城市排水在线监测系统的应用 盛平, 喻一萍 (1.江苏大学计算机科学与通信工程学院, 江苏镇江212013; 2. 镇江市排水管理处, 江苏镇江212001) 摘要:探讨了城市排水监测方法及在线监测系统开发的必要性. 介绍了镇江市排水管网和污水泵站的分布情况和监测要求, 以及镇江市实时监测和自动控制系统的组成、数据处理情况; 介绍了监测数据的无线传输方式, 即GPRS无线传输系统的特点; 介绍了在线监测仪器仪表等设备的选用情况. 介绍了监测系统数据的实时显示原理. 通过分析表明, GPRS尤其适用于各监测点所采集的数据与中心主机的通信. 该市实时监测和自动控制系统可以实现全天候观测污水排放数据, 了解pH 值、流量、水位等数据的实时变化. 通过该系统对部分重点排污企业监控点进行的观测结果表明, 强酸强碱污水的偷排, 不仅对城市排水管网、泵站以及污水处理厂的设施产生腐蚀危害, 还会影响污水处理微生物的活性, 降低污水处理能力. 关键词: 城市给排水; 在线监测; 污水处理; 数据处理; GPRS Applica tion of on2linemonitoring system of urban dra inage Sheng P ing , Yu Yiping ( 1. School ofCompu ter Science and Telecommun ication Engineering, J iangsu Un ivers ity, Zhen jiang, J iangsu 212013, Ch ina; 2. Zhen jiangSewageManagemen t Bureau, Zhen jiang, J iangsu 212001, Ch ina) Abstract:The urban dra inagemon itoringmethod and the on linemon itoring system are d iscussed. The d is2tributing status and monitoring request of dra in ingwater pipe network in Zhenjiang are introduced, inclu2d ing sewage pump ing station, system composition, data processing of rea l2timemon itor and automatic con2trol system. Thewire less transmission mode ofmon itoring data, the characteristics ofGPRS wireless trans2mission system, the selection of equ ipment on linemonitoring instruments, and the real2time d isplay princi2p le of themon itoring system data are a lso introduced. Through the analysis, it shows thatGPRS is particu2larlywell suited to the communication between those data collected inmonitoring points and center comput2er. The system of rea l2timemon itor and the automatic controlmay realize the observation for sewage dispos2al data all day and find out the real2time changes of data, for examp le, pH value, the flux, andwater lev2e.l The observation result ind icate that the illegal d ischarge of sewage with strong acid and alkali into theurban sewage pipe network, the pump ing station, as we ll as sewage treatment plants' fac ilitywill affect thesewage treatmentmicro2organism activeness and reduce the sewage treatment ability. Keywords: urban water supply and drainage; on2line monitoring; sewage treatmen;t data processing; GPRS 1 城市污水排放在线监测作用和意义 由于各种原因导致的水资源紧缺使得国家对污水处理问题特别重视. 但是, 污水处理厂的建设需要大量的投资, 运行和维护也要花费大量的人工和资金, 这些实际问题的出现, 促使对于已有的管网、污水处理厂的设备、设施和仪器加倍保护的污水处理在线监测势在必行. 我国城市污水处理领域已逐步应用在线监测系统[ 1, 2] , 在线监测系统包括在线监测仪器、数
什么是过程控制系统？其基本分类方法有哪几种？ 过程控制系统通常是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术中最重要的组成部分之一。基本分类方法有：按照设定值的形式不同【定值，随动，程序】；按照系统的结构特点【反馈，前馈，前馈-反馈复合】。 热电偶测量的基本定律是什么？常用的冷端补偿方式有哪些 均质材料定律：由一种均匀介质或半导体介质组成的闭合回路中，不论截面和长度如何以及沿长度方向上的温度分布如何，都不能产生热电动势，因此热电偶必须采用两种不同的导体或半导体组成，其截面和长度大小不影响电动势大小，但须材质均匀； 中间导体定律：在热电偶回路接入中间导体后，只要中间导体两端温度相同，则对热电偶的热电动势没有影响； 中间温度定律：一支热电偶在两接点温度为t 、t0 时的热电势，等于两支同温度特性热电偶在接点温度为t 、ta和ta、t0时的热电势之代数和。只要给出冷端为0℃时的热电势关系，便可求出冷端任意温度时的热电势,即 由于冷端温度受周围环境温度的影响，难以自行保持为某一定值，因此，为减小测量误差，需对热电偶冷端采取补偿措施，使其温度恒定。冷端温度补偿方法有冷端恒温法、冷端补偿器法、冷端温度校正法和补偿导线法。 为什么热电阻常用三线制接法？试画出其接线原理图并加以说明。 电阻测温信号通过电桥转换成电压时，热电阻的接线如用两线接法，接线电阻随温度变化会给电 桥输出带来较大误差，必须用三线接法，以抵消接线电阻随温度变化对电桥的影响。 对于DDZ－Ⅲ型热电偶温度变送器，试回答： 变送器具有哪些主要功能？ 变送器的任务就是将各种不同的检测信号转换成标准信号输出。 什么是变送器零点、零点迁移调整和量程调整？ 热电偶温度变送器的输入电路主要是在热电偶回路中串接一个电桥电路。电桥的功能是实现热电偶的冷端补偿和测量零点的调整。 大幅度的零点调整叫零点迁移。实用价值是：有些工艺的参数变化范围很小，例如，某设备的温度总在500～1000度之间 变化。如果仪表测量范围在0 ～1000度之间，则500℃以下测量区域属于浪费。因为变送器的输出范围是一定的。可通过零点迁移，配合量程调整，使仪表的测量范围在500～1000℃之间，可提高测量精度。 热电偶冷端温度补偿电路起什么作用？ 热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定；热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0度为依据，否则会产生误差。 5、电容式差压传感器和应变式压力传感器原理 当电容式差压变送器的一个被测压力是大气压时，就成为压力变送器。 电容式压力变送器先将压力的变化转换为电容量的变化，再将电容量转换成标准电流输出。 应变式压力传感器是利用电阻应变原理构成的。电阻应变片有金属应变片（金属丝或金属箔）和半导体应变片两类。R=ρL/S，当应变片产生纵向拉伸变形时，L变大、S变小，其阻值增加；当应变片产生纵向压缩变形时，S 变大、L变小，其阻值
在线ＣＯＤ监测系统的应用 【摘要】：通过对长沙经济技术开发区污水进化中心COD在线监测系统的选型、安装和验收的介绍，总结讨论了目前国内外得到应用两种的COD在线监测系统的选择原则、基本工作原理和国内的验收技术规范。 【关键词】：在线COD监测系统; 选择; 工作原理; 验收 一、建设背景 长沙经济技术开发区污水净化中心于2003年6月建成试水，目前主要接纳处理长沙经济技术开发区和长沙县新县城的生活污水和工业废水，投产运行以来面临的一个主要工艺问题是进水水质波动大。随着我们国家对环境保护力度的进一步加大，城市污水处理厂已被列为环境污染总量控制的监测对象。因此及时、准确地了解进水水质，对于污水厂在面临进水水质突然变化时能迅速做出工艺调控进而有效地调控生产运行，保证出水水质达到国家排放标准就显得尤为重要。正是在这样的情况下，长沙经济技术开发区污水净化中心于2007年决定在总进水闸门至沉砂池的管道上安装一套在线COD监测系统。 二、设备选择 在线监测系统的结构包括了采配水装置、预处理装置、在线监测分析仪表、数据传输装置等。根据其核心装置--在线监测分析仪表的工作原理不同，目前国内外市场上在线COD监测仪主要有以下几种：标准铬法（即CODCr）、生物法、TOC法和UV254指标法。针对COD在线监测仪的几种技术方案，净化中心的工作人员走访了一些设备生产厂家和设备的使用单位，并组织相关人员进行集中讨论，最终确定了选择进水在线COD监测仪所必须遵循以下原则： 第一是合法性原则：在线COD监测仪是一种环境监测在线仪器，因此他必须通过两个相关认证。首先它作为一种计量检测仪，必须通过国家质量技术监督局的计量产品认证，即必须获得计量合格证，仪器所提供的数据才可作为法定依据；其次它作为环境保护的在线监测仪器必须通过国务院环境保护行政主管部门的环境监测仪器检验认证，即获得国家环境保护产品认定证书才能作为环保在线监测所用。以不被国家认可的方法作为工作原理的仪器，其数据不能作为法定的数据。目前通过上述两个认证的仪器为标准铬法、生物法和TOC法。UV254指标法目前还没有一种产品通过国家环保总局认证，因而不作考虑。 第二是实用性原则：建设一套COD在线检测系统，重要的就是必须给业主的生产管理带来实际效果，发挥实际作用，否则这套系统就没有生命力 第三是经济性原则：对于建设一个系统，首先考虑的是性能，第二考虑的就是建设的经济性指标。应该遵循”够用就行”的经济性原则，经济性原则应该同时
过程控制系统习题 答案
什么是过程控制系统？其基本分类方法有哪几种？ 过程控制系统一般是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术中最重要的组成部分之一。基本分类方法有：按照设定值的形式不同【定值，随动，程序】；按照系统的结构特点【反馈，前馈，前馈-反馈复合】。 热电偶测量的基本定律是什么？常见的冷端补偿方式有哪些 均质材料定律：由一种均匀介质或半导体介质组成的闭合回路中，不论截面和长度如何以及沿长度方向上的温度分布如何，都不能产生热电动势，因此热电偶必须采用两种不同的导体或半导体组成，其截面和长度大小不影响电动势大小，但须材质均匀； 中间导体定律：在热电偶回路接入中间导体后，只要中间导体两端温度相同，则对热电偶的热电动势没有影响； 中间温度定律：一支热电偶在两接点温度为t 、t0 时的热电势，等于两支同温度特性热电偶在接点温度为t 、ta和ta、t0时的热电势之代数和。只要给出冷端为0℃时的热电势关系，便可求出冷端任意温度时的热电势,即 由于冷端温度受周围环境温度的影响，难以自行保持为某一定值，因此，为减小测量误差，需对热电偶冷端采取补偿措施，使其温度恒定。冷端温度补偿方法有冷端恒温法、冷端补偿器法、冷端温度校正法和补偿导线法。 为什么热电阻常见三线制接法？试画出其接线原理图并加以说明。
电阻测温信号经过电桥转换成电压时，热电阻的接线如用两线接法，接线电阻随温度变化会给电桥输出带来较大误差，必须用三线接法，以抵消接线电阻随温度变化对电桥的影响。 对于DDZ－Ⅲ型热电偶温度变送器，试回答： 变送器具有哪些主要功能？ 变送器的任务就是将各种不同的检测信号转换成标准信号输出。 什么是变送器零点、零点迁移调整和量程调整？ 热电偶温度变送器的输入电路主要是在热电偶回路中串接一个电桥电路。电桥的功能是实现热电偶的冷端补偿和测量零点的调整。 大幅度的零点调整叫零点迁移。实用价值是：有些工艺的参数变化范围很小，例如，某设备的温度总在500～1000度之间变化。如果仪表测量范围在0 ～1000度之间，则500℃以下测量区域属于浪费。因为变送器的输出范围是一定的。可经过零点迁移，配合量程调整，使仪表的测量范围在500～1000℃之间，可提高测量精度。
监控系统使用说明书 系统稳定运行的先决条件 保证系统各组成部分----前段摄像机，后端硬盘录像机、监视器有稳定的UPS电源支持，系统后端设备处于通风干燥的无振动环境中。 系统的基本操作指南 开机 插上电源后，设备前面板的【POWER】指示灯如果是“灭”的，请打开设备后面板的电源开关，如果【POWER】指示灯呈“红色”，轻按【POWER】按钮，设备开始启动。预览 设备启动后自动进入预览画面。 使用预览快捷键【预览】可以对预览画面方式（多画面分割）进行快速切换。 使用预览快捷键【预览】可以从菜单操作模式快速切换到预览画面。 操作密码 是否启用操作密码在“本地显示”菜单项内确定（默认：启用，通过前面板【编辑】键切换）。
操作密码允许使用数字键、大写英文字母、小写英文字母，且区分大小写英文字母，口令长度为8位。 操作密码与用户名具有对应关系，设备默认的用户名为“admin”（管理员），默认的操作密码为“12345”。您可以修改该密码，进入“用户管理”菜单项。 当启用口令后，使用【主菜单】快捷键从预览画面切换到菜单操作界面时，会出现输入用户名与密码的提示对话框。 当用户名或密码输入错误，硬盘录像机会产生告警提示音，连续3次输入错误，系统告警并返回预览界面。 【操作提示】 输入用户名或密码时，注意输入法切换键【输入法】、【编辑】除了具有切换“ ”、“×”状态以外，在字符编辑状态下，还能删除光标前的字符。
云台控制 通过前面板【云台控制】键可直接进入云台控制界面。 输入要控制的通道号，出现需要控制的云台、镜头等所在画面，通过“前面板”按键，您可以进行如下控制操作： ●控制云台：通过【方向键】可以对云台进行方向控制。 ●控制镜头：通过【编辑】键、【云台控制】键可以对光圈进行控制；通过【输入法】、【多 画面】键可以对焦距进行控制；通过【系统信息】与【对讲】键可以对镜头进行变焦控制。 【退出】键可以结束调节。 手动录像 通过前面板【录像】键直接进入手动录像操作界面。
第3章 习题与思考题 3-1 什么是控制器的控制规律？控制器有哪些基本控制规律？ 解答： 1）控制规律：是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。 2）基本控制规律：位式控制、比例控制、比例积分控制、比例微分控制和比例积分微分控制。 3-2 双位控制规律是怎样的？有何优缺点？ 解答： 1）双位控制的输出规律是根据输入偏差的正负，控制器的输出为最大或最小。 2）缺点：在位式控制模式下，被控变量持续地在设定值上下作等幅振荡，无法稳定在设定值上。这是由于双位控制器只有两个特定的输出值，相应的控制阀也只有两个极限位置，总是过量调节所致。 3）优点：偏差在中间区内时，控制机构不动作，可以降低控制机构开关的频繁程度，延长控制器中运动部件的使用寿命。 3-3 比例控制为什么会产生余差？ 解答： 产生余差的原因：比例控制器的输出信号y 与输入偏差e 之间成比例关系： e K y p = 为了克服扰动的影响，控制器必须要有控制作用，即其输出要有变化量，而对于比例控制来讲，只有在偏差不为零时，控制器的输出变化量才不为零，这说明比例控制会永远存在余差。 3-4 试写出积分控制规律的数学表达式。为什么积分控制能消除余差？ 解答： 1）积分控制作用的输出变化量y 是输入偏差e 的积分：?=edt T y 1 1
2）当有偏差存在时，输出信号将随时间增大（或减小）。当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。因而积分控制器组成控制系统可以到达无余差。 3-5 什么是积分时间？试述积分时间对控制过程的影响。 解答： 1）? =edt T y 11 积分时间是控制器消除偏差的调整时间，只要有偏差存在，输出信号将随时间增大（或减小）。只有当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。 2） 在实际的控制器中，常用积分时间Ti 来表示积分作用的强弱，在数值上，T i =1／K i 。显然，T i 越小，K i 就越大，积分作用就越强，反之亦然。 3-6 某比例积分控制器输入、输出范围均为4～20mA ，若将比例度设为100%、积分时间设为2min 、稳态时输出调为5mA ，某时刻，输入阶跃增加0.2mA ，试问经过5min 后，输出将由5mA 变化为多少？ 解答： 由比例积分公式：??? ? ??+=?edt T e P y 111分析： 依题意：%1001==p K p ，即K p =1, T I = 2 min , e ＝＋0.2； 稳态时：y 0＝5mA ， 5min 后：mA edt T e P y y )7.05()52.02 12.0(151110±=??±±?+=???? ??++ =? 3-7 比例控制器的比例度对控制过程有什么影响？调整比例度时要注意什么问题？ 解答：P74 1）控制器的比例度P 越小，它的放大倍数p K 就越大，它将偏差放大的能力越
监控系统使用管理制度 第一章总则 第一条为加强公司监控系统的管理，确保监控系统的正常使用和运行，提高监控系统的安全可靠性，特制定本制度。 第二条本制度适用于公司各单位及在公司进行作业的相关方工作人员。 第二章职责 第三条公司办公室负责监控控制平台的日常安全管理工作。 第四条各单位负责所属区域内视频监视器、安全报警系统的日常安全管理工作。 第五条信息管理部负责公司内治安保卫监控系统的日常维护工作。 第六条公司办公室负责公司内消防监控系统的日常维护工作。 第三章细则 第七条凡安装配备有监控系统设备设施的单位，单位主管领导应教育广大员工对监控系统设备设施及线路进行
监管和维护，不得对监控系统实施破坏。 第八条确保监控系统设备设施的正常。任何单位和个人不得在视频监控范围内设置障碍物阻挡监控视线，影响正常监控。 第九条公司相关单位安装配备有监控系统设施设备的，单位及个人不得私自移动视频监视器安装位置和监视器线路。 第十条监控系统值班 （一）监控系统值班员由公司保安担任。 （二）监控系统值班员必须具备高度的工作责任感，随时坚守岗位，认真履行职责；敏锐掌握监控信息，发现情况及时进行处理并向上级报告。 （三）监控系统值班员严格按照规定时间上、下班，不得随意离开工作岗位，因特殊情况需离开时，经直接领导批准，在接班人员接班后方可离开，做到监控系统二十四小时有人监控管理。 （四）监控系统值班员工作时间一般不得因私事会客，因特殊情况需会客时，必须经直接领导批准，会客时要严守秘密，不得将客人带入监控室内。 （五）在监控中发现的可疑人员及情况，要及时向上级汇报，并进行跟踪监控，情况紧急时，可根据情况灵活果断进行处置。 （六）监控系统值班员要严格控制监控室内人员进出，
过程控制系统试题答案 一. 填空 (22分.每个空格 1分) 1.（一）；（若干） 2.1).单冲量;2). 双冲量；3). 三冲量 3.对象；线性阀；对数阀（等百分比）；快开阀；抛物线。 4.受控变量（被控变量）；偏差；扰动（干扰）；开环；安全保护（软限）；危险 5.串级；减少；频率。 二.回答下列各问 (20分) 1.一器多阀与分程自控系统有什么区别？ (4分) 答：一器多阀是调节器输出控制多个调节阀，但每个调节阀都工作在调节器输出信号的全范围内，即阀由全开到全关信号从0.2~1.0kgf/cm），而分程控制系统调节阀都各自工作在调节器输出信号的某一范围内（如0.2~0.6kgf/cm）完成全开到全关（或反之）。 2.往复泵进行负荷控制时，调节阀为什么不能安装在泵的出口管线上？ (2分) 答：因为往复泵的压头与流量无关，即往复泵输出流量是固定不便的。因此，往复泵出口安装调节阀会造成往复泵憋压，损坏往复泵。 3.串级．前馈．均匀及比值控制系统引入的目是什么? (4分) 答：串级控制系统引入主要是为了提高控制系统质量，去解决对主变量影响较大，可测可控的主要干扰变量，或对象容量滞后较大情况引入的。前馈控制系统也是为提高控制系统质量，不同点是解决对那些可测不可控的主要干扰变量；均匀控制系统解决前后设备供求矛盾为工艺目的服务的。 4.设计一个自控系统一般包括哪些内容? (3分) 答：1）选择受控变量；2）选择操纵变量；3）选择调节阀特性 4）测量变送元件；5）调节器的控制规律；6）控制系统投运及参数整定。 5.自动控制系统投运时为什么作到无扰动切换? 如何作到无扰动切换(4分) 答：为防止因切换造成人为干扰，使系统变成不稳定。因此，必须作到无扰动切换。 即切换过程中使控制器输出保证不便。因此，切换时应使测量等于给定值，使偏差为零，这样切换时，保证控制器输出保证不便。即保证阀位不便，对系统无扰动。当然切换时应平稳、迅速。 6.什么是可控性?它的引入是解决什么问题?用什么参数表征? (3分) 答：可控性就是指对过程进行控制的难易程度。它的引入主要解决： 1）操纵变量的选择2）控制方案的比较、改进；用Kmax*WC表示。 三.分析下列自控系统设计是否正确并简述理由.(8分.每题 2分) 1）答：正确。因为流量检测点安装在.压缩机出口管线上，是.压缩机负荷控制。 2）答：不正确。因为大量不凝性气体，不能通过改变泠凝率使大部分气体泠凝。 3）答：正确。因为工艺介质温度低，阀安装在蒸汽管道上易造成系统波动，不稳定。 4）答：正确。由于热载体温差大于冷流体温差，调节系统灵敏，节省载热体。 四.确定下列各自控制系统中调节阀的开/闭形式,调节器的正/反作用,?加法器的符号及选择器的功能..(10分)
一、某化学反应器，工艺规定操作温度为200±10℃，考虑安全因素，调节过程中温度规定值最大不得超过15℃。现设计运行的温度定值调节系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图所示，试求：该系统的过渡过程品质指标（最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间），并问该调节系统是否满足工艺要求。 参考答案： 最大偏差 A = 230-200 = 30℃ 余差C= 205-200 = 5℃ 衰减比n = y1: y3 = 25:5 = 5:1 振荡周期T = 20 – 5 = 15 （min） 设被控变量进入稳态值的土2％，就认为过渡过程结束，则误差区域=205 ×（±2％）＝±4.1℃ 在新稳态值（205℃）两侧以宽度为±4.1℃画一区域（阴影线）。曲线进入时间点Ts = 22min 工艺规定操作温度为200±10℃，考虑安全因素，调节过程中温度规定值最大不得超过15℃，而该调节系统A=30℃，不满足工艺要求。
最大偏差 A = 230-200 = 30℃ 余差C= 205-200 = 5℃ 衰减比n = y1: y3 = 25:5 = 5:1 二、如图所示，用差压变送器检测液位。已知ρ1＝1200kg／m3，ρ2＝950kg ／m3，h1＝1.0m，h2＝5.0m，液位变化的范围为0～3.0m，如果当地重力加速度g＝9.8m／s，求差压变送器的量程和迁移量。 当液位在0～3.0m变化时，差压的变化量为 ρ1gHmax＝1200×9.8×3.0＝35280 Pa 根据差压变送器的量程系列，可选差变的量程为40kPa 当H＝0时，有 Δp＝－ρ2g（h2－h1）＝－950×9.8×（5.0－1.0）＝－37240 Pa 所以，差压变送器需要进行负迁移，负迁移量为37.24kPa 迁移后该差变的测量范围为－37.24～2.76kPa 若选用DDZ-Ⅲ型仪表，则当变送器输出I＝4mA时，表示H＝0；当I＝20mA时，H＝40×3.0／35.28＝3.4m，即实际可测液位范围为0～3.4m。
当前，随着国际国内形势的变化，安全已经成为人们日益关注的问题，出于反恐安保的需要，智能视频监控已经广泛运用在奥运会、世博会、青奥会等大型赛事活动安保工作中。不仅国家安全需要智能视频监控，社会安全也需要视频监控系统，当前在工厂、酒店、超市、码头、学校、家庭、政府部门、银行等等，都广泛采用了智能视频监控系统保障人身安全、财产安全和交通安全。 视频监控技术主要经历了三个发展阶段，第一阶段是人力现场监控，即通过肉眼和人脑对现场情况进行监控，这是几千年来的传统做法，能起到一定的效果，但需要耗费大量的人力物力，而且限于人的视力和脑力，起到的监控效果受到很大的限制。第二阶段是传统视频监控，即通过机器眼和人脑进行监控，即通过摄像机或者其他视频采集设备获取现场视频，然后靠人脑对视频对判断处理，这种方式极大的提升了视频的采集能力，基本能做到全天候、无死角的还原现场情况，但受限于人脑的数据处理能力，没有能力将视频获取的海量数据进行实时处理分析，限制了监控效果的进一步提高。第三阶段是智能视频监控，就是利用计算机对摄像机或者其他视频采集设备获取的现场视频自己进行内容分析，从而自动检测与识别出需要掌握的信息，并给出相应的预警预报信号。 三个阶段图 实验表明：在盯着视频画面仅仅22分钟后，人眼会对画面里面95%以上的活动视而不见。
1997年，卡内基梅隆大学牵头，麻省理工学院等高校参与的视觉监控重大项目VSAM启动，主要研究用于战场及普通民用场景监控的自动视频理解技术。1999年，康奈尔大学设计了一套航拍视频检测与持续跟踪系统，该系统能够对多运动目标实现长时间的准确跟踪，即使发生短时间内目标被遮挡或目标时静时动的情况仍可以完成跟踪，这点对于空中侦察或者追踪意义重大。2003年法国的SILOGIC 公司和英国雷丁大学等机构参与研究的AVITRACK项目，检测和跟踪机场停机坪出现的飞机、汽车以及行为等运动目标，辅助机场管理人员进行管理和调度，不仅可以提高机场利用率，而且可以提高机场安全管理水平。 目标跟踪就是将视频中的每一帧图像中确定出要检测的运动目标位置，并把各个帧中同一运动目标对应起来。 主要难度来源于局部遮挡、姿势变化、运动模糊、光照变化等因素 一般跟踪选择颜色特征、边缘特征、光流、或者纹理，代表性的方法有均值漂移法（Meanshift）:无参核密度估计。卡尔曼滤波：线性、高斯。扩展卡尔曼滤波（EKF）：非线性、高斯。粒子滤波（PF）：非线性、非高斯。 几个代表性目标检测与跟踪算法 帧差法：适合摄像头固定的场景，利用建立的背景模型来生成背景 图像的像素值，然后将当前帧与背景图像求差，差值较大的像素区域
过程控制系统试卷C卷 一、填空题（每空1.5分）（本题33分） 1、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送等环组成。 2、过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成。 3、压力检测的类型有三种，分别为：弹性式压力检测、应变式压力检测、压阻式压力检测。 4、气动执行结构主要有薄膜式和活塞式两大类。 5、根据使用的能源不同，调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀三大类。 6、过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模。 7、积分作用的优点是可消除稳态误差(余差)，但引入积分作用会使系统稳定性下降。 8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭 环比值控制和变比值控制三种。 9、造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用，外因是控制器长 期存在偏差。 二、名词解释题（每小题5分）（本题15分） 1、过程控制：指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程自动化。 2、串级控制系统：值采用两个控制器串联工作，主控制器的输出作为副控制器的设定值，由副控制器的输入去操纵调节阀，从而对住被控变量具有更好的控制效果。 3、现场总线：是指将现场设备与工业控制单元、现场操作站等互联而成的计算机网络，具有全数字化、分散、双向传输和多分枝的特点，是工业控制网络向现场级发展的产物。 三、简答题（每小题8分）（本题32分） 1、什么是PID，它有哪三个参数，各有什么作用?怎样控制？ 答：PID是比例-积分-微分的简称。其三个参数及作用分别为：（1）比例参数KC，作用是加快调节，减小稳态误差。（2）积分参数Ki，作用是减小稳态误差，提高无差度（3）微分参数Kd，作用是能遇见偏差变化趋势，产生超前控制作用，减少超调量，减少调节时间。 2、前馈与反馈的区别有哪些？ 答：（1）控制依据：反馈控制的本质是“基于偏差来消除偏差”，前馈控制是“基于扰动消除扰动对被控量的影响”。
微震监测系统应用及分析 4.1 老虎台微震监测系统的应用 ARAMIS M/E 微震监测系统安装、调试后，运行良好，共监测到微震事件2482次，释放的总能量为3.56×109J，事件平均释放能量为1.43×106J。其中微震能量大于109J的1次，发生在2009年2月25日2:05:28，具体三维坐标为（36450，77497，-836），能量为1.07×109J；108~109J的微震事件数5次；107~108J的微震事件数9次；106~107J的微震事件数45次；105~106J的微震事件数190次；104~105J的微震事件数502次；103~104J 的微震事件数877次；能量低于103J的852次，见图4.1。按照工作面发生情况，微震事件分布见图4.2。每月微震事件发生情况见表4.1～4.8。 由表4.3得出：2008年11月期间发生一次能量高达8.54×108J的微震事件，多次能量值大于106J的事件，原始波形图如下4.7。 11月期间共监测到微震事件360次，释放的总能量为8.8×108J，发生在83002工作面的有143次，释放的能量为9.53×106J；发生在55002工作面的有119次，释放的能量为4.93×106J；另外，有32次发生在38001，30次发生在38002，16次发生在63003，20次发生在73003工作面。其中最大能量事件数发生在11月4日19:22:26，能量值为4.052×106J，38001工作面，具体三维坐标（35711，77184，-425）。10月21日、10月28日和11月6日3次事件基本上可以看作一组事件，3次事件发生时间接近，沿着煤层走向分布在不同层位上（-828，-676，-523），但均分布在断层附近；在具体位置上，3次事件均发生在巷道交叉位置，距离工作面较远，采动影响不是事件发生的主要原因。 从发生时间上来看，首先发生的事件位于F25断层与F16-1断层交界区域，也是事件频发区域，在该事件发生前，该区域中小事件频发，直至首次事件发生；在两次事件之间的7天时间内，该区域只是零星的发生了一些小级别的微震事件，没有大规模的能量释放，直至第二次事件发生；第二、第三次事件之间的7天时间内，小级别微震事件数量频繁发生，无
第一章思考题与习题 1－3 常用过程控制系统可分为哪几类? 答：过程控制系统主要分为三类： 1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。它是最常用、最基本的过程控制系统。 2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。 3 ) 5．过程过渡时间ts：过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳态值的±5%或±3％（根据系统要求）范围内所需要的时间。它是反映系统过渡过程快慢的质量指标，t s越小，过渡过程进行得越快。 6．峰值时间tp: 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间，（根据系统要求）范围内所需要的时间。称为峰值时间tp。它反映了系统响应的灵敏程度。 静态指标是余差，动态时间为衰减比（衰减率）、最大偏差、过程过渡时间、峰值时间。
第二章思考题与习题 2－1如图所示液位过程的输入量为Q1，流出量为Q2，Q3，液位h为被控参数，C为容量系数，并设R1、R2、R3均为线性液阻，要求： （1）列出过程的微分方程组； （2）求过程的传递函数W0（S）＝H（S）/Q1（S）； 1 （3）过程的方框图：
2－2．如图所示：Q 1为过程的流入量，Q 2为流出流量，h 为液位高度，C 为容量系数，若以Q 1为过程的输入量，h 为输出量（被控量），设R 1、R 2为线性液阻，求过程的传递函数 W 0(S)＝H(S)/Q 1(S)。 2－5 某过程在阶跃扰动量Δu ＝20％，其液位过程阶跃响应数据见下表： （1） 画出液位h 的阶跃响应曲线 τ S 2210e 1 S CR R )s (Q ) s (H )s (W -+==
无人值守综合监控系统应用 随着无人值守变电站管理模式的全面推广，在监控中心通过现有的电力通信网对所属变电站实现远程实时视频监控、远程故障和意外情况告警接收处理，可提高变电站运行和维护的安全性及可靠性，并可逐步实现电网的可视化监控和调度，使电网调控运行更为安全、可靠。 无人值守变电站综合监控系统，需要将远程的视频监控、报警管理、动环数据采集、门禁管理、综合联网、分布/集中存储等系统功能有机的结合起来，做到既可以远程的监视、遥控和图像的传输，又具备动力环境的整体监控，并且具有通常联网报警网络的功能、门禁管理人员出入控制功能等，这些功能的完美结合能更加有效地预防事故发生、打击犯罪、保障财产安全，确保系统运行稳定，将变电站安全防范技术提升到新的水平，这已成为当前无人值守变电站发展的主要方向。 无人值守综合监控系统，其集成以上功能，减少巡检人员工作强度，弥补变电站取消运行人员直观性不强的弱点，加强对变电站的安全、保卫工作，提高变电站运行水平，解决了传统的无人值守变电站管理系统多套、无法统一联动、管理的弊端，为变电站的科学管理提供了更为集中有效的技术支撑。 一、系统特点 该系统采用第三代网络监控技术。不仅适用单个变电站的独立监控管理、实时监控，更适合多个变电站的远程集中管理。可以实现跨平台操作，只要能上网的地方就可以实时监测变电站设备工作情况。主要有以下几个特点。 1、实施方便快捷。该系统能够充分利用变电站现有的网络环境，直接将无人值守主机接入网络即可，不影响原有网络结构，易于日后系统扩展。无人值守工作站主机丰富的接口可以提供各种摄像机、电压电流传感器、温湿度传感器、水浸传感器、门禁控制器、电子围栏、红外对射、短信猫等设备接入功能。充分满足变电站用户对环境各种指标的监测要求。核心设备采用嵌入式操作系统，便于安装，无需人员管理，适于多种恶劣环境应用。 2、模块化设计。系统采用模块化设计，系统共分为音视频监控模块、环境动力监测模块、综合报警处理模块和门禁管理模块、网络传输模块。各个模块之间既相互独立又无缝集成，任何一个模块都不是独立的系统，功能间相互联动，比如刷卡联动报警系统撤防、联动摄像机抓拍录像、联动灯光打开。另一方面各个系统又相互独立，每个模块出现故障不会影响到其他模块的功能，系统更加稳定、安全。 3、集中管理。无人值守变电站，涉及视频、动力、环境、报警、门禁系统，只需要一套软件，一台主机，就可以实现对监控系统里的所有设备的监控管理。解决了市场上不少厂家的无人值守变电站视频、动环、门禁、报警系统需要多台主机，几套软件才可以实现管理的窘境，真正实现了多系统的综合管理。 4、无缝融合。单套系统集成以下功能：DVR视频存储、网传功能;动环主机实时检测环境/动力变量;报警主机集中布撤防综合报警管理功能;门禁出入控制管理功能;数据异常、报警等警情联动宏命令实现紧急预案实施;短信通知功能;远程控制功能;分布集中存储功能;动环数据叠加视频功能;核心主机脱机联网工作，断点续传功能。
第3章 习题与思考题 3-1 什么是控制器的控制规律控制器有哪些基本控制规律 解答： 1）控制规律：是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。 2）基本控制规律：位式控制、比例控制、比例积分控制、比例微分控制和比例积分微分控制。 3-2 双位控制规律是怎样的有何优缺点 解答： 1）双位控制的输出规律是根据输入偏差的正负，控制器的输出为最大或最小。 2）缺点：在位式控制模式下，被控变量持续地在设定值上下作等幅振荡，无法稳定在设定值上。这是由于双位控制器只有两个特定的输出值，相应的控制阀也只有两个极限位置，总是过量调节所致。 3）优点：偏差在中间区内时，控制机构不动作，可以降低控制机构开关的频繁程度，延长控制器中运动部件的使用寿命。 3-3 比例控制为什么会产生余差 解答： 产生余差的原因：比例控制器的输出信号y 与输入偏差e 之间成比例关系： 为了克服扰动的影响，控制器必须要有控制作用，即其输出要有变化量，而对于比例控制来讲，只有在偏差不为零时，控制器的输出变化量才不为零，这说明比例控制会永远存在余差。 3-4 试写出积分控制规律的数学表达式。为什么积分控制能消除余差 解答： 1）积分控制作用的输出变化量y 是输入偏差e 的积分：? =edt T y 11 2）当有偏差存在时，输出信号将随时间增大（或减小）。当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。因而积分控制器组成控制系统可以到达无余差。 3-5 什么是积分时间试述积分时间对控制过程的影响。 解答：
1）?=edt T y 1 1 积分时间是控制器消除偏差的调整时间，只要有偏差存在，输出信号将随时间增大（或减小）。只有当偏差为零时，输出停止变化，保持在某一值上。 2） 在实际的控制器中，常用积分时间Ti 来表示积分作用的强弱，在数值上，T i =1／K i 。显然，T i 越小，K i 就越大，积分作用就越强，反之亦然。 3-6 某比例积分控制器输入、输出范围均为4～20mA ，若将比例度设为100%、积分时间设为2min 、稳态时输出调为5mA ，某时刻，输入阶跃增加，试问经过5min 后，输出将由5mA 变化为多少 解答： 由比例积分公式：??? ? ??+=?edt T e P y 111分析： 依题意：%1001==p K p ，即K p =1, T I = 2 min , e ＝＋； 稳态时：y 0＝5mA ， 5min 后：mA edt T e P y y )7.05()52.02 12.0(151110±=??±±?+=???? ??++ =? 3-7 比例控制器的比例度对控制过程有什么影响调整比例度时要注意什么问题 解答：P74 1）控制器的比例度P 越小，它的放大倍数p K 就越大，它将偏差放大的能力越强，控制力也越强，反之亦然，比例控制作用的强弱通过调整比例度P 实现。 2）比例度不但表示控制器输入输出间的放大倍数，还表示符合这个比例关系的有效输入区间。一表的量程是有限的，超出这个量程的比例输出是不可能的。 所以，偏差的变化使控制器的输出可以变化全量程（16mA ），避免控制器处于饱和状态。 3-8 理想微分控制规律的数学表达式是什么为什么常用实际为分控制规律 解答：
过程控制系统习题解 答
《过程控制系统》习题解答 1-1 试简述过程控制的发展概况及各个阶段的主要特点。 答：第一个阶段 50年代前后：实现了仪表化和局部自动化，其特点： 1、过程检测控制仪表采用基地式仪表和部分单元组合式仪表 2、过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统 3、被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数 4、控制的目的是保持这些过程参数的稳定，消除或减少主要扰动对生产过程的影响 5、过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题 第二个阶段 60年代来：大量采用气动和电动单元组合仪表，其特点： 1、过程控制仪表开始将各个单元划分为更小的功能，适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统 2、计算机系统开始运用于过程控制 3、过程控制系统方面为了特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统（串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、选择性控制） 4、在过程控制理论方面，现代控制理论的得到了应用 第三个阶段70年代以来：现代过程控制的新阶段——计算机时代，其特点： 1、对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算系统进行多参数综合控制 2、自动化技术工具方面有了新发展，以微处理器为核心的智能单元组合仪表和开发和广泛应用 3、在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用 4、集散控制系统的广泛应用 第四个阶段 80年代以后：飞跃的发展，其特点： 1、现代控制理论的应用大大促进了过程控制的发展 2、过程控制的结构已称为具有高度自动化的集中、远动控制中心 3、过程控制的概念更大的发展，包括先进的管理系统、调度和优化等。 1-2 与其它自动控制相比，过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程？
练习题 一、填空题1．定比值控制系统包括：（开环比值控制系统）、（单闭环比值控制系统）和（双闭环比值控制系统）。 2．控制阀的开闭形式有（气开）和（气关）。3．对于对象容量滞后大和干扰较多时，可引入辅助变量构成（串级）控制系统，使等效对 象时间常数（减少），提高串级控制系统的工作频率。 4．测量滞后包括测量环节的（容量滞后）和信号测量过程的（纯滞后）。5．锅炉汽包水位常用控制方案为：（单冲量水位控制系统）、（双冲量控制系统）、（三冲量控制系统）。 6．泵可分为（容积式）和（离心式）两类，其控制方案主要有：（出口直接节流）、（调节泵的转速）、（调节旁路流量）。 7．精馏塔的控制目标是，在保证产品质量合格的前提下，使塔的总收益最大或总成本最小。具体对一个精馏塔来说，需从四个方面考虑，设置必要的控制系统，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（约束条件控制）和（质量控制）。 1.前馈控制系统的主要结构形式包括：单纯的前馈控制系统、（前馈反馈控制系统）和（多变量前馈控制系统）。 2.反馈控制系统是具有被控变量负反馈的闭环回路，它是按着（偏差）进行控制的；前馈控制系统是按（扰动）进行的开环控制系统。 3.选择性控制系统的类型包括：（开关型）、（连续型）和（混合型）。 4.常用控制阀的特性为（线性）、（快开）、（对数）、和（抛物线）特性。 5.阀位控制系统就是在综合考虑操纵变量的（快速性）、（经济性）、（合理性）、和（有效性）基础上发展起来的一种控制系统。 6.压缩机的控制方案主要有：（调速）、（旁路）和节流。 7.化学反应器在石油、化工生产中占有很重要的地位，对它的控制一般有四个方面，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（质量控制）和（约束条件控制）。 二、简答题1．说明生产过程中软保护措施与硬保护措施的区别。 答：所谓生产的软保护措施，就是当生产短期内处于不正常情况时，无须像硬保护措施那样硬性使设备停车，而是通过一个特定设计的自动选择性控制系统，以适当改变控制方式来达到自动保护生产的目的。这样就可以减少由于停车而带来的巨大经济损失。而硬保护措施将使得生产设备停车。 2．前馈控制主要应用在什么场合？答：前馈控制主要用于下列场合： （1）干扰幅值大而频繁，对被控变量影响剧烈，单纯反馈控制达不到要求时；（2）主要干扰是可测不可控的变量； （3）对象的控制通道滞后大，反馈控制不及时，控制质量差时，可采用前馈一反馈控制系统，以提高控制质量。 3．怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律? 答：串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量，对主变量要求较高，一般不允许有余差，所以主控制器一般选择比例积分控制规律，当对象滞后较大时，也可引入适当的微分作用。 串级控制系统中对副变量的要求不严。在控制过程中，副变量是不断跟随主控制器的输出变化而变化的，所以副控制器一般采用比例控制规律就行了，必要时引入适当的积分作用，而微分作用一般是不需要的。