汽车安全检测系统的设计与实现

汽车安全检测系统的设计与实现（精选14篇）

1.汽车安全检测系统的设计与实现 篇一

光纤扰动入侵检测系统的设计与实现

摘要：光纤中通过一定的幅值恒定的光，外界扰动时光纤中光的强度将发生变化，因此对这种光强度的变化进行检测可以探测外界扰动的入侵。对功能型光强调制的检测一般利用特殊光纤对某些物理特性敏感而达到测量的目的，但光纤结构比较复杂。对光纤扰动机理进行了论述，提出了采用一般的多模光纤，针对不同入侵对象扰动信号频率的不同，利用带通滤波电路实现检测的方法。并对带通放大器技术进行了设计与仿真，实现了扰动信号的入侵检测。

关键词：光纤 扰动 入侵检测 带通放大器

光纤传感包含对外界信号(被测量)的感知和传输两种功能。所谓感知(或敏感)，是指外界信号按照其变化规律使光纤中传输的光波的物理特征参量(如强度、波长、频率、相位和偏振态等)发生变化后，测量光参量的变化。这种“感知”实质上是外界信号对光纤中传播的光波实施调制。根据被外界信号调制的光波的物理特征参量的变化情况，可以将光波的调制分为光强度调制、光频率调制、光波长调制以及光相位和偏振调制等五种类型。外界扰动(如振动、弯曲、挤压等情况)对光纤中光通量的影响属于功能型光强调制。对微弯曲的检测一般采用周期微弯检测方法，需要借用传感板人为地使光纤周期性弯曲，从而使光强得到调制，一般用来检测微小位移，可以作成工业压力传感器，其精度较高，设计也比较复杂。而光纤扰动入侵检测的目的是检测入侵，不需要很高的精度，因为高精度反而容易产生误报警，因此不能采用上述方法。本文提出一种利用不同入侵对象(如人、风等)的扰动调制频率的范围不同，采用一般多模光纤，在后续电路采用带通滤波器进行带通放大，滤出入侵扰动信号的调制频率，有效实现入侵检测的方法。根据对入侵对象及入侵频率的分析，对0.1～30Hz的`带通滤波器电路进行了设计与仿真，有效滤除了电源纹波、温度漂移的影响，并设计了扰动检测系统。在实际应用中，将该入侵检测系统安装在某区域外围或特殊物体上，如篱笆或需检测对象上，能够有效地检测入侵、篡改、替换等非授权活动。

1 扰动原理

1.1 光纤特性

光纤是由折射率不同的石英材料组成的细圆柱体。圆柱体的内层称为纤芯，外层称为包层，光线(或光信号)在纤芯内进行传输。设纤芯的折射率为n1，包层的折射率为n2，要使光线只在纤芯内传输而不致通过包层逸出，必须在纤芯与包层的界面处形成全反射的条件，即满足n1>n2。

光纤除了折射率参数外还有其它参数，如相对折射率、数值孔径N・A、衰减、模式(单模、多模)等。对于本系统，衰减参数比较重要，在光纤中峰值强度(光功率)为I0的光脉冲从左端注入光纤纤芯，光沿着光纤传播时，其强度按指数规律递减，即：

I(z)=I0e-αZ (1)

其中,I0――进入光纤纤芯(Z=0处)的初始光强;

Z――沿光纤的纵向距离;

α――光强衰减系数。

光功率

[1][2][3][4]

2.汽车安全检测系统的设计与实现 篇二

1 系统模型构建与系统整体构架设计

车辆行驶过程中, 车辆的行驶状态信息刺激驾驶者, 驾驶者做出判断, 从而对车辆进行控制, 整个过程形成一个闭环反馈系统, 它们之间的关系如图1所示。该闭环反馈系统中各种因素均相互影响, 驾驶员的驾驶行为决定着汽车的行驶状态, 驾驶员的生理状况和心理状态影响着驾驶行为。即车辆行驶过程中驾驶员的生理与心理活动影响着驾驶员的驾驶行为活动, 驾驶行为活动转化为驾驶人操作行为, 且直接映射到车辆行驶状态上。

根据如图1驾驶员状态、驾驶行为和车辆行驶状态关系, 分析反应车辆状态的侧向位移、方向盘转角等信息和反应驾驶员状态的脑电波、眼动特性、头部运动特性等信息, 可以设计新型多功能汽车异常驾驶检测报警系统, 如图2所示。车辆行驶状态即时信息进行信息融合处理与正常状态车辆行驶状态模型进行比较, 同样将驾驶员控制车辆即时信息进行信息融合处理与精神饱满正常驾驶状态下数据模型进行比较, 综合车辆状态信息与驾驶员状态信息从而分析判断异常驾驶状态, 当出现异常驾驶时进行报警。

2 系统硬件平台设计

多功能汽车异常驾驶检测报警系统主要由双核DSP控制单元、存储单元、信号采集与预处理、本地与远程报警、外围接口电路等部分组成, 如图3所示。

双核DSP控制单元:负责管理硬件资源和软件任务间的通信和调度, 对采集的信息进行处理, 通过相关算法计算判断异常驾驶状态, 并输出语音报警等相关提示。

存储单元:存储系统程序, 以实现系统的正常运行;存储正常状态下车辆行驶状态模型数据信息, 以进行数据比较。

信号采集与预处理:利用加速度传感器采集车辆行驶时的转向加速度等车辆状态等信息, CCD等相关视频采集器件进行眨眼幅度、眨眼频率和平均闭合时间等驾驶员状态等信息采集与处理。

本地与远程报警:进行语音报警提示与远程报警, 触摸屏实现人机交互。

3 车辆状态与驾驶员状态检测

3.1 车辆状态检测

异常驾驶直接反应在车辆状态上, 驾驶人疲劳水平变化将影响驾驶人对车辆的操作行为发生变化。正常状态下, 驾驶人反应敏捷, 能及时感知驾驶环境变化和车辆行驶状态, 及时做出判断, 实施对应驾驶行为控制车辆行驶状态, 以保证车辆行驶安全。随着疲劳水平增加, 驾驶然对周边驾驶环境变化和车辆行驶状态感知能力以及对车辆的控制能力均下降, 从而导致驾驶人对车辆的操作变量和车辆状态标量均会出现异常。车辆行驶过程中车辆横向位移量等车辆轨迹变化以及车道线偏离等车辆行驶状态信息, 以及驾驶员对车辆操作行为如方向盘转角控制、急加速、急减速等信息也可检测驾驶员的疲劳状态。

3.2 驾驶员状态检测

汽车异常驾驶关键是对驾驶员的疲劳状态进行分析与判断。通常驾驶员疲劳状态检测包括驾驶人生理信号的检测和驾驶人生理反应特征的检测。研究表明, 驾驶员在疲劳状态下的脑电信号EEG、心电信号ECG、心率变化HRV等生理指标会偏离正常状态值。同时疲劳状态驾驶人的眼动、头部运动等生理反应与精神饱满的驾驶员明显不同, PERCLOS算法证明眨眼幅度、眨眼频率和眼睛平均闭合时间均可用于检测疲劳。

PERCLOS算法采用眼睛闭合程度进行检测驾驶员的疲劳状态。其原理图如4所示。

图中曲线描述某次眨眼过程, t1-t4为某次眨眼从眼睛闭合80%至眼睛睁开80%的时间, t2-t3时间为某次眨眼从眼睛闭合20%至眼睛睁开20%的时间;状态识别可以计算出PERCLOS值P80。

PERCLOS对一次眼睛闭合过程进行判断, 在视频序列检测中, 一般以帧为单位, 故计算公式可转化为:

P80测量方式以眼睛闭合超过80%的时间占总时间的比例为驾驶疲劳判断标准。当PERCLOS值P80>15%时, 为一级疲劳状态, 系统发出报警信号。

文中设计的基于双核DSP控制单元系统硬件平台设计, 利用PERCLOS算法和数据融合技术对车辆状态与驾驶人状态进行检测和处理, 从而判断车辆异常驾驶的新型多功能汽车异常驾驶检测报警系统可靠高。

摘要：为有效降低交通安全事故, 本文设计了新型多功能汽车异常驾驶检测报警系统。首先系统分析驾驶员状态、驾驶行为和车辆行驶状态关系;然后构建了新型多功能汽车异常驾驶检测报警系统模型, 设计了基于双核DSP控制单元硬件平台;其次利用PERCLOS算法等判断驾驶人疲劳驾驶状态, 并运用数据融合技术将车辆状态信息与驾驶人状态信息进行融合处理与异常驾驶判断, 最终实现汽车异常驾驶报警, 实践表明该系统实用可靠。

关键词：异常驾驶,状态检测,PERCLOS算法

参考文献

[1]KLAUER S G, DINGUS T A, NEALE V L, et al.The impactof driver inattention on near-crash/crash risk:an analysisusing the 100-car naturalistic driving study data[R].Washington.

[2]张希波, 成波, 冯睿嘉, 基于方向盘操作的驾驶人疲劳状态实施检测方法[J].清华大学学报:自然科学版, 2010, 50 (7) :1072-1076.

[3]Dong Y C, Hu Z C, Uchimura K, Murayama N.Driver inattention monitoring system for intelligent vehicles:a review[J].IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2011, 12 (2) :596-614.

3.汽车安全检测系统的设计与实现 篇三

四轮独立驱动电动汽车控制系统对通信确定性有更高的要求。基于汽车总线开发V模式流程，从四轮独立驱动控制系统通信需求出发，设计其FlexRay通信网络。采用Network Designer生成网络数据库，导入到CANoe.FlexRay软件对网络进行了全仿真、半实物仿真，验证了所设计的FlexRay通信网络的协议参数的正确性，最后将该网络用于样车中。实验结果表明，所设计的FlexRay通信网络完全可用于四轮独立驱动电动车控制系统，具有较高的可靠性、确定性及实时性，能够满足控制系统的通信需求。

随着车辆中ECU（Electronic Control Unit）数量增加，CAN（Controller Area Network）网络已经在车辆控制器通信中越来越普遍[1]。

汽车故障诊断技术的发展，使得车辆故障维修已经从人识别故障转变为控制器通过传感器诊断故障。

目前，故障诊断中，诊断通信协议存在

两种，在轿车上一般采用ISO15745以及ISO14229协议，而在商用车上，一般采用SAE J1939协议。

2 商用车故障诊断通信系统概述

诊断通信系统包含以下几个部分：

车内CAN通信网络、车内ECU，CAN适配器，以及诊断上位机软件。

某型商用混合动力汽车CAN网络拓扑分为CAN1低压网络和CAN2高压网络。CAN3网络用于诊断数据和HCU标定数据的发送。HCU（Hybrid Control Uint）是混合动力汽车的控制中枢，其在高压和低压网络上.在混合动力控制的过程中，HCU必须要实时获取其他各个模块的故障状态，所以其他各个ECU通过CAN报将各自模块的故障上传给HCU，HCU将故障信息汇总，通过SAE J1939标准诊断通信协议将故障传给外部诊断设备。另外HCU通过与自身连接的外部传感器，诊断由其直接控制的部件的故障状态。

应用层和诊断层支持的J1939-73标准协议，主要完成具体的诊断任务。定义了诊断消息DM1（Diagnistci Message）-DM21用于传输发动机参数数据、冻结帧数据以及标定、Bootloader数据等。

3 SAE J1939诊断通信网络层设计

CAN报文的一帧只能传输8个字节的数据，当需要传输的数据多于8个字节时，就需要采用多包传输机制来完成数据的传输。在J1939协议中，网络层由J1939-21定义。

从该CAN报文的数据中，从ID场读出SA，PGN以及Priority，数据长度和具体的数据，后交给其他软件模块处理。

当有数据需要发送时，首先需要根据数据的字节数计算一共需要发送的帧数。如果该数据为广播数据，则不需要考虑[2]其他节点的响应，只需要在传输时间参数范围内将数据发送出去。如果不是广播的数据，则需要按照多包传输协议。它是点对点的数据传输，首先发送CM_RTS请求报文，并启动定时器，开始等待接收节点发送CM_CTS报文。如果CM_CTS报文超时，则发送放弃连接报文Abort报文，放弃连接原因为时间超时。

4 故障诊断系统测试

在Microsoft Visual C++基于MFC开发了商用车的故障诊断软件，该软件通过硬件USB-CAN卡连接到车辆的诊断CAN网络上

5.1 诊断仪进行故障诊断

启动故障诊断软件，读取HCU内部的故障码。

5.2 冻结参数读取

车辆在故障时候的状态参数有助于帮助维修，所以本系统会将车辆在故障时的参数保存，当外部有请求的时候，使用DM9（冻结帧）将该数据发送出来。

读到的冻结帧参数如图12所示。

4.汽车安全检测系统的设计与实现 篇四

摘 要：

汽车传动系统中，变速器作为关键构件，直接影响整车性能。为了使电动汽车驱动电机的效率得到提升，对固定速比电动汽车进行改动，采用两挡传动比方案，促使驱动电机工作效率提高，进而使整车动力性能及经济性能得到提升。主要对纯电动汽车两挡自动变速器传动比优化及换挡品质进行研究。

1、整车基本参数

基于传统微型车对电动汽车进行研究，保留原车悬挂系统，动力电池采用锰酸锂电池，驱动电机采用永磁同步电机。

综合研究后，整车参数为：满载质量1 350 m/kg，机械传动效率0.9，轮胎滚动半径0.258 r/min，迎风面积1.868 A/m2，空气阻力系数0.31.根据国标GB/T 28382—2012标准及市场定位，整车动力性指标如下：30 min最高车速≥80 km/h，最大爬坡速度≥20%，4%坡度的爬坡车速≥60 km/h，12%坡度的爬坡车速≥30 km/h，工况法行驶里程≥100 km。

2、驱动电机参数确定

对电机进行选择时，要确保电机最大限度地工作在高效区，同时也要考虑电池组的峰值放电倍率。

2.1 驱动电机功率在最高车速时计算

以最高车速在水平道路上行驶，对加速阻力忽略不计，设风速为0，那么电机的输出功率即为

       P1为最高车速时驱动功率； ηt为机械传动效率； mg为整车满载质量； f（u）为滚动阻力系数； umax为最大车速； Cd为空气阻力系数； A为迎风面积。其中：

f（u）=1.2（0.009 8+0.002 5[u/（100 km/h）]+ 0.000 4[u/（100 km/h）]4）.按照实际需求及国际标准，选择100 km/h车速，根据式（2），计算结果为0.015 24，代入式（1），计算结果为P1=13.2 kW。如果车速符合国家标准规定的不低于85 km/h，那么电机的功率还可以选择更小的。

2.2 驱动电机功率在最大爬坡时计算

对爬坡行驶时所需要的功率进行计算，忽略空气阻力功率与加速阻力功率，那么电机输出功率可计算出f（u）=0.012 7，根据式（3）可计算出P2=26 kW。

   P2为最大爬坡度行驶功率； i为爬坡度；

ua为爬坡时最低车速。

2.3 加速性能计算驱动电机峰值功率

假设风速为0，在水平道路上，电动汽车输出的最大功率位于整车加速过程的末时刻。

   P3为匀加速末时刻所需的最大功率； ta为匀加速时间； ua为匀加速时末速度。

根据GB/T 28382—2012标准可知，ta取值为10 s，根据式（2）和式（4）可计算出P3=21.3 kW。

根据式（1）计算，确定电机额定功率为15 kW，由式（3）和式（4）可知，电机峰值功率选定为30 kW。

为了满足成本因素与实际需求，最终选择电机额定功率15 kW，峰值功率30 kW。3 传动系传统比确定

在行驶条件和电机特性不发生改变的情况下，对比以下几种传动比的变速器使用动力性能，实现对传动比的优化，使换挡品质得到提高。

3.1 单一传动比动力性能

为了兼顾最大爬坡度及最高车速，固定传动比选择为6.963，则其阻力与动力平衡，85 km/h为达到的最高车速，12%的坡度为最大坡度。为使爬坡性能得到满足，将电机峰值功率加大到45 kW，转速提高到9 000 r/min才能实现。这种工况下，存在的主要问题是需要提高电池放电功率，提高减速器齿轮润滑性，同时还会对倒挡时减速器输入轴反转带来一定的影响。

3.2 两挡传动比的动力性能如果电机的功率输入相同，两挡变速器的高挡传动比与低挡传动比分别为6.5和10，通过计算，可以得到阻力与动力平衡图。

km/h是能够达到的最高车速，而最大爬坡坡度达不到20%，只能接近。所以，需要驱动电机输出更高的功率才能实现更高的车速和爬坡度，这就要求电池的性能也要得到提升。

3.3 五挡变速器传动比的动力性能 采用15 kW的额定功率时，五挡变速器的最大传动比与最小传动比分别为3.538和0.78，主减速传动比3.765，倒挡速比3.454.在15 kW额定功率条件下，96 km/h为五挡变速器可以达到的最高车速，最大爬坡坡度达到20%以上，动力性能得到有效满足。

如果行车速度只需要满足85 km/h的最低标准车速，采用11 kW的额定功率电机，则五挡变速器的最大传动比与最小传动比分别为5.494和1.033，主减速传动比4.314，倒挡速比3.583.在11 kW额定功率条件下，车速最高可满足85 km/h的需求，并且最大爬坡度也能够达到20%。

两挡时，电池放电功率需求为30 kW，放电倍率为1.28；而采用五挡时，电池只需要提供15 kW的放电功率就可以满足动力性能，放电倍率为0.64.所以，使用五挡变速器时，对电池性能的要求大幅降低。

3.4 3类变速器对比

根据以上分析，电机如果选择15 kW额定功率，则3种变速器的最高车速及最大爬坡度如表1所示。

采用15 kW电机与五挡变速器配合，能够满足最高车速与最大爬坡度的需求。从能耗方面来看，同等工况条件下，五挡变速度输出功率最低为11 kW，两挡变速器最低需要输出15 kW，单挡变速器则需要输出45 kW。综合对比可见，五挡变速器的能耗最低。结论

通过本文研究可知，纯电动汽车两挡自动变速器传动比优于单挡传动比，但与五挡传动比相比稍差。

所以，对于两挡变速器的纯电动汽车而言，为了提高传统比，实现最大车速及最大爬坡度的提升，可对变速器进行改进，采用五挡变速器，能够实现汽车性能的提高。

现阶段，五挡变速器已经实现了产业化发展，而两挡变速器研发成果显然还不明显，所以，五挡变速器可以直接应用现有技术及成果，实现研发成本的降低，同时五挡变速器对电池、电机的要求都不高，是未来电动汽车发展的主要方向。

二、浅谈新能源电动汽车两档变速器设计与实现的分析

1、两档变速器设计理论基础

现有常用的电动汽车两档变速器有AMT结构和DCT结构。采用AMT结构时，需要使用同步器，此时换挡冲击较大。而采用DCT结构时，由于变速箱只有两个档位，此时双离合器结构会使成本增加很多。

AT自动变速器主要有两种类型，一种为辛普森式行星齿轮变速器，一种为拉维纳式行星齿轮变速器。

2、设计原理

为使变速器设计更加紧凑，所设计的两挡变速器采用行星齿轮式两挡变速原理，将差速器进行集成设计，取消了传统AT变速器上的液力变矩器和机械油泵，采用一个小型的电动油泵为系统提供液压动力，通过两个高速开关电磁阀分别控低速挡制动器B1和高速挡离合器C1。

当B1接合、C1松开时，可以得到一个比较大减速比：当B1松开、C1接合时，则整个行星架输出速比为1：当B1，Cl均分离时，则可以实现空挡运行。

3、两档变速器传动速比设计

一档在常用低速段电机要高效率的运行以及要满足汽车爬坡功能的要求，二档在满足常用高速运行段时电机要保持在高效运行区，尽量降低此时的能源浪费，这是两档变速器速比选择的基本条件。档位切换过程中的平顺性控制问题也是速比选择过程中的不容忽视的重要一环，过小的2档速比以及过大的1档速比可能造成输出总功率不平衡，影响平顺性。

4、电机参数选择

驱动电机作为纯电动汽车动力源，直接决定整车的性能。相对于其他传统电驱动系统，纯电动汽车驱动电机应当有如下特点。

(1)高功率密度、高转矩密度：

(2)低速高转矩和高速恒功率的宽调速范围：

(3)较高的驱动效率、低噪声、低成本：

(4)在恶劣环境下可靠工作：

(5)能频繁起动、停车、加减速，对转矩控制的动态要求比较高。己知参数：

①传动比i=6.5(单级变速器传动比)，机械传动效率ɳ=0.95，驱动轮半径r =0.283m。

②滚动阻力系数f=0.014。

③空气阻力系数GD =0.32。④车辆迎风面积A=1.91。

⑤整车质量为1500kg。

⑥设定爬坡速度25km/h，爬坡度25%，角度十四度。

⑦设定高速匀速行驶的速度为110km/h。

通过计算，车辆爬坡时电机的峰值输出功率能达到30kW，峰值转矩能达到176N·m即可。

电机爬坡时效率按75%计算。需要的电机输入功率为P/0.75。车辆以最高速行驶时电机输出的功率为15kW，转矩为24N·m，转速为6000r/min，以上参数为无风理想状况下的计算参数。

根据无刷直流电机的过载特性和加速要求特性，要预留有部分后备功率，选额定输出功率为25kW的无刷直流电机，可满足高速情况下的功率输出，爬坡时电机过载到38kW的峰值功率，因此，选用额定功率25kW。峰值功率38kW。最高转速6000r/min，峰值转矩180N·m电机。

5、换挡设计

为了在换挡过程中保持变速器的输出转矩平顺变化，必须精确控制驱动电机的转矩和离合器的滑摩。控制策略包括在转矩相应用线性前馈控制器控制驱动电机和离合器，而在惯性相应用PID控制器控制驱动电机，使离介器卞从动盘的角速度差跟随期望的曲线。

根据转矩相和惯性相传动系的动力平衡方程和保持变速器的输出转矩平顺变化，以及无动力中断的击求，推导出转矩相和惯性相时变速器输出转矩的公式，从而确定了转矩相和惯性相的控制策略。

以车速和油门开度为换挡参数。采用与传统汽车自动变速换挡规律获取相同的方法，当汽车挂1挡运行在某一油门开度下时，取该油门开度两挡效率曲线的交点对应的车速为升挡车速，如果没有交点则取1挡效率曲线的末端车速为升挡车速；当汽车在2挡运行时，为了防止循环换挡，降挡车速则是在升挡车速的基础上进行一定的换挡延迟。

通过试验验证，带二档变速功能电动汽车与传统电动的汽车相比最高车速及最大爬坡度都有了明显的提高。最高车速提高了22.56km/h，而在经济性上，采用两档变速器使整车的能耗降低了6%，续驶里程延长了7%。

5.汽车安全检测系统的设计与实现 篇五

营口市农业工程学校—秦冠庶

摘要

本文从汽车空调不制冷的故障进行诊断与排除，介绍了科鲁兹空调制冷系统电路的控制原理和制冷系统的工作原理，通过故障分析可能发生的原因，并根据实车案列系统的阐述诊断的过程及检测的方法，希望能够给同行一定的借鉴。关键词：空调

制冷系统

工作原理

故障诊断

随着汽车技术的不断发展，人们对汽车舒适性的追求，汽车空调已成为现代轿车的标准装备，它能创造出车内热微环境的舒适性，不仅有利于司机乘客人员的身体健康，提高工作效率和生活质量，而且还增加汽车行驶的安全性。

一、科鲁兹空调制冷系统电路的控制原理和制冷系统的工作原理

科鲁兹制冷系统电路控制系统主要有压缩机继电器KR29、保险丝F62、制冷剂压力传感器B1、蒸发器温度传感器B39、发动机控制模块K20及各部件的连接导线组成。空调A/C开关打开后发动机控制模块K20根据蒸发器温度传感器和制冷剂压力传感器提供的信号控制空调继电器线圈部分的搭铁端，使电磁继电器线圈产生电磁吸力触点闭合，空调压缩机离合器电流由B+→保险丝F62→继电器30→继电器87→空调压缩机离合器→搭铁，压缩机运转。

科鲁兹轿车制冷系统构造主要由压缩机、冷凝器干燥罐（一体）、H型膨胀阀、蒸发器等组成。在夏季时，制冷剂在封闭的系统中由压缩机工作进行循环流动，使制冷剂在压缩、放热、节流、吸热过程中进行液态、气态的相互转换，并根据空调的要求变化状态，对驾驶室和车厢内的空气进行冷却，降低车内的温度，达到制冷的效果，通过出风口模式执行器送达驾驶室内。

二、科鲁兹汽车空调不制冷故障的原因分析 科鲁兹汽车空调不制冷的故障发生，往往伴随着压缩机不工作，出风口模式执行器不能变化。因此，发生故障时应该从空调制冷系统的电路控制故障方面和外部机械故障方面着手。

1、在电路控制方面可能发生的故障有①通往调控压缩机离合器的线路故障②蒸发器温度传感器相关的控制电路故障③制冷剂压力传感器B1相关的控制电路故障④K20发动机控制模块对空调压缩机离合器继电器线圈搭铁端失灵故障。

2、在机械方面常见发生的故障有压缩机本身损坏不能工作；电磁离合器通电不能吸合；制冷管路中制冷剂泄露；H型膨胀阀的感温包暴露在空气中感温包失灵导致膨胀阀过大或者膨胀阀阀口由于脏物堵死；出风口模式执行器不能正常工作冷风送达不到驾驶室内。

三、科鲁兹汽车空调不制冷故障诊断与排除

案例一：1）故障现象：一辆行驶里程约为6万km的雪弗兰科鲁兹轿车，据车主反映打开空调开关后，出风口吹出的风为一直是自然风，没有制冷效果。2）诊断与排除过程：接车后启动发动机，打开空调开关确认不制冷的故障现象后，又通过听、看、摸发现压缩机及冷却风扇都不工作。使用故障诊断仪V30调取故障码。经检测读取的故障码为P0645，分析为发动机控制块到空调（A/C）压缩机离合器控制电路搭铁短路。将点火开关继续置于ON位置，使用故障诊断仪V30指令空调离合器打开和关闭，确认空调压缩机离合器继电器不发出咔哒响声，判断可能是压缩机离合器线路和继电器本身的故障。通过试灯法确认继电器搭铁端未短路，发动机控制模块K20线路连接牢固，最终利用万用表的欧姆档测试断开的电磁离合器线圈的阻值发现为无穷大断路，更换后利用故障诊断仪消除故障码后，压缩机正常工作，空调制冷系统开始制冷，故障排除。案例

二、1）故障现象：一辆行驶里程约为4.8万km配置为自动空调的雪弗兰科鲁兹轿车，在室外温度高于30摄氏度，打开鼓风机开关和A/C开关，设置室内温度为22摄氏度运行半小时，空调送风口仍然送自然风不制冷。2）故障诊断与排除过程：起动发动机正常运转，接通鼓风机开关和A/C开关检查电磁离合器不吸合，冷却风扇不转。在确定控制电路开关原件无损坏后，用空调压力表测试系统静态时高低压端压力为112KPa，数值不正常，正常值为（270-2900KPa）说明制冷剂不足，有泄露状态。经检查压力开关有松动现象，拧紧后利用冷媒加注机给空调系统重新回收，加注了R134a,再启动空调，高压管路的压力迅速达到正常值，手握低压管路感觉凉爽，驾驶内空调送风口有凉风送出，故障排除。

通过以上案例故障现象诊断与排除分析

1、对于科鲁兹汽车空调制冷系统不工作的控制电路部分诊断为：首先利用故障诊断仪V30检测有无故障码。有故障码的情况下利用试灯法、万用表电压档检测法、导线短接法来检测与发动机控制模块K20相连的控制线路是否有搭铁、短路、断路或松动现象；再判断是否为空调压缩机离合器继电器KR29、空调制冷剂压力传感器B1、空调蒸发器温度传感器B39的元件本身故障，排除故障点后运行发动机空调利用诊断仪V30进行最后的清码工作；其次对于没有故障码的情况下首先检测空调压缩机离合器Q2及相应的熔断丝F62相连控制电路是否有搭铁、短路、断路或松动现象，找出故障点排除故障，若没有故障检查电磁离合器线圈电阻、熔断丝F62是否符合规定要求进行更换处理。

2、对于科鲁兹汽车空调制冷系统不制冷的机械故障部分诊断为：首先用空调压力表测试高低压歧管压力并分析压力情况:1）当高低侧压力均过低时，检查膨胀阀有无堵塞、制冷管道有无轻微泄露、制冷剂过少情况2)当高低端侧压力都高时，检查制冷剂是否过多，制冷系统内是否含有空气，冷凝器有无冷却不良，膨胀阀开度是否不当3）当低端侧压力为负值，高端歧管压力不正常时，检查制冷管路和膨胀阀是否堵塞4）当低压侧压力过高，高压侧压力正常时检查膨胀阀开度是过大。5)当高端侧压力过低，低端侧压力过高，检查压缩机内部有无泄露、衬垫或阀是否损坏；其次在确定了以上可能的故障点后再次利用空调诊断仪连接冷凝器进出口、膨胀阀进出口、压缩机进出口检测确定具体的故障点进行检修排故。

四、结论

在进行科鲁兹空调制冷系统不制冷故障排除时，要根据该车型制冷系统基本结构和原理，从简单到复杂，从电路控制部分检修到机械故障检修，熟悉整个工作过程，准确的判断出故障点并及时排除，达到制冷效果，使驾驶员和乘客更加舒适。【参考文献】

[1]杨罗成、刘迎春.汽车空调维修与检测.电子工业出版社2013第二版 [2]雪弗兰科鲁兹维修手册

6.石化环保监测系统的设计与实现 篇六

石化环保监测系统的设计与实现

中国石化广州分公司在4月19日发布和实施HSE管理体系的.基础上,对HSE管理综合信息集成系统建设进行了规划,并开展了基础平台的建设.

作 者：黄剑锋 申屠灵女 Huang Jianfeng Shentu Lingnv  作者单位：黄剑锋,Huang Jianfeng(茂名学院,广东茂名,525000)

申屠灵女,Shentu Lingnv(中国石油化工股份有限公司广州分公司,广东广州,510726)

刊 名：安全、健康和环境 英文刊名：SAFETY HEALTH & ENVIRONMENT 年，卷(期)：2007 7(12) 分类号：X8 关键词：石油化工   HSE管理   环保监测  

7.汽车安全检测系统的设计与实现 篇七

当今, 中国的汽车市场不断扩大, 汽车制造企业的实力与日俱增, 汽车经销商群体越来越庞大, 但在多数汽车销售企业中仍采用较为传统的管理方式, 纸制单据、手工业务管理是信息管理的主要方式。这种方式不仅数据可靠性差, 运行效率低, 而且统计分析难度较大, 企业获取有用统计信息的时间周期长。企业与整个产业链中的供应商、经销商、服务商等协作伙伴的商业信息交流主要通过电子邮件、电话及传真的方式实现, 这将会严重影响商业信息交流的及时性和可靠性。所有这些问题在不同程度上制约企业的发展空间和发展速度, 特别是网络经济和信息化时代的到来, 采用先进的管理方式以便增强企业的竞争能力是汽车制造企业需面对的重要问题。如何解决上述一系列问题, 如何快速适应变化多端的市场, 如何运用现代化的管理和技术手段降低产品成本、提高企业竞争力, 是我国汽车企业急需解决的问题。信息技术和网络技术的广泛应用和发展将为企业降低产品成本、优化库存结构、拓展销售渠道、提高服务效率等提供了可能, 是汽车企业增强竞争实力的必经之路。

管理信息系统是企业的信息系统, 它具备数据处理、计划、控制、预测和辅助决策功能, 具体作用如下[1]:

1) 用统一标准处理和提供信息, 排除使用前后矛盾的数据。

2) 完整、及时提供在管理及决策中需要的数据。

3) 利用指定的数据关系式分析数据, 客观预测未来。

4) 向各级管理机构提供不同详细程度的报告, 缩短分析和解释时间。

5) 用最低的费用最短的时间提供尽可能精确、可靠的信息, 以便使决策者选择最佳的实施方案, 以提高企业的经济效益, 在各方面的竞争中占有一席之地。

汽车销售管理信息系统是汽车销售企业的重要组成部分, 本系统的开发加强了我国汽车销售企业对销售的管理, 提高了综合管理能力, 促进了我国汽车产业的快速发展。本系统的开发对汽车产业树立将客户信息作为企业战略资源的策略, 建立以客户为中心的管理理念以及规范化、信息化汽车销售进程, 都具有实际意义。

2 汽车销售管理信息系统的需求分析

系统需求分析的目的是:与客户和其他人员 (系统的用户, 可以是系统分析设计人员, 也可以是开发人员或其他与本系统有关的人或系统) 在系统的工作内容方面达成并保持一致:使系统开发人员能够更清楚地了解系统需求;为计划迭代的技术内容提供基础为估算开发系统所需成本和时间提供基础;定义用户的需要和目标。系统需求分功能性需求和非功能性需求。

2.1 汽车信息管理功能

1) 对汽车的基本信息进行管理, 包括汽车型号、排量、车体颜色等性能参数的录入、修改、删除、查询。

2) 对车辆的状态信息进行管理, 包括车辆预定、售出、未售等详细资料的录入、修改、删除、查询。

2.2 客户信息管理功能

1) 客户状况

包括客户车辆订购信息, 客户车辆付款记录, 退款记录信息, 更改记录;通过这些查询可以了解客户合同, 交款情况, 欠款情况, 退款情况及合同更改。

2) 客户基本信息

客户姓名、工作单位、联系电话等信息的录入、修改、删除、查询。

2.3 销售信息管理功能

1) 合同管理

(1) 合同编辑:用本系统提供的标准空白合同书, 将具体的数字及文字资料导入, 即可快速生成;以电子文档的方式保存合同, 可方便进行检索及资料统计。

(2) 合同打印:打印销售合同。

(3) 合同变更:变更合同内容。

2) 款项管理

(1) 定金、欠款回收:对拖欠购车款的客户数量、拖欠金额、各客户拖欠总金额及其拖欠明细款项内容, 及时了解。为了提高购车款的回收率, 通知交款功能可查询未来某段时间内应交购车款的客户数量及应交款项, 提前通知客户按时交款, 提高资金回收的速度。

(2) 退款管理:记录客户的退款信息并将车辆恢复到未售出状态。

3) 销售前台

(1) 订车管理:记录客户预定的车辆信息。

(2) 换车管理:记录客户的换车信息。

(3) 购车管理:记录客户的购车信息。

(4) 退车管理:记录客户的退车信息。

2.4 统计报表管理功能

1) 合同统计报表

根据预订购车合同信息和购车合同信息进行统计, 查询符合条件的记录, 并对其进行统计分析, 生成相应的报表。

2) 款项统计报表

对预订购车款项和购车款项信息进行统计, 查询符合条件的记录, 并对其进行统计分析, 生成的报表上报相关财务部门。

3) 退款统计报表

对退给用户的购车款项信息进行统计, 查询符合条件的记录, 并对其进行统计分析, 生成的报表上报相关财务部门。

2.5 系统设置功能

本系统用户共分两级, 分别为管理员和普通用户。以管理员身份登录系统能获得所有的权限, 可对整个系统进行状态和参数设置及维护, 确保系统的正常运行。以普通用户身份登录系统, 只能进行普通的业务操作, 系统设置功能模块是不可用的, 两级用户的设计可以保证系统的安全运转。

2.6 帮助功能

提供汽车销售管理信息系统的用户操作手册, 包括对各个功能模块的详细介绍及常见问题的处理对策。

3 汽车销售管理信息系统的设计

3.1 系统的拓扑结构设计

本系统主要采用两台服务器, 一台运行系统主程序, 另外一台存放数据库。除了具有最高权限的系统管理员可以通过数据访问接口维护数据库服务器以外, 其他用户, 包括销售人员和企业管理人员全部通过web页面访问web服务器, 由服务器端通过系统程序修改数据库, 不能直接对数据库进行操作, 保证了数据的安全。

网络拓扑结构如图2所示。

3.2 系统的流程设计

经过整体的需求分析后, 根据业务流程及对系统的功能要求, 对系统整体的流程给出了设计方案。

系统所有功能都需要登录后才可以使用。用户在登录时, 系统将判断用户的权限, 来决定是否有权进入系统设定功能, 同时把登录用户的信息放到Session中, 处于安全考虑, 系统不允许直接在地址栏中输入地址进行系统的操作, 未登录用户如果直接输入地址或用户选择退出后, 所有的页面的操作, 系统会以错误页面显示, 提醒用户登录。

用户登录后, 可以对系统进行一些常用的业务操作, 具体流程如图3所示。

3.3 系统的功能设计

在系统设计部分, 用类图来描述系统的结构。在此基础出上可得到系统的主要类图, 由于系统涉及到的类数量众多, 下面仅以部分类为例给出系统的类图。如图4所示。

根据业务的流程, 我们建立了一个主类Sys Menu, 所有的类都是围绕着这个主类展开的。

用户管理的类Login, 可以实现增加删除和查找用户信息的功能。

数据库管理的类Database, 用于实现对数据库的操作。

系统设置功能模块的类为Sys Setup, 完成各种系统设置。

信息查询的类Query, 对客户信息、汽车信息、销售信息的查询都可以引用这个类。

视图管理类Viewer, 对系统中的图片进行管理, 可以放大缩小, 便于用户查看。

打印功能也专门设置一个类Printtool, 方便销售人员打印各种报表。

4 汽车销售管理信息系统的实现

4.1 销售信息管理页面的实现

销售信息管理功能模块是汽车管理销售信息系统设计中利用率最高的部分, 它极大的方便了工作人员查询即时销售情况, 提高了工作效率, 减少了销售人员的工作量。根据其便利性, 把销售信息的新建和检索都放到了一个页面, 根据客户的需要, 一条销售信息的组成包括对应的汽车交易单号、购买客户、日期、总金额等, 同样检索部分的检索条件也是这些内容, 只多了一个制单人, 制单人就是在新建信息时等登录用户的名字。

4.2 汽车信息查询页面的实现

汽车信息查询功能模块主要是面向外来注册客户的展示页面, 方便购车人及时查询到感兴趣的车辆信息, 介绍本店销售的汽车。因此界面要做的友好, 便于客户观看。该查询可以是单一查询, 也可以是组合查询, 可以是精确查询, 也可以是模糊查询。

这些汽车的相关信息都是由销售人员事先录入的, 包括汽车的有无现货与可定购状态, 客户在查询到这些信息之后, 可以及时的预约下订单。

以下显示的是汽车基本参数信息的查询页面, 如图6所示。

4.3 客户信息管理页面的实现

客户信息管理模块是给销售相关人员使用的, 便于他们联系客户和拓展业务, 因此客户本身不能登录查询。销售人员可以对客户的基本信息和定购交易相关信息进行录入、修改、删除等活动。本系统的实现极大的方便了销售人员的工作, 他们不用再像以前那样在大量纸介质表格中翻找想要联系的客户, 只需要动动鼠标, 客户的联系方式便可以显示在屏幕上, 方便的与他们取得联系。以下显示的是客户基本信息的查询结果, 如图7所示。

5 结束语

随着计算机技术的不断发展, 企业信息化成了企业在竞争中处于不败地位的有效手段之一。而管理信息系统能够及时全面地提供信息和数据, 简化统计工作, 对不同的管理层次提出不同的报告, 极大的提高了工作效率。

在汽车销售管理信息系统设计与开发实践中, 本文主要进行了下列的工作:

1) 根据与客户的交流, 详细了解了汽车销售的现状、工作环境、开发软件的目的以及该系统所应达到的效果, 把系统分成几大模块进行开发, 保证了系统开发的效率。

2) 根据模块化的构思, 对该系统进行总体设计, 包括系统的框架设计、结构设计、组件设计等, 并分配模块中的功能和所应达到的效果。

3) 以模块为单位, 介绍了每一个模块的详细设计与具体实现。

4) 采用黑盒测试完成系统的单元测试和功能测试。并对其测试出现的问题及时反馈并做以及时的处理。

所开发的汽车销售管理系统功能相对而言比较集中, 而且各个功能模块中重复交叉的应用逻辑较多。在这种环境下应用组件技术进行系统开发极大的方便了软件的二次开发和代码重用, 可以大大提高软件跨系统平台和软件平台的通用性并缩短开发周期、提高开发效率, 并减少了后期维护工作量。经过测试和使用结果表明, 系统稳定可靠, 满足了客户提出的要求。系统的成功应用, 为汽车销售企业提供了良好的工作环境和坚实的技术基础, 对提高销售的信息化水平起到了重要的作用。

参考文献

[1]李劲东, 姜遇姬, 吕辉.管理信息系统原理[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2003:12-25.

[2]Perrone P J.Building Java Enterprise Systems with J2EE[M].Sams Publishing, 2000:36-48.

[3]Husted T.Struts in Action.Building Web Applications with the Leading Java Framework[M].Manning Publications, 2005:224-255.

[4]廖若雪.JSP高级编程[M].北京:机械工业出版社, 2001:154-187.

8.汽车安全检测系统的设计与实现 篇八

关键词：报警系统；智能住宅；紧急呼叫

目前，市场上存在着各种各样的家居安防、防火防盗报警系统，系统误报率较高、可靠性比较差。

鉴于此，本课题旨在设计出一种低误报率、可靠性高的智能住宅安全防范系统。它集防火防盗功能于一体，可实现自动检测与自动电话拨号报警。此次设计以MCS-51系列单片机AT89S51为核心，结合外围无线编码接收电路、数字语音录放电路、通话电路，以及其它的一些外围辅助电路，构成了一款高性能的智能无线安防报警器。其中，红外探测器及微波探测器实现盗情报警；以温度探测器和光电感烟探测器集为一体构成的复合式火灾探测器可完成火灾报警。而且本系统分别从硬件和软件两方面进行了抗干扰设计，提高了系统的抗干扰能力。该系统实现了低误报率，增强了系统的可靠性。

一、系统需求分析

在由市房产信息中心人员的配合下，项目组经过为期3个月的考察后总结出下面章节描述的智能住宅安防系统建设的现状。总体来讲，目前随着经济的发展，人们对家庭生命财产安全越来越重视，并采取了许多措施来保护家庭的安全。以往的做法是安装防盗门、防盗网，但也存在有碍美观的问题，且不符合防火要求，不能有效地防止坏人的入侵。现在市场上存在着各种各样的家居安防、防火防盗报警系统，但它们大都是由传统的感应器和程控装置等部件构成。就其中的火灾报警而言，目前出现的大型组合火灾报警系统，一般是根据灾前检知的光、热、烟、气、味等个别异常或是否达到某种额定值来做出判断的，存在误报及可靠性有待增进的问题。

二、智能住宅安防系统功能

针对现状，在开发智能住宅安全防范系统的过程中，研发组确定了本智能住宅安全防范系统的功能：

能同时对所防范的区域进行火情、盗情检测，确认后及时传送信号给CPU。流程图如图1所示。

报警器能自动拨号并通过语音电路进行远程报警。流程图如图2所示。

其中防盗系统远程报警结束后，安装在室内的声光报警系统会启动，对盗窃分子起一个震慑作用。流程图如图3所示。

住宅内设置紧急呼叫系统，可使家中行动不便的老人方便使用四键遥控报警求助。

三、系统设计

（一）系统总体设计方案

智能住宅安全防范系统的总体设计方案是从我国住宅的实际情况出发，根据各相关方面的协调发展情况，为满足新时期居民的居住需求，以实现智能化报警来确定的。

本课题从实际出发，设计一种家庭用、与电话线连接、操作简单、工作稳定可靠的远程智能防火防盗报警装置。本系统可同时监视多个重要点（如门、窗等），发现火情、盗情并通过电话网络及时自动拨号语音报警以及室内威慑报警和老人使用方便的四键遥控报警求助。系统总体构成框图如图5所示。

本系统的探测器安装于居民住宅内，由不同类型的探测器同时对住宅进行监测，并把探测到的数据传送给CPU，而CPU则对从各个探测器采集来的数据进行处理；当出现异情时，通过家中的电话线自动拨号远程报警，同时LED就地报警。系统不需要另外占用电话线路，当有报警信号时，报警电话享有电话线路的优先权。

（二）智能住宅安防系统的基本工作过程

在智能住宅安防系统的防范报警现场，一旦有人入侵、发生火灾或有人求救等紧急情况发生时，与之相应的探测器则会立即向CPU发出警情信号；接到警情信号后，CPU立即进行确认（多次巡检探测信号），若50s后无人解除警情，同时警情确认无误后，则通过电话网拨打预先设置好的报警电话号码进行语音报警；另外，当语音报警结束后，系统进行现场声（蜂鸣器）、光（LED）报警，对盗匪起一个震慑作用；行动不便或突发疾病的老人使用方便四键遥控报警求助。

（三）防火、防盗探测器设计

1、防盗探测器

本课题设计的防盗探测器是由红外探测器与微波探测器组成的双鉴探测器。较之以往的红外或微波单信号探测器，其误报率明显下降。

2、防火探测器

防火探测器将对被保护区域进行不间断的监视和探测，把火灾初期阶段能引起火灾的参数尽早、及时、准确地检测出来通报单片机，并由CPU确认后进行报警。

（四）智能报警控制器设计

1、智能报警控制器总体设计

智能报警控制器是本次设计的重点，报警器组成框图如图8所示，主要包括拨号电路、语音电路和电话接口电路。

2、智能报警控制器硬件设计

A.AT89S51单片机

AT89S51单片机是ATMEL公司推出的一款在系统可编程ISP 单片机，是一种带4K字节闪烁可编程、可擦除、只读存储器的低压电压、高性能CMOS 8位微处理器。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，AT89S51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

B.自动拨号及语音报警电路

本次设计的自动拨号电路可通过电话网络实现自动呼叫，对所提供机构或人员发出求救信号，简述事故性质及地点，使救援人员采取相应措施来制止事故。

3、智能报警控制器软件设计

本系统使用模块化的程序设计思想，主程序通过调用子程序以实现各部分功能。在程序的设计过程中，我们将先进行软件的总体设计，将软件分为多个功能模块，然后进行各功能模块设计；各功能模块都调试通过后，再将它们根据总体设计的主流程组合起来成为最终的应用软件。根据流程要求、总体设计方案的要求和硬件电路的功能，我们将软件设计分为键盘扫描模块、自动拨号模块、DTMF收发模块和语音模块等。

4、系统硬件抗干扰设计

用户端自动报警器以及中央控制器要在住宅中完成多种探测器的数据交换，易受到各种干扰的侵犯。各种干扰根据其来源的不同，主要有空间干扰（通过电磁辐射进入）、过程通道干扰（通过与自动报警器及中央控制器相连的前向和后向通道进入）、供电系统干扰等。这些不良因素将对系统产生不良影响和损害。

5、系统软件抗干扰设计

在单片机应用系统中，由于程序及一些重要参数都存储在ROM中，这就为软件的抗干扰创造了良好的前提条件。控制系统受干扰后反应在单片机上，就是所谓的“冲程序”，即程序指针乱跳，出现程序跑飞和非法死循环，导致程序失控。因此，需对单片机系统采取一些有效措施。

四、系统的实现

（一）智能报警系统主流程

当接收到热释电传感器等发来的无线报警信号后，CPU立即发出报警信号，通过电话线传到远程用户。报警方式如下：用户通过输入设备储存6个报警电话，将它们存入X25045存储器中；当接到报警信号后，从第一个电话开始拨号，一直拨到第6个，来回拨3遍；如果任意一个电话回送了“#”键确认后，即意味着报警信号已收到，则不再继续拨号。每个号码需拨号时间100ms，号码之间留500ms的间隔。我们规定号码长度最多不超过15位。

自动拨号子程序：该子程序的功能为进行自动拨号。在有警情时，它将从单片机中读取录入的电话号码写入MT8888并发送该号码。

（二）软件代码实现

（三）联机调试

联机调试，就是借助开发工具对所设计应用系统的硬件进行检查，排除设计和焊接装配的故障。确认应用系统的硬件没有问题后，可将软件装入进行综合调试阶段。该阶段主要任务是排除软件错误，也解决硬件遗留下的问题。将软件和硬件一起反复调试，并尽可能地模拟现场条件，包括人为地制造一些干扰等，考察联机运行情况，直至所有功能均能实现且达到设计技术指标为止。

联机调试时，将应用系统中的单片机芯片拔掉，插上开发工具即仿真器的仿真头，所谓“仿真头”实际上是一个40引脚的插头，它是仿真器的单片机芯片信号的延伸，即单片机与仿真器共用一块单片机芯片，当在开发系统上联机调试单片机应用系统时，就像使用应用系统中的真实的单片机一样。借助于开发系统的调试功能可对其应用系统的硬件和软件进行各种检查和调试。

（四）脱机运行

联机调试完成后，可将程序写入EPROM或片内ROM中，脱机运行考核。看应用系统能否可靠、稳定地工作，这个过程一般没有问题。若有问题则大多出在复位、晶体振荡、“看门狗”电路或电源方面，可针对性地予以解决。然后可将系统样机现场运行考核，进一步暴露问题。现场考机要考察样机对现场环境的适应能力、抗干扰能力。对样机还需进行较长时间的连续运行考机老化，以充分考察系统的稳定性和可靠性。经过现场较长时间的运行和全面严格的检测、调试完善后，确认系统已稳定、可靠并已达到设计要求，可定型交付使用，正式投入运行或定型投入批量生产，最后整理资料，编写技术说明书，进行产品鉴定或验收。

参考文献：

[1] 杨紹胤.智能建筑实用技术.机械工业出版社，2002.3，8～9

[2] 刘瑞新.单片机原理及应用教程.机械工业出版社，2004（7）

[3] 李逾芳.传感技术.成都：电子科技大学出版社，1999

[4] 孟立凡，郑宾.传感器原理及技术.国防工业出版社，2005.1，1～34

[5] 李军.51系列单片机高级实例开发指南.北京航空航天大学出社，2004.6，4～15

[6] 刘瑞新.单片机原理及应用教程.机械工业出版社，2003.7，8～9

[7] 何立民.单片机高级教程.北京航空航天大学出版社，2000.5.3，11

9.论文：短信平台系统的设计与实现 篇九

4.1.1 结构设计

GSM短信模块、Web应用以及数据库是短信平台系统结构的组成部分。利用Web方式对短信平台进行登录来帮助用户发送信息，选择发送信息之后短信会暂时在数据库中存放起来，然后再通过GSM短信模块将信息成功发送出去。短信平台结构如图1所示。

基于系统设计的角度可以将短信平台系统分为短信接收、短信查看、短信回复、通讯录管理、接口、日志和短信的备份七大模块。根据用户角色，可以分为管理员用户以及普通用户。普通用户可以进行短信的查收、发送以及管理等操作，并能管理通讯录。而管理员用户除了能够进行普通用户所进行的操作之外，还能够进行组织结构的管理、查询日志、管理用户以及管理应用等操作。

作为一种关系型数据库管理系统，MySQL已经在中小型网站中得到了广泛的应用。其具有商业版本和社区版本两大版本。从整体上来看，其具有成本低、速度快以及体积小的优势，特别是在开放源码这一方面的优势，已经被大部分中小型网站所看中，且为了降低企事业单位网站的运行成本，MySQL在很多中小企业中普遍流行起来，它主要具有以下几个特点：

首先，它极强的可移植性使得它对多种常用操作系统都有支持，如 Linux、Windows、FreeBSD以及Mac OS等。

其次，MySQL数据库可以为多种编程语言提供API，这些编程语言包括：C、C++、C#、Java、Tel、PHP、VB.NET等。它对CPU资源能够充分利用，并对多用户以及多线程进行支持。

然后，MySQL数据库在客户端服务器网络中以一种单独的运行程序进行运用，同时也能够在其他软件中以一种程序库进行嵌入。不仅对SQL的查询方法进行了优化，还对其查询速度实现了有效的提升。

另外，MySQL数据库支持多语言，并能够提供多种数据库连接方式，如TCP/IP、ODBC和JDBC等，能够对大型数据库进行处理。

4.2 系统实现

4.2.1 系统登录

系统默认的短信登录平台用户为admin，将用户的账号与密码进行输入并登录，然后进行用户名与密码的匹配，如果提示用户名或者密码不通过，则返回登录界面，重新填写;如果密码正确则进行登录权限的查看，如果有权限再进行信息的保存。输入正确的账号和密码之后进行身份的选择，然后确认是普通用户进入系统平台还是管理员用户登录系统平台。因为管理员用户的操作基本上都包含了普通用户的操作，所以管理员用户登录系统的实现也就是普通用户登录系统的实现。

4.2.2 系统收发信息

登录成功之后，进行短信发送时，首先要选择“短信”菜单，然后再对“编写短信”菜单进行选择，这样就能直接弹出短信编辑的界面。用户此时就可以进行短信的编写，在进行收信人的选择时，既可以在通讯录中查询也可以直接填写收信人的手机号码，然后在短信内容编写框中进行短信的编写。编写完成之后，本文设计的系统使用javascript 脚本计数法对编写的文字进行计算，在发送短信之前用户根据实际需要可以选择存入草稿箱，也可以选择直接发送。选择发送之后系统后台会对填写的收信人进行匹配，如果在通讯录中匹配到联系人则会以显示姓名的方式发送，如果没找到匹配的联系人则只显示号码，而不记录姓名。

短信的查收是通过对短信“收件箱”的选择并进入未读信息中进行查看，如果发送人是用户通讯录里的联系人，则可以显示发送人的姓名，如果不是，则显示号码。用户进行查看短信之后，该条短信就会由未读信息变为已读信息，最后用户可以根据需要进行信息的处理，例如，是备份信息还是删除信息等。

5 结束语

10.汽车安全检测系统的设计与实现 篇十

张俊良

漯河市烟草专卖局，河南 漯河 462002

摘要：近几年，中国烟草行业信息化飞速发展，各个企业目前己经基本完成了基础设施建设和业务系统建设，如营销系统、专卖系统、烟叶系统、财务系统、0A系统等。这些信息系统之间相对独立，缺乏有机联系，形成了信息孤岛。同时各业务系统侧重于业务处理，不能进行充分的价值挖掘，缺乏为企业领导的综合分析、宏观决策提供有力支持。因此，在烟草企业数据中心系统的设计与完善就显得尤为重要。

关键词：烟草企业；数据中心；系统目标

一 基于数据仓库的数据中心总体框架和设计 系统总体目标

数据中心建设完成后，将会达到如下目标：构建能够支持所有业务领域的企业级分析决策系统架构；集成整合众多小规模决策支持应用，有效分担事务处理系统的负荷，提高决策支持和事务处理系统的动作效率；建立基于公司全业务流程数据仓库的管理机制，提供完整、准确、一致的分析数据及决策管理模型；基于烟草公司全业务流程数据仓库设计和构建财务、销售和市场等领域数据集市，实现财务、销售和市场领域相关指标的统计发布；采用数据大集中方式，实现相关业务系统的数据自动获取和积累，以及业务数据和信息的全行共享；提供功能强大的公用综合数据分析平台，可以方便、快速地满足多种类的业务分析要求，提高管理工作的效率及准确性；建立完善的系统安全和数据安全控制机制；适应集团现有业务管理模式，实现管理业务的流程化、规范化和报表档案的电子化管理；利用商业智能技术对集团各种业务信息进行及时、科学的汇总、分析和预测，实现业务分析自动化，为领导分析决策提供真实、全面、准确的依据。系统总体性能指标

系统性能应遵循或达到如下几点：

1、可靠性及可用性。报表平台保证24小时运行。保证系统在任何情况下能够合理分配资源，以实现未来业务发展的各种功能。

2、整体性及高效性。系统整体设计能有效的实现后台一体化管理，系统提供对各类事务处理的高效性，使对大容量数据的查询和更新等操作也在较短的时间内迅速完成，对于大数据量的处理，也能高效地完成。

3、先进性及实用性。充分利用现有资源，首先满足用户当前需求，尽快投入应用并在应用中提高工作效率和经济效益为主要目标，在此基础上，提供与各类现有业务系统进行衔接的良好接口。

4、安全性及实时性。报表数据的安全至关重要，系统必须采取严格的保密措施，通过各种加密技术来确保系统的用户身份真实性、数据保密性、数据有效性、数据完整性和防抵赖性。在网络状况好的情况下，系统内部对每笔HTTP请求的处理时间控制在1分钟之内。

5、支持集群、负载平衡等相关技术.可设定多台服务器进行集群，在每台服务器上还可以设定最大用户并发数，当用户并发数超过这一限制时，会自动到集群内其他服务器上请求服务。

6、提供完备的信息输出接口。分析的结果在于应用，而应用的目的根据不同的使用者会有不同的需求，有的需要生成演示文稿、有的需要导入Excel进行层次更深加工、有的需要生报告形式发送下级单位等。将根据需要开发常用输出格式:Excel、PPT、PDFXML、HTML等。系统总体数据与逻辑的结构设计

报表与数据展现平台的总体设计构思，将从以下几个角度进行具体分析。

1、从数据流向的角度。从数据流向的角度看:在整个体系结构层次中:业务层包含所有源系统，它是烟草公司运营细节层级;第一二层的数据抽取与OLAP分析可以根 据实际状况与要求作整和或拆分;SAPBW为主要数据仓库层，这层中的数据粒度低，是主要的业务报表的源数据层级，同时，可以建立虚拟或实际更高粒度的数据仓，它的源是SAPBW和业务层级系统。可以把这虚拟或实际两层看成集团整个数据仓库层;报表与数据展现平台层包含对数据的最终分析加工与展现。

2、从逻辑架构的角度。从逻辑架构的角度看:报表与数据展现平台总体结构图如下源数据层:包含业务数据源及原始业务逻辑规则;分析抽取层:包含特定的业务分析规则和抽取方案;数据集成层:包含按特定的业务逻辑和存储规则分类的数据;分析处理层:按一定的业务分析需求和规则进行的分析处理;数据归类层:按业务或企业运营规则进行数据分类;应用展现层:按业务需求和特定管理模型分析展现运营信息。

3、从应用架构的角度。从应用架构的角度看。最终用户端:通过IE或NetScape等Web浏览器登录报表与数据展现平台，进行浏览及其他操作。报表服务器:通过一层或多层处理OLTP、OLAP及高粒度数据存储;同时，可通过多服务器集群来均衡负载(系统可自动均衡负载)。

4、从应用模块及功能的角度。从应用模块及功能的角度看:报表与数据展现平台功能模块作如下划分。报表与数据展现平台功能规划分为六大块:(1)权限与组织架构匹配处理块:这一模块处理集团的组织与系统的匹配，将系统中的用户按组织架构归类划分，在系统中将体现为用户群组;将系统权限按功能别进行归类划分，在系统中将体现为角色;组织中的人员别将体现为系统群组中的用户别。(2)用户功能界面处理块:这一模块用户登录后，系统处理用户权限与界面的互动，此模块对用最终用户将是透明的。(3)用户功能界面展现块:此模块只负责最终的数据的展现与用户最终需求的直观表达，此模块对最终用户的可见度最高。如:区域地图展现、管理模型展现、图形叠加分析展现等。(4)用户操作响应处理块:此模块将处理用户在界面上的分析、下钻、上卷等一系列的分析操作。如:目录树的钻取，区域地图的分析钻取，波斯顿矩阵等管理模型的分析钻取等。(5)数据分析处理块:此模块为系统数据分析处理的核心部分，它将根据用户需求 及相应的业务逻辑规则处理分析数据。此模块对于最终用户是透明的。(6)权限管理块:此模块相对独立，此模块的最终用户将是报表与数据展现平台的管理员，此模块中用户可以建立权限与组织架构匹配、建立用户、建立角色等，同时，管理员也在此管理群组，角色、用户。此模块是整个报表与数据展现平台管理的入口。

二 数据中心的总体架构 信息资源标准体系

信息资源标准体系是数据中心总体架构中的基础部分，影响着数据的完整性、规范性和一致性，决定着数据中心建设的质量与效果，所有进入数据中心的数据要符合相应的信息资源标准。信息资源标准体系主要包括行业数据元标准、信息分类及编码标准、数据交换标准等。(1)数据元标准管理。数据元管理就是根据烟草行业信息系统建设、信息资源开发利用的需要，进行数据规划，建立数据元管理系统，对数据元进行规范、分类、定义、命名、标识、注册和属性录入等工作，提供信息资源目录服务，以动态维护的方式，不断对数据元进行补充、修改和完善，形成行业统一的数据元标准，提供行业共享使用。(2)信息分类及编码标准管理。对行业数据中心需要的数据进行分类和编码，对国家局、总公司制定和发布的基础代码标准，如卷烟产品代码、烟叶代码、烟用材料代码、组织机构代码和劳动人事代码等进行管理，实现信息代码的申请、审核、发布和服务。(3)数据交换标准管理。对两级数据中心之间数据的交换和数据中心与业务系统之间数据的交换标准进行管理，包括数据表示标准、数据传输标准、数据接口处理标准和数据报文格式标准等。数据交换服务体系

数据交换服务是数据中心实现的主要功能，其建设任务是要形成统一的、具有一致性和可扩展的数据交换和服务共享平台，满足纵向三级(国家局、省局、市公司)数据交换以及横向的已建应用系统间的数据交换和信息共享需求。数据交换 服务体系包含国家局交换服务中心和省级公司交换中心两级，两级交换中心以行业内联网为物理传输通道，通过同步和异步两种传输方式实现国家局、省级公司和市公司的三级数据交换，国家局数据交换服务中心还包含信息服务平台，实现行业信息协同。数据交换服务体系纵向通过由行业重点工程已建立的统一异步传输通道(MQ)对国家局、省级公司和市公司数据进行非实时交换。横向通过同步传输通道实现业务系统间的信息集成、互联互通。见下图：

数据交换和服务体系的物理载体是一个数据集成和交换平台。在集成与交换平台中，主要通过数据抽取和数据复制实现数据集成和数据交换。一个数据源(如专卖数据库)可以通过对应视图(View)和触发器(Trigger)进行操作，这样，其他应用(数据库访问、应用系统)只要针对视图进行读/写，就可以实现数据的交换。当数据源结构发生改变时，只要这种改变不影响视图，原有的操作同样有效，从而保证了数据交换机制的稳定性。当数据源数据发生变化时，利用触发器技术，数据将自动同步到相应的目标。数据加工存储体系

烟草行业信息具有数据量大、内容杂、种类多、系统多及应用需求差异大等 特点，数据必须进行统一组织、统一管理、统一存放。为满足省市两级经营管理的要求，须进行合理的数据规划和整合，建立全省系统统一的数据视图，实现数据统一管理和有效集中，为建设决策支持分析系统提供信息支持。数据加工存储体系主要是从数据源采集数据，并对数据进行清洗、整理加载和存储，构建数据仓库。数据加工存储体系主要包括数据收集、数据整理、数据仓库建设等。见下图：

数据加工存储体系主要包括三阶段流程:数据收集:通过建立数据采集通道，将各个业务系统的数据进行集中和整合，形成数据中心的原始数据。数据整理:在原始数据的基础上，按数据标准对数据进行过滤、转换、清洗等，形成数据中心的规范数据。数据仓库:根据不同业务需求对规范数据进行加工，包括指标合并、汇总、分析等，并按主题组织数据，形成数据仓库。数据以数据仓库(DW)和操作型数据(ODS)两种形式存储。其中操作型数据库用于存储从各业务系统采集的实时或准实时的操作型数据，同时，作为下一级数据的备份;数据仓库用于存储经过汇总、确认的历史数据，涵盖行业生产经营、决策分析等综合的、全局性的数据，提供管理所需的完整信息，为企业科学决策、分析提供数据层支持。数据分析应用体系

数据分析应用体系的建设，就是在共享数据标准化、一致化的基础上，通过 模型化、智能化的分析方法和管理工具，深层次地分析、整合和使用各业务系统数据，从已有信息资源中挖掘出更大的价值，提高信息资源的利用率，实现信息共享，为全省系统宏观调控、加强管理，提供易操作的决策支持手段，方便各级领导及时掌握企业经营状况和经济运行形势，提高信息的及时性、全面性、完整性，在提供传统的查询和统计功能外，还提供多种信息展现形式。数据分析应用体系主要是为用户提供数据应用的工具和平台，推进信息资源的有效开发利用，包括为管理、决策提供随需而变的信息查询、报表生成和分析结果展现等，以及为用户的个性分析应用提供工具。(1)数据分析应用功能，数据分析应用功能包括动态查询、业务报表、数据分析、数据挖掘、数据监控和数据预警等，包括查询功能、灵活的报表功能和智能分析功能:查询功能:完善信息查询和搜索机制，为各级领导和管理人员提供个性化的数据浏览和查询功能;报表功能:为各级统计人员和管理人员提供面向数据中心的高效、灵活的报表功能，实现报表制作、报送的随需而变;分析功能:运用先进的商业智能(BI)分析工具，为各级专业管理人员提供分析模型，为各级领导决策提供科学依据。(2)数据分析应用工具，数据分析应用工具主要包括动态查询、报表编制、业务预警和数据分析等。动态查询工具:基于业务指标的，由用户根据工作需要自定制查询条件和查询结果展现方式的数据查询工具;报表编制工具:完成比较复杂的报表编制并能生成所需报表;业务预警和数据分析工具:就是运用商业智能(BI)分析工具，支持复杂的多维分析应用。

三 结语

近年来随着计算机的广泛普及和计算机功能的日益强大，使用计算机进行信息管理己成为十分普遍的现象，因而在计算机信息管理的基础上发展起来的决策支持能力，己是相当紧迫的要求。烟草行业数据中心解决方案是基于数据整合技术建立数据交换平台，可以将整合企业内部各种数据源，包括结构化数据源及非结构化数据源(如文本文件、Excel文件、XML文件等)。基于数据仓库和商业智能 技术建立企业级数据仓库，并帮助企业从纷杂海量的数据中获取有价值的信息。在数据中心的基础上实现各种商业智能应用，用以帮助决策者科学决策、提升核心竞争力。尽管决策支持系统还存在着结构上和应用上的很多问题，但它必将克服这些困难，得到更大的发展。

参考文献：

[1]徐晓飞.计算机集成制造系统CIMS知识新解[M].北京:兵器工业出版社,2000.2 [2]陈天晴.全方位打造高可用数据中心[J].每周电脑报,2008,(24)[3]吴 健.数据中心的发展趋势和面临问题[J].智能建筑与城市信息,2008,(07)[4]王姝妍.数据中心建设何去何从?[J].每周电脑报,2008,(25)

作者简介：

张俊良，男，35岁，数据库系统工程师，企业信息管理师，现任漯河市烟草专卖局(公司)经济信息中心主任，负责漯河烟草商业信息化规划和建设、项目管理、信息安全分析和应用、信息系统运行维护和管理工作。

11.汽车安全检测系统的设计与实现 篇十一

摘要：针对带钢表面缺陷检测系统的速度滞后，精度偏低等问题，在分析成像理论和图像检测理论的基础上，设计并实现了一种带钢表面缺陷高速高精度在线检测系统，该系统首先采用大功率半导体均匀发光激光器技术、高速线扫描成像技术和基于图形处理器的Gabor纹理滤波技术实现了高速高分辨率的图像采集和处理，然后采用基于嵌套循环的K-折交叉验证、信息增益率和BP神经网络方法构建了高准确率的分类器，以达到对带钢表面缺陷高速高精度在线检测，实验结果表明，该系统满足了现有带钢生产速度的要求，具有较高的精度和准确率。

关键词：图像采集和处理；图像检测；Gabor纹理滤波；神经网络

DoI：10.15938/j.jhust.2016.06.009

中图分类号：TPl83；TP391.4

文献标志码：A

文章编号：1007-2683（2016）06-0044-06

0.引言

钢铁企业为了提高竞争力，对带钢的生产提出了新的要求，也对带钢表面检测系统提出了更高的要求，既要有更高的检测速度还要有更加准确的检测精度，而与此同时，跟随机器视觉技术的发展，带钢表面检测系统也得到了广泛的研究与应用，主要研究包括：①光源技术，由于带钢检测对光源要求频度高、体积小，这限制了传统光源在其应用，激光具有方向性好、亮度高、体积小等优点，被广泛应用于带钢检测应用中，国内的徐科等提出热轧钢检测中用绿光作为激光光源，但激光照明需解决均匀性问题.②扫描技术，由于电荷耦合元件（charge-coupled device，CCD）能够实现实时检测，成为目前研究和应用的主流技术，但是，CCD电荷耦合器需在同步时钟的控制下，以行为单位一位一位地输出信息，速度较慢，而互补金属氧化物半导体（complementary metal oxide semiconductor，CMOS）光电传感器采集光信号的同时就可以取出电信号，还能同时处理各单元的图像信息，速度比CCD电荷耦合器快很多，③图像处理算法，受限于带钢加工过程的特性，带钢表面呈现出随机纹理的特点，对于随机纹理图像的处理分析，目前常用的方法有共生矩阵法、频域滤波法、分形法等，作为频域滤波法的代表，二维Gabor滤波器有着与生物视觉系统相近的特点，广泛应用于纹理图像的处理分析，但是，CPU很难满足现在的带钢检测的实时要求，④分类算法，特征选择的主流算法是主成分分析和信息增益，主成分分析存在特征向量方向不一致的问题，而且如何确定主成分存在主观性，信息增益可以衡量特征的優劣，利用它可对特征进行排序，方便后面的特征选择，但信息增益适用于离散特征，信息增益率既适用于离散特征也适用于连续特征，被广泛应用于特征选择的过程中，图像分类算法主流算法包括支持向量机和BP神经网络，支持向量机不适用于大样本的分类问题，BP神经网络方法具有能够解决非线性分类问题，对噪声不敏感等优点，被广泛应用于带钢检测中，如王成明等提出的基于BP神经网络的带钢表面质量检测方法等，但是BP神经网络的超参的设定往往具有随机性，这严重影响了分类效果。

本文首先介绍了带钢表面缺陷高速高分辨率成像系统的设计，针对光源的不均匀性、图像处理速度慢等问题，提出改进方法，然后介绍了分类器的构建，针对样本划分的随机性、特征选择的随机性以及BP神经网络超参设定的随机性问题，做出改进，最后介绍试验结果。

1.带钢表面缺陷高速高分辨率的成像系统的设计

1）大功率半导体均匀发光激光器技术，激光能够保证带钢表面缺陷的检出率，本系统选用808mm半导体激光器作为照明源，出光功率可达30w，亮度可达1500流明，激光照明需解决均匀性的问题，本文采用了基于鲍威尔棱镜的激光线发生办法，解决了激光照明的均匀性问题，其光路如图1所示。

该方法首先在激光聚焦位置放置圆形球面透镜，负责将发散的激光束汇聚成准平行光，同时控制光柱的粗细，然后，利用鲍威尔棱镜的扩散效果对圆柱的一个方向进行扩束，最终形成激光线，为保证亮度及宽度的适应性，激光器出光口距离圆透镜、鲍威尔棱镜的距离可以精密调整，为了降低反射亮度损失，在透镜表面镀上808±5nm的T≥99%的增透膜。

GPU的算法分为两个流程：训练过程主要针对无缺陷图像进行，通过训练完成纹理图像的背景建模，一方面消除背景变化带来的干扰，另一方面形成有效的Gabor卷积参数，以便在检测过程中得到最优的检出效果.检测过程对实际拍摄的缺陷图像进行分析，首先按照GPU的核心数和缓存大小对图像进行分解，本文所有GPU的核心数为1024，显存2G，因此将原始图像分解为1000块，分别加载到1000个核心中，同时并发运行卷积运算.最后将各个窗口的卷积结果合并到一起，得到完成的滤波结果，最后借助于背景模式，将背景的干扰消除，得到干净的缺陷区域。

3）成像系统，根据缺陷检测的精度要求（1800m/min的检测速度，0.25mm的精度），带钢的规格要求（1900 mm规格），对带钢进行成像系统设计，基于互补金属氧化物半导体（CMOS）的成像芯片具有速度快，用电低等优势，选用两个4K线扫描CMOS相机作为成像核心器件，选用Camera Link Full接口作为数据输出，两个4K扫描中间重叠100mm作为图像拼接区，两组线激光光源与线扫描组成系统的主要成像模块，成像系统结构如图3所示。

2.构建分类器

检测缺陷类别及其特征描述如表1所示：

1）训练集和样本集划分.主要缺陷类别有5个，每个类别收集样本7000，共计35000个样本，为了避免训练集和样本集划分的盲目性，采用10一折交叉验证的方式划分训练集和测试集，即将样本集分成10份，从中选1份为测试集，剩下的为训练集，如图4所示，究竟选择哪一份作为测试集，需在后面的嵌套循环中实现。

2）特征选择，缺陷区域的长度、宽度、面积、区域对比度等共计138个特征形成初始特征集合，利用信息增益率来对各个特征排序。

上述各循环组合在一起就是一个嵌套循环，其N-S盒图如图5所示，最外层是测试集和训练集的10折交叉验证，第1层是确定最优的特征数，第3层是确定最优的隐含层节点数，第4、5层是确定最优的输入层和隐含层、隐含层和输出层的初始权值。

经以上循环，确定D3作为测试集，最优特征数为23个，最优的隐含层节点数是46个，同时也确定了最优的初始权值，对应的3层BP神经网络的网络模型如图6所示。

3.实验结果

1）鲍威尔棱镜与柱透镜进行对比在实际工作距离1.5m处，采用0.1m为间隔使用光功率计测试光源功率，如图7所示，横轴为测试点，纵轴为测试点的光功率。实验表明，鲍威尔棱镜均匀性优于柱透镜。

2）Gabor滤波方法与其他方法比较将动态阈值法+Blob分析法（方法A）和灰度共生矩阵纹理背景消除法（方法B）两种方法与Gabor滤波方法进行比较，如图8所示.由于缺陷与背景灰度相近（图（a）），致使方法A缺陷丢失（图（b）），由于缺陷与背景纹理相近（图（d）），致使方法B产生噪声（图（e）），Gabor方法取得了不错的效果（图（e）、（图（f）））。

3）GPU与CPU比较以4096×4096的图像为例，选10幅有代表性图像，利用CPU（最新的intel◎i7-2600处理器，4核8线程，2.6GHz，内存8G）和GPU（nVidia◎GTX970，4G緩存显卡）进行Ga-bor运算，计算时间如表2所示，GPU计算效率明显优于CPU，其中CPU的平均耗时为290.4ms，而GPU的平均耗时为31.7ms。

4）检测效果在产线速度为1775m/min，最小检测缺陷的尺寸为0.25mm的检测系统中，对带钢的主要4种类型缺陷进行检测统计，检测结果如表3所示。

可计算出整体检出率99.9%，检测准确率99.4%。

4.结论

12.汽车安全检测系统的设计与实现 篇十二

目前, 在汽车盗窃案件中出现了一种新形式, 不法分子利用大功率无线电发射设备干扰汽车用户的中控锁系统, 使得粗心的汽车用户按下中控锁后误以为自己的车门已经锁闭, 不法分子随即潜入车中实施盗窃犯罪, 甚至将车开走, 我们姑且将这种恶意干扰称为“汽车信号拦截器”。如何应对这种新的犯罪形式, 成为各级公安部门和刑侦警员共同关注的热点。本研究基于A7102C单片无线收发芯片, 设计和实现了一种汽车防干扰报警系统, 它依据无线电信号监测与分析原理, 能对不法分子发射的大功率无线电干扰信号与正常汽车遥控信号进行信号监测和辨识, 找出其中的信号差异, 识别监测干扰信号、屏蔽正常信号, 通过设备提供的组网接口, 可以实现多机组网运用, 在更大的地域内实现“汽车信号拦截器”的联网报警, 为巡逻警员和相关安保人员迅速发现和获取第一手的犯罪证据提供技术支持。

系统硬件组成

经分析研究, 现有“汽车中控锁遥控器”工作在国家无线电管理委员会规定的ISM (工业、科学、医疗) 频段, 工作频点为:303MHz、315MHz、330MHz、433MHz, 其中90%以上的车辆工作在315MHz;市场非法出售的“汽车信号拦截器”发射的无线电信号类型为脉冲数字信号;本系统是综合分析了“汽车信号拦截器”特点和不法分子的作案特点, 结合无线电信号识别与侦测技术的现状设计的。其基本工作原理是:微处理器 (MCU) 控制干扰接收电路在315MHz频点循环侦测, 一旦检测到315MHz上有信号发射, 侦测模块立即进入侦测接收模式, 微控制器 (MCU) 开始信号持续时间的计时, 一旦接收信号持续时间超过设定的计时门限, 即进入报警模式, 控制声、光、振动报警模块进行工作, 提示周围有恶意干扰信号的存在。

系统主要由控制电路、报警组网接口电路、干扰侦测电路、对外接口、电源电路、工作指示电路和充电指示电路等7部分组成。在控制电路的作用下干扰侦测电路将汽车所处位置的干扰情况上传至控制电路, 一旦控制电路检测到恶意干扰信号的存在, 即刻启动报警电路, 按照设定的报警模式完成干扰报警, 系统的原理组成框图如图1所示。

控制电路

控制电路是本系统电路的核心部分。若有盗车者释放恶意干扰信号被干扰侦测电路截获, 侦测电路将得到的低电平有效的信号传给单片机 (AT89C2051) , 单片机即刻分析该报警信号的信号电平, 并依据信号强度量化规则, 按照指定的报警模式分别将报警信息传至信号显示电路 (P3.0~P3.4) 、振动报警电路 (P1.2) 、声音报警电路 (P1.0) 。报警模式的调整功能由接在单片机P1.6和P1.7接口的开关S2和S3完成。P3.0和P3.1接口复用为组网运用时的信息接口。

干扰信号侦测电路

干扰侦测电路的核心芯片是A 7 1 0 2 C单片无线收发芯片, 该芯片也是本系统设计的核心芯片之一。A7102C芯片可工作在ISM315/433/868/915MHz频段, 用一个芯片就可以完成信号的收发和信号强度的识别, 工作模式的调整只需用软件进行适当的设定即可完成, 信号收发转换的速度为150μs, 在无线数传、远程控制、家庭监测及遥控玩具等方面有广阔的应用前景[1~2]。

报警组网接口电路

系统处理器可通过串行TIU TRS 232标准串行总线进行数据交换, 完成设备的组网运用。所有操作的高电平都是CMOS电压 (2.6 5 V) , 因而, RS232转换芯片的逻辑电平必须采用低压供电形式 (3.3V) , 不能用5V的串口转换芯片。在设计中选用了MAX公司的MAX3232实现数据转换。MAX3232是MAX公司生产的3.3V逻辑电平串行转换芯片, 和常用的MAX232具有相同的特性, 只是逻辑电平是3.3V。模块和处理器的串行通信完全符合通用串行总线标准。

电源电路

考虑到本系统使用时的便携式和使用环境的防水使用要求, 本系统的电源设计采用“软开关”的设计方式, 利用CD4013芯片搭建双稳态电路, 完成“软开关”的功能, CD4013本身的电源不需关闭, CMOS电路静态工作电流极小, 1μA以下, 可以忽略不计。用CD4013搭建的“软开关”电路对电源范围适用较广, 3~18V都没问题, 本电路中唯一需调整的就是根据电源电压和负载电流适当更改R12的值。开关管Q1也可以用MOSFET, 效果更佳。

图2是汽车防干扰报警系统的电原理图, 显示了系统详细的硬件设计结构和各分电路之间的引脚接口连接关系。

系统软件设计

本系统的软件工作流程如图3所示。

系统开机后首先进行MCU的初始化, 初始化的内容包括配置中断及I/O口的功能。然后进行干扰侦测电路的初始化, 初始化的内容包括配置工作寄存器, 设置工作频率及载波检测门限。初始化完成后, 报警器进行信号的循环检测, 一旦检测到有恶意信号, 首先判断报警器的工作模式, 如果是工作模式1, 则直接启动声音和光报警, 如果报警器的工作模式为2, 则开始配置并启动计数器, 对信号脉冲进行计数, 一旦在信号消失前达到了预期计数值, 则开始提取干扰信号强度, 根据载波信号强度, 以不同的工作模式进行报警, 如果载波不消失, 则继续报警, 如果载波消失, 系统完成一次报警, 重新进入循环等待状态。

系统设计的创新点

本系统在设计时采用了先进的信号检测和能量估计技术, 主要的技术创新点如下:

(1) 单一频率点蹲守监测模式

以单一频率点蹲守监测模式代替频段监测模式, 提高了干扰监测的效率;传统的无线电监测设备为了达到对多个频率段进行监测的目的, 往往设计很宽的工作频率范围, 如果将这种成熟的技术运用于本项目中, 势必增加项目的开发成本, 本项目采用的“单一频率点蹲守监测模式”相比“频段监测模式”在干扰监测效率上可以提高监测速度70%以上。

(2) 便携式信号监测设备的设计

由于大量采用表贴元件代替传统的分立式元件安装工艺, 大大减小了监测设备的体积。在外形体积上比现有的全频段监测设备减小80%以上, 可以实现监测设备手机式的外形结构, 大大提高了设备的便携性。

(3) 特定无线电信号的辨识技术

在现实生活中, 工作在315MHz频段的无线电信号繁多, 本研究需要解决的一个重要课题就是在纷繁复杂的同一工作频段中, 如何提出“汽车信号拦截器”的特征信号, 并进行辨识。辨识率比采用普通监测设备进行信号辨识, 准确度提高在30%以上。

(4) 多机组网防干扰技术

由于单个设备在工作时, 对干扰信号的探测距离有限, 在需要大面积探测的“汽车信号拦截器”的运用场合, 需要进行组网探测, 并显示可疑干扰信号在地图中的位置。本项目采用有线和无线混合组网的方式, 大大提高了系统对干扰信号的探测距离和探测范围, 并可以准确提供干扰源的来源位置。

结束语

汽车防干扰报警设备可配备至巡逻警员或相关安保人员, 作为“汽车信号拦截器”的技术侦测手段, 也可配备至各类高、中、低端轿车, 作为反干扰的信号侦测设备, 为各类汽车中控锁安全保驾护航;组网运用时, 可由一个主机和若干分设备 (单机) 组成恶意干扰的监测网络;监测主机可与安防计算机连接, 各单机的报警状态可实时显示于主机的软件监控界面中, 主要用于大范围内的联网监测和停车场、停车库等干扰监测等场合。本研究的成果已经获发明和实用新型两项专利授权, 具有广泛的应用场合和推广前景。

参考文献

[1]A7102C Datasheet.315/433/868/915MHz FSK Transceiver[DB].AMIC Communication Corporation, 2008

[2]A7102C Datasheet.A7102Reference Code for FIFO mode[DB].AMIC Communication Corporation, 2008

[3]MAX3232Datasheet.3V To5V Multichannel RS232Line Driver[DB].Texas Instruments Incorporated, 2005

[3]MAX3232Datasheet.3.0V to5.5V, Low-Power, up to 1Mbps, True RS-232Transceivers Using Four0.1μF External Capacitors[DB].Texas Instruments Incorporated, 2007

13.汽车安全检测系统的设计与实现 篇十三

学生姓名 学院

学 号

计算机科学与技术学院

物联网工程 专

业

题

目 智能农业大棚环境监视系统的设计与实现 指导教师

2016 年 月 1 日

目录

1引言.............................................................................................................错误！未定义书签。

1.1智能农业大棚应用的背景...............................................................错误！未定义书签。1.2智能农业大棚设计的目的与意义...................................................错误！未定义书签。2监视系统ZigBee网络设计方案...................................................................................................1 2.1 ZigBee网络技术简介（这个抄一下老师给我们的那个参考）.....................................1 2.2两种典型网络配置结构...................................................................错误！未定义书签。

2.2.1两层网络，系统由两类点构成：........................................错误！未定义书签。2.2.2三层网络，系统由三类点构成：..........................................................................3 3智能农业大棚控制系统的总体方案............................................................................................3 3.1智能农业大棚的特点.................................................................................................................3 3.2设计的总体思路.........................................................................................................................4 3.3系统分为三个模块（说一说各部分的功能与工作的流程）.........................................5 3.3.1 ZigBee无线传感节点...........................................................................................5 3.3.2 ZigBee数据汇聚节点...........................................................................................5 3.3.3 控制系统...............................................................................................................6 3.4无线传感器网络拓扑连接图.............................................................................................6 4 结论..............................................................................................................................................6 4.1 系统应该完成的功能........................................................................................................6 4.2心得体会和感悟.................................................................................................................7 参考文献...........................................................................................................................................7

引言

1.1智能农业大棚应用的背景

在我国智能农业大棚控制系统还处于发展阶段，特别是传统农业与现代自动化控制技术相结合的研究成果还不够成熟。在传统的农业大棚中，浇水、通风，灯光等控制全凭经验、靠感觉。对农业大棚内的温度、湿度、光照、二氧化碳的浓度、土壤的酸碱度等环境参数都需要靠人工进行采集，这样的传统农业大棚不仅大大耗费人工成本，而且还会因为监测不到位而使农业大棚的环境得不到保障。因此智能的农业大棚应运而生。

1.2智能农业大棚设计的目的与意义

目的：

1)通过智能化的设计使得大棚的环境得到自动监视，便于管理员通过手机进行实时监查与管理。

2)将大棚内农作物的生长环境与温室环境有机结合，分析数据并确定适合温室大棚的控制系统。

意义：大大的缩减了人工巡查的成本，同时更加高效的实现了人工智能自动监管，使得农业大棚向信息化，网络化，智能化的方向发展。

2监视系统ZigBee网络设计方案 2.1 ZigBee网络技术简介

ZigBee是一组面向低速无线个人区域(LR-WPAN)的双向无线通信技术标准。它是基于IEEE 802.15.4无线标准研制开发的，有关组网、安全和应用软件方面的技术标准。其MAC层和物理层协议使用了IEEE 802.15.4标准，ZigBee联盟对网路层协议和API（应用层）进行了标准化，同时还开发了安全层，以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识，这种利用网络的远距离传输不会被其他节点获得。与Wi-Fi,Bluetooth等其他无线接入技术相比，ZigBee具有的优势如下：

1、功耗低：工作非常省电，支持休眠状态。由于周期很短，收发信息功耗较低，以及采用了休眠模式，ZigBee可确报两节5号电池支持6个月至两年左右的使用时间；

2、工作频段灵活：使用的频段分别为2.4GHz(250Kb/s)、915MHz(40Kb/s)、和868MHz(20Kb/s)均为无须申请的ISM频段；

3、低成本：由于传输速率低，并且协议简单，降低了成本，另外使用ZigBee协议可以免专利费；

4、组网灵活、网络容量大：ZigBee可采用星型、树型和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一场网络节点管理，最多可支持达65000个节点。

5、安全：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用通用的AES-128，应用层安全属性可根据需求来配置。

6、高保密性：64位出厂编号和支持AES-128加密。ZigBee网络具有三种拓扑结构，如图2-3所示。

图2-3 ZigBee网络拓扑结构图

1、星形拓扑结构：节点之间只有唯一的一条路径

2、树状拓扑结构：当从一个节点向另一个节点发送数据时，信息将沿着树的路径向上传递到最近的协调器节点，然后再向下传递到目标节点。

3、网状拓扑结构：网状拓扑结构是一种特殊的、按多跳方式传输的点对点的网络结构，其路由可自动建立和维护，并且具有多种强大的自组织、自愈功能。网络可以通过“多跳”方式通信，可以组成极为复杂的网络，具有很大的路由深度和网络节点规模。

2.2两种典型网络配置结构

2.2.1两层网络，系统由两类点构成：

无线传感器节点，包括无线空气温湿度传感器、无线土壤温度传感器、无线

土壤含水量传感器、无线光照度传感器、无线CO2传感器等；

无线网关节点，包括Wi-Fi无线网关或GPRS无线网关。

该结构适用于园区已经有Wi-Fi局域网覆盖，或是可以采用GPRS直接上传数据的场景。在此结构中，只需要在合适的区域部署无线网关，即可实现传感器数据的采集和上传。（本次我所使用）

2.2.2三层网络，系统由三类点构成：

无线传感器节点，包括无线空气温湿度传感器、无线土壤温度传感器、无线土壤含水量传感器、无线光照度传感器、无线CO2传感器等；

无线网关节点；

数据路由器。

该结构适用于园区没有Wi-Fi局域网覆盖，也不准备采用GPRS直接上传数据的场景。在此结构中，需要部署数据路由节点和无线网关，无线网关与数据路由节点之间以长距离无线通信方式进行数据的交换，在区域较大，节点间通信距离不足时，无线网关还可以相互之间进行自动数据中继，扩大监控网络的覆盖范围。

3智能农业大棚控制系统的总体方案 3.1智能农业大棚的特点

通过使用智能无线节点CC2530模块形成的小型局域网（如下图所示）。红色为协调器模块（小型无线网络的网关），黄色为功能模块（子节点包括：温湿度采集模块、数字量输入/输出模块等）。

智能农业大棚事实的流程图

3.3系统分为三个模块

3.3.1 ZigBee无线传感器节点

根据总体设计的要求，ZigBee无线传感节点作为数据的采集节点，负责将温室大棚里的温湿度传感器，光照强度传感器，二氧化碳传感器等采集到的数据发送到ZigBee数据汇聚节点，即CC2530智能无线节点。

3.3.2 ZigBee数据汇聚节点

14.智能家居控制系统的设计与实现 篇十四

摘要：介绍了以PC(个人计算机)、MCU(单片机AT89C52)、双音多频编解码集成电路MT8880C、语音录放芯片ISD4004和无线数据收发芯片nRF401为核心，通过现有的电话网络终端或者互联网网络终端实现远程控制的智能家居系统，给出了该系统的电路原理和办硬件设计与实现方法。

关键词：远程控制 双音多频 网络通讯 无线通讯 家庭自动化

21世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。数字化家居控制系统的出现使得人们可以通过手机或者互联网在任何时候、任意地点对家中的任意电器(空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、DVD录像机)进行远程控制;也可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭……;而这一切的实现都仅仅是轻轻的点几下鼠标，或者打一个简单的电话。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监听、数字留言等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和110可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，智能家居系统能够在不改变家中任何家电的情况下，对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。

1 系统的总体结构及工作过程(本网网收集整理)

智能家居系统由系统主机、系统分机、Internet服务器和网络接口等部分组成。其中系统主机通过服务器(个人计算机)连入Internet，并通过自己的PSTN?公用电话交换网?接口电路连入PSTN。其结构图如图1所示。主机与分机通过无线传输组成星形拓扑结构。系统主机通过本地无线传输网络同系统分机进行通讯、传输控制命令和反馈信息。

该系统正常工作时，用户可以通过Internet和PSTN两种网络进行访问，当通过Internet访问时，本系统可提供一个界面友好的终端软件，用户只需登陆到运行在家中的服务器即可对家中的设备进行远程控制;当通过PSTN访问时，本系统将为用户提供语音操作界面。其工作流程如图2所示。

2 系统的硬件构成

本系统的硬件主要有系统主机与系统分机两大部分。系统主机由单片机AT89C52和各种接口电路组成，如图3所示。系统分机由单片机AT89C52和各种接口电路、传感器单元电路、固态继电器控制电路组成，并由固态继电器控制具体设备，具体硬件组成框图如图4所示。

通过系统主机的各种接口电路可将主机CPU从繁忙的计算中解脱出来，以便把主要精力运用在控制和信息传递上。系统主机主要依照各个功能电路的输出结果进行逻辑判断和控制命令的输出。系统分机的各种接口电路和主机相似，只是根据设备的不同(传感器单元)有着细节上的变化。下面主要介绍系统主机的各种接口电路。

2.1 nRF401 无线数据传输电路

无线数据传输电路由Nordic公司的单片UHF无线数据收发芯片nRF401及其外围电路构成。nRF401采用FSK调制解调技术，其工作效率可达20kbit/s，且有两个频率通道供选择，并且支持低功耗和待机模式。它不用对数据进行曼彻斯特编码，其天线接口设计为差分天线，因而很容易用PCB来实现。

2.2 看门狗电路

看门狗电路由MAX813L及其外围元件组成。通常，在单片机的工作现场，可能有各种干扰源。这些干扰源可能导致程序跑飞、造成死机或者程序不能正常运行。如果不及时恢复或使系统复位，就容易造成损失。看门狗电路的作用就是在程序跑飞或者死机时，能有效地使系统复位以使系统恢复正常运转。因此，在程序中定期给P1.5送入看门狗信号，就可以保证在程序运行异常时，由MAX813L使单片机复位。

2.3 DS1307时钟接口电路

DS1307时钟芯片是美国DALLAS公司生产的I2C总线接口实时时钟芯片。DS1307可以独立于CPU工作，它不受晶振和电容等的`影响，并且计时准确，月积累误差一般小于10秒。此芯片还具有掉电时钟保护功能，可自动切换到后备电源供电。同时还具有闰年自动调整功能，可以产生秒、分、时、日、月、年等数据，并将其保存在具有掉电保护功能的时间寄存器内，以便CPU根据需要对其进行读出或写入。由于单片机AT89C52没有I2C总线接口，因此，要驱动DS1307，就必须采用单主机方式下的I2C总线虚拟技术。在此方式下，以单片机为主节点(主器件)，主器件永远占有总线而不出现总线竞争，且可以用两根I/O口线来虚拟I2C总线接口。I2C总

线上的主器件(单片机)可在时钟线(SDL)上产生时钟脉冲，在数据线(SDA)上产生寻址信号、开始条件、停止条件以及建立数据传输的器件。任何被选中的器件都将被主器件看成是从器件。在这里，DS1307作为I2C总线的从器件。I2C总线为同步串行数据传输总线，其内部为双向传输电路，端口输出为开漏结构，因此，需加上拉电阻。

2.4 MT8880C双音频编解码电路

由于单片机是通过MT8880C芯片得到PSTN网络的双音频信号解码输出，也就是说，单片机可以识别来自PSTN网络的控制信号，用户可以根据系统的语音提示进行按键选择以实现用户身份的识别与远程控制。因此，利用MT8880C的双音频编码功能，系统可以在紧急时刻将用户预置的紧急电话打到PSTN网络，从而把损失减少到最低。

2.5 ISD4004语音录放电路

ISD4004是美国ISD公司生产的一种语音录放芯片。它可录制8～16分钟的语音信号。该芯片可提供SPI标准接口和单片机进行接口，其语音的录放控制均通过单片机来实现。该芯片的一个最大特点是可以按地址编程录放，因而可由ISD4004和单片机编程控制来构成本系统与PSTN网络用户的语音平台。由于ISD4004的INT和RAC脚输出为开漏结构，因此需要加上拉电阻。

2.6 MAX202串行通讯电路

通讯电路可由串行通讯专用芯片MAX202组成，通过此电路可以方便地与PC机进行串行通讯。

2.7 铃流检测与摘挂机控制电路

当系统被呼叫时，电话交换机发出铃流信号。振铃为25±3V的正弦波，失真小于10%，电压有效值为90±15V。振铃信号以5秒为周期，即1秒送，4秒断。由于振铃信号电压比较高，所以先要通过高压稳压二极管进行降压，然后输入至光耦。再经光耦隔离转换后，从光耦输出时通时断的正弦波，最后经RC回路进行滤波以输出标准的方波。该方波信号可以直接输出至单片机的定时器1进行计数，以实现对铃流的检测。

由于程控电话交换机在电话摘机时电话线回路电流会突然变大(约30mA)，因此，交换机检测到回路电流变大就认为电话机已经摘机。自动摘挂机电路可以通过单片机的P1.7来控制一个固态继电器，固态继电器的控制端应连接一个大约300Ω的电阻后再接入电话线两端，从而完成模拟摘挂机。

3 系统软件编制

本系统软件主要由系统主机和系统分机的C51程序和系统与Internet网络通讯程序组成。

3.1 系统主机程序的编制

系统主机程序主要用于实现系统的总体功能。包括无线数据传输程序、看门狗程序、时间戳程序、双音频编解码程序、语音录放程序、串行通讯程序、铃流检测与摘挂机控制程序、系统初始化程序、意外事件处理程序等。程序编制以消息驱动为主导思想。消息由计数器中断1、外部中断0和串行中断产生，在中断服务程序中，应将相应的状态位置位，而在消息循环中则应按相应的状态位调用功能函数，然后由功能函数将相应的状态位清0并完成所需功能，并最后返回到消息循环中。其程序流程如图5所示。该系统的分机程序和主机类似，故此不再详述。

3.2 系统与Internet网络通讯程序的编制

这部分通讯程序分为服务器和客户端两个程序，主要通过Internet网络完成用户的控制功能。

服务器程序主要完成客户端与系统主机通讯的中转，即将客户端发来的控制或者查询命令翻译成系统主机能识别的格式，或者将系统主机收到的报警等信息上传到客户端。服务器程序使用Socket与客户端进行Internet通讯。

客户端程序是运行在远端用户的控制界面，主要用于完成家居内状态的显示以及对家居内电器的远程控制，同时使客户端直接连接到服务器。

4 结论