无线传感网络的嵌入式隧道机电监控系统

　　基于传感网络的隧道监控系统的提出

　　随着高速公路交通需求迅速增长，交通拥挤日渐严重，安全事故频繁发生。智能交通运输系统一部分的高速公路监控系统为该问题的解决给出了可行的方案。为了对机电设备、安全指标、交通管理、环境参数等进行有效的监察、控制和智能化管理,提供事故预处理方案,提高管理效率,确保行车安全,为积极预防、处理事故提供可靠保障。在分析了高速公路监控系统的目标和作用后，确定了系统的功能需求和结构组成。探讨了高速公路常用的控制策略，对不同控制策略进行了比较。提出了高速公路机电设备的控制策略。

　　随着计算机技术、图像处理技术、通讯技术、控制技术的发展，以太网技术和总线技术突破了原有的技术瓶颈，使研制和生产的隧道专用控制装置和隧道其它监控子系统实现系统集成和信息共享成为可能。多功能智能化、网络化的嵌入式控制技术的发展为实现隧道智能控制装置提供重要的技术保障。嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础、软硬件可裁减，适应应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。主要由嵌入式(微)处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成。与通用型计算机系统相比，嵌入式系统功耗低、可靠性高；功能强大、性能价格比高；实时性强，支持多任务；占用空间小，效率高；面向特定应用，可根据需要灵活定制软件。

　　我们提出采用先进嵌入式控制技术、传感器网络信息融合技术，实现对隧道实时在线智能监测控制。将隧道监控系统传感器包括温度传感器、烟度传感器、光亮度传感器、车辆检测和车高传感器等，通过项目产品BIL控制模块及ECS区域控制器的组成网络，将不同传感器对某一环境特征描述的信息，综合成统一的特征表达信息并加以处理, 从而得出更为准确、可靠的结论，提高通讯效率，使系统能够圆满地完成各种控制任务。另外，在系统中有一个或几个传感器出现故障时，自动切换、利用其他相关的传感器获得环境有关信息，保持系统的正常工作，提高系统的可靠性。隧道监控系统中通风系统、照明系统、交通控制系统、环境监测系统一般都通过区域控制器及其构成的网络来监控，隧道监控网络分为3个层次上层为中央计算机系统，中间为区域控制器，下层为各种检测设备(车辆检测器、能见度检测器、CO浓度检测器、风速风向检测器、亮度检测器、超高车辆检测器等)、文通控制及诱导设备(车道控制器标志、交通灯、可变情报板、可变限速标志等)、通风设备(风机)、照明设备(照明灯具)。区域控制器为隧道现场监控的核心，它负责采集现场设备的信息，处理后传给上位计算机，而上位计算机的控制命令则发给区域控制器，再由区域控制器解释后发给相应设备。

　　基于传感网络的隧道监控系统

　　嵌入式系统一般指非PC系统，有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材。嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。简单地说，嵌入式系统集应用软件与硬件于一体，类似于PC中BIOS的工作方式，具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是可独立工作的“器件”。经过几十年的发展，嵌入式系统已经在很大程度上改变了人们的生活，工作和娱乐方式，而且这些改变还在加速。

　　Billion Tech慧控系统是以INTEL Pentium IV计算机工作站为中心，由符合MODBUS通讯工业标准的网络，对合理分布于各监控现场的ECS区域智能控制器进行连接，通过特定的末端BIL系列嵌入式控制模块设备，实现对机电设备集中监控和管理的专业自动化控制系统。设计隧道内各种传感器数据采集和设备控制的专用嵌入式控制系统，研制的隧道专用智能控制装置，具有超小体积的一体化结构，可直接应用于现场，实现就地监控、显示；具有灵活的软件功能和通讯功能，可方便地实行区域远程监控，实现网络化管理。它是基于现代控制论中分布式控制理论而设计的集散型系统，具有集中操作、管理和分散控制功能及风险的综合监控系统。其软件运作平台为Windows 98/2000/XP或Windows NT。系统的目标是对大楼内的多数机电设备，采用现代计算机技术进行全面有效的监控和管理，确保大楼内所有设备处于高效，节能、合理的运行状态。如图1所示。
 

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