浅谈自动收费系统
摘 要：高速公路是在我国近几十年来发展最快的新型交通设施，具有良好的交通环境，高速公路具有迅速、安全、经济、舒适的特点。但同样存在着投资大、造价高、管理复杂等问题。所以为了能及时收回投资，高速公路的收费及收费管理工作成为高速公路经营管理的重要组成部分。本文主要讨论了射频自动识别不停车收费系统在高速公路上的设计与实现，论文首先对现今高速路的收费系统的现状进行简单地阐述，然后提出了射频识别不停车收费系统在高速公路的设计与实现。最后详细介绍这个系统地组成和原理。
关键词：射频;收费系统;高速公路
电子不停车收费系统(Electronic Toll Collection，简称ETC)，是在高速公路人工收费基础上，实行电子自动收费方式的创新尝试，更是高速公路收费方式发展的必然趋势。本文介绍了智能交通系统中比较成熟的部分一高速路收费系统。
1 高速路收费系统的现状
在国外，电子不停车收费系统早在上世纪80年代就已经产生了，现在已经有很长的发展史了，最早的是美国、欧洲等发达国家。从近几年来看，该技术发展较快，现在已经形成了局部联网的规模效益，在1990年，我过才开始使用不停车收费系统。起步相对来说较晚。最开始只是在北京、广东、上海等发达城市使用。随着我国高速公路的加强建设，高速公路的运营管理是确保其发挥其安全、舒适、快捷的运输等特点的保障，为了充分发挥其优势，必须完善与其相配套的机电系统的管理。其中收费系统的智能化是高速公路通行费征收的安全、快捷、高效的重要保证。高速路收费直接影响高速路通行的效率和运营的经济效益，为了保证投资效益和通行安全，高速路建设了许多收费站和交通监控中心，这样过多的建立收费站，降低了高速公路的通行率。但射频自动识别不停车收费系统(ETC)是目前世界上最先进的路桥收费方式。通过安装在车辆挡风玻璃上的电子标签与在收费站ETC车道上的微波天线之间的专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车就能交纳费用的目的。
2 射频自动识别不停车收费系统
2.1 自动识别技术的发展
自动识别技术在国外发展较早也较快，尤其是发达国家具有较为先进成熟的自动识别系统，而我国在2010年左右也实现了自动识别技术的产业化。美国的军品管理、中国的二代身份证、中国的火车机车管理系统、日本的手机支付与近场通信等都是自动识别技术比较成功的大规模应用案列。自动识别技术是物流信息化的基础技术，是物流信息的自动提取技术，自动识别技术是数据自动采集、自动输入的基础，保证了计算机进行“实时‘”处理。条形码识别技术、磁及智能卡识别技术、生物识别技术、射频识别技术、光字符识别技术等都是含在自动识别技术里的。
射频识别，(Radio Frequency IDentification，简称RFID)技术，是一种无线通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID技术可以识别高速运动物体并可以同时识别多个标签，操作简单快捷。FRID是一种简单地无线系统，只有两个几本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。
2.2 射频识别系统结构及工作原理
RFID系统在具体的应用过程中，根据不同的应用目的和应用环境，RFID系统的组成会有所不同。一套完整的射频识别系统，是由阅读器与射频卡及其它的一些部件(如：编程器、天线、信号发射机、信号接收机等)所组成。
(1)阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器发射一特定频率的无线电波能量给相应的应答器，用以驱动电路将内部的数据送出，此时阅读器便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理;(2)射频卡是一种基于射频识别技术的智能卡，凭借无线方式来传送数据，有着数据处理及安全认证的功能;(3)信号发射机在RFID系统中，信号发射机为了不同的应用目的，会以不同的形式存在，典型的形式是标签(TAG)。标签相当于条码技术中的条码符号，用来存储需要识别传输的信息，另外，与条码不同的是，标签必须能够自动或在外力的作用下，把存储的信息主动发射出去。标签一般是带有线圈、天线、存储器与控制系统的低电集成电路。信号接收机在RFID系统中，信号接收机一般叫做阅读器。根据支持的标签类型不同与完成的功能不同，阅读器的复杂程度是显著不同的。阅读器基本的功能就是提供与标签进行数据传输的途径。另外，阅读器还提供相当复杂的信号状态控制、奇偶错误校验与更正功能等。标签中除了存储需要传输的信息外，还必须含有一定的附加信息，如错误校验信息等。识别数据信息和附加信息按照一定的结构编制在一起，并按照特定的顺序向外发送。阅读器通过接收到的附加信息来控制数据流的发送。一旦到达阅读器的信息被正确的接收和译解后，阅读器通过特定的算法决定是否需要发射机对发送的信号重发一次，或者知道发射器停止发信号，这就是“命令响应协议”。使用这种协議，即便在很短的时间、很小的空间阅读多个标签，也可以有效地防止“欺骗问题”的产生;(4)编程器只有可读可写标签系统才需要编程器。编程器是向标签写入数据的装置。编程器写入数据一般来说是离线(OFF-LINE)完成的，也就是预先在标签中写入数据，等到开始应用时直接把标签黏附在被标识项目上。也有一些RFID应用系统，写数据是在线(ON-LINE)完成的，尤其是在生产环境中作为交互式便携数据文件来处理时;(5)天线是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。在实际应用中，除了系统功率，天线的形状和相对位置也会影响数据的发射和接收，需要专业人员对系统的天线进行设计、安装。
射频识别工作原理：射频识别系统三个基本部分：RF卡(射频卡)、天线、读写单元。
(1)读写器不断向周围发一组固定频率的电磁波;(2)射频卡内有一个lc串联谐振电路，當它进入读写器的工作区域内，而且频率与读写器发送的频率相同，这样，在电磁激励下，lc谐振电路长生共振;(3)共振使卡内的电容有了负荷，在电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内存储，当所积累的电荷达到2v时，此电容可作为电源为集成电路提供工作电流、(4)CMOS集成电路中有关控制逻辑电路对接收到的信号进行解码;(5)根据解码信息判断读写器发来的命令要求，若是读取信息则控制逻辑电路从存储器中读取相关信息;若是修改信息则有关控制逻辑启动电压将2V工作电压提升到15V，以使对存储器内容进行从新编程;(6)当电容放电时，射频卡内的发射电路将从存储器中读取的信息及相关的消息发给读写器;(7)读写器对接收道德消息进行处理。
3 射频技术在高数公路收费系统中的应用
3.1 系统可行性研究
不同的车辆大小和形状各不同，对于不停车收费需要4s左右的读写距离和特快的速度来读写，读写频率应该大于1000mhz才能正常运转，不会造成堵车现象，一般不停车收费系统收费需要占用时间为3-5秒，而其他收费方式占用时间较长，比如人工收费需占用30秒以上，而人工半自动收费也需要15秒左右，由此比较，不停车收费系统可以极大程度的减少堵车概率，节约大量的时间资源和人力资源。是应该大力发展的收费系统!
3.2 系统结构
方案主要分为智能卡收费子系统和车道实时控制子系统，实时控制子系统模块结构。首先是判断出合法的车辆，怎样来判断是否为合法车辆呢?通过车道实时控制子系统将车道摄像机获取的车辆图像，经过数字化处理后核对实际牌照号与车载信息卡的牌照号是否对应，假如符合且是合法车辆，则车道实时控制子系统就会允许车辆通行，车辆的通行费通过计算机网络从用户在银行开设的专用账户自动缴纳，继而实现不停车收费。系统工作如图1描述。
图1 车道实时控制收费系统工作过程
各个高速公路的不停车收费站是由不停车收费管理系统管理，每天不停车收费管理系统自动收集各个收费站的相关信息，并且把其信息自动汇总。然后通过网络与银行网络系统相互交换信息。银行根据管理中心发来的信息从用户开设的专用账户扣除相关费用，同时银行可以把各车站的相关信息通过网络传给各个收费系统管理中心，然后在传给各个收费站。收费站把信息传给每个车主。这样就可以保证不通车收费系统可以自动运转起来了。如图2所示：
图2 不停车收费系统管理中心总体结构图
4 结束语
不管从交通运输还是物流成本的角度，基于射频技术为基础的高速公路不停车收费系统对于我国的高速公路管理效率及交通服务水平的提高都有很大的提升。根据国家关于信息技术推进传统产业技术进步的总体思路，电子收费等技术必将在我国逐步得到运用，为高速公路收费问题的解决提供积极的探索。
参考文献：
[1]杨兆升.智能运输系统概论[M].北京：人民交通出版社，2003.
[2]吴永辉.张远见.刘丰华.不停车收费中的电子标签[J].电子技术，2005(05)：39-41.
[3]刘勇.不停车收费系统简介[J].公路交通技术，2005(03)：166-167.
[4]陈红伟.智能化监控在公路不停车收费系统中的运用[J].应用科技，2001.
[5]于洪军.智能卡技术全书[M].北京：北京电子工业出版社.1996.
作者简介：陈拥军(1991.12-)，男，重庆奉节人，本科在读，研究方向：计算机科学与技术。
作者单位：长江师范学院，重庆 408100
作者：陈拥军
摘要：论述了变电站综合自动化系统及监控自动化系统设计问题、发展趋势和存在问题。
关键词：变电站自动化系统工程设计
0 引言
变电站综合自动化系统是一项比较成熟的技术，是在微机技术和网络通信技术的基础上发展起来的。变电站综合自动化技术使变电站的设计和建设成本降低。近年来，我国所有220kV变电站采用了远方终端装置加上当地装置(当地功能)再配上测控单元、通信装置、UPS等屏柜组成监控自动化系统，国内综合自动化技术已经相当成熟。
1 设计原则
依照大型枢纽变电站综合自动化相关的设计规程。在变电站初步设计审定原则的基础上，考虑运行部门的实际需要，将变电站内当地监控功能、数据采集和处理(SCADA)、远动功能及数字保护信息结合为一个统一的整体，使二次回路简单明了，即可有人值守，亦可实现无人值守。目前，220kV变电站基本实现无人职守。
2 某220kV变电站综合自动化系统的设计举例
2.1 系统构成
2.1.1 系统选择及配置 ①设计推荐采用局部分散分布式产品，实现变电站的所有监视、控制操作功能、RTU 功能及与远方的各种通信功能。②采用双机系统，35kV 测控单元下放到开关柜，总线技术先进且有成熟的运行经验，并具有可扩性。操作可靠、简单、灵活、方便，系统运行稳定。③变电站内继电保护及安全自动化装置均独立设置，微机保护装置数字信息通过串行通信口和监控系统进行通信，其它保护及安全自动化装置的信号通过开关量采集进入监控系统，监控系统能够将继电保护及安全自动化装置的信息传输到调度端。
2.2 监控系统的主要功能及技术要求
2.2.1 数据采集 对变电站的运行状态和参数自动实时或定时进行采集，并作必要的预处理。数据应同时满足调度和变电站内监控主站实时画面显示、制表、打印等功能要求。①状态量：包括所有断路器、隔离开关、接地刀、变压器分接头、主控制室空调等开关位置接点，继电保护及自动装置的开关量，断路器的各种故障及事故信号量。输入采用无源接点方式。输入回路应有光电隔离，光电隔离电压不小于2000V。②模拟量：包括各电压等级线路有功功率P，无功功率Q， 电流I，母线电压U，220kV母线频率Hz，主变压器高压侧的功率因数COSφ，主变压器油温，主控制室室温，直流系统的电压U、 电流I。交流采样，额定电流5A或1A。
2.2.2 电度计量 采用RS485串行口，能分时计费，按峰、平、谷要求实现电量累计，累计量应能超过1个月。
2.2.3 控制操作 包括所有电压等级断路器的跳、合操作和主变压器有载调压分接头升、降手动控制。控制操作在执行前，必须进行校核，确认后才能执行。装置故障应闭锁出口。控制输出继电器线径不小于0.09mm。控制输出采用无源接点方式，接点容量为DC220V，5A。正常控制输出在计算机上实现。同时在监控柜上设置就地/远方操作转换总开关，每台断路器设置紧急手动控制开关，可直接跳、合断路器，而不受计算机系统故障的影响。对操作员进行控制操作权限限制，操作人员应事先登录，并有密码及防止误操作措施。本系统能进行220kV母联断路器的同期操作。隔离开关操作应具备“五防”功能，“五防”与监控系统应能进行双向通讯。
2.4 隔离开关“五防”设备 能实现强制运行人员按照既定的安全操作程序，对电气设备进行操作，避免电气设备的误操作，执行部颁的规范“五防”要求。①防止误拉合开关;②防止带负荷拉合隔离开关;③防止误入带电间隔;④防止带电挂地线(接地刀闸);⑤防止带地线(接地刀闸)合闸。
设计要求能鉴别各个刀闸合、分位置和网门开、闭位置的性能，并在操作中不需逐一倒换钥匙，只需一把电脑钥匙，按照指定的程序，能在一个回路中完成多项操作。
2.5计算功能数据库中应有按现场要求的二次计算量：主变压器高压侧负荷率及日平均负荷、最高负荷(年、月、日、时)、最低负荷。220kV及110kV各线路所采集模拟量的平均值、最高值、最低值。(年、月、日)各母线电压最高、最低值(年、月、日、时、分)，月波动率及特定日期的电压合格率。电度量累计，失电时有保护措施，不丢失累计。(年、月、日)母线电压不合格累积时间及由此计算的电压合格率。电容器投切次数及可调率，变电所功率因数的合格率。有载调压装置调节次数累计和日最高调节次数记录及停运时间记录。实时数据可在线进行上下限值测点投退的修改，二次计算量的参数可由用户增加和修改。
2.6历史数据的记录与处理日志报表数据库存一年半历史。可方便的形成各种历史数据点，并可方便的实现历史数据的报表打印和显示修改功能。
2.7安全监视通过CRT对全所主设备、辅助设备的运行进行监视，并对各运行参数进行实时显示。系统定周期对模拟量检测，越限报警，并可记录和查阅。系统定周期对开关量状态进行检测。事件顺序纪录(SOE)点有变化立即报警。有报警信息可在CRT上以汉字显示，并在打印机上以汉字打印。事故音响报警功能。事故和预告报警音响应有区别，并有语音报警。系统具有定时、随机打印的功能。事件记录(数据修改、操作设备)存盘及打印。
2.8事件处理当发生事故、故障、状态变化、越限等事件时，综合自动化系统应自动作一系列处理，如推出简报、登录一览表、发出音响、推出画面、自动事故追忆、画面变色闪烁、数据变色等，预告信号应按登记区别处理。
2.9画面显示画面种类包括监控系统配置图、主接线图、棒状图、曲线图、操作显示、组态显示、报警及各种表格显示。①运行人员可方便的调出画面。②程序员可在CRT上修改和编辑画面。③趋势图可由用户在线定义所要显示模拟量、测点起始时间、采样周期。
2.10自诊断功能系统本身具有对软硬件的自诊断功能。发生局部故障时CRT上以汉字显示及在打印机上以汉字
打印。自恢复功能。
2.11运行人员操作记录系统记录运行人员所进行的操作项目和每次操作的精确时间。
2.12操作票功能根据实时状态信息来编制操作票，满足各种操作要求，并可人工修改。
2.13通信功能与省调及市调、县调的通讯要求如下：①与省中调调度自动化系统通讯采用制式、规约应统一。②与市调。县调调度自动化系统通讯采用部颁规约。③系统应能方便地开发出其它通信规约。④系统应具有将来实现数据网络通信(广域联网)的接口。⑤由市级调度应能实现远方遥控。
要求与用电部门的通讯接口，与变电所内微机保护装置、直流系统、小电流接地装置及全电子电度表采用串口通讯。微机保护、直流设备及接地选线装置的规约符合运行部门要求。
2.14 对时 采用GPS卫星对时，能与变电站内所有微机装置实现软件对时。
2.15 电源 监控系统应配备UPS不间断电源系统或者交直流切换器，站用电消失后保证供电时间不应小于1小时。
3 监控系统的主要技术指标
3.1 软件配置 系统软件应提供开放式多任务的操作系统，多窗口的人机界面，友好的支持软件，数据库管理软件，有丰富运行经验的应用软件。
4 硬件配置
硬件配置应满足系统功能和技术要求，留有适当备用，设备选用标准化的成熟产品，并便于配套、扩充、运行维护以及方便与其它自动化系统交换信息。
5 结束语
目前，国内变电站的综合自动化技术已经相当成熟，随着计算机监控技术的不断发展，变电站综合自动化系统的稳定性、可靠性、科技性不断提高，为了适应科技的发展潮流，为了更好的实现变电站的自动化及数字化水平，数字化变电站是基于综合自动化变电站基础上的一个发展方向。
参考文献：
[1]变电站自动化——美国选定的长期目标.世界电力.1997(2).
[2]林晓东.无人值班变电站自动化系统的设计思路.电力自动化设备 1997(3).
[3]扬泽羽.变电站综合自动化系统技术设计探讨.电力系统自动化.1997(9).
[4]王明俊.无人值班变电站的发展与综合自动化系统.电网技术.1997(11).
[5]地区电网调度自动化设计技术规程.DL/T 5002-2005.
作者：王晓静 焦恩喜
【摘要】随着我国经济的发展，电网改革的推行，我国的变电站系统也取得了较大的发展。下文章笔者将结合自己的工作经验，对变电站综合自动化系统以及监控自动化系统的有关问题进行分析，文中笔者将从设计原则、实际案例、监控系统的主要技术指标、硬件配置等几个方面，对该问题进行论述，谈谈自己的认识。
【关键词】变电站自动化系统工程设计
0、引言
随着各种高新技术在变电站管理系统中的应用，我国的变电站自动化的程度越来越高，变电站综合自动化系统也越来越完善。下文中笔者将结合自己的工作经验，对变电站综合自动化系统以及监控自动化系统的设计问题进行分析，因为良好的系统设计是系统应用的基础。以下仅为笔者拙见，诸多不足，还望批评指正。
1、设计原则
就目前我国的大型枢纽变电站综合自动化的有关设计规程来看，首先要符合初步的设计审定原则，然后要结合变电站以及运行部门的实际情况，采用计算机设备和信息技术将系统运行中所要应用的监控功能、数据采集和处理(SCADA)、远动功能等统一起来，实行综合的自动化管理，提高变电站的管理效率，这样一来，220kV以下的变电站就可以基本实现无人值班。
2、某220kV变电站综合自动化系统的设计详情
2.1 系统组成
2.1.1 系统基本形式的选择及配置情况①在变电站的综合自动化的系统设计的过程中，如果选择局部的分散式产品的组合形式，将会使得其管理过程中的各项功能独立行使，即监视、控制操作功能、RTU功能以及通信功能的独立运行。②在变电站的综合自动化系统的设计过程中，双机系统的实行可以有效的扩展系统总线的运行经验，并且可以有效的保障系统的稳定性。③在变电站的综合自动化的设计的过程中，继电保护以及相关的安全性的自动化系统的设置应该同其他的系统结构相分离，以保证其能够在系统的运行异常下及时的做出正确的处理措施。
2.2 监控系统的基本功能及设计标准
2.2.1 数据采集所谓数据采集，就是指在变电站的运行的过程中，对其运行過程中的工作数据和信息进行实时的搜集和储存，并对一些特殊的信息进行及时的处理和反应。下文中笔者将从几个方面对数据采集的设计要求和标准进行详细的论述：①状态量：状态量的设计过程中，包括对断路器、隔离开关以及各种分开关的接头的设置，设计的标准是将其故障的信号量按照光电隔离的标准输入系统。②模拟量：模拟量的设置不仅包括不同的系统电压等级线路的有功功率设置，还包括无功功率的设置和电流以及母线电压等级的频率。模拟量的设置标准要根据交流采样的结果来确定。
2.2.2 电度计量在电度计量的过程中，采用RS485串行口可以实现持续一个月的电量累计，并且能够按照不同的峰、平、谷等不同的形式进行统计分类。
2.2.3 控制操作所谓控制操作，就是指对各种变电设备的跳、合操作的控制，以及对主变压器的各种调压操作的控制，值得注意的是控制操作的设计，要注重对控制操作执行前的确认。控制操作的执行标准要注意的是：输出继电器线路直径不得大于0.09mm，并且容量应该控制在DC220V，5A的范围内。另外，要保证控制操作能够同220kV母联断路器相连，这样就可以保证隔离开关的，TN闭合，实现“五防”功能和双向通讯的功能的发挥。
2.4 隔离开关“五防”设备所谓隔离开关的“无防”设备，就是指在变电站运行的过程中，能够对工作人员强制执行安全防护程序，按照国家变电站的要求实现对五种特殊情况的预防：①首先，要防止对开关的误操作;②其次，要防止隔离开关在负荷状态下的拉合;③再次，要防止工作人员进入为断电的间隔区;④其四，要防止地线的拉闸时的带电;⑤最后，要地线合闸过程中的带电操作。
在隔离开关的“无防”设备的设计过程中，要注意的是对各个刀闸的开合状态和位置、性能等进行严格的区分，但是要统一在系统操作中，以便能够通过一把电脑钥匙来完成多种操作项目的控制。
2.5 计算功能数据库中应有按现场要求的二次计算量：主变压器高压侧负荷率及日平均负荷、最高负荷(年、月、日、时)、最低负荷。220kV及110kV各线路所采集模拟量的平均值、最高值、最低值。(年、月、日)各母线电压最高、最低值(年、月、日、时、分)，月波动率及特定日期的电压合格率。电度量累计，失电时有保护措施，不丢失累计。(年、月、日)母线电压不合格累积时间及由此计算的电压合格率。电容器投切次数及可调率，变电所功率因数的合格率。有载调压装置调节次数累计和日最高调节次数记录及停运时间记录。实时数据可在线进行上下限值测点投退的修改，二次计算量的参数可由用户增加和修改。
2.6 历史数据的记录与处理日志报表数据库存一年半历史。可方便的形成各种历史数据点，并可方便的实现历史数据的报表打印和显示修改功能。
2.7 安全监视通过CRT对全所主设备、辅助设备的运行进行监视，并对各运行参数进行实时显示。系统定周期对模拟量检测，越限报警，并可记录和查阅。系统定周期对开关量状态进行检测。事件顺序纪录(SOE)点有变化立即报警。有报警信息可在CRT上以汉字显示，并在打印机上以汉字打印。事故音响报警功能。事故和预告报警音响应有区别，并有语音报警。系统具有定时、随机打印的功能。事件记录(数据修改、操作设备)存盘及打印。
2.8 事件处理当发生事故、故障、状态变化、越限等事件时，综合自动化系统应自动作一系列处理，如推出简报、登录一览表、发出音响、推出画面、自动事故追忆、画面变色闪烁、数据变色等，预告信号应按登记区别处理。
2.9 画面显示画面种类包括监控系统配置图、主接线图、棒状图、曲线图、操作显示、组态显示、报警及各种表格显示。①运行人员可方便的调出画面。②程序员可在CRT上修改和编辑画面。③趋势图可由用户在线定义所要显示模拟量、测点起始时间、采样周期。
2.10 自诊断功能系统本身具有对软硬件的自诊断功能。发生局部故障时CRT上以汉字显示及在打印机上以汉字
打印。自恢复功能。
2.11 运行人员操作记录系统记录运行人员所进行的操作项目和每次操作的精确时间。
2.12 操作票功能根据实时状态信息来编制操作票，满足各种操作要求，并可人工修改。
2.13 通信功能与省调及市调、县调的通讯要求如下：①与省中调调度自动化系统通讯采用制式、规约应统一。②与市调。县调调度自动化系统通讯采用部颁规约。③系统应能方便地开发出其它通信规约。④系统应具有将来实现数据网络通信(广域联网)的接口。⑤由市级调度应能实现远方遥控。
2.14 对时采用GPS卫星对时，能与变电站内所有微机装置实现软件对时。
2.15 电源监控系统应配备UPS不问断电源系统或者交直流切换器，站用电消失后保证供电时间不应小于1小时。
3、监控系统的主要技术指标
3.1 软件配置系统软件应提供开放式多任务的操作系统，多窗口的人机界面，友好的支持软件，数据库管理软件，有丰富运行经验的应用软件。
4、硬件配置
硬件配置的最基本的要求就是要能够满足变电站的系统的基本的功能和技术要求，并且要留有一定的设备备用空间，以便满足日后的系统功能的拓展。
5、结束语
综上所述，上文中笔者结合自己的工作经验对变电站的综合自动化系统以及监控自动化系统的设计问题进行了分析，笔者随着我国目前技术的发展，变电站的综合自动化的水平必将越来越高，数字化的变电站管理是未来的发展趋势。
作者：邱利芳
阅读材料9-1：水质自动监测系统
水质自动监测系统是以在线自动分析仪器为核心，运用现代传感器技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性的在线自动监测体系。能连续、及时、准确地监测目标水域的水质及其变化状况;中心控制室可随时取得各子站的实时监测数据，统计、处理监测数据，可打印输出日、周、月、季、年平均数据以及最大值、最小值等各种监测、统计报告及图表(棒状图、曲线图、多轨迹图、对比图等)，并可输入中心数据库或上网。
实施水质自动监测，可以实现水质的实时连续监测和远程监控，达到及时掌握主要流域重点断面水体的实质状况、预警预报重大流域性水质污染事故、解决跨行政区域的水污染事故纠纷、监督总量控制制度落实情况、排放达标情况等。
在水质自动监测系统网络中，中心站通过卫星和电话拨号两种通讯方式实现对各子站的实时监视、远程控制及数据传输功能，托管站也可以通过电话拨号方式实现对托管子站的实时监视、远程控制及数据传输功能。其他经授权的相关部门可以通过电话拨号方式实现对相关子站的实时监视和数据传输功能。
每个子站是一个独立完整的水质自动监测系统，一般由6个主要子系统构成，包括：采样系统、预处理系统、监测仪器系统、控制系统、数据采集、处理与传输子系统及远程数据管理中心、监测站房或监测小屋。水质自动监测系统中的子站构成方式大致有三种：(1)由一台小型的多参数自动分析仪组成的子站，其特点是仪器可直接放入水中测量，系统构成灵活方便;(2)固定式子站，是较传统的组成方式，其特点是监测项目的选择范围宽;(3)流动式子站，是将固定式子站的仪器设备全部装于一辆拖车(监测小屋)上，可根据需要迁移场所，特点是组成成本高。
目前水质自动监测分析仪器仍在发展中，比较成熟的常规监测项目有：水温、溶解氧(DO)、电导率、浊度、氧化还原电位(ORP)、流速和水位等。常用的监测项目有：COD、高锰酸盐指数、TOC、氨氮、总氮、总磷。
随在使用电脑的过程中，很多玩家都遇到过系统无故自动重启的情况，实际上引起计算机重启的原因有多种，其中硬件方面的原因大致有以下几条。
1.电源是引起系统自动重启的最大嫌疑之一
劣质的电源不能提供足够的电量，当系统中的设备增多，功耗变大，劣质电源输出的电压就会急剧降低，最终导致系统工作不稳定，出现自动重启现象。电压起伏过大还有可能导致硬盘等设备的损坏。
2.内存出现问题也会导致系统重启
内存出错导致系统重启的几率相对较大。排除内存条与插槽接触不良的情况外，应该怀疑内存本身出现质量问题。另外，把内存的CL值设置得太小也会导致内存不稳定，造成系统自动重启。简单的解决办法：如果用的是SDRAM，就把CL值设为3，如果用的是DDR就设置为2.5。如果用的是VIA芯片组的主板，建议关闭“内存交错执行”功能。另外降低FSB也是一个解决办法，不过系统性能就会下降不少。
3.电网电压起伏过大也会导致系统重启
另外你的电脑和空调、冰箱等大功耗电器共用一个插线板的话，在这些电器启动的时候，供给电脑的电压就会受到很大的影响，往往就表现为系统重启。最好的解决办法就是为电脑专门配备UPS来供电，注意其他电器就不要再接到UPS上了。
4.电源插座接触不良
电源插座在使用一段时间后，簧片的弹性慢慢丧失，导致插头和簧片之间接触不良、电阻不断变化，电流随之起伏，系统自然会很不稳定，一旦电流达不到系统运行的最低要求，电脑就重启了。解决办法，购买质量过关的好插座。
5.系统运行时的温度过高
此时应该检查CPU的风扇是否运转正常，散热条件是否良好。现在的主板都通过专门的控制芯片具备了在BIOS中检测CPU以及系统温度的功能。如果发现温度过高，就应该更换风扇或者增加风扇。
6.硬件的兼容问题
一般由主板与内存条的兼容性引起，但是笔者也遇到过显卡导致系统不断重启的例子，经过硬件上的改造，屏蔽掉显卡AGP 4×功能后，此故障才消失。所以大家在购买新配件的时候，最好是试好了再买。
以下还有一些办法，仅供参考：
电脑重启故障解析
软件
1.病毒破坏
自从有了计算机以后不久，计算机病毒也应运而生。当网络成为当今社会的信息大动脉后，病毒的传播更加方便，所以也时不时的干扰和破坏我们的正常工作。比较典型的就是前一段时间对全球计算机造成严重破坏的“冲击波”病毒，发作时还会提示系统将在60秒后自动启动。其实，早在DOS时代就有不少病毒能够自动重启你的计算机。
对于是否属于病毒破坏，我们可以使用最新版的杀毒软件进行杀毒，一般都会发现病毒存在。当然，还有一种可能是当你上网时被人恶意侵入了你的计算机，并放置了木马程序。这样对方能够从远程控制你计算机的一切活动，当然也包括让你的计算机重新启动。对于有些木马，不容易清除，最好重新安装操作系统。
2.系统文件损坏
当系统文件被破坏时，如Win2K下的KERNEL32.DLL，Win98 FONTS目录下面的字体等系统运行时基本的文件被破坏，系统在启动时会因此无法完成初始化而强迫重新启动。你可以做个试验，把WIN98目录下的字库“FONTS”改名试一试。当你再次开机时，我们的计算机就会不断的重复启动。
对于这种故障，因为无法进入正常的桌面，只能覆盖安装或重新安装。
3.定时软件或计划任务软件起作用
如果你在“计划任务栏”里设置了重新启动或加载某些工作程序时，当定时时刻到来时，计算机也会再次启动。对于这种情况，我们可以打开“启动”项，检查里面有没有自己不熟悉的执行文件或其他定时工作程序，将其屏蔽后再开机检查。当然，我们也可以在“运行”里面直接输入“Msconfig”命令选择启动项。
二、硬件
1.市电电压不稳
一般家用计算机的开关电源工作电压范围为170V-240V，当市电电压低于170V时，计算机就会自动重启或关机。因为市电电压的波动我们有时感觉不到，所以就会误认为计算机莫名其妙的自动重启了。
解决方法：对于经常性供电不稳的地区，我们可以购置UPS电源或130-260V的宽幅开关电源来保证计算机稳定工作。
2.插排或电源插座的质量差，接触不良
市面上的电源插排多数质量不好，内部的接点都是采用手工焊接，并且常采用酸性助焊剂，这样容易导致在以后的使用中焊点氧化引起断路或者火线和零线之间漏电。因为手工焊接，同时因为采用的磷黄铜片弹性差，用不了多长时间就容易失去弹性，致使与主机或显示器的电源插头接触不良而产生较大的接触电阻，在长时间工作时就会大量发热而导致虚接，这时就会表现为主机重新启动或显示器黑屏闪烁。
还有一个可能是我们家里使用的墙壁插座，多数墙壁插座的安装都不是使用专业人员，所以插座内部的接线非常的不标准，特别这些插座如果我们经常使用大功率的电暖器时就很容易导致内部发热氧化虚接而形成间歇性的断电，引起计算机重启或显示器眨眼现象。
解决方法：
① 不要图省钱而购买价廉不物美的电源排插，购买一些名牌的电源插排，因为其内部都是机器自动安装压接的，没有采用手工焊接。
② 对于是否属于墙壁插座内部虚接的问题，我们可以把主机换一个墙壁插座试一试，看是否存在同样的自动重启问题。
3.计算机电源的功率不足或性能差
这种情况也比较常见，特别是当我们为自己主机增添了新的设备后，如更换了高档的显卡，增加了刻录机，添加了硬盘后，就很容易出现。当主机全速工作，比如运行大型的3D游戏，进行高速刻录或准备读取光盘，刚刚启动时，双硬盘对拷数据，就可能会因为瞬时电源功率不足而引起电源保护而停止输出，但由于当电源停止输出后，负载减轻，这时电源再次启动。因为保护后的恢复时间很短，所以给我们的表现就是主机自动重启。
还有一种情况，是主机开关电源性能差，虽然电压是稳定的也在正常允许范围之内，但因为其输出电源中谐波含量过大，也会导致主机经常性的死机或重启。对于这种情况我们使用万用表测试其电压时是正常的，最好更换一台优良的电源进行替换排除。
解决方法：现换高质量大功率计算机电源。
4.主机开关电源的市电插头松动，接触不良，没有插紧
这种情况，多数都会出现在DIY机器上，主机电源所配的电源线没有经过3C认证，与电源插座不配套。当我们晃动桌子或触摸主机时就会出现主机自动重启，一般还会伴有轻微的电打火的“啪啪”声。
解决方法：更换优质的3C认证电源线。
5.主板的电源ATX20插座有虚焊，接触不良
这种故障不常见，但的确存在，主要是在主机正常工作时，左右移动ATX20针插头，看主机是否会自动重启。同时还要检查20针的电源插头内部的簧片是否有氧化现象，这也很容易导致接触电阻大，接触不良，引起主机死机或重启。有时还需要检查20针插头尾部的连接线，是否都牢靠。
解决方法：
① 如果是主板焊点虚焊，直接用电烙铁补焊就可以了。注意：在对主板、硬盘、显卡等计算机板卡焊接时，一定要将电烙铁良好接地，或者在焊接时拔下电源插头。
② 如果是电源的问题，最好是更换一台好的电源。
6.CPU问题
CPU内部部分功能电路损坏，二级缓存损坏时，计算机也能启动，甚至还会进入正常的桌面进行正常操作，但当进行某一特殊功能时就会重启或死机，如画表，播放VCD，玩游戏等。
解决办法：试着在CMOS中屏蔽二级缓存(L2)或一级缓存(L1)，看主机是否能够正常运行;再不就是直接用好的CPU进行替换排除。如果屏蔽后能够正常运行，还是可以凑合着使用，虽然速度慢些，但必竟省钱了。
7.内存问题
内存条上如果某个芯片不完全损坏时，很有可能会通过自检(必竟多数都设置了POST)，但是在运行时就会因为内存发热量大而导致功能失效而意外重启。多数时候内存损坏时开机会报警，但内存损坏后不报警，不加电的故障都还是有的。最好使用排除法，能够快速确定故障部位。
8.光驱问题
如果光驱内部损坏时，也会导致主机启动缓慢或不能通过自检，也可能是在工作过程中突然重启。对于后一种情况如果是我们更换了光驱后出现的，很有可能是光驱的耗电量不同而引起的。大家需要了解的是，虽然光驱的ATPI接口相同，但不同生产厂家其引脚定义是不相同的，如果我们的硬盘线有问题时，就可能产生对某一牌子光驱使用没有问题，但对其他牌子光驱就无法工作的情况，这需要大家注意。
9.RESET键质量有问题
如果RESET开关损坏，内部簧片始终处于短接的位置时，主机就无法加电自检。但是当RESET开关弹性减弱或机箱上的按钮按下去不易弹起时，就会出现在使用过程中，因为偶尔的触碰机箱或者在正常使用状态下而主机突然重启。所以，当RESET开关不能按动自如时，我们一定要仔细检查，最好更换新的RESET按钮开关或对机箱的外部按钮进行加油润滑处理。
还有一种情况，是因为机箱内的RESET开关引线在焊接时绝缘层剥离过多，再加上使用过程中多次拆箱就会造成RESET开关线距离过近而引起碰撞，导致主机自动重启。
10.接入网卡或并口、串口、USB接口接入外部设备时自动重启
这种情况一般是因为外设有故障，比如打印机的并口损坏，某一脚对地短路，USB设备损坏对地短路，网卡做工不标准等，当我们使用这些设备时，就会因为突然的电源短路而引起计算机重启。
三、其他原因
1.散热不良或测温失灵
CPU散热不良，经常出现的问题就是CPU的散热器固定卡子脱落，CPU散热器与CPU接触之间有异物，CPU风扇长时间使用后散热器积尘太多，这些情况都会导致CPU散热不良，积聚温度过高而自动重启。
还有就是CPU下面的测温探头损坏或P4 CPU内部的测温电路损坏，主板上的BIOS有BUG在某一特殊条件下测温不准，这些都会引起主机在工作过程中自动保护性重启。
最后就是我们在CMOS中设置的CPU保护温度过低也会引起主机自动重启。
2.风扇测速失灵
当CPU风扇的测速电路损坏或测速线间歇性断路时，因为主板检测不到风扇的转速就会误以为风扇停转而自动关机或重启，但我们检查时可能看到CPU风扇转动正常，并且测速也正常。
3.强磁干扰
不要小看电磁干扰，许多时候我们的电脑死机和重启也是因为干扰造成的，这些干扰既有来自机箱内部CPU风扇、机箱风扇、显卡风扇、显卡、主板、硬盘的干扰，也有来自外部的动力线，变频空调甚至汽车等大型设备的干扰。如果我们主机的搞干扰性能差或屏蔽不良，就会出现主机意外重启或频繁死机的现象。
4、硬件兼容性导致重启
【故障分析】部分电视卡或者1394卡品质不佳，不调用这些设备时运行正常，一旦使用这些设备就会造成重启。这种故障一方面是由于部件的驱动程序不完善，导致与系统中其他程序冲突;另一方面是由于板卡之间的兼容性存在问题。
【排除技法】首先应下载硬件的最新驱动程序，安装后即可解决大部分故障。如果仍存在重启故障，则只能考虑更换相应的设备。
5硬盘空间不足或者磁盘碎片导致重启
【故障分析】运行大型应用程序需要大量内存，如果物理内存不足就需要使用硬盘上的虚拟内存，此时如果硬盘的剩余空间过少，就会引起重启甚至死机。另外，如果电脑长时间没有整理硬盘碎片的话也会使系统资源紧张而引发重启或者死机。
【排除技法】可以把虚拟内存设置到剩余空间比较大的分区中，而且要定期整理磁盘碎片。同时，利用Windows系统自带的“磁盘整理”功能清除各种垃圾文件也是很好的方法。
6内存资源冲突导致重启
【故障分析】在同时运行多个软件时比较容易出现，表现为有时运行正常，有时却莫名其妙地重启，这是由于某些软件因设计原因会和另一软件共用同一个内存地址，进而出现冲突，导致系统重启
传感器课程设计
超声波倒车测距
班级： 11电子B班
姓名： 任 静
学号： 1115108030
华侨大学信息科学与工程学院
目录
摘要：....................................................................................................................................... 3 目录...........................................................................................................................................
2一、系统相关原理 ................................................................................................................... 3
1 整体原理图 ................................................................................................................... 3 2 超声波发送原理图 .......................................................................................................
5二、51系列单片机的功能特点及测距原理 .......................................................................... 5
三、硬件电路的设计
1、 原理图---------------------
2、 仿真--------------------------
3、超声波发送电路------------
4、超声波接收电路------------
四、总结 ................................................................................................................................... 8
五、参考文献 ........................................................................................................................... 9
六、附录 ................................................................................................................................. 10
1 测距程序 ..................................................................................................................... 11 2 HCSR04超声波测距模块说明书 ........................................................................... 15
摘要：
随着科学技术的快速发展，超声波将在传感器中的应用越越广。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的传感技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波传感器作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要;继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别.无庸置疑，未来的超声波传感器将与自动化智能化接轨，与其他的传感器集成和融合，形成多传感器。随着传感器的技术进步，传感器将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。在新的世纪里，面貌一新的传感器将发挥更大的作用。设计采用以
AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。整个电路采用模块化设计，由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块，LED显示。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。
超声波测距原理
发射器发出的超声波以速度υ在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t，由S = v·△t /2 即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种声波，其声速v 与温度有关，下表列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。
表1-1 超声波波速与温度的关系表
温度(℃) -30 -20 -10 0 10 20 30 100 声速(m/s) 313 319 325 323 338 344 349 386 超声波在相同的传播媒体里 (大气条件) 传播速度相同, 即在相当大的频率范围内声速不随频率变化, 波动的传播方向与振动方向一致, 是纵向振动的弹性机械波, 它是借助于传播介质的分子运动而传播的, 波动方程描述方法与电磁波是类似的。
式中, A (x ) 为振幅, A 0 为常数, ω为圆频率, t 为时间, x 为传播距离, k= 2π/λ为波数, λ为波长, α为衰减系数。衰减系数α与声波所在介质及频率的关系为
α=af (3)
- 132式中, a 为介质常数, f 为振动频率。在空气里, a =2×10 s/cm, 当振动的声波频
-4-1率f = 40kHz (超声波) 代入式(3) 可得 a = 3.2×10 cm , 即1/α= 31m;若f = 30 kHz, 则1/α= 56m。它的物理意义是: 声波在空气媒质里传播, 因空气分子运动摩擦等原因, 能量被吸收损耗。在 (1/α) 长度上, 平面声波的振幅衰减为原来的e 分之一, 由此可以看出, 频率越高, 衰减得越厉害, 传播的距离也越短。考虑实际工程测量要求,在设计超声波测距仪时, 选用频率f = 40kHz 的超声波, 波长为34000/40000=0.85cm。
超声波测距模块原理框图：
如下图1-1，单片机发出40kHZ 的信号，经放大后通过超声波发射器输出;超声波接收器将接收到的超声波信号经放大器放大，用锁相环电路进行检波处理后，启动单片机中断程序，测得时间为t，再由软件进行判别、计算，得出距离数并送LED 显示。
Hcsr04的收发原理：
Hcsr04用户手册：初始化时将trig和echo端口都置低，首先向给 trig 发送至少10 us的高电平脉冲(模块自动向外发送8个40K的方波)，然后等待，捕捉 echo 端输出上升沿，捕捉到上升沿的同时，打开定时器开始计时，再次等待捕捉echo的下降沿，当捕捉到下降沿，读出计时器的时间，这就是超声波在空气中运行的时间，按照 测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2 就可以算出超声波到障碍物的距离。
51系列单片机的功能特点：
5l系列单片机中典型芯片(AT89C51)采用40引脚双列直插封装(DIP)形式，内部由CPU，4kB的ROM，256 B的RAM，2个16b的定时/计数器TO和T1，4个8 b的工/O端I：IP0，P1，P2，P3，一个全双功串行通信口等组成。特别是该系列单片机片内的Flash可编程、可擦除只读存储器(E~PROM)，使其在实际中有着十分广泛的用途，在便携式、省电及特殊信息保存的仪器和系统中更为有用。该系列单片机引脚与封装如右图所示。
5l系列单片机提供以下功能：4 kB存储器;256 BRAM;32条工/O线;2个16b定时/计数器;5个2级中断源;1个全双向的串行口以及时钟电路。空闲方式：CPU停止工作，而让RAM、定时/计数器、串行口和中断系统继续工作。掉电方式：保存RAM的内容，振荡器停振，禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件复位。5l系列单片机为许多控制提供了高度灵活和低成本的解决办法。充分利用他的片内资源，即可在较少外围电路的情况下构成功能完善的超声波测距系统。
测距原理图：
供电方式选择：
AT89C51：
(P0.0：超声波发送 P3.2：超声波接收 P2：数码管显示 P0.2：数码管位选 P0.4：数码管位选 P0.6：数码管位选 蜂鸣器：
晶振：
仿真：
按原理图和程序连接好protues电路图
超声波传感器用555来延时，模拟电磁波发送和接收。
调节 来控制高电平的占空比来模拟距离长短
超声波发射电路：
超声波发射电路原理图如图2-2所示。发射电路主要由反相器74LS04和超声波发射换能器T构成，单片机P1.0端口输出的40kHz的方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极，用这种推换形式将方波信号加到超声波换能器的两端，可以提高超声波的发射强度。输出端采两个反向器并联，用以提高驱动能力。上位电阻R1O、R11一方面可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡时间。
压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波换能器内部有两个压电晶片和一个换能板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一个超声波发生器;反之，如果两电极问未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收换能器。超声波发射换能器与接收换能器在结构上稍有不同，使用时应分清器件上的标志。
超声波检测接收电路：
集成电路CX20106A是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38 kHz与测距的超声波频率40 kHz较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路。实验证明用CX20106A接收超声波(无信号时输出高电平)，具有很好的灵敏度和较强的抗干扰能力。适当更改电容C4的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。
CX20106由:前置放大器、限幅放大器、带通滤波器、检波器、积分器、整型电路组成。其中的前置放大器具有自动增益控制功能，可以保证在超声波传感器接收较远反射信号输出微弱电压时放大器有较高的增益,在近距离输入信号强时放大器不会过载。其带通滤波器中心频率可由芯片脚5的外接电阻调节。其主要指标:单电源5V供电，电压增益77-”
{
buffer[2]=0xBF;
buffer[1]=0xBF;
buffer[0]=0xBF;
}
else timeToBuffer(); //调用转换段码功能模块
if(s
//判断是否达到报警值
{ bj=0;
//产生滴、滴、滴声响，
i=s*2;
//报警声长短随距离变化而变化
while(--i)
{
scanLED();
}
}
else
{
bj=1;
i=100;
while(--i)
{
scanLED();
}
}
bj=1;
i=100;
while(--i)
{
scanLED();
} } }
void delay(i)
{ while(--i); }
void scanLED()
//{ LED=buffer[0];
LED3=0;
delay(20);
LED3=1;
delay(50);
LED=buffer[1]; LED2=0; delay(20); LED2=1; delay(50);
LED=buffer[2]; LED1=0; delay(20);
//调用显示函数
//关闭报警声
//调用显示函数
//调用显示函数 //延时子程序
显示功能模块 //显示个位数送P2端口
//选通个位数数码管位驱动端
//进行延时 注：下载到单片机中时20改为4 //关闭个位数数码管显示 //进行延时消隐 LED1=1; delay(50); }
void timeToBuffer() //转换段码功能模块 { xm0=s/100;
xm1=(s-100*xm0)/10; xm2=s-100*xm0-10*xm1; buffer[0]=convert[xm2]; buffer[1]=convert[xm1]; buffer[2]=convert[xm0]; if(buffer[2]==0x60) //判断百位为零时不显示
{
buffer[2]=0xFF;
if(buffer[1]==0x60) //判断十位为零时不显示
buffer[1]=0xFF; } }
void csbcj()
//电磁波测距子程序 {
TH0=0x00;
TL0=0x00; csbout=0; //启动电磁波测距模块
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
csbout=1;
TR0=1;
i=80;
while(i--)
{
}
i=0;
while(csbint)
{
i++;
if(i>=2500) 置零,退出接收回波处理程序
csbint=0;
}
csbint=1;
TR0=0;
t=TH0;
t=t*256+TL0;
s=t*csbc-8; }
void csbsc()
{ wdz=0.0000615*temp; csbc=0.03314+wdz; csbc=csbc/2; }
//启动定时器0
//盲区值(延时躲过电磁波发送头的余波)
//判断接收回路是否收到电磁波的回波
//如果达到一定时间没有收到回波,则将csbint
//关闭定时器
//计算测量结果 -8为测量值修证数
//根据给定的温度计算电磁波速度
HC-SR04超声波测距模块说明书：
1、产品特点：
HC-SR04超声波测距模块可提供 2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测 距精度可达高到 3mm;模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。 基本工作原理：
(1)采用IO 口TRIG 触发测距，给最少10us 的高电平信呈。 (2)模块自动发送8 个40khz 的方波，自动检测是否有信号返回;
(3)有信号返回，通过IO 口ECHO 输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声
波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2;
2、实物图：
如右图接线，VCC 供5V 电源， GND 为地线， TRIG 触发控制信号输 入，ECHO 回响信号输出 等四个接口端。
石化储运公司是石油供应链中非常重要的一环，由于直接面向终端用户的需求变化。所以拥有并提供迅速有效的供求信息将非常有助于提高整个供应链的竞争力。随着2004年底石油市场的开放，为数众多的中国石化储运公司将迅速走向自动化系统监控之路，因此适时地把油库自动化系统带入中国，让中国的石化储运行业迅速具备与欧美日各国同行竞争的有力武器。
作用如下：
1、提升效率
确保高效的油库运作 —— 罐车的快速周转和后端办公室的自动化等使得管理层在成本，时间和资源配置方面更有效率
·完全自动化装车控制 (非人工/司机自我管理)
·发油时自动添加剂注入以及油品混合
·与罐区计量系统和地磅系统集成在同一个人机界面上
·手机短信/语音寻呼 / 电子邮件传送报表:
·远程阀门开启/关闭
·集成会计系统(例如 SAP)的订单/装车信息以避免重复劳动
·每日/每月 MIS 报表，可从公司总部远程访问(内部网/互联网)
2、降低油品损失
大力强调更准确的计量，更严密的库存控制，通过以下途径显著地减少油品损失：
·在油品接收层次上轧帐
·确保每次油品发送都是经过授权的，并且记录在计算机中。
·以储罐和油品为对象，以小时为单位，在当前库存，油品接收和发送数据之间作轧帐.
·准确计量和校准/验证设备
3、增进安全 为油库设备，人员和环境实现操作高度安全：
·火警和燃气检测并及时停止相关的操作
·防止溢油
·罐车接地
·防止油泵气穴或油品过热
·用减压阀, 仪表验证作在线校准
·在油库的多个地点布置ESD 开关和呼叫点
4、全面保安 确保所有事务被控制，监视和记录
·门禁控制 (智能和光学阅卡器) 确保只有授权的司机和罐车进入库区
·付油区阅卡器检查付油授权
·记录和跟踪进出库区的每个司机 /罐车/油品移动
·数字闭路电视监视罐区，付油区，出入口等地点
·封口运输 (数字编号)
·司机/罐车执照，有效期检查
1.国内研制空管自动化系统的必要性
我国经济持续快速的增长，极大地促进了我国航空运输事业的发展，并带动了与之相适应的现代化空管自动化系统的发展。我国民航事业还处在初步发展的阶段，不论是现在还是未来，我国对空管自动化系统的需求是很必要的。国家高度重视国内空管自动化系统的研制。
空中交通管制是民用航空运输业安全和效能的中枢。空中交通管制水平对于保障飞行安全，加速飞行流量，提高空域利用率，促进航空运输业持续协调发展起着至关重要的作用。空中交通管制工作是由空中交通管制员依赖空中交通管制系统(简称空管系统)来完成的。然而空管自动化系统是空管系统的组成部分，并且是空管系统的核心。它的主要功能是对多雷达信号进行融合处理，并将雷达信号与飞行计划动态相关联。这样管制员面对雷达显示器，就可以直观清晰地了解空中交通的实时动态，和所管制的航空器的具体方位、高度和预计飞行方向等。随着空中流量的不断上升，管制员的任务越来越重，他们对空管自动化系统的依赖也越来越强。为了适应空中交通流量的持续增长，保障飞行安全，空管自动化系统一直在与时俱进地发展着。
2.国内空管自动化系统发展的历史
一、第一代空管自动化系统
第一代空管自动化系统是70年代末从法国汤姆逊公司引进的，分别安装在北京首都国际机场和上海虹桥机场。
由于这代系统的主要功能是显示雷达目标数据，被称为“雷达终端显示系统”，其功能很简单。首都国际机场安装有两部汤姆逊雷达，一部是TA-10近程雷达，另一部是LP-23远程雷达，两部雷达信号同时送到这套雷达终端显示系统。由于受到当时计算机水平的限制，雷达终端显示系统只能分别接受和显示两部雷达信号，不能将两部雷达信号做融合处理后显示，也没有飞行计划处理和显示功能。这套雷达终端显示系统只能给管制员提供航空器的飞行高度、方位和二次代码等简单信息。
由于20世纪80年代末以前，中国民航的飞行流量不大，空中交通管制服务的方式采用程序管制方法。程序管制方式对设备的要求较低，主要依靠地空通话设备，不需要相应的监视设备的支持。管制员在工作时，通过飞行员的位置报告，分析、了解航空器间的位置关系，推断空中交通状况及变化趋势，同时向航空器发布放行许可，指挥航空器飞行。因此，这代雷达终端显示系统提供的信息基本上能够满足当时的管制需求。
二、第二代空管自动化系统
20世纪90年代，中国民航开始投入巨额资金改善空管基础设施，先后引进了雷神(RAYTHEON)、德里峰尼克斯(TELEPHONICS)和洛克西德马丁(LOCKHEED MARTIN)公司生产的雷达终端处理显示系统，分别安装在北京、广州和上海。第二代空管自动化系统相对于第一代雷达终端显示系统有了质的飞跃，其得益于计算机技术的发展。下面以北京雷神自动化系统为例，阐述第二代空管自动化系统的主要特点。
① 用分布处理的计算机技术。一个自动化系统的局域网包含雷达数据处理器、飞行计划处理器、数据库、网络监视和控制、网上记录和重放以及雷达管制员席位等节点，节点之间既相互隔离又相互关联。
② 用多雷达处理技术。一个自动化系统可以接入多部雷达数据，实现终端区多雷达覆盖的高可靠性要求，任何一部雷达故障不会影响管制人员的正常工作。
③ 自动化处理飞行计划。自动分配二次代码和自动打印进程单，极大地降低了管制人员的工作负荷，提高了每个扇区内所能管制航空器的数量。
④ 雷达数据和飞行计划动态相关，将航空器的位置、高度、速度以及航班号等重要数据经过集成处理，准确地显示在雷达管制席位上供管制员使用。管制员可以实时掌握所管制航空器的飞行动态，有计划地指挥飞行。
⑤ 一个系统内区调、进近、塔台席位之间实现屏幕自动移交，不但避免了原来席位之间需要话音移交的繁琐，也提高了扇区之间移交航空器的安全可靠性。 ⑥ 网上记录设备可以实时记录每个管制席位的工作状态，而且重放设备可以根据需要随时重放席位某个时间段的工作情况，便于事故的调查。
第二代空管自动化系统也存在不足的地方。以雷神自动化系统为例，该系统只能接收中国民航21种飞行动态电报中的10种，以及一些气象电报和流量管理电报;发报功能没有启用。飞行计划是一个实时的过程，无法制作次日飞行计划，亦无法向军方传送。该系统不支持AIDC(亚太地区采用的相邻管理单位或情报区间的管制移交协议)或OLDI(欧洲采用的相邻管制单位或情报区间的管制移交协议)，无法与本飞行情报区的异地管制单位或其他飞行情报区的管制单位实现自动管制协调和移交，也无法实现本飞行情报区内二次代码的统一管理和分配。
第二代空管自动化系统的使用，使中国民航空中交通管制服务的方式有程序管制逐步过渡到了雷达管制，使航路上航空器之间的间隔由原来的150公里缩小为10公里左右，大幅度地提高了空中交通容量，对中国民用航空运输业的发展起到了巨大作用。
三、第三代空管自动化系统
第三代空管自动化系统的代表是中国民航正在建设的北京、上海和广州三大区域管制中心的空管自动化系统。随着空中交通流量的迅速增长和先进技术在空管自动化系统上的应用，各国空管界对高管系统的追求目标也发生着变化，由原来单一追求保证空中交通安全到追求增进空中交通安全和追求空管整体经济效益并重。
北京飞行情报区现有终端处理显示系统的设备配置为北京雷神自动化系统、呼和雷神终端处理显示系统和太原阿莱尼亚(ALENIA)终端处理显示系统。三个雷达终端处理显示系统各自包含高空、中低空和塔台席位，其结构配置的缺点是： ① 同一个飞行情报区内，高空管制扇区仍属于不同的管制单位。雷达终端处理显示系统的自动化程度，无法实现飞行情报区高空扇区统一管理的要求。
② 同一个飞行情报区内，无法实现飞行计划的统一处理以及二次代码的统一管理和集中分配。
③ 同一个飞行情报区内不同管制单位之间无法实现屏幕移交，而只能采用电话移交。
④ 与其他飞行情报区之间的管制移交功能通过电话完成，无法实现屏幕移交。北京区域管制中心空管自动化系统包含的设备，除了具备第二代空管自动化系统的优点外，还具有以下特点：
1) 突破了传统自动化系统在局域网范围集成的局限。一个飞行情报区内的一个
区域管制中心(ACC)，可以搭建多个本地或异地的终端区(TMA)和塔台(TWR)。
2) 北京飞行情报区内共用一个飞行计划处理器，可以实现二次代码统一管理和
分配，为“一码到底”的运行模式提供了技术支持。
3) 北京飞行情报区内准实现高空扇形集中管理，各高空扇区之间以及高空扇区
和北京终端区扇区之间采用屏幕移交，减少了话音移交占用的频率资源，提高了管制效率。
4) 北京飞行情报区与上海、广州飞行情报区之间，可以采用AIDC或OLDI方式
实现屏幕移交，提高了空中交通流量管理的安全性。
5) 雷达处理软件能处理32部双通道的雷达信号，以满足北京飞行情报区ACC
和TMA雷达交叉覆盖的要求，提高雷达信号的稳定性。
6) ACC和TMA系统分区配置在不同的物理网段，通过网桥隔离，并采用不同的
雷达处理软件，可以提高系统的可靠性。
7) 实时记录网上各类数据，重放时图像和话音同步，真实再现各个席位的管制
情况，便于故障的调查和分析。
8) 在雷达管制席位上可以显示来自雷达、自动相关监视(ADS)和飞行计划的
航迹，保证管制席位信号的持续性。
9) 系统提供的流量管理功能，可以预测目前至未来一段时间内的飞行数量;可
以预测某时间段、某高度层、某个扇区、某航路或某点的航班总量;可以显示特定区域的交通状况等等，以便管制人员合理调配航班，保证空中交通安全、有序、通畅。
10) 系统可以接受、处理和拍发21种飞行电报，其中包括5种中国民航特有的
电报(PLN、COR、ABS、RTN、ALN)。
11) 系统提供的4维飞行剖面处理技术，以及雷达数据与飞行计划动态相关技术，
保证了飞行计划轨迹、进程单分发和打印的时间准确性。
12) 系统能够接受、处理和发送自动相关监视(ADS)、地空数据链(CPDLC)协
议数据信息，支持SITA、ARINC、FANS-
1、FANS-A及ATN标准，是管制员能够及时获取在大洋区域，或在没有雷达覆盖的大陆区域航空器的实时飞行动态信息，并提供管制指挥，保证航空器的安全飞行。
13) 模拟机系统的软件以及管制席位配置、人机界面等，与实际运行系统完全一
致，使管制员的培训工作能在准确、真实的环境中进行。
14) 在紧急状态下，模拟机系统可以作为区域管制中心主运行系统的应急备份系
统，或者根据需要，模拟机系统中的部分管制席位可以作为主运行系统中的备份席位。
总之，三大区域管制中心建成后，第三代空管自动化系统的使用，将使中国民航空管自动化系统水平迈上一个新台阶，满足飞速发展的民用航空运输业的要求，同时空管安全保障能力将大为提高。
3.中国民航空管自动化系统未来的发展方向
随着中国民用航空客运量、货运量的逐年增长，空中交通管制的任务越来越重。为有效降低空中交通管制员的工作负荷、减轻工作压力，提高管制效率，空管自动化系统应朝着提高稳定性和可靠性以及提高自动化程度的方向发展。
具体策施：1.彻底实现飞行情报区内的纵向自动化，即采用一个区域管制中心下面搭建多个本地或异地终端区，以及一个终端区下面搭建多个本地或异地塔台的大区建设方式，多个本地或异地塔台和统一显示、二次代码统一分配管理和一码到底、相邻管制单位之间和管制扇区之间自动屏幕移交等功能;2.实现情报区之间的横向自动化，即采用AIDC来进行相邻飞行情报区之间的管制协调和移交，提高飞行情报区之间的管制协调和移交，以及二次代码跨区使用的自动化。
4.论文研究内容
1) 关于空中交通管制的基础知识
塔台管制
进近管制
区域管制
第一阶段从1970年至1984年，此阶段主要采用国外引进与国内研制相结合的方式。进入70年代后，在西方国家，计算机开始普遍应用到空中交通管制领域。以计算机为核心，包括雷达显示和通信的自动化空管系统在国外许多国家建立起来。期间国内的代表性项目有空管二次监视雷达样机的研制，以及经周恩来总理批准从法国汤姆逊公司引进的空管系统。
第二阶段从1984至1991年，此阶段主要研制雷达管制系统配套设备和空管1号、2号系统。在这一阶段中，空中交通管制系统被列为国家重点投资科研攻关项目。
第三阶段从1991至1995年，此
政府办公自动化系统是实现政府机关内部办公信息的收集与处理、流动与共享、实现科学决策的信息系统。其总体目标是：以先进成熟的计算机和通讯技术为主要手段，建成一个满足政府机关办公自动化业务需要的办公信息系统，使政府机关内部各处室的公文和信息的交流畅通无阻，收到良好的社会效益。提供政府机关内部各处室之间计算机网络之间的信息交换和公文交流，建立高质量、高效率的信息网络，为领导决策和机关办公提供服务，实现机关办公现代化、信息资源化、传输网络化和决策科学化。
一、功能介绍
1.个人办公
个人办公主要用于个人事务的处理，包括电子日历、电子邮件、活动安排、待办文件、待办事宜、个
人资料、个人通讯录等应用。其中工作日历、电子邮件、活动安排为Notes 内置的功能，属于电子政务的
基本应用;名片夹和待办文件则是用户个人事务安排。
电子邮件：用于收发Notes 电子邮件，很重要一点就是处理自己邮件库中的待办文件。 工作日历：计算机内置的电子台历可使您轻松地安排的各项事务活动。 待办文件：集中处理来自各工作流应用模块中的批办件，如公文处理中的收、发文件等。 待办事宜：可以根据用户设置的事件计划表来提醒用户将准备办理哪些事情。 个人资料：录入个人信息，具有编辑、存储、管理功能。
2、公文处理
公文处理系统提供了收文登记、办理、查询和归档，发文起草、办理、登记和归档等功能，并具有透
明的文件运转流的特征，文件办理者可以及时、清楚地了解文件当前运转状态，真正实现了流程跟踪、监
控“智能化”的功能。 收文处理：对网上各单位发送来的办文按类别、单位、密级等进行分类登记，如果是“办文”，则需
由文秘部门送交分管领导进行文件批示处理，“阅件”则需呈领导阅。 发文处理：可以起草公文和办理公文(如核稿、审稿、会签、签发等)。提供手工办文与电子办公的
结合，还提供各种办理意见代填和流程切换的功能。 督办管理：对领导交办或上级交办的任务和有办理期限的文件(通常来自收文系统中收文)进行登记、
督办，提供文件办理进程的跟踪，提醒经办人注意时间的安排。
信访管理：为局举报投诉中心或办公室提供对信访件进行登记办理和处理。
3、档案管理 文件查询：文件查询库自动接受来公文管理系统中各类收文和发文文件文档，并提供给大家提供一个公文查询的场所和文件归档功能档案业务管理：档案管理系统保存了所有已归档的文件供查询(如查询案卷定义、文件组卷、拆卷、
移卷、封卷和案卷借阅)和备案，是保存和管理档案的场所。“档案管理”不仅可以与公文处理系统结合
使用，处理已归档的收文、发文、签报等文件，也可以独立使用，用于登录非公文处理系统处理的其他文 件。其中包含的档案借阅，提供提供对系统内人员借阅档案的管理。
4、行政事务
提供诸如车辆管理、固定资产等具体业务处理功能，包括车辆管理、固定资产管理、接待管理、会议
管理、人事管理等。
业务审批：审批人在这里进行统一的审批，不必再到各个数据库里进行审批。当然，审批人也可以选
择到他的邮件里审批。
车辆管理：由行政处对各部门使用车辆进行网上管理，包括车辆安排、车辆动态显示、派车单、车辆
档案、车辆驾驶员、油耗、车辆维修保养等相关内容管理。
固定资产管理：由行政处对全局固定资产进行申请购买、登记、报废等管理。 后勤管理：由行政处对本局的清洁卫生资料、水电使用情况等管理。 接待管理：由办公室、行政处对本局来访人员的接待进行安排管理。
呈批管理：对请假、资料搜集、会议室使用和计算机耗费品领用进行管理。
会议管理：主要以一个月一次的局务会议为主，进行会议的组织、会议室安排、人员通知与确认、议题准备与讨论、会议纪要等管理。
工作计划：配合会议管理，提供工作计划的登记、审批和归档查询。
人事档案管理：对人事档案进行登记、编辑、删除及进行调动、任免操作。
5、综合信息
提供质监信息、公告栏等一些信息查询数据库
质监信息：质监信息数据库是个多功能的模块，它集合了内部办公信息，以 简报形式存在，形成正
式刊物。它还可以完成信息的统计和归档，便于浏览和管理。 部门信息：用于登记一些部门内的信息，用于在网上发布。
公告栏：用于发布各种会议公告、通知、消息等，发布后的信息所有网络用户都可以查阅。
网上讨论：网上用户就某一讨论主题、讨论热点发表意见和见解，进行思想交流。
6、综合资料
综合资料包括处室资料、通讯录等一些资料数据库。
政策法规：用于登记一些与本单位相关的国家重要法律条文及本系统有关规定。 处室资料：提供一些重要领导讲话、互联网资料及一些报纸、杂志、图书资料。
通讯录：既公用通讯录，提供直属机构、分支机构、三级机构及一些其他重要单位的通讯信息，如地
址、邮编、电话等。
7、系统管理
管理员在这里进行机构设置、人员配置、ACL 控制和主题词维护等操作。
二、政府办公自动化系统建设问题分析
问题一：政府办公自动化系统的核心是什么?
我们团队在开发之前，从各种渠道收集过许多不同厂商OA系统的产品说明，经分析发现大部分广做宣传的OA系统功能都比较丰富，比如公文管理、会议管理、档案管理、车辆管理、人员管理等等很多功能，但这些OA系统真正让政府客户使用得效果如何呢?客户最关心那一块功能?这两个问题我发现很多OA厂商没有分析精确!这其实是政府OA系统开发中最关键的问题，如果这个问题解决不了，其它功能开发得再深入，再完善，也是无济于事。 我们分析很多部门政府客户的需求，发现如下答案：
政府OA系统的核心是公文管理，公文管理中最核心的是流程管理与公文编辑器。 有些客户最开始要求厂商开发OA系统时，出于功能的丰富性，提出很多功能模块的需求，比如车辆管理、会议管理以及其它辅助办公管理模块。但经过一段时期的系统运行后，会发现90%的政府工作人员，90%的时间都只应用公文管理模块，所以这个模块出得问题最多，客户的定制需求也最多。其它功能模块最终会成为一种摆设(除非领导有特殊要求，但即使领导有要求，因为最开始开发时，没有深入调研相关业务部门的需求，这些功能模块最终还是用不起来)。
所以笔者建议，客户方和OA开发厂商应该拿出80%的精力放在公文管理模块中来，以满足绝大多数用户使用OA系统的需求。至于其它功能模块，比如车辆管理、会议管理，其实可以做为业务管理系统来定制开发，不归于OA系统，单独调研，单独开发。
笔者可能有些逆潮流而为之嫌，因为目前的OA概念是“协同OA”，要求OA系统解决全部的政府办公需求。但笔者认为“协同OA”是OA系统+各业务管理系统+基础数据管理+统一权限管理。所以核心OA系统的主要建设目的是解决公文流转问题、解决无纸化办公问题、解决电子公章问题。
问题二：公文流程问题，是应用工作流，还是让客户自行动态定义流程?
我发现IT真是个炒概念的领域，前两年炒得比较热的“工作流系统”，近期已经归于平静。本人就是不相信，或者不相信国内的IT公司近期能做出一个可以解决全部业务功能需求的“万能、通用系统”，如果能做出这种系统，肯定是Microsoft公司，如果连Microsoft公司都不做这种系统，您认为有必要做吗?
本人认为这个概念的出发点是好的，想抽象出系统的流程逻辑部分，减轻二次开发的工作量。但到了中国IT同事这里，好象就有些走调了，变成了万能地、通用地可以解决全部问题的系统。好了，不说了，本人其实不懂工作流，瞎说一通，内行人不要见怪。
言归正传，问个问题：“您说，政府客户的工作流程能事先定义好吗?”我感觉至少在中国是不能定义的，因为可变的情况太多。比如，一篇公文如果是普通工作人员拟稿，则需要部门领导审核把关;但如果是部门领导自己拟稿呢?这只是最简单的例子，其它的特殊例子太多了，尤其是在办事流程中，即使经手的政府工作人员可能有时也不知道下一步应该如何办，所以才经常去请示领导。
因此，我认为政府客户不需要，也不可能用一个事先定义好流程的办公自动化系统;而是需要一个可以每一步都让客户自己动态选择下一步操作和对象的动态流程办公自动化系统。
问题三：如何让OA系统维护、系统管理更加方便?
其实这又回到一个问题，是“以技术为中心”，还是“以客户为中心”，政府客户当然要求以“客户为中心”。所以很多招标文件中都要求“系统简单易用、便于维护”。这到也是，花了钱，谁还想买个负担。
但目前的主流OA系统，维护使用便捷性如何呢?我可以举个例子，目前很多政府OA系统都是基于Domino开发的，从前使用这种OA，必须要求客户首先培训Notes。现在出于方便性，都是基于Domino的B/S版本的OA系统，最终客户的方便性是提高了，但系统管理员还是没有脱离苦海，用户管理、系统配置没有经过专业的Notes培训，的确是用不起来。
所以我认为好的政府OA系统，要解决各种最终用户的使用便捷性。解决方案有：应用其它开发平台，比如J2EE或者.NET。这样才可以从根本上解决最终用户的使用方便性，系统管理员维护的便捷性。
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