基于ARM嵌入式电能质量监测系统管理模块的研究与实现.

《基于STM32的煤矿微震监测定位系统的设计与研究》篇一

一、引言

随着煤炭资源的开采深度不断增加，煤矿安全问题日益突出。微震监测技术作为一种有效的矿震监测手段，在煤矿安全领域得到了广泛应用。本文旨在设计并研究一种基于STM32的煤矿微震监测定位系统，以提高煤矿安全监测的精度和效率。

二、系统设计概述

本系统以STM32微控制器为核心，通过传感器网络采集微震信号，并利用信号处理技术对采集到的信号进行滤波、放大和数字化处理，最终实现微震事件的定位和报警。系统主要由微震信号采集模块、信号处理模块、定位模块、通信模块和上位机监控系统等部分组成。

三、系统硬件设计

1. 微震信号采集模块

微震信号采集模块采用高灵敏度、低噪声的传感器，负责实时采集矿井内的微震信号。传感器将采集到的微弱信号转换为电信号，并通过放大器进行放大，以便后续处理。

2. 信号处理模块

信号处理模块采用数字信号处理技术，对放大后的电信号进行滤波、放大和数字化处理。通过数字滤波技术，可以有效地去除信号中的噪声，提高信号的信噪比。同时，采用数字化处理技术，可以将信号转换为计算机可以处理的数字信号。

3. 定位模块

定位模块是本系统的关键部分，采用到达时间差定位算法（TDOA）实现微震事件的定位。通过比较不同传感器接收到微震信号的时间差，可以计算出微震事件的发生位置。定位模块采用STM32微控制器作为核心处理器，实现定位算法的运算和处理。

4. 通信模块

通信模块负责将定位结果传输至上位机监控系统。本系统采用无线通信技术，实现数据的实时传输。通信模块采用STM32的串口通信功能，与上位机监控系统进行数据交换。

5. 上位机监控系统

上位机监控系统是本系统的用户界面，负责接收定位结果并进行显示和报警。系统采用可视化界面，可以实时显示矿井内的微震事件发生位置和报警信息，方便用户进行监控和管理。

四、系统软件设计

本系统的软件设计主要包括微震信号的处理算法、定位算法和上位机监控系统的软件设计。其中，微震信号的处理算法包括数字滤波、放大和数字化等处理过程；定位算法采用TDOA算法实现微震事件的定位；上位机监控系统的软件设计包括数据接收、显示和报警等功能。

计算机技术　

基于ＡＲＭ的车辆速度监控系统设计研究　曾悦江苏第二师范学院数学与信息技术学院　摘要：车辆监控系统的研究是集全球卫星定位系统（ＧＰＳ）、地理信息系统（ＧＡＳ）和无线通讯技术为一体产生的一　个崭新的领域。论文首先提出了嵌入式车辆速度监控系统的总体设计思想和所用技术，然后阐述了系统的需求分析，　系统使用嵌入式实验箱Ｃｏｒｔｅｘ－Ａ８的使用方法、Ｌｉｎｕｘ交叉编译软件环境。利用嵌入式实验箱０ｏｒｔｅｘ－Ａ８搭建嵌入式系　统开发环境，搭建Ｂｏａ服务器，利用Ｃｇｉ编写网页程序，而后分别介绍了步进电机、ＬＥＤ矩阵、跑马灯、数码管以及　蜂鸣器模块的功能设计，在此基础上给出了系统的实现方法，并对于各功能模块进行测试。　关键词：嵌入式ＡｇＭ　Ｃｏｒ￣ｅｘ－Ａ８　ｗｅｂ车辆速度监控单片机　１绪论　随着国民经济增长，伴随着生活质量的改善，私家车数量　呈指数增长，同时也带来了愈来愈多的交通事故，其中车辆速　度是引起交通事故的重要原因之一，故而实时的车辆速度报告　是减少车祸隐患的重要方法之一。现有的交通数据监测技术中，　常见的检测器种类包括磁感应检测器，波频车辆检测器，视频　检测器等。交警部门常用的测速仪原理是测速仪前后两次发出　并接受被测车返回的超声波信号，再根据两次信号的时间差，　测出车速。或是根据视频录像中车辆移动距离及时间计算车速。　目前较智能的百度地图通过ＧＰＳ技术接收卫星信号计算车速，　但由于时延和障碍物的影响，存在难以准确分析具体的复杂路　况、提供准确数据的问题，并没能做到真正意义上的实时性和　稳定性。　现今ＡＲＭ技术已发展较为成熟，深入到各个领域：工业　控制、无线通讯、网络应用、消费类电子产品和成像与安全成　品等等。ＡＲＭ技术本身具有ＡＲＭ嵌入式技术具有低功耗、　性能高、成本低的特点，软件代码小，高度自动化，响应速度快，　能实现软件与硬件的一体化，实现真正的实时性。　本文设计了一种基于ＡＲＭ　Ｃｏｒｔｅｘ－Ａ８处理器在Ｌｉｎｕｘ　操作系统下的车辆速度监控系统。首先对系统进行了总体的方　案设计，介绍了环境搭建方法，其次对各功能模块进行细致设计，　最后以Ｓ５ＰＶ２１０芯片为例进行了软件测试。　２　ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ－Ａ８处理器及片选芯片　２．１基于０ｏｒｔｅｘ－Ａ８的嵌入式系统的硬件架构　Ｃｏｒｔｅｘ系列处理器，是ＡＲＭ公司继经典ＡＲＭ处理器　系列之后的又一个新的产品系列。原先ＡＲＭ系列处理器自　ＡＲＭ　１１型号之后便不再生产。新的Ｃｏｒｔｅｘ系列处理器，基　于ＡＲＭ公司最新的ＡＲＭｖ７架构的处理器，总共分为面向高　规格的基于虚拟内存的操作系统和用户应用领域的Ｃｏｒｔｅｘ－Ａ　系列、针对实时系统的Ｃｏｒｔｅｘ－Ｒ系列以及专业用于微控制领　域的Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ系列三大类。　本系统中选用的主控板为Ｓ５ＰＶ２１０的开发板，Ｓ５ＰＶ２１０是　著名的半导体公司ＳＡＭＳＵＮＧ推出的一款３２位ＲＩＳＣ处理器，　它为手持设备和一般类型的应用提供了低价格、低功耗、高性　能微控制器的解决方案。Ｓ５ＰＶ２１０的内核基于Ｃｏｒｔｅｘ－ＡＳ，带　有ＭＭＵ（Ｍｅｍｏｒｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｕｎｉｔ）功能，该开发板硬件　资源丰富，是Ｃｏｒｔｅｘ－Ａ系列性能最优秀的开发板之一。　２．２　Ｓ５ＰＶ２１　０硬件结构　Ｓ５ＰＶ２１０采取了６４位的内部总线架构，并包括许多性能　强大的加速硬件，例如针对于图形图像加速、显示、伸缩裁剪、　集成的多媒体格式编码（ＭＦＣ），硬件加速还支持实时会议、　

第２７卷第１期　２０１１年１月　电网与清洁能源　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　Ｃｌｅａｎ　Ｅｎｅｒｇｙ　镶　翟　＿　

Ｓｎｓａｒ￣Ｇｒｉｄ　

Ｖｏ１．２７　Ｎｏ．１　Ｊａｎ．２０１１　文章编号：１６７４—３８１４（２０１１）０１—００２５—０４　中图分类号：ＴＭ７６　文献标志码：Ｂ　

基于ＰＩＣ１　８Ｆ８７Ｊ６０的微网电能质量监测网络　

系统设计与实现　

滕赢，夏明超　

（北京交通大学电气工程学院，北京１０００４４）　

Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｉｃｒｏ－Ｇｒｉｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　

Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＰＩＣ１８Ｆ８７Ｊ６０　

ＴＥＮＧ　Ｙｉｎｇ，ＸＩＡ　Ｍｉｎｇ－ｃｈａｏ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００４４，Ｃｈｉｎａ）　

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｗｉｄｅｒ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，　ｐｏｗｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｍｉｃｒｏ－ｇｒｉｄ　ｈａｖｅ　ｂｅｃｏｍｅ　ａ　ｆｏｃｕｓ　ｏｆ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｉｎｄｅｘ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ａｎｄ　ａ　ｐｒｅｒｅｑｕｉｓｉｔｅ　ｆｏｒ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ａ　ｍｉｃｒｏ－ｇｒｉｄ　ｐｏｗｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｙｓｔｅｍ　ｍａｔｃｈｉｎｇ　ＰＩｅ　１　８Ｆ８７Ｊ６０，ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｉｔｓ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｎｄ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｎｅｅｄｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ—ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｆｏｒｍｅｄ　ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ　ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｓｐｅｃｉｆｉｃａｌｌｙ　ａｄｄｒｅｓｓｅｄ．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ｍｉｃｒｏ—ｇｒｉｄ：ＰＩＣ１８Ｆ８７Ｊ６０；ｐｏｗｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｍｏｎｉｔｏｒ　摘要：随着对微网研究的深入及其应用范围的扩大，微网中　的电能质量问题越来越成为人们关注的焦点，而对电能质量　各项指标进行监测则是改善电能质量的基础和前提。提出一　种基于ＰＩＣ１８Ｆ８７Ｊ６０单片机的微网电能质量监测网络系统，　分析了该系统的功能和优点，并具体阐述了利用该系统构成　电能质量监测网络的硬、软件的组成及实现方法。　关键词：微网；ＰＩＣ１８Ｆ８７Ｊ６０；电能质量监测　

２０１２年第５期　

（总第１２１期）　信息通信　

ＩＮＦ０ＲＭＡＴ１０Ｎ＆Ｃ０ＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ　２Ｏ１２　（Ｓｕｍ．Ｎｏ　１２１）　

基于智能计量终端的电能质量监测系统研究　

杨国强　

（国家电网冀北分部廊坊供电公司，河北廊坊０６５０００）　

摘要：以电能质量监测系统为研究对象，着眼于智能计量终端应用实际，展开了较为详细的分析与阐述，并据此论证了基　

于智能计量终端电能质量监测系统的应用在为供电企业电力需求侧管理提供必要性技术支持的过程中所占据的重要地　

位及其所发挥的关键意义。　关键词：智能计量终端；电能质量；监测；系统；功能；设计方案；分析　中图分类号：ＴＭ７４４　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３．１１３１（２０１２）０５．００７５．０２　

１智能计量终端的系统硬件及软件配备　

（１）智能计量终端系统硬件配备分析：从智能计量终端所　

满足的功能性需求角度上来说，其硬件配备应当重点关注以　下几个方面的问题：＠ＣＰＵ主板装置：一般情况下，我们将由　

外部存储器装置以及ＡＲＭ９微处理器装置所构成的数据处理　反应元件称之为ＣＰＵ主板。整个ＣＰＵ主板以模块化方式完　成设计作业，有着较强的抗干扰能力、较高的处理速率以及较　大的储存空间，其完全能够满足供电系统电能质量监测系统　对于数据储存、传输以及处理的相关要求；②计量模块装置分　析：该模块装置从本质上来说属于整个供电系统运行反应终　

端的一种特殊性传感器装置，其主要应用职能在于获取包括　

电流参数、电压参数以及设备运行工况参数在内的关键性数　据信息，并为ＣＰＵ相关数据的处理分析提供必要依据。考虑　

到ＡＲＭ处理器装置有关数据处理及分析的性能略低于ＤＳＰ　处理器，因而该模块应当在专门的计量芯片处理下完成。在　

微处理器接收到计量芯片所统计数据信息之后，其能够依照　

与之相对应的费率以及需求量指标对数据进行处理，并将相　应的处理结构储存在数据存储器内部系统当中，并通过数据　交换的方式实现与外部接口之间信息数据的连接目的；③通　信模块装置分析：在整个供电系统运行过程当中，通信模块能