磁偏置高温超导限流器监控系统设计

针对磁偏置高温超导限流器并网运行实验要求,设计了具有高压隔离、快速采集及故障录波功能的监控系统。该监控系统采用现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理器(DSP)双重硬件架构设计模式,其中,FPGA用于快速采集实时数据和快速开关控制;DSP从FPGA获取状态量和模拟量等采集信号,集成超导限流器监控系统核心控制器的快速控制算法,实现超导单元保护指令的输出。给出了超导限流器监控系统的设计原理、核心控制器软硬件设计和上位机软件设计,并进行10 kV并网运行实验验证。监控系统运行结果表明,所设计的磁偏置高温超导限流器监控系统可以很好地实现对电网及限流器运行状态的实时、可靠监测与控制。     

基于EPICS 的HL-2A 装置实时监测和报警系统

分析了HL-2A 实验中可能存在的各种故障问题,设计并开发了一种基于EPICS 网络的实时监测和报警系统。通过SNMP 协议,以EPICS 网络为基础,进行全域的消息监控及实时报警。实现了有效监控实验运行过程中整个IT 系统、控制系统、采集主机等异常情况,并实时进行电话报警、短信报警、邮件报警,有效解决了实验中遇到的各种故障监测及可能引发的问题。     

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分析了HL-2A实验中可能存在的各种故障问题,设计并开发了一种基于EPICS网络的实时监测和报警系统。通过 SNMP 协议,以 EPICS 网络为基础,进行全域的消息监控及实时报警。实现了有效监控实验运行过程中整个 IT 系统、控制系统、采集主机等异常情况,并实时进行电话报警、短信报警、邮件报警,有效解决了实验中遇到的各种故障监测及可能引发的问题。     

多站点高空火炬远程监控系统的研究与实现

介绍了ABB可编程控制器(PLC)、昆仑通态触摸屏及杰控上位机在高空火炬点火系统中的应用;该系统采用ABB可编程控制器和昆仑通态触摸屏为控制核心,能实现火炬的手动、自动点火、状态及数据显示、实时报警;通过工业以太网将3个点火子系统连接至监控室计算机,运用杰控上位机软件在监控室实现实时监控、报警、数据查询、打印报表等功能;实际应用表明,该远程监控系统运行稳定、可靠,点火成功率达100%,满足使用要求;PLC、触摸屏和上位机三者的结合在保证点火安全和可靠性的同时也提高了系统的自动化水平。     

多参数远程无线监控技术研究

针对我国烟花爆竹的运输现状,基于多参数远程无线监控技术,有针对性地选择压力、温度等多种传感器,运用信号处理技术,将多传感器信号进行处理和融合,利用传感监测技术、GPS卫星定位技术、CDMA数据传输技术等搭建通信系统和监测平台,对烟花爆竹运输车辆状态进行监测和预警及报警。通过进行系统的硬件及软件设计,实现了一种烟花爆竹运输过程的安全监控系统。进一步的,完成了系统的测试试验,试验结果表明,该系统可以实时地采集烟花爆竹运输车辆车厢的安全参数,并具有对数据进行比较,超限预警等功能,系统精度可以达到监控目的,且稳定,可有利地防止爆炸对周边人员和环境的危害。     

实时主动声定位系统设计*

针对在军事演习或爆炸实验中对冲击波超压传感器位置的精确定位,设计了一种实时主动声定位系统。该系统由声信号发射系统、声信号接收处理系统和无线监控终端系统三部分组成。声信号发射系统与无线监控终端以单片机STC12C5A60S2作为核心控制器,接收处理系统以ARM9系列的S3C2440作为核心控制器。发射系统发射四种已知频率的声信号,接收处理系统接收并处理收到的四种声信号,然后把处理结果反馈到无线监控终端。通过实验表明,该系统在一定条件下,能够稳定地发射、接收并处理声信号,达到实时定位目标,并在200 m范围内将定位误差控制在厘米级内。     

液体密度仪的设计与制作

依据物理原理,采用传感器技术设计与制作的液体密度仪可实现自动、连续测量待测液体的密度。该装置主要是由盛装待测液容器、信号采集、信号处理、信号显示等功能组成。采用压力传感器采集待测液的重量,超声波测距模块采集待测液体的高度;以STM32单片机为控制核心,对采集到的信号进行数据处理,并将结果传送至显示器,实时显示测量结果。具有快捷、精确、实时测量的优点,在教学科研方面有一定实用价值。     

一种消防设备电源监控系统的研究与设计

为了进一步提高消防设备电源监控系统的探测准确性及响应时间,在传统监控系统的基础上,利用现代电力电子技术和先进智能算法,设计了一种基于STM32F的消防设备电源监控系统;系统监控传感器采集消防设备电源的电压电流及开入开出信号,通过高性能微处理器利用RMS方法、阈值分析等方法对数据进行初步分析,并采用S变换算法对信号进行特征提取进一步判断和识别故障信号;监控传感器处理数据后通过RS485将设备电源状态传至监控主机中集中监控,对外提供Modbus-RTU通信协议,方便与其它系统的数据交换,并进行显示和报警等操作;试验结果表明,基于STM32F的消防设备电源监控系统检测电压电流故障精准度高达99.18%,响应时间极大满足国标要求,有效确保消防设备电源的正常运行。     

智能化高温超导储能系统变流器监控系统设计

针对超导储能系统的变流器,设计了具有人机交互功能的监控系统。该监控系统采用微控制器+数字信号处理的形式。微控制器用于实现监控系统液晶终端人机交互界面,数字信号处理器用于采集实时数据、处理数据和功率器件开关管控制。给出了变流器监控系统设计的原理、硬件电路设计、软件设计。监控系统运行结果表明设计的超导储能系统变流器监控系统可以很好的实现对变流器运行状态的实时、可靠监测与控制。     

基于FPGA的视频采集及实时显示系统设计

针对现有的目标识别及跟踪系统项目,为了便于其调试以及后期对目标的位置信息进行监控,对图像采集及实时显示方面进行了研究,设计了基于FPGA的视频采集及显示系统,首先进行硬件选型并搭建硬件平台,对各模块进行分析,编写驱动程序,设计SDRAM控制器,改进了现有的乒乓操作,并使用FIFO完成跨时钟数据的交互,保证了数据流的连续性。实验结果表明使用该乒乓操作后,消除了两帧图像切换时由于时钟不同步带来的图像交错,能够稳定的完成视频采集及实时显示的功能。实践表明该系统能够满足采集存储的速度,达到实时采集并显示的目的,具有运行稳定、可扩展性好等特点。     

基于单片机和LabVIEW的无线火灾监测系统设计

设计了一款的RFTR1无线火灾监测报警系统,重点介绍系统的实现过程。系统以单片机STC12C5A60S2为核心控制器,利用LabVIEW开发环境设计上位机的监测界面,上位机通过串行口与单片机通信,从而实现对多路数据的采集与监测。设计并解释系统的硬件连接,对系统作软件设计,解释了LabVIEW监测平台的应用,经测试系统运行正常。系统具有无需布线、对功能变化的适应性强、系统数据及信息显示直观、人机交互界面好、抗干扰能力强、安装调试简便等特点。     

超声波小车自动测距变速系统

本设计采用STC12C5A60S2单片机为核心控制器,用超声波测距传感器采集距离数据,采用IO触发测距,提供约为25 us的高电平信号,利用公式:测试距离=(高电平时间*声速(340 m/s))/2来计算距离,采用L298N驱动模块利用PWM驱动电路,从而实现自动调节小车速度、无障碍时自动发出警报的功能。     

基于USB2.0的智能视频监控系统设计

针对目前流行的视频监控系统不能智能识别、视频传输占用太多网络资源、视频存储容量有限等问题,设计了一种基于USB2.0的智能视频监控系统。该系统通过在线动态更换参考图像,消除了时间变化引起的阳光、天气等因素对背景图像的影响。按照图像识别方法自动检测监控目标,只有当检测到可疑目标后,才把相应的视频信号传输给监控端显示和存储,并同时向监控人员发出报警提示信号。     

航天器多路射频频谱自动监测系统设计

设计了一种采用太阳能供电模式的无线户外环境监测系统。该系统由终端节点,ZigBee-GSM网关和上位机数据存储中心组成,集成ZigBee和GSM无线通信,根据用户发送的短信指令控制终端节点数据采集的通断,同时用户发送短信指令远程查询户外环境的重要信息。针对户外环境因子的特点,选用工业级、灵敏度高的传感器,对户外不同位置的PM2.5浓度和紫外线指数进行测量,测量结果既可在上位机实时显示和存储,也可以由ZigBee-GSM网关通过SIM900A模块发送至移动终端。户外测试结果表明,该系统运行稳定,数据传输可靠,能快速地实现远程遥测功能,为户外环境远程监测提供了一种技术手段。     

An optical system for measuring the eccentricity of glass wool pipe — for industrial use

An optical system for measuring the eccentricity of the glass wool pipe has been developed for an industrial use. The system consists of a contact sensor, a photo light sensor and a signal processing system with a logic circuit. The system is simple, fast and efficient for practical use; it allows implementation of on-line process monitoring and alarm warning signals for unacceptable pipe eccentricity during manufacturing.     

HL-2M装置测量控制系统运行管理研究

以现有聚变实验工程管理运维经验为基础,根据HL-2M装置测量控制的新需求,参考ITER控制、数据采集及通讯规范,开展了HL-2M测量与控制系统运行和管理研究。通过对全域子系统进行统一配置及管理,架构高性能网络完成不同通讯任务,设计扩容高速物理数据存储系统,实施运行状态监测与报警等,规划建设了HL-2M集成化测控系统管理运行平台。这项研究立足于优化实验信号质量,实现实时信号高效传输,提高实验工程管理自动化水平,保障实验过程中设备与数据安全并具备较高可实施性。     

基于物联网技术的农业环境监测站的设计

针对农业环境检测提出一种基于物联网技术的农业环境监测站设计方案与实现过程。以瑞萨R8C单片机为控制核心实现对不同种类的环境参数检测传感器进行数据采集并进行数据格式的转换,实现对大气温湿度,风向,风速,太阳辐射度,土壤水分含量及温度的数据采集,采集器通过与单片机通信读取采集结果,并通过多种传输方式将信息发送到云计算中心服务器,通过客户端登陆农业环境监测系统实现农业环境数据的实时查看、历史数据分析及实时报警功能。通过长期实际应用,系统运行稳定可靠,能够有效实现对农业环境各项参数的监测。为农业向现代农业的转变提供了可行的低成本、高可靠的设计方案。     

基于EtherCAT的ITER极向场电源现场层监控系统设计

根据ITER 大功率极向场电源高实时性与高可靠性控制的需求,选取了具有高实时通讯性能的工业以太网现场总线EtherCAT(以太网控制自动化技术)设计ITER 极向场电源现场层监控系统。依据ITER 极向场电源装置体积大、分布较为分散的特点,为保障高可靠性的数据传输,对比了可构成的两种EtherCAT 环网冗余拓扑的可靠性,选取从站单元中最末端从站是将E-BUS 转换为100BASE-TX/FX 的拓展模块的可靠性较高的环网冗余拓扑来设计极向场电源现场层监控系统的拓扑结构。使用了组态软件TwinCAT(基于Windows 的控制和自动化技术)对系统进行配置,同时绘制了具有可直观显示并控制现场信号等功能的HMI 界面。经测试,该系统可实现对现场层数百路模拟与数字量信号的实时监控,满足了ITER 极向场电源的高实时性与可靠性的控制需求。     

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According to the high real-time and high-reliability control requirements of ITER high-power poloidal field power supply, the industrial Ethernet field bus EtherCAT (Ethernet Control Automation Technology) with high real-time communication performance is selected to design the ITER poloidal field power field layer monitoring system. Due to the characteristics of large size and distributed distribution of the ITER poloidal field power supply device, as well as to ensure high reliability data transmission, the reliability of two kinds of EtherCAT ring network redundancy topologies are compared, and the EtherCAT ring network redundancy topology where the last station in slave station unit is an extension module converting E-BUS to 100BASE-TX/FX is more reliable and is adopted to design the structure of the poloidal field power supply monitoring system. The configuration software TwinCAT (The Windows Control and Automation Technology) is used to configure the system, and Human Machine Interfaces with functions such as visual display and control of live signals are drawn by this software. The experimental tests and operation demonstrate that the system can preferably realize real-time monitoring of hundreds of analog and digital signals on the field layer, and meet the high real-time and reliability control requirements of the ITER poloidal field power supply.