時(shí)間：2023-03-20 16:22:51
序論：在您撰寫(xiě)視頻監(jiān)控論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
（IDS）入侵檢測(cè)系統(tǒng)的作用類似于現(xiàn)實(shí)生活中的監(jiān)視攝像機(jī)。它們可以不間斷地掃描網(wǎng)絡(luò)流量，查找可疑的數(shù)據(jù)分組。利用一個(gè)跟蹤特征數(shù)據(jù)庫(kù)，它們可以記錄任何不正常的情況，并采取相應(yīng)的措施：發(fā)出警報(bào)，重置攻擊者的TCP連接，或者禁止攻擊者的IP地址再次登錄網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)IDS（NIDS）檢則器通?？梢岳靡粋€(gè)不可尋址的混和接口卡監(jiān)聽(tīng)某個(gè)子網(wǎng)上的所有流量，并通過(guò)另外一個(gè)更加可靠的接口發(fā)送任何警報(bào)和記錄的流量。本次設(shè)計(jì)準(zhǔn)備在互聯(lián)網(wǎng)入口和防火墻入口各部署一套入侵檢測(cè)系統(tǒng)，一方面用于防御internet黑客對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的入侵，一方面保護(hù)核心服務(wù)器的應(yīng)用及數(shù)據(jù)安全。
2網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入控制系統(tǒng)
雖然安全技術(shù)多年來(lái)一直在發(fā)展且安全技術(shù)的實(shí)施更是耗資數(shù)百萬(wàn)美元，但病毒、蠕蟲(chóng)、間諜軟件和其他形式的惡意軟件仍然是各機(jī)構(gòu)現(xiàn)在面臨的主要問(wèn)題。機(jī)構(gòu)每年遭遇的大量安全事故造成系統(tǒng)中斷、收入損失、數(shù)據(jù)損壞或毀壞以及生產(chǎn)率降低等問(wèn)題，給機(jī)構(gòu)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)影響。
3網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)
在控制室及調(diào)度室看不到現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況，對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)缺乏直觀了解，為了加強(qiáng)生產(chǎn)管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種異常情況，可以采用工業(yè)電視技術(shù)來(lái)加強(qiáng)生產(chǎn)和安全管理。企業(yè)信息化建設(shè)中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)重要組成部分，其經(jīng)濟(jì)效益是潛在的，通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)存在潛在的、巨大的推動(dòng)力，提高公司的管理水平。實(shí)施數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)很有利的管理手段，通過(guò)該系統(tǒng)，公司領(lǐng)導(dǎo)及管理人員可以很方便的監(jiān)控到整個(gè)企業(yè)的運(yùn)行狀況，按照保證系統(tǒng)先進(jìn)、實(shí)用、安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、易擴(kuò)展、易維護(hù)和高性價(jià)比的原則，為企業(yè)有效的進(jìn)行生產(chǎn)管理和決策分析提供有效的手段。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)采用國(guó)際最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)作為企業(yè)尤其是生產(chǎn)型企業(yè)的首選方案，以網(wǎng)絡(luò)化、整合化、靈活化的特點(diǎn)搭建企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控平臺(tái)，同時(shí)將嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)與視頻服務(wù)器技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，通過(guò)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)合保護(hù)用戶的投資。對(duì)于不同特點(diǎn)的監(jiān)控點(diǎn)位采用不同的監(jiān)控方案，對(duì)于位置相對(duì)分散，監(jiān)控主體比較多的點(diǎn)位采用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控方案，提高監(jiān)控系統(tǒng)部署的靈活性和整合性，節(jié)省了大量布線工程，為企業(yè)節(jié)省了大量的資金。對(duì)于位置相對(duì)集中，圖像的清晰性要求高，監(jiān)控主體相對(duì)較少采用模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，最大程度的減少視頻信號(hào)的損失，保證視頻圖像的清晰性。
4企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)
1.1醫(yī)療教學(xué)實(shí)況轉(zhuǎn)播與錄制:
我院曾利用安裝在手術(shù)室內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)的高清1080P攝像機(jī)，對(duì)眼科大型手術(shù)提供過(guò)全程大數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程實(shí)況轉(zhuǎn)播。過(guò)程中利用全方位攝相鏡頭旋轉(zhuǎn)、變焦、變距、抓拍圖像。將手術(shù)實(shí)況，傳送到觀摩演示會(huì)場(chǎng)，通過(guò)大屏幕提供給數(shù)百與會(huì)人員實(shí)況學(xué)習(xí)觀摩。我院還曾利用特殊高靈敏攝像機(jī)、拾音器實(shí)現(xiàn)對(duì)疼痛科微創(chuàng)手術(shù)過(guò)程遠(yuǎn)程教學(xué)，通過(guò)多個(gè)攝像機(jī)拍攝的監(jiān)控畫(huà)面、錄像。在監(jiān)視器和音頻下，實(shí)現(xiàn)專家對(duì)遠(yuǎn)程手術(shù)室內(nèi)的醫(yī)生進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)。手術(shù)的直播過(guò)程，學(xué)員能夠在示教室從多個(gè)角度清晰觀看，當(dāng)需要講解時(shí)，通過(guò)客戶端實(shí)現(xiàn)專家與學(xué)員互動(dòng)交流。利用我院視頻監(jiān)控系統(tǒng)，配合衛(wèi)生系統(tǒng)遠(yuǎn)程醫(yī)療會(huì)診平臺(tái)的醫(yī)學(xué)視教、診斷醫(yī)療等轉(zhuǎn)播應(yīng)用實(shí)踐。以上教學(xué)音視頻我們都已經(jīng)通過(guò)IPSAN的存儲(chǔ)功能錄制成教學(xué)資料，永久保存，方便以后對(duì)醫(yī)療手術(shù)過(guò)程進(jìn)行研討與學(xué)習(xí)。
1.2遠(yuǎn)程會(huì)診中的應(yīng)用:
我院的監(jiān)控系統(tǒng)還具備會(huì)診功能，主任醫(yī)師需遠(yuǎn)程查房時(shí)，醫(yī)護(hù)人員可將醫(yī)療車(chē)推入指定病房，并將醫(yī)療車(chē)上的攝像頭對(duì)準(zhǔn)患者，通過(guò)遠(yuǎn)程查房平臺(tái)將醫(yī)療車(chē)上的視頻終端與主任醫(yī)師辦公室內(nèi)終端互通，此時(shí)主任醫(yī)師就可以與患者進(jìn)行病情的溝通。會(huì)診的同時(shí)患者床邊呼吸機(jī)、監(jiān)護(hù)儀等生命體征數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)被采集并傳送到主任醫(yī)師桌面，方便主任醫(yī)師了解患者的病情及實(shí)時(shí)狀態(tài)。
1.3臨床醫(yī)學(xué)資料采集遠(yuǎn)程傳遞的應(yīng)用:
通過(guò)與HIS、PACS醫(yī)院信息化系統(tǒng)對(duì)接，將X光影像，電診數(shù)據(jù)、病理醫(yī)學(xué)影像遠(yuǎn)程傳輸，提供遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)影像診斷。系統(tǒng)支持從標(biāo)準(zhǔn)DICOM3.0和HDMI接口獲取患者的影像資料。
2醫(yī)院行政管理中的應(yīng)用
2.1監(jiān)控系統(tǒng)便于領(lǐng)導(dǎo)運(yùn)籌帷幄:
通過(guò)設(shè)置在院長(zhǎng)、主管領(lǐng)導(dǎo)視頻監(jiān)控客戶終端，指揮主控服務(wù)器導(dǎo)入醫(yī)院平面圖，可方便的將任一點(diǎn)攝像頭所拍攝內(nèi)容即時(shí)拉入屏幕;對(duì)院區(qū)內(nèi)的所有監(jiān)控點(diǎn)位，工作人員崗位情況進(jìn)行監(jiān)看，進(jìn)行同步錄制，期間并不影響所監(jiān)控區(qū)域正常工作進(jìn)行，便于領(lǐng)導(dǎo)運(yùn)籌帷幄。
2.2人事考勤管理:
通過(guò)設(shè)置在醫(yī)院各出入口的監(jiān)控終端，統(tǒng)計(jì)職工出勤情況。根據(jù)需要制成錄像保留，作為考勤依據(jù)。
2.3收費(fèi)窗口及藥房投藥窗口的應(yīng)用:
在醫(yī)院的每個(gè)收費(fèi)窗口及藥房投藥窗口安裝高清攝像機(jī)，幾年來(lái)化解了上百次的收費(fèi)、投藥過(guò)程產(chǎn)生的誤差和誤會(huì)。為工作人員和患者找回經(jīng)濟(jì)損失累計(jì)上萬(wàn)元。
2.4停車(chē)場(chǎng)管理子系統(tǒng)的應(yīng)用:
醫(yī)院是公共場(chǎng)所，人員密集流動(dòng)性大，車(chē)來(lái)車(chē)往，停車(chē)場(chǎng)管理也是醫(yī)院形象窗口。可通過(guò)非接觸式卡或車(chē)牌識(shí)別來(lái)對(duì)出入此區(qū)域的車(chē)輛實(shí)施智能管理，在停車(chē)場(chǎng)安裝高清抓拍攝像機(jī)，拾音器對(duì)進(jìn)出停車(chē)場(chǎng)的車(chē)輛進(jìn)行識(shí)別，該系統(tǒng)拍下車(chē)輛的外形以及車(chē)牌。一旦發(fā)生意外事件，可以立即觸發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的錄像并向監(jiān)控中心告警。
3視頻監(jiān)控在平安醫(yī)院建設(shè)中的作用
院區(qū)門(mén)診、療區(qū)是醫(yī)院文明工作的窗口，是來(lái)院就診本院人員聚集的地方，這里也是犯罪分子扒竊的重要場(chǎng)所。特別是急診，經(jīng)常有兇酒患者或是疑似刀槍傷來(lái)院就診患者，智能監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)哪里人員聚集或是環(huán)境有危險(xiǎn)時(shí)都會(huì)第一時(shí)間通知醫(yī)院行政管理人員或是安保人員去處理，為來(lái)院人員提供良好的服務(wù)，智能監(jiān)控系統(tǒng)在保護(hù)醫(yī)護(hù)人員的安全起到非常重要的作用，對(duì)公安部門(mén)案件分析起到了輔助作用。實(shí)踐中我院監(jiān)控室就曾經(jīng)多次視頻實(shí)況撲抓到夜間進(jìn)入財(cái)務(wù)室的盜竊人員，并配合公安科現(xiàn)場(chǎng)擒拿等案列。
3.1報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用:
報(bào)警系統(tǒng)作為綜合安防:系統(tǒng)中非常重要的子系統(tǒng)之一是由前端探測(cè)、傳輸和控制三部分組成。發(fā)生意外時(shí)醫(yī)生或財(cái)務(wù)等只需按下報(bào)警按鈕，(放射源、細(xì)菌室、毒麻庫(kù)等特殊區(qū)安裝闖入報(bào)警探頭，不需人工)，報(bào)警主機(jī)就會(huì)將報(bào)警信號(hào)上傳至管理平臺(tái)，聯(lián)動(dòng)攝像機(jī)轉(zhuǎn)向事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行全程記錄，并在大屏幕上彈出視頻圖像，聯(lián)動(dòng)聲光報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示管理人員立即處理。
3.2門(mén)禁子系統(tǒng)應(yīng)用:
醫(yī)院監(jiān)控系統(tǒng)中包括門(mén)禁子系統(tǒng)，通過(guò)紅外探測(cè)器、微波入侵探測(cè)器對(duì)醫(yī)院無(wú)人布防的重點(diǎn)部位發(fā)揮作用。門(mén)禁系統(tǒng)是對(duì)出入口人員進(jìn)行管理的重要設(shè)施，門(mén)禁系統(tǒng)可與視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，還可以與110聯(lián)網(wǎng)，一旦發(fā)生非法入侵事件，如尾隨，非法闖入、脅迫進(jìn)入等，防盜報(bào)警系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)就能立即在控制中心準(zhǔn)確顯示出事地點(diǎn)，快速報(bào)警和第一時(shí)間通知醫(yī)院安保。
4結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng)分布式接入共享網(wǎng)絡(luò)傳輸IP組播Windows套接字
隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)與模式識(shí)別技術(shù)的發(fā)燕尾服，一種以數(shù)字化、智能化為特點(diǎn)的多媒體遠(yuǎn)程數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，即基于IP的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控到數(shù)字監(jiān)控質(zhì)的飛躍。與傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控系統(tǒng)相比較，數(shù)字遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)幾個(gè)最主要的優(yōu)勢(shì)是：可以借助網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；在遠(yuǎn)程不同地點(diǎn)的分控中心或同個(gè)分控中心可同時(shí)調(diào)看某一個(gè)或者幾個(gè)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的音視頻數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)分布式的音頻頻接入和音視頻數(shù)據(jù)共享，同時(shí)，可以與監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行對(duì)講；可以對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的云臺(tái)、攝像機(jī)等設(shè)備進(jìn)行控制。視頻、音頻的實(shí)時(shí)、分布式傳輸及控制指令的可靠傳輸是遠(yuǎn)程數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)字音頻頻監(jiān)控系統(tǒng)，采用IPMulticast技術(shù)作為分布式音視頻執(zhí)著入和共享的解決方案，并針對(duì)視頻、音頻語(yǔ)音和控制數(shù)據(jù)不同的特點(diǎn)，對(duì)其所采用的不同傳輸技術(shù)進(jìn)行了探討，給出了具體實(shí)現(xiàn)方法。
1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)一般包括三部分：前端監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)、通信設(shè)備和后端分控中心。整個(gè)系統(tǒng)基于Client/Server（客戶機(jī)/服務(wù)器）模式?？傮w結(jié)構(gòu)如圖1所示。
（1）前端監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)由監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)及一些設(shè)備組成。設(shè)備包括攝像機(jī)、電動(dòng)鏡頭、云臺(tái)、防護(hù)罩、監(jiān)視器、多功能解碼器及報(bào)警器。監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)運(yùn)行客戶前端軟件，實(shí)現(xiàn)視頻、音頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、壓縮、解壓縮（音頻）（視頻傳輸單向的，音頻傳輸是雙向的）及打包傳送；對(duì)壓縮的視（音）頻數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)存儲(chǔ)（也可在分近中心進(jìn)行）。存儲(chǔ)方式為循環(huán)存儲(chǔ)、定時(shí)存儲(chǔ)、手動(dòng)存儲(chǔ)及運(yùn)動(dòng)視頻檢測(cè)啟動(dòng)存儲(chǔ)。接收來(lái)自分控中心的控制指令（也可在本地實(shí)施），對(duì)云臺(tái)動(dòng)作（上、下、左、右及自動(dòng)）電動(dòng)鏡頭的三可變（光圈、焦距和聚焦）。
（2）通信設(shè)備是指所采用的傳輸信道和相關(guān)設(shè)備，通信網(wǎng)絡(luò)為L(zhǎng)AN及WAN。
（3）后端設(shè)備由若干分控中心計(jì)算機(jī)組成。各分控計(jì)算機(jī)運(yùn)行服務(wù)器端軟件，接收來(lái)自前端壓縮視（音）頻、顯示（播放）；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)前端云臺(tái)、攝像機(jī)進(jìn)行控制；采用組播技術(shù)，實(shí)現(xiàn)分布式視頻執(zhí)著入和分豐式視頻共享：每個(gè)分控中心主機(jī)可以同時(shí)監(jiān)控多個(gè)前端，即“一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)”；不同分控心也可以同時(shí)監(jiān)控同一前端，即“多點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)”。
2網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2.1系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)類型的特點(diǎn)及通信協(xié)議的選擇
系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)有：控制數(shù)據(jù)、音頻、視頻數(shù)據(jù)、后端分控中心通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)設(shè)備云臺(tái)及攝像機(jī)發(fā)送控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)云臺(tái)動(dòng)作（上、下、左、右、自動(dòng)）攝像機(jī)光圈、焦距及聚焦三可變，要求控制信號(hào)的傳輸準(zhǔn)確無(wú)誤；音頻、視頻是連續(xù)，數(shù)據(jù)量大，允許傳輸中存在一定的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率及數(shù)據(jù)丟失率，但實(shí)時(shí)性要求很高。此外，在監(jiān)控系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)音視頻的分布式接入和數(shù)據(jù)共享，必須進(jìn)行音視頻的多點(diǎn)傳輸。樣實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)？首先是通信協(xié)議的選擇，TCP/IP協(xié)議是廣泛使用的網(wǎng)協(xié)議，其網(wǎng)絡(luò)模型定義了四層（即網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層）網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。傳輸層包含兩個(gè)協(xié)議：傳輸控制協(xié)議（TCP）和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）。IP是國(guó)際互聯(lián)協(xié)議，位于網(wǎng)絡(luò)層。TCP協(xié)議是面向連接的，提供可靠的流服務(wù)；UDP是無(wú)連接的，提供數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)；TCP采用提供確認(rèn)與超時(shí)重發(fā)、滑動(dòng)窗口機(jī)制等措施來(lái)保證傳輸?shù)目煽啃?，正是這些措施增加了網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)銷(xiāo)。如果用TCP傳輸視（音）頻數(shù)據(jù)，大量的數(shù)據(jù)容量引起重傳。，使得網(wǎng)絡(luò)負(fù)載大并會(huì)加大延遲；UDP協(xié)議是最簡(jiǎn)單的傳輸協(xié)議，不提供可靠性保證，正因?yàn)閁DP協(xié)議不進(jìn)行數(shù)據(jù)確認(rèn)與重傳國(guó)，大大提高了傳輸效率，具有高效快速的特點(diǎn)；Ipv4定義了三種IP數(shù)據(jù)包的傳輸：?jiǎn)尾?、廣播及組播。要系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)視（音）頻數(shù)據(jù)的多點(diǎn)傳輸，若采用單播，則同樣的音、視頻數(shù)據(jù)要發(fā)送多次，這樣導(dǎo)致發(fā)送者負(fù)擔(dān)重、延遲長(zhǎng)、網(wǎng)絡(luò)擁塞；若用廣播，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)站點(diǎn)都將接收到數(shù)據(jù)，不管該結(jié)點(diǎn)否需要數(shù)據(jù)，增加了非接收者的開(kāi)銷(xiāo)；組播是一種允許一個(gè)或多個(gè)發(fā)送者（組播源）發(fā)送單一的數(shù)據(jù)包到多個(gè)接收者（一次的、同時(shí)的）的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。組播源把數(shù)據(jù)包發(fā)送到特定組播組，而只有屬于該組播組的地址才能接收到數(shù)據(jù)包。由于無(wú)論有多少個(gè)目的地址，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的任何一條鏈路上都只傳送單一的數(shù)據(jù)包。因此組播提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男剩瑯O大地節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)傳輸。組播方式只適用于UDP。綜上所述，采用TCP/IP傳輸控制信號(hào)，即信令通道；采用UDP/IP傳輸音視頻信號(hào)，即數(shù)據(jù)通道。
IP組播依賴一個(gè)特殊的地址組——“移播址”，即D類地址。范圍在224.0.0.0-239.255.255.255之間（其中224.0.0.0-224.0.0.255是被保留的地址），D類地址是動(dòng)態(tài)分配和恢復(fù)的瞬態(tài)地址。組播地址只能作為信宿地址使用，而不能出現(xiàn)在任何信源地址中。每一個(gè)組播組對(duì)應(yīng)于動(dòng)態(tài)分配的一個(gè)D類地址。組播的特點(diǎn)：組播組的成員是動(dòng)態(tài)的，主機(jī)可以任何時(shí)間加入或離開(kāi)組播組，主機(jī)組中的成員在位置上和數(shù)量舊沒(méi)有限制的。
2.2Windows下，IP組播的Winsock2實(shí)現(xiàn)
Windows環(huán)境下組播通信是基于WindowsSocket的。WindowsSocket提供兩種不同IP組播的實(shí)現(xiàn)方法：WindowsSocket提供兩種不同的IP組播的實(shí)現(xiàn)方法：Winsock1與Winsock2。在Windows2000平臺(tái)實(shí)現(xiàn)VC++6.0開(kāi)發(fā)工具，在本系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了基于Winsock2的組播通信編程。
發(fā)送端（前端、客戶端）實(shí)現(xiàn)步驟：
(1)加載Winsock2庫(kù)，完成Winsock2的初始化：
WSAStarup(MAKEWORD(2,2),&wsaData)；(2)建立本地套接字（UDP）：
m_socket=WSASocke(AF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP,NULL,0,WSA_FLAG_MULTIPOINT_C_LEAF|
WSA_FLAG_MULTIPOINT_D_LEAF);
//組播通信具有兩個(gè)層面的重要特征：控制層面和數(shù)據(jù)層面?？刂茖用鏇Q定一個(gè)多播組建立通信的方式，數(shù)據(jù)層面決定通信成員間數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?。每一個(gè)層面有兩種形式，一種是“有限的”，另一種是“無(wú)根的”；數(shù)據(jù)報(bào)IP組播在兩個(gè)層面上都是“無(wú)根”的。任一用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)都將被傳送到組中所有其它成員。最后一個(gè)參數(shù)表明新創(chuàng)建的套接字在控制層面與數(shù)據(jù)層面都是“無(wú)根的”。
圖2
可以通過(guò)setsocket函數(shù)設(shè)置套接字的屬性，如地址重用，緩沖區(qū)是接收還是發(fā)送。
M_localAddr.sin_family=AF_INET;
M_localAddr.sin_port=m_iPort;//本地端口號(hào)
M_localAddr..sin_addr.S_un.S_addr=m_uLocalIP;//本地IP地址；
（3）綁定（將新創(chuàng)建的套字節(jié)與本地插口地址進(jìn)行綁定）：
bind(m_socket,(PSOCKADDR)&(m_localAddr),sizeof(m_localAddr);
(4)設(shè)置生存時(shí)間（即數(shù)據(jù)包最多允許路由多少個(gè)網(wǎng)段）：
WSAIoctl(m_socket,SIO_MULTICAST_SCOPE,//設(shè)置數(shù)據(jù)報(bào)生存時(shí)間；
&iMcastTTL,//生存時(shí)間大小；
sizeof(iMcastTTL),NULL,0,&cbRet,NULL,NULL)；
（5）配置Loopback,以決定組播數(shù)據(jù)幀是否回送：
intbLoopback=FALSE;
WSAIoct(m_socket,SIO_MULTIPOINT_LOOPBACK,//允許或禁止組播數(shù)據(jù)幀回送；
&bLoopback,sizeof(bLoopback)，NULL,0,&cbRet,NULL,NULL);
(6)收發(fā)數(shù)據(jù)：
在發(fā)送方（前端、客戶端）響應(yīng)發(fā)送的消息函數(shù)中調(diào)用下面函數(shù)：
WSASendTo(m_socket,&stWSABuf,&cbRet,0,(structsockaddr*)&stDestAddr,//發(fā)送的目的地址；
sizeof(struct(sockaddr),NULL,NULL);
在發(fā)送方（前端、客戶端）響應(yīng)接收消息函數(shù)中調(diào)用下面函數(shù)：
WSARecvFrom(m_socket,&stWSABuf,1,&cbRet,&Flag,(structsockaddr*)&stSrcAddr,//源地址；
&iLen，NULL，NULL）；
（7）將組播套接字設(shè)置為異步I/O工作模式，在該套節(jié)字上接收事件為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)事件通知：
WSAEventSelect(m_socket，m_hNetworkEvent，//網(wǎng)絡(luò)事件句柄；將此套字節(jié)與該事件句柄并聯(lián)在一起；
FD_WRITE|FD_READ）；//發(fā)生此兩個(gè)事件之一，則將m_hNetworkEvent置為有信號(hào)狀態(tài)；
（8）在工作線程中設(shè)置：
WSAWaitForMultipleEvent（3，//等待事件的個(gè)數(shù)）；
p->m_eventArray,//存放事件句柄的數(shù)組；
FALSE，WSA_INFINITE，F(xiàn)ALSE）；
（9）關(guān)閉組播套字節(jié)：
closesocket(m_socket)；
接收端（后端、服務(wù)器端）實(shí)現(xiàn)步驟：
（1）-（3）與發(fā)送端（客戶端）相同；
（4）調(diào)用WSAJLoinLeaf加入組播組：
SOCKETNetSock=WSAJoinLeaf(sock,//必須為組播標(biāo)志進(jìn)行創(chuàng)建，否則調(diào)用失??；
（PSOCKADDR）&（m_stDestAddr,//組播導(dǎo)址，與發(fā)送方的目的地址相同；
sizeof(m_stDestAddr),UNLL,NULL,NULL,NULL,
JL_BOTH));//允許接收和發(fā)送；
（5）與客戶端（6）相同；（6）與客戶端（7）相同；（7）與客戶端（8）相同；（8）離開(kāi)組播組；closesocket(NewSock)；//NewSock是調(diào)用WSAoinLeaf（）返回的套節(jié)字。
2.3在監(jiān)控系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的設(shè)計(jì)
網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊流程如圖2所示。
發(fā)送端（前端監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)、客戶端）監(jiān)控主機(jī)運(yùn)行客戶端程序。在主線程中，啟動(dòng)視同、音頻兩個(gè)線程分別對(duì)視頻及音頻進(jìn)行采集，放入視（音）頻緩沖區(qū)；視頻在本地回放；同時(shí)，監(jiān)聽(tīng)分控中心的連接請(qǐng)求，收到連接請(qǐng)求，TCP三次握手，建立TCP連接（信令通道）；通過(guò)信令通道，向分控心發(fā)送二組組播地址及端口號(hào)（對(duì)應(yīng)視頻及音頻，音頻兩個(gè)線程；分別在視（音）頻線程中完成；利用Winsock2建立視（音）頻數(shù)據(jù)通道（UDP）（源碼前已述及）；對(duì)視（音）頻進(jìn)行壓縮編碼、組播發(fā)送；音頻線程接收分控中心的音頻數(shù)據(jù)包，解碼并播放；實(shí)現(xiàn)視頻的單向傳輸和音頻的雙向傳輸。
接收端（后端分控中心、服務(wù)器端）分控中心主機(jī)運(yùn)行服務(wù)器端程序，在主線程中向前端監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)發(fā)出連接請(qǐng)求（CALL），三次握手建立TCP連接（信令通道）；后端接收到組播地址及端口號(hào)后，啟動(dòng)視（音）頻兩個(gè)線程，完成；利用Winsock2建立視（音）頻數(shù)據(jù)通道（UDP），加入視（音）頻組播組，接收壓縮視（音）頻包，并解碼顯示（播放）；其中音頻線程，還要完成音頻數(shù)據(jù)包解碼顯示（播放）；其中音頻線程，還要完成音頻數(shù)據(jù)包的壓縮、發(fā)送；實(shí)現(xiàn)視頻的單向傳輸、音頻的雙向傳輸。
一個(gè)后端分控中心可同時(shí)監(jiān)控12路前端視頻及音頻信號(hào)，在設(shè)計(jì)服務(wù)器端監(jiān)控程序時(shí)，采用多線程技術(shù)，每建立一對(duì)前端監(jiān)控主機(jī)與后端分控中心（服務(wù)器）的TCP連接，就開(kāi)兩個(gè)接收線程（一個(gè)接收視頻線程；一個(gè)接收音頻線程），視頻線程接收視頻數(shù)據(jù)包進(jìn)行解壓縮及回放；音頻線程接收音頻數(shù)據(jù)包進(jìn)行解壓縮及播放。對(duì)云臺(tái)及攝像機(jī)的控制指令通過(guò)信令通道傳輸。
1視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用
視頻監(jiān)控系統(tǒng)是依據(jù)軌道交通工程管控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和安全風(fēng)險(xiǎn)管理體系而研制的專業(yè)信息化管理平臺(tái)，綜合了軌道交通工程參建各方所提供的數(shù)據(jù)和資料，利用物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等現(xiàn)代高新技術(shù)，對(duì)工程進(jìn)度、安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合監(jiān)控，向建設(shè)工程的決策層、管理層和實(shí)施層提供實(shí)時(shí)的安全信息，便于各方第一時(shí)間了解工程建設(shè)的各方面情況，及時(shí)而準(zhǔn)確地應(yīng)對(duì)安全隱患和突發(fā)事件。
2視頻監(jiān)控系統(tǒng)的各子系統(tǒng)功能運(yùn)用分析
2.1地質(zhì)地理信息監(jiān)控
子系統(tǒng)地理信息管理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)地理、地質(zhì)和施工情況的收集、傳送、分配、分析、決策和發(fā)放的集成化平臺(tái)。如下所示:(1)空間數(shù)據(jù)管理功能。采用人工采集、設(shè)計(jì)文件格式轉(zhuǎn)換和掃描矢量化等多種輸入方式將工程范圍內(nèi)的地形圖、設(shè)計(jì)圖、影像圖和施工工況等圖形數(shù)據(jù)輸進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，其對(duì)數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改和查詢等基本功能，亦可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確合理的篩選檢查。(2)綜合查詢功能?；诓煌枨螅褂玫乩韴D顯去觀看和查詢資料兩個(gè)子模塊的功能，根據(jù)建筑面積，測(cè)量的點(diǎn)編號(hào)、項(xiàng)目編號(hào)、查詢等各種組合條件查詢，根據(jù)用戶的查詢結(jié)果顯示出各種圖表和文件輸出的地質(zhì)和地理信息系統(tǒng)。(3)統(tǒng)計(jì)分析功能。其主要功能是對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)和檢查數(shù)據(jù)，地質(zhì)和水文數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。(4)專題圖制作功能。主要包括地質(zhì)圖、工程進(jìn)度橫道圖、監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置圖、某時(shí)刻監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖等制作。(5)圖形輸出功能?？梢蕴峁ｉT(mén)地圖、圖表、數(shù)據(jù)報(bào)告在繪圖儀文件、打印機(jī)輸出硬拷貝，同時(shí)該系統(tǒng)還可以提供圖形輸出功能，例如:豐富的等值線圖、配置文件、平面圖形、圖形、三維圖。
2.2基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理
子系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的主要功能是提供增加、刪除、修改和查詢線路和參照過(guò)往的案例，點(diǎn)和點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)事件、風(fēng)險(xiǎn)度量、風(fēng)險(xiǎn)段、支配風(fēng)險(xiǎn)和測(cè)量點(diǎn)相關(guān)的行徑，包括項(xiàng)目管理運(yùn)作、風(fēng)險(xiǎn)管理、項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)事件的管理、單元測(cè)試管理、參考案例的支配和點(diǎn)的管理選項(xiàng)，屬于后臺(tái)操作模塊，此模塊中的管理設(shè)有權(quán)限。
2.3安全風(fēng)險(xiǎn)源視頻監(jiān)控
子系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的順軌道項(xiàng)目而異，每個(gè)站點(diǎn)周邊環(huán)境周?chē)F(xiàn)場(chǎng)的照片，來(lái)源的風(fēng)險(xiǎn)分類、監(jiān)測(cè)、檢驗(yàn)對(duì)周?chē)沫h(huán)境，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和動(dòng)態(tài)管理的項(xiàng)目，對(duì)周?chē)h(huán)境的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源的有效地避免或減少工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)。
3視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)和監(jiān)視設(shè)備功能
3.1視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)
進(jìn)一步執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)、結(jié)合一起處理、有權(quán)限者可使用任何一臺(tái)電腦通過(guò)登陸互聯(lián)網(wǎng)來(lái)遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理、視頻播放搜索等手段對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。還可用于介質(zhì)管理服務(wù)、應(yīng)用程序服務(wù)或使用者、授權(quán)管理、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控服務(wù)、數(shù)據(jù)的基本服務(wù)，前端設(shè)備控制服務(wù);應(yīng)該控制轉(zhuǎn)錄的功能而因此數(shù)字視頻頻率存儲(chǔ)視頻設(shè)備、攝相機(jī)每25幀/s，實(shí)時(shí)視頻距離未間斷塊的24小時(shí)訪問(wèn)權(quán)力，攝像機(jī)基本記錄的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)這樣繼續(xù)存儲(chǔ)為45天周期，一段短的相機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)督記錄繼續(xù)存儲(chǔ)15天后再循環(huán)，其記錄圖像達(dá)到D1格式以使循環(huán)功能視頻分辨率較高值。
3.2視頻監(jiān)控設(shè)備功
能繼續(xù)收集的實(shí)時(shí)視頻圖像監(jiān)控點(diǎn)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)是通過(guò)高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸送，以方便用戶實(shí)時(shí)查詢。設(shè)置集成球類型電視錄象上站基式對(duì)面角度監(jiān)測(cè)建筑，針對(duì)每一個(gè)建設(shè)工地的施工區(qū)統(tǒng)一安放外球類型攝像裝置，對(duì)該地區(qū)進(jìn)行的實(shí)時(shí)的圖像監(jiān)控，這個(gè)工地地區(qū)圖形和這地方倉(cāng)庫(kù)物料上進(jìn)行繼續(xù)記錄7天，視頻存儲(chǔ)使用MPEG4或H．264形式進(jìn)行存檔(效果不是低于D1形式的)。每個(gè)電視錄象控制由警衛(wèi)室監(jiān)控處理設(shè)備正常進(jìn)行實(shí)時(shí)的操制，但接收的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母鞣N導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)控制云臺(tái)和電視錄象的畫(huà)面大小?？刂婆_(tái)部署在一個(gè)平臺(tái)液晶顯示器采用為19英寸的。
3.3視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
視頻監(jiān)控系統(tǒng)=現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備+網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備+指揮部監(jiān)控中心設(shè)備+客戶端+后臺(tái)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)(攝像機(jī)、監(jiān)視器、編碼存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、視頻監(jiān)控后臺(tái)管理平臺(tái)設(shè)備、電視墻等)如:寧波市軌道交通建設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)整體例如形成一張信息網(wǎng)。
二結(jié)束
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)數(shù)字；監(jiān)控；圖像視頻；傳輸方式；計(jì)算機(jī)論文
中圖分類號(hào)：U491 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
一、 數(shù)字非壓縮傳輸方式 圖像質(zhì)量清晰，在傳輸過(guò)程中沒(méi)有失真，多路圖像可以復(fù)用一芯光纖傳輸，一定程度上節(jié)約了光纖資源，提高資源利用率，節(jié)約建設(shè)費(fèi)用，在一定程度上可以滿足了高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的需求。但是本質(zhì)上還是要用到矩陣等設(shè)備，圖像容量有限，單點(diǎn)同時(shí)多路上傳方面技術(shù)還不完善，各廠家沒(méi)有統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備不能很好兼容互通，造成使用的局限性，不利于系統(tǒng)擴(kuò)容升級(jí)和資源共享。
二、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化編碼視頻傳輸技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化編碼視頻傳輸技術(shù)是高速公路圖像視頻傳輸系統(tǒng)的新階段，是目前比較先進(jìn)的圖像傳輸方式。高速公路管理體制對(duì)圖像傳輸?shù)囊笫乾F(xiàn)場(chǎng)圖像傳到收費(fèi)站，再到路段分中心，到省級(jí)監(jiān)控管理中心。
目前高速公路運(yùn)營(yíng)管理需要滿足以下條件：（1）及時(shí)快速的處理突發(fā)事件。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)圖像的分析提出解決方案和行動(dòng)部署。（2）為公眾提供圖像信息，出行交通道路狀況參考，使人們?cè)诔鲂袝r(shí)能及時(shí)了解交通情況，避免通過(guò)交通擁堵路段，方便實(shí)施出行計(jì)劃，使出行變得順利通暢。因此，要求高速公路通信網(wǎng)絡(luò)和視頻圖像傳輸網(wǎng)絡(luò)能夠很好地結(jié)合，使圖像傳輸實(shí)現(xiàn)網(wǎng)路一體化，在全網(wǎng)內(nèi)都可以調(diào)閱查看視頻圖像，而網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化編碼視頻傳輸技術(shù)正好能夠使該需求得以實(shí)現(xiàn)。 網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化編碼視頻傳輸技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：（1）簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且兼有視頻矩陣、圖像分割器、錄像機(jī)等設(shè)備的多項(xiàng)功能，可通過(guò)管理軟件對(duì)視頻進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化操作，在媒體服務(wù)器實(shí)現(xiàn)視頻圖像面向公眾服務(wù)，通過(guò)網(wǎng)管協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)及設(shè)備的管理，大大提高了網(wǎng)管功能和效率。（2）由于采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，數(shù)字多媒體遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。（3） H.264編碼壓縮技術(shù)具有高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量特點(diǎn)，其能夠以更低的數(shù)字碼流實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的視頻圖像，支持高分辨率格式，可在普通電腦上或是監(jiān)視器中進(jìn)行觀看，效果不亞于DVD的畫(huà)面效果，也可以同時(shí)為交通事件檢測(cè)設(shè)備提供視頻圖像進(jìn)行事件的檢測(cè)，CIF格式可用于視頻存儲(chǔ)，還采用了大容量的磁盤(pán)存盤(pán)器和光盤(pán)存儲(chǔ)器，使得存儲(chǔ)空間得以節(jié)約，節(jié)省了很多磁帶介質(zhì)，對(duì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的信息查詢非常有利，帶寬適應(yīng)性較強(qiáng)，能有效減少通信系統(tǒng)帶寬的占用，更好的適用網(wǎng)絡(luò)傳輸。
雖然數(shù)字網(wǎng)絡(luò)編碼圖像傳輸方式有著以上的特性，但在實(shí)際應(yīng)用中，也暴露一些問(wèn)題，需要下一步繼續(xù)解決，如：（1）系統(tǒng)進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)工作，其性能不穩(wěn)定，硬盤(pán)上同時(shí)存儲(chǔ)著系統(tǒng)文件、應(yīng)用軟件和圖像文件，在視頻處理時(shí)需要輸入大量高密度數(shù)據(jù)，硬盤(pán)同時(shí)要進(jìn)行多項(xiàng)工作，因此普通的硬盤(pán)已經(jīng)不能適應(yīng)高強(qiáng)度工作，致使系統(tǒng)很容易出現(xiàn)不穩(wěn)定，進(jìn)而發(fā)生死機(jī)問(wèn)題，容易造成通信系統(tǒng)癱瘓。（2）各廠家視頻圖像編碼方式和算法有所不同，編碼后圖像不能實(shí)現(xiàn)共享或互編互解，需要統(tǒng)一。
為了解決上面闡述的問(wèn)題，各生產(chǎn)廠家需要結(jié)合目前高速公路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行相互的溝通，協(xié)調(diào)，對(duì)他們各自的編碼算法進(jìn)行開(kāi)放，共同制定一個(gè)可以互編互解的編碼程序或標(biāo)準(zhǔn)，才能更加適應(yīng)現(xiàn)代管理的要求，才能真正追求到各自利益最大化。對(duì)于超過(guò)一定范圍的圖像路數(shù)，應(yīng)設(shè)置視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，用來(lái)分流解決網(wǎng)內(nèi)傳輸組播視頻圖像風(fēng)暴，避免引起通信系統(tǒng)癱瘓。
關(guān)鍵詞：空間矢量；脈寬調(diào)制；變頻器；專用芯片MR16
引言
隨著拖動(dòng)技術(shù)的不斷發(fā)展以及大功率電力電子器件的不斷更新，交流異步電機(jī)V/f控制PWM變頻電源在工業(yè)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。傳統(tǒng)的SPWM變頻調(diào)速技術(shù)理論成熟，原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但其逆變器輸出線電壓的幅值最大值僅為0.866Ud，直流側(cè)電壓利用率較低；而采用空間矢量PWM(SVPWM)算法可使逆變器輸出線電壓幅值最大值達(dá)到Ud，較SPWM調(diào)制方式提高了15％，且在同樣的載波頻率下，采用SVPWM控制方式的逆變器開(kāi)關(guān)次數(shù)少，降低了開(kāi)關(guān)損耗。為此，本文運(yùn)用SVPWM算法，將逆變器和電機(jī)作為整體考慮，并綜合三相電壓，通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算，利用MR16單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的恒磁通變頻調(diào)速控制。
1空間矢量PWM基本工作原理
圖1所示為三相電壓型逆變器的工作原理圖，它由6個(gè)開(kāi)關(guān)器件組成。逆變器輸出的空間電壓矢量為
根據(jù)同一橋臂的上下兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件不能同時(shí)導(dǎo)通的原則，其三相橋臂開(kāi)與關(guān)可以有8種狀態(tài)。在這8種開(kāi)關(guān)模式中，有6種開(kāi)關(guān)模式輸出電壓，在三相電機(jī)中形成相應(yīng)的6個(gè)磁鏈?zhǔn)噶浚硗?種開(kāi)關(guān)模式不輸出電壓，不形成磁鏈?zhǔn)噶?，稱之為零矢量。各種狀態(tài)形成的矢量在空間坐標(biāo)系中的位置關(guān)系如圖2所示。括號(hào)內(nèi)的二進(jìn)制數(shù)依相序A，B，C表示開(kāi)關(guān)的不同狀態(tài)，“1”表示上橋臂功率器件導(dǎo)通，下橋臂器件關(guān)閉；“0”表示的工作狀態(tài)與此相反。任意一個(gè)電壓空間矢量的幅值和旋轉(zhuǎn)角度都表示此刻輸出PWM波的基波幅值及頻率大小，它的相位則表示不同的脈沖開(kāi)關(guān)時(shí)刻。因此，三相橋式逆變器的目標(biāo)就是利用這8種基本矢量的時(shí)間組合，去近似模擬合成這樣一個(gè)磁鏈圓。
通常將一個(gè)圓周期6等份，并習(xí)慣地稱之為扇區(qū)。每一扇區(qū)又可繼續(xù)劃分為任意的m個(gè)小等份。當(dāng)理想電壓矢量位于任一扇區(qū)之中時(shí)（如圖2所示），就用該扇區(qū)的兩個(gè)邊界矢量和兩個(gè)零矢量去合成該矢量，例如：當(dāng)理想電壓矢量處于第一扇區(qū)時(shí)就由和兩個(gè)非零矢量以及零矢量合成，其他扇區(qū)依此類推。假設(shè)理想電壓矢量位于圖3所示的位置，依據(jù)正弦定理可以得到式（2）—式（4）。
式中：Us為逆變器輸出電壓矢量的幅值；
U1為非零矢量的幅值；
U2為非零矢量的幅值；
Ts為PWM周期；
t1為的作用時(shí)間；
t2為的作用時(shí)間；
t0為零矢量的作用時(shí)間；
|U1|=|U2|=…=Ud。
由于理想電壓矢量是由位于該扇區(qū)邊界的兩個(gè)非零矢量和零矢量合成，在實(shí)際合成時(shí)可采用每一個(gè)非零矢量分別發(fā)出兩次，零矢量則依次插入各個(gè)分割點(diǎn)的方法。例如：理想電壓矢量為，其合成步驟可以是：先發(fā)非零矢量作用t1/2時(shí)間，再發(fā)零矢量作用t0/4時(shí)間，而后發(fā)出非零矢量作用t2/2時(shí)間，接著發(fā)出零矢量作用t0/4時(shí)間。然后再依此次序重發(fā)矢量一次，就完成了整個(gè)合成過(guò)程。之所以采用這種合成方法是因?yàn)橄到y(tǒng)工作到低頻時(shí)，控制周期變長(zhǎng)，而每個(gè)周期內(nèi)非零矢量的作用時(shí)間又是一定的，也就是說(shuō)零矢量的作用時(shí)間相應(yīng)的變長(zhǎng)了。于是就將一個(gè)周期中太長(zhǎng)的零矢量分開(kāi)成幾個(gè)零矢量，而后把它們均勻地插入到非零矢量中去，這樣既滿足了合成的要求，又有效地抑止了低速轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。對(duì)于理想電壓矢量位于扇區(qū)邊界的這種情形，可以把它作為扇區(qū)的特例來(lái)處理，即有一個(gè)非零矢量的作用時(shí)間為0。
2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
2.1主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
主電路采用三相全橋逆變電路，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示，逆變DC/AC部分為全控式逆變橋，電容C為濾波電容，其電容值的選擇與負(fù)載額定功率及直流側(cè)輸入電壓有關(guān)。交流電機(jī)變頻調(diào)速不僅要求輸出電壓為正弦波，而且要求電壓和頻率協(xié)調(diào)變化，即要求電壓V和頻率f要同時(shí)變化并滿足一定的規(guī)律，如V/f為常數(shù)，這樣才能保證異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁通在變頻調(diào)速過(guò)程中保持恒定。采用空間矢量PWM控制法驅(qū)動(dòng)逆變橋，可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓和頻率分別按各自規(guī)律變化，而且正弦波畸變小，響應(yīng)速度快，控制簡(jiǎn)單。2.2控制芯片
本系統(tǒng)采用MOTOROLA公司的電機(jī)控制專用單片機(jī)68HC908MR16（以下簡(jiǎn)稱MR16）作為主控芯片，它是一種高性能，低成本的8位單片機(jī)。MR16內(nèi)部集成有16K字節(jié)的可擦寫(xiě)片內(nèi)閃速存儲(chǔ)器FLASH，768字節(jié)的RAM；具有10位精度的10通道ADC模塊，其AD轉(zhuǎn)換時(shí)間最快僅需2μs，能夠在極短時(shí)間內(nèi)完成多路采樣并進(jìn)行高精度轉(zhuǎn)換；同時(shí)MR16含有一個(gè)可編程時(shí)鐘發(fā)生器模塊(CGM)，系統(tǒng)時(shí)鐘不僅可以直接由外部晶振輸入分頻得到，也可以先將晶振電路的輸出信號(hào)緩沖后再經(jīng)內(nèi)部鎖相環(huán)(PLL)頻率合成器提供；具有串行通信模塊SCI，它有32種可編程波特率，可以工作在全雙工或半雙工模式，通過(guò)SCI模塊能方便地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與外部的實(shí)時(shí)通信。
MR16中頗具特色的部分是專門(mén)用于電機(jī)控
制的PWMMC模塊。該模塊可以產(chǎn)生3對(duì)互補(bǔ)的
PWM信號(hào)或6個(gè)獨(dú)立的PWM信號(hào)，這些PWM信
號(hào)可以是中心對(duì)準(zhǔn)方式也可以是邊緣對(duì)準(zhǔn)方式。
6個(gè)通道都有一個(gè)12位的PWM計(jì)時(shí)器，PWM分辨率在邊緣對(duì)準(zhǔn)方式時(shí)是一個(gè)時(shí)鐘周期，而中心對(duì)準(zhǔn)方式時(shí)是兩個(gè)時(shí)鐘周期，這樣邊緣對(duì)準(zhǔn)方式的最高分辨率是125ns（內(nèi)部工作頻率為8MHz）而中心對(duì)準(zhǔn)方式的最高分辨率為250ns。當(dāng)PWMMC模塊工作于互補(bǔ)模式時(shí)，模塊功能部件自動(dòng)地將死區(qū)時(shí)間嵌入到PWM的輸出信號(hào)中，并可以根據(jù)感應(yīng)電機(jī)的相電流極性輕易地翻轉(zhuǎn)PWM數(shù)據(jù)。PWMMC模塊還含有4個(gè)故障保護(hù)引腳FAULT1～FAULT4，當(dāng)任意一個(gè)故障保護(hù)端口為高電平時(shí)就封鎖相應(yīng)的PWM輸出引腳。例如,當(dāng)系統(tǒng)過(guò)流時(shí)，就置位FAULT引腳封鎖所有PWM輸出，這樣就封鎖了IGBT的驅(qū)動(dòng)電路，從而實(shí)現(xiàn)了過(guò)流保護(hù)功能。為了避免由干擾引起的誤操作，MR16的每個(gè)故障引腳都帶有一個(gè)濾波器，并且所有的外部故障引腳都可由軟件配置來(lái)再使能PWM，這些都給軟件設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的方便。
2.3PWM波形成本系統(tǒng)利用MR16單片機(jī)中的PWMMC模塊，實(shí)現(xiàn)PWM波形的生成。在初始化時(shí)將其設(shè)置為3對(duì)互補(bǔ)工作模式，即同一橋臂上的兩路PWM信號(hào)是互補(bǔ)的。為了防止同一橋臂上的2個(gè)開(kāi)關(guān)管直通，在無(wú)信號(hào)發(fā)生器DEADTIME的死區(qū)時(shí)間寄存器DEADTM中設(shè)置了2.5μs的死區(qū)時(shí)間。系統(tǒng)采用4MHz的外部晶振，由程序選擇內(nèi)部鎖相環(huán)頻率合成器產(chǎn)生8MHz內(nèi)部總線時(shí)鐘。同時(shí)設(shè)置載波頻率為9kHz，并將其寫(xiě)入PMOD(H:L)寄存器。PWM波的實(shí)時(shí)脈沖寬度的計(jì)算都是在中斷服務(wù)程序中完成的，每當(dāng)PWMMC模塊中的PCTN(H:L)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)至PMOD(H:L)中的數(shù)值時(shí)就引起一次中斷。預(yù)先將一個(gè)扇區(qū)（60°）的正弦值擴(kuò)大一定倍數(shù)后制成正弦表格存入FLASH中，每次進(jìn)入中斷后都從表中取出一個(gè)正弦值，經(jīng)過(guò)相?的計(jì)算后將結(jié)果送入PVALX(H:L)寄存器中，單片機(jī)將PCTN(H:L)中的值與PVALX(H:L)中的值進(jìn)行比較后自動(dòng)產(chǎn)生PWM波，而后依次送入相應(yīng)的PWM輸出通道，完成PWM波的輸出。采用軟件方法實(shí)現(xiàn)PWM波的原理如圖5所示，它對(duì)應(yīng)于圖1的第1扇區(qū)。當(dāng)位于不同的扇區(qū)，不同的PWM周期時(shí)，它們的值都不相同，都是實(shí)時(shí)變化的。同樣，賦給每一個(gè)PVALX(H:L)寄存器的值也就不盡相同。這種產(chǎn)生對(duì)稱PWM波形的方法，每個(gè)PWM周期都開(kāi)始和結(jié)束于零向量，并且000和111的持續(xù)時(shí)間相同；同時(shí)，除了占空比0％和100％外，每個(gè)周期內(nèi)各橋臂通斷兩次，而且對(duì)于一個(gè)扇區(qū)來(lái)講，橋臂的通斷都有一個(gè)固定的順序。
2.4串行通信
系統(tǒng)采用串行通信設(shè)計(jì)了相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)，使其具有良好的人機(jī)界面。其中逆變系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)均采用MAXIM公司的串行接口芯片MAX3082，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)RS485總線準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地實(shí)現(xiàn)了相互的串行通信。同時(shí)，運(yùn)用光耦隔離的辦法增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力，提高了通信的可靠性。雙方約定波特率9600bps，工作于半雙工模式，并采用校驗(yàn)和的校驗(yàn)方法檢驗(yàn)數(shù)據(jù)通信的準(zhǔn)確性。MR16工作頻率設(shè)為8MHz，初始化程序如下：
MOV?！?0,SCC1；每一幀10位數(shù)據(jù)，
啟動(dòng)SCI模塊
MOV?！?C,SCC2；發(fā)送器和接收器使能
MOV?！?0,SCC3；屏蔽出錯(cuò)中斷
MOV?！?0,SCBR；設(shè)置波特率為9600bps
2.5軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，包括初始化模塊，讀X5043模塊，保護(hù)模塊，通信顯示模塊，PI調(diào)節(jié)模塊，軟啟動(dòng)模塊以及中斷模塊等。其中除中斷模塊在中斷服務(wù)程序中完成以外，其他均放在主程序中完成。主程序流程如圖6所示。
初始化模塊包括MR16內(nèi)部寄存器初始化，變量存儲(chǔ)單元定義，通信初始化設(shè)置等部分；芯片X5043把三種常見(jiàn)的電路，即看門(mén)狗電路，電壓監(jiān)視和EEPROM組合在單個(gè)封裝內(nèi)，它內(nèi)含的4KbitEEPROM存儲(chǔ)著上次關(guān)機(jī)時(shí)正常運(yùn)行的參數(shù)值設(shè)置，每次開(kāi)機(jī)時(shí)系統(tǒng)都將這些參數(shù)值讀到MR16中，這樣就使系統(tǒng)具有記憶功能，使用戶不必每次開(kāi)機(jī)時(shí)都要對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)置。保護(hù)模塊則實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的過(guò)熱，過(guò)載，過(guò)流以及系統(tǒng)低頻保護(hù)等保護(hù)功能。其中過(guò)流保護(hù)由硬件完成，以保證系統(tǒng)能在過(guò)流產(chǎn)生后的極短時(shí)間內(nèi)迅速封鎖全部的PWM輸出。調(diào)節(jié)模塊主要完成穩(wěn)壓輸出的功能，而通信顯示模塊則是方便人機(jī)交流的界面，通過(guò)它可以進(jìn)行多種功能的設(shè)定，系統(tǒng)狀態(tài)的顯示以及各種參數(shù)的修改。
1.1業(yè)務(wù)用房
11家疾控機(jī)構(gòu)人均面積23.1～135.7m2，市級(jí)人均面積42.2m2、縣級(jí)人均面積75.7m2，有4家機(jī)構(gòu)人均面積低于60m2的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。11家機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室面積占機(jī)構(gòu)面積的比例為20.0%～42.3%，僅有5家機(jī)構(gòu)達(dá)到國(guó)家相應(yīng)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求，市級(jí)比例低于44%的副省級(jí)城市平均值。
1.2儀器設(shè)備
按照《食品安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)能力（設(shè)備配置）建設(shè)方案》（發(fā)改社會(huì)〔2013〕422號(hào)）要求，市級(jí)機(jī)構(gòu)食品檢測(cè)設(shè)備數(shù)量不足，部分老化，且缺乏高端、精密檢測(cè)設(shè)備；縣級(jí)機(jī)構(gòu)設(shè)備配置差異較大。
1.3食品檢測(cè)能力
市級(jí)機(jī)構(gòu)能開(kāi)展食品、食品添加劑與食品相關(guān)產(chǎn)品檢測(cè)共計(jì)295項(xiàng)，其中食品中理化參數(shù)204項(xiàng)、微生物參數(shù)47項(xiàng)，食品相關(guān)類產(chǎn)品共40項(xiàng)?？h級(jí)能開(kāi)展食品中理化參數(shù)檢測(cè)12～152項(xiàng)，平均100項(xiàng)，微生物參數(shù)檢測(cè)12～36項(xiàng)，平均26項(xiàng)。
2討論
2.1人力資源現(xiàn)狀
調(diào)查結(jié)果表明，市級(jí)機(jī)構(gòu)人力資源配置較為合理，各崗位既有高職專家、中年骨干、又有高學(xué)歷青年人才，可基本滿足日常食品安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)工作需要，但工作量已接近飽和；此外，無(wú)論從工作或是學(xué)科發(fā)展角度，市級(jí)機(jī)構(gòu)缺乏食品安全領(lǐng)域高端人才與學(xué)科帶頭人?？h級(jí)機(jī)構(gòu)各崗位人員相對(duì)較少，平均不超過(guò)4人，且無(wú)專職人員，現(xiàn)有人員除從事風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)外，還承擔(dān)其他公共衛(wèi)生監(jiān)測(cè)或檢測(cè)任務(wù)，工作投入精力有限，并且各崗位高級(jí)職稱與高學(xué)歷人員較少，阻礙風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)工作進(jìn)一步發(fā)展需要。
2.2業(yè)務(wù)用房
自2003年以來(lái)，市新建、翻建縣級(jí)疾控機(jī)構(gòu)4家，占總數(shù)36.4%，部分機(jī)構(gòu)業(yè)務(wù)用房得到明顯改善，人均面積平均達(dá)到66.9m2，人均面積達(dá)標(biāo)率為63.6%（7/11）。另外，參照《疾病預(yù)防控制中心建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（建標(biāo)127-2009）要求，實(shí)驗(yàn)室面積占總建設(shè)面積比例為，市級(jí)不低于40%、縣級(jí)不低于35%。調(diào)查顯示，6家機(jī)構(gòu)未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，占54.5%，最低比例為標(biāo)準(zhǔn)的57%。結(jié)果表明，部分疾控機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室用房比較緊張。
2.3檢測(cè)資源配置
調(diào)查顯示，市、縣級(jí)疾控機(jī)構(gòu)現(xiàn)有儀器設(shè)備均按照《疾病預(yù)防控制中心建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（建標(biāo)127-2009）要求配置，2011年食品安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)工作啟動(dòng)時(shí)相應(yīng)的食品檢測(cè)設(shè)備未與之同步配置、補(bǔ)齊。各級(jí)機(jī)構(gòu)現(xiàn)有的檢測(cè)設(shè)備與儀器多為食品專業(yè)與其他專業(yè)共用，并且部分基礎(chǔ)設(shè)備數(shù)量嚴(yán)重不足，部分檢測(cè)設(shè)備處于落后淘汰狀態(tài)。另外，參照《食品安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)能力（設(shè)備配置）建設(shè)方案》（發(fā)改社會(huì)〔2013〕422號(hào)）要求，市級(jí)機(jī)構(gòu)存在高端檢測(cè)設(shè)備缺如，例如凝膠滲透色譜裝置、氣相色譜-四級(jí)桿串聯(lián)質(zhì)譜儀、液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、液相色譜-原子熒光光譜儀、加速溶劑萃取儀等。調(diào)查表明，實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備配置不完善已嚴(yán)重制約很多食品中有害污染物項(xiàng)目監(jiān)測(cè)工作開(kāi)展。3.4實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)能力調(diào)查顯示，全市10家機(jī)構(gòu)已取得食品檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定，其中市級(jí)能開(kāi)展食品中理化、微生物項(xiàng)目檢測(cè)251項(xiàng)，縣級(jí)能開(kāi)展理化、微生物檢測(cè)項(xiàng)目平均126項(xiàng)。項(xiàng)目雖多，但大部分為重金屬元素、食品質(zhì)量指標(biāo)、人工合成色素、亞硝酸鹽等常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目。依據(jù)國(guó)家食品安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)工作需要，例如食品非食用物質(zhì)、農(nóng)藥殘留、稀土元素、獸藥殘留、真菌毒素、生物毒素、有機(jī)污染物等項(xiàng)目尚未列入資質(zhì)檢測(cè)范圍。
3建議
《食品安全法》及其條例明確規(guī)定，食品安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)是制定、修訂國(guó)家和地方食品安全標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)展食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的技術(shù)依據(jù)，是食品安全監(jiān)管的重要基礎(chǔ)。隨著政府對(duì)食品安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)工作的重視，對(duì)疾控機(jī)構(gòu)工作也提出了新的要求與挑戰(zhàn)。針對(duì)調(diào)查，提出以下建議：
（1）進(jìn)一步明確、落實(shí)市食品安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)工作職責(zé)，制訂工作發(fā)展規(guī)劃；
（2）加強(qiáng)專業(yè)人員培訓(xùn)力度，吸引食品安全領(lǐng)域的高、精、尖人才，最終形成一支人員配備合理、專業(yè)技術(shù)過(guò)硬的食品安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)隊(duì)伍，帶動(dòng)整體工作持續(xù)發(fā)展。
