序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇監(jiān)測系統(tǒng)論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

20世紀橋梁工程領域的成就不僅體現(xiàn)在預應力技術的發(fā)展和大跨度索支承橋梁的建造以及對超大跨度橋梁的探索，而且反映于人們對橋梁結構實施智能控制和智能監(jiān)測的設想與努力。近20年來橋梁抗風、抗震領域的研究成果以及新材料新工藝的開發(fā)推動了大距度橋梁的發(fā)展；同時，隨著人們對大型重要橋梁安全性、耐久性與正常使用功能的日漸關注，橋梁健康監(jiān)測的研究與監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)應運而生。由于橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)可以為驗證結構分析模型、計算假定和設計方法提供反饋信息，并可用于深入研究大跨度橋梁結構及其環(huán)境中的未知或不確定性問題，因此，橋梁設計理論的驗證以及對橋梁結構和結構環(huán)境未知問題的調(diào)查與研究擴充了橋梁健康監(jiān)測的內(nèi)涵。本文結合近十年來橋梁健康監(jiān)測的研究狀況以及大跨度橋梁工程的研究與發(fā)展，較系統(tǒng)地闡述橋梁健康監(jiān)測的內(nèi)涵，并由此探討監(jiān)測系統(tǒng)設計的有關問題。

一、橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)與理論發(fā)展簡況

1．監(jiān)測系統(tǒng)

80年代中后期開始建立各種規(guī)模的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)。例如，英國在總長522m的三跨變高度連續(xù)鋼箱梁橋Foyle橋上布設傳感器，監(jiān)測大橋運營階段在車輛與風載作用下主梁的振動、撓度和應變等響應，同時監(jiān)測環(huán)境風和結構溫度場。該系統(tǒng)是最早安裝的較為完整的監(jiān)測系統(tǒng)之一，它實現(xiàn)了實時監(jiān)測、實時分析和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡共享。建立健康監(jiān)測系統(tǒng)的典型橋梁還有挪威的Skarnsundet斜拉橋（主跨530m）［2］、美國主跨440m的SunshineSkywayBridge斜拉橋、丹麥主跨1624m的GreatBeltEast懸索橋［3］、英國主跨194m的Flintshire獨塔斜拉橋[4]以及加拿大的ConfederatiotBridge橋[5]。我國自90年代起也在一些大型重要橋梁上建立了不同規(guī)模的結構監(jiān)測系統(tǒng)，如香港的青馬大橋、汲水門大橋和汀九大橋，內(nèi)地的上海徐浦大橋以及江陰長江大橋等[6~8]。

從已經(jīng)建立的監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測目標、功能以及系統(tǒng)運行等方面看，這些監(jiān)測系統(tǒng)具有以下一些共同特點：

（1）通常測量結構各種響應的傳感裝置獲取反映結構行為的各種記錄；

（2）除監(jiān)測結構本身的狀態(tài)和行為以外，還強度對結構環(huán)境條件（如風、車輛荷載等）的監(jiān)測和記錄分析；同時，試圖通過橋梁在正常車輛與風載下的動力響應來建立結構的"指紋"，并藉此開發(fā)實時的結構整體性與安全性評估技術；

（3）在通車運營后連續(xù)或間斷地監(jiān)測結構狀態(tài)，力求獲取的大橋結構信息連續(xù)而完整。某些橋梁監(jiān)測傳感器在橋梁施工階段即開始工作并用于監(jiān)控施工質(zhì)量；

（4）監(jiān)測系統(tǒng)具有快速大容量的信息采集、通訊與處理能力，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡共享。

這些特點使得大跨度橋梁健康監(jiān)測區(qū)別于傳統(tǒng)的橋梁檢測過程。另外需要指出的是，橋梁健康監(jiān)測的對象已不再局限于結構本身：一些重要輔助設施的工作狀態(tài)也已納入長期監(jiān)測的范圍（如斜拉索振動控制裝置[4]等）。

2．理論研究

十多年來，橋梁健康監(jiān)測理論的研究主要集中于結構整體性評估和損傷識別。由于基于振動信息的整體性評估技術在航天、機械等領域的深入研究和運用，這類技術被用于土木結構中除無損檢測技術以外的最重要的整體性評估方法并得到廣泛的研究【1，7，9～11】。人們致力于基于振動測量值的整體性評估方法研究的另一個原因是，結構振動信息可以在橋梁運營過程中利用環(huán)境振動法獲得，因此這一方法具有實時監(jiān)測的潛力。

結構整體性評估方法可以歸結為模式識別法、系統(tǒng)識別法以及神經(jīng)網(wǎng)絡方法三大類【1】。結構模態(tài)參數(shù)常被用作結構的指紋特征，也是系統(tǒng)識別方法和神經(jīng)網(wǎng)絡法的主要輸入信息。另外，基于結構應變模態(tài)、應變曲率以及其他靜力響應的評估方法也在不同程度上顯示了各自的檢傷能力[10]。然而，盡管某些整體性評估技術已在一些簡單結構上有成功的例子，但還不能可靠地應用于復雜結構。阻礙這一技術進入實用的原因主要包括：①結構與環(huán)境中的不確定性和非結構因素影響；②測量信息不完備；③測量精度不足和測量信號噪聲；④橋梁結構贅余度大并且測量信號對結構局部損傷不敏感。

另外，從評估方法上，目前對大跨度橋梁的安全評估基本上仍然沿襲常規(guī)中小橋梁的定級評估方法，是一種主要圍繞結構的外觀狀態(tài)和正常使用性能進行的定性、粗淺的安全評價。

二、橋梁健康監(jiān)測新概念

橋梁健康監(jiān)測的基本內(nèi)涵即是通過對橋梁結構狀態(tài)的監(jiān)控與評估，為大橋在特殊氣候、交通條件下或橋梁運營狀況嚴重異常時觸發(fā)預警信號，為橋梁維護濰修與管理決策提供依據(jù)和指導。為此，監(jiān)測系統(tǒng)對以下幾個方面進行監(jiān)控：

·橋梁結構在正常環(huán)境與交通條件下運營的物理與力學狀態(tài)；

·橋梁重要非結構構件（加支座）和附屬設施（如振動控制元件）的工作狀態(tài)；

·結構構件耐久性；

·大橋所處環(huán)境條件；等等。

與傳統(tǒng)的檢測技術不同，大型橋梁健康監(jiān)測不僅要求在測試上具有快速大容量的信息采集與通訊能力，而且力求對結構整體行為的實時監(jiān)控和對結構狀態(tài)的智能化評估。

然而，橋梁結構健康監(jiān)測不僅僅只是為了結構狀態(tài)監(jiān)控與評估。由于大型橋梁（尤其是斜拉橋、懸索橋）的力學和結構特點以及所處的特定環(huán)境，在大橋設計階段完全掌握和預測結構的力學特性和行為是非常困難的。大跨度索交承橋梁的設計依賴于理論分析并過風洞、振動臺模擬試驗預測橋梁的動力性能并驗證其動力安全性。然而，結構理論分析常基于理想化的有限元離散模型，并且分析時常以很多假定條件為前提。在進行風洞或振動臺試驗時對大橋的風環(huán)境和地面運動的模擬也可能與真實橋位的環(huán)境不全相符。因此，通過橋梁健康監(jiān)測所獲得的實際結構的動靜力行為來驗證大橋的理論模型、計算假定具有重要的意義。事實上，國外一些重要橋梁在建立健康監(jiān)測系統(tǒng)時都強調(diào)利用監(jiān)測信息驗證結構的設計。

橋梁健康監(jiān)測信息反饋于結構設計的更深遠的意義在于，結構設計方法與相應的規(guī)范標準等可能得以改進；并且，對橋梁在各種交通條件和自然環(huán)境下的真實行為的理解以及對環(huán)境荷載的合理建模是將來實現(xiàn)橋?quot;虛擬設計"的基礎。

還應看到，橋梁健康監(jiān)測帶來的將不僅是監(jiān)測系統(tǒng)和對某特定橋梁設計的反思，它還可能并應該成為橋梁研究的"現(xiàn)場實驗室"。盡管橋梁抗風、抗震領域的研究成果以及新材料新工藝的出現(xiàn)不斷推動著橋梁的發(fā)展，但是，大跨度橋梁的設計中還存在很多未知和假定，超大跨度橋梁的設計也有許多問題需要研究。同時，橋梁結構控制與健康評估技術的深入研究與開發(fā)也需要結構現(xiàn)場試驗與調(diào)查。橋梁健康監(jiān)測為橋梁工程中的未知問題和超大跨度橋梁的研究提供了新的契機。由運營中的橋梁結構及其環(huán)境所獲得的信息不僅是理論研究和實驗室調(diào)查的補充，而且可以提供有關結構行為與環(huán)境規(guī)律的最真實的信息。另外，橋梁振動控制與健康評估技術的開發(fā)與應用性也需要現(xiàn)場試驗與調(diào)查。

綜上所述，大型橋梁健康監(jiān)測不只是傳統(tǒng)的橋梁檢測加結構評估新技術，而是被賦予了結構監(jiān)控與評估、設計驗證和研究與發(fā)展三方面的意義。

三、健康監(jiān)測系統(tǒng)設計

1．監(jiān)測系統(tǒng)設計準則

兩座大型橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的測點布置情況可以看出，兩個監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測項目與規(guī)模存在很大差異。這種差異除了橋型和橋位環(huán)境因素外，主要是因為對各監(jiān)測系統(tǒng)的投資額和（或）建立各個系統(tǒng)的目的（或者說是對系統(tǒng)的功能要求）不同。因此，橋梁監(jiān)測系統(tǒng)的設計實際上有意或無意地遵循著某些準則。

顯然，監(jiān)測系統(tǒng)的設計應該首先考慮建立該系統(tǒng)的目的和功能。上節(jié)所述的橋梁健康監(jiān)測三方面的意義也正是橋梁健康監(jiān)測的目的和功能所在。對于特定的橋梁，建立健康監(jiān)測系統(tǒng)的目的可以是橋梁監(jiān)控與評估，或是設計驗證，甚至以研究發(fā)展為目的；也可以是三者之二甚至全部。一旦建立系統(tǒng)的目的確定，系統(tǒng)的監(jiān)測項目就可以基本上確定。另外，監(jiān)測系統(tǒng)中各監(jiān)測項目的規(guī)模以及所采用的傳感儀器和通信設備等的確定需要考慮投資的限度。因此在設計監(jiān)測系統(tǒng)時必須對監(jiān)測系統(tǒng)方案進行成本一效益分析。成本-效益分析是建立高效、合理的監(jiān)測系統(tǒng)的前提。

根據(jù)功能要求和成本一效益分析可以將監(jiān)測項目和測點數(shù)設計到所需的范圍，可以最優(yōu)化地選擇并安裝系統(tǒng)硬件設施。因此，功能要求和效益-成本分析是設計橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的兩大準則。

2．監(jiān)測項目

不同的功能目標所要求的監(jiān)測項目不盡相同。絕大多數(shù)大跨度橋梁監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測項目都是從結構監(jiān)控與評估出發(fā)的，個別也兼顧結構設計驗證甚至部分監(jiān)測項目以橋梁問題的研究為目的[5]。文獻［12］通過對國內(nèi)多座運營中的斜拉橋進行大量病害調(diào)查與檢測分析，提出了用于斜拉橋狀態(tài)監(jiān)控與評估的頗具代表性的監(jiān)測項目。

如果監(jiān)測系統(tǒng)考慮具有結構設計驗證的功能，那就要獲得較多結構系統(tǒng)識別所須要的信息。因此，對于大跨度余支承橋梁，須要較多的傳感器布置于橋塔、加勁梁以及纜索/拉索各部位，以獲得較為詳細的結構動力行為并驗證結構設計時的動力分析模型和響應預測。另外，在支座、擋塊以及某些連結部位須安設傳感器拾取反映其傳力、約束狀況等的信息。

目前，某些監(jiān)測系統(tǒng)以開發(fā)結構整體性與安全性評估技術為目的之一。結合橋梁問題研究的監(jiān)測系統(tǒng)雖不多見，但有些系統(tǒng)也有監(jiān)測項目是專為研究服務的。與理論研究相關的監(jiān)測項目可以根據(jù)待研究問題的性質(zhì)來確定。從目前橋梁工程的發(fā)展狀況看，以下幾方面的問題可以借助橋梁健康監(jiān)測進行深入研究或論證。

·抗風方面：包括風場特性觀測、結構在自然風場中的行為以及抗風穩(wěn)定性。

·抗震方面：包括研究各種場地地面運動的空間與時間變化、土-結構相互作用、行波效應、多點激勵對結構響應的影響等。通過對墩頂與墩底應變、變形及加速度的監(jiān)測建立恢復力模型對橋梁的抗震分析具有重要的意義。

·結構整體行為方面：包括研究結構在強風、強地面運動下的非線性特性，橋址處環(huán)境條件變化對結構動力特性、靜力狀態(tài)（內(nèi)力分布、變形）的影響等。這對于發(fā)展基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的整體性評估方法非常重要。

·結構局部問題：例如邊界、聯(lián)接條件，鋼梁焊縫疲勞及其他疲勞問題，結合梁結合面（包括剪力鍵）的破壞機制，等等。索支承橋梁纜（拉）索和吊桿的振動與減振、局部損傷機制等也值得進一步觀察研究。

·耐久性問題：橋梁結構中的耐久性問題尚有許多問題須要深入研究。纜（拉）索與吊桿的腐蝕、銹蝕問題尤須重視。

·基礎：大直徑樁的采用也帶來一些設計問題，直接套用原先用于中等直徑樁的計算方法不很合理。借助大型橋梁監(jiān)測系統(tǒng)調(diào)查大直徑樁的變形規(guī)律、研究樁的承載力問題，也是設計部門的需要。

四、小結

（1）橋梁結構健康監(jiān)測不只是傳統(tǒng)的橋梁檢測技術的簡單改進，而是運用現(xiàn)代傳感與通信技術，實時監(jiān)測橋梁運營階段在各種環(huán)境條件下的結構響應與行為，獲取反映結構狀況和環(huán)境因素的各種信息，由此分析結構健康狀態(tài)、評估結構的可靠性，為橋梁的管理與維護決策提供科學依據(jù)。同時，大型橋梁結構健康監(jiān)測對于驗證與改進結構設計理論與方法、開發(fā)與實現(xiàn)各種結構控制技術以及深入研究大型橋梁結構的未知問題具有重要意義。因此，健康監(jiān)測為橋梁工程的發(fā)展開辟了新的空間。

篇（2）

0引言

近年來，隨著信息和網(wǎng)絡技術的高速發(fā)展以及政治、經(jīng)濟或者軍事利益的驅(qū)動，計算機和網(wǎng)絡基礎設施，特別是各種官方機構的網(wǎng)站，成為黑客攻擊的熱門目標。近年來對電子商務的熱切需求，更加激化了這種入侵事件的增長趨勢。由于防火墻只防外不防內(nèi)，并且很容易被繞過，所以僅僅依賴防火墻的計算機系統(tǒng)已經(jīng)不能對付日益猖獗的入侵行為，對付入侵行為的第二道防線——入侵檢測系統(tǒng)就被啟用了。

1入侵檢測系統(tǒng)（IDS）概念

1980年，JamesP.Anderson第一次系統(tǒng)闡述了入侵檢測的概念，并將入侵行為分為外部滲透、內(nèi)部滲透和不法行為三種，還提出了利用審計數(shù)據(jù)監(jiān)視入侵活動的思想[1]。即其之后,1986年DorothyE.Denning提出實時異常檢測的概念[2]并建立了第一個實時入侵檢測模型，命名為入侵檢測專家系統(tǒng)（IDES），1990年，L.T.Heberlein等設計出監(jiān)視網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流的入侵檢測系統(tǒng)，NSM(NetworkSecurityMonitor)。自此之后，入侵檢測系統(tǒng)才真正發(fā)展起來。

Anderson將入侵嘗試或威脅定義為：潛在的、有預謀的、未經(jīng)授權的訪問信息、操作信息、致使系統(tǒng)不可靠或無法使用的企圖。而入侵檢測的定義為[4]：發(fā)現(xiàn)非授權使用計算機的個體（如“黑客”）或計算機系統(tǒng)的合法用戶濫用其訪問系統(tǒng)的權利以及企圖實施上述行為的個體。執(zhí)行入侵檢測任務的程序即是入侵檢測系統(tǒng)。入侵檢測系統(tǒng)也可以定義為：檢測企圖破壞計算機資源的完整性，真實性和可用性的行為的軟件。

入侵檢測系統(tǒng)執(zhí)行的主要任務包括[3]：監(jiān)視、分析用戶及系統(tǒng)活動；審計系統(tǒng)構造和弱點；識別、反映已知進攻的活動模式，向相關人士報警；統(tǒng)計分析異常行為模式；評估重要系統(tǒng)和數(shù)據(jù)文件的完整性；審計、跟蹤管理操作系統(tǒng)，識別用戶違反安全策略的行為。入侵檢測一般分為三個步驟：信息收集、數(shù)據(jù)分析、響應。

入侵檢測的目的：（1）識別入侵者；（2）識別入侵行為；（3）檢測和監(jiān)視以實施的入侵行為；（4）為對抗入侵提供信息，阻止入侵的發(fā)生和事態(tài)的擴大；

2入侵檢測系統(tǒng)模型

美國斯坦福國際研究所（SRI）的D.E.Denning于1986年首次提出一種入侵檢測模型[2]，該模型的檢測方法就是建立用戶正常行為的描述模型，并以此同當前用戶活動的審計記錄進行比較，如果有較大偏差，則表示有異常活動發(fā)生。這是一種基于統(tǒng)計的檢測方法。隨著技術的發(fā)展，后來人們又提出了基于規(guī)則的檢測方法。結合這兩種方法的優(yōu)點，人們設計出很多入侵檢測的模型。通用入侵檢測構架（CommonIntrusionDetectionFramework簡稱CIDF）組織，試圖將現(xiàn)有的入侵檢測系統(tǒng)標準化，CIDF闡述了一個入侵檢測系統(tǒng)的通用模型（一般稱為CIDF模型）。它將一個入侵檢測系統(tǒng)分為以下四個組件：

事件產(chǎn)生器(EventGenerators)

事件分析器(Eventanalyzers)

響應單元(Responseunits)

事件數(shù)據(jù)庫(Eventdatabases)

它將需要分析的數(shù)據(jù)通稱為事件，事件可以是基于網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)包也可以是基于主機的系統(tǒng)日志中的信息。事件產(chǎn)生器的目的是從整個計算機環(huán)境中獲得事件，并向系統(tǒng)其它部分提供此事件。事件分析器分析得到的事件并產(chǎn)生分析結果。響應單元則是對分析結果做出反應的功能單元，它可以做出切斷連接、修改文件屬性等強烈反應。事件數(shù)據(jù)庫是存放各種中間和最終數(shù)據(jù)的地方的通稱，它可以是復雜的數(shù)據(jù)庫也可以是簡單的文本文件。

3入侵檢測系統(tǒng)的分類：

現(xiàn)有的IDS的分類，大都基于信息源和分析方法。為了體現(xiàn)對IDS從布局、采集、分析、響應等各個層次及系統(tǒng)性研究方面的問題，在這里采用五類標準：控制策略、同步技術、信息源、分析方法、響應方式。

按照控制策略分類

控制策略描述了IDS的各元素是如何控制的，以及IDS的輸入和輸出是如何管理的。按照控制策略IDS可以劃分為，集中式IDS、部分分布式IDS和全部分布式IDS。在集中式IDS中，一個中央節(jié)點控制系統(tǒng)中所有的監(jiān)視、檢測和報告。在部分分布式IDS中，監(jiān)控和探測是由本地的一個控制點控制，層次似的將報告發(fā)向一個或多個中心站。在全分布式IDS中，監(jiān)控和探測是使用一種叫“”的方法，進行分析并做出響應決策。

按照同步技術分類

同步技術是指被監(jiān)控的事件以及對這些事件的分析在同一時間進行。按照同步技術劃分，IDS劃分為間隔批任務處理型IDS和實時連續(xù)性IDS。在間隔批任務處理型IDS中，信息源是以文件的形式傳給分析器，一次只處理特定時間段內(nèi)產(chǎn)生的信息，并在入侵發(fā)生時將結果反饋給用戶。很多早期的基于主機的IDS都采用這種方案。在實時連續(xù)型IDS中，事件一發(fā)生，信息源就傳給分析引擎，并且立刻得到處理和反映。實時IDS是基于網(wǎng)絡IDS首選的方案。

按照信息源分類

按照信息源分類是目前最通用的劃分方法，它分為基于主機的IDS、基于網(wǎng)絡的IDS和分布式IDS?；谥鳈C的IDS通過分析來自單個的計算機系統(tǒng)的系統(tǒng)審計蹤跡和系統(tǒng)日志來檢測攻擊?；谥鳈C的IDS是在關鍵的網(wǎng)段或交換部位通過捕獲并分析網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包來檢測攻擊。分布式IDS，能夠同時分析來自主機系統(tǒng)日志和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流，系統(tǒng)由多個部件組成，采用分布式結構。

按照分析方法分類

按照分析方法IDS劃分為濫用檢測型IDS和異常檢測型IDS。濫用檢測型的IDS中，首先建立一個對過去各種入侵方法和系統(tǒng)缺陷知識的數(shù)據(jù)庫，當收集到的信息與庫中的原型相符合時則報警。任何不符合特定條件的活動將會被認為合法，因此這樣的系統(tǒng)虛警率很低。異常檢測型IDS是建立在如下假設的基礎之上的，即任何一種入侵行為都能由于其偏離正?；蛘咚谕南到y(tǒng)和用戶活動規(guī)律而被檢測出來。所以它需要一個記錄合法活動的數(shù)據(jù)庫，由于庫的有限性使得虛警率比較高。

按照響應方式分類

按照響應方式IDS劃分為主動響應IDS和被動響應IDS。當特定的入侵被檢測到時，主動IDS會采用以下三種響應：收集輔助信息；改變環(huán)境以堵住導致入侵發(fā)生的漏洞；對攻擊者采取行動（這是一種不被推薦的做法，因為行為有點過激）。被動響應IDS則是將信息提供給系統(tǒng)用戶，依靠管理員在這一信息的基礎上采取進一步的行動。

4IDS的評價標準

目前的入侵檢測技術發(fā)展迅速，應用的技術也很廣泛，如何來評價IDS的優(yōu)缺點就顯得非常重要。評價IDS的優(yōu)劣主要有這樣幾個方面[5]：（1）準確性。準確性是指IDS不會標記環(huán)境中的一個合法行為為異常或入侵。（2）性能。IDS的性能是指處理審計事件的速度。對一個實時IDS來說，必須要求性能良好。（3）完整性。完整性是指IDS能檢測出所有的攻擊。（4）故障容錯（faulttolerance）。當被保護系統(tǒng)遭到攻擊和毀壞時，能迅速恢復系統(tǒng)原有的數(shù)據(jù)和功能。（5）自身抵抗攻擊能力。這一點很重要，尤其是“拒絕服務”攻擊。因為多數(shù)對目標系統(tǒng)的攻擊都是采用首先用“拒絕服務”攻擊摧毀IDS，再實施對系統(tǒng)的攻擊。（6）及時性（Timeliness）。一個IDS必須盡快地執(zhí)行和傳送它的分析結果，以便在系統(tǒng)造成嚴重危害之前能及時做出反應，阻止攻擊者破壞審計數(shù)據(jù)或IDS本身。

除了上述幾個主要方面，還應該考慮以下幾個方面：（1）IDS運行時，額外的計算機資源的開銷；（2）誤警報率／漏警報率的程度；（3）適應性和擴展性；（4）靈活性；（5）管理的開銷；（6）是否便于使用和配置。

5IDS的發(fā)展趨

隨著入侵檢測技術的發(fā)展，成型的產(chǎn)品已陸續(xù)應用到實踐中。入侵檢測系統(tǒng)的典型代表是ISS（國際互聯(lián)網(wǎng)安全系統(tǒng)公司）公司的RealSecure。目前較為著名的商用入侵檢測產(chǎn)品還有：NAI公司的CyberCopMonitor、Axent公司的NetProwler、CISCO公司的Netranger、CA公司的Sessionwall－3等。國內(nèi)的該類產(chǎn)品較少，但發(fā)展很快，已有總參北方所、中科網(wǎng)威、啟明星辰等公司推出產(chǎn)品。

人們在完善原有技術的基礎上，又在研究新的檢測方法，如數(shù)據(jù)融合技術，主動的自主方法，智能技術以及免疫學原理的應用等。其主要的發(fā)展方向可概括為：

（1）大規(guī)模分布式入侵檢測。傳統(tǒng)的入侵檢測技術一般只局限于單一的主機或網(wǎng)絡框架，顯然不能適應大規(guī)模網(wǎng)絡的監(jiān)測，不同的入侵檢測系統(tǒng)之間也不能協(xié)同工作。因此，必須發(fā)展大規(guī)模的分布式入侵檢測技術。

（2）寬帶高速網(wǎng)絡的實時入侵檢測技術。大量高速網(wǎng)絡的不斷涌現(xiàn)，各種寬帶接入手段層出不窮，如何實現(xiàn)高速網(wǎng)絡下的實時入侵檢測成為一個現(xiàn)實的問題。

（3）入侵檢測的數(shù)據(jù)融合技術。目前的IDS還存在著很多缺陷。首先，目前的技術還不能對付訓練有素的黑客的復雜的攻擊。其次，系統(tǒng)的虛警率太高。最后，系統(tǒng)對大量的數(shù)據(jù)處理，非但無助于解決問題，還降低了處理能力。數(shù)據(jù)融合技術是解決這一系列問題的好方法。

（4）與網(wǎng)絡安全技術相結合。結合防火墻，病毒防護以及電子商務技術，提供完整的網(wǎng)絡安全保障。

6結束語

在目前的計算機安全狀態(tài)下，基于防火墻、加密技術的安全防護固然重要，但是，要根本改善系統(tǒng)的安全現(xiàn)狀，必須要發(fā)展入侵檢測技術，它已經(jīng)成為計算機安全策略中的核心技術之一。IDS作為一種主動的安全防護技術，提供了對內(nèi)部攻擊、外部攻擊和誤操作的實時保護。隨著網(wǎng)絡通信技術安全性的要求越來越高，入侵檢測技術必將受到人們的高度重視。

參考文獻：

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0引言

監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)是融計算機技術、通信技術、控制技術和電子技術為一體的綜合自動化產(chǎn)品，當將其作為一種安全預防技術設施應用到工業(yè)生產(chǎn)和社會生活中時，就稱其為安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。在我國的工業(yè)安全事故中，煤炭工業(yè)的安全事故較為頻發(fā)且性質(zhì)嚴重，尤其以生產(chǎn)礦井瓦斯爆炸事故最為突出。為此，國家有關安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門專門制定了“先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控，以風定產(chǎn)”的十二字指導方針，由此可見，煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中的重要地位。

1煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)組成

根據(jù)所述及概念，監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的功能一是“測”，即檢測各種環(huán)境安全參數(shù)、設備工況參數(shù)、過程控制參數(shù)等；二是“控”，即根據(jù)檢測參數(shù)去控制安全裝置、報警裝置、生產(chǎn)設備、執(zhí)行機構等。若系統(tǒng)僅用于生產(chǎn)過程的監(jiān)測，當安全參數(shù)達到極限值時產(chǎn)生顯示及聲、光報警等輸出，此類系統(tǒng)一般稱為監(jiān)測系統(tǒng)；除監(jiān)測外還參與一些簡單的開關量控制，如斷電、閉鎖等，此類系統(tǒng)一般稱為監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。

煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測控系統(tǒng)層次上一般是分為兩級或三級管理的計算機集散系統(tǒng)，一般包含測控分站級和中心站級。每個測控分站負責某幾路傳感器信號的采集和某個執(zhí)行機構的控制，實現(xiàn)了采集、控制分散；中心站負責數(shù)據(jù)的處理、儲存、傳輸，實現(xiàn)了管理的集中。中心站與分站和計算機網(wǎng)絡之間的通信、傳感器到測控分站的數(shù)據(jù)傳輸、測控分站到執(zhí)行或控制裝置信號的傳輸，是通過傳輸信道實現(xiàn)的。

監(jiān)測系統(tǒng)一般由地面中心站，井下工作站，傳輸系統(tǒng)三部分組成。地面中心站一般有傳輸接口裝置和若干臺計算機，電源，數(shù)據(jù)處理及系統(tǒng)運行軟件，存貯、打印、顯示等裝置組成。為了計算機穩(wěn)定工作，一般還配備了機房恒溫調(diào)節(jié)，不間斷電源等輔助設施。

井下分站和傳感器構成井下工作站。井下分站的作用是，一方面對傳感器送來的信號進行處理，使其轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)男盘査偷降孛嬷行恼?；另一方面，將地面中心站發(fā)來的指令或從傳感器送來應由分站處理的有關信號經(jīng)處理后送至指定執(zhí)行部件，以完成預定的處理任務，如報警、斷電、控制局扇開啟等；并向傳感器提供電源。

傳輸系統(tǒng)是用來將井下信息傳輸至地面和將地面中心站監(jiān)控指令傳輸至井下分站的信息媒介。信道，信息傳輸?shù)耐ǖ溃O(jiān)測系統(tǒng)大多采用專用通訊電纜作為信道。

傳感器與分站之間一般采用直接傳輸方式。我國國家標準規(guī)定傳感器的輸出信號應滿足以下幾種信號：模擬量信號有三種，頻率輸出（5～15HZ）；電流輸出為0～5mA；電壓輸出為0～100mV；開關量信號輸出一般有±0.1mA、±5mA和200～1000HZ等。

2煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)技術指標

根據(jù)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的組成，其主要技術指標，主要是以組成系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)的技術指標為特征。

2.1測控分站容量：是輸入、輸出量的個數(shù)及類型。例如，模入8，開入4個接點信號、4個電流形式信號等；開出4個TTL電平、4個繼電器觸點輸出等。

接配傳感器：是指所接配傳感器的種類、型號、測量范圍、輸出信號形式、供電電壓、精度等。

檢測精度：是反映分站性能優(yōu)劣的主要指標之一，一般用滿量程的相對誤差來表示。數(shù)值越小，則檢測精度越高。

另外，還有分辨率、轉(zhuǎn)換時間、傳輸距離等指標。

2.2中心站主機型號及配置：CPU型號，內(nèi)存容量，硬盤容量，軟驅(qū)數(shù)量、規(guī)格，配置外設的種類、型號、數(shù)量等，另外，還有備用主機的情況。

容量：即系統(tǒng)可帶分站的數(shù)量，例如，井下100個分站，地面10個分站。

傳輸速率：數(shù)字傳輸?shù)牟ㄌ芈?，例如?00bit/s，1200bit/s。波特率越高，傳輸效率越高。

另外，還有傳輸距離、可靠性等指標。

2.3系統(tǒng)信息管理軟件開放性好：組態(tài)軟件數(shù)據(jù)庫提供了開放數(shù)據(jù)訪問接口，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的二次開發(fā)。

安全性良好：所有的設計方案都充分考慮了系統(tǒng)的安全性，使用采集系統(tǒng)對監(jiān)控系統(tǒng)的影響達到最小。

數(shù)據(jù)容量大：采用虛擬內(nèi)存管理技術，理論上數(shù)據(jù)存儲是無限制的（受硬盤空間和內(nèi)存大小的影響）。

另外，還有響應速度、運行是否穩(wěn)定、擴展性是否強、兼容性好等衡量指標。

2.4防爆及防爆標志根據(jù)國家標準的規(guī)定，爆炸危險環(huán)境用電設備分為2類。有瓦斯爆炸危險的礦井使用的電氣設備為I類，除瓦斯礦井以外的爆炸危險場所使用的電氣設備為II類。II類電氣設備又分為A、B、C三級，這是根據(jù)使用場所的爆炸性混合物最大試驗安全間隙或最小點燃電流來分的。II類電氣設備還按最高表面溫度的不同，分為T1-T6共6組。防爆型設備在外殼上的總標志為：“Ex”。

防爆型電氣設備按防爆結構的不同，可以分為以下幾種類型：增安型、隔爆型、本質(zhì)安全型、通風充氣型、充油型、無火花型、特殊型等等。

3煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的種類

監(jiān)測系統(tǒng)按工作側(cè)重點分為環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和工況監(jiān)測系統(tǒng)兩大類。每種系統(tǒng)又可能包含若干子系統(tǒng)。如環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)可能配備瓦斯突出預報子系統(tǒng)、頂板監(jiān)測子系統(tǒng)；工況監(jiān)測系統(tǒng)可能配有綜采監(jiān)控、膠帶監(jiān)控等各類子系統(tǒng)。

環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)一般側(cè)重于監(jiān)測采掘工作面、機電硐室、采區(qū)主要進回風道等自然環(huán)境的參數(shù)，其主要功能為監(jiān)測低濃度沼氣（4%以下）、高濃度沼氣（4%～100%）、一氧化碳、二氧化碳、氧氣、溫度、風量、風速、負壓、礦壓、地下水、通風設施、煤塵、煙霧等參數(shù)，除實時顯示檢測數(shù)據(jù)外，還應按《煤礦安全規(guī)程》的要求及各礦井實際情況，在一定地點及工作場所設置報警（燈光、音響）和執(zhí)行裝置，以便防止和預報災害。

工況監(jiān)測系統(tǒng)一般側(cè)重于監(jiān)測機電設備，其主要監(jiān)測參數(shù)有采區(qū)產(chǎn)量、井下煤倉煤位、采煤機機組位置、運輸機械、提升機械監(jiān)控、設備故障監(jiān)測及效率監(jiān)測等等。但生產(chǎn)工況監(jiān)測信息并非全部要傳輸?shù)郊斜O(jiān)控系統(tǒng)之中。

一些大的監(jiān)控系統(tǒng)通常包括環(huán)境監(jiān)測與工況監(jiān)測兩大功能，適應性更為廣泛。

4煤礦安全環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的結構

煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)結構分為集中式和分布式。

4.1集中式集中式控制是一種中心計算機直接控制被控對象的系統(tǒng)。其特點是信息采集、分析處理、信道管理，控制功能均由地面中心站計算機完成。數(shù)據(jù)傳輸量大、負擔繁重，中心站計算機是系統(tǒng)關鍵性節(jié)點，當中心站和傳輸通道發(fā)生故障時，將導致整個系統(tǒng)的癱瘓。:

集中式控制系統(tǒng)大多為星型結構，其特點是結構簡單，將多個節(jié)點連接到一個中心節(jié)點即可；增加、擴展節(jié)點十分方便。中心節(jié)點是整個系統(tǒng)的“瓶頸”，該系統(tǒng)的可靠性很大程度上取決于中心節(jié)點。

篇（4）

1汽輪機監(jiān)測保護系統(tǒng)概述

汽輪機熱工監(jiān)視和保護系統(tǒng)以及由其所組成的信號報警系統(tǒng)和保護控制系統(tǒng)，是保護汽輪機安全運行的重要設備。隨著機組容量的增大，汽輪機安全監(jiān)視和保護就顯得更加重要，同時對汽輪機的安全監(jiān)視和保護裝置動作的準確性和可靠性也提出了更高的要求。原有及早期設計的保護系統(tǒng)大多為繼電器及硬件邏輯搭接的，可靠性較差，維護量較大。汽輪機振動及監(jiān)控保護系統(tǒng)是為了監(jiān)視汽輪機在運行過程中主軸和軸承的振動狀況及大軸彎曲而設計的，它由振動監(jiān)視組件，速度監(jiān)視組件和偏心監(jiān)視組件三部分組成，每個部分可由用戶的需要提供若干組件，以完成用戶需要監(jiān)視的測點。其中監(jiān)視振動組件和偏心監(jiān)視組件配渦流傳感器，用來監(jiān)視主軸的振動狀況，渦流傳感器的輸出信號大小為－4—-20V，它是一個含有直流分量的交流信號，速度監(jiān)視組件配電磁式傳感器，用來監(jiān)視軸瓦的振動情況。

2汽輪機監(jiān)測保護系統(tǒng)監(jiān)視組件

振動監(jiān)視組件是以單片機為核心研制的，為了對輸入信號進行有效的處理，要求所選用的CPU速度快，集成度高，指令系統(tǒng)簡單，根據(jù)目前世界上在線控制發(fā)展的趨勢和市場上提供的產(chǎn)品，監(jiān)視組件選用8098單片機。8098單片機為準16位單片機，外接芯片簡單，具有16位處理速度，典型指令的執(zhí)行時間為2μs，它的主要特性：十六位中央處理器；具有高效的指令系統(tǒng)；集成了采樣保持器和四路十位A/D轉(zhuǎn)換器；具有高速輸入口HSI，高速輸出口HSO和脈寬調(diào)制輸出PWM；具有監(jiān)視定時器，可以在產(chǎn)生軟硬件故障時，使系統(tǒng)復位，恢復CPU工作。監(jiān)視保護系統(tǒng)的設計方法和步驟分為：系統(tǒng)總體設計，硬件設計，軟件設計。它是指根據(jù)測量系統(tǒng)的功能要求和技術特性，反復進行系統(tǒng)構思，綜合考慮硬件和軟件的特點，原則：能用軟件實現(xiàn)的就不用硬件，但值得一提的是軟件會占用CPU的時間。為了縮短研制周期，盡可能利用熟悉的機型或利用現(xiàn)有的資料進行改進和移值，并采用可利用的軟硬件資源，然后根據(jù)系統(tǒng)的要求增加所需要的功能，在完全滿足系統(tǒng)功能的同時，為提高系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性，還必須充分考慮到系統(tǒng)的抗干擾能力。

3汽輪機監(jiān)測保護系統(tǒng)的硬件設計

主要是指單片機的選擇和功能擴展，傳感器的選擇，I/O口的選擇，通道的配置，人機對話設備的配置。振動監(jiān)視組件由三個相互聯(lián)系的部分組成，分別是顯示板模塊，主板模塊，繼電器板模塊。矢量監(jiān)視組件原理圖如下：

模擬通道設計：

8098內(nèi)有一個脈沖寬度調(diào)置器PWM可用來完成數(shù)字信號至模擬信號的轉(zhuǎn)換。我們將PWM用于產(chǎn)生鍵相輸入比較電路的界限電壓。同時8098單片機的HSO也可以軟件編程構成脈沖調(diào)寬輸出，我們利用HSO.0、HSO.1構成兩路脈沖調(diào)寬輸出,用于通頻振幅及1信頻振幅模擬量輸出.脈沖調(diào)寬輸出信號TTL電平的調(diào)制脈沖,經(jīng)CD4053緩沖電平變換.使信號振幅變?yōu)?－5V，再經(jīng)過RC濾波，得到直流電壓信號，再經(jīng)過一級同相跟隨，實現(xiàn)阻抗變換，得到要求的0－2.5V或1－5V的直流電壓信號輸出，其輸出阻抗R0=0.電壓信號經(jīng)V/I轉(zhuǎn)換，便可得到0－10mA或4－20mA電流輸出。顯示接口：

顯示接口采用8279芯片，可直接與8098單片機相連，其工作方式可通過編程設定。接口電路采用了通用的可編程鍵盤，顯示器接口器件8279，它是鍵盤顯示控件的專用器件，與單片機接口簡單方便，其工作方式可通過編程設置。8279的監(jiān)測輸入線RL0－RL7工作再選通輸入方式，可輸入8個撥動開關信號，以選擇該系統(tǒng)的工作方式。

I/O通道擴展：

8098單片機本身只有32根I/O線，其中16根作為系統(tǒng)地址、數(shù)據(jù)總線，8根HIS/HSO線，4根模擬量輸入線，還有4根多功能線，可用作TXD、RXD以及外中斷輸入、脈寬調(diào)制輸出，這些I/O口各有用途，監(jiān)視組件為了進行參數(shù)設定及響應系統(tǒng)監(jiān)視組件信號，必須進行I/O功能擴展。當單片機提供的I/O接口不夠用時，需要擴展I/O接口以實現(xiàn)TSI功能。8098有四個端口即p0、p2、p3、p4，共32根I/O線，監(jiān)視保護系統(tǒng)設計時，p0一部分作為模擬量輸入線；p2一部分作為串行口，另有一部分作為脈沖寬度調(diào)制輸出；p3作為數(shù)據(jù)總線和地址總線低八位復用；p4的一部分提供地址總線的高八位。I/O通道擴展電路：一種以8155作為接口，另一種以8255作為接口。接口主要有8155，8255，8279，EPROM選用的是2764，掉電保護用的是EPROM2864。8155和8255是作為普通的輸入和輸出口使用的，它們主要用于設定開關狀態(tài)的輸入及報警狀態(tài)的輸出。8279是顯示接口，用來控制顯示器的顯示，監(jiān)控保護系統(tǒng)顯示部分采用的是由128根發(fā)光二極管組成的兩根光柱，每根光柱對應一根通道。8279的回掃線RL0－RL7用作選通輸入方式。

4汽輪機監(jiān)測保護系統(tǒng)的軟件設計

主要是應用軟件的設計。根據(jù)系統(tǒng)功能要求設計。在設計應用軟件時，必須考慮到單片機的指令系統(tǒng)和軟件功能，并與硬件統(tǒng)籌考慮。單片機的系統(tǒng)開發(fā)，其軟件設計不可能相對于硬件而獨立，其軟件總要與硬件結合在一起，實現(xiàn)要求的功能。當應用系統(tǒng)總體方案一經(jīng)審定，硬件系統(tǒng)設定基本定型，大量的工作將是軟件系統(tǒng)的程序設計與調(diào)試。振動監(jiān)視組件軟件的設計采用模塊編程法，模塊法的優(yōu)點是把一個較為復雜的程序化為編制和裝配幾個比較簡單的程序，使程序設計容易實現(xiàn)。由于塊與塊之間具有一定的獨立性，如果其程序模塊需要修改或變動時，將只影響模塊內(nèi)部程序，而對其它程序模塊的影響很小，或基本沒影響就很方便，它主要由下面幾個部分組成：標準的自檢程序模塊；采樣以及通道計算程序模塊；設定值調(diào)整程序模塊，報警程序模塊。

自檢程序模塊：該模塊檢查系統(tǒng)的電源電壓是否正常，系統(tǒng)將以故障碼的形式提示用戶：系統(tǒng)電源出現(xiàn)故障，并指出哪一路電源處于故障狀態(tài)。系統(tǒng)得自檢功能由上電自檢，循環(huán)自檢和用戶請求自檢三部分組成。在自檢過程中，系統(tǒng)解除所有形式的保護。如果自檢過程中發(fā)現(xiàn)故障，那么監(jiān)視保護系統(tǒng)一直處于自檢狀態(tài)，直至用戶排除了故障為止。

采樣及通道值計算程序模塊：本程序模塊首先對監(jiān)視保護系統(tǒng)處于的狀態(tài)進行判斷，這些狀態(tài)是指監(jiān)視保護系統(tǒng)是否處于通道旁路和危險旁路，如果監(jiān)視保護系統(tǒng)某一通道處于旁路狀態(tài)，那么解除繼電器報警，系統(tǒng)正常燈熄，旁路燈亮，同時通道指示值為0。如果監(jiān)視保護系統(tǒng)某一通道沒有被旁路，則啟動該通道的A/D轉(zhuǎn)換，隨后將采集的數(shù)字信號進行濾波，計算得到通道值。模擬量輸出通道輸出代表該通道值的標準電流值0－10mA.DC或4－20mA.DC。

設定值調(diào)整程序模塊：設定值包括警告設定值和危險設定值兩個，它存放在EPROM2864中，即使斷電，存放在其中的值也不會丟失，顯示面板上的“警告”或“危險”鍵按下，棒狀光柱上將顯示警告或危險設定值，如果要對設定值進行調(diào)整，還需要按下主線路板上的設定開關，再按下面板上的“警告”或“危險”鍵，最好按下系統(tǒng)監(jiān)視面板上的“?”或“?”，即可對設定值調(diào)整。在軟件中，當設置點調(diào)整后，AF標志置零，程序根據(jù)AF標志判斷是否需要將條調(diào)整值重新寫入2864。

報警程序模塊：如果兩通道的測量值之差即差值超過警告或危險設定值，那么監(jiān)視保護系統(tǒng)將處于警告或危險狀態(tài)，這時顯示面板上的警告或危險報警燈亮，同時將驅(qū)動警告或危險繼電器，如果處于危險旁路狀態(tài)，那么僅僅是兩個通道的危險燈亮而危險繼電器則不動作。如果監(jiān)視組件處于通電抑制狀態(tài)，那么將解除所有形式的報警。

顯示程序模塊：顯示程序模塊執(zhí)行顯示雙通道的測量值、報警值以及四種故障代碼。在8098內(nèi)部RAM中，開設一個具有16個寄存器單元緩沖區(qū)，如80H-8FH。將緩沖區(qū)對半分成兩部分，每一部分的寄存單元寄存一個通道的顯示代碼。將顯示代碼送到8279的顯示緩沖區(qū)，8279可以自動掃描顯示。

中斷程序模塊：T1的溢出周期作為輸出脈沖信號的寬度，改變HSO高低電平的觸發(fā)時間就可以改變方波的占空比，從而改變輸出電流大小。

“大型汽輪發(fā)電機組性能監(jiān)測分析與故障診斷軟件系統(tǒng)”在仿真機上運行，能對仿真機運行工況進行監(jiān)視，也能通過實時數(shù)據(jù)庫與實際機組的計算機聯(lián)網(wǎng)，對實際運行機組工作狀況進行監(jiān)測和分析等。

參考文獻

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1.1傳感器質(zhì)量和性能較差

傳感器作為安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，保證其質(zhì)量和性能是高效運用安全監(jiān)控檢測系統(tǒng)的關鍵之一。但事實上，目前我國大多數(shù)煤礦開采中所應用的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)就存在傳感器質(zhì)量和性能較差的情況，傳感器質(zhì)量和性能較差具體表現(xiàn)為載體催化元件的應用效果差，容易影響傳感器的正常使用；傳感器制作工藝技術比較落后，會降低傳感器的使用性等。因各種因素而促使傳感器的質(zhì)量和性能降低是安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)當前存在的問題之一，需要通過有效的措施來調(diào)整和優(yōu)化，才能夠保證傳感器合理而有效的應用。

1.2通信協(xié)議不規(guī)范

所謂的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議不規(guī)范是指其缺乏符合礦井電氣防爆等特殊要求的總線標準，所以現(xiàn)有生產(chǎn)廠家的監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議幾乎都采用各自專用的，互不兼容。此種情況的存在使得我國安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議表現(xiàn)出不規(guī)范這一特點。而通信協(xié)議不規(guī)范的情況將會無法實現(xiàn)資源貢獻，相應的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的更新和升級就會受到一定的影響和阻礙，安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的應用效果受到一定程度的抑制。所以說，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議不規(guī)范也是導致此系統(tǒng)無法高效運用的因素之一。

2增強煤礦安全監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)運行效果的有效措施

煤礦開采是一項危險性較大的工作，在進行煤礦開采作業(yè)的過程中存在很多危險因素，一旦危險因素未得到有效的控制，很容易導致安全事故發(fā)生，不僅影響煤礦正常開采，還會導致人身受損。安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)合理而有效的運用能夠大大改善此種現(xiàn)狀，當然是是以保證安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)高效運用為前提。如何才能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)高效運用？作者結合相關的資料，提出以下幾點建議。

2.1研發(fā)高質(zhì)量、高性能的傳感器

傳感器作為煤礦安全監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分之一，其合理而有效的應用能夠提高安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的運行效果。而我國目前所應用的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的傳感器質(zhì)量和性能不佳，直接影響安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的合理應用。針對此種情況，作者建議應當充分利用不斷創(chuàng)新的科學技術來研發(fā)高質(zhì)量，高性能的傳感器，將其安裝在安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中，以此來提高監(jiān)控系統(tǒng)的應用性，為安全高效的煤礦開采創(chuàng)造條件。

2.2統(tǒng)一化規(guī)范化通信協(xié)議

上文中已經(jīng)充分說明當下我國煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議不規(guī)范，通信協(xié)議不規(guī)范將造成設備重復購置、系統(tǒng)補套受制于人和不能隨意進行軟硬件升級改造等后果。為了盡量避免此種情況出現(xiàn)在安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中，應當對安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議進行調(diào)整和約束，促使其規(guī)范化和統(tǒng)一化，從而保證我國所應用的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享，升級安全監(jiān)控檢測系統(tǒng)，使其合理而有效的應用。當然，實現(xiàn)通信協(xié)議統(tǒng)一化和規(guī)范化并不是非常容易的，需要我國推出很多規(guī)范性規(guī)程和標準對通信協(xié)議進行規(guī)范化處理。只有推出統(tǒng)一的。規(guī)范的通信協(xié)議，才能夠保證安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)能夠采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式、統(tǒng)一的升級模式、統(tǒng)一的系統(tǒng)資源，促使煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)能夠更加高效的應用。

2.3專家診斷、決策系統(tǒng)的優(yōu)化

盡管目前應用于煤礦開采中的安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的應用性，但同時它也存在不可忽視的問題，只有有效的處理安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題，才能夠真正意義上實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化，促使其性能更強，應用效果更好。如何才能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化？作者建議有此方面的專家對安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)進行詳細的、深入的、全面的診斷，準確的診斷出煤礦安全監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)存在的質(zhì)量問題，并針對煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題進行詳細的分析，制定合理的改善措施，改變系統(tǒng)功能單一、簡單的情況，使其性能、質(zhì)量等方面得到良好的優(yōu)化，更加合理的應用于煤礦開采中。

篇（6）

2.車輛識別算法

車輛識別的主要內(nèi)容是通過分析交通視頻圖像，從中獲取車輛的特征，用于從運動物體'R”提取出汽車。本文車輛的識別是通過對汽車輪廓的再分析，提取出輪廓內(nèi)連通區(qū)域的面積和包括汽車輪廓的最小四邊形的長寬比值作為汽車的特征量，進行汽車的識別。輪廓提取算法輸入的是一幅運動二值圖，目的是對連通的圖像進行邊界跟蹤，從而得到一個有序的、壓縮的、表征目標輪廓的邊界點集。本文的輪廓提取算法采用的是八領域的邊界跟蹤算法。圖中“P”代表當前像素點，其周圍8個像素點為點P的八鄰域，八鄰域的方向碼如圖3所示。八領域邊界跟蹤算法c5},}i先，系統(tǒng)從左到右，土到下對二值圖像進行掃描。如果點P(i.J一”為0o”且點P(i.J>為‘'t'，則記點P(i.,l)為邊界跟蹤的起始點PO，同時，設八領域的搜索方向碼dir的初值為70其次，按逆時針方向依次判斷當前點尸的八鄰域像素值是否為“I"。若當前搜索的像素r}不為.t.，則d介十主，繼續(xù)搜索，直到找到下一個邊界點，記為湯.同時記下該像素對應的坐標值和力‘向碼。母一個新邊界點的搜索，都要設置d行起始方向，dir的設置由公式1給出。不斷重復這個步驟，直到pn=p0。，邊界搜索結束，得到一個閉合的目標輪廓。dir=(dlr+7)mod6,diro為偶數(shù)(dir+6)mod氏dir為奇數(shù)(I)本文的設計中，搜索的足連通域最外層的邊界，即物體的輪廓。輪廓數(shù)據(jù)的壓縮.采用的是壓縮同一方向的點集，只用直線的兩端點來表示的方法。得到了物體的輪廓后，進而計算該輪廓內(nèi)連通區(qū)域面積的大小以及包圍輪廓的最小四邊形的長寬比值，用十從眾多的運動物體中篩選出汽車。圖9所示是汽車的識別結果，輸入的二值圖像(a)中，包含了行人和自行車以及大片的噪聲，利用本文提出的汽車識別算法，有效地在這些物體中提取出了汽車，如圖(h)所示。

3.車輛跟蹤算法

目標跟蹤算法需要具備實時性以及穩(wěn)定性，用于跟蹤的目標特征ipk不僅滿要具備尺度變化、旋轉(zhuǎn)不變性，還要求數(shù)據(jù)最小，具備獨特性。目前存在的跟蹤算法如粒子濾波算法、Camshift}0}算法，[1標特征量如灰度直方l婦、角點、紋理等信息都不適宜路面車輛的跟蹤。本文提出了質(zhì)心跟蹤算法。2i#輛汽車都有自己獨一無幾的行}i}1軌跡，同一時刻不Il的汽車其質(zhì)心位置相差比較大，日_同一輛汽車在前后兩ipr;i的質(zhì)心位置變化較小。此外，可以采用前后兩幀物體質(zhì)心的距離來進行汽車的匹配和跟蹤。質(zhì)心是包圍物體輪廓的最小四邊形的中心。運動物體以前后兩幀質(zhì)心的歐式距離作為匹配和跟蹤的依據(jù)，通過設置一較小的距離閩值n，對該趾離進行判斷。在距離閡值范圍內(nèi)的認為是同一物體。質(zhì)心匹配是通過兩個雙鏈表的查詢和比較來實現(xiàn)的。兩個鏈表.一個是.}y前鏈表，一個是歷史鏈表，分別用于保存當前幀和前一幀所有物體輪廓對應的信息。要匹配前后兩l隨對應的物體，就要在歷史鏈表中找到與當前鏈表一一對應的物體，并用當前鏈表的數(shù)據(jù)對歷史鏈表中對應物體節(jié)點的信息進行更新。因此，歷史鏈表隨時問更新，動態(tài)地保存著運動物體的信息。匹配算法的關鍵在于維護和更新歷史鏈表。歷史鏈表的更新操作分為3種悄況.一是對于新出現(xiàn)的物體，則應在歷史鏈表中添加該物體對應的節(jié)點信息:二是對于消失的物體，則應該在鏈表中刪除對應的節(jié)點信息:二是對于找到匹配的物體，則應用當前鏈表中物體的信息對歷史鏈表中對應的節(jié)點信息進行更新:因此.歷史鏈表的更新午要完成保持對原有物體跟蹤的同時，動態(tài)地添加新物體和刪除消失的物體。圖4是質(zhì)心跟蹤算法的效果圖。圖中顯示的是連續(xù)4幀的汽車跟蹤畫而，跟蹤到的汽車以不同的數(shù)字編碼表示。圖巾，同一輛汽車的標號始終未變.說明，路面車輛這4幀圖像中得到了準確地匹配和跟蹤。因此，本文提出的質(zhì)心跟蹤算法實時、有效、且準確無誤。

4.功能模塊設計

該模塊主要實現(xiàn)交通監(jiān)控中常用的功能。如車流量的統(tǒng)計、車輛行駛方向的判斷、車輛行駛速度的分析:記錄車輛的違章行為，如逆向行駛、違章停車、越線等?；谲囕v的匹配和跟蹤功能的實現(xiàn)，結合其他圖像分析的技術，還能便捷地實現(xiàn)其它路面車輛分析技術中所用到的功能。圖5顯示了一個簡單的車輛監(jiān)測系統(tǒng)的界面，畫面中包含了3個信息、:跟蹤到的汽車鑲-輛汽車以其質(zhì)心處的數(shù)字標號表示):汽車的行駛方向(以矩形框不同的顏色區(qū)分，黑表示向右行駛，白色表示向左行駛):不同行駛方向下的車流量(畫面的左上角和右上角以對應的顏色表示出車流量的統(tǒng)計情況)。

篇（7）

今年4月起，武漢大學、華中科技大學、中南財經(jīng)政法大學、武漢理工大學、華中師范大學、中國地質(zhì)大學(武漢)、武漢工程大學也引進了這一檢測系統(tǒng)。

萬航回憶說，當時著實有些緊張，提交前反復修改了幾次。她所在的文法與經(jīng)濟學院同年入學的兩年制碩士生紛紛慶幸：他們上半年已完成學位論文答辯。

和她一起參加檢測的十幾名碩士生，除她和另外一人復制率低于1%外，其他在3%至百分之十幾不等。

篇（8）

待檢測車輛需要經(jīng)過檢測通道，如圖1所示。將紅外攝像頭放置于通道中間，獲得車底部熱感應圖像。為了獲取較廣的視角以及較小形變的圖像，紅外攝像頭安放的仰角為40°。由于監(jiān)控室與檢測通道的距離較遠，且通道數(shù)較多，因此需要通過光端機將所獲取的視頻傳輸給監(jiān)控室控制臺PC機。檢測軟件根據(jù)本文提出的檢測算法對捕獲到的圖像進行分析，若判斷車輛底部藏人則向系統(tǒng)發(fā)出報警信號，以便其通過控制安全桿做出相應攔截措施。視頻傳輸示意圖，如圖2所示。

軟件設計

軟件設計采取的基本實現(xiàn)策略是先定位后檢測。首先進行運動車輛檢測，其次根據(jù)車輛的自身特征，定位可疑目標在車輛底部可能的藏匿部位。當區(qū)域定位完成后，對該區(qū)域進行感興趣區(qū)域（RegionOfInterest，ROI）的選取。最后對ROI進行檢測，判斷是否藏人。檢測系統(tǒng)流程圖如圖3所示。通過對車輛的掃描檢測過程，查出藏匿于車底的可疑目標，實現(xiàn)自動檢測。

1圖像去噪

圖像去噪是圖像預處理的一個環(huán)節(jié)，也是整個圖像預處理中的關鍵一步。在對運動車輛定位的過程中，針對車輛與環(huán)境對比度大、信息豐富，受噪聲影響較小等特點，只需對圖像采用常規(guī)的均值濾波進行處理。而在檢測目標時，為了在去除噪聲的同時，最大程度的保存目標的邊緣信息，采用了基于開關控制的組合濾波。濾波器的基本思路是將圖像劃分為三類區(qū)域：孤立噪聲點區(qū)、平坦區(qū)和邊緣信息區(qū)。其主要處理原則為：孤立噪聲點區(qū)的灰度與其鄰域往往有較大的差異，可按照椒鹽噪聲進行處理，選用中值濾波器；平坦區(qū)往往包含高斯噪聲，可采用加權均值濾波器加以消除；邊緣信息區(qū)包含了圖像的細節(jié)信息，應作為保留區(qū)域不做處理。將處理后的三個區(qū)域加以合成，即得到了去噪后的圖像。

濾波器性能的關鍵在于分類開關的設計，借用順序統(tǒng)計濾波的思路，將濾波器設計成N×N的掩模算子，N為奇數(shù)，使該掩模在整個圖像上滑動，對它所覆蓋的圖像中的像素點xi進行排序，得到序列x（1），x（2）……x（N^2），利用排序結果設計下面的分類規(guī)則：a、b為排序后的位置偏移量，Ta和Tb為閾值?；陂_關控制的組合濾波算法就包括這么幾個步驟：（1）對掩模覆蓋的圖像像素點進行排序；（2）利用分類規(guī)則進行三個區(qū)域劃分；（3）對孤立噪聲點區(qū)進行中值濾波，對平坦區(qū)進行均值濾波；（4）將處理后的區(qū)域合成，得到去噪圖像。

2車輛檢測及目標區(qū)域的定位

2.1運動車輛檢測

對于實時性要求較高的場合，運動目標的檢測一般用背景差分法和幀間差分法。背景差分法是利用序列中當前幀圖像與背景圖像的差分來消除背景、提取運動目標區(qū)域的一種技術。背景差分法可根據(jù)實際情況設定差分閾值，所得到的結果直接反映了運動目標的大小、形狀和位置，可以得到比較精確的運動目標信息，但該方法應用于紅外目標檢測時易受環(huán)境溫度、天氣等外界條件變化的影響。幀間差分法是利用視頻序列中連續(xù)的兩幀或多幀圖像的差異來檢測和提取運動目標。該方法對場景的變化不太敏感，適用于動態(tài)環(huán)境，穩(wěn)定性好。不足之處是：1）無法抽取完整的運動目標，僅能得到運動目標的邊界；2）運動目標提取效果依賴于幀間時間間隔的合理選擇。本文針對待檢測目標所處背景在短時間內(nèi)為靜態(tài)背景，而較長時間內(nèi)背景會發(fā)生動態(tài)變化的特點，并結合兩種方法的優(yōu)點，設計出改進的背景差分法。算法原理圖如下：其中F(K)為當前幀，B為通過隔幀幀差法求得的當前背景圖像，D為差分結果圖，R為二值化圖像。

該算法繼承了幀間差分法對場景變化不太敏感的優(yōu)點，能準確更新背景差分法所需要的當前背景圖，進而提取出完整的運動目標。下面是采用基本背景差分法和改進后背景差分法，在不同時候背景更新保存的背景圖片。基本背景差分法在系統(tǒng)長時間運行之后，會出現(xiàn)背景更新出錯，檢測流程紊亂，從而產(chǎn)生檢測系統(tǒng)失效現(xiàn)象。而采用改進的背景差分法，即使是經(jīng)過長時間運行，系統(tǒng)也能確保背景更新的準確。

2.2目標區(qū)域定位

由于運動車輛特性已知，在其運動的過程中，可以通過對目標局部圖像進行特征提取，定位可疑區(qū)域。目標的一般特征包括點、邊緣、區(qū)域和輪廓。點特征對圖像的分辨率、旋轉(zhuǎn)、平移、光照變化等有很好的適應性，常用的點特征描述算子如SIFT、SURF等都具有很高的精度，但這些算法復雜度高，難以滿足實時檢測的要求，并且紅外圖像特征點往往較少，采用點描述算子并不能達到令人滿意的效果。因此本文根據(jù)實際目標的特性，采用了對線、面特征進行描述的方法來標注運動車輛。運動的車輛受車底傳動抽、燃燒室以及空間限制，目標一般躲藏于車廂后輪位置。

為了準確定位目標區(qū)域，目標區(qū)域進入視場之前的運動車輛局部特征需要重點描述。車廂底部進入攝像頭視場時如圖6(a)所示。為了提取車輛的直線特征，需要對車底圖像進行邊緣提取。常見的邊緣檢測算子有：Laplace、Sobel以及Canny等。由于Laplace算子常常會產(chǎn)生雙邊界，而Sobel算子又往往會形成不閉合區(qū)域，對后面直線檢測都會產(chǎn)生不利的影響。

Canny算子克服了上述算子的缺陷，能夠盡可能多的標識出圖像中的實際邊緣，并且能夠?qū)⑤^小的間斷點進行連接，因此能夠形成較為完整的邊界線。Canny算子是最優(yōu)的階梯型邊緣檢測算法，本文采用選用Canny算子進行圖像的邊緣檢測。邊緣檢測結果如圖6(b)所示，較為明顯且具有特征不變性的為直線邊緣。當可能藏人的區(qū)域進入攝像頭視場時，車底圖像的直線特征隨之消失（如圖6(c)），因此可以利用圖像的直線特征來定位后輪檢測區(qū)域。Hough變換檢測直線是較為理想的直線檢測方法，由PaulHough于1962年提出。經(jīng)過Hough變換后，根據(jù)已知的目標直線位置、角度、長度，選取符合條件的直線。圖6(b)、(c)中白色粗線為所檢測出的目標直線。

受環(huán)境因素的影響，車底直線特征可能并不明顯，因此單一的直線特征提取難以滿足檢測精度要求，如圖7所示情況。實驗發(fā)現(xiàn)車底面特征不易受到周圍環(huán)境、溫度的影響，因此可以進行面特征提取。選定區(qū)域為圖6(b)中虛線框內(nèi)，滿足要求的特征為梯度小于一定閾值，即具有平滑特征，判斷方法是計數(shù)虛線框內(nèi)邊緣點數(shù)，判斷其是否小于給定閾值。采用Sobel內(nèi)核計算圖像差分其中src為輸入圖像，dst為輸出圖像，xorder為x方向的差分階數(shù)，yorder為y方向的差分階數(shù)。

由于當車底藏人時，其進入攝像頭視場會阻斷車底原有的平滑特征如圖6(d)，因此當平滑特征消失時，這時判斷是否符合定位位置特征，若符合即可進行定位檢測；若車底沒有藏人時，車底平滑特征會持續(xù)到車尾部位才結束，這時只需判斷到達車尾就可以結束檢測流程。

實驗表明，基于這種車箱底部中間區(qū)域光滑特征去定位檢測對環(huán)境適應能力強，而基于兩側(cè)直線特征定位的方法又能夠比較準確的定位到目標區(qū)域。綜合上述兩種思路，設計出的定位流程如下圖8所示：應用中是否滿足直線以及平滑特征是通過檢測連續(xù)多幀圖像來實現(xiàn)的，這樣可以盡量減少偶然因素導致的定位失敗。

3藏人的檢測

3.1基于高亮度特征的ROI的選取

如圖9為定位之后的待檢測目標圖。為了排除車底本身熱源的干擾（如車輪）縮小檢測范圍，必須對原圖進行ROI的選取。行進過程中的車輪一般在紅外圖像中會呈現(xiàn)高亮度特征?；诖颂卣?，從圖片左右兩側(cè)分別搜索列像素平均灰度值最高的部分（最可能為車輪內(nèi)鋼圈），加上一定偏移量即可求出ROI左邊界位置（PositionofLeft，PL）。ROI下邊界線也采用同樣的方法，上邊界采用默認值。當車輪不明顯時采用默認感興趣區(qū)域即可下面圖9為采用固定ROI選取和基于高亮度特征的ROI提取結果對比。實驗表明，這種基于具體特征的感興趣區(qū)域提取方法，對于車輪出現(xiàn)的偏差具有良好的適應性，即使車輛行駛時發(fā)生較大的偏移也能做出正確的ROI選取。

3.2目標的檢測

對于已知形狀、外貌以及姿態(tài)等特征目標檢測采用特征匹配、直方圖反向投影等方法都能取得較為理想的效果。但對于躲藏姿勢未知并且本身形狀較為模糊的紅外目標，采用匹配的方式效果并不明顯。

紅外目標與目標區(qū)域的周圍存在一定的灰度差異，改變了原有區(qū)域梯度小、較為平滑的特征。針對這種改變采用評價函數(shù)f(x,y)對目標區(qū)域進行評估，若達到一定的閾值，即可預判車底藏人。評價函數(shù)依據(jù)不同區(qū)域可疑信息權重不一樣而選定(ROI內(nèi)中間部位權重較高、四周權重較低)，表示如下其中T為警戒閾值，Warnflag為預警標志。具體檢測步驟如下：

1)對原圖的感興趣區(qū)域進行組合濾波處理；

2)對感興趣區(qū)域進行邊緣梯度檢測(圖10)；

3)采用評價函數(shù)對目標區(qū)域進行評分并判斷是否超過給定閾值；

4)重復步驟1-3，若連續(xù)三幀超出閾值則發(fā)出報警指令，否則表示無人。對應的報警截圖如圖11所示

實驗結果

篇（9）

1引言

檔案館庫房的溫度、濕度變化，是影響檔案材料老化變質(zhì)的重要因素。因此，控制檔案館庫房的溫度、濕度是檔案館庫房管理的重要任務，一旦檔案館庫房的溫濕度失控，就會對檔案材料的安全管理產(chǎn)生重大隱患。傳統(tǒng)的方法是通過人工進行檢測，對不符合溫度及濕度要求的庫房進行通風、去濕和降溫等工作，但這種方法費時費力，效率低并且測試的溫度和濕度誤差大、隨機性大。為此，我們研制了檔案館庫房管理的遠程智能監(jiān)測系統(tǒng)。這個系統(tǒng)能夠?qū)n案館內(nèi)每個庫房中各庫位的溫度及濕度的變化情況進行實時自動監(jiān)測，并可以對歷史數(shù)據(jù)進行分析比較，一旦出現(xiàn)異?，F(xiàn)象便于及時處理，有效地提高了檔案管理的預見性和工作效率。

2系統(tǒng)結構設計

本系統(tǒng)的硬件以XSL/B-08BS1巡檢儀和主控PC為核心，其設備包括交換機、顯示器、打印機、鍵盤、鼠標等等。系統(tǒng)結構圖如圖1所示。

圖1系統(tǒng)結構原理圖

3系統(tǒng)工作原理

各個檔案館庫房通過XSL/B-08BS1巡檢儀實時采集數(shù)據(jù)[1]，同時，XSL/B-08BS1巡檢儀通過網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)實時傳輸主控PC，供工作人員監(jiān)測。其中，主控PC對XSL/B-08BS1巡檢儀數(shù)據(jù)的讀取主要是利用串行通信控件ComPortLibrary。

3.1ComPortLibrary控件

ComPortLibrary作為第三方控件可以非常方便的擴展到Delphi語言環(huán)境中，其中主要的事件與方法為：ComPortRxChar，WriteStr和ReadStr。

WriteStr和ReadStr分別為寫串行數(shù)據(jù)和讀串行數(shù)據(jù)，ComPortRxChar為串行口接收數(shù)據(jù)事件。在使用中，通常把ReadStr函數(shù)設置在ComPortRxChar事件處理函數(shù)中，詳細使用方法請閱讀ComPortLibrary的幫助文件。

3.2XSL/B-08BS1巡檢儀

XSL/B-08BS1數(shù)據(jù)巡檢采取了基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡成熟技術[2]，能實現(xiàn)中遠距離數(shù)據(jù)傳輸。儀表的基本功能單元包括模擬量輸入，輸出，開關量輸入，輸出，參數(shù)存儲器。這些單元都能通過不同的命令與計算機進行數(shù)據(jù)傳送，計算機也能通過控制權轉(zhuǎn)移的方法，直接操作儀表的模擬量輸出和開關量輸出：由于儀表內(nèi)部有獨立的輸出緩沖區(qū)和計算機控制輸出緩沖區(qū)，因而可實現(xiàn)控制的無擾動的切換[3]。

3.3通信協(xié)議

XSL/B-08BS1巡檢儀使用的通訊命令有很多，包括通訊和測量等參數(shù)值的設置，現(xiàn)以讀取巡檢儀測量值命令為例[3]加以說明：

命令#AABBDD

說明本命令讀回指定儀表1個或數(shù)個通道的測量值和告警狀態(tài)。

#為定界符。

AA(范圍00～99)表示指定儀表二位十進制地址；

BB(范圍01～96)表示需讀回測量值的開始通道號的二位十進制數(shù)；

DD可省略(范圍01～96)表示需讀回測量值的結束通道號的二位十進制數(shù)。

例：命令：#010103

回答：=+123.5A=-051.3B=+045.7@

本命令讀取地址為01的儀表第01通道至03通道的測量值。XSL/B-08BS1的具體通訊協(xié)議請參考使用手冊。

4系統(tǒng)軟件設計

溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)軟件采用C/S結構，以Delphi作為開發(fā)環(huán)境，利用SQLSever2000作為后臺數(shù)據(jù)庫，并利用第三方控件ComportLibrary進行讀取數(shù)據(jù)。本軟件最大的好處是類似Windows的圖形界面和操作方法，使用多窗口管理技術，簡單、易操作。其完成的主要功能是：數(shù)據(jù)實時監(jiān)測，歷史數(shù)據(jù)分析、報警設置、設備管理、輸出報表和圖形顯示等。系統(tǒng)結構框圖如圖2所示。(1)用戶管理模塊：主要是對操作軟件的用戶進行管理，包括用戶的添加刪除，密碼管理，用戶權限管理等等。

(2)系統(tǒng)設置模塊：是對監(jiān)控系統(tǒng)軟件基本參數(shù)的設置，例如溫度、濕度的報警臨界參數(shù)設置，各個庫房所在傳感器的地址參數(shù)的設置。

(3)數(shù)據(jù)顯示模塊：對檔案館各個庫房溫度、濕度的實時采集。實現(xiàn)窗體圖3所示。

圖3溫濕度實時采集顯示窗體

(4)設備控制模塊：當溫度、濕度超過預設值以后，對報警開關的控制，以及對檔案館內(nèi)溫度調(diào)節(jié)設備，濕度調(diào)節(jié)設備的控制。

(5)歷史數(shù)據(jù)分析：這個模塊的主要功能是對以往各個庫房溫濕度記錄的查看、分析、統(tǒng)計，可以通過軟件針對每一年、每一月、每一天的平均溫度或者某一天某一時刻的溫度，濕度進行查詢，并且包括了對歷史數(shù)據(jù)溫度，濕度曲線的觀測，以及各個時段溫度，濕度報表的打印。其中曲線繪制的功能實現(xiàn)窗體如圖4所示。

圖4溫濕度曲線的顯示窗體

5結束語

采用先進的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)，再加上安裝優(yōu)質(zhì)的溫濕度調(diào)制設備，是加強檔案室?guī)旆繙貪穸裙芾淼闹匾獥l件，分析研究溫濕度變化規(guī)律，調(diào)控檔案室?guī)旆康臏貪穸龋瞧髽I(yè)的檔案安全管理的重要保證。

參考文獻

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[4]王文珍，張成利.Delphi語言編程通過串口實現(xiàn)溫度測量[J].計算機與現(xiàn)代化2005，(7)：52-54

篇（10）

1系統(tǒng)體系架構的發(fā)展

廣播電視監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)歷了長期的發(fā)展過程,系統(tǒng)體系架構的發(fā)展大致分為以下幾個階段｡

第一階段:對廣播電視信號的監(jiān)測使用獨立的監(jiān)測設備和監(jiān)測儀器,對信號傳輸中的各種指標和各種異態(tài)進行測量和識別｡

第二階段:單機版的監(jiān)測系統(tǒng)是由一臺計算機控制監(jiān)測儀器,完成指標測量和異態(tài)識別等監(jiān)測功能｡

第三階段:由一臺主機充當監(jiān)測系統(tǒng)的服務器,通過網(wǎng)絡協(xié)議與多臺計算機控制的監(jiān)測儀器進行通訊,所有用于監(jiān)測的儀器和計算機構成一個系統(tǒng),協(xié)同完成監(jiān)測任務｡

近年來廣播電視監(jiān)測系統(tǒng)的體系結構從C/S結構或B/S結構向采用多層B/S和C/S混合式體系架構演變,使得軟件系統(tǒng)的網(wǎng)絡體系結構跨入一個新階段｡認識這些結構的特征,并根據(jù)實際情況成功進行系統(tǒng)的選型是非常關鍵的｡

2系統(tǒng)體系架構建設要考慮解決的問題

(1)中心數(shù)據(jù)處理部分｡數(shù)據(jù)處理中心既要進行報警數(shù)據(jù)､技術性指標數(shù)據(jù)的實時處理,監(jiān)測信息短信,還要進行監(jiān)測播出的內(nèi)容和廣告的處理､及網(wǎng)絡信息視聽節(jié)目監(jiān)管,具有數(shù)據(jù)傳輸量大,實時性強,對數(shù)據(jù)安全性､可靠性､一致性要求高的要求｡

(2)客戶端瀏覽查詢部分｡監(jiān)聽監(jiān)看中心客戶端､領導等相關部門客戶端主要工作是查詢和決策,數(shù)據(jù)處理工作較少,但客戶端數(shù)量大且在多個部門,因此要充分考慮解決的是軟件的安裝維護與升級的方便性問題｡

3系統(tǒng)的C/S結構與B/S結構

網(wǎng)絡版(C/S架構)｡即Client/Server(客戶機/服務器)結構｡此結構把數(shù)據(jù)庫內(nèi)容放在遠程的服務器上,其分布結構如圖1所示｡

它由兩部分構成:前端是客戶機,接受用戶的請求,并向數(shù)據(jù)庫服務提出請求,后端是服務器,即數(shù)據(jù)管理(Server)將數(shù)據(jù)提交給客戶端,客戶端將數(shù)據(jù)進行計算并將結果呈現(xiàn)給用戶｡還要提供完善的安全保護及對數(shù)據(jù)的完整性處理等操作,并允許多個客戶同時訪問同一個數(shù)據(jù)庫｡它的主要特點是交互性強､具有安全的存取模式､網(wǎng)絡通信量低､響應速度快､利于處理大量數(shù)據(jù)｡網(wǎng)絡版(B/S架構)B/S結構,即Browser/Server(瀏覽器/服務器)結構,只是安裝維護一個服務器(Server),客戶端采用瀏覽器(Browse)運行軟件｡

B/S三層體系結構采用三層客戶機/服務器結構,在數(shù)據(jù)管理層(Server)和用戶界面層(Client)增加了一層結構,稱為中間件(Middleware),使整個體系結構成為三層｡三層結構是伴隨著中間件技術的成熟而興起的,核心概念是利用中間件將應用分為表示層､業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)存儲層三個不同的處理層次,如圖2所示｡

三個層次的劃分是從邏輯上分的,具體的物理分法可以有多種組合｡中間件作為構造三層結構應用系統(tǒng)的基礎平臺,提供了以下主要功能:負責客戶機與服務器､服務器與服務器間的連接和通信;實現(xiàn)應用與數(shù)據(jù)庫的高效連接;提供一個三層結構應用的開發(fā)､運行､部署和管理的平臺｡這種三層結構在層與層之間相互獨立,任何一層的改變不會影響其它層的功能｡

B/S結構的主要特點是分布性強､維護方便､開發(fā)簡單且共享性強､總體擁有成本低｡但數(shù)據(jù)安全性問題､對服務器要求過高､數(shù)據(jù)傳輸速度慢､難以實現(xiàn)傳統(tǒng)模式下的特殊功能要求｡如通過瀏覽器進行大量的數(shù)據(jù)輸入或進行報表的應答､專用性打印輸出困難和不便｡

4基于B/S結構與C/S結構結合的廣播電視監(jiān)測體系結構

綜上所述,B/S與C/S這兩種技術是各有利弊的,只有將他們的特點進行互補,按照監(jiān)測業(yè)務特點選擇適合的技術平臺和體系架構,才能實現(xiàn)最大程度的應用｡多層B/S與多層C/S混用的監(jiān)測系統(tǒng)架構模型結構如下圖3

B/S部分為四層體系結構,包括數(shù)據(jù)庫層(或監(jiān)測前端層)-應用服務器層——WEB服務器層-瀏覽器客戶端層｡其中業(yè)務邏輯層在應用服務器運行,頁面在WEB服務器生成｡這樣系統(tǒng)頁面邏輯層與業(yè)務邏輯層(后臺邏輯層)分離,提高系統(tǒng)模塊獨立性,利于系統(tǒng)的擴展｡

B/S部分選用J2EE構架,其業(yè)務邏輯可以在不同的硬件環(huán)境､不同操作系統(tǒng)的服務器中使用｡

C/S部分為三層體系結構,包括數(shù)據(jù)庫層(或監(jiān)測前端層)-應用服務器層-數(shù)據(jù)處理工作站層｡

業(yè)務處理邏輯(功能層)采用C++編程,業(yè)務邏輯可以在不同的硬件環(huán)境､不同操作系統(tǒng)的服務器中使用｡

在廣播電視監(jiān)測系統(tǒng)中采用B/C/S的多元化\多層\分布式技術結構建立混合應用模式的體系架構可突破C/S和B/S的各自缺陷,其中: