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針對垛儲機采棉溫濕度采集點多,數(shù)據(jù)傳輸距離遠的特點,提出了以電子技術(shù)和微控制技術(shù)為核心技術(shù)的機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、RS485總線、顯示及鍵盤等部分組成。圖1為垛儲機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采棉的溫濕度值,通過變送器和轉(zhuǎn)換器將該處的各點溫濕度數(shù)據(jù)信號送至該處的從機;從機將采集來的信號進行歸一化處理,取加權(quán)平均值,再將加權(quán)平均值通過RS485總線送至主機,通過鍵盤輸入機采棉霉變預(yù)警的溫濕度閾值;主機將傳輸來的數(shù)據(jù)和預(yù)警閾值相比較,判斷是否達到預(yù)警條件,如果達到預(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采棉位置。
2系統(tǒng)設(shè)計
2.1硬件部分
本設(shè)計的主機所要實現(xiàn)匯總從機發(fā)來的信息和預(yù)先設(shè)定的霉變閾值相比較,判斷每個從機位置的機采棉情況。如果出現(xiàn)異常,主機控制警報系統(tǒng)工作,顯示屏可以利用鍵盤控制其翻頁功能,實時顯示出每個從機位置的機采棉情況。從機主要負責(zé)將采集來的溫濕度信息,經(jīng)處理后,送入主機。鑒于以上因素,主、從機都選用單片機STC89C516RD+。該款單片機具有加密性強、低功耗、速度快和精度高等特點,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%;因為是線性輸出,所以可以直接和單片機相連,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。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;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。顯示模塊要求實時顯示各個從機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,就可以達到系統(tǒng)設(shè)計要求。鍵盤模塊是向主機輸入預(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,細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,編程實現(xiàn)主從機的功能。keilC51是一個比較主流的單片機研發(fā)設(shè)計的開發(fā)工具,主從機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)計垛儲機采棉溫濕度自動檢測系統(tǒng)的實物硬件。垛儲機采棉溫濕度自動檢測系統(tǒng)的主機程序流程圖,如圖3所示。
3試驗結(jié)果分析
系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試完成后,在南口農(nóng)場進行測試試驗。系統(tǒng)測試了垛儲機采棉的溫濕度值。表1為垛儲機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)檢測出的機采棉溫濕度值和人工測量的實際值近似相符。試驗結(jié)果表明:該系統(tǒng)能夠精確、實時地檢測垛儲機采棉的溫濕度,達到了垛儲機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)濟或者軍事利益的驅(qū)動,計算機和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,特別是各種官方機構(gòu)的網(wǎng)站,成為黑客攻擊的熱門目標。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(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(quán)利以及企圖實施上述行為的個體。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(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;識別、反映已知進攻的活動模式,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(dāng)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?;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,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(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(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,在這里采用五類標準: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(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(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,它分為基于主機的IDS、基于網(wǎng)絡(luò)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(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,因為行為有點過激)。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)上采取進一步的行動。
4IDS的評價標準
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(dāng)被保護系統(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。這一點很重要,尤其是“拒絕服務(wù)”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(wù)”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(jié)果,以便在系統(tǒng)造成嚴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(yīng)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(shù)的發(fā)展,成型的產(chǎn)品已陸續(xù)應(yīng)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(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,如何實現(xiàn)高速網(wǎng)絡(luò)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(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
在目前的計算機安全狀態(tài)下,基于防火墻、加密技術(shù)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(shù),它已經(jīng)成為計算機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技術(shù),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(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:
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[2]DenningDE.AnIntrusion-DetectionModel[A].IEEESymponSecurity&Privacy[C],1986.118-131
[3]張杰,戴英俠,入侵檢測系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J],計算機與通信,2002.6:28-32
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)生變化或不符合標準,將嚴重影響水產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量,因此,需對此類參數(shù)通過進行實時監(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)點進行數(shù)據(jù)匯聚,再由AP節(jié)點通過WiFi將匯集數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)測中心。
2WiFi節(jié)點硬件設(shè)計
WiFi又稱IEEE802.11b標準,IEEE802.11b無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范是對IEEE802.11的改進,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、AP節(jié)點的制作,并且需實現(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,實現(xiàn)上位機對溫度、pH值、溶解氧濃度等參數(shù)的實時監(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,實現(xiàn)通過串口與單片機通信,其工作電壓為3.3V。
2.3處理器模塊
本次通與終端節(jié)點相連的處理器采用STC89LE52C單片機。該單片機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)點無需處理器。
2.4串口模塊
串口模塊采用MAX232實現(xiàn)了單片機模塊和WiFi模塊之間的通信,并通過USB轉(zhuǎn)串口進行程序配置。
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與單片機的P1.2口相連實現(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連接的電路原理圖如圖4所示。
3節(jié)點軟件設(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,具體目標是為實現(xiàn)將傳感器采集到的數(shù)據(jù)匯聚到AP節(jié)點,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軟件對單片機進行編程設(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)點定時向AP節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù),AP節(jié)點定時接收,并通過WiFi傳輸至監(jiān)測中心的上位機,實現(xiàn)對水質(zhì)的溫度、pH值、溶解氧濃度等參數(shù)的實時監(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)點連續(xù)給AP節(jié)點的工作狀態(tài),當(dāng)定時器被喚醒時,向上位機發(fā)送數(shù)據(jù),定時器滿,停止發(fā)送,進入休眠狀態(tài),等待下一次定時器被喚醒。在進入休眠狀態(tài)時,終端節(jié)點與AP節(jié)點處于中斷狀態(tài),且傳感器暫時停止工作。
4管理系統(tǒng)的實現(xiàn)
系統(tǒng)的管理核心為上位機,主要需實現(xiàn)串口接收程序和上位機管理程序等功能,本系統(tǒng)上位機通過MicrosoftVisualStudio2010軟件采用的是里面的MFC應(yīng)用程序框架進行設(shè)計的上位機程序。從而實現(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,實現(xiàn)了遠程監(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)進行了測試。實驗時部署了4個終端節(jié)點,分別放在4個養(yǎng)殖池中,部署2個路由節(jié)點,溫度傳感器、pH值傳感器、溶氧度傳感器集成在終端節(jié)點上。終端節(jié)點僅需2節(jié)普通5號電池。節(jié)點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)進行一次采樣,并將采樣數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機后,自動進入休眠狀態(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,地球站的正常運行直接關(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、竊取網(wǎng)絡(luò)配置信息、篡改網(wǎng)絡(luò)運行參數(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、用戶號碼資源進行控制;同時它作為操作員對全網(wǎng)的通信進行控制、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。該模塊負責(zé)對數(shù)據(jù)分析模塊產(chǎn)生的告警進行匯總,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:(1)自適應(yīng)能力強。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。因為應(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)出較強實時性。(2)誤警率低。因為現(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。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)域有不同程度的進步和發(fā)展。煤礦行業(yè)之所以能夠有很大程度的進步,與科學(xué)技術(shù)的有效運用分不開。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)量和性能是高效運用安全監(jiān)控檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。但事實上,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(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(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(jié)合相關(guān)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(yīng)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(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(yīng)當(dāng)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(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(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現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化,促使其性能更強,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(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。這次護結(jié)構(gòu)節(jié)能改造,采用倒置式防水屋面進行防水層改造,采用40厚擠塑聚苯板敷設(shè)保溫隔熱層,進行了局部屋頂綠化,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、供配電線路保護和保護電器的選擇性配合等參數(shù)進行核算;低壓配電室、層分配電箱盡量設(shè)在負荷中心;低壓配電室設(shè)集中無功補償和“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)電進行配電。照明部分因為原有照明系傳統(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水或加壓泵補水;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。空調(diào)原來是分體空調(diào),無新風(fēng)系統(tǒng);室外機設(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;利用冷熱交換機組,利用排風(fēng)的余冷(熱)量來預(yù)冷(熱)室外新風(fēng);室外機組集中屋面,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,一方面因建筑圍護改造,隔熱保溫性能提高,設(shè)備配置的負荷容量降低了8%左右,空調(diào)系統(tǒng)的運行費用降低,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噸標煤,實現(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,不僅費時費力,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)與實際能耗有一定的偏差,準確性不高。改造后,該建筑物引進了能耗監(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、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)標準接入采集網(wǎng)絡(luò),監(jiān)控中心就能定時、定點地獲取相關(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)控中心斷點續(xù)傳重要數(shù)據(jù)。
4結(jié)語
超壓出流是指給水配件前的靜水壓大于流出水頭,其流量大于額定流量的現(xiàn)象,兩流量的差值為超壓出流量,這部分流量未產(chǎn)生正常的使用效益,且其流失又不易被人們察覺和認識,屬“隱形”水量浪費。此外,超壓出流會帶來如下危害:①由于水壓過大,龍頭開啟時水成射流噴濺,影響人們使用;②超壓出流破壞了給水流量的正常分配。③易產(chǎn)生噪音、水擊及管道振動,使閥門和給水龍頭等使用壽命縮短,并可能引起管道連接處松動、漏水甚至損壞,加劇了水的浪費。為了解建筑給水系統(tǒng)超壓出流現(xiàn)狀,筆者對此進行了實測分析。
1測試對象
選擇11棟不同高度和不同供水類型的建筑作為測試對象,其中多層建筑3棟,均為外網(wǎng)直接供水;高層建筑8棟,一般均分為2個區(qū),低區(qū)由外網(wǎng)供水,高區(qū)由水泵、高位水箱聯(lián)合供水或由變頻調(diào)速泵供水,有的樓層住戶支管上設(shè)有減壓閥。
通過對目前建筑中普遍配置的螺旋升降式鑄鐵水龍頭(以下簡稱“普通水龍頭”)和陶瓷片密封水嘴(以下簡稱“節(jié)水龍頭”)使用時的壓力和流量進行測試,了解建筑給水系統(tǒng)超壓出流現(xiàn)狀。
2測試裝置
由于測試是在已投入使用的建筑中進行,為不妨礙用戶的正常用水,采用了圖1所示的試驗裝置,即用塑料軟管與一新安裝的試驗用水龍頭相連,試驗用水龍頭前安裝壓力表,測試時只需將軟管的另一端與原水龍頭緊密相連即可。
測試采用φ15普通水龍頭和節(jié)水龍頭各1個;天津市星光儀表廠Y—100型壓力表(測量范圍為0~0.6MPa,最小刻度為0.01MPa)及附件兩套;φ15塑料軟管、1000mL量筒、秒表、三通、管箍等管件若干個。
3測試內(nèi)容和方法
3.1測試點和測試時間
對每個樓體中測試點的選擇一般為:從第一層開始隔層入戶測試(但實測中因有的住戶家中無人,測點有所變化),測試點水源為室內(nèi)已有污水盆水龍頭或洗滌盆水龍頭出水。測試時間為上午9:00~10:30。
測試建筑內(nèi)普通水龍頭和節(jié)水龍頭在半開、全開狀態(tài)下的出流量及相應(yīng)的動壓和靜壓值。
3.2測試方法
①流量測定
采用體積法測定流量,測試時水源水龍頭全開,測試用水龍頭分為半開和全開兩種狀態(tài)。記錄普通水龍頭和節(jié)水龍頭在兩種開啟狀態(tài)下水的出流時間t及相應(yīng)的出流量V。每個測點在同一開啟狀態(tài)下測三次,取三次的平均值作為此狀態(tài)下的最終測定值。
②壓力測定
在每次測試用水龍頭開啟前讀壓力表值,此值為該測點靜壓值;測試用水龍頭開啟后,在記錄流量的同時記錄壓力表讀數(shù),此值為該狀態(tài)下的動壓值(工作壓力)。
4結(jié)果及分析
兩種水龍頭半開狀態(tài)時的動壓、流量測試結(jié)果及回歸曲線和曲線方程分別見圖2、3。
4.1普通水龍頭半開狀態(tài)
《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》(GBJ15—88)中規(guī)定:污水盆水龍頭當(dāng)配水支管管徑為15mm、開啟度為1/2(半開狀態(tài))時,額定流量為0.2L/s。根據(jù)上述規(guī)定,對67個用水點的測試結(jié)果進行了統(tǒng)計,有37個測試點的流量超過此標準(超標率達55%)。
4.2節(jié)水龍頭半開狀態(tài)
節(jié)水龍頭與普通水龍頭相比,在管徑、水壓相同時的全開、半開流量均小于后者。節(jié)水龍頭雖然出流量小但水流急,在較小流量下就可滿足人們的用水需求,因而節(jié)水龍頭的額定流量應(yīng)小于普通水龍頭的額定流量。結(jié)合現(xiàn)行的和送審的《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》中的充氣水龍頭和單閥龍頭的額定流量范圍,筆者認為應(yīng)將0.15L/s作為節(jié)水龍頭額定流量的參考值,以此作為判別現(xiàn)有建筑水龍頭是否超壓出流以及新建建筑采取控制超壓出流措施的依據(jù)。
由圖3可見,節(jié)水龍頭出流量為0.15L/s時對應(yīng)的工作壓力為0.08MPa,其與普通水龍頭出流量為0.2L/s時對應(yīng)的工作壓力(0.06~0.07MPa)非常相近,這進一步說明將0.15L/s作為節(jié)水龍頭額定流量的參考值是比較合理的。
節(jié)水龍頭以半開狀態(tài)并以流量為0.15L/s作為其額定流量時,實測中有41個測試點的流量超標(超標率達61%)。
5結(jié)語
從測試結(jié)果可以看出,普通水龍頭和節(jié)水龍頭的超壓出流率分別為55%和61%,實際上水龍頭出流量的超標率要大于以上數(shù)值。以普通水龍頭為例,有的水龍頭(如洗手盆)的額定流量不是0.2L/s而是0.15L/s;有的水龍頭額定流量雖是0.2L/s,但要求的開啟度不是1/2而是3/4或全開(全開狀態(tài)下有60個測試點的出流量超過0.2L/s),這樣就使得水龍頭出流量的實際超標率遠大于55%。
測試中普通水龍頭半開時的最大流量為0.42L/s,全開時最大流量為0.72L/s;節(jié)水龍頭半開和全開時最大流量分別為0.29L/s和0.46L/s。不論是普通水龍頭還是節(jié)水龍頭,在半開狀態(tài)時最大出流量約為額定流量的2倍;在全開狀態(tài)時最大出流量約為額定流量的3倍以上。
綜上所述,在現(xiàn)有建筑中水龍頭的超壓出流現(xiàn)象是普遍存在而且是比較嚴重的,由此造成的“隱形”水量浪費是不容忽視的,必須采取措施加以解決。
農(nóng)村的光纜線路障礙點難以排查,就要在安裝之初建立準確完整的原始材料,在光纜續(xù)接監(jiān)測時,記錄測試端至每個接頭點,位置的光纖累計長度及中繼段光纖總和減值。準確記錄各種光纜余數(shù),詳細記錄每個接頭坑,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,在傳輸網(wǎng)中,進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)電纜傳輸中接頭進水是個很普遍的問題。主要包括接頭進水導(dǎo)致電纜部分進水和進水導(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,雪花點變多是進水常見的問題之一。對干線表現(xiàn)為放大器輸出電平斜率很小或為負值。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收,驗收基本上是以抽樣測試點,對部分項目和指標進行夏初、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,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,因為農(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。只要仔細查找,故障就不難排除。
主觀原因