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实时监控系统是一种结合控制技术与计算机技术的综合控制系统,能够实现远程实时控制与数据信息集中管理。通过多种渠道将原本分散不易观测到的数据集中、系统地显示,实时汇总至中央控制平台,便于决策者对实验信息进行监测与管理,同时远程控制实验进程。随着计算机技术在控制工程领域中的广泛应用与发展,功能更加复杂且具备更高实时性的监控系统得以产生和改进,目前已渗透至工农业、军工业、科研教育事业以及日常生活中的各个领域。本文设计并实现了针对某燃烧实验的实时监控系统,通过分析实验特性制定系统设计方案,主要工作内容和创新之处如下: 1.根据实验类型及控制精度要求,设计能够满足高实时性要求的硬件、软件平台方案;分析各燃烧实验的工况流程,设计复杂工况录入及执行模块,实现多类型实验支持;设计灵活的系统临时数据、底层数据及缓存数据结构,数组,达到了增强系统实时性及稳定性的目标。 2.设计用户接口及交互模块(User Interface),实现复杂功能的参数配置及工况录入,便于实验人员操作。主要包括实验各类参数的设定、实验各种方案的预设、实验工况流程录入等接口以及主界面总数据的各类显示模块布局,达到所有参数及数据通过界面直观显示的目标,实现可视化操作功能。 3.利用定时器及多线程技术实现系统高实时性特性,保证系统在数据采集与控制动作响应误差小于1ms,为实现高精度控制要求提供了保障;利用最小二乘法实现传感器标定,并利用广义预测控制算法实现系统燃烧室温度控制。 该实时监控系统使用Intel Atom处理器为核心的工控机搭配研华PCI-1716数据采集卡,并基于Linux CentOS6.5操作系统开发运行,数据采集与控制动作精度均达到毫秒级。同时该系统的参数及工况配置模块,易于实验人员上手操作,界面友好、直观,具备较强的通用性和灵活性。其灵活性还体现在利用可视化界面对输入输出通道进行自定义开启与命名,报警值、紧急停车方案、燃烧室等实验模块的自定义设置,使实验人员更加直观地配置各项参数及设计实验流程,令实验进行得更加高效、安全。该监控系统还利用多线程与数据缓存技术,实现数据日志的高速记录存储,为实验后期的数据分析提供可靠依据。