周 旭

（南方電網(wǎng)超高壓輸電公司曲靖局，云南 曲靖 655000）

1 監(jiān)控設(shè)備智能控制方法的設(shè)計(jì)

1.1 對監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的識別

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高度集成和綜合運(yùn)用，是新一輪產(chǎn)業(yè)革命的重要方向和推動力量，對于培育新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)、推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級、提升社會管理和公共服務(wù)的效率和水平具有重要意義。發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)必須遵循產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律，正確處理好市場與政府、全局與局部、創(chuàng)新與合作、發(fā)展與安全的關(guān)系。要按照“需求牽引、重點(diǎn)跨越、支撐發(fā)展、引領(lǐng)未來”的原則，著力突破核心芯片、智能傳感器等一批核心關(guān)鍵技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)把分布在數(shù)千米范圍內(nèi)的不同物理位置的計(jì)算機(jī)設(shè)備連在一起，以一種新的方式相互聯(lián)結(jié)，形成人與物、物與物之間的互動，實(shí)現(xiàn)信息化、智能控制的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)的一種網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展，兼具互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的特性，能夠提供個性化和私有化服務(wù)。監(jiān)控設(shè)備以視頻監(jiān)控技術(shù)、圖像識別技術(shù)、采集數(shù)據(jù)智能分析技術(shù)為核心，其前端設(shè)備和后端設(shè)備是主要組成部分，前端設(shè)備能把光學(xué)圖像信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺缓蠖酥饕怯啥喙δ芙獯a器、服務(wù)器、路由器、交換機(jī)等組成。監(jiān)控設(shè)備具有機(jī)動靈活、成本低、可靠性高、質(zhì)量輕、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。伴隨互聯(lián)網(wǎng)的崛起，移動通信技術(shù)的融合發(fā)展，創(chuàng)新2.0時代的智慧城市已經(jīng)是當(dāng)下信息化城市發(fā)展的高級形態(tài)，監(jiān)控系統(tǒng)越來越多地應(yīng)用在與人們?nèi)粘Ｉ?、工作生產(chǎn)環(huán)境緊密相關(guān)的場所，視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)覆蓋更加廣泛，形成了全天候的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)控設(shè)備給人們的生活和工作帶來了極大的便利，但要想獲得監(jiān)控區(qū)域內(nèi)清晰的實(shí)時監(jiān)控圖像，實(shí)現(xiàn)24小時不間斷監(jiān)控，監(jiān)控設(shè)備需要長時間處于運(yùn)行狀態(tài)，并且需要多個電子設(shè)備協(xié)同運(yùn)作，經(jīng)常處于運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控設(shè)備消耗功率過大[1]，監(jiān)控設(shè)備是單位時間內(nèi)所做的功的主要損耗者。為了進(jìn)一步降低設(shè)備整體功率的損耗，可通過應(yīng)用嵌入式無線技術(shù)，采用基于嵌入式技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)降低設(shè)備運(yùn)維成本。嵌入式無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)將前端一體化、圖像數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)無線化、系統(tǒng)集成化等特性融為一體，具有布控范圍廣、成本低、組網(wǎng)便捷、功能完善等優(yōu)勢，可以滿足小型監(jiān)控系統(tǒng)需求。通過運(yùn)用意法半導(dǎo)體32位系列微控制器芯片，監(jiān)控設(shè)備能夠在不同的運(yùn)行狀態(tài)下保障硬件設(shè)備處于穩(wěn)定良好的工作狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)連接失敗時，輔助單片機(jī)將進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)能夠正常連接時，可立即喚醒主機(jī)板開始工作，有助于降低系統(tǒng)功耗。但就目前情況而言，在現(xiàn)有的監(jiān)控設(shè)備控制方法中，控制指令響應(yīng)延遲時間過長，無法對設(shè)備實(shí)施全面、實(shí)時監(jiān)控和智能控制，因此，對基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控設(shè)備智能控制方法進(jìn)行深入研究確有必要。智能設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)有三種：關(guān)機(jī)、開機(jī)、休眠，不同的運(yùn)行狀態(tài)功率也不同，在監(jiān)控設(shè)備智能控制時，可運(yùn)用電流無線傳感器對監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行識別，將其安裝在監(jiān)控設(shè)備計(jì)算機(jī)兩側(cè)，以串聯(lián)形式接入監(jiān)控設(shè)備計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如此一來，即便主電源或備用電源出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，如監(jiān)控設(shè)備由于絕緣損壞、電路年久失修、疏忽大意、操作失誤及設(shè)備安裝不合格等造成短路故障，電流無線傳感器也能實(shí)時感知、采集和上傳節(jié)點(diǎn)分布區(qū)域內(nèi)監(jiān)測對象的各種信息，準(zhǔn)確采集監(jiān)控現(xiàn)場數(shù)據(jù)。在無線傳感技術(shù)參數(shù)設(shè)定過程中，應(yīng)充分考慮監(jiān)控設(shè)備智能控制的需求，包括掃描周期時間、掃描速度、掃描范圍等[2]。

1.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控設(shè)備控制數(shù)據(jù)通信

在對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控時，產(chǎn)生的運(yùn)行數(shù)據(jù)應(yīng)第一時間傳輸?shù)较到y(tǒng)板或PLC控制主站上，通過處理分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)，生成控制信號，將控制指令傳送至設(shè)備上，并借助現(xiàn)代信息技術(shù)手段對數(shù)據(jù)等信息資源進(jìn)行優(yōu)化整合，為滿足實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)對數(shù)據(jù)通信的實(shí)時性要求，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性和可靠性，可應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高質(zhì)量完成數(shù)據(jù)通信的任務(wù)，建立通信連接方法，構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)。將無線傳感器、負(fù)責(zé)指揮控制各部件工作的系統(tǒng)板以及監(jiān)控設(shè)備通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)與網(wǎng)間連接器相連接[3]，創(chuàng)建一個新的網(wǎng)絡(luò)連接，將通信協(xié)議規(guī)定監(jiān)控設(shè)備作為主機(jī)，無線傳感器、系統(tǒng)板作為從機(jī)，并按照數(shù)據(jù)編排格式實(shí)現(xiàn)對控制數(shù)據(jù)的傳輸，數(shù)據(jù)編排格式如表1所示。

表1 基于物聯(lián)網(wǎng)的控制數(shù)據(jù)通信格式

基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控設(shè)備的智能控制數(shù)據(jù)通信格式采用SmallFormFactor校驗(yàn)，以便于通信中傳送與接收方對數(shù)據(jù)完整性的檢查，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝?、穩(wěn)定性。傳輸過程中遭受破壞的幀數(shù)據(jù)不會被接收以及應(yīng)答成功。在應(yīng)用這種方式時，隔一段時間后系統(tǒng)板會向無線傳感器發(fā)出請求消息，對監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動調(diào)取。系統(tǒng)板采用異步套接字方式創(chuàng)建一個Socket連接，用它建立與其他機(jī)器的連接，調(diào)用函數(shù)bind來綁定監(jiān)聽端口，發(fā)出控制指令，根據(jù)控制需求和監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)確定控制指令，將其發(fā)送到監(jiān)控設(shè)備上。采用該方式能夠有效避免通信方法在嘗試訪問套接字或者讀寫數(shù)據(jù)時阻塞對套接字的訪問，從而進(jìn)一步增強(qiáng)監(jiān)控設(shè)備控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)男蔥4]。

1.3 應(yīng)用智能感應(yīng)控制器

在智能控制器的學(xué)習(xí)庫中輸入監(jiān)控環(huán)境圖像，將監(jiān)控環(huán)境圖像中的某一識別度高的物體作為監(jiān)控目標(biāo)，通過視覺模式識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動分析處理，監(jiān)控目標(biāo)一旦與監(jiān)控環(huán)境圖像不相符時，說明當(dāng)前監(jiān)控環(huán)境存在異常，需要監(jiān)控設(shè)備進(jìn)入非休眠狀態(tài)；而當(dāng)監(jiān)控目標(biāo)與智能控制器學(xué)習(xí)庫中載入的監(jiān)控環(huán)境圖像一致時，說明監(jiān)控環(huán)境處于良好狀態(tài)，監(jiān)控設(shè)備可暫時停止監(jiān)控。當(dāng)監(jiān)控異常時，此時控制器會通過自相關(guān)編解碼對控制程序進(jìn)行切換，將控制指令發(fā)送至接收端，使監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)處于開機(jī)監(jiān)控狀態(tài)，每一次控制循環(huán)結(jié)束后，對以上控制程序再重新執(zhí)行一遍，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備智能控制[5]。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

選擇指定區(qū)域的監(jiān)控設(shè)備作為實(shí)驗(yàn)對象，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，該區(qū)域監(jiān)控設(shè)備數(shù)量有二十臺，圖像尺寸的寬度是4.23 cm，高度是2.45 cm，輸入電源電壓為110～220 V，記錄到監(jiān)控頻率為150 Hz。在該區(qū)域監(jiān)控設(shè)備開機(jī)運(yùn)行過程中，整機(jī)運(yùn)行的功率是120 W，圖像水平像素數(shù)為1 920個，垂直像素數(shù)為1 080個；當(dāng)監(jiān)控設(shè)備處于休眠狀態(tài)時，整機(jī)運(yùn)行的功率為65 W，圖像水平像素數(shù)和垂直像素數(shù)均為720個，記錄到的單位時間內(nèi)監(jiān)控的次數(shù)為56.5個。實(shí)驗(yàn)對采用基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控設(shè)備智能控制方法與傳統(tǒng)方法進(jìn)行比較，對這一區(qū)域的監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行控制。在實(shí)驗(yàn)時，采用基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控設(shè)備智能控制方法與傳統(tǒng)方法在實(shí)踐過程中采用的操作系統(tǒng)均為日常使用的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)新的一代版本W(wǎng)indows2010，硬盤容量為8GB。在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，要求20臺監(jiān)控設(shè)備都要進(jìn)入開機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，經(jīng)過24小時后，利用高精度電流傳感器對監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確識別。在實(shí)驗(yàn)時，應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)收集到的數(shù)據(jù)為1 000個，其中在關(guān)機(jī)狀態(tài)下的監(jiān)控設(shè)備有125臺，在休眠狀態(tài)下的監(jiān)控設(shè)備有462臺，處于正常開機(jī)狀態(tài)的監(jiān)控設(shè)備有413臺[6]。

利用專業(yè)軟件對智能控制方法和傳統(tǒng)方法延遲時間進(jìn)行分析，通過比較基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控設(shè)備智能控制方法和傳統(tǒng)方法延遲時間，對監(jiān)控設(shè)備智能控制方法的可操作性進(jìn)行驗(yàn)證，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控設(shè)備智能控制方法和傳統(tǒng)方法控制延遲時間對比（s）

基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控設(shè)備智能控制方法在智能化控制方面呈現(xiàn)了一定的靈活性和擴(kuò)展性，隨著物聯(lián)網(wǎng)這種新型技術(shù)的應(yīng)用，不僅促進(jìn)了自動化控制與管理，還大大提升了監(jiān)控設(shè)備控制數(shù)據(jù)通信效率，減少控制通信的數(shù)據(jù)傳輸時間，保證了通信的順利進(jìn)行，全面提高了控制響應(yīng)整體效率。以上數(shù)據(jù)表明，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的監(jiān)控設(shè)備智能控制方法，在設(shè)備控制響應(yīng)方面發(fā)揮了重要作用，不僅實(shí)現(xiàn)了實(shí)時控制，還達(dá)到了良好的應(yīng)用效果，因此，與傳統(tǒng)方法相比較，基于物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控設(shè)備智能控制方法更有助于提高監(jiān)控的效果、讓監(jiān)控更有智慧，實(shí)現(xiàn)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能化[7]。

3 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)具有產(chǎn)業(yè)鏈長、涉及多個產(chǎn)業(yè)群的特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍幾乎覆蓋了各行各業(yè)，通過物聯(lián)網(wǎng)可以將所有設(shè)備聯(lián)接在一起，形成一個完整的系統(tǒng)，方便人們的工作生活，提高人們的生活水平和工作質(zhì)效。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是世界科學(xué)技術(shù)發(fā)展的新成果，是各國關(guān)注的焦點(diǎn)。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用于監(jiān)控設(shè)備智能控制中，能夠提升監(jiān)控設(shè)備控制數(shù)據(jù)通信效率，優(yōu)化控制指令快速響應(yīng)功能，可以解決控制延遲高的問題。在提高控制效率的同時，降低監(jiān)控設(shè)備功耗，使監(jiān)控設(shè)備能源損耗有計(jì)劃、有步驟地得到控制，對實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗具有現(xiàn)實(shí)意義?！?/p>