時間：2022-03-27 18:50:27
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針對垛儲機(jī)采棉溫濕度采集點(diǎn)多，數(shù)據(jù)傳輸距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，提出了以電子技術(shù)和微控制技術(shù)為核心技術(shù)的機(jī)采棉溫濕度自動檢測系統(tǒng)方案。該系統(tǒng)由溫度傳感器、濕度傳感器、變送器、主從單片機(jī)、RS485總線、顯示及鍵盤等部分組成。圖1為垛儲機(jī)采棉溫濕度檢測系統(tǒng)框圖。工作時，安裝在探頭上傳感器采集該處機(jī)采棉的溫濕度值，通過變送器和轉(zhuǎn)換器將該處的各點(diǎn)溫濕度數(shù)據(jù)信號送至該處的從機(jī);從機(jī)將采集來的信號進(jìn)行歸一化處理，取加權(quán)平均值，再將加權(quán)平均值通過RS485總線送至主機(jī)，通過鍵盤輸入機(jī)采棉霉變預(yù)警的溫濕度閾值;主機(jī)將傳輸來的數(shù)據(jù)和預(yù)警閾值相比較，判斷是否達(dá)到預(yù)警條件，如果達(dá)到預(yù)警條件，發(fā)出命令，控制預(yù)警裝置發(fā)出警報，并且顯示出霉變或有霉變趨勢的機(jī)采棉位置。
2系統(tǒng)設(shè)計
2．1硬件部分
本設(shè)計的主機(jī)所要實(shí)現(xiàn)匯總從機(jī)發(fā)來的信息和預(yù)先設(shè)定的霉變閾值相比較，判斷每個從機(jī)位置的機(jī)采棉情況。如果出現(xiàn)異常，主機(jī)控制警報系統(tǒng)工作，顯示屏可以利用鍵盤控制其翻頁功能，實(shí)時顯示出每個從機(jī)位置的機(jī)采棉情況。從機(jī)主要負(fù)責(zé)將采集來的溫濕度信息，經(jīng)處理后，送入主機(jī)。鑒于以上因素，主、從機(jī)都選用單片機(jī)STC89C516RD+。該款單片機(jī)具有加密性強(qiáng)、低功耗、速度快和精度高等特點(diǎn)，其核內(nèi)有64kB的flash，1280B的RAM，16kB的ROM，可以滿足控制的需要。每個從機(jī)位置的溫濕度信息檢測，采用探頭檢測，在每個探頭的不同位置，均勻分布4個溫度傳感器和4個濕度傳感器，分別構(gòu)成該從機(jī)的溫度傳感器組和濕度傳感器組。濕度傳感器選用HM1500，模擬量輸出，在5V供電條件下，輸出0～4V范圍的電壓對應(yīng)相對濕度值0～100%;因?yàn)槭蔷€性輸出，所以可以直接和單片機(jī)相連，為了檢測信號的穩(wěn)定性，可以將濕度傳感器的輸出量經(jīng)過同相跟隨器將信號穩(wěn)定后送入單片機(jī)。溫度傳感器選用AD590為模擬信號輸出需要驅(qū)動電路驅(qū)動后才能使溫度信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送入單片機(jī);可測量范圍－55～150℃，供電范圍寬，4～30V;圖2為溫度傳感器AD590的驅(qū)動電路圖。顯示模塊要求實(shí)時顯示各個從機(jī)控制的檢測探頭位置的溫濕度以及每個探頭所在位置的坐標(biāo)值，通過鍵盤的上下鍵控制顯示屏的翻頁和刷新。所以，采用液晶顯示器LCD1602兩行顯示，就可以達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計要求。鍵盤模塊是向主機(jī)輸入預(yù)設(shè)的參考值以及控制顯示屏的翻頁與刷新，基于以上功能采用4×4的行列式鍵盤。
2．2軟件部分
首先，根據(jù)設(shè)計目標(biāo)，細(xì)化軟件每一部分的功能，統(tǒng)籌設(shè)計各部分功能之間的邏輯關(guān)系。垛儲機(jī)采棉溫濕度檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用keiluvision2編程環(huán)境，編程實(shí)現(xiàn)主從機(jī)的功能。keilC51是一個比較主流的單片機(jī)研發(fā)設(shè)計的開發(fā)工具，主從機(jī)的程序編寫采用模塊化編程。其調(diào)試程序、完成各部分編程后，將程序的．hex工程文件燒錄至Proteus軟件下的仿真電路圖，仿真效果達(dá)到最佳時，記錄電路設(shè)計的優(yōu)化參數(shù);根據(jù)此優(yōu)化參數(shù)，設(shè)計垛儲機(jī)采棉溫濕度自動檢測系統(tǒng)的實(shí)物硬件。垛儲機(jī)采棉溫濕度自動檢測系統(tǒng)的主機(jī)程序流程圖，如圖3所示。
3試驗(yàn)結(jié)果分析
系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試完成后，在南口農(nóng)場進(jìn)行測試試驗(yàn)。系統(tǒng)測試了垛儲機(jī)采棉的溫濕度值。表1為垛儲機(jī)采棉溫濕度檢測系統(tǒng)測試的溫濕度數(shù)據(jù)。從表1中可以看出，本文設(shè)計的檢測系統(tǒng)檢測出的機(jī)采棉溫濕度值和人工測量的實(shí)際值近似相符。試驗(yàn)結(jié)果表明:該系統(tǒng)能夠精確、實(shí)時地檢測垛儲機(jī)采棉的溫濕度，達(dá)到了垛儲機(jī)采棉儲存情況的安全控制。
4結(jié)論
關(guān)鍵詞入侵檢測系統(tǒng)；CIDF；網(wǎng)絡(luò)安全；防火墻
0引言
近年來，隨著信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展以及政治、經(jīng)濟(jì)或者軍事利益的驅(qū)動，計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，特別是各種官方機(jī)構(gòu)的網(wǎng)站，成為黑客攻擊的熱門目標(biāo)。近年來對電子商務(wù)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(jī)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(shí)時異常檢測的概念[2]并建立了第一個實(shí)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(shè)計出監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)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(yù)謀的、未經(jīng)授權(quán)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(quán)使用計算機(jī)的個體（如“黑客”）或計算機(jī)系統(tǒng)的合法用戶濫用其訪問系統(tǒng)的權(quán)利以及企圖實(shí)施上述行為的個體。執(zhí)行入侵檢測任務(wù)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(jī)資源的完整性，真實(shí)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(wù)包括[3]：監(jiān)視、分析用戶及系統(tǒng)活動；審計系統(tǒng)構(gòu)造和弱點(diǎn)；識別、反映已知進(jìn)攻的活動模式，向相關(guān)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(yīng)。
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(shí)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(kuò)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(dāng)前用戶活動的審計記錄進(jìn)行比較，如果有較大偏差，則表示有異?；顒影l(fā)生。這是一種基于統(tǒng)計的檢測方法。隨著技術(shù)的發(fā)展，后來人們又提出了基于規(guī)則的檢測方法。結(jié)合這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，人們設(shè)計出很多入侵檢測的模型。通用入侵檢測構(gòu)架（CommonIntrusionDetectionFramework簡稱CIDF）組織，試圖將現(xiàn)有的入侵檢測系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(luò)的數(shù)據(jù)包也可以是基于主機(jī)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(jī)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(jié)果。響應(yīng)單元則是對分析結(jié)果做出反應(yīng)的功能單元，它可以做出切斷連接、修改文件屬性等強(qiáng)烈反應(yīng)。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(fù)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)：控制策略、同步技術(shù)、信息源、分析方法、響應(yīng)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(diǎn)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(diǎn)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(jìn)行分析并做出響應(yīng)決策。
按照同步技術(shù)分類
同步技術(shù)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(jìn)行。按照同步技術(shù)劃分，IDS劃分為間隔批任務(wù)處理型IDS和實(shí)時連續(xù)性IDS。在間隔批任務(wù)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(jié)果反饋給用戶。很多早期的基于主機(jī)的IDS都采用這種方案。在實(shí)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(shí)時IDS是基于網(wǎng)絡(luò)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(jī)的IDS、基于網(wǎng)絡(luò)的IDS和分布式IDS。基于主機(jī)的IDS通過分析來自單個的計算機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)審計蹤跡和系統(tǒng)日志來檢測攻擊。基于主機(jī)的IDS是在關(guān)鍵的網(wǎng)段或交換部位通過捕獲并分析網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包來檢測攻擊。分布式IDS，能夠同時分析來自主機(jī)系統(tǒng)日志和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流，系統(tǒng)由多個部件組成，采用分布式結(jié)構(gòu)。
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(dāng)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(rèn)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(shè)的基礎(chǔ)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(yīng)方式分類
按照響應(yīng)方式IDS劃分為主動響應(yīng)IDS和被動響應(yīng)IDS。當(dāng)特定的入侵被檢測到時，主動IDS會采用以下三種響應(yīng)：收集輔助信息；改變環(huán)境以堵住導(dǎo)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?yàn)樾袨橛悬c(diǎn)過激）。被動響應(yīng)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(chǔ)上采取進(jìn)一步的行動。
4IDS的評價標(biāo)準(zhǔn)
目前的入侵檢測技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用的技術(shù)也很廣泛，如何來評價IDS的優(yōu)缺點(diǎn)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(zhǔn)確性。準(zhǔn)確性是指IDS不會標(biāo)記環(huán)境中的一個合法行為為異?；蛉肭?。（2）性能。IDS的性能是指處理審計事件的速度。對一個實(shí)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(dāng)被保護(hù)系統(tǒng)遭到攻擊和毀壞時，能迅速恢復(fù)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(diǎn)很重要，尤其是“拒絕服務(wù)”攻擊。因?yàn)槎鄶?shù)對目標(biāo)系統(tǒng)的攻擊都是采用首先用“拒絕服務(wù)”攻擊摧毀IDS，再實(shí)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(jié)果，以便在系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害之前能及時做出反應(yīng)，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(yīng)該考慮以下幾個方面：（1）IDS運(yùn)行時，額外的計算機(jī)資源的開銷；（2）誤警報率／漏警報率的程度；（3）適應(yīng)性和擴(kuò)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(shù)的發(fā)展，成型的產(chǎn)品已陸續(xù)應(yīng)用到實(shí)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(shù)的基礎(chǔ)上，又在研究新的檢測方法，如數(shù)據(jù)融合技術(shù)，主動的自主方法，智能技術(shù)以及免疫學(xué)原理的應(yīng)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(shù)一般只局限于單一的主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)框架，顯然不能適應(yīng)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)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(shù)。
（2）寬帶高速網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時入侵檢測技術(shù)。大量高速網(wǎng)絡(luò)的不斷涌現(xiàn)，各種寬帶接入手段層出不窮，如何實(shí)現(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)下的實(shí)時入侵檢測成為一個現(xiàn)實(shí)的問題。
（3）入侵檢測的數(shù)據(jù)融合技術(shù)。目前的IDS還存在著很多缺陷。首先，目前的技術(shù)還不能對付訓(xùn)練有素的黑客的復(fù)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(shù)是解決這一系列問題的好方法。
（4）與網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)相結(jié)合。結(jié)合防火墻，病毒防護(hù)以及電子商務(wù)技術(shù)，提供完整的網(wǎng)絡(luò)安全保障。
6結(jié)束語
在目前的計算機(jī)安全狀態(tài)下，基于防火墻、加密技術(shù)的安全防護(hù)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(shù)，它已經(jīng)成為計算機(jī)安全策略中的核心技術(shù)之一。IDS作為一種主動的安全防護(hù)技術(shù)，提供了對內(nèi)部攻擊、外部攻擊和誤操作的實(shí)時保護(hù)。隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)安全性的要求越來越高，入侵檢測技術(shù)必將受到人們的高度重視。
參考文獻(xiàn)：
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1．1水質(zhì)環(huán)境條件要求
經(jīng)過分析調(diào)查，水產(chǎn)漁業(yè)對水質(zhì)的監(jiān)測主要需求為:對溫度、pH值、溶解氧濃度這些參數(shù)發(fā)生變化或不符合標(biāo)準(zhǔn)，將嚴(yán)重影響水產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，因此，需對此類參數(shù)通過進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。
1．2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
本系統(tǒng)主要由水質(zhì)數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)匯集層、監(jiān)測中心層構(gòu)成，水質(zhì)數(shù)據(jù)采集層是由測溫度、pH值、溶解氧濃度的相應(yīng)傳感器組成的，將其部署在水中，實(shí)現(xiàn)對相關(guān)參數(shù)的采集，再通過WiFi將所采集數(shù)據(jù)發(fā)送至AP節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯聚，再由AP節(jié)點(diǎn)通過WiFi將匯集數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)測中心。
2WiFi節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計
WiFi又稱IEEE802．11b標(biāo)準(zhǔn)，IEEE802．11b無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范是對IEEE802．11的改進(jìn)，其最高帶寬為11Mbps。在信號較弱或有干擾時，可自動調(diào)整為5．5，2或1Mbps。本系統(tǒng)中帶寬為11Mbps。本系統(tǒng)需完成對終端節(jié)點(diǎn)、AP節(jié)點(diǎn)的制作，并且需實(shí)現(xiàn)將各個傳感器所采集到的數(shù)據(jù)通過WiFi傳輸至上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對溫度、pH值、溶解氧濃度等參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測。
2．1電源模塊
本系統(tǒng)中各個模塊所需的工作電壓均為3．3V，因此，可用2節(jié)AA電池通過電壓轉(zhuǎn)換電路得到3．3V，從而避免了使用市電供電，使系統(tǒng)更加無線化。
2．2WiFi無線通信模塊
本模塊采用的是GainSpan公司的GS1011片上系統(tǒng)，其內(nèi)部集成了WiFi物理層，裝上天線和射頻功放即可完成數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，該芯片功耗超低，為雙ARM7核結(jié)構(gòu)，其中一個用于處理數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的工作，一個用于實(shí)現(xiàn)軟件應(yīng)用。芯片內(nèi)嵌的FLASH和SRAM用于儲存程序和數(shù)據(jù)，編程和調(diào)試可通過JTAG口實(shí)現(xiàn);ADC，I2C總線，GPIO等接口用于接收來自傳感器采集到的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)通過串口與單片機(jī)通信，其工作電壓為3．3V。
2．3處理器模塊
本次通與終端節(jié)點(diǎn)相連的處理器采用STC89LE52C單片機(jī)。該單片機(jī)IO口可模擬I2C接口來接收傳感器模塊采集到的數(shù)據(jù)信息，其工作電壓為3．3V。AP節(jié)點(diǎn)無需處理器。
2．4串口模塊
串口模塊采用MAX232實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)模塊和WiFi模塊之間的通信，并通過USB轉(zhuǎn)串口進(jìn)行程序配置。
2．5傳感器模塊
本設(shè)計中采用美國Dallas半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20數(shù)字化溫度傳感器，適用電壓范圍為3．0～5．5V;通過串行數(shù)據(jù)線DQ與單片機(jī)的P1．2口相連實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的傳輸。DQ上需接一只4．7kΩ上拉電阻器，以實(shí)現(xiàn)對DS18B20的控制，完成讀寫溫度數(shù)據(jù)功能。pH值傳感器采用雷磁E—201—C型pH復(fù)合電極，溶解氧濃度傳感器采用雷磁公司的DO—955溶氧電極，傳感器終端與單片機(jī)連接的電路原理圖如圖4所示。
3節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計
在系統(tǒng)中，IEEE802．11b采用的是Infrasture組網(wǎng)模式，通信協(xié)議為TCP/IP，具體目標(biāo)是為實(shí)現(xiàn)將傳感器采集到的數(shù)據(jù)匯聚到AP節(jié)點(diǎn)，在通過WiFi后傳輸至監(jiān)測中心。具體的軟件設(shè)計步驟為:首先通過gs_flashprogram軟件編寫WiFiProtectedSetup(WPS)程序，且在程序中內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議，將該程序燒寫入GS1011模塊;然后，通過Keil軟件對單片機(jī)進(jìn)行編程設(shè)計，其軟件結(jié)構(gòu)由AT指令，各傳感器的程序和API接口組成。在本系統(tǒng)中，傳感器節(jié)點(diǎn)定時向AP節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，AP節(jié)點(diǎn)定時接收，并通過WiFi傳輸至監(jiān)測中心的上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對水質(zhì)的溫度、pH值、溶解氧濃度等參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測。系統(tǒng)每30min采集一次水質(zhì)參數(shù)，因此，可通過定時器來控制終端節(jié)點(diǎn)連續(xù)給AP節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)，當(dāng)定時器被喚醒時，向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，定時器滿，停止發(fā)送，進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待下一次定時器被喚醒。在進(jìn)入休眠狀態(tài)時，終端節(jié)點(diǎn)與AP節(jié)點(diǎn)處于中斷狀態(tài)，且傳感器暫時停止工作。
4管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)的管理核心為上位機(jī)，主要需實(shí)現(xiàn)串口接收程序和上位機(jī)管理程序等功能，本系統(tǒng)上位機(jī)通過MicrosoftVisualStudio2010軟件采用的是里面的MFC應(yīng)用程序框架進(jìn)行設(shè)計的上位機(jī)程序。從而實(shí)現(xiàn)對傳感器設(shè)計查詢、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)存放及歷史數(shù)據(jù)查詢等功能，當(dāng)監(jiān)控人員登陸界面查找相關(guān)資料時，系統(tǒng)通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)，并且可以以視圖的形式將數(shù)據(jù)發(fā)送到客戶端，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。
5系統(tǒng)測試
在某水產(chǎn)養(yǎng)殖基地對本設(shè)計系統(tǒng)進(jìn)行了測試。實(shí)驗(yàn)時部署了4個終端節(jié)點(diǎn)，分別放在4個養(yǎng)殖池中，部署2個路由節(jié)點(diǎn)，溫度傳感器、pH值傳感器、溶氧度傳感器集成在終端節(jié)點(diǎn)上。終端節(jié)點(diǎn)僅需2節(jié)普通5號電池。節(jié)點(diǎn)固定在魚塘中心位置，且內(nèi)離水面1m處。傳感器終端每隔30min對水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行一次采樣，并將采樣數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)后，自動進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待下一次采樣指令的盜壘。其溫度、pH值、溶解氧濃度監(jiān)測結(jié)果。
6結(jié)束語
（1）地球站的安全問題地球站作為衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)地面應(yīng)用系統(tǒng)的重要組成部分，是負(fù)責(zé)發(fā)送和接收通信信息的地面終端，地球站的數(shù)據(jù)和發(fā)送的信令是用戶行為的直接體現(xiàn)。作為衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，地球站的正常運(yùn)行直接關(guān)系到整個衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)通信的質(zhì)量高低和安全性。地球站異常包括很多方面，除了地球站本身的故障之外，還包括地球站被仿冒、丟失，被非法用戶使用或者被敵方繳獲等。在非安全的環(huán)境下，敵方可以通過監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)、控制信道，分析網(wǎng)絡(luò)管理信息的模式、格式和內(nèi)容，獲得通信網(wǎng)的大量信息，這些信息包括網(wǎng)內(nèi)地球站成員及其入退網(wǎng)事件，通信流量和多個地球站之間的通信頻率。同時，也可以直接偽造、篡改網(wǎng)控中心信息、對地球站設(shè)置非法參數(shù)、干擾地球站的通信流程、使地球站之間的通信失敗、使合法用戶異常退網(wǎng)。敵方還可以侵入地球站，干擾網(wǎng)管主機(jī)、竊取網(wǎng)絡(luò)配置信息、篡改網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行參數(shù)等。造成地球站異常的這些原因中，由于用戶的非法操作和非法用戶的入侵行為引起的異常，對衛(wèi)星網(wǎng)的安全威脅更大，造成的損失更嚴(yán)重。因此，通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)檢測到地球站的行為異常，對整個衛(wèi)星通信網(wǎng)的安全運(yùn)行具有重要的意義。（2）地球站的工作網(wǎng)管中心相當(dāng)于管理器，主要完成網(wǎng)絡(luò)管理與控制功能，是全網(wǎng)的核心控制單元（ControlUnit，CU），其信令在衛(wèi)星網(wǎng)中擔(dān)負(fù)網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議的作用。網(wǎng)絡(luò)管理與控制功能可以是集中式或分散式，對于星上透明轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星通信系統(tǒng)，衛(wèi)星不具有星上處理能力，只完成放大、轉(zhuǎn)發(fā)的功能，由地面的主站集中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理與控制。衛(wèi)星網(wǎng)管作為一個資源管理控制系統(tǒng)，它對全網(wǎng)的信道資源、地球站配置資源、用戶號碼資源進(jìn)行控制；同時它作為操作員對全網(wǎng)的通信進(jìn)行控制、檢測和干預(yù)，向用戶提供配置資源管理查看的接口以及資源狀態(tài)顯示和統(tǒng)計接口，并將當(dāng)前通信系統(tǒng)中的異常情況向用戶進(jìn)行報告；它還具備用戶設(shè)備操作權(quán)限管理、網(wǎng)控中心其它設(shè)備管理等功能。
2衛(wèi)星通信網(wǎng)入侵檢測系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
2．1入侵檢測系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
入侵檢測是檢測計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)以發(fā)現(xiàn)違反安全策略事件的過程。如圖2所示，作為入侵檢測系統(tǒng)至少應(yīng)該包括三個功能模塊：提供事件記錄的信息源、發(fā)現(xiàn)入侵跡象的分析引擎和基于分析引擎的響應(yīng)部件。CIDF闡述了一個入侵檢測系統(tǒng)的通用模型，即入侵檢測系統(tǒng)可以分為4個組件：事件產(chǎn)生器、事件分析器、響應(yīng)單元、事件數(shù)據(jù)庫。
2．2入侵檢測系統(tǒng)的功能
衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)采用的是分布式的入侵檢測系統(tǒng)，其主要功能模塊包括：（1）數(shù)據(jù)采集模塊。收集衛(wèi)星發(fā)送來的各種數(shù)據(jù)信息以及地面站提供的一些數(shù)據(jù)，分為日志采集模塊、數(shù)據(jù)報采集模塊和其他信息源采集模塊。（2）數(shù)據(jù)分析模塊。對應(yīng)于數(shù)據(jù)采集模塊，也有三種類型的數(shù)據(jù)分析模塊：日志分析模塊、數(shù)據(jù)報分析模塊和其他信息源分析模塊。（3）告警統(tǒng)計及管理模塊。該模塊負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)分析模塊產(chǎn)生的告警進(jìn)行匯總，這樣能更好地檢測分布式入侵。（4）決策模塊。決策模塊對告警統(tǒng)計上報的告警做出決策，根據(jù)入侵的不同情況選擇不同的響應(yīng)策略，并判斷是否需要向上級節(jié)點(diǎn)發(fā)出警告。（5）響應(yīng)模塊。響應(yīng)模塊根據(jù)決策模塊送出的策略，采取相應(yīng)的響應(yīng)措施。其主要措施有：忽略、向管理員報警、終止連接等響應(yīng)。（6）數(shù)據(jù)存儲模塊。數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲入侵特征、入侵事件等數(shù)據(jù)，留待進(jìn)一步分析。（7）管理平臺。管理平臺是管理員與入侵檢測系統(tǒng)交互的管理界面。管理員通過這個平臺可以手動處理響應(yīng)，做出最終的決策，完成對系統(tǒng)的配置、權(quán)限管理，對入侵特征庫的手動維護(hù)工作。
2．3數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)
入侵檢測系統(tǒng)中需要用到數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。數(shù)據(jù)挖掘是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機(jī)的數(shù)據(jù)中提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識的過程。將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用于入侵檢測系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)：（1）自適應(yīng)能力強(qiáng)。專家根據(jù)現(xiàn)有的攻擊從而分析、建立出它們的特征模型作為傳統(tǒng)入侵檢測系統(tǒng)規(guī)則庫。但是如果一種攻擊跨越較長一段時間，那么原有的入侵檢測系統(tǒng)規(guī)則庫很難得到及時更新，并且為了一種新的攻擊去更換整個系統(tǒng)的成本將大大提升。因?yàn)閼?yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的異常檢測與信號匹配模式是不一樣的，它不是對每一個信號一一檢測，所以新的攻擊可以得到有效的檢測，表現(xiàn)出較強(qiáng)實(shí)時性。（2）誤警率低。因?yàn)楝F(xiàn)有系統(tǒng)的檢測原理主要是依靠單純的信號匹配，這種生硬的方式，使得它的報警率與實(shí)際情況不一致。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與入侵檢測技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)是從等報發(fā)生的序列中發(fā)現(xiàn)隱含在其中的規(guī)律，可以過濾出正常行為的信號，從而降低了系統(tǒng)的誤警率。（3）智能性強(qiáng)。應(yīng)用了數(shù)據(jù)挖掘的入侵檢測系統(tǒng)可以在人很少參與的情況下自動地從大量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中提取人們不易發(fā)現(xiàn)的行為模式，也提高了系統(tǒng)檢測的準(zhǔn)確性。
3結(jié)束語
在今天，我國科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展帶動了各個領(lǐng)域有不同程度的進(jìn)步和發(fā)展。煤礦行業(yè)之所以能夠有很大程度的進(jìn)步，與科學(xué)技術(shù)的有效運(yùn)用分不開。目前應(yīng)用于煤礦開采中的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)就是最好的證明，其合理而有效的運(yùn)用，大大提高了煤礦開采的安全性。但煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)并沒有達(dá)到非常完美的程度，其也存在多想不可忽視的問題。具體表現(xiàn)為。
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(yùn)用安全監(jiān)控檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。但事實(shí)上，目前我國大多數(shù)煤礦開采中所應(yīng)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(yīng)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(shù)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(dāng)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，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(diǎn)。而通信協(xié)議不規(guī)范的情況將會無法實(shí)現(xiàn)資源貢獻(xiàn)，相應(yīng)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(yīng)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(dǎo)致此系統(tǒng)無法高效運(yùn)用的因素之一。
2增強(qiáng)煤礦安全監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)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(jìn)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(dǎo)致安全事故發(fā)生，不僅影響煤礦正常開采，還會導(dǎo)致人身受損。安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)合理而有效的運(yùn)用能夠大大改善此種現(xiàn)狀，當(dāng)然是是以保證安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)高效運(yùn)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(yùn)用？作者結(jié)合相關(guān)的資料，提出以下幾點(diǎn)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(yīng)用能夠提高安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行效果。而我國目前所應(yīng)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(yīng)用。針對此種情況，作者建議應(yīng)當(dāng)充分利用不斷創(chuàng)新的科學(xué)技術(shù)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(yīng)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(dāng)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(shè)備重復(fù)購置、系統(tǒng)補(bǔ)套受制于人和不能隨意進(jìn)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(yīng)當(dāng)對安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議進(jìn)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(yīng)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(yīng)用。當(dāng)然，實(shí)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(biāo)準(zhǔn)對通信協(xié)議進(jìn)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(yīng)用。
2.3專家診斷、決策系統(tǒng)的優(yōu)化
盡管目前應(yīng)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(yīng)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化，促使其性能更強(qiáng)，應(yīng)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(jìn)行詳細(xì)的、深入的、全面的診斷，準(zhǔn)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(jìn)行詳細(xì)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(yīng)用于煤礦開采中。
3結(jié)束語
1．1節(jié)能改造措施該大樓經(jīng)過20多年的使用，存在辦公環(huán)境差，外立面效果為臟、亂;存在結(jié)構(gòu)、消防安全隱患;室內(nèi)舒適性差，建筑能耗高;生產(chǎn)流線不合理;部分建筑設(shè)備及建筑構(gòu)件老化及超過使用年限等問題。這次改造采用的技術(shù)主要有:遮陽、通風(fēng)等被動式節(jié)能技術(shù);外窗改造優(yōu)先的圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造技術(shù);以人為本高能效的空調(diào)系統(tǒng)改造技術(shù);高效節(jié)能的供水系統(tǒng)改造技術(shù);切合實(shí)際的供配電和照明系統(tǒng)改造技術(shù);光伏發(fā)電可再生能源利用系統(tǒng);智能可控的空調(diào)集中系統(tǒng)及能耗監(jiān)測系統(tǒng)。由于原來的屋面為架空預(yù)制鋼筋砼隔熱板，開裂老化嚴(yán)重，防水年限過期。外墻是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)+粘土多孔磚，外窗是鋁合金框普通玻璃推拉窗，沒有外遮陽措施，且氣密性、水密性差。這次護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造，采用倒置式防水屋面進(jìn)行防水層改造，采用40厚擠塑聚苯板敷設(shè)保溫隔熱層，進(jìn)行了局部屋頂綠化，并增加太陽能光伏板。建筑外墻基本不變，減少南向帶型窗面積，增設(shè)窗間墻。改動墻體部分采用自保溫墻體蒸壓加氣混凝土砌塊。南向窗臺部分加膠粉聚苯顆粒保溫砂漿增強(qiáng)內(nèi)保溫。減少南向外墻面積，控制窗墻比。南、北、東、西向外窗更換為普通鋁合金框中空玻璃。結(jié)合建筑外立面增設(shè)外遮陽，沿街北、西、部分南向外墻立面增設(shè)固定翼型遮陽百葉，沿街東向外墻立面增設(shè)電動式固定翼型遮陽百葉。通風(fēng)設(shè)計結(jié)合內(nèi)裝修平面調(diào)整，通過室內(nèi)辦公空間分隔和家具排列順應(yīng)和引導(dǎo)自然通風(fēng)，合理組織通風(fēng)線路。供配電方面重新對供配電容量、敷設(shè)電纜、供配電線路保護(hù)和保護(hù)電器的選擇性配合等參數(shù)進(jìn)行核算;低壓配電室、層分配電箱盡量設(shè)在負(fù)荷中心;低壓配電室設(shè)集中無功補(bǔ)償和“電容器+電抗器”組合的無源濾波治理措施。結(jié)合屋面節(jié)能改造，安裝總?cè)萘?0KWp的屋頂太陽能光伏建筑一體化組件，供配電系統(tǒng)結(jié)合屋頂50KWp太陽能光伏發(fā)電進(jìn)行配電。照明部分因?yàn)樵姓彰飨祩鹘y(tǒng)照明燈具，采用電感整流器，無照明自控系統(tǒng)?，F(xiàn)在選用發(fā)光效率高的光源、燈具效率高的燈具及能耗等級高的鎮(zhèn)流器，如辦公室均采用T5細(xì)管徑熒光燈和格柵燈盤，選用能耗低的電子整流器;公共部位采用光控和時間控制等相結(jié)合的智能控制方式，根據(jù)照度、人員活動區(qū)域自動控制照明。另外辦公區(qū)照明結(jié)合辦公功能和自然采光，合理采用分區(qū)、分組、集中和分散方式來安排照明;采用一般照明和局部照明相結(jié)合;采用合理的燈具安裝方式;在滿足安裝高度及美觀需求前提下，盡可能降低燈具的安裝高度。供水方面原來一層生活用水由市政管網(wǎng)直接供水，二層以上由合用水箱上行下給供水;埋地合用水池、合用水箱、鍍鋅鋼管給水管材不能滿足衛(wèi)生需求;無水表計量裝置?，F(xiàn)利用市政壓力直接供水的層數(shù)提至三層;四層以上由屋面生活水箱供水，并根據(jù)季節(jié)和用水狀況采用市政壓力之二組補(bǔ)水或加壓泵補(bǔ)水;水箱改用不銹鋼材質(zhì)，給水管材改為衛(wèi)生、綜合造價低的管材;增加了水表計量裝置;增設(shè)了水池、水箱超高水位報警功能;并增加了直飲水系統(tǒng)，為辦公人員提供了健康、安全的飲水條件?？照{(diào)原來是分體空調(diào)，無新風(fēng)系統(tǒng);室外機(jī)設(shè)置在臨近外墻，顯得比較凌亂。改造采用分區(qū)VRV+部分新風(fēng)系統(tǒng);VRV變冷媒新風(fēng)機(jī)組采用高效能的變頻一拖多空調(diào)系統(tǒng)，能效4．2以上;利用冷熱交換機(jī)組，利用排風(fēng)的余冷(熱)量來預(yù)冷(熱)室外新風(fēng);室外機(jī)組集中屋面，不影響外墻整體效果。另外還設(shè)置了相應(yīng)的建筑智能化系統(tǒng)，建立和利用福建省能耗監(jiān)測系統(tǒng)展示平臺，對節(jié)能改造系統(tǒng)集成展示。
1．2節(jié)能改造后節(jié)能改造后，對各部門的房間格局進(jìn)行了重新設(shè)計，集體辦公區(qū)主要以大開間為主，并將分體式空調(diào)改造為中央空調(diào)。改造后各樓層北樓和南樓的年總能耗、人均能耗及單位面積能耗統(tǒng)計如表1．4、表1．5所示。分析計算改造后各樓層單位面積年能耗量如表1．6所示。為了更直觀的對比改造前后各樓層單位面積年能耗量，以柱狀圖的形式表示如圖1．1所示。
2數(shù)據(jù)及效益分析
該辦公樓節(jié)能改造項目已于2013年完成，經(jīng)數(shù)據(jù)對比、分析和計算，改造后建筑節(jié)能率可達(dá)到50．17%。其中，供水系統(tǒng)改造后，由于采用節(jié)水型衛(wèi)生器具及減壓控流等技術(shù)措施，每年可節(jié)水約為0．2萬噸，節(jié)水率約為22．5%。供配電與照明系統(tǒng)改造后，同比預(yù)期每年可節(jié)省3．2萬kWh電量，屋頂50kWp太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)每年可發(fā)電約4．5萬kWh。暖通專業(yè)節(jié)能改造后，一方面因建筑圍護(hù)改造，隔熱保溫性能提高，設(shè)備配置的負(fù)荷容量降低了8%左右，空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用降低，另一方面，大樓改造前空調(diào)采用分體空調(diào)，效率低下，設(shè)備的能效比僅為2．6～2．7kw/kw，采用能效高的VRV空調(diào)系統(tǒng)后，制冷COP值達(dá)4．2kw/kw，IPLV值為5．4kw/kw。核算改造前空調(diào)年耗電量約45萬kWh，改造后空調(diào)年耗電量僅約為25萬kWh，改造前后空調(diào)年耗電節(jié)省量約18．13萬kWh?？傆嬆旯?jié)約的電能，按發(fā)電煤耗計算，共能節(jié)省65．3噸標(biāo)煤，實(shí)現(xiàn)減排161．4噸CO2，削減4．9噸SO2等。由此可見，本辦公建筑的節(jié)能改造措施是有效和可行的。特別是，本既有建筑節(jié)能改造，采用的技術(shù)和方案基本上都是常規(guī)技術(shù)，除增加屋頂50kWp太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)外，改造所花費(fèi)的投資也是正常的需求投資，但采用這些技術(shù)的理念都是先進(jìn)和最適宜的。改造取得了節(jié)能的效果外，外立面有了煥然一新的現(xiàn)代建筑風(fēng)格，室內(nèi)辦公環(huán)境極大改善，舒適性提高，生產(chǎn)流線合理、建筑設(shè)備使用便捷、安全。
3能耗監(jiān)測系統(tǒng)
改造前，該建筑物沒有安裝能耗監(jiān)測和分析系統(tǒng)，所以各分項能耗和總能耗只能通過人工統(tǒng)計和估算得出，不僅費(fèi)時費(fèi)力，而且由于部門之間的差異和不同時段工作時間長短的不同，導(dǎo)致所得能耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)與實(shí)際能耗有一定的偏差，準(zhǔn)確性不高。改造后，該建筑物引進(jìn)了能耗監(jiān)測和分項計量系統(tǒng)，系統(tǒng)如圖1．2所示。該系統(tǒng)分為現(xiàn)場監(jiān)控層、通訊管理層和監(jiān)控主站層?，F(xiàn)場監(jiān)控層由多功能電能儀表組成，分別就地安裝在各自的配電箱上，并以現(xiàn)場總線形式接入通訊管理層，介質(zhì)采用屏蔽雙絞線，主要完成測量、電量參數(shù)等相關(guān)信號采集上傳等功能;通訊管理層主要由通訊管理機(jī)組成，其主要任務(wù)是數(shù)據(jù)的處理、存放、調(diào)配，通信規(guī)約的轉(zhuǎn)換，各個區(qū)間的通信銜接以及對本地系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)視等;監(jiān)控主站層由監(jiān)控主機(jī)、UPS、數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器，分項計量及能耗監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用軟件組成。監(jiān)控主站層通過以太網(wǎng)與通訊管理層相連，實(shí)時采集現(xiàn)場監(jiān)控層的監(jiān)控數(shù)據(jù)，可完成包括能耗數(shù)據(jù)采集、能耗分項計量、能耗區(qū)域管理、能耗設(shè)備管理、能效數(shù)據(jù)分析評估、系統(tǒng)優(yōu)化策略、節(jié)能潛力評估、能效信息和用戶定制等若干系統(tǒng)功能。能耗監(jiān)測平臺能夠簡化人工抄表及統(tǒng)計的煩瑣工序，只要各儀表根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)接入采集網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控中心就能定時、定點(diǎn)地獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。通過在平臺上簡單的設(shè)置及操作即可對各建筑數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。而且數(shù)據(jù)采集設(shè)備采用的是系統(tǒng)開發(fā)商自主研發(fā)的控制代碼，不需操作系統(tǒng)支持，不被網(wǎng)絡(luò)病毒侵害，能夠免受外界網(wǎng)絡(luò)攻擊。另外，要求采集設(shè)備能保證斷電一定時間內(nèi)數(shù)據(jù)不丟失，或通訊異常時，設(shè)備能保存重要數(shù)據(jù)，通訊恢復(fù)后向監(jiān)控中心斷點(diǎn)續(xù)傳重要數(shù)據(jù)。
4結(jié)語
農(nóng)村的光纜線路障礙點(diǎn)難以排查，就要在安裝之初建立準(zhǔn)確完整的原始材料，在光纜續(xù)接監(jiān)測時，記錄測試端至每個接頭點(diǎn)，位置的光纖累計長度及中繼段光纖總和減值。準(zhǔn)確記錄各種光纜余數(shù)，詳細(xì)記錄每個接頭坑，終端盒、ODF架等部位光纖盤留長度，以便在換養(yǎng)故障點(diǎn)路由長度時予以扣除。
天氣變化對有線電視網(wǎng)路的影響
這一方面主要從雷雨天氣分析。進(jìn)入夏秋之交的九月，陰雨天氣也開始增加，遭遇雷擊的可能性增大。在農(nóng)村有線電視系統(tǒng)中，眾所周知，雷電是自然現(xiàn)象，雷擊釋放能量很大，直接遭雷擊，在放電通道上毀壞性巨大，也增加了弄尋有線電視線路檢修的難度。在干線較長的農(nóng)村有線電視系統(tǒng)中，需要注意防雷，防水和監(jiān)測。這3個方面具體表現(xiàn)在：
1）防雷：要保證有線電視的“村村通，長期通”，防雷是必不可少的監(jiān)測點(diǎn)之一。一般說來，有線電視的被損部位有前端放大器、架空電纜的分支、分配器被擊毀等。最簡單的防雷措施在于材料的安全選擇上，如電纜要帶有防雷的安全保護(hù)，在傳輸網(wǎng)中,進(jìn)入前端的電纜安置分流雷電的避雷器，金屬外皮就近接地，可有效地避免光纜遭受雷擊；
2）防水：有線電視系統(tǒng)電纜傳輸中接頭進(jìn)水是個很普遍的問題。主要包括接頭進(jìn)水導(dǎo)致電纜部分進(jìn)水和進(jìn)水導(dǎo)致的接頭氧化兩種情況。在平常的收看電視過程中，高端信號變差，雪花點(diǎn)變多是進(jìn)水常見的問題之一。對干線表現(xiàn)為放大器輸出電平斜率很小或?yàn)樨?fù)值。從而使供電出現(xiàn)故障，影響整個農(nóng)村接收端的放大器正常工作，同時伴隨斜率變大，信號質(zhì)量惡化；
3）監(jiān)測。各有線電視臺在建臺時往往經(jīng)過上級廣播電視主管部門的驗(yàn)收，驗(yàn)收基本上是以抽樣測試點(diǎn)，對部分項目和指標(biāo)進(jìn)行夏初、冬初的兩次考核。包括對主干線的線性分布的監(jiān)測，用戶接收端分支器，分配器的監(jiān)測等。抓好常規(guī)維護(hù)，可以及時查出線路是否有故障或即將有故障的發(fā)生跡象，從而防患于未然，大大減少故障率。
常規(guī)維修監(jiān)測技巧
前面我們講過，因?yàn)檗r(nóng)村地廣人稀、農(nóng)戶居住先對分散，再加上通訊技術(shù)道路交通相對城市而言的薄弱，使得農(nóng)村有線電視系統(tǒng)的監(jiān)測和技術(shù)維護(hù)方面存在著更大的挑戰(zhàn)。一般情況下，整個系統(tǒng)的無信號，故障在前端、主干線及供電部分；整個系統(tǒng)收不到某一頻道信號，故障在信號源或調(diào)制器；部分用戶無信號，故障在支干線或分配系統(tǒng)；個別用戶無信號，故障在串接一分支或分支、分配器以及用戶盒、用戶線等用戶器材上。只要仔細(xì)查找，故障就不難排除。
主觀原因
系統(tǒng)概述
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(yīng)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(yuǎn)，且通道數(shù)較多，因此需要通過光端機(jī)將所獲取的視頻傳輸給監(jiān)控室控制臺PC機(jī)。檢測軟件根據(jù)本文提出的檢測算法對捕獲到的圖像進(jìn)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(yīng)攔截措施。視頻傳輸示意圖，如圖2所示。
軟件設(shè)計
軟件設(shè)計采取的基本實(shí)現(xiàn)策略是先定位后檢測。首先進(jìn)行運(yùn)動車輛檢測，其次根據(jù)車輛的自身特征，定位可疑目標(biāo)在車輛底部可能的藏匿部位。當(dāng)區(qū)域定位完成后，對該區(qū)域進(jìn)行感興趣區(qū)域（RegionOfInterest，ROI）的選取。最后對ROI進(jìn)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(biāo)，實(shí)現(xiàn)自動檢測。
1圖像去噪
圖像去噪是圖像預(yù)處理的一個環(huán)節(jié)，也是整個圖像預(yù)處理中的關(guān)鍵一步。在對運(yùn)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(diǎn)，只需對圖像采用常規(guī)的均值濾波進(jìn)行處理。而在檢測目標(biāo)時，為了在去除噪聲的同時，最大程度的保存目標(biāo)的邊緣信息，采用了基于開關(guān)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(diǎn)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(diǎn)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(jìn)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(quán)均值濾波器加以消除；邊緣信息區(qū)包含了圖像的細(xì)節(jié)信息，應(yīng)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(guān)鍵在于分類開關(guān)的設(shè)計，借用順序統(tǒng)計濾波的思路，將濾波器設(shè)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(diǎn)xi進(jìn)行排序，得到序列x（1），x（2）……x（N^2），利用排序結(jié)果設(shè)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(guān)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(diǎn)進(jìn)行排序；（2）利用分類規(guī)則進(jìn)行三個區(qū)域劃分；（3）對孤立噪聲點(diǎn)區(qū)進(jìn)行中值濾波，對平坦區(qū)進(jìn)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(biāo)區(qū)域的定位
2.1運(yùn)動車輛檢測
對于實(shí)時性要求較高的場合，運(yùn)動目標(biāo)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(dāng)前幀圖像與背景圖像的差分來消除背景、提取運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域的一種技術(shù)。背景差分法可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定差分閾值，所得到的結(jié)果直接反映了運(yùn)動目標(biāo)的大小、形狀和位置，可以得到比較精確的運(yùn)動目標(biāo)信息，但該方法應(yīng)用于紅外目標(biāo)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(yùn)動目標(biāo)。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(yùn)動目標(biāo)，僅能得到運(yùn)動目標(biāo)的邊界；2）運(yùn)動目標(biāo)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(biāo)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(diǎn)，并結(jié)合兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計出改進(jìn)的背景差分法。算法原理圖如下：其中F(K)為當(dāng)前幀，B為通過隔幀幀差法求得的當(dāng)前背景圖像，D為差分結(jié)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(diǎn)，能準(zhǔn)確更新背景差分法所需要的當(dāng)前背景圖，進(jìn)而提取出完整的運(yùn)動目標(biāo)。下面是采用基本背景差分法和改進(jìn)后背景差分法，在不同時候背景更新保存的背景圖片?；颈尘安罘址ㄔ谙到y(tǒng)長時間運(yùn)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(jìn)的背景差分法，即使是經(jīng)過長時間運(yùn)行，系統(tǒng)也能確保背景更新的準(zhǔn)確。
2.2目標(biāo)區(qū)域定位
由于運(yùn)動車輛特性已知，在其運(yùn)動的過程中，可以通過對目標(biāo)局部圖像進(jìn)行特征提取，定位可疑區(qū)域。目標(biāo)的一般特征包括點(diǎn)、邊緣、區(qū)域和輪廓。點(diǎn)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(yīng)性，常用的點(diǎn)特征描述算子如SIFT、SURF等都具有很高的精度，但這些算法復(fù)雜度高，難以滿足實(shí)時檢測的要求，并且紅外圖像特征點(diǎn)往往較少，采用點(diǎn)描述算子并不能達(dá)到令人滿意的效果。因此本文根據(jù)實(shí)際目標(biāo)的特性，采用了對線、面特征進(jìn)行描述的方法來標(biāo)注運(yùn)動車輛。運(yùn)動的車輛受車底傳動抽、燃燒室以及空間限制，目標(biāo)一般躲藏于車廂后輪位置。
為了準(zhǔn)確定位目標(biāo)區(qū)域，目標(biāo)區(qū)域進(jìn)入視場之前的運(yùn)動車輛局部特征需要重點(diǎn)描述。車廂底部進(jìn)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(jìn)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(biāo)識出圖像中的實(shí)際邊緣，并且能夠?qū)⑤^小的間斷點(diǎn)進(jìn)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(jìn)行圖像的邊緣檢測。邊緣檢測結(jié)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(dāng)可能藏人的區(qū)域進(jìn)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(biāo)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(biāo)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(shí)驗(yàn)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(jìn)行面特征提取。選定區(qū)域?yàn)閳D6(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(diǎn)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(dāng)車底藏人時，其進(jìn)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(dāng)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(jìn)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(jié)束，這時只需判斷到達(dá)車尾就可以結(jié)束檢測流程。
實(shí)驗(yàn)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(yīng)能力強(qiáng)，而基于兩側(cè)直線特征定位的方法又能夠比較準(zhǔn)確的定位到目標(biāo)區(qū)域。綜合上述兩種思路，設(shè)計出的定位流程如下圖8所示：應(yīng)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(shí)現(xiàn)的，這樣可以盡量減少偶然因素導(dǎo)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(biāo)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(jìn)行ROI的選取。行進(jìn)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(rèn)值。當(dāng)車輪不明顯時采用默認(rèn)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(jié)果對比。實(shí)驗(yàn)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(yīng)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(biāo)的檢測
對于已知形狀、外貌以及姿態(tài)等特征目標(biāo)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(biāo)，采用匹配的方式效果并不明顯。
紅外目標(biāo)與目標(biāo)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(biāo)區(qū)域進(jìn)行評估，若達(dá)到一定的閾值，即可預(yù)判車底藏人。評價函數(shù)依據(jù)不同區(qū)域可疑信息權(quán)重不一樣而選定(ROI內(nèi)中間部位權(quán)重較高、四周權(quán)重較低)，表示如下其中T為警戒閾值，Warnflag為預(yù)警標(biāo)志。具體檢測步驟如下：
1)對原圖的感興趣區(qū)域進(jìn)行組合濾波處理；
2)對感興趣區(qū)域進(jìn)行邊緣梯度檢測(圖10)；
3)采用評價函數(shù)對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行評分并判斷是否超過給定閾值；
4)重復(fù)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(yīng)的報警截圖如圖11所示
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
為了驗(yàn)證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性以及算法的可靠性，在不同的貨檢口岸、時間段、天氣條件進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)。測試結(jié)果如下。結(jié)果表明，在不同月份檢測誤報率十分低，漏報率也能滿足相應(yīng)指標(biāo)。設(shè)計出的車底藏人自動檢測系統(tǒng)有很高的實(shí)用價值，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，說明了這套檢測系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。軟件界面如圖12所示。
