時(shí)間：2023-03-27 16:37:48
導(dǎo)語(yǔ)：在自動(dòng)檢測(cè)論文的撰寫(xiě)旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
【關(guān)鍵詞】PCB；細(xì)分驅(qū)動(dòng)；自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)(AOI)；圖像識(shí)別
電子產(chǎn)品的核心部分——印刷電路板(PCB)，是集成各種電子元器件的信息載體，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，是電子產(chǎn)品中不可缺少的部分。PCB的質(zhì)量成了電子產(chǎn)品能否長(zhǎng)期、正常、可靠的工作的決定因素[1]。隨著科技的發(fā)展，PCB產(chǎn)品的高密度、高復(fù)雜度、高性能發(fā)展趨勢(shì)不斷挑戰(zhàn)PCB板的質(zhì)量檢測(cè)問(wèn)題。傳統(tǒng)PCB缺陷檢測(cè)方式因接觸受限、高成本、低效率等因素，己經(jīng)逐漸不能滿足現(xiàn)代檢測(cè)需要，因此研究實(shí)現(xiàn)一種PCB缺陷的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)具有很大的學(xué)術(shù)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2]。國(guó)內(nèi)外研究的PCB缺陷檢測(cè)技術(shù)中，AOI（Automatic Optic Inspection自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)）技術(shù)越來(lái)越受到重視，其中基于圖像處理的檢測(cè)方法也成為自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)的主流。本文通過(guò)圖像處理技術(shù)研究了一種大視場(chǎng)、高精度、快速實(shí)時(shí)的PCB缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了硬件結(jié)構(gòu)和軟件算法流程。通過(guò)改進(jìn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式配合一鍵式自動(dòng)檢測(cè)軟件的設(shè)計(jì)，大大提高了系統(tǒng)的檢測(cè)速度，對(duì)結(jié)果分析模塊的缺陷識(shí)別算法的改進(jìn)提高了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
PCB缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)主要由運(yùn)動(dòng)控制模塊、圖像采集模塊、圖像處理模塊、結(jié)果分析模塊組成。系統(tǒng)工作過(guò)程如下：上位機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)二維平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，將CCD攝像機(jī)傳輸?shù)酱龣z測(cè)PCB上方，對(duì)PCB進(jìn)行大場(chǎng)景圖像采集，采集的圖像經(jīng)過(guò)圖像采集卡送到上位機(jī)，上位機(jī)軟件對(duì)采集的圖像進(jìn)行拼接、圖像預(yù)處理，對(duì)處理的圖像進(jìn)行準(zhǔn)確定位并校準(zhǔn)，通過(guò)圖像分割、圖像形態(tài)學(xué)處理等，最后進(jìn)行模板匹配、圖像識(shí)別，得出缺陷檢測(cè)結(jié)果。系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)軟硬件相互協(xié)調(diào)工作構(gòu)成一個(gè)整體。
2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
PCB缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板、CCD攝像機(jī)、圖像采集卡、PC等，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2.1 CCD攝像機(jī)和圖像采集卡
CCD攝像機(jī)的主要特性參數(shù)包括攝像機(jī)制式、光敏面尺寸、像素尺寸、分辨率、電子快門(mén)速度、同步系統(tǒng)的方式、最小照度、靈敏度、信噪比等。其中攝像機(jī)制式和是否在線檢測(cè)決定了圖像采集卡的采樣頻率，光敏面尺寸、像素尺寸、分辨率以及成像透鏡系統(tǒng)的放大率的平衡選擇取決于測(cè)量范圍和測(cè)量精度[3]?？紤]到以上各個(gè)因素以及系統(tǒng)要求，在實(shí)驗(yàn)中采用的是廣州視安公司的槍式攝像機(jī)，該攝像機(jī)的特點(diǎn)是數(shù)字面陣CCD逐行掃描，提供AV復(fù)合視頻接口和標(biāo)準(zhǔn)鏡頭接口，提供VC的SDK軟件開(kāi)發(fā)包，方便設(shè)計(jì)軟件處理模塊。
圖像采集卡，又稱(chēng)視頻捕捉卡，是視頻卡的一種類(lèi)型。圖像采集卡完成的主要功能是把攝像機(jī)的連續(xù)模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成為離散的數(shù)字量。其基本原理：從攝像機(jī)輸出的各種制式的視頻輸出信號(hào)，經(jīng)過(guò)輸入選擇模塊處理后，形成能被圖像采集卡識(shí)別的視頻信號(hào)。模擬視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后，存儲(chǔ)在卡上的幀緩存存儲(chǔ)器內(nèi)，由計(jì)算機(jī)CPU通過(guò)計(jì)算機(jī)總線控制具體的圖像傳遞，最終存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存或硬盤(pán)，用于圖像處理[4]。本設(shè)計(jì)采用的圖像采集卡型號(hào)是：NV7004-N，將CCD攝像機(jī)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)實(shí)時(shí)顯示，并能完成圖像的抓拍功能。
2.2 電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器及精密二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)
PCB缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制器為自行設(shè)計(jì)的MCU控制板，核心芯片為ATMEL公司生產(chǎn)的單片機(jī)AT89S52，控制板通過(guò)RS-232串行通信接口與上位機(jī)進(jìn)行通信。通過(guò)操作人機(jī)交互界面對(duì)控制板發(fā)送命令，控制板輸出控制信號(hào)以及各種頻率的方波信號(hào)到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)板，以控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、方向以及移動(dòng)距離。
二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)由兩個(gè)日本SUS Corp公司生產(chǎn)的精密運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌搭建，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌為滾珠絲桿型，非常精密，誤差很小。步進(jìn)電機(jī)與運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌相連，從而帶動(dòng)導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)為日本TAMAGAWA公司生產(chǎn)的兩相四線制混合式步進(jìn)電機(jī)，該型號(hào)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定、噪聲小。
2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)
步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)實(shí)際上就是通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)的各相勵(lì)磁繞組的電流，使步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部磁場(chǎng)合成方向發(fā)生變化，從而使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。各相勵(lì)磁繞組的電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)矢量的幅值決定了步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的大小，相鄰兩合成磁場(chǎng)矢量之間的夾角大小決定了步距角的大小[5]。
在拍數(shù)一定的情況下，齒數(shù)越多，步距角就越小，但由于受制作工藝的限制齒數(shù)不能做得很多，因此步進(jìn)電機(jī)的步距角就不可能很小。改變步進(jìn)電機(jī)的拍數(shù)也可以改變步距角，拍數(shù)是指完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)確定時(shí)，拍數(shù)也就確定。通過(guò)增加步進(jìn)電機(jī)的齒數(shù)和相數(shù)來(lái)減小步距角，步距角減小的度數(shù)非常有限，很難滿足生產(chǎn)的要求。
細(xì)分?jǐn)?shù)越多，電流變化越小，從而大大減少了電機(jī)的振蕩和噪音。采用階梯狀正弦波對(duì)電流進(jìn)行細(xì)分時(shí)，階梯越多(即細(xì)分?jǐn)?shù)越多)，波形就越接近正弦波，通入的階梯電流就越小，步距角也就越小[6]。從而大大減少了步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的丟步率，降低了步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪音和顫動(dòng)，也使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行更加穩(wěn)定，更易于控制。
3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3.1 系統(tǒng)算法流程
手動(dòng)檢測(cè)可以根據(jù)需要在采集圖像時(shí)直接通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)將CCD攝像頭運(yùn)動(dòng)到待測(cè)PCB板的主要部位，在進(jìn)行圖像處理時(shí)也可以根據(jù)圖像質(zhì)量來(lái)選擇與之相適應(yīng)的圖像處理算法來(lái)實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)具有交互性。自動(dòng)檢測(cè)初始化設(shè)置參數(shù)后，可以一鍵實(shí)現(xiàn)缺陷檢測(cè)得出檢測(cè)結(jié)果，減少了操作復(fù)雜度，也大大提高了檢測(cè)的速度，使系統(tǒng)具有自動(dòng)化、操作簡(jiǎn)單、速度快等優(yōu)點(diǎn)。本文結(jié)合二者于一體，使PCB缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)更加優(yōu)秀，更加實(shí)用。
3.2 缺陷檢測(cè)
當(dāng)前印刷電路板缺陷檢測(cè)方法主要分為參考比較法、非參考比較法和混合法三大類(lèi)，參考比較法將被測(cè)圖像和參考圖像進(jìn)行特征對(duì)特征的比較；非參考比較法不需要任何的參考圖像，只是根據(jù)先前設(shè)計(jì)的規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷出是否有缺陷，如果不符合標(biāo)準(zhǔn)便認(rèn)為此有缺陷；混合法是參考比較法和非參考比較法綜合應(yīng)用。本文主要使用參考比較法，通過(guò)檢測(cè)PCB圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行對(duì)比分析，判斷該P(yáng)CB板是否有缺陷[7]。
3.3 缺陷識(shí)別
3.4 結(jié)果分析
4.結(jié)論
本文基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖像處理設(shè)計(jì)了一個(gè)印刷電路板(PCB)缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，并對(duì)其功能進(jìn)行了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)界面友好，操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)方法簡(jiǎn)單，檢測(cè)過(guò)程迅速，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。該系統(tǒng)為PCB缺陷的檢測(cè)提供了一個(gè)很好的解決方案，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
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關(guān)鍵詞：橋梁撓度測(cè)量 人工測(cè)量 自動(dòng)檢測(cè) 預(yù)測(cè)方向
橋梁的撓度變形是橋梁健康狀況評(píng)價(jià)的重要參數(shù)，在橋梁檢測(cè)、危橋改造以及新橋驗(yàn)收等方面都需要準(zhǔn)確測(cè)量橋梁的靜、動(dòng)態(tài)撓度值。隨著橋梁健康監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，人們研究了許多用于位移及撓度測(cè)量的方法。目前，國(guó)內(nèi)外測(cè)量橋梁撓度的方法有許多種，下面對(duì)常見(jiàn)的幾種測(cè)量方法的原理、特點(diǎn)及適用范圍做以簡(jiǎn)要介紹。
1、傳統(tǒng)的人工測(cè)量方法
1.1百分表測(cè)量法
百分表測(cè)量法是較傳統(tǒng)的撓度測(cè)量方法。百分表的工作原理，就是利用齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)所檢測(cè)位置的位移值放大，并將檢測(cè)的直線往返運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成指針的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，以指示其位移數(shù)值。
特點(diǎn)：1）優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，可以進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，直接得到各測(cè)點(diǎn)的撓度值測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定可靠；2）缺點(diǎn)比較繁瑣，耗時(shí)較長(zhǎng)，工作效率較低，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用有很大局限性；3）適用于橋下可搭設(shè)支架的橋梁工程。
1.2 精密水準(zhǔn)儀測(cè)量法
水準(zhǔn)測(cè)量又名“幾何水準(zhǔn)測(cè)量”，是用水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺測(cè)定地面上兩點(diǎn)間高差的方法。在地面兩點(diǎn)間安置水準(zhǔn)儀，觀測(cè)豎立在兩點(diǎn)上的水準(zhǔn)標(biāo)尺，按尺上讀數(shù)推算兩點(diǎn)間的高差。通常由水準(zhǔn)原點(diǎn)或任一已知高程點(diǎn)出發(fā)，沿選定的水準(zhǔn)路線逐站測(cè)定各點(diǎn)的高程。
特點(diǎn)：1）具有速度快、計(jì)算方便、精度高和能夠及時(shí)比較觀測(cè)結(jié)果的特點(diǎn)；2）主要適用于測(cè)點(diǎn)附近能夠提供測(cè)站條件、范圍不大的橋梁撓度變化、觀測(cè)點(diǎn)數(shù)不多的精密水準(zhǔn)測(cè)量。
1.3 全站儀測(cè)量法
全站儀撓度測(cè)量基本原理是三角高程測(cè)量。三角高程測(cè)量通過(guò)測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的水平距離和豎直角求定兩點(diǎn)間高差的方法。
特點(diǎn)：1）這種測(cè)量方法簡(jiǎn)單，不受地形條件限制，是測(cè)量橋梁撓度的一個(gè)基本方法。2）在橋梁加、卸載過(guò)程中，由于全站儀和棱鏡固定不動(dòng)，這就完全消除了儀器高和棱鏡高的量測(cè)所帶來(lái)的誤差。3）采用高精度全站儀可以更加有效地提高橋梁荷載試驗(yàn)撓度測(cè)量精度。
2、橋梁撓度自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)
2.1 連通管測(cè)量法
利用連通管原理，根據(jù)安裝在橋梁各處連通管內(nèi)液面高度的變化獲得橋梁撓度的變化。當(dāng)橋梁梁體發(fā)生變形時(shí)，固定在梁體上的水管也將隨之移動(dòng)，此時(shí)，各豎直水管內(nèi)的液面將與基準(zhǔn)點(diǎn)處的液面保持在同一水平面，但各測(cè)點(diǎn)處的豎直水管液面卻發(fā)生了大小不等的相對(duì)移動(dòng)，測(cè)得的相對(duì)位移量即是該被測(cè)點(diǎn)的撓度值。
特點(diǎn)：連通管法測(cè)量橋梁撓度的優(yōu)點(diǎn)是可靠、易行，當(dāng)撓度的絕對(duì)值大于20mm時(shí)，它1mm最小讀數(shù)至少可有5%的相對(duì)精度。
2.2 傾角儀法
使用傾角法測(cè)量橋梁的撓度，并不同于傳統(tǒng)的方法如百分表法、水準(zhǔn)儀法直接測(cè)得橋梁某一點(diǎn)的撓度值，而是首先使用傾角儀測(cè)得橋梁變形時(shí)幾個(gè)截面的的傾角，根據(jù)傾角擬合出傾角曲線，進(jìn)而得到撓度曲線，這樣就可以求得橋梁上任意一點(diǎn)的撓度值。傾角法實(shí)際上是一種間接地利用傾角儀測(cè)量得到橋梁撓度的方法。
特點(diǎn)：橋梁不需要靜止的參考點(diǎn)，特別適于測(cè)量跨河橋、跨線橋、大型的跨海、跨峽谷橋梁和高橋，大大提高了測(cè)量效率。
2.3 激光圖像撓度測(cè)量
激光圖像撓度測(cè)量利用了激光良好的方向性。隨著橋梁不同程度的變形，照射在被測(cè)點(diǎn)固定不動(dòng)的光電接收器上的激光光斑中心發(fā)生等量變化，因此只要獲取光斑中心位置就可得到橋梁撓度。
特點(diǎn)：具有很高的測(cè)量精度，可達(dá)到0.1 mm，且采樣速率高、成本較低；適合于跨度不大的中小型橋梁。
2.4 GPS撓度測(cè)量
利用一臺(tái)接收機(jī)(基準(zhǔn)站)安在參考點(diǎn)(岸基)上固定不動(dòng)，另一臺(tái)接收機(jī)(移動(dòng)站)設(shè)在橋梁變形較大的點(diǎn)，2臺(tái)接收機(jī)同步觀測(cè)4顆或更多衛(wèi)星，以確定變形點(diǎn)相對(duì)岸基的位置。實(shí)時(shí)獲取變形點(diǎn)相對(duì)參考點(diǎn)的位置，可直接反映出被測(cè)點(diǎn)的空間位置變化從而得到橋梁結(jié)構(gòu)的撓度值。
特點(diǎn)：具有全球性、全天候、連續(xù)的精密三維導(dǎo)航與定位能力；具有良好的抗干擾性和保密性。
2.5 光電成像撓度測(cè)量
光電成像撓度測(cè)量是在橋梁的測(cè)點(diǎn)上安裝一個(gè)目標(biāo)靶，并在靶上制作一個(gè)光學(xué)標(biāo)志點(diǎn)(光標(biāo))。通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)(光學(xué)鏡頭)把標(biāo)志點(diǎn)成像在CCD接收面陣上，當(dāng)橋梁產(chǎn)生撓度/位移時(shí)，目標(biāo)靶也隨之移動(dòng)。通過(guò)測(cè)出靶上光標(biāo)點(diǎn)在CCD接收面上成像位置的變化值，就可計(jì)算出橋梁實(shí)際的撓度/位移量。
撓度測(cè)量方法的比較圖
3、橋梁撓度監(jiān)測(cè)的發(fā)展方向
(1)長(zhǎng)期在線自動(dòng)動(dòng)態(tài)測(cè)量
現(xiàn)在和未來(lái)，人們對(duì)橋梁，尤其是大型橋梁的安全評(píng)估不僅要求在施工過(guò)程中進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，而且，更加注重成橋后在正常載荷下的長(zhǎng)期在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)。成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使人們不再局限于對(duì)一座橋梁進(jìn)行集中監(jiān)控，而逐步要求實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)多座大型橋梁的集群式監(jiān)控。
(2)大量程測(cè)量
隨著建筑材料和工藝的不斷成熟，現(xiàn)代橋梁呈現(xiàn)出/跨度大、結(jié)構(gòu)柔等特點(diǎn)，這就造成橋梁結(jié)構(gòu)本身在各種外界環(huán)境的影響下，會(huì)出現(xiàn)較大的形變，將來(lái)?yè)隙葴y(cè)量的量程相應(yīng)地要求成倍提高。
總之，隨著計(jì)算機(jī)等級(jí)的提高、數(shù)據(jù)采樣技術(shù)的進(jìn)步，今后橋梁的撓度測(cè)量將在此方法基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善。未來(lái)橋梁撓度監(jiān)測(cè)將會(huì)沿著/高度集中自動(dòng)化、大量程測(cè)量的方向繼續(xù)發(fā)展.
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本論文系統(tǒng)詳細(xì)的介紹了電網(wǎng)干擾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件及硬件電路設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)電壓質(zhì)量，并對(duì)電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。本文首先論素了本課題的目的和意義，同時(shí)介紹了研究的總體思路，并對(duì)各部分電路進(jìn)行方案論證，確定了總體方案。
軟件部分主要包括主程序和子程序模塊，本設(shè)計(jì)軟件硬件的結(jié)合，使系統(tǒng)獲得更高的精確度。
硬件部分是由平均值測(cè)量電路，正負(fù)峰值檢測(cè)電路，干擾脈沖檢測(cè)電路，頻率檢測(cè)電路，采樣保持電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，LED顯示及打印輸出等部分組成。
本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)以上電壓值并顯示和打印，同時(shí)當(dāng)中線對(duì)地電壓峰值超過(guò)5V能自動(dòng)報(bào)警。
其次對(duì)設(shè)計(jì)調(diào)試沖出現(xiàn)的問(wèn)題加以論述，并把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果記錄下來(lái)。
最后，對(duì)于部分模擬電路采用了另外的先進(jìn)方法，并對(duì)其原理加以論述。
第一章 概述
當(dāng)今社會(huì)是信息時(shí)代，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備大量采用半導(dǎo)體器件和集成電路，近年來(lái)已經(jīng)廣泛采用微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)。計(jì)算機(jī)和智能儀器等各種設(shè)備已經(jīng)大量進(jìn)入各個(gè)領(lǐng)域，然后熱門(mén)花了大量的時(shí)間和很高的代價(jià)才認(rèn)識(shí)到供電設(shè)備的供電威脅著信息設(shè)備，特別是電網(wǎng)供電對(duì)信息設(shè)備的影響。
工業(yè)電網(wǎng)的供電質(zhì)量是一個(gè)棘手的問(wèn)題，一方面現(xiàn)場(chǎng)電網(wǎng)的電壓和頻率的波動(dòng)范圍較大，波形不好以至頻繁的停點(diǎn)；另一方面用電系統(tǒng)要求供電波形穩(wěn)定性能好，而這些都設(shè)計(jì)到電網(wǎng)供電質(zhì)量的檢測(cè)。
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關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺(jué)，圖像識(shí)別，無(wú)損檢測(cè)，裂紋檢測(cè)
引 言
在工業(yè)中，由于各種原因會(huì)對(duì)零件產(chǎn)生損傷。這些損傷隨著使用將生長(zhǎng)成為微裂紋，微裂紋逐漸擴(kuò)展生長(zhǎng)成為宏觀裂紋并導(dǎo)致破壞零件。尤其是在核反應(yīng)堆和航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，其多數(shù)零件均在高溫、高壓或強(qiáng)熱沖擊的環(huán)境中工作的，所受載荷復(fù)雜，使用環(huán)境惡劣，故障發(fā)生頻率高，造成的后果嚴(yán)重。
因此，研究一個(gè)精度高、實(shí)用性強(qiáng)、便于集成的表面微裂紋檢測(cè)系統(tǒng)，是現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的重要發(fā)展方向。由于具有準(zhǔn)確度高，對(duì)表面無(wú)損傷等優(yōu)點(diǎn)，計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)受到了國(guó)內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注。裂紋檢測(cè)是質(zhì)量檢查和安全檢測(cè)的重要方面之一。免費(fèi)論文，機(jī)器視覺(jué)。但人工檢測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且易受人眼分辨能力和疲勞等主觀因素的影響。如果使用基于諧波小波的圖像識(shí)別技術(shù)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測(cè)方法，會(huì)大大提高檢測(cè)效率及準(zhǔn)確率。在使用階段，關(guān)鍵零件表面裂紋的及時(shí)發(fā)現(xiàn)對(duì)于防止事故的發(fā)生由為重要。一、圖像獲取
圖像獲取即圖像采集，是進(jìn)行圖像處理的前提條件。利用圖像采集卡作為圖像輸入設(shè)備，通常要占用PC機(jī)總線的一個(gè)插槽，主要包括圖像存儲(chǔ)器單元、CCD攝像頭接口、PC機(jī)總線接口等。
1.1圖像采集卡的工作過(guò)程
圖像獲取是用攝像頭對(duì)工件零件進(jìn)行實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)掃描，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，圖像數(shù)據(jù)存放在圖像存儲(chǔ)單元，主機(jī)可讀取存儲(chǔ)單元的內(nèi)容，從而顯示圖像。由于所使用的CCD攝像頭的不同，圖像采集卡具有不同的使用方法。
1.2系統(tǒng)基本工作原理
基于線陣CCD的工件表面裂紋檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖(1)所示，利用線陣CCD掃描工件，將某一行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到圖像采集卡緩存,計(jì)算步進(jìn)電機(jī)前進(jìn)一步，線陣CCD機(jī)讀取該緩存數(shù)據(jù)；再掃描一行，如此重復(fù)，一幅圖像數(shù)據(jù)采集完畢，計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理，并識(shí)別該圖像，從而實(shí)現(xiàn)工件表面裂紋及缺陷的自動(dòng)檢測(cè)。
圖(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
Graph(1)System structure diagram
二、圖像預(yù)處理
本系統(tǒng)采用的圖像預(yù)處理主要是根據(jù)噪聲所具有的一般性質(zhì)進(jìn)行噪聲消除的平滑性。由于大部分噪聲，如由敏感元件、傳輸通道、整量化器等引起的噪聲，多半是隨機(jī)的。它們對(duì)某一像素點(diǎn)的影響，都可以看作是孤立的。因此，和鄰近各點(diǎn)相比，該點(diǎn)的灰度值將有顯著的不同?；谶@一分析，本系統(tǒng)采用了鄰域平均法來(lái)判斷每一點(diǎn)是否含有噪聲，并用一種基于小波變換閾值消噪的方法消除所發(fā)現(xiàn)的噪聲。
2.1 消噪處理基本步驟
首先圖像經(jīng)預(yù)處理（灰度調(diào)整等），然后利用小波變換把圖像分解到多尺度中，在每一尺度下去除屬于噪聲的小波系數(shù)，保留并增強(qiáng)屬于圖像的小波系數(shù)，最后反演恢復(fù)圖像。免費(fèi)論文，機(jī)器視覺(jué)。
2.2 消噪處理流程
圖(2)表示了消噪處理流程,首先將二維圖像矩陣按水平、垂直、正對(duì)角線和負(fù)對(duì)角線方向批排列成一維方向數(shù)組，然后分別進(jìn)行小波變換消噪處理，并反演成二維圖像；再將反演圖像進(jìn)行平均后的圖像施以二維小閾值小波消噪。處理過(guò)程中小波分解的層次和小波函數(shù)的選擇均具有一定的靈活性，如Sobel算子、Laplacian 算子、LOG 算子等，可依據(jù)圖像和噪聲的實(shí)際情況而定。
圖(2)消噪處理流程框圖
Graph (2) Noise Cancellation Process Diagram
三、圖像分割
圖像分割是裂紋檢測(cè)的關(guān)鍵步驟。本方案采取閾值分割和邊緣檢測(cè)兩種方法。在獲取的零件裂紋圖像中，對(duì)象和背景占據(jù)不同的灰度級(jí)范圍。對(duì)于這類(lèi)圖像，用閾值分割法能成功地把對(duì)象從背景中顯露出來(lái)。為了進(jìn)一步突出圖像的特征信息，還需采用直方圖修正。
3.1閾值法分割目標(biāo)背景
在圖像中,檢測(cè)目標(biāo)只占整個(gè)圖像的一小部分。由于圖像不均勻的影響，背景因素常常會(huì)降低特征提取的準(zhǔn)確性,因此有必要對(duì)目標(biāo)與背景進(jìn)行分割,排除背景對(duì)目標(biāo)特征提取的不利影響。
根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論,工程應(yīng)用中許多模型具有近似于高斯函數(shù)的分布,因此假設(shè)目標(biāo)和背景的灰度近似為高斯分布,采用閾值法分割目標(biāo)與背景。
設(shè)目標(biāo)像素和背景像素分布密度函數(shù)分別是p( z) 和q ( z)
其中， 和分別為目標(biāo)像素灰度分布的均值和方差； 和 分別為背景像素灰度分布的均值和方差。
設(shè)目標(biāo)像素s 的概率為θ, 背景像素b 的概率則為1-θ，整幅圖像的混合概率密度分布為：
背景和目標(biāo)的最佳分割閾值為：
分割后圖像在( x , y) 處的灰度值為：
3.2 直方圖修正
受成像工藝條件限制，所獲取射線圖像的動(dòng)態(tài)范圍常常較小， 圖像對(duì)比度低。通過(guò)直方圖修正的方法，突出了圖像的特征信息。映射函數(shù)為：
式中；α為調(diào)節(jié)因子，T為目標(biāo)—背景分割閾值。
所有的預(yù)處理操作完成之后,圖像質(zhì)量有明顯改善,細(xì)小的元器件特征得到突出,利于下一步的檢測(cè)。圖(3)為原始圖像與預(yù)處理后的圖像的對(duì)比。
（1） 原始圖像及其直方圖 （2） 預(yù)處理過(guò)的圖像及其直方圖
圖(3)原始圖像與預(yù)處理后的圖像對(duì)比圖
Graph (3)Pretreatment of the original image and the image comparison chart
四、特征抽取
4.1 去除孤立小區(qū)
孤立小區(qū)即顏色較淺、面積極小，所含象素小于或等于2的連續(xù)區(qū)域。經(jīng)過(guò)對(duì)大量圖像的分析，這樣的孤立小區(qū)不可能是裂紋所致，因此在對(duì)光斑抽取特征之前，應(yīng)先去除孤立小區(qū)，以這樣可提高處理一幅圖像的速度。免費(fèi)論文，機(jī)器視覺(jué)。去除孤立小區(qū)的原則為：與孤立小區(qū)相鄰像素的灰度值為255。免費(fèi)論文，機(jī)器視覺(jué)。免費(fèi)論文，機(jī)器視覺(jué)。
4.2 區(qū)分裂紋光斑和其他干擾光斑
抽取兩個(gè)特征參數(shù)：光斑的面積與光斑中心的位置。用區(qū)域生長(zhǎng)法計(jì)算出每一個(gè)連續(xù)區(qū)域的面積及每一個(gè)連續(xù)區(qū)域離圖像上邊緣的距離。因?yàn)樵跀z像機(jī)、光源和零件三者的位置確定后，由光反射形成的干擾光斑在圖像中的位置是固定不變的，據(jù)此可以區(qū)分裂紋光斑與干擾光斑。
4.3 利用邊界鏈碼表示區(qū)域邊界
對(duì)于邊緣檢測(cè)后的圖像，借助邊界鏈碼計(jì)算傅立葉系數(shù)，提取形狀特征：對(duì)于區(qū)域邊界的封閉曲線，如果在曲線上任選一點(diǎn)為起始點(diǎn)，并且沿曲線逆時(shí)鐘移動(dòng)，的坐標(biāo)變化則是一個(gè)周期函數(shù)。通過(guò)規(guī)格化后，這個(gè)周期函數(shù)可以展開(kāi)成傅立葉級(jí)數(shù)。傅立葉級(jí)數(shù)中的一系列系數(shù)與邊界曲線的形狀有關(guān)，可以用作形狀的描述。當(dāng)增加級(jí)數(shù)的項(xiàng)數(shù)使系數(shù)取得足夠多的階次時(shí)，幾乎可把形狀信息完全提取出來(lái)，并且可以通過(guò)這些重建原來(lái)的幾何形狀。利用這個(gè)特性，達(dá)到判斷的目的，同時(shí)計(jì)算了裂紋圖像的圓形度和細(xì)長(zhǎng)度形狀特征參數(shù)。
五、裂紋判斷
根據(jù)上述所抽取的特征，本項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容可解決在線檢測(cè)裂紋的關(guān)鍵技術(shù)──劃痕與裂紋的區(qū)分圖像識(shí)別技術(shù)，對(duì)待檢零件有無(wú)裂紋的判斷原則為:如果存在面積大于預(yù)設(shè)定的像素并且它不在干擾光斑的位置上，則被測(cè)零件含有裂紋，反之則無(wú)裂紋。免費(fèi)論文，機(jī)器視覺(jué)。這種方法的特點(diǎn)是正確率高，檢測(cè)速率高，定位準(zhǔn)確。
結(jié)束語(yǔ)：
通過(guò)圖像獲取、圖像預(yù)處理、圖像分割、特征提取、判斷決策等模塊的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究出一套機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)表面裂紋的系統(tǒng)（見(jiàn)圖4）是完全可行的。浙江及周邊地區(qū)有很多需要裂紋檢測(cè)的生產(chǎn)企業(yè)，設(shè)計(jì)這樣一套可進(jìn)行長(zhǎng)期不間斷監(jiān)測(cè)，不受周?chē)h(huán)境影響，且識(shí)別率高的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)表面裂紋的系統(tǒng)，對(duì)提高浙江乃至全國(guó)的產(chǎn)品質(zhì)量和檢測(cè)效率都具有重要的意義。
圖(4)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)表面裂紋系統(tǒng)示意圖
Graph (4)Machine vision detecting system of surface crack
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摘 要
近年來(lái)，基于對(duì)礦井生產(chǎn)系統(tǒng)安全的監(jiān)測(cè)，國(guó)內(nèi)外先后研制出多種類(lèi)型的計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但由于現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有成本高、功耗高和設(shè)備龐大等特點(diǎn)，不適應(yīng)大多數(shù)中小型煤礦特別是小型煤礦的需求，而當(dāng)前礦難大多數(shù)發(fā)生在中小型煤礦特別是小型煤礦中。因此，為了滿足大多數(shù)中小型煤礦的需求，本論文設(shè)計(jì)了1種關(guān)于煤礦瓦斯?jié)舛葴y(cè)試的新型傳感器。
針對(duì)目前情況設(shè)計(jì)1種井下便攜式瓦斯探測(cè)器，當(dāng)瓦斯氣體濃度接近危險(xiǎn)值時(shí)，自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，提醒井下人員立刻離開(kāi)。該設(shè)備同時(shí)還具備靈敏度調(diào)節(jié)和檢測(cè)強(qiáng)度調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)，有簡(jiǎn)單、方便、準(zhǔn)確、實(shí)用等特點(diǎn)。該設(shè)計(jì)是1種基于單片機(jī)控制的瓦斯探測(cè)器，具有簡(jiǎn)單實(shí)用、可控性強(qiáng)等特點(diǎn)。從組成框圖、硬件設(shè)計(jì)以及程序流程及代碼等幾方面對(duì)其進(jìn)行了介紹。
本文采用了氣敏傳感器，氣敏傳感器是能夠感知環(huán)境中某種氣體及其濃度的1種敏感器件，它將氣體成分、濃度等有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而可以進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警；還可以通過(guò)接口電路與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)檢測(cè)、控制和報(bào)警系統(tǒng)。目前，人們對(duì)氣敏傳感器的測(cè)試方法主要停留在用人工手動(dòng)的方式來(lái)操作，開(kāi)發(fā)出1種實(shí)用高效的智能化傳感器測(cè)試裝置是極為必要的。而語(yǔ)音信號(hào)是信息的又1主要載體，如果在這些測(cè)量場(chǎng)合能用語(yǔ)音直接報(bào)出結(jié)果，將給操作人員帶來(lái)極大方便，本文就介紹1種新型的氣敏傳感器測(cè)試系統(tǒng)。
由于各種條件的限制和現(xiàn)有的能力，本論文只進(jìn)行了該系統(tǒng)的基本原理設(shè)計(jì)，要形成產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)銷(xiāo)售，還需做大量的后期工作。
關(guān)鍵詞:瓦斯; 氣敏傳感器；單片機(jī)；
Based on the control of the microcontroller gas concentration sensor design
Abstract
In recent years, based on to the mine pit production system security monitor, domestic and foreign successively developed the many kinds of types the computer monitor system, but because the existing monitor system had the cost high, the power loss high and the equipment is huge and so on the characteristic, the unsuitable majority middle and small scale coal mine specially was the small coal mine demand, but the current ore difficult majority to occur in the middle and small scale coal mine specially is in the small coal mine. Therefore, in order to satisfy the majority middle and small scale coal mine the demand, the present paper has designed one kind about the coal mine gas density test new sensor.
Designs one kind of mine shaft portable gas detector in view of the present situation, when the gas gas density approaches the dangerous value, automatically sends out reports to the police, the reminder mine shaft personnel leaves immediately. At the same time this equipment also has the sensitivity adjustment and the examination intensity regulating cock, has simply, convenient, accurate, is practical and so on the characteristic. This design is one kind the gas detector which controls based on the monolithic integrated circuit, has simply practical, Controllable nature is strong and so on the characteristic. From the composition diagram, the hardware design as well as the procedure flow and the code and so on several aspects have carried on the introduction to it.
This article used had been mad the sensitive sensor, was mad the sensitive sensor was can in the sensation environment some kind of gas and its the density one kind of sensitive component, it the gaseous component, the density and so on the related information transformed the electrical signal, thus was allowed to carry on the examination, the monitoring, reports to the police; Also may through the connection electric circuit and the computer composition automatic detection, controls and the alarm system. At present, the people to were mad the sensitive sensor the test method mainly pauses is using the artificial manual way to operate, develops one kind of practical highly effective intellectualized sensor testing device is extremely essential. But the pronunciation signal is an information main carrier, if can use the pronunciation in these survey situations directly to send out the result, will give the operator to bring enormously is convenient, this article introduced one kind will have the new function the new gas sensitive sensor test system.
將無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)運(yùn)用到道路異常情況的檢測(cè)，屬于無(wú)人機(jī)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用。此論文介紹的這款檢測(cè)軟件，目的在于用無(wú)人機(jī)自動(dòng)檢測(cè)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人力檢測(cè)。此軟件的制作思路如下：首先，針對(duì)道路交通情況進(jìn)行采集樣本，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，樣本分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是正樣本：無(wú)道路異常情況圖像，另一類(lèi)是負(fù)樣本：有道路異常情況圖像；然后將所有樣本圖像進(jìn)行hog算法的特征提取，得到的hog特征作為SVM分類(lèi)器的原始數(shù)據(jù)源；接下來(lái)通過(guò)SVM的訓(xùn)練和測(cè)試原理制成分類(lèi)器；最終再通過(guò)滑動(dòng)窗口檢測(cè)法針對(duì)航拍視頻中的每一幀圖像進(jìn)行檢測(cè)，找出視頻中存在異常情況的路段。
1 用hog算法進(jìn)行特征提取的原理及優(yōu)點(diǎn)
方向梯度直方圖（Histogram of Oriented Gradient， HOG）特征是一種在計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖像處理中用來(lái)進(jìn)行物體檢測(cè)的特征描述子。它通過(guò)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)圖像局部區(qū)域的梯度方向直方圖來(lái)構(gòu)成特征，其主要思想是在一副圖像中，局部目標(biāo)的表象和形狀能夠被梯度或邊緣的方向密度分布很好地描述。具體的實(shí)現(xiàn)方法是：首先將圖像分成小的連通區(qū)域，我們把它叫細(xì)胞單元。然后采集細(xì)胞單元中各像素點(diǎn)的梯度的或邊緣的方向直方圖。最后把這些直方圖組合起來(lái)就可以構(gòu)成特征描述器。
與其他的特征描述方法相比hog算法有以下優(yōu)點(diǎn)：首先，由于HOG是在圖像的局部方格單元上操作，所以它對(duì)圖像幾何的和光學(xué)的形變都能保持很好的不變性，這兩種形變只會(huì)出現(xiàn)在更大的空間領(lǐng)域上。其次，在粗的空域抽樣、精細(xì)的方向抽樣以及較強(qiáng)的局部光學(xué)歸一化等條件下，只要觀測(cè)物體大體上能夠保持直立的姿勢(shì)，可以容許有一些細(xì)微的動(dòng)作，這些細(xì)微的動(dòng)作可以被忽略而不影響檢測(cè)效果。
2 SVM分類(lèi)器原理
數(shù)據(jù)分類(lèi)是指在已有分類(lèi)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)某種原理，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練形成一個(gè)分類(lèi)器，然后使用分類(lèi)器判斷沒(méi)有分類(lèi)的數(shù)據(jù)的類(lèi)別。支持向量機(jī)（SVM）是一種基于分類(lèi)邊界的方法。它的基本原理是（以二維數(shù)據(jù)為例）：如果訓(xùn)練數(shù)據(jù)分布在二維平面上的點(diǎn)，它們按照其分類(lèi)聚集在不同的區(qū)域?；诜诸?lèi)邊界的分類(lèi)算法的目標(biāo)是，通過(guò)訓(xùn)練，找到這些分類(lèi)之間的邊界（直線的DD稱(chēng)為線性劃分，曲線的DD稱(chēng)為非線性劃分）。對(duì)于多維數(shù)據(jù)（如N維），可以將它們視為N維空間中的點(diǎn)，而分類(lèi)邊界就是N維空間中的面，稱(chēng)為超面（超面比N維空間少一維）。線性分類(lèi)器使用超平面類(lèi)型的邊界，非線性分類(lèi)器使用超曲面。
3 滑動(dòng)窗口檢測(cè)框架
滑動(dòng)窗口檢測(cè)是采用固定大小窗口對(duì)所給圖像的縮放進(jìn)行掃描的方式。其流程結(jié)構(gòu)如圖1所示。
4 以“道路裂縫”為例具體介紹本款軟件的制作及檢測(cè)過(guò)程
4.1 圖像數(shù)據(jù)庫(kù)建立階段
總樣本數(shù)量1913張，分為正樣本和負(fù)樣本。正樣本選擇沒(méi)有裂縫的正常道路圖像，數(shù)量1334張；負(fù)樣本選擇道路裂縫圖像，負(fù)樣本必須覆蓋裂縫的全部類(lèi)型，樣本數(shù)量579張。所有樣本圖像要求“大小128X128 ；同一裂縫需要進(jìn)行角度變換，每10°采樣一次；每個(gè)樣本做灰度處理”。
4.2 hog算法進(jìn)行圖像特征提取
取579張正樣本與1334張負(fù)樣本，從1～1913排序，將1913張樣本通過(guò)matlab進(jìn)行hog算法提取圖像特征，形成hogtraindata.mat文件。另外建立一個(gè)mat文件，取正樣本為1，負(fù)樣本為-1，令前579個(gè)數(shù)為1，后1334個(gè)數(shù)為-1，形成hogtrainlabel.mat文件。
4.3 SVM數(shù)據(jù)訓(xùn)練
結(jié)合hogtraindata.mat文件和hogtrainlabel.mat文件，用SVM進(jìn)行訓(xùn)練：
完成訓(xùn)練過(guò)程。
4.4 SVM數(shù)據(jù)測(cè)試
4.4.1 為驗(yàn)證SVM訓(xùn)練后的效果，進(jìn)行SVM數(shù)據(jù)測(cè)試
另找不同的156張正樣本和278張負(fù)樣本，按照步驟（二），形成hogtestdata.mat和hogtestlabel.mat兩個(gè)文件，用SVM進(jìn)行測(cè)試：
SVM測(cè)試完成。
4.4.2 SVM訓(xùn)練后效果分析
由SVM數(shù)據(jù)測(cè)試所得準(zhǔn)確率為93%，此訓(xùn)練效果一般。
4.5 滑動(dòng)窗口檢測(cè)及其成果
輸入一段無(wú)人機(jī)航拍視頻，進(jìn)行隔幀滑動(dòng)窗口算法檢測(cè)，縱步距為50，橫步距為50，窗口大小為128*128，從檢測(cè)結(jié)果中選取兩張異常圖像（圖2，圖3）。
5 總結(jié)
此軟件制作思路及過(guò)程仍存在以下缺點(diǎn)：
（1）由于時(shí)間有限及實(shí)驗(yàn)儀器的使用受限，數(shù)據(jù)庫(kù)中樣本圖像的數(shù)量太少，還需要繼續(xù)豐富。
（2）特征提取算法太過(guò)單一，制作過(guò)程中未將hog算法與其他算法進(jìn)行效果的比較分析，尋找檢測(cè)效果更佳的特征提取算法。
（3）滑動(dòng)窗口檢測(cè)涉及的運(yùn)算量很大，并且道路異常情況分很多種，每一種異常情況都采用SVM二分類(lèi)的思想來(lái)進(jìn)行分類(lèi)，涉及的運(yùn)算量對(duì)于系統(tǒng)的運(yùn)算速度要求十分高。
總之，若想要實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)自動(dòng)檢測(cè)道路異常情況，必須要提高檢測(cè)的準(zhǔn)確率，目前本軟件的檢測(cè)準(zhǔn)確率低于95%，究其原因，在于此軟件需要一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)支持，而本項(xiàng)目所建立的數(shù)據(jù)庫(kù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到目標(biāo)。因此，此論文更側(cè)重于檢測(cè)軟件制作思路的介紹，而此軟件的實(shí)用性與有效性，還需要進(jìn)一步提高。
參考文獻(xiàn)
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此系統(tǒng)按要求利用MSP430單片機(jī)系列的F449芯片制作了一個(gè)簡(jiǎn)易智能電動(dòng)車(chē)，采用紅外線發(fā)送和接收器件構(gòu)成的尋跡電路，再通過(guò)軟件設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)智能小車(chē)的自動(dòng)尋跡功能。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能是：小車(chē)從起點(diǎn)出發(fā)，自動(dòng)檢測(cè)黑線位置，自動(dòng)調(diào)整，沿引導(dǎo)線正確行駛。
關(guān)鍵詞：智能電動(dòng)車(chē)；自動(dòng)尋跡；單片機(jī)
MSP430的特點(diǎn)簡(jiǎn)單介紹:
1、16位精簡(jiǎn)指令結(jié)構(gòu)。
2、內(nèi)含10,12,14位快速ADC/SLOP ADC。
3、內(nèi)含F(xiàn)LASH ROM多致60K字節(jié),多致2K RAM。
4、片內(nèi)資源豐富,有ADC,PWM,若干TIME,串行口，WATCHDOG,比較器,模擬信號(hào)。
5、有多種省電模式，功耗特別省，一顆電池可工作10年,在液晶顯示時(shí)也能達(dá)到0.8uA的低電源消耗。
6、開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，仿真器價(jià)格低廉，不需昂貴的編程器。
同其它微控制器相比，帶Flash的微控制器可以將功耗降低5倍，既縮小了線路板空間又降低了系統(tǒng)成本。
高效16位RISCCPU可以確保任務(wù)的快速執(zhí)行，縮短了工作時(shí)間。大多數(shù)指令可在一個(gè)時(shí)鐘周期里完成。
6微秒的快速啟動(dòng)時(shí)間可以延長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間并使啟動(dòng)更加迅速，降低了電池的功耗。
MSP430產(chǎn)品系列可以提供多種存儲(chǔ)器選擇，從14位ADCs到LCD驅(qū)動(dòng)電路的混合信號(hào)外設(shè)，簡(jiǎn)化了各類(lèi)應(yīng)用中 MSP430的設(shè)計(jì)。
ESD保護(hù)，抗干擾力特強(qiáng)。
1.8V-3.6V低電壓供電。
電路的選擇：
1、傳感器引導(dǎo)法
這種方法核心是單片機(jī)通過(guò)對(duì)傳感器信號(hào)檢測(cè)來(lái)控制制動(dòng)電機(jī)和電機(jī)轉(zhuǎn)向的動(dòng)作，智能化大大增強(qiáng)，可以用下圖形象的表示出來(lái)：
我們把任務(wù)分為了直道 + 彎道區(qū)、障礙區(qū)，劃分依據(jù)是：兩個(gè)部分所用到的感應(yīng)器不同，實(shí)現(xiàn)方法也存在差別。
尋跡：直道 + 彎道區(qū)主要用黑白檢測(cè)光電傳感器。
避障：障礙區(qū)則是用到了紅外傳感器。
這種方案應(yīng)用面更廣，也更接近實(shí)用化，智能化。重要的是單片機(jī)可以通過(guò)對(duì)感應(yīng)器信號(hào)的檢測(cè)來(lái)控制電機(jī)運(yùn)作，從而大大提高了運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)時(shí)性，準(zhǔn)確性、使得電動(dòng)車(chē)能夠輕松的完成整個(gè)過(guò)程。
MSP430F449片內(nèi)已含有LCD驅(qū)動(dòng)模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、時(shí)鐘模塊。因此，電路主要是設(shè)計(jì)尋跡、避障傳感電路和直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。
ST178：?jiǎn)喂馐t外傳感器。
2、紅外探測(cè)法
紅外探測(cè)法，即利用紅外線在不同顏色的物體表面具有不同的反射性質(zhì)的特點(diǎn)，在小車(chē)行駛過(guò)程中不斷地向地面發(fā)射紅外光，當(dāng)紅外光遇到白色紙質(zhì)地板時(shí)發(fā)生漫反射，反射光被裝在小車(chē)上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，小車(chē)上的接收管接收不到紅外光。單片機(jī)就是否收到反射回來(lái)的紅外光為依據(jù)來(lái)確定黑線的位置和小車(chē)的行走路線。紅外探測(cè)器探測(cè)距離有限，一般最大不應(yīng)超過(guò)15cm。對(duì)于發(fā)射和接收紅外線的紅外探頭，可以自己制作或直接采用集成式紅外探頭。
自制紅外探頭電路如（圖1）所示，紅外光的發(fā)送接收選用型號(hào)為ST168的對(duì)管。當(dāng)小車(chē)在白色地面行駛時(shí)，裝在車(chē)下的紅外發(fā)射管發(fā)射紅外線信號(hào)，經(jīng)白色反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信號(hào)，那么圖中光敏三極管將導(dǎo)通，比較器輸出為低電平；當(dāng)小車(chē)行駛到黑色引導(dǎo)線時(shí)，紅外線信號(hào)被黑色吸收后，光敏三極管截止，比較器輸出高電平，從而實(shí)現(xiàn)了通過(guò)紅外線檢測(cè)信號(hào)的功能。將檢測(cè)到的信號(hào)送到單片機(jī)I/O口，當(dāng)I/O口檢測(cè)到的信號(hào)為高電平時(shí)，表明紅外光被地上的黑色引導(dǎo)線吸收了，表明小車(chē)處在黑色的引導(dǎo)線上；同理，當(dāng)I/O口檢測(cè)到的信號(hào)為低電平時(shí)，表明小車(chē)行駛在白色地面上。此種方法簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，靈敏度可調(diào)，但是容易受到周?chē)h(huán)境的影響，特別是在圖1較強(qiáng)的日光燈下，對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)有一定的影響。
尋跡方案：
采用普通紅外發(fā)射接收器件檢測(cè)。它包括一個(gè)可以發(fā)射紅外光的固態(tài)發(fā)光二極管和一個(gè)用作接收器的固態(tài)光敏二極管（或光敏三極管），再附以電路以消除背景光的干擾。由于采用紅外管代替普通可見(jiàn)光管，可以降低環(huán)境光源干擾。
控制方法的選擇：
主電路采用可逆PWM―M的雙極式H型電路。運(yùn)用4個(gè)C2655晶體管和4個(gè)續(xù)流二極管組成的橋式電路，靠晶體管導(dǎo)通和關(guān)閉的占空比D來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速的目的，輸出端的電位極性不同可以使電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。應(yīng)用中應(yīng)盡量提高斬波頻率，減少電流的脈動(dòng)。
1、電動(dòng)車(chē)車(chē)體的選擇
自制車(chē)體。可以在車(chē)模店自己選購(gòu)配件組裝，或者自己加工。優(yōu)點(diǎn)是這種方法能夠制作出完全適合自己設(shè)計(jì)意圖的車(chē)體，缺點(diǎn)是需要較多時(shí)間和高水平的加工工藝。將小車(chē)設(shè)計(jì)成三輪車(chē)，前面為兩個(gè)主動(dòng)輪，后面為一個(gè)從動(dòng)輪。主動(dòng)輪又直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，從動(dòng)輪為普通的萬(wàn)向輪，無(wú)動(dòng)力系統(tǒng)。
2、電動(dòng)車(chē)動(dòng)力方案選擇
采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)?？梢圆捎秒p電機(jī)差速驅(qū)動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)力好，速度快。缺點(diǎn)是難于精密控制。
直流電機(jī)控制主要采用H橋電路，本課題中選擇LM293專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片。
結(jié)論
整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為核心，通過(guò)調(diào)試，本系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)如下功能：自動(dòng)尋跡：小汽車(chē)在行駛過(guò)程中，應(yīng)能自動(dòng)檢測(cè)引導(dǎo)黑線行駛。
參 考 文 獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：駕駛員，樁考，實(shí)時(shí)監(jiān)控
一、引言
道路交通安全事關(guān)人民群眾的安居樂(lè)業(yè)，事關(guān)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，加強(qiáng)道路交通安全工作，保障人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全，是政府以及交管部門(mén)一直以來(lái)的重點(diǎn)工作。為了徹底改變以往的人工考試模式，提高駕駛員的駕駛技術(shù)，降低考試員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)使考試更加公平、公正。全國(guó)各地的車(chē)管所及駕駛員培訓(xùn)學(xué)校都逐步啟用了“機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員樁考”系統(tǒng)。
樁考系統(tǒng)的基本原理是通過(guò)在考試車(chē)上安裝信號(hào)檢測(cè)傳感器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及無(wú)線發(fā)射機(jī)，在場(chǎng)地上安裝電子吊桿及遠(yuǎn)紅外檢測(cè)光路等，使得考試過(guò)程中各種動(dòng)態(tài)信息可以通過(guò)有線和無(wú)線兩種方式傳輸?shù)街骺刂剖遥@樣監(jiān)考員就可以利用主控計(jì)算機(jī)顯示屏實(shí)時(shí)監(jiān)控考試的全部過(guò)程。論文參考網(wǎng)。論文參考網(wǎng)。目前，整個(gè)考試過(guò)程已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，并且最后可以將考生的考試結(jié)果存檔、打印。但是，通過(guò)實(shí)際調(diào)研發(fā)現(xiàn)所采用的各種樁考系統(tǒng)仍普遍存在著以下缺陷：
1．系統(tǒng)功能單一，運(yùn)行速度較慢
2．抗干擾能力較差，無(wú)線傳輸時(shí)容量出現(xiàn)誤碼現(xiàn)象。
3．模擬（場(chǎng)地考車(chē)）跟蹤顯示界面單一，跟蹤速度較慢。
4．紅外光路在惡劣天氣（大霧、風(fēng)沙）時(shí)接收靈敏度下降。
5．單機(jī)版，不能全國(guó)聯(lián)網(wǎng)。
由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)線傳輸技術(shù)、信號(hào)采集及處理技術(shù)、傳感技術(shù)都有了長(zhǎng)足發(fā)展，集成電路的多功能、抗干擾等也都有了很大提高， 因此有必要對(duì)傳統(tǒng)的“機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員樁考”系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，使考試系統(tǒng)更加完善。本文就此提出一種新型的計(jì)算機(jī)駕駛員樁考系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。
二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
（一）基本功能
根據(jù)我國(guó)《機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員考試管理辦法》有關(guān)科目二考試（樁考）的規(guī)定。方案擬采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理、單片機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)處理、集成數(shù)字電路、進(jìn)口無(wú)線通信和紅外線報(bào)警設(shè)備，結(jié)合機(jī)電一體化等高新技術(shù)。由主監(jiān)控儀及車(chē)載分機(jī)實(shí)時(shí)采集考車(chē)、樁桿、庫(kù)線等信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)分析判斷，在監(jiān)視屏上真實(shí)模擬、跟蹤考車(chē)進(jìn)行狀況，同時(shí)對(duì)樁考過(guò)程中出現(xiàn)的：
1．不按規(guī)定路線、順序行駛；
2．碰擦樁桿；
3．車(chē)身出線；
4．移庫(kù)不入；
5．中途停車(chē)(兩次)；
6．發(fā)動(dòng)機(jī)熄火；
等犯規(guī)動(dòng)作進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)和管理，對(duì)以上所有犯規(guī)動(dòng)作，系統(tǒng)可以進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，并在駕駛員考試記錄表上打印結(jié)果。監(jiān)考人員只需通過(guò)監(jiān)視器就可以在室內(nèi)全面了解場(chǎng)地樁考情況，同時(shí)，考生通過(guò)語(yǔ)音提示可以了解考試結(jié)果及犯規(guī)種類(lèi)。另外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可對(duì)考生的情況進(jìn)行存儲(chǔ)，綜合查詢，對(duì)樁考結(jié)果進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)查詢。
該系統(tǒng)從功能上大致劃分為考試監(jiān)控、考生信息查詢、考試統(tǒng)計(jì)查詢及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置四個(gè)模塊。各功能模塊的具體功能如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)功能圖
（二）基本組成
為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本功能，新型的計(jì)算機(jī)駕駛員樁考系統(tǒng)主要由主控制室、場(chǎng)地、考車(chē)三個(gè)組成部分。如圖2所示。
1．主控制室
由專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，打印機(jī)，樁考監(jiān)控儀，交換機(jī)，無(wú)線通信機(jī)，電源等構(gòu)成。
2．場(chǎng)地
（1）越庫(kù)線紅外監(jiān)測(cè)裝置
場(chǎng)地由對(duì)射式紅外線發(fā)射、接收器形成對(duì)大型車(chē)和小型車(chē)的樁考庫(kù)線報(bào)警和移庫(kù)狀態(tài)判斷系統(tǒng)，它用來(lái)檢測(cè)車(chē)身越線、移庫(kù)不入行進(jìn)路線出錯(cuò)等犯規(guī)項(xiàng)目。
（2）碰桿電子報(bào)警系統(tǒng)
場(chǎng)地安裝固定龍門(mén)架， 懸掛可以360度任意碰撞、自動(dòng)歸位的電磁吊桿，構(gòu)成考車(chē)碰、檫桿自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。它用來(lái)監(jiān)測(cè)碰桿犯規(guī)項(xiàng)目。場(chǎng)地系統(tǒng)的電平信號(hào)通過(guò)電纜各自直接地連接到控制室的系統(tǒng)監(jiān)控儀上。
3.考車(chē)
采用專(zhuān)用考車(chē)，在考車(chē)上安裝檢測(cè)前進(jìn)、后退、停車(chē)、熄火等傳感器及考車(chē)信號(hào)監(jiān)測(cè)儀， 考車(chē)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)考車(chē)運(yùn)行狀況,將檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析、處理后通過(guò)無(wú)線通訊方式傳輸?shù)街骺厥摇?/p>
圖2 系統(tǒng)組成圖
（三）擬達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)
1．軟件系統(tǒng)功能增強(qiáng)，人機(jī)界面友好，操作智能化，
2．軟件可在不同操作系統(tǒng)下運(yùn)行。
3．監(jiān)控室中儀器（計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、主機(jī)系統(tǒng)），可適應(yīng)溫度為-10℃～40℃。要求室內(nèi)保持清潔、干燥以及電壓穩(wěn)定（220±20V）。
4．場(chǎng)地樁桿、吊架、紅外線裝置等均采用防風(fēng)、防水、防凍、耐高溫等措施，能適應(yīng)我國(guó)各地的高溫、高寒天氣情況（-35℃～60℃）。
5．紅外發(fā)射、接受設(shè)備可全天候工作，不受任何惡劣天氣（大霧、風(fēng)沙）的影響。
6．考車(chē)信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)芯片及傳感器均采用進(jìn)口元器件,溫度系數(shù)可達(dá)到-40℃～70℃。論文參考網(wǎng)。
7．建立遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，與公安部聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)異地查詢考生檔案，信息共享。
三、系統(tǒng)應(yīng)用前景
所設(shè)計(jì)的新型計(jì)算機(jī)駕駛員樁考系統(tǒng)在軟件、硬件方面都將采用當(dāng)今最先進(jìn)和主流的技術(shù)及進(jìn)口傳感器件，使軟件功能更強(qiáng)大，速度更快，圖像可實(shí)時(shí)跟蹤考車(chē)行車(chē)軌跡，運(yùn)用無(wú)線傳輸自動(dòng)判斷考車(chē)熄火，遠(yuǎn)紅外幕墻檢測(cè)考車(chē)碰線、出庫(kù)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)判斷并語(yǔ)音提示，徹底排除了人為因素。場(chǎng)地硬件部分可靈活組合成單庫(kù)、雙庫(kù)（大庫(kù)套小庫(kù)），節(jié)約場(chǎng)地，可適合不同用戶的需要。同時(shí)，該系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，主控計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)高速圖象跟蹤、自動(dòng)變庫(kù)，完全符合公安部的考試要求，因此將會(huì)有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
目前市場(chǎng)上正在使用的樁考系統(tǒng)基本上都處于更新?lián)Q代的時(shí)期，而隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人民生活水平的提高，買(mǎi)車(chē)、學(xué)車(chē)的人越來(lái)越多，新的駕校及駕駛員培訓(xùn)基地不斷建立，新型的計(jì)算機(jī)駕駛員樁考系統(tǒng)的研制成功必將會(huì)有先入為主的優(yōu)勢(shì)和廣闊的市場(chǎng)空間。
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伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的全面進(jìn)程，新建成的樓宇設(shè)施也大量融合的科技元素，近年來(lái)集成化的樓宇設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)也被逐漸重視。例如電梯系統(tǒng)、配電系統(tǒng)與照明、供暖、制冷系統(tǒng)，上述集成化設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)在樓宇中具有非常重要的作用，經(jīng)對(duì)樓宇內(nèi)電氣設(shè)施的全面管理，能夠從根本深化電氣設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的有效性，同時(shí)為節(jié)約型社會(huì)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：
集成化；樓宇電氣設(shè)備；監(jiān)控系統(tǒng)
1集成化的樓宇電氣設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀
自上世紀(jì)八十年代，樓宇電氣設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。此系統(tǒng)的構(gòu)建機(jī)制是依附于差異化功能系統(tǒng)予以區(qū)分，也就是電氣設(shè)備的構(gòu)建及管理分為兩個(gè)體系，同時(shí)設(shè)計(jì)以及施工直到完成所有過(guò)程，即經(jīng)差異化的施工單位所完成。這就導(dǎo)致了下述問(wèn)題：（1）因?yàn)樯a(chǎn)商存在差異，造成設(shè)備間出現(xiàn)不兼容現(xiàn)象，因此造成系統(tǒng)交互過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題；（2）因?yàn)樽酉到y(tǒng)的功能存在差異，同時(shí)系統(tǒng)之間存在獨(dú)立特性，造成資源在予以互換時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題。此類(lèi)構(gòu)建舉措致使樓宇的電氣設(shè)備在使用環(huán)節(jié)存在隱患。所以集成化的樓宇電氣設(shè)備需要每一個(gè)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)互同，協(xié)議與接口也要有統(tǒng)一的指標(biāo)，因此規(guī)避子系統(tǒng)互聯(lián)與硬件設(shè)施互操作所存在的弊病，達(dá)到資源與信息共享的目的。
2集成化的樓宇電氣設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
集成化的樓宇電氣設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的功能室能夠控制管理樓宇中的給排水、空調(diào)以及照明等電氣設(shè)施。為確保樓宇的電氣設(shè)備可靠運(yùn)行，我們要深化軟硬件的穩(wěn)定性。舉例說(shuō)明，為樓宇實(shí)施最簡(jiǎn)單的供電及配電過(guò)程中，我們要保障電路與電流的穩(wěn)定。同時(shí)對(duì)升降壓設(shè)施溫度指標(biāo)，電流的穩(wěn)定性等因素都要予以實(shí)時(shí)的管理及檢測(cè)。為匹配于可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)需要，樓宇要側(cè)重于節(jié)能減排，樓宇能耗主要來(lái)源于空調(diào)、照明以及供暖等電氣設(shè)施，為控制資源浪費(fèi)，對(duì)集成化的樓宇電氣系統(tǒng)控制的研究勢(shì)在必行。舉例說(shuō)明在樓宇內(nèi)，我們要對(duì)衛(wèi)生間、走廊以及停車(chē)場(chǎng)等地予以電路設(shè)計(jì)，可以擇取聲控傳感設(shè)備；同時(shí)擬定相匹配的電路監(jiān)測(cè)，予以各水位及壓力的控制，達(dá)到節(jié)能控制的基本要求；針對(duì)空調(diào)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)完善的啟動(dòng)與停止控制系統(tǒng)，不但可以減少樓宇的負(fù)荷，同時(shí)可以達(dá)到節(jié)能減排的要求。
3集成化的樓宇電氣設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
集成化樓宇電氣設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，是把電氣監(jiān)控系統(tǒng)與智能化控制進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，自動(dòng)檢測(cè)樓宇的基礎(chǔ)電氣設(shè)施，同時(shí)予以控制及保護(hù)，舉例說(shuō)明，供配電系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，檢測(cè)過(guò)程可以利用通信系統(tǒng)的綜合性以及自動(dòng)性，為信息與資源的共享奠定良好的基礎(chǔ)；而且，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外的資源與予以全面利用，因此達(dá)到自動(dòng)化與集成化的要求，可以很好的為信息集成提供依據(jù)；經(jīng)上述舉措，能夠?qū)崿F(xiàn)電氣設(shè)施的集成化管理，而且最大化的節(jié)能。在監(jiān)督合控制功能的基礎(chǔ)上，達(dá)到全面監(jiān)視樓宇內(nèi)電氣設(shè)備的工作情況，我們要予以參數(shù)采集。因?yàn)樵趯?shí)施參數(shù)收集與監(jiān)控要經(jīng)通信對(duì)參數(shù)予以傳輸，此措施不但有遠(yuǎn)程通信的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還具有一定的廣度。在此環(huán)節(jié)，要予以大量的參數(shù)處理。因?yàn)榫哂幸欢ǖ谋O(jiān)控廣度，參數(shù)存在繁瑣的特性，所以不能只追求響應(yīng)速度，在求得響應(yīng)速度的基礎(chǔ)上要確保全硬件的監(jiān)控有效性，而且，要保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
4集成化的樓宇電氣設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些建議
站在行業(yè)角度來(lái)分析，全面利用現(xiàn)前沿的技術(shù)，對(duì)常規(guī)技術(shù)實(shí)施改造。舉例說(shuō)明，把信息技術(shù)與集成化技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，對(duì)常規(guī)的電氣產(chǎn)業(yè)予以智能化的改造?？照{(diào)與配電設(shè)施經(jīng)改進(jìn)后會(huì)有自動(dòng)監(jiān)測(cè)及控制功能；綜合建筑內(nèi)，把一些設(shè)備予以聯(lián)網(wǎng)改造，能夠達(dá)到集成化管理的要求。為匹配于科技的發(fā)展，一些生產(chǎn)廠房在予以樓宇電氣設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程中，進(jìn)行了一系列功能完善，其中包括空調(diào)的生產(chǎn)。在配電設(shè)施的智能化功能方面，能夠在常規(guī)的基礎(chǔ)上，深化智能化的檢測(cè)控制系統(tǒng)，這樣不但能夠具備基礎(chǔ)功能，還可以傳輸相關(guān)電量參數(shù)，同時(shí)予以遠(yuǎn)程控制設(shè)備。常規(guī)的空調(diào)設(shè)施以及配電設(shè)施等加裝智能化系統(tǒng)，所生產(chǎn)的產(chǎn)品本身具備智能化的監(jiān)控功能，在樓宇應(yīng)用過(guò)程，無(wú)需設(shè)置BA系統(tǒng)，僅將設(shè)備予以聯(lián)網(wǎng)，就能夠?qū)崿F(xiàn)集中管理的電氣設(shè)備自控系統(tǒng)。現(xiàn)階段一些大型的樓宇電氣設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)以此為側(cè)重點(diǎn)予以研究，比如空調(diào)冷機(jī)廠商，目前的產(chǎn)品大部分均為具有智能化控制系統(tǒng)的設(shè)施，其控制設(shè)施能夠?qū)λ性O(shè)備予以整體的監(jiān)控，所控制的設(shè)備其中涵蓋冷水出口溫度、壓縮機(jī)、冷卻水出口溫度、冷水入口溫度、閥門(mén)開(kāi)度、冷卻水入口溫度與冷凍泵等設(shè)施，經(jīng)整體開(kāi)、?？刂?，達(dá)到啟動(dòng)速度快與停機(jī)時(shí)間縮減的目的，可以解決耗能，深化了中央空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而且實(shí)施各機(jī)組間設(shè)備的啟、停具有連鎖及時(shí)間順序控制、相關(guān)機(jī)組運(yùn)行時(shí)間自動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)可以確保機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)予以了保護(hù)。對(duì)相關(guān)參數(shù)予以長(zhǎng)久的在線儲(chǔ)存，構(gòu)建歷史報(bào)表以及歷史趨勢(shì)指標(biāo)。重要的參數(shù)能夠經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至控制中心，在控制中心予以遙控等操作，具有智能化特點(diǎn)，具備BA系統(tǒng)所有的監(jiān)控及管理功能，同時(shí)較之常規(guī)的樓控系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的管理更為全面。舉例說(shuō)明，智能化的開(kāi)關(guān)配電設(shè)施，是在常規(guī)的開(kāi)關(guān)柜上，予以智能化系統(tǒng)的完善，在常規(guī)配電柜的先決條件上架設(shè)了智能化的監(jiān)控模式，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)BA系統(tǒng)的電量參數(shù)傳輸以及交流接觸設(shè)備遠(yuǎn)程控制等功能，同時(shí)還具備常規(guī)BA系統(tǒng)所沒(méi)有的管理功能，其中包括故障錄波等，使設(shè)施趨于全智能化，同時(shí)使配電柜本身具備遠(yuǎn)程監(jiān)控能力，這樣就能夠在中心控制室內(nèi)對(duì)配電設(shè)施予以整體性管理。在柜電柜、冷凍機(jī)以及電梯等設(shè)備上，現(xiàn)階段很多產(chǎn)品都已具有一定程度的智能化控制，不過(guò)在相關(guān)動(dòng)力以及組合式空調(diào)機(jī)控制等，自身具備智能化系統(tǒng)的設(shè)施現(xiàn)階段還較少，如一臺(tái)組合式的中央空調(diào)機(jī)組，其予以室內(nèi)溫度以及濕度收集，同時(shí)和設(shè)定的溫度與濕度進(jìn)行對(duì)比，依附于公式，對(duì)相關(guān)加熱器、調(diào)節(jié)閥以及加濕器等設(shè)施予以控制，調(diào)節(jié)溫度、濕度，以達(dá)到相關(guān)需要，上述功能已然要利用加裝的BA系統(tǒng)完成。而很多空調(diào)及電氣設(shè)施在一幢大廈內(nèi)，具有分布零散的特性，所以，需要加裝安裝的BA系統(tǒng)對(duì)其予以整體的管理?？照{(diào)以及電氣設(shè)施制造企業(yè)在此類(lèi)產(chǎn)品中，已然有一定的開(kāi)發(fā)空間，所以要深化智能化系統(tǒng)在上述設(shè)備中的應(yīng)用價(jià)值。目前各廠商所開(kāi)發(fā)具有智能化控制系統(tǒng)的樓宇電氣設(shè)備，在應(yīng)用環(huán)節(jié)，怎樣將相關(guān)電氣系統(tǒng)集中至一個(gè)建筑設(shè)施監(jiān)控體系的平臺(tái)中，是亟待解決的一個(gè)內(nèi)容。要達(dá)到相關(guān)電氣設(shè)備的集成，那么就要在研發(fā)智能樓宇電氣設(shè)備過(guò)程中，全面顧及到設(shè)備要具備一個(gè)指標(biāo)化的終端接口。例如產(chǎn)品接口支持微軟OPC功能，這是一類(lèi)相對(duì)理想的解決措施。OPC功能能夠經(jīng)軟件在中央控制系統(tǒng)上對(duì)下屬系統(tǒng)OPC接口予以參數(shù)交互，僅需向集成用戶出示接口技術(shù)的相關(guān)規(guī)格以及說(shuō)明即可，在此基礎(chǔ)上用戶經(jīng)接口軟件通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)予以網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。只要在產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中顧及到此類(lèi)接口功能，那各廠家的設(shè)施就可以十分方便的集成到一起，進(jìn)而達(dá)到建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)需要。擇取指標(biāo)化的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)施樓宇電氣設(shè)備及集成，這也是未來(lái)發(fā)展的大趨勢(shì)。在研發(fā)樓宇電氣設(shè)備過(guò)程中，各電氣系統(tǒng)全部依附于指標(biāo)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)予以設(shè)計(jì)，這樣能夠便捷各廠商的設(shè)備的集成。如通過(guò)LONWORKS技術(shù)的智能樓宇電氣設(shè)備，只要匹配于LONMARK認(rèn)證指標(biāo)，則相關(guān)系統(tǒng)就能夠很便捷的集成至一個(gè)平臺(tái)，進(jìn)而達(dá)到建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)需要。近年來(lái)有一些產(chǎn)品匹配于LONMAR論證，空調(diào)設(shè)備與配電系統(tǒng)等廠商在研發(fā)產(chǎn)品的過(guò)程，要盡可以應(yīng)用此技術(shù)。
5總結(jié)
綜上所述，為確保樓宇的電氣設(shè)備可靠運(yùn)行，我們要深化軟硬件的穩(wěn)定性。舉例說(shuō)明，為樓宇實(shí)施最簡(jiǎn)單的供電及配電過(guò)程中，我們要保障電路與電流的穩(wěn)定。同時(shí)對(duì)升降壓設(shè)施溫度指標(biāo)，電流的穩(wěn)定性等因素都要予以實(shí)時(shí)的管理及檢測(cè)。為達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)需要，樓宇要側(cè)重于節(jié)能減排，樓宇能耗主要來(lái)源于空調(diào)、照明以及供暖等電氣設(shè)施，為控制資源浪費(fèi)，對(duì)集成化的樓宇電氣系統(tǒng)控制的研究勢(shì)在必行。把電氣監(jiān)控系統(tǒng)與智能化控制進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，自動(dòng)檢測(cè)樓宇的基礎(chǔ)電氣設(shè)施，同時(shí)予以控制及保護(hù)，舉例說(shuō)明，供配電系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，檢測(cè)過(guò)程可以利用通信系統(tǒng)的綜合性以及自動(dòng)性，為信息與資源的共享奠定良好的基礎(chǔ)；而且，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外的資源與予以全面利用，因此達(dá)到自動(dòng)化與集成化的要求，可以很好的為信息集成提供依據(jù)；經(jīng)上述舉措，能夠?qū)崿F(xiàn)電氣設(shè)施的集成化管理。因?yàn)樵趯?shí)施參數(shù)收集與監(jiān)控要經(jīng)通信對(duì)參數(shù)予以傳輸，此措施不但有遠(yuǎn)程通信的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還具有一定的廣度。在此環(huán)節(jié)，要予以大量的參數(shù)處理。因?yàn)榫哂幸欢ǖ谋O(jiān)控廣度，參數(shù)存在繁瑣的特性，所以不能只追求響應(yīng)速度，在求得響應(yīng)速度的基礎(chǔ)上要確保全硬件的監(jiān)控有效性。現(xiàn)階段很多產(chǎn)品都已具有一定程度的智能化控制，不過(guò)在相關(guān)動(dòng)力以及組合式空調(diào)機(jī)控制等，自身具備智能化系統(tǒng)的設(shè)施現(xiàn)階段還較少，如一臺(tái)組合式的中央空調(diào)機(jī)組，其予以室內(nèi)溫度以及濕度收集，同時(shí)和設(shè)定的溫度與濕度進(jìn)行對(duì)比，依附于公式，對(duì)相關(guān)加熱器、調(diào)節(jié)閥以及加濕器等設(shè)施予以控制，調(diào)節(jié)溫度、濕度，以達(dá)到相關(guān)需要，上述功能已然要利用加裝的BA系統(tǒng)完成。空調(diào)與配電設(shè)施經(jīng)改進(jìn)后會(huì)有自動(dòng)監(jiān)測(cè)及控制功能；綜合建筑內(nèi)，把一些設(shè)備予以聯(lián)網(wǎng)改造，能夠達(dá)到集成化管理的要求。為匹配于科技的發(fā)展，一些生產(chǎn)廠房在予以樓宇電氣設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程中，進(jìn)行了一系列功能完善，其中包括空調(diào)的生產(chǎn)。而很多空調(diào)及電氣設(shè)施在一幢大廈內(nèi)，具有分布零散的特性，所以，需要加裝安裝的BA系統(tǒng)對(duì)其予以整體的管理。在柜電柜、冷凍機(jī)以及電梯等設(shè)備上，現(xiàn)階段很多產(chǎn)品都已具有一定程度的智能化控制，不過(guò)在相關(guān)動(dòng)力以及組合式空調(diào)機(jī)控制等，自身具備智能化系統(tǒng)的設(shè)施現(xiàn)階段還較少。要達(dá)到相關(guān)電氣設(shè)備的集成，那么就要在研發(fā)智能樓宇電氣設(shè)備過(guò)程中，全面顧及到設(shè)備要具備一個(gè)指標(biāo)化的終端接口。
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