾值，即具有平滑特征，判斷方法是計數虛線框內邊緣點數，判斷其是否小于給定閾值。采用Sobel內核計算圖像差分其中src為輸入圖像，dst為輸出圖像，xorder為x方向的差分階數，yorder為y方向的差分階數。
由于當車底藏人時，其進入攝像頭視場會阻斷車底原有的平滑特征如圖6(d)，因此當平滑特征消失時，這時判斷是否符合定位位置特征，若符合即可進行定位檢測；若車底沒有藏人時，車底平滑特征會持續到車尾部位才結束，這時只需判斷到達車尾就可以結束檢測流程。
實驗表明，基于這種車箱底部中間區域光滑特征去定位檢測對環境適應能力強，而基于兩側直線特征定位的方法又能夠比較準確的定位到目標區域。綜合上述兩種思路，設計出的定位流程如下圖8所示：應用中是否滿足直線以及平滑特征是通過檢測連續多幀圖像來實現的，這樣可以盡量減少偶然因素導致的定位失敗。
3藏人的檢測
3.1基于高亮度特征的ROI的選取
如圖9為定位之后的待檢測目標圖。為了排除車底本身熱源的干擾（如車輪）縮小檢測范圍，必須對原圖進行ROI的選取。行進過程中的車輪一般在紅外圖像中會呈現高亮度特征?；诖颂卣?，從圖片左右兩側分別搜索列像素平均灰度值最高的部分（最可能為車輪內鋼圈），加上一定偏移量即可求出ROI左邊界位置（PositionofLeft，PL）。ROI下邊界線也采用同樣的方法，上邊界采用默認值。當車輪不明顯時采用默認感興趣區域即可下面圖9為采用固定ROI選取和基于高亮度特征的ROI提取結果對比。實驗表明，這種基于具體特征的感興趣區域提取方法，對于車輪出現的偏差具有良好的適應性，即使車輛行駛時發生較大的偏移也能做出正確的ROI選取。
3.2目標的檢測
對于已知形狀、外貌以及姿態等特征目標檢測采用特征匹配、直方圖反向投影等方法都能取得較為理想的效果。但對于躲藏姿勢未知并且本身形狀較為模糊的紅外目標，采用匹配的方式效果并不明顯。
紅外目標與目標區域的周圍存在一定的灰度差異，改變了原有區域梯度小、較為平滑的特征。針對這種改變采用評價函數f(x,y)對目標區域進行評估，若達到一定的閾值，即可預判車底藏人。評價函數依據不同區域可疑信息權重不一樣而選定(ROI內中間部位權重較高、四周權重較低)，表示如下其中T為警戒閾值，Warnflag為預警標志。具體檢測步驟如下：
1)對原圖的感興趣區域進行組合濾波處理；
2)對感興趣區域進行邊緣梯度檢測(圖10)；
3)采用評價函數對目標區域進行評分并判斷是否超過給定閾值；
4)重復步驟1-3，若連續三幀超出閾值則發出報警指令，否則表示無人。對應的報警截圖如圖11所示
實驗結果
為了驗證系統工作的穩定性以及算法的可靠性，在不同的貨檢口岸、時間段、天氣條件進行了多次實驗。測試結果如下。結果表明，在不同月份檢測誤報率十分低，漏報率也能滿足相應指標。設計出的車底藏人自動檢測系統有很高的實用價值，達到了預期的目標，說明了這套檢測系統的可靠性和準確性。軟件界面如圖12所示。
監測系統論文范文4
關鍵詞：電力設備；無線技術；溫度
中圖分類號：U673.37 文獻標識碼：A
1 智能無線溫度監測系統的工作原理
智能無線溫度監測系統被設定成三個子系統，分別是采集系統、匯總系統、監測系統。三個子系統通力協調工作，實現了電力設備溫度的實時、準確、便捷的智能無線監測。
智能無線溫度監測系統的三個子系統間的連接方式是不同的，無線通信方式是應用于采集系統和匯總系統之間，而通信線纜則是使用在匯總系統與監測系統之間，即一個無形，另一個有形。對應部位的熱感應元件將其所監測到的溫度信息通過無線通信設備傳輸到匯總系統的總站，總站將會對收集到的所有溫度信息進行分類整理、分析并處理，再將處理完畢的數據信息傳輸到監測系統的監測計算機上。同時，調節端監測計算機也將收到同樣的數據信息。監測計算機對接收到的數據信息進行二次處理分析，當處理所得數據結果超高設定的極限值時，監測計算機就會發出警示信號。每個總站可以管理數百個子站，信息量的采集將是非常巨大的。
2 智能無線溫度監測系統的組成
2.1 采集系統
此種技術主要是通過使用傳感器等熱感應元件安裝在工作中散熱不是很好的部分，這就能夠時刻地對這部分元件進行溫度采集，并能夠及時地把消息發送出去。保證采集系統正常工作的主要依靠力量就是交流電，為了保證能夠持續的采集信息，我們應該準備太陽能板作為后備電源。
2.2 匯總系統
匯總系統一般是由無線裝置組成的，用于收集采集系統傳遞過來的數據，然后通過該系統傳遞給總站，再由總站把溫度數據傳遞給當地的監視系統，這樣就能夠實現實時監測的目的，一旦發現溫度數據異常就可以采取一定的措施來解決，保證了電力設備的正常運行。
2.3 監測系統
隨著監測系統的發展出現了兩種不同的系統形式，一種是調節端監測系統，另一種是站級監測系統。監測系統中的計算機會把傳遞過來的溫度數據進行分析、整理，在發出去的同時也存儲在了特定的數據庫，不僅實現了對電力設備的實時監測，也方便解決以后類似問題。計算機不僅會對數據進行分析和存儲，還會自動生成報表，能夠準確地記錄下來溫度情況的時間、地點、原因。通過對計算機進行系統設定，當設備某部分的溫度超過設定值時就會自動報警。此外，監測計算機還具有另外一個特點，就是可以根據單位的需要可以設定任何一個時間段的任何一個部位的溫度查詢，方便監測人員對設備部件的溫度控制和掌握，有利于及時的調整。
3 智能無線溫度監測系統的特點
3.1 免于布置排線
因為采用了無線傳輸設備，所以不用布置排線，熱感應元件的安裝更方便。
3.2 免于經常的維護
智能無線溫度監測系統都是整體化設計，所以免于維護。
3.3 節能
智能無線溫度監測系統的各個部分均采用節能、低功率消耗設置，同時應用太陽能電池板更是綠色節能。
3.4 警示系統更完善
當溫度過高時，總站智能終端電源，后臺監控系統能夠及時發出警報。
4 智能無線溫度監測系統與傳統監測的對比
4.1 在智能無線溫度監測系統工作過程中，正因為在需要監測的設備部件上安裝了熱感應元件，這就有助于事先系統對設備部件實時的準確的連續的監測，并根據每一時刻的溫度數據變化來總結出電力設備上不同部位的溫度變化規律，進而幫助監測人員保證電力設備的正常運轉，避免了因溫度問題導致的設備停止工作的問題，保證了工作人員的安全。而傳統的監測技術主要是靠人力來獲取數據信息的，這不僅耗費了大量的人力物力，而且因為人類自身的生理原因，不可能保證測量數據的準確性，難免會出現誤差，這就會導致電力設備存在潛在的危險，如果不能及時處理，就會導致設備出現故障，工作人員的安全受到威脅。
4.2 當前這種智能無線溫度監測系統的速度是十分驚人的，其預見性也是當前人類不可比擬的，而且計算機存儲的數據信息可以根據需要隨時查閱，提高了工作效率，該系統存儲的信息量是十分龐大的。傳統的監測技術則需要單獨的建立一個存儲空間，而且隨著存儲信息量的不斷增加，查閱起來也不是十分方便的，已經不適應當前電力企業的發展。智能無線溫度監測系統則很好地解決了這個問題，取得了非常好的效果。
5 智能無線溫度監測系統的后臺監控功能
5.1 熱感應元器件所監測的部位的溫度能夠實時的傳遞給監控計算機并于顯示屏上呈現出來，出現警示溫度時的時間及故障位置都會以數據的形式保存起來，保存期限可長達數年。
5.2 可設置警示音的類型，如可以以真人語音的形式播報出來或者以文字警示的方式顯示到屏幕上。
5.3 監測計算機所監測到數據信息可以以年、月、日等為單位用線性圖或者表格的形式一目了然的展現出來，也可以直接抽查或打印出來。
6 智能無線溫度監測系統國內外現狀
在國外，智能無線溫度監測系統自從開始使用以來已經得到了非?？焖俚陌l展。此種技術不僅僅被應用到電力方面，在人們的生活中也被廣泛使用，提高了人們的生活質量和安全性。人們從傳統的監測方式過渡到智能無限溫度監測系統，實現了監測技術的跨越式發展。這種新型監測技術在電力設備中的應用取得了很好的效果，正逐步的在醫療、農業、生產等方面發展。
而在我國，真正在電力企業使用這種技術的時間比較晚，隨著多年的努力終于實現了從實驗到實踐的過程。當前，智能無線溫度監測技術應用之廣自然不必闡述，這種監測設備能夠被廣泛應用，其最大的優點在于不需要布置線，節省了空間，提高了工作效率，操作起來也十分的簡便。目前，我們正在努力使智能無線溫度監測技術朝著滴能耗的方向發展，這也是目前的技術難題。相信在不久的將來，我國的智能無線溫度監測技術會實現更好層次的發展。
參考文獻
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[3]趙新民.智能儀器原理及設計[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社.1990.
監測系統論文范文5
檢測系統由數據采集端、嵌入式網關遠程發送端以及檢測管理中心三部分組成。首先，傳感器通過ZigBee協議發送所采集的植物生理參數信息到網關中的協調器節點，協調器將數據通過RS—232串口發送到基于ARM9的CDMADTU嵌入式模塊，CDMADTU模塊對數據進行處理后通過CDMA2000網絡和Internet網絡將數據發送到由PC構建的Web服務器，發送到服務器的優點是數據易存儲易查詢。最后，檢測中心還能通過基于LabVIEW編寫的上位機軟件根據已知的數據分析出植物的生理生長狀況，并設計了一種根據蒸騰速率和葉綠素含量等參數的自動報警界面，從而可以更精確地判斷和控制植物的長勢和各項經濟指標。
2系統硬件設計
2．1數據采集節點硬件設計
數據采集節點組要負責采集植物的各項生理參數(莖稈與果實直徑、葉綠素含量、植物莖流等)和無線發送采集到的數據。無線收發芯片選用TI公司推出的CC2530作為ZigBee網絡的射頻收發送模塊。CC2530是應用于ZigBee網絡的真正片上系統(SOC)解決方案，包括一個高性能的2．4GHz射頻收發器，內含一個高性能、低功耗的增強型8051內核和一個8通道12位A/D轉換器。CC2530較以往常用的CC2430芯片具有靈敏度更高、功耗更小、通信距離更遠等優點，因此，滿足無線傳感器及其網絡對高性能、低成本、低功耗的要求。本設計中需要測量的莖稈直徑采用基于LVDT的植物莖稈傳感器，葉綠素含量測量采用基于透射型活體葉綠素傳感器，植物莖流測量采用基于熱平衡法傳感器，這些傳感器的輸出均為模擬信號，在傳感器部分對輸出信號進行調理就能夠直接與CC2530芯片連接。
2．2嵌入式網關硬件設計
嵌入式網關主要負責對接收的數據進行處理與存儲，并實現ZigBee協議與TCP/IP協議之間的轉換，從而將數據發送到遠程檢測系統。嵌入式網關主要由協調器和基于AM9的CDMADTU模塊組成，CDMADTU模塊包括AM9微處理器和DTU發送模塊。本設計的CDMADTU選用CDMA2000通信模塊，該模塊采用AM9高性能工業級嵌入式處理器，供電范圍寬(5～32VDC)，數據傳輸速度高，系統穩定可靠。在使用CDMADTU之前需要做兩步準備:一是因為本設計采用動態IP鏈接Internet網絡與Web服務器，因此，要申請域名，申請域名解析服務后可以通過域名自動建立通信。接入CDMA網絡前，需要向電信公司申請SIM卡，SIM卡可為CDMADTU提供鏈接Internet網絡服務。二是使用前需要用終端軟件或AT命令對參數設置，以決定進入網絡透明數據傳輸模式的工作方式。
2．3鋰電池供電模塊設計
植物生理檢測系統的實際應用環境很復雜，電源供給很難保障，因此，本設計中采用3．6V鋰電池供電。但植物生理檢測系統中傳感器模塊、CC2530等模塊需要不同的電源供給，因此，本設計采用DC-DC芯片NCP500SN33G獲得穩定的3．3V，該電壓適用于SOC工作電壓。采用TPS61040將3．6V自舉到適用于各類傳感器工作的12V電壓。其電路圖分別如圖4、圖5所示。
3系統軟件設計
3．1數據采集節點軟件設計
采集端傳感器節點主要負責采集植物各項生理信息并組網將數據發送給嵌入式網關。本設計采用IAR集成開發環境自底向上構建ZigBee網絡。為了節省電量，采用的傳感器節點一般處于低功耗模式，直到收到上位機命令后才將對應的檢測數據上傳到網關。為了提高效率，上位機可設置每隔一段時間后對傳感器發送上傳數據命令。另外，還采用了中值平均濾波算法來消除個別傳感器系統內部的隨機干擾，提高了傳感器的測量精度。
3．2嵌入式網關軟件設計
嵌入式網關的軟件設計是建立在Linuxredhatlinux操作系統上的，該操作系統具有多任務操作進程、支持硬件廣泛、程序模塊化、源代碼公開等諸多優點而被廣泛使用。使用IAR集成開發環境來建立嵌入式網關和遠程檢測管理中心的網絡連接。
3．3上位機軟件設計
系統采用LabVIEW平臺編寫上位機軟件，根據設計要求，將軟件分為數據顯示模塊、數據分析模塊、數據存儲三大模塊。數據顯示模塊主要是將接收到的數據和分析后的結果顯示在上位機的前面板上。數據分析模塊主要是根據所要檢測植物參數的不同選擇合適的分析和處理方法。本系統分析模塊實現的功能是:當測量數據在正常范圍內時指示燈顯示綠色，表示植物長勢正常。當某一參數超出或者低于正常范圍時，其對應的指示燈顯示紅色報警。數據存儲模塊主要是將數據存儲到數據庫中，由于LabVIEW不能直接訪問數據庫，因此，采用SQL語言來完成對數據庫的訪問。
4實驗結果與分析
為了對設計的系統性能各方面進行驗證，在29℃的溫室環境下選擇了4株番茄做為測試對象，4株番茄均勻分布于250mm×250mm的測試區域，將協調器放置在溫室的中心區域從而組建星型網絡結構。每株番茄同時采集莖流、葉綠素含量、番茄果實的直徑等生理參數并將參數發送到上位機顯示界面，采集間隔為2h，總檢測時間為24h。
5結論
監測系統論文范文6
通過RS－485總線將智能水位計、智能流量計、墑情傳感器與信息采集板相連，構成信息采集單元。它采用低功耗Cortex－M3為控制核心，實現數據的采集與存儲。本地通過USB接口或RS－232接口與上位機通信;遠程通過GPRS網絡或短信方式實時發送數據到數據庫服務器，并將數據存儲到數據庫中。監測系統網絡結構圖如圖1所示。
2系統硬件設計
農作物生長參數監測系統硬件設計由信息采集單元、供電單元、無線傳輸單元組成。信息采集單元主要完成雨量數據、土壤墑情數據和地下水位數據的采集、處理與存儲，同時控制無線傳輸單元完成數據的發送與信息指令的接收;供電單元為整個系統提供工作電壓;無線傳輸單元完成數據包的發送與控制指令的接收。
2．1信息采集單元硬件設計
信息采集單元主要由智能傳感器、STM32F103、FLASH芯片S29AL032D、SRAM芯片IS62WV25616、LCD、觸發器HEF4521BT、總線驅動器74HC245PW、232轉換芯片MAX3222、帶隔離的485收發器ADM2483、供電單元接口電路和MC323接口電路等組成。信息采集單元結構圖如圖2所示。
2．2供電單元硬件設計
供電單元由單晶太陽能電池板、可編程控制的2A充電電路、12V65AH免維護鉛酸蓄電池及LDO壓控轉換電路等組成。太陽能電池板為鉛酸蓄電池充電，同時為系統提供12V的輸入電源。當太陽能電池板不工作時，鉛酸蓄電池為系統提供12V的外部輸入電源，12V的輸入電壓通過LDO轉換電路，實現系統工作需要的+3、+4、+2．5、+5V。其中，+3V為全局電壓，保證電路板大部分電路正常工作，包括監測系統上電后的工作電壓、系統睡眠狀態下的工作電壓、時鐘工作電壓等;+4V是MC323無線通信模塊的工作電壓;+2．5V是AD轉換電路的基準源;+5V是模擬參考電壓，為運算放大器和AD電路提供工作電壓;同時，輸入的12V電壓通過穩壓電路為智能傳感器提供工作電壓。供電單元硬件設計結構圖如圖3所示。
2．3無線傳輸單元
選用MC323模塊作為無線傳輸單元。該模塊集成了基帶處理器、射頻處理器、MCP存儲器和電源管理芯片等功能，同時內嵌TCP/IP協議和支持800MHz的工作頻段，能夠提供語音傳輸和短消息發送。將stm32f103的UART3與該模塊的串口相連，同時外接SIM卡電路，實現雨量數據、墑情數據、地下水位數據和控制指令的無線發送。無線傳輸單元結構圖如圖4所示。
3系統軟件設計
3．1采集單元軟件設計
采集單元軟件設計包括傳感器事件、定時事件和命令事件。傳感器事件即通過土壤墑情傳感器、智能水位計、智能水質傳感器和翻斗式雨量計等采集農作物生長環境參數;定時事件指系統將采集到的數據、系統狀態、蓄電池電壓和設備工作溫度等參數定時自記和發送;命令事件指通過上位機軟件或LCD液晶屏配置系統工作狀態、傳感器類型等。當3個事件中的某一事件處理完畢后，判斷有無其他事件發生;若有，則進入相應事件處理程序;若沒有，則進行現場保護，系統進入待機狀態。采集單元軟件設計流程圖如圖5所示。
3．2監測單元軟件設計
監測單元通過電話呼叫或短信方式對信息采集單元進行遠程喚醒，觸發其上電。采集單元上電工作后，響應監測單元命令或按彼此協商好的時間定時上電，定時等待監測單元的命令。當采集的水位、雨量等參數超過設定的閾值時，向數據庫服務器發送實時水位等數據或按設定的周期定時發送最新的水位數據、設備狀態數據等。系統正常工作時，監測單元各狀態之間的轉換流程圖如圖6所示。
4系統測試
采集后的數據經過解析、整編和入庫后，通過瀏覽器可以實時訪問數據，而且還能進行歷史數據和設備狀態的查詢。通過該系統，即使在遠離觀測現場的異地，也能實現對雨量、土壤墑情和地下水位數據的實時采集、存儲與發送，真正實現對農作物生長環境參數的遠程實時監測。系統測試效果圖如圖7所示。
5結語
