時(shí)間：2023-03-16 16:29:03
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1.1成本控制的內(nèi)容
首先要看開(kāi)支是否合理，是否符合規(guī)定，能不能在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，有所制約。不僅要從支出的數(shù)額上進(jìn)行控制，使之符合規(guī)定的開(kāi)支標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)劃預(yù)算的范圍，還應(yīng)從時(shí)間、用途和效果上加以控制，使其發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)效益。
1.2控制各種資源的消耗
在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，各種資源的消耗分布在各個(gè)環(huán)節(jié)中，其中人力和物力的資源消耗，占成本構(gòu)成的比重較大，一般對(duì)成本高低具有很大影響。所以，要注意控制各項(xiàng)消耗定額，堅(jiān)持工藝操作規(guī)程，及時(shí)解決因安排不當(dāng)而導(dǎo)致定額偏緊的問(wèn)題。不斷提高利用效率，節(jié)約資源消耗降低產(chǎn)品成本。
1.3控制生產(chǎn)技術(shù)、經(jīng)營(yíng)過(guò)程
各企業(yè)所進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)都包括著自己的特點(diǎn)，既有共性，又有特性。因此，發(fā)生的各種費(fèi)用，都有它自己的特征，對(duì)成本的影響情況也不相同，所以就要根據(jù)不同的情況采取不同的對(duì)策進(jìn)行成本控制。例如：對(duì)直接生產(chǎn)過(guò)程，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行定額，防止偏離定額而造成的浪費(fèi)，所以提高質(zhì)量和效率，應(yīng)作為控制的重點(diǎn)；對(duì)生產(chǎn)準(zhǔn)備過(guò)程，應(yīng)在時(shí)間上銜接緊密，做到既保證生產(chǎn)進(jìn)行又節(jié)約人力，物力的消耗。
2成本控制的原則
(1)經(jīng)濟(jì)原則。這條原則，是指因推行成本控制而發(fā)生的成本，不應(yīng)超過(guò)因缺少控制而喪失的收益。經(jīng)濟(jì)原則在很大程度上決定了我們只在重要領(lǐng)域中選擇關(guān)鍵因素加以控制，而不對(duì)所有成本都進(jìn)行同樣周密的控制。經(jīng)濟(jì)原則要求成本控制能起到降低成本、糾正偏差的作用，具有實(shí)用性。成本控制系統(tǒng)應(yīng)能揭示何處發(fā)生了失誤、誰(shuí)應(yīng)對(duì)失誤負(fù)責(zé)，并能確保采取糾正措施。經(jīng)濟(jì)原則要求在成本控制中貫徹“例外管理”原則。對(duì)正常成本費(fèi)用支出可以從簡(jiǎn)控制，而格外關(guān)注各種例外情況。經(jīng)濟(jì)原則還要求貫徹重要性原則。應(yīng)把注意力集中于重要事項(xiàng)，對(duì)成本細(xì)微尾數(shù)、數(shù)額很小的費(fèi)用和無(wú)關(guān)大局的事項(xiàng)可以從略。經(jīng)濟(jì)原則還要求成本控制系統(tǒng)具有靈活性。
(2)因地制宜原則。因地制宜原則，是指成本控制系統(tǒng)必須個(gè)別設(shè)計(jì)，適合特定企業(yè)、部門、崗位和成本項(xiàng)目的實(shí)際情況，不可照搬別人的做法。
適合特定企業(yè)的特點(diǎn)，是指大型企業(yè)和小企業(yè)，老企業(yè)和新企業(yè)，發(fā)展中和相對(duì)穩(wěn)定的企業(yè)，這個(gè)行業(yè)和那個(gè)行業(yè)的企業(yè)，同一企業(yè)的不同發(fā)展階段，其管理重點(diǎn)、組織結(jié)構(gòu)、管理風(fēng)格、成本控制方法和獎(jiǎng)金形式都應(yīng)當(dāng)有區(qū)別。例如，新建企業(yè)的管理重點(diǎn)是銷售和制造，而不是成本；正常營(yíng)業(yè)后管理重點(diǎn)是經(jīng)營(yíng)效率，要開(kāi)始控制費(fèi)用并建立成本標(biāo)準(zhǔn)；擴(kuò)大規(guī)模后管理重點(diǎn)是擴(kuò)充市場(chǎng)，要建立收入中心和正式的業(yè)績(jī)報(bào)告系統(tǒng)；規(guī)模龐大的老企業(yè)，管理重點(diǎn)是組織的鞏固，需要周密的計(jì)劃和建立投資中心。不存在適用所有企業(yè)的成本控制模式。
(3)全員參加原則。企業(yè)的任何活動(dòng)，都會(huì)發(fā)生成本，都應(yīng)在成本控制的范圍之內(nèi)。所以，每個(gè)職工都應(yīng)負(fù)有成本責(zé)任。成本控制是全體職工的共同任務(wù)，只有通過(guò)全體職工協(xié)調(diào)一致的努力才能完成。成本控制對(duì)員工的要求是：具有成本愿望和成本意識(shí)，養(yǎng)成節(jié)約成本的習(xí)慣，關(guān)心成本控制的結(jié)果；具有合作精神，理解成本控制是一項(xiàng)集體的努力過(guò)程，不是個(gè)人活動(dòng)，必須在共同目標(biāo)下同心協(xié)力；能夠正確理解和使用成本控制信息，據(jù)以改進(jìn)工作，降低成本。
為了調(diào)動(dòng)全體員工的成本控制的積極性，應(yīng)注意以下問(wèn)題：①需要有客觀的、準(zhǔn)確的和適用的控制標(biāo)準(zhǔn)。②鼓勵(lì)參與制定標(biāo)準(zhǔn)。③讓員工了解企業(yè)的困難和實(shí)際情況。采用壓力和生硬的控制，常會(huì)導(dǎo)致不滿，而了解實(shí)情會(huì)激發(fā)員工的士氣。④建立適當(dāng)?shù)募?lì)措施。⑤冷靜地處理成本超支和過(guò)失。在分析成本不利差異，應(yīng)始終記住其根本目的是尋求解決問(wèn)題的辦法，而不是尋找“罪犯”。
(4)領(lǐng)導(dǎo)推動(dòng)原則。由于成本控制涉及全體員工，并且不是一件令人歡迎的事情，因此必須由最高當(dāng)局來(lái)推動(dòng)。
成本控制對(duì)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層的要求是：①重視并全力支持成本控制。各級(jí)人員對(duì)于成本控制是否認(rèn)真辦理，往往視最高當(dāng)局是否全力支持而定。②具有完成成本目的的決心和信心。管理當(dāng)局必須認(rèn)定，成本控制的目標(biāo)或限額必須而且可以完成。成本控制的成敗，也就是他們自己的成敗。③具有實(shí)事求是的精神。實(shí)施成本控制，不可好高騖遠(yuǎn)，更不容易急功近利，操之過(guò)急。惟有腳踏實(shí)地，按部就班，才能逐漸取得成效。④以身作則，嚴(yán)格控制自身的責(zé)任成本。
3制定成本控制標(biāo)準(zhǔn)的方法
3.1按組織層次制定成本控制標(biāo)準(zhǔn)
（1）制定縱向成本控制標(biāo)準(zhǔn)。把成本計(jì)劃及降低指標(biāo)層層分解，落實(shí)到基層，采取的方法就是財(cái)務(wù)人員做大量的調(diào)查研究和反復(fù)測(cè)算工作，最后把目標(biāo)成本定下來(lái)，它的真正意義在于企業(yè)現(xiàn)在真正以效益為中心，使職工真正認(rèn)識(shí)到成本的重要性，從而大大加強(qiáng)了成本意識(shí)。
（2）制定橫向成本控制標(biāo)準(zhǔn)。在制定縱向成本控制標(biāo)準(zhǔn)占分解指標(biāo)的同時(shí)，還要考慮到把成本管理的責(zé)任、成本計(jì)劃及其有關(guān)指標(biāo)分別落實(shí)到各職能部門。
①生產(chǎn)部門全面掌握生產(chǎn)情況和物質(zhì)條件，熟悉各職能部門生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)能力及其利用程度，負(fù)責(zé)編制并落實(shí)生產(chǎn)計(jì)劃和作業(yè)計(jì)劃，組織均衡生產(chǎn)，合理安排人力、物力，努力縮短生產(chǎn)周期。
②供銷部門負(fù)責(zé)制定原材料供應(yīng)計(jì)劃，合理組織原材料的采購(gòu)運(yùn)輸，防止停工待料，避免材料積壓，降低材料消耗。
③財(cái)務(wù)部門是實(shí)際成本控制的綜合部門，要在編制并落實(shí)成本計(jì)劃和費(fèi)用預(yù)算的基礎(chǔ)上，經(jīng)常對(duì)成本控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)劃、監(jiān)督和考核，使成本控制不斷完善和發(fā)展，使企業(yè)真正增收節(jié)支。
3.2按經(jīng)濟(jì)內(nèi)容制定成本控制標(biāo)準(zhǔn)
(1)制定產(chǎn)品設(shè)計(jì)、試制過(guò)程的控制標(biāo)準(zhǔn)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮機(jī)器設(shè)備、原材料使用、人力安排、動(dòng)力消耗等原因，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)改進(jìn)。
(2)制定材料成本的控制。原材料成本一般占產(chǎn)品成本的較大比重是成本控制的重點(diǎn)之一。
(3)制定工資產(chǎn)成本控制標(biāo)準(zhǔn)。勞動(dòng)人事部門要制定合理的工時(shí)定額，在出勤率、工資、獎(jiǎng)金、津貼等的核算、統(tǒng)計(jì)與考核中根據(jù)實(shí)際情況制定基本標(biāo)準(zhǔn)，獎(jiǎng)勤罰懶，提高職工的工作積極性，把工資與效益掛鉤。
(4)制定產(chǎn)品控制標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)量既影響班組工序銜接與平衡，又影響工作效率，所以要合理分配以提高產(chǎn)品質(zhì)量。
4制定成本控制標(biāo)準(zhǔn)的注意事項(xiàng)
制定成本控制標(biāo)準(zhǔn)的方法與標(biāo)準(zhǔn)本身不是一成不變的，會(huì)隨著時(shí)間的變化而變動(dòng)。因此，在此過(guò)程中，我們應(yīng)注意做到以下幾點(diǎn)：
(1)企業(yè)財(cái)務(wù)部門應(yīng)根據(jù)每年的物價(jià)指數(shù)、主要原材料的價(jià)格狀況及對(duì)企業(yè)的影響，以物價(jià)指數(shù)為基本依據(jù)，對(duì)成本控制標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)進(jìn)行修訂、調(diào)整。
(2)企業(yè)經(jīng)營(yíng)計(jì)劃部門根據(jù)狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)并投產(chǎn)后，每年6月初和12月會(huì)同財(cái)務(wù)部門對(duì)成本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考查后，若有新的能力完成建設(shè)項(xiàng)目，就由有關(guān)計(jì)劃、財(cái)務(wù)部門核定該標(biāo)準(zhǔn)。
(3)凡是企業(yè)下屬單位有效降低成本的做法，累計(jì)3年有效者，均將作為成本控制標(biāo)準(zhǔn)并投入生產(chǎn)中，但同時(shí)允許以3年的時(shí)間溢出為基準(zhǔn)獎(jiǎng)勵(lì)實(shí)施者。
關(guān)鍵詞：視頻檢測(cè)PCI總線PPP協(xié)議
引言
隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)以及圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)視覺(jué)和視頻檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、智能交通、設(shè)備制造等很多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的視頻檢測(cè)往往采用工控機(jī)作為其視頻處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。這種方法往往由于工控機(jī)處理速度的問(wèn)題，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)不同方向同時(shí)進(jìn)行視頻檢測(cè)，而且由于視頻檢測(cè)處理過(guò)程需要占用大量的處理時(shí)間，因而無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程控制功能。
目前在遠(yuǎn)程控制和通信方面，基于DOS和Windows操作系統(tǒng)的通信平臺(tái)得到普遍的引用，但是DOS操作系統(tǒng)作為單任務(wù)操作系統(tǒng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多任務(wù)功能和實(shí)時(shí)處理的要求；而Windows操作系統(tǒng)作為視窗操作系統(tǒng)，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性也無(wú)法與實(shí)時(shí)多任務(wù)嵌入式操作相比擬。
本文提出一種以DSP作為視頻檢測(cè)處理芯片，以Linux為操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。
1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)主要包括視頻檢測(cè)卡和x86通信平臺(tái)的設(shè)計(jì)2個(gè)部分。視頻檢測(cè)卡主要包括模擬圖像采集、轉(zhuǎn)換、DSP視頻檢測(cè)3個(gè)部分，每塊交換參數(shù)檢測(cè)卡擴(kuò)充PCI總線接口，插在通信開(kāi)發(fā)平臺(tái)的PCI總線插口上，通過(guò)PCI總線同通信平臺(tái)交換數(shù)據(jù)。通信平臺(tái)處理多塊交通參數(shù)檢測(cè)卡的通信問(wèn)題，將視頻檢測(cè)卡通過(guò)PCI總線傳送過(guò)來(lái)的視頻檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送給控制中心。系統(tǒng)的功能方框圖如圖1所示。
根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，視頻檢測(cè)卡功能主要分為：模擬圖像采集、模擬圖像A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩存以及DSP視頻檢測(cè)5個(gè)部分。視頻檢測(cè)卡流程如圖2所示。
本系統(tǒng)采用Philips公司的SAA7111A來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬圖像A/D轉(zhuǎn)換。該芯片可實(shí)現(xiàn)多路選通、鎖相與時(shí)序、時(shí)鐘產(chǎn)生與測(cè)試、ADC、亮色分離等功能。其輸出可以具有如下格式：YUV4：1：1（12bit）、YUV4：2：2（16bit）、YUV4：2：2(CCIR-656)（8bit）等。由于DSP處理芯片和SA7111A的時(shí)序不同，可以通過(guò)CPLD進(jìn)行邏輯控制FIFO來(lái)完成數(shù)據(jù)緩存的功能。
DSP是實(shí)時(shí)信號(hào)處理的核心。本系統(tǒng)采用TI公司DSP芯片——TMS320C6211。該芯片屬C6000的定點(diǎn)系列，C6211在這個(gè)系列中是性價(jià)比最高的一種。C6211處理器由3個(gè)主要部分組成：CPU內(nèi)核、存儲(chǔ)器和外設(shè)。集成外設(shè)包括EDMA控制器、外存儲(chǔ)器接口（EMIF）、主機(jī)口（HPI）、多通道緩沖接口（McBSP）、定時(shí)器、中斷選擇子、JTAG接口、PowerDown邏輯以及PLL時(shí)鐘發(fā)生器。通過(guò)EMIF接口擴(kuò)充SDRAM，而PCI總線控制芯片的擴(kuò)展通過(guò)HPI接口。
PCI總線的接口芯片PCI9050，主要包括PCI總線信號(hào)接口和本地總線（LOCALBUS）信號(hào)。在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，只需將本地總線信號(hào)的接口通過(guò)電平轉(zhuǎn)換連接到DSP的HPI接口，同時(shí)擴(kuò)展PCI接口就可以完成其硬件電路設(shè)計(jì)。
2通信開(kāi)發(fā)平臺(tái)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)
通信開(kāi)發(fā)平臺(tái)以x86為核心器件，擴(kuò)充PCI總線，通過(guò)Modem撥號(hào)，實(shí)現(xiàn)x86與Internet的連接。
2.1PCI總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)
PCI設(shè)備有3種物理空間：配置空間、存儲(chǔ)器空間和I/O空間。配置空間是長(zhǎng)度為256字節(jié)的一段連接空間，空間的定義如圖3所示。在配置空間中只讀空間有設(shè)備標(biāo)識(shí)、供應(yīng)商代碼、修改版本、分類代碼以及頭標(biāo)類型。其中供應(yīng)商代碼用來(lái)標(biāo)識(shí)設(shè)備供應(yīng)商的代碼；設(shè)備標(biāo)識(shí)用來(lái)標(biāo)識(shí)某一特殊的設(shè)備；修改版本標(biāo)識(shí)設(shè)備的版本號(hào)；分類代碼用來(lái)標(biāo)識(shí)設(shè)備的種類；頭標(biāo)類型用來(lái)標(biāo)識(shí)頭類型以及是否為多功能設(shè)備。除供應(yīng)商代碼之外，其它字段的值由供應(yīng)商分配。
命令字段寄存器用來(lái)提供設(shè)備響應(yīng)的控制命令字；狀態(tài)字段用來(lái)記錄PCI總線相關(guān)事件（詳細(xì)的命令控制和狀態(tài)讀取方法見(jiàn)參考文獻(xiàn)4）。
基地址寄存器最重要的功能是分配PCI設(shè)備的系統(tǒng)地址空間。在基地址寄存器中，bit0用來(lái)標(biāo)識(shí)是存儲(chǔ)器空間還是I/O地址空間?；刂芳拇嫫饔成涞酱鎯?chǔ)器空間時(shí)bit0為“0”，映射到I/O地址空間時(shí)bit0為“1”?；刂房臻g中其它一些內(nèi)容用來(lái)表示PCI設(shè)備地址空間映射到系統(tǒng)空間的起始物理地址。地址空間大小通過(guò)向基地址寄存器寫(xiě)全“1”，然后讀取其基地址的值來(lái)得到。
PCI設(shè)備的驅(qū)動(dòng)過(guò)程主要包括下面幾個(gè)步驟。
首先，PCI設(shè)備的查找。在嵌入式操作系統(tǒng)中一般提供相應(yīng)的API函數(shù)，在Linux操作系統(tǒng)中通過(guò)函數(shù)pcibios_find_device(PCI_VENDOR_ID,PCI_DEVICE,index,&bus,&devfn)可以找到供應(yīng)商代碼為PCI-ID，設(shè)備標(biāo)識(shí)為PCI-DEVICE的第n(index+1)個(gè)設(shè)備，并且返回總線號(hào)和功能號(hào)，分別保存于bus和devfn中。
第2步，PCI設(shè)備的配置。通過(guò)操作系統(tǒng)提供的API函數(shù)訪問(wèn)PCI設(shè)備的配置空間，配置PCI設(shè)備基址寄存器的配置、中斷配置、ROM基地址寄存器的配置等，這樣可以得到PCI的存儲(chǔ)器空間和I/O地址空閑映射，設(shè)備的中斷號(hào)等。在Linux操作系統(tǒng)中，訪問(wèn)PCI設(shè)備配置空間的API函數(shù)有pcibios_write_config_byte、pcibios_read_config_byte等，它們分別完成對(duì)PCI設(shè)備配置空間的讀寫(xiě)操作。
第3步，根據(jù)PCI設(shè)備的配置參數(shù)，對(duì)不同的設(shè)備編寫(xiě)初始化程序、中斷服務(wù)程序以及對(duì)PCI設(shè)備存儲(chǔ)空間的訪問(wèn)程序。
2.2遠(yuǎn)程控制與通信鏈路的建立
與Internet連接的數(shù)據(jù)鏈路方式主要有Ethernet方式和串行通信方式。Ethernet連接方式是一種局域網(wǎng)的連接方式，廣泛應(yīng)用于本地計(jì)算機(jī)的連接。通過(guò)Modem進(jìn)行撥號(hào)連接的串行通信方式，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通信，下面詳細(xì)介紹串行通信接口協(xié)議方式。
串行通信協(xié)議有SLIP、CSLIP以及PPP通信協(xié)議。SLIP和CSLIP提供一種簡(jiǎn)單的通過(guò)串行通信實(shí)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝方式，通過(guò)RS232串行接口和調(diào)試解調(diào)器接入Internet。但是這種簡(jiǎn)單的連接方式有很多缺陷，如每一端無(wú)法知道對(duì)方IP地址；數(shù)據(jù)幀中沒(méi)有類型字段，也就是1條串行線路用于SLIP就不能同時(shí)使用其它協(xié)議；SLIP沒(méi)有在數(shù)據(jù)幀中加上檢驗(yàn)和，當(dāng)SLIP傳輸?shù)膱?bào)文被線路噪聲影響發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，無(wú)法在數(shù)據(jù)鏈路層檢測(cè)出來(lái)，只能通過(guò)上層協(xié)議發(fā)現(xiàn)。
PPP（PointtoPointProtocal，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議）修改了SLIP協(xié)議中的缺陷。PPP中包含3個(gè)部分：在串行鏈路上封裝IP數(shù)據(jù)報(bào)的方法；建立、配置及測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路的鏈路控制協(xié)議（LCP）；不同網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（NCP）。PPP相對(duì)于SLIP來(lái)說(shuō)具有很多優(yōu)勢(shì)；支持循環(huán)冗余檢測(cè)、支持通信雙方進(jìn)行IP地址動(dòng)態(tài)協(xié)商、對(duì)TCP和IP報(bào)文進(jìn)行壓縮、認(rèn)證協(xié)議支持（CHAP和PAP）等。圖4為PPP數(shù)據(jù)幀的格式。
PPP的實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)2個(gè)后臺(tái)任務(wù)來(lái)完成。協(xié)議控制任務(wù)和寫(xiě)任務(wù)。協(xié)議控制任務(wù)控制各種PPP的控制協(xié)議，包括LCP、NCP、CHAP和PAP。它用來(lái)處理連接的建立、連接方式的協(xié)商、連接用戶的認(rèn)證以及連接中止。寫(xiě)任務(wù)用來(lái)控制PPP設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送。數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送過(guò)程，就是通過(guò)寫(xiě)任務(wù)往串行接口設(shè)備寫(xiě)數(shù)據(jù)的過(guò)程，當(dāng)有數(shù)據(jù)報(bào)準(zhǔn)備就緒，PPP驅(qū)動(dòng)通過(guò)信號(hào)燈激活寫(xiě)任務(wù)，使之完成對(duì)串行接口設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程。PPP接收端程序通過(guò)在串行通信設(shè)備驅(qū)動(dòng)中加入“hook”程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。在串行通信設(shè)備接收到1個(gè)數(shù)據(jù)之后，中行設(shè)備的中斷服務(wù)程序（ISR）調(diào)用PPP的ISR。當(dāng)1個(gè)正確的PPP數(shù)據(jù)幀接收之后，PPP的ISR通過(guò)調(diào)度程序調(diào)用PPP輸入程序，然后PPP輸入程序從串行設(shè)備的數(shù)據(jù)緩存中將整個(gè)PPP數(shù)據(jù)幀讀出，根據(jù)PPP的數(shù)據(jù)幀規(guī)則進(jìn)行處理，也就是分別放入IP輸入隊(duì)列或者協(xié)議控制任務(wù)的輸入隊(duì)列。
PPP現(xiàn)在已經(jīng)廣泛為各種ISP（InternetSeverProvider）接受，而Linux操作系統(tǒng)下完全支持PPP協(xié)議。在Linux下網(wǎng)絡(luò)配置過(guò)程中，通過(guò)1個(gè)Modem建立與ISP的物理上的連接，然后在控制面板（ControlPanel）里面選擇NetowrksConfiguration。在接口（Interface）里面加入PPP設(shè)備，填入ISP電話號(hào)碼、用戶以及密碼，同時(shí)將本地IP和遠(yuǎn)端IP設(shè)置為0.0.0.0，修改/ETC/PPP/OPTION，加上DEFAULTROUE，由ISP提供缺省路由，這樣就完成了設(shè)備的PPP數(shù)據(jù)鏈路設(shè)置過(guò)程，可以通過(guò)Internet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
結(jié)束語(yǔ)
該設(shè)計(jì)方法已成功應(yīng)用于智能交換系統(tǒng)的交通參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)中。在該系統(tǒng)中，采用4塊DSP視頻檢測(cè)卡實(shí)現(xiàn)4個(gè)不同路面區(qū)域的交通參數(shù)檢測(cè)，同時(shí)采用Linux作為通信平臺(tái)的操作系統(tǒng)；通過(guò)PPP協(xié)議建立與監(jiān)控中心的連接，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心對(duì)各個(gè)視頻檢測(cè)卡的遠(yuǎn)程控制。
關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程控制雙音頻解碼計(jì)算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)通訊
1多網(wǎng)絡(luò)智能遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)
遙控技術(shù)是通過(guò)一定的手段對(duì)被控物體實(shí)施一定距離控制的一種技術(shù)，常用的方式有無(wú)線電遙控、有線遙控、紅外線和超聲波遙控等。
而多網(wǎng)絡(luò)遙控則是一種新型智能控制技術(shù)，它與常規(guī)的遙控方式相比，具有無(wú)需進(jìn)行專門的布線，不占用無(wú)線電頻率資源，避免電磁污染等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，由于電信線路各地聯(lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)遍布世界各地，因此，可以充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源跨省市，甚至跨越國(guó)家無(wú)限長(zhǎng)度地進(jìn)行智能遙控。多網(wǎng)絡(luò)遙控這一課題目前已有涉足者，但是還只限于實(shí)驗(yàn)室階段，距實(shí)際應(yīng)用，尤其是對(duì)于日常生活尚有一定的距離，并不能完全體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)遙控方式的雙工通信特點(diǎn)。本文基于這一點(diǎn)進(jìn)行了較大改進(jìn)。該方法采用單片機(jī)進(jìn)行智能控制，并利用不同的語(yǔ)音提示及計(jì)算機(jī)軟件來(lái)達(dá)到對(duì)于不同操作的提示及對(duì)受控方狀態(tài)信息的反饋，從而實(shí)現(xiàn)友好的人機(jī)交互界面，使操作者能夠?qū)崟r(shí)了解受控方信息，并最終使產(chǎn)品達(dá)到交互式與智能化的水平。本系統(tǒng)以CCITT及中國(guó)的部分標(biāo)準(zhǔn)程控交換信令（DTMF雙音多頻信號(hào)，振鈴信號(hào)以及Internet互聯(lián)網(wǎng)的TCP/IP通信標(biāo)準(zhǔn)等）作為系統(tǒng)控制命令及其數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，因而可為以后的產(chǎn)品化提供良好的基礎(chǔ)。
2總體設(shè)計(jì)方案
多網(wǎng)絡(luò)智能遙控器的主控部分（即下位機(jī)工作部分）由單片機(jī)構(gòu)成，主要進(jìn)行信息處理；如接收外部操作指令以形成各種控制信號(hào)，完成各種信息的記錄和信號(hào)檢測(cè)并為識(shí)別控制電路提供單片機(jī)與電話外線和計(jì)算機(jī)的接口等。同時(shí)還包括鈴流及其摘掛機(jī)檢測(cè)、摘掛機(jī)控制、雙音頻DTMF識(shí)別、串行通訊口控制電路和語(yǔ)音提示等電路。此外還有上位機(jī)程序編制和網(wǎng)絡(luò)通訊程序編制等（即上位機(jī)工作的互聯(lián)網(wǎng)通信部分）。圖1所示是其系統(tǒng)原理方框圖。
本系統(tǒng)中的語(yǔ)音提示電路受單片機(jī)的控制，能產(chǎn)生相應(yīng)的提示語(yǔ)音，可通過(guò)反饋電路反饋至電話外線，從而使操作者對(duì)電器的操作達(dá)到交互式，以便即時(shí)了解有關(guān)信息，并為用戶提供友好的操作界面（對(duì)電話網(wǎng)絡(luò)用戶）。該系統(tǒng)可通過(guò)串行通訊口與上位機(jī)相連接后接入Internet互聯(lián)網(wǎng)，上位機(jī)的網(wǎng)絡(luò)控制程序中也設(shè)置了語(yǔ)音提示并且具有更加友好的控制界面以方便用戶操作（對(duì)互聯(lián)網(wǎng)用戶）。
本系統(tǒng)的每一個(gè)接口電路（振鈴檢測(cè)、模擬摘掛機(jī)、語(yǔ)音提示、雙音頻解碼等）都已經(jīng)過(guò)實(shí)際的交換機(jī)在線實(shí)驗(yàn)，實(shí)用性很強(qiáng)。此外，本系統(tǒng)還有許多可以添加的功能。由于本裝置是并聯(lián)于電話機(jī)的兩端，因而不會(huì)影響電話機(jī)的正常使用。用戶通過(guò)異地的電話機(jī)撥通本裝置所連接外線的電話號(hào)碼時(shí)，便可通過(guò)市局交換機(jī)向電話機(jī)發(fā)出振鈴信號(hào)。本裝置如果檢測(cè)到三次振鈴，即三次響鈴后無(wú)人接聽(tīng)，則自動(dòng)摘機(jī)，進(jìn)入控制環(huán)境，同時(shí)根據(jù)語(yǔ)音提示在用戶完成操作后退出本系統(tǒng)。用戶也可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)登陸目標(biāo)主機(jī)服務(wù)器來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。本系統(tǒng)采用VisualC++編程來(lái)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)控制與Internet遠(yuǎn)程遙控。它可將現(xiàn)有的電話功能加以擴(kuò)展，其中公用管理部分包括繼續(xù)唿叫功能、來(lái)訪語(yǔ)音留言功能（可自動(dòng)記錄時(shí)間和日期）等；而私用管理部分則包括收聽(tīng)來(lái)訪的語(yǔ)音留言、控制電器、查詢電器工作狀態(tài)等。
3設(shè)計(jì)與實(shí)踐
本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的電路主要包括一個(gè)語(yǔ)音錄放電路，一個(gè)雙音頻譯碼電路，一個(gè)鈴流檢測(cè)電路，CPU電路，串行通訊電路和繼電器控制電路。
3.1鈴流檢測(cè)單元電路
當(dāng)用戶被唿叫時(shí)，程控電話交換機(jī)發(fā)出鈴流出號(hào)。振鈴信號(hào)為25±3V的正弦波，揩鈴失真不大于10％，電壓有效值為90±15V。振鈴為5秒為周期，即1秒送，4秒斷。因振鈴信號(hào)電壓比較高，故應(yīng)使之降壓后再輸入至光電耦合器，以通過(guò)光耦進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換。因而光電耦合器輸出的是時(shí)通時(shí)斷的脈沖，信號(hào)可直接輸出至單片機(jī)的計(jì)數(shù)器輸入口，從而完成整個(gè)振鈴音檢測(cè)和計(jì)數(shù)的過(guò)程。電話外線信號(hào)通過(guò)0.47μF電容器的隔直和5.1kΩ電阻器的衰減加到光電耦合器的發(fā)光二極管端。與之并聯(lián)的反相二極管的作用是保護(hù)發(fā)光二極管，以免其反相電壓過(guò)高而損害發(fā)光二極管。通過(guò)試驗(yàn)，最終確定選50kΩ電阻可起到拉高光耦引腳電壓的作用。
3.2雙音頻解碼單元電路
雙音頻解碼電路由專用芯片MT8870組成。圖2所示是其外部電路，譯碼結(jié)果由數(shù)據(jù)總線提供給CPU的P1.0～P1.3口，譯碼結(jié)束后產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求信號(hào)可通過(guò)T0(組成加1計(jì)數(shù)器)請(qǐng)求中斷，以告訴CPU轉(zhuǎn)換結(jié)束，數(shù)據(jù)等待讀入。讀入信號(hào)為四位二進(jìn)制碼，碼值民電話按鍵的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所列。
表1碼值與電話按鍵的對(duì)應(yīng)關(guān)系
FLOWFHIGHDIGITD3D2D1D0
697120910001
697133620010
697147730011
770120940100
770133650101
7701477601110
852120970111
852133681000
852147791001
941133601010
9411209*1011
9411477#1100
6971633A1101
7701633B1110
8521633C1111
9411633D0000
當(dāng)外線信號(hào)經(jīng)過(guò)二極管組成的橋路降壓整形后，可由0.1μF的電容進(jìn)行隔直并由100kΩ的電阻進(jìn)行衰減，然后便可以將其進(jìn)入雙音頻譯碼芯片MT8870的輸入端。
3.3語(yǔ)音電路
本系統(tǒng)選用美國(guó)ISO公司的ISD4003單片語(yǔ)音錄放集成電路作為語(yǔ)音提示電路的核心部分。ISD4003采用E2PROM存儲(chǔ)器，可永久保存信息，并可零功能存儲(chǔ)；該存儲(chǔ)器同時(shí)采用D/A直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù)，因而能較好地保留語(yǔ)音信息中的有效成分，提高錄放音的清晰度。ISD4003可以存儲(chǔ)長(zhǎng)達(dá)8分鐘的語(yǔ)音，并能實(shí)現(xiàn)分段語(yǔ)音錄放，每段錄放音均有一個(gè)起始地址，該起始地址及其控制信號(hào)均可由單片機(jī)通過(guò)其SPI通信口給定。ISD4003的電路非常簡(jiǎn)單，只需少許阻容元件即可。由ISD4003構(gòu)成的系統(tǒng)與用戶的語(yǔ)音交互界面單元電路如圖3所示。
3.4串行通訊電路和CPU單元
本系統(tǒng)中的串行通訊電路由專用的MAX202組成，主要用于系統(tǒng)與PC機(jī)的串行通信。CPU電路由AT89C52作為中央處理器并配以簡(jiǎn)單的電路組成，同時(shí)選用22μF的電容和1kΩ的電阻構(gòu)成系統(tǒng)自動(dòng)上電復(fù)位電路。11.0592MHz晶振和兩個(gè)30pF的電容組成了系統(tǒng)的時(shí)鐘基準(zhǔn)電路。由于CPU內(nèi)部就有存儲(chǔ)器，所以本系統(tǒng)未對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)擴(kuò)展。
圖3語(yǔ)音單元電路
4軟件設(shè)計(jì)
4.1下位機(jī)通訊軟件設(shè)計(jì)
通過(guò)receive()函數(shù)可實(shí)現(xiàn)下位機(jī)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)接收，而send()函數(shù)則用于實(shí)現(xiàn)下拉機(jī)與位機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送，bote（）函數(shù)的作用是實(shí)現(xiàn)串行通訊口初始化和9600波特率的產(chǎn)生。
4.2雙音頻識(shí)別部分軟件的設(shè)計(jì)
雙音頻信號(hào)由雙音頻譯碼單元電路檢測(cè),當(dāng)有信號(hào)將譯碼輸出到數(shù)據(jù)總線后，系統(tǒng)將產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，并送到T0計(jì)數(shù)器以產(chǎn)生中斷，同時(shí)由CPU執(zhí)行T0中斷服務(wù)程序。T0中斷服務(wù)程序由firstdetect（）函數(shù)和seconddetect()函數(shù)組成。Firsdetect（）函數(shù)用于完成對(duì)總線（P1.0～P1.3）數(shù)據(jù)的第一層菜單值進(jìn)行讀入識(shí)別；seconddetect（）函數(shù)用于完成對(duì)總線數(shù)據(jù)第二層菜單值的讀入識(shí)別。由于本系統(tǒng)目前只設(shè)有兩層菜單，所以第二層也同時(shí)用作控制命令的觸發(fā)。
4.3語(yǔ)音控制部分的通信軟件設(shè)計(jì)
以下的SPI通信程序是用C51語(yǔ)言的16位命令格式編寫(xiě)的。使用時(shí)，將其高8位地址和低8位地址正確給定，即可將控制信息（包含在高8位地址的高5位）通過(guò)ISD4003的SPI口進(jìn)行傳輸。詳細(xì)的SPI接口指令見(jiàn)ISD4003系列芯片手冊(cè)。下面給出部分語(yǔ)音控制部分的通信程序。
VoidSPI_COM(ucharaddress-high,ucharaddress-low
{
uchari,Bit-temp;
SCLK=0;
SS=0;/*chipselectedsignal*/
for(i=0;i<8;i++)/*writeloweightbitsaddress*/
{
SCLK=0;
Bit-temp=address-low&0x01;
/*0x01equalsto00000001B;getthefirstbitfromtherightinthisway*/
if(Bit-temp==0)
MOSI=0;/*ifitdoesn''''twork,somenopsmaybeneeded*/
Else
MOSI=1;/*ifitdoesn''''twork,somenopsbeneeded*/
SCLK=1;
Address-low=address-low>>1;
}
for(i=0;i<8;i++)/*writehigheightbitsaddress*/
{
SCLK=0;
Bit-temp=address-high&0x01;/*0x01equalsto00000001B;getthefirstbitfromtherightinthisway*/
if(Bit-temp==0)
MOSI=0;/*ifitdoesn''''twork,somenopsmaybeneeded*/
Else
MOSI=1;/*ifitdoesn''''twork,somenopsmaybeneeded*/
SCLK=1;
address-high=address-high>>1;
}
SS=1;
4.4通訊軟件的設(shè)備與實(shí)現(xiàn)
通訊軟件主要由Internet網(wǎng)絡(luò)通訊軟件和本地上、下位機(jī)通訊軟件組成。Internet網(wǎng)絡(luò)通訊主要完成網(wǎng)絡(luò)控制。該部分主要由客戶端軟件和服務(wù)器軟件組成，網(wǎng)絡(luò)通訊軟件可在windows環(huán)境下用VisualC++開(kāi)發(fā)完成。而上位機(jī)通訊軟件則用于完成服務(wù)器（微型計(jì)算機(jī)）和下位機(jī)的通訊。該網(wǎng)絡(luò)通訊的結(jié)構(gòu)原理如圖4所示。網(wǎng)絡(luò)通訊軟件可用VisualC++為基礎(chǔ)為設(shè)計(jì)。它通?？捎煽蛻舳塑浖头?wù)器軟件來(lái)組成。
服務(wù)器作為上位機(jī)和系統(tǒng)中央控制器，通常通過(guò)串行通訊口相連接。由于本系統(tǒng)上、下位機(jī)的傳輸數(shù)據(jù)不多，所以沒(méi)有設(shè)置專門的數(shù)據(jù)庫(kù)。所得的信息只供控制用，而不必存儲(chǔ)成文件。上、下位機(jī)通訊時(shí)，本系統(tǒng)規(guī)定了以下協(xié)議：上位機(jī)對(duì)下位機(jī)發(fā)送字母‘A’表示空調(diào)器打開(kāi)，發(fā)送''''a''''表示空調(diào)器關(guān)閉，下位機(jī)對(duì)上位機(jī)是同樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系；發(fā)送‘B’表示熱水器打開(kāi)，發(fā)送''''b''''表示熱水器關(guān)閉；發(fā)送‘C’表示電飯煲打開(kāi)，發(fā)送‘c’表示電飯煲關(guān)閉?？蛻舳塑浖亲鳛檫h(yuǎn)程Internet網(wǎng)絡(luò)控制的終端軟件，系統(tǒng)通訊應(yīng)采用文本形式，命令由文本字符串組成。例如：當(dāng)按下開(kāi)熱水器按鈕時(shí)，客戶端軟件向服務(wù)器軟件發(fā)出命令字符串“WaterHeaterIsOpened”，服務(wù)器軟件端顯示：“CMDfromclient:WaterHeaterIsOpened”并在內(nèi)部解釋該字符串命令，即發(fā)送‘B’給下位機(jī)。而當(dāng)中央控制器通過(guò)電話遠(yuǎn)程控制電路來(lái)打開(kāi)熱水器后，下位機(jī)將發(fā)送給上位機(jī)（服務(wù)器）一個(gè)‘A’，以表示熱水器已經(jīng)打開(kāi)；當(dāng)電話遠(yuǎn)程控制關(guān)閉熱水器后，下位機(jī)則發(fā)給上位機(jī)（服務(wù)器）一個(gè)‘a(chǎn)’，以表示空調(diào)器已經(jīng)關(guān)閉。同時(shí)客戶端軟件會(huì)有相應(yīng)的提示語(yǔ)音，以表明家里電器的狀態(tài)，以此實(shí)現(xiàn)兩種控制方式之間的信息交互。
5系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試
本系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試所用到的設(shè)備如下：
（1）MCS-51仿真機(jī)一臺(tái)；
（2）HA6138(18)P/T雙音多頻電話機(jī)一部；
（3）微機(jī)二臺(tái)；
（4）示波器一臺(tái)；
（5）數(shù)字萬(wàn)用表一臺(tái)；
本系統(tǒng)上電即可自動(dòng)復(fù)位。它可采用5V蓄電池供電，實(shí)際上，該產(chǎn)品也可以由電話線饋電提供電壓。本系統(tǒng)需要一臺(tái)電話來(lái)完成其輔助功能，即語(yǔ)音留言和收聽(tīng)留言。電話的聽(tīng)筒要和本系統(tǒng)的語(yǔ)音錄音輸入互相連接，話筒和本系統(tǒng)的語(yǔ)音輸出相連接。實(shí)際產(chǎn)品可以將電話功能集成。當(dāng)準(zhǔn)備使用網(wǎng)絡(luò)功能時(shí)，用戶應(yīng)將本系統(tǒng)通過(guò)串行通訊口連接到家中的聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)上面，然后運(yùn)行本系統(tǒng)的服務(wù)器端軟件，同時(shí)指定服務(wù)器計(jì)算機(jī)的端口號(hào)。這樣，使用者在外地就可以通過(guò)客戶端軟件來(lái)訪問(wèn)家中的服務(wù)器并發(fā)送控制信息。
當(dāng)用戶以電話網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制時(shí)，本的工作方式為：檢測(cè)三次振鈴信號(hào)，如無(wú)人接聽(tīng)則自動(dòng)摘機(jī)，同時(shí)播放語(yǔ)音提示：“這里是某某家中央控制系統(tǒng)，請(qǐng)按鍵選擇功能，1繼續(xù)唿叫，2語(yǔ)音留言，3遠(yuǎn)程控制……”。用戶根據(jù)語(yǔ)音提示選擇功能，最后按“＃”鍵結(jié)束本次控制過(guò)程并掛斷。特別的是，當(dāng)用戶進(jìn)入遠(yuǎn)程控制功能時(shí)，要接著輸入四位密碼否則不能完成控制，密碼正確后會(huì)有語(yǔ)音提示：“請(qǐng)選擇：1打開(kāi)空調(diào)器，2關(guān)閉空調(diào)器，3打開(kāi)熱水器，4關(guān)閉熱水器，5打開(kāi)電飯煲，6關(guān)閉電飯煲……”。
當(dāng)用戶以Internet互聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制時(shí)，本系統(tǒng)客戶端軟件界面將十分友好。用戶可先連接到家中的服務(wù)器，然后用鼠標(biāo)點(diǎn)擊來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。由于進(jìn)入客戶端軟件和服務(wù)器軟件都需要用戶的授權(quán)密碼，因此，該系統(tǒng)使用時(shí)非常安全。
摘要：遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制閘門單片機(jī)
閘門調(diào)節(jié)是灌區(qū)工程中經(jīng)常采用的手段，閘門控制的探究對(duì)于節(jié)約能源、確保水利工程的正常運(yùn)行、提高水資源的利用效率和節(jié)約用水具有重要的意義。目前國(guó)內(nèi)大部分灌區(qū)已基本實(shí)現(xiàn)流量數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和監(jiān)測(cè)，并把數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾聿块T，但是在根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制方面成熟的經(jīng)驗(yàn)非常少。國(guó)外非凡是歐美等先進(jìn)國(guó)家在這方面已經(jīng)達(dá)到較高的水平，如美國(guó)的SRP灌區(qū)自動(dòng)化澆灌系統(tǒng)，可以同時(shí)采集100多點(diǎn)的水位、閘門開(kāi)度和其他信息，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理后，控制幾百座閘門、150多處泵站的運(yùn)行。本文以國(guó)內(nèi)某大型灌區(qū)為例，對(duì)閘門的自動(dòng)監(jiān)控進(jìn)行了探究。
1、系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，分一個(gè)主站和若干個(gè)子站，通過(guò)無(wú)線調(diào)制解調(diào)器構(gòu)成一個(gè)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，對(duì)多個(gè)斷面的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、傳輸、處理和控制。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。下位機(jī)中的傳感器把引水渠中的水位值和各閘門的開(kāi)度值經(jīng)轉(zhuǎn)換后送給編碼器，編碼器對(duì)水位及閘門開(kāi)度信號(hào)進(jìn)行編碼，在通過(guò)避雷器將編碼信號(hào)傳給數(shù)采儀，數(shù)采儀將數(shù)據(jù)進(jìn)行初步加工和處理后由無(wú)線調(diào)制解調(diào)器傳給上位機(jī)，上位機(jī)即系統(tǒng)主站，可分別和不同的子站建立聯(lián)系，查詢各測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并按照用戶的要求對(duì)各閘門進(jìn)行控制，下位機(jī)中的控制箱接收到此信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算，發(fā)出控制信號(hào)自動(dòng)控制閘門到一定的開(kāi)度，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。
圖1閘門遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制結(jié)構(gòu)圖
2、下位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)下位機(jī)重點(diǎn)在于閘門自動(dòng)控制箱的設(shè)計(jì)，本文提出閘門的運(yùn)行控制模式，并進(jìn)行可靠性處理，然后利用無(wú)線傳輸設(shè)備和上位機(jī)進(jìn)行通訊，傳輸數(shù)據(jù)。
2.1下位機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用AT89系列單片機(jī)，采用矩陣式鍵盤(pán)進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)，鍵盤(pán)提供切換鍵、時(shí)間設(shè)置鍵、控制鍵三個(gè)按鍵，通過(guò)三個(gè)按鍵顯示水位、流量、閘門開(kāi)度、日期和時(shí)間。切換鍵實(shí)現(xiàn)上述四個(gè)功能的轉(zhuǎn)換，時(shí)間設(shè)置鍵用于修改日期和時(shí)間，控制鍵用于對(duì)電機(jī)啟停進(jìn)行控制。
2.2閘門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)下位機(jī)接收到上位機(jī)傳來(lái)的要求流量值（或水位值），當(dāng)要求的流量值（或水位值）和系統(tǒng)所測(cè)的流量值（或水位值）不一致時(shí)，單片機(jī)啟鍵閉合，閘門電動(dòng)裝置控制箱自動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)，提升或下降閘門，當(dāng)所要求的流量值（或水位值）和當(dāng)前所測(cè)流量值（或水位值）相等時(shí)，單片機(jī)閉鍵閉合，電機(jī)自動(dòng)停止，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。
閘門的運(yùn)行控制模式有實(shí)時(shí)型控制模式和定時(shí)型控制模式兩種，在實(shí)時(shí)型控制模式中，上位機(jī)根據(jù)用戶要求的流量，利用流量—水位關(guān)系曲線把要求的流量換算成要求的水位，然后和下位機(jī)聯(lián)系，下位機(jī)接到信號(hào)后，由電動(dòng)裝置控制箱控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，達(dá)到要求時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。定時(shí)控制模式要求用戶輸入所期望的流量值和要求閘門動(dòng)作的時(shí)間，下位機(jī)的控制箱在規(guī)定的時(shí)間里自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉閘門，進(jìn)行控制。
2.3無(wú)線通訊設(shè)備SRM6100調(diào)制解調(diào)器
SRM6100無(wú)線調(diào)制解調(diào)器原是美國(guó)Data-LincGroup公司生產(chǎn)的軍用產(chǎn)品，現(xiàn)應(yīng)用于民用。它提供最可靠和最高性能的串行無(wú)線通訊方法，在2.4GHz-2.483GHz頻段應(yīng)用智能頻譜跳頻技術(shù)，在無(wú)阻擋物的情況下，兩調(diào)制解調(diào)器之間的通訊距離可達(dá)32.18公里，可實(shí)現(xiàn)PLC（可編程控制器）和工作站之間的無(wú)線連接。SRM6100應(yīng)用跳頻，擴(kuò)頻和32位誤碼矯正技術(shù)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴o(wú)需昂貴的射頻點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)。射頻數(shù)據(jù)傳輸速率為188kbps。并且不需要FCC點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)許可證。SRM6100支持多種組態(tài)，包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊和多點(diǎn)通訊。多點(diǎn)通訊對(duì)子站數(shù)目無(wú)限制。并且SRM6100可做為中繼器工作，以達(dá)到擴(kuò)展通訊距離或克服阻擋物通訊的目的。
2.4下位機(jī)可靠性處理
為了精確控制電動(dòng)閘門的關(guān)閉，避免電動(dòng)閘門在工作中出現(xiàn)過(guò)載破壞或關(guān)閉不嚴(yán)的現(xiàn)象，本系統(tǒng)在電動(dòng)軸上安裝了轉(zhuǎn)矩傳感器，用來(lái)監(jiān)測(cè)閘門輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，以判定閘門是否關(guān)嚴(yán)、是否被卡住。閘門電動(dòng)裝置用于檢測(cè)和控制閘門的開(kāi)度，本系統(tǒng)在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上安裝了光電碼盤(pán)，考慮到閘門可能出現(xiàn)頻繁的正反轉(zhuǎn)交替，為了避免錯(cuò)位和丟碼，采用雙光耦技術(shù)，光耦輸出的兩路信號(hào)經(jīng)74221雙單穩(wěn)觸發(fā)器進(jìn)行整形，89C51的INT0和INT1對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)，并判定轉(zhuǎn)動(dòng)方向，計(jì)算閘門開(kāi)度。電動(dòng)閘門在工作中若出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，切斷電機(jī)電源并顯示故障情況。
2.5下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
下位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)分為閘門自動(dòng)裝置控制箱程序設(shè)計(jì)和串行口中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)兩部分。閘門自動(dòng)裝置控制箱程序設(shè)計(jì)主要完成數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、顯示、按鍵操作等功能，串行口中斷服務(wù)的程序完成下位機(jī)向上位機(jī)數(shù)據(jù)的傳送和用戶設(shè)定參數(shù)的接收。控制箱程序的主框圖如下摘要：
圖2、閘門自動(dòng)控制程序流程圖
3、上位機(jī)設(shè)計(jì)
上位機(jī)的軟件部分采用VB6.0為開(kāi)發(fā)工具，將各個(gè)功能模塊化，分別解決相應(yīng)新問(wèn)題，再將各個(gè)模塊組裝，構(gòu)成上位機(jī)軟件系統(tǒng)的核心，上位機(jī)軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，通信模塊位于最底層，其余模塊功能的實(shí)現(xiàn)都直接或間接建立在此模塊的基礎(chǔ)上，本文利用VB的API函數(shù)編寫(xiě)串口通訊程序，程序的框圖如圖4所示。數(shù)據(jù)管理模塊的主要功能就是為水位、流量、閘位等建立數(shù)據(jù)庫(kù)，并對(duì)其進(jìn)行管理。
圖3、上位機(jī)軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
圖4、通信模塊程序流程圖
4、結(jié)語(yǔ)
本文以國(guó)內(nèi)某灌區(qū)為例，全面分析了灌區(qū)閘門自動(dòng)化控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)，對(duì)其軟件開(kāi)發(fā)和硬件選擇作了全面闡述，并總結(jié)了提高自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的經(jīng)驗(yàn)，為提高灌區(qū)現(xiàn)代化管理水平提供了有利的工具，具有較高的使用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)摘要：
[1、水利水文儀器介紹，水利部南京水利水文自動(dòng)化探究所，1997。
關(guān)鍵詞：串行通信ActiveX控件查詢接收動(dòng)態(tài)數(shù)組最佳化TimeDelay
1多站遠(yuǎn)程無(wú)線控制系統(tǒng)組成
多站遠(yuǎn)程無(wú)線控制系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)作為中心控制站，用多個(gè)信號(hào)源作為下位機(jī)，通過(guò)無(wú)線模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的。系統(tǒng)中的上位機(jī)作為數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)處理的中心站，當(dāng)下位機(jī)實(shí)時(shí)采集到上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)后，便可進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理并向上位機(jī)回送數(shù)據(jù)。
上位機(jī)無(wú)線通訊接口使用串行端口與無(wú)線數(shù)傳模塊相連，數(shù)字信號(hào)通過(guò)天線調(diào)制后送到下位機(jī)的一臺(tái)外置無(wú)線模塊，然后通過(guò)串口送入單片機(jī)進(jìn)行處理。系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。
2串行通訊控件
利用VB開(kāi)發(fā)通信程序主要有兩種方法，一是利用VB本身提供的控件（CONTRALS），另一種是利用WINDOWSAPI應(yīng)用程序接口。在實(shí)際應(yīng)用中，用VB控件實(shí)現(xiàn)通訊的方法比調(diào)用SDK的API動(dòng)態(tài)連接庫(kù)的方法更加方便和快捷，而且可以用較少的代碼實(shí)現(xiàn)相同的功能，這就是用VB控件實(shí)現(xiàn)通訊的優(yōu)點(diǎn)所在，下面主要介紹一下利用VB控件實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊的方法。
VB控件工具箱中提供了一個(gè)使用非常方便的串行通訊控件MSComm，它提供了使用RS－232串行通訊上層開(kāi)發(fā)的所有細(xì)則。通過(guò)它完成串行通訊既可以使用查詢方式，又可以使用事件驅(qū)動(dòng)方式?？丶囊恍┲匾獙傩约捌湔f(shuō)明如表1所列。
表1MSComm控件的屬性說(shuō)明
屬性設(shè)定值說(shuō)明
ComPort1串口號(hào)，如果串口1已所用，改用串口2
InBufferSize1024接收緩沖區(qū)大小
InputLen0從接收緩沖區(qū)讀取的字節(jié)數(shù)，0表示全部讀取
InputMode1接收數(shù)據(jù)的類型，0表示文本類型，1表示二進(jìn)制類型
OutBufferSize1024發(fā)送緩沖區(qū)大小
RThreshold1設(shè)定接收幾個(gè)字符時(shí)觸發(fā)OnComm事件，0表示不產(chǎn)生事件，1表示每接收一個(gè)字符就產(chǎn)生一事件
SThreshold0設(shè)定在觸發(fā)OnComm事件前，發(fā)送緩沖區(qū)所允許的最少的字符數(shù)，0表示發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)不產(chǎn)生事件，1表示當(dāng)發(fā)送緩沖區(qū)空時(shí)產(chǎn)生OnComm事件
Settings1200,n,8,1串口的參數(shù)設(shè)置，依次為波特率、奇偶校驗(yàn)（n-無(wú)校驗(yàn)，e-偶校驗(yàn)，o-奇校驗(yàn)）、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位數(shù)
3應(yīng)用實(shí)例
本系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)并非點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊，而是采用一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的廣播式通訊方式。由于無(wú)線通訊可能會(huì)有空間的噪聲干擾，因此，需要采取一些抗干擾措施。首先是身份識(shí)別碼，因?yàn)榻o下位機(jī)編碼可以保證網(wǎng)絡(luò)通訊的有序性，因此，每個(gè)站都應(yīng)有身份碼。其次是包頭識(shí)別碼，由于在發(fā)送了傳輸命令之后，下位機(jī)開(kāi)始以打包的形式傳輸數(shù)據(jù)，因而每一包都有一個(gè)包頭和包尾識(shí)別碼，假如識(shí)別碼有誤，則表明該次傳輸為不正常數(shù)據(jù)。因此，應(yīng)使用1200波特率、無(wú)奇偶校驗(yàn)位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)停止位的較穩(wěn)定狀態(tài)。
上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送的參數(shù)有站號(hào)、狀態(tài)（開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)）、頻率、重復(fù)周期、脈寬、天線轉(zhuǎn)速、天線掃描方式、天線狀態(tài)、天線角度等。發(fā)送命令有手動(dòng)方式和自動(dòng)方式兩種。自動(dòng)方式是由定時(shí)器自動(dòng)完成的。為了及時(shí)知道分站的狀態(tài)和運(yùn)行情況，還應(yīng)設(shè)計(jì)定時(shí)查詢和即時(shí)查詢。
在無(wú)線通訊過(guò)程中，除了規(guī)定合理的協(xié)議之外，為了保證通訊的正確性，在數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)還應(yīng)適當(dāng)?shù)卦黾友訒r(shí)，特別是當(dāng)速度較慢的計(jì)算機(jī)向速度較快的計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，更應(yīng)適當(dāng)增加延時(shí)。
由于該項(xiàng)目的軟件源代碼較長(zhǎng)，故只給出和串口通訊有關(guān)的程序片段供大家參考。筆者在工作中實(shí)踐了三種通訊方式，即查詢方式、事件驅(qū)動(dòng)方式、事件驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)查詢方式。這三種方式各有利弊，其中查詢方式具有方便可靠的特點(diǎn)，可利用協(xié)議或設(shè)定時(shí)鐘來(lái)進(jìn)入和退出查詢狀態(tài)，但它不是資源的有效利用方式；事件觸發(fā)方式對(duì)于定長(zhǎng)通訊非常有效，但其定長(zhǎng)通訊在有些場(chǎng)合不適用；而事件驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)查詢方式既有事件驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)又有轉(zhuǎn)查詢方式的特點(diǎn)，可以說(shuō)是匯集了前二者之長(zhǎng)，故可有效利用資源。下面著重介紹事件驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)查詢方式。
由于在通訊中，RTS電平可置高或置低，如果用事件驅(qū)動(dòng)，計(jì)算機(jī)就會(huì)進(jìn)入中斷，資源就沒(méi)有有效利用，所以在程序中添加了一個(gè)接收函數(shù)。為了保證程序的可靠性和靈活性，可以運(yùn)用設(shè)置身份碼等方法來(lái)保證各個(gè)子站互不干擾，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程的主程序流程圖如圖2所示。
除以上處理外，還可以使用以下方法來(lái)增加系統(tǒng)的可靠性、靈活性和效率。
（1）設(shè)置身份碼和目的地址
每個(gè)數(shù)傳模塊均有表示其唯一身份的身份碼，身份碼長(zhǎng)為兩個(gè)字節(jié)共十六位。第一字節(jié)表示組碼，第二字節(jié)表示組內(nèi)識(shí)別碼，身份碼可用D7HF5HXXHYYH設(shè)置，可設(shè)置于模塊內(nèi)的EEROM中，掉電后不丟失。在數(shù)據(jù)傳送前，應(yīng)設(shè)置目的地址，以便確定由哪個(gè)來(lái)接收數(shù)據(jù)。采用此方法可以有效地防止干擾。
（2）使用動(dòng)態(tài)數(shù)組
接收字節(jié)數(shù)據(jù)時(shí)，必須使用動(dòng)態(tài)數(shù)組。一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)組被聲明后，可以利用Input屬性將串行端口輸入緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)指定到該動(dòng)態(tài)數(shù)組中。被接收到的數(shù)據(jù)的實(shí)際大小必須利用Lbound及Ubound才能取得最大及最小索引值，同時(shí)也只有這樣，才能利用程序?qū)?nèi)部的值一一顯示出來(lái)。另外，利用最大和最小索引值還可以判斷是否為一次成功接收。
（3）最優(yōu)化TimeDelay
在每次傳輸指令后，一定要等待一段時(shí)間才可能從串行端口的輸入緩沖區(qū)中取得信號(hào)源傳回的數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)間有多久是項(xiàng)目的關(guān)鍵，太長(zhǎng)了效率太低，太短了，數(shù)據(jù)有可能接收不全，所以有必要進(jìn)行最佳化測(cè)試。具體代碼如下：
PublicDeclareFunctionGetTickCountLib″ker-nel32″（）AsLong
DimBuf＄
DimT1＆T2＆
Comm1．Output＝Trim（Ucase（txtsend．．Text））＆vbcr
T1＝GetTickCount（）
Do
Buf＝Buf＆Comm1．Input
LoopUnitlInstr（1，Buf，vbCr）＞0
T2＝GetTickCount（）
LblTime．Caption＝CStr（T2－T1）＆“ms”
該程序中使用GetTickCount來(lái)取得系統(tǒng)自開(kāi)機(jī)后每千分之一秒更新的Tick值，在接收的前后加上取Tick值的敘述，自然就可以得到傳輸?shù)臅r(shí)間了。從測(cè)試的結(jié)果來(lái)看，傳輸單個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)間為100ms，10個(gè)群組的時(shí)間約為500ms。
（4）增加程序的效率
利用下面的程序可在無(wú)線通訊受到干擾或?qū)Ψ皆O(shè)備電源沒(méi)有打開(kāi)等原因造成對(duì)方數(shù)據(jù)不能上傳時(shí)，避免程序一直在等待。如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)還沒(méi)等到規(guī)定的字節(jié)數(shù)時(shí)就跳出循環(huán)，并出現(xiàn)一個(gè)重新發(fā)送對(duì)話框。此時(shí)如果還是不對(duì)，就彈出一個(gè)對(duì)話框“請(qǐng)檢查系統(tǒng)?。?。具體程序如下：
PublicSubReceiveData（）
′OnErrorResumeNext
Dimstart，dendAsInteger
Dimbyin（）AsByte
Dimbyindata（11）AsByte
DimI％buf＄
′根據(jù)事件分發(fā)處理
DoWhilefrmMSCommDemo．MSComm1．CommEvent＝2
ExitDo
Loop
Timedelay850′適當(dāng)延時(shí)
byin＝frmMSCommDemo．MSComm1．Input
′接收串行端口內(nèi)的數(shù)據(jù)至動(dòng)態(tài)數(shù)組中
dend＝UBound（byin）′得到最大值
start＝LBound（byin）′得到最小值
Ifdend＜5Then
MsgBoxRadarNoOut＆“信號(hào)源出現(xiàn)系統(tǒng)
故障，請(qǐng)求檢修！”vbOKOnly
ExitSub
EndIf
′接收串行端口內(nèi)的數(shù)據(jù)至動(dòng)態(tài)數(shù)組中
′ReDimPreservebyin（11）AsByte
Ifbyindata（0）＝＆H55Andbyindata（1）＝＆HAA
Then′包頭正確，接收到包頭進(jìn)行數(shù)據(jù)處理
．
．
．
Endsub
′延時(shí)程序
SubTimedelay（TTAsLong）
DimtAsLong′聲明一個(gè)長(zhǎng)整數(shù)，記錄計(jì)數(shù)值
t＝GetTickCount（）′取得系統(tǒng)計(jì)數(shù)值
Do′開(kāi)始循環(huán)
DoEvents
IfGetTickCount－t＜0Thent＝GetTick-Count′歸零
LoopUntilGetTickCount－t＞＝TT′計(jì)算延遲是否到達(dá)
EndSub
4結(jié)論
根據(jù)本系統(tǒng)的研制經(jīng)驗(yàn)，利用MSCOMM控件開(kāi)發(fā)無(wú)線通信要把握好以下三條：
（1）收發(fā)之間應(yīng)延時(shí)適當(dāng)，這需要在測(cè)試中不斷地調(diào)試，以達(dá)到最佳效果。
1.1功能分析應(yīng)用價(jià)值工程的目的不只是強(qiáng)調(diào)降低工程投資，還要使設(shè)計(jì)方案達(dá)到綜合效果最佳，既有合理的投資成本（不一定最低）凈間距，又有必要的功能，同時(shí)在滿足功能的前提下，又具有最佳的項(xiàng)目壽命周期成本[2]。通過(guò)空調(diào)系統(tǒng)功能分析可以發(fā)現(xiàn)哪些功能是必要的，哪些功能是不必要的或過(guò)剩的，從而為改進(jìn)設(shè)計(jì)方案提供依據(jù)，使暖通空調(diào)工程的設(shè)計(jì)更加完善[3]。本文案例將空調(diào)冷熱源功能分為三類，即能源消耗、社會(huì)環(huán)境效益和運(yùn)行控制。其中，能源消耗又包括可再生能源的利用、不可再生能源的高效利用等；社會(huì)環(huán)境效益包括空調(diào)制冷設(shè)備中工質(zhì)的使用、冷凝水對(duì)環(huán)境的影響和熱排放對(duì)環(huán)境的影響等；運(yùn)行控制包括各設(shè)備的運(yùn)行控制以及噪聲、振動(dòng)控制等。層次分析法是確定功能權(quán)重的一種方法，其基本思想是通過(guò)兩兩比較的方式判斷各指標(biāo)的相對(duì)重要性，構(gòu)造判斷矩陣求特征向量來(lái)確定各指標(biāo)權(quán)重的方法。層次分析法具有定性與定量相結(jié)合的特點(diǎn)，可以進(jìn)行多目標(biāo)決策分析，適用于復(fù)雜且不易量化的決策問(wèn)題。由于系統(tǒng)本身的復(fù)雜性和人們判斷問(wèn)題的主觀局限性，在進(jìn)行比較時(shí)，往往做不到判斷的完全一致性，會(huì)存在估計(jì)誤差，這就需要對(duì)判斷矩陣A進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。式中R（IRandomIndex）為隨機(jī)一致性指標(biāo)取值見(jiàn)文獻(xiàn)[4]。如果CR＜0.1，則判斷矩陣A具有可接受的的一致性，否則，需要對(duì)判斷矩陣A進(jìn)行再修正。采用專家打分法，聘請(qǐng)7位資深暖通設(shè)計(jì)師按10分制對(duì)4個(gè)方案進(jìn)行功能評(píng)價(jià)，賦以功能分值，各分值乘以功能權(quán)值得功能加權(quán)分，對(duì)功能加權(quán)分之和進(jìn)行指數(shù)處理，得到各方案的功能系數(shù)見(jiàn)表3。
1.2成本分析與價(jià)值分析空調(diào)設(shè)備壽命年限一般為20年。對(duì)比分析時(shí)，假定在使用年限內(nèi)每年運(yùn)行費(fèi)用和維修費(fèi)用相等，基準(zhǔn)折現(xiàn)率為10%，設(shè)備報(bào)廢時(shí)殘值為零。各方案的初投資、運(yùn)行維修費(fèi)用、維修費(fèi)用見(jiàn)表4。根據(jù)各方案的功能系數(shù)和成本系數(shù)，按照公式（1）計(jì)算其價(jià)值系數(shù)，見(jiàn)表5。
1.3結(jié)果分析根據(jù)價(jià)值系數(shù)最高方案最優(yōu)的原則，由表5可知，方案的冷熱源配置最佳，即2臺(tái)燃?xì)馐铰輻U冷熱水機(jī)組冬季供暖、夏季供冷的方案為最佳方案?？梢?jiàn)，當(dāng)綜合考慮能源消耗、社會(huì)環(huán)境效益、運(yùn)行控制時(shí)三種功能時(shí)，燃?xì)鉄岜玫姆桨竷?yōu)于燃煤鍋爐空調(diào)及其它方案，這一結(jié)論與傳統(tǒng)的結(jié)論是不相同的。
2結(jié)論
（1）價(jià)值工程是一種比較成熟的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法和管理技術(shù)。該方法能夠融成本、功能、價(jià)值為一體，綜合判定多種因素影響下的方案優(yōu)劣，是當(dāng)今工程領(lǐng)域需要大力推廣的方法。避免了因重視功能和投資而帶來(lái)的壽命期成本偏高和社會(huì)、環(huán)境效益較差等問(wèn)題。
（2）將價(jià)值工程應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)冷熱源方案的確定是可行的，方法是可靠的。該方法在保證用戶功能的條件下，有效地控制壽命期內(nèi)的工程造價(jià)和運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用，節(jié)約資源，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。
（3）運(yùn)用價(jià)值工程評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方案時(shí)，功能分析是關(guān)鍵。應(yīng)用該方法時(shí)，一方面，需要確定系統(tǒng)功能和影響，另一方面，需要根據(jù)用戶需要對(duì)功能進(jìn)行評(píng)價(jià)、確定權(quán)值。功能的評(píng)價(jià)和權(quán)值的確定會(huì)影響最終結(jié)果。
1.1遠(yuǎn)程監(jiān)控需求分析
1）具有遠(yuǎn)程控制休眠、喚醒地震儀功能。地震儀在放炮之前喚醒，在停止施工期間休眠，地震儀可有選擇的進(jìn)行采集工作，這樣大大節(jié)省了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，降低了采集系統(tǒng)的功耗，延長(zhǎng)了儀器的待機(jī)時(shí)間。
2）可查詢?nèi)鏑F卡剩余空間，內(nèi)置電池電量，位置經(jīng)緯度，采集站狀態(tài)等信息。對(duì)剩余空間、電池電量不足，采集站狀態(tài)錯(cuò)誤且不能遠(yuǎn)程修復(fù)的采集站及時(shí)安排工作人員更換。提高野外勘探作業(yè)的工作效率和靈活性，增強(qiáng)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可靠性。對(duì)讀取回來(lái)的地震儀經(jīng)緯度信息在上位機(jī)端進(jìn)一步處理，可用于研發(fā)地震儀排列位置監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程防盜系統(tǒng)，保障野外勘探儀器的安全性。
3）遠(yuǎn)程控制地震儀自檢功能，并能回收自檢數(shù)據(jù)。地震儀系統(tǒng)自檢內(nèi)容包括檢波器內(nèi)阻、噪聲、隔離度測(cè)試等，一次完整的自檢過(guò)程通常需要2-5分鐘，因此無(wú)纜存儲(chǔ)式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般只在開(kāi)機(jī)時(shí)自檢一次，之后則無(wú)自檢過(guò)程，因此采集站的部分工作狀態(tài)，如檢波器連接狀態(tài)等僅僅反映了系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)的狀態(tài)，不能作為現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)控的標(biāo)準(zhǔn)。法國(guó)UNITE系統(tǒng)由于沒(méi)有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，在自存儲(chǔ)模式下通常是定時(shí)自檢，自檢時(shí)間為5分鐘，在系統(tǒng)自檢期間，地震儀停止其它一切工作，這樣就減弱了地震儀野外勘探作業(yè)工作的靈活性。
4）有一定的遠(yuǎn)程修復(fù)及設(shè)置功能。如配置系統(tǒng)采樣率、增益，系統(tǒng)復(fù)位等，出工前對(duì)地震儀的工作參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一配置，布設(shè)到野外后，根據(jù)自檢結(jié)果對(duì)有問(wèn)題的地震儀進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和系統(tǒng)復(fù)位等操作，遠(yuǎn)程修復(fù)和解決問(wèn)題，節(jié)省人力物力，提高無(wú)纜地震儀智能化控制程度。
1.2無(wú)線通信技術(shù)的選擇
目前成熟的無(wú)線通信技術(shù)較多，如Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth、GPRS、3G等，這些通信技術(shù)被廣泛應(yīng)用到生活及工業(yè)生產(chǎn)中，北斗短報(bào)文是近幾年才發(fā)展起來(lái)的一種遠(yuǎn)距離通信技術(shù)，表1列出了應(yīng)用以上幾種通信技術(shù)典型模塊的最大數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸距離、通信頻帶的參數(shù)值。
1.2.1Wi-Fi
Wi-Fi是IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)稱，其傳輸速率快、安全性高，可集成到已有的寬帶網(wǎng)絡(luò)中，配合路由器組建有線、無(wú)線混合網(wǎng)絡(luò)快捷方便。地震勘探儀器中Wi-Fi常用的組網(wǎng)模式有兩種，即AP（無(wú)線訪問(wèn)接入點(diǎn)）模式和AdHoc（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）模式，在野外我們可以用架設(shè)AP基站的方式來(lái)拓?fù)錈o(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積[3]，而AP之間可以通過(guò)網(wǎng)橋設(shè)備連接，從而完成更大面積的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，然而在實(shí)際勘探應(yīng)用中AP基站和網(wǎng)橋設(shè)備架設(shè)困難，尤其應(yīng)用于大道距的二維或者三維勘探工作中，需要更多的基站與網(wǎng)橋，較大的影響了施工進(jìn)度。AdHoc是一種無(wú)中心、自組織、多跳移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，結(jié)點(diǎn)間通過(guò)分層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和分布式算法相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)組織和數(shù)據(jù)的相互交換，這種模式下地震儀可將其采集數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)信息接力式的傳輸回控制中心，美國(guó)WirelessSeismic公司的RT2無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)就是應(yīng)用了這種多跳的數(shù)據(jù)傳輸方式，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間通信距離的范圍約為25~70m，然而這種工作模式會(huì)導(dǎo)致越靠近中央記錄系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)積累的數(shù)據(jù)量越大，且在線性的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性受通信距離與地形環(huán)境影響較大，數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量和速率難以得到有效的保證。
1.2.2GPRS、3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)
移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)已經(jīng)成為人們工作生活中不可或缺的重要組成部分。該技術(shù)具有抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速率高、網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣、接入時(shí)間短、建設(shè)成本低等特點(diǎn)[10]，在地震勘探中可被應(yīng)用于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)的地震臺(tái)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控，它提高了遠(yuǎn)程儀器維護(hù)的工作效率[11]。然而在地震勘探大道距（道距大于1km）地震深反射、折射探測(cè)作業(yè)中，由于其基站的信號(hào)覆蓋范圍有限，對(duì)于遠(yuǎn)程監(jiān)控地震采集站工作存在一定的局限性。
1.2.3北斗短報(bào)文通信技術(shù)
北斗衛(wèi)星作為北斗通信技術(shù)的中繼，轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自地面用戶端的定位及通信請(qǐng)求，地面中心站控制端接收到請(qǐng)求后，解析消息后將解算出的位置信息傳回用戶端或?qū)⒔邮盏降慕邮招畔⑼ㄟ^(guò)北斗衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至另一地面用戶端，達(dá)到衛(wèi)星定位及通信的目的。北斗短報(bào)文通信技術(shù)在應(yīng)用時(shí)具有信號(hào)覆蓋范圍廣、安全、可靠性高和控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，用戶一次最大可以傳送120個(gè)漢字的報(bào)文信息，而民用信息發(fā)送的頻度通常為30-60s，接收信息則沒(méi)有頻度的要求，對(duì)于地震儀基本的控制命令收發(fā)及狀態(tài)信息的傳送，北斗短報(bào)文通信技術(shù)可以滿足無(wú)纜地震儀基本狀態(tài)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳送的要求。
1.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
基于北斗的無(wú)纜存儲(chǔ)式地震儀遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)工作，系統(tǒng)由主控中心、北斗衛(wèi)星、采集單元三部分組成，主控中心通過(guò)北斗指揮機(jī)完成對(duì)采集單元遠(yuǎn)程的控制及狀態(tài)數(shù)據(jù)的回收工作，并對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和存儲(chǔ)。采集單元完成地震數(shù)據(jù)采集的同時(shí)，通過(guò)北斗通信模塊可接收來(lái)自主控中心端的控制命令，并反饋執(zhí)行結(jié)果信息。北斗衛(wèi)星是控制命令及反饋信息傳遞的媒介。
2采集站單元設(shè)計(jì)
2.1硬件設(shè)計(jì)
地震檢波器將地面振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬電信號(hào)傳輸?shù)紽PGA數(shù)據(jù)采集單元，由FPGA完成數(shù)據(jù)的采集、緩存，并提供必要的測(cè)試、控制功能。AT91RM9200作為中央處理器，讀取FPGA中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)存到CF存儲(chǔ)卡中；通過(guò)SPI接口與Wi-Fi模塊連接，實(shí)現(xiàn)近距離的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸功能；通過(guò)UART與GPS、北斗模塊連接，為采集站提供高精度的授時(shí)、定位、遠(yuǎn)程通信功能，完成數(shù)據(jù)同步采集、位置信息獲取、工作質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)控。采集站也可通過(guò)以太網(wǎng)接口與電腦終端連接，完成數(shù)據(jù)的回收及參數(shù)設(shè)置、檢查工作。采集站在野外應(yīng)用時(shí)采用太陽(yáng)能和內(nèi)置鋰電池兩種供電模式，電源智能管理系統(tǒng)會(huì)根據(jù)采集站當(dāng)前工作的天氣條件轉(zhuǎn)換供電模式，保證儀器可靠、穩(wěn)定的工作[12]。
2.2軟件設(shè)計(jì)
采集單元的主控制器ARM9運(yùn)行嵌入式Linux內(nèi)核版本為2.6.31的操作系統(tǒng)，北斗通信進(jìn)程完成對(duì)北斗模塊接收信息的解析與執(zhí)行，及執(zhí)行結(jié)果的反饋。北斗短報(bào)文通信系統(tǒng)包括指揮機(jī)與用戶機(jī)，指揮機(jī)是北斗短報(bào)文通信系統(tǒng)的中央控制器，它相當(dāng)于一個(gè)服務(wù)器，負(fù)責(zé)接收來(lái)自多個(gè)用戶機(jī)的報(bào)文，并可以控制多臺(tái)用戶機(jī)來(lái)完成相應(yīng)的指令。用戶機(jī)是北斗短報(bào)文通信系統(tǒng)的子節(jié)點(diǎn)，相當(dāng)于一個(gè)客戶端，負(fù)責(zé)將節(jié)點(diǎn)工作信息上傳到指揮機(jī)，和接收來(lái)自指揮機(jī)的命令。北斗用戶機(jī)在接收到指揮機(jī)傳來(lái)的信息時(shí)，用戶機(jī)會(huì)通過(guò)UART將信息內(nèi)容上傳給下位機(jī)系統(tǒng)，下位機(jī)會(huì)根據(jù)其數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷綄⑿畔⑦M(jìn)行解析，并根據(jù)信息包含的指令內(nèi)容來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。
3上位機(jī)服務(wù)器軟件設(shè)計(jì)及測(cè)試
主控中心由上位機(jī)、打印機(jī)、存儲(chǔ)器、發(fā)電設(shè)備、北斗指揮機(jī)組成。上位機(jī)與北斗指揮機(jī)完成命令的選擇與打包發(fā)送，及對(duì)采集站反饋信息的接收、顯示、存儲(chǔ)和打印處理。發(fā)電設(shè)備輸出220V的交流電壓，為上位機(jī)及其外設(shè)供電。此外上位機(jī)服務(wù)器軟件通過(guò)對(duì)GoogleEarthAPI接口的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)野外采集站排列位置的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，為微動(dòng)勘探實(shí)驗(yàn)中按兩個(gè)嵌套式三角形方式排列的采集站傳回的GPS位置信息在GoogleEarth中的顯示。操作人員可根據(jù)地圖顯示軟件中采集站的排列位置了解施工進(jìn)度，獲取采集站排列班報(bào)，完成布站人員調(diào)度等工作。為了了解遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的性能及數(shù)據(jù)傳輸丟包、誤碼情況，設(shè)計(jì)如下測(cè)試實(shí)驗(yàn)：將7臺(tái)內(nèi)置有北斗通信模塊的采集站接好檢波器放置在室外采集，由主控中心完成與各個(gè)采集站間的數(shù)據(jù)包收發(fā)，采用60s一次通訊頻度，數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度為200字節(jié)，從500個(gè)樣本數(shù)據(jù)中任選7個(gè)，分別用于七個(gè)站的通訊測(cè)試，主控中心將樣本數(shù)據(jù)依次發(fā)給各個(gè)子站，并重復(fù)500次，子站收到數(shù)據(jù)包后向主控中心返回相同的樣本數(shù)據(jù)。主控中心計(jì)算從開(kāi)始發(fā)包到收包完成的時(shí)間間隔作為通信的延時(shí)，主控中心與采集站分別記錄通信時(shí)丟包數(shù)，并根據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)樣本數(shù)據(jù)對(duì)比的結(jié)果記錄錯(cuò)包數(shù)。
4結(jié)論
