嵌入式动力设备及环境集中监控仪可行性研究报告.docx

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嵌入式动力设备及环境集中监控仪可行性研究报告

嵌入式动力设备及环境集中监控仪可行性

研究报告

目录

一、总体情况3

1、项目概述3

2、项目目前的进展情况4

3、实施项目的优势和风险4

3.1技术优势4

3.2项目实施的风险4

4、项目计划目标5

4.1总体目标5

4.2经济目标5

4.3技术、质量指标6

4.4 阶段目标7

二、团队成员及开发能力论述8

1.团队负责人的基本情况8

2、团队成员基本情况9

3、新产品开发能力10

3.1团队研发人员分工情况.........................................................................................................10

3.2与本项目相关的技术储备情况.............................................................................................10

三、项目的技术可行性和可靠性分析11

1、项目的技术创新性论述11

1.1产品基本原理11

1.2关键技术15

1.3国内外发展现状、存在的主要问题及近期发展趋势15

2、项目的成熟性和可靠性论述19

四、项目产品市场调查与竞争能力预测20

1、项目产品的市场情况20

1.1嵌入式动力设备及环境集中监控仪市场情况20

1.2项目产品的经济寿命期21

2、国内主要研制单位的情况21

3、市场竞争分析21

3.1与进口产品的竞争21

3.2市场占有份额22

五、投资预算与资金筹措24

1、投资预算24

2、新增资金的筹措2

六、项目可行性研究报告的专家论证意见26

一、总体情况

1、项目概述

该项目属于具有特定功能的行业应用终端的嵌入式应用系统。

主要研究基于嵌入式平台的动力设备及环境视频集中监控管理系统，开发出嵌入式动力设备及环境视频集中监控仪。

广泛应用通信机房动力设备环境及图像集中监控,其创新点有：

（1）整合了当今移动、电信最新的2M接口和光端接口；

（2）集成了GPRS和CDMA的DTU功能；（3）采用ARM平台，能够有效加快开发周期，降低了系统开发成本。

在后续开发中还将增加手机视频监控功能；该项目技术水平处于国内领先水平，项目产品能够填补国内监控市场的空白。

项目可应用于交换局、模块局、基站、接入网、户外模块、用户模块等不同规模和级别的通信机房，为用户提供理想的解决方案。

2、项目目前的进展情况

到目前为止，我们已完成了该项目的前期研发工作，走过了原理性论证和技术可行性论证阶段，取得了一些阶段性成果。

该项目目前的具体进程及阶段性成果如下：

●完成了项目的市场调研、技术调研、需求分析、项目可行性分析等前期调研工作；

●完成了项目的总体方案设计、技术可行性分析，制定了详细的技术设计方案；

●制作了电路板原理图，搭建了交叉编译平台；

目前，团队正在结合新的市场需求和新的技术设计思想继续制定系统的设计任务书和研发进度计划表。

3、实施项目的优势和风险

3.1技术优势

（1）本团队骨干成员在嵌入式动力、环境、门禁等视频监控系统设备和接口设备为主的高新技术企业担任研发工程师，对监控系统都相当熟悉，有良好的开发基础。

（2）本团队骨干成员曾做过国外品牌如爱默生电力、业通达监控技术有限公司技术支持和售后服务，熟悉国内外集中监控系统的工作原理、为该项目的研发打下了良好的基础。

（3）在研发过程中，将通过与相关动环监控公司与集中监控系统的用户，如电信、移动有着密切的关系，经常与他们沟通，能及时了解到在用国内外集中监控管理系统情况以及用户的新的需求，可避免闭门造车。

此外，公司的项目产品样机可以安装到用户的通信站点投入长时间连续运行，用户为公司产品试用提供了良好的实验场地，有利于提高公司产品的稳定性和可靠性。

（4）研究开发队伍学历层次高、年龄结构合理、具有相当丰富的经验，同时还可以利用湖南大学得天独厚的研发设备与软环境，保证项目顺利进行。

3.2项目实施的风险

（1）来自国内同行业竞争的风险

到目前为止，国内还没有任何企业和公司开发出嵌入式动力设备及环境集中监控仪产品，那些监控系统产品企业还没有涉足嵌入式领域。

根据市场调研，国内监控系统产品的市场占有率还不足20%，并没有改变国外品牌独占鳌头的局面。

这一现状告诉我们，该项目是机遇与风险并存。

为增加该项目产品与国外品牌的竞争力，我们将非常重视突出技术上的优势。

首先要从技术设计上提高产品的性能和功能，既学习国外产品，又通过不断创新和应用新技术、选用新器件超越国外产品。

此外，争分夺秒尽快完成项目的研发，抢在国内那些研发嵌入式监控系统产品的企业之前向市场推出成熟的产品，与他们合作开发市场。

通过技术上的优势，项目完成后，将采用与从事监控系统专业企业强强联合共同与国外品牌竞争，则能确保项目成功；相反，如果没有占到技术开发上的先机，成为他们的竞争对手，那风险就相当大。

（2）来自国外同行业竞争的风险

虽然本项目产品相对国外产品在嵌入式技术、集成应用软件技术和管理功能方面有所创新，更加符合我国的国情，更加贴近国内用户的需求。

应用该项目成果制造的嵌入式动力设备及环境集中监控仪的销售价格估计是国外进口同类产品的40%～60%，有显著的价格优势。

但当国外公司在觉察到技术壁垒被突破、市场优势受到威胁时，他们将会调整其产品在中国的销售策略，甚至可能会通过大幅度下浮其产品在中国的价格来挤压国产品牌。

因此，在项目开发过程中既要追求技术创新、多功能、高精度、高质量，又要时刻绷紧降低产品成本这一根弦，确保该项目产品在技术、价格上始终有明显的优势，以应对来自国外同行带来的竞争风险，在创业初期必要时可以向政府申请，作为重点的扶持对象。

4、项目计划目标

4.1总体目标

在项目执行期内，计划投资20万元，其中固定资产10万元，流动资金10万元。

本项目完成时，达到小批量生产阶段，实现生产能力1000套/年。

项目主要成果嵌入式动力设备及环境集中监控仪要求通过省级科技成果鉴定，申报版权登记。

公司资产规模达到30万元，公司管理人员达到3人，（公司内部管理人员，市场销售和财务管理人员各1名）；公司研发人员达到人员10人，适当为大学生提供就业岗位。

4.2技术、质量指标

4.2.1技术指标

本项目完成时，嵌入式动力设备及环境集中监控仪能达到的主要功能与性能指标有：

（1）动环监控和图像监控相结合，准确的实现遥信、遥测、遥感及遥调等四遥功能以及通信站的遥视功能；

（2）告警方式灵活多样，支持声音、电话语音、短信息等多种告警提示方式；

（3）告警准确，告警参数设置灵活，提供告警关联、告警过滤、告警屏蔽、告警分级、告警延迟、告警通知等功能；

（4）历史告警的多条件查询、保存、统计、分析功能，为维护和管理工作提供数据；

（5）具有电子化闭环派单功能，实现派单、接单、维护、复单、消单的故障全处理过程；

（6）系统提供标准接口，能够接入监控中心综合网管系统；

（7）中文汉字图形界面显示，能显示菜单、数据等；

（8）界面层次清晰，操作方便，人机接口友好；

（9）模拟量的告警门限、开关量的告警真值和使能都通过界面操作设置；

（10）告警准确度100%，告警响应时间小于5秒；

（11）具有多种保护功能，如冷起动保护、重新启动保护、电压超欠压保护、电源缺相错相保护、执行器故障保护等：

（12）故障响应时间小于5秒，故障保护动作时间小于10秒；

（13）具有容错功能，无死机现象，软件故障能自恢复，自恢复时不丢失数据：

（14）监控容量为12个模拟量、15个开关量，可接入1-4台智能设备、对上提供RS232接口，通过设备相应的通信适配器，可适用于E1、IP、RS232专线等组网模式，对下提供RS485、RS232接口，可方便的接入智能门禁等其它设备，通信速率在1200-115200bps之间选择，通信协议符合信息产业部的标准；

（15）能检测2组48V电池的总电压、单体电压；

（16）集成了多种类的传感变压器，并可根据监控要求进行灵活配置；

（17）对载波机、微波机、光端机的工作状态和告警检测，并鉴别载波机的远动信号有无和波形；

（18）监控交流三相电压、电流和负载开关的状态；

（19）对开关电源作智能设备处理，根据厂家提供的协议进行监控；

（20）监控蓄电池的总电压、单体电池电压、电池表明温度、电池充放电流；

（21）监控机房环境，如温湿度、烟雾、门禁（简易门禁或者智能门禁）、积水、红外、远程视频。

（22）使用手机对监控仪进行远程监控，显示监控仪的状态、监控数据。

4.3 阶段目标

该项目的实施包括项目研发、生产准备和市场准备三项工作，下面分别列出这三方面工作的计划和阶段目标。

4.3.1项目研发进展计划

该项目研发工作的主要内容有设计、制造、调试、小批量生产等步骤。

具体计划分4个阶段，各阶段的目标如下：

阶段1（设计阶段）：

2009年7月～2009年12月嵌入式动力设备及环境集中监控仪软件的系统分析、嵌入式动力设备及环境集中监控仪硬件元件选型、嵌入式动力设备及环境集中监控仪原理设计和电路板设计、嵌入式动力设备及环境集中监控仪整体设计、电气控制及机械部分设计、外购件落实货源、编译操作系统平台设计；

阶段2（制造阶段）：

2009年12月～2010年8月嵌入式动力设备及环境集中监控仪操作系统平台和嵌入式动力设备及环境集中监控仪软件的编制和仿真调试；购回样机外购部件、验收发外加工零部件、组装产品样机；嵌入式动力设备及环境集中监控仪应用软件的编写和移植；

阶段3（调试阶段）：

2010年8月～2010年12月嵌入式动力设备及环境集中监控仪的功能和技术性能测试、整机功能和技术性能测试；调试完成后，整理设计资料、修改设计图纸、控制软件源程序，软件版本定型及发布，编写产品工艺文件。

阶段4（小批量生产）：

2010年3月～2010年5月小批量生产100套嵌入式动力设备及环境集中监控仪嵌入式监控软件及与其配套的嵌入式动力设备及环境集中监控仪.

2、团队成员及开发能力论述

1团队负责人的基本情况

团队负责人：

邓谊柏，男，28岁，湖南大学电气与信息工程学院07级研究生，电气工程专业。

学习及工作经历：

●2001.93～2004.6湖南大学电气与信息工程学院，工业自动化专业；

●2004.7～2006.2长沙天任电子科技有限公司，硬件工程师；

●2006.3～2007.8深圳卓新电子有限公司，软件工程师；

●2007.9～湖南大学电气与信息工程学院；

●2008.6～2008.12长沙长翔实业有限公司，项目工工程师

●2009.2～2009.8长沙业通达监控技术有限公司,负责公司项目开发研究。

主要在从事电子产品、自动化控制设备的研究、开发和相关的技术咨询服务工作。

2团队成员基本情况

现拟定团队成员总数8人，全部为湖南大学硕士研究生，由于现阶段的主要任务是研发产品，所以所有成员目前均参与技术研发，必要的时候将争取得到在企业研发部门的人员进行合作。

以加快开发进度。

团队成员的基本情况参见表1。

表1团队成员基本情况表

基本情况

岗位姓名

学历

所属学院

项目分工

技

术

开

发

邓谊柏

硕士

湖大电气院

项目总负责人，同时参与系统硬件开发

马轶东

硕士

湖大电气院

硬件开发

陈华林

硕士

湖大电气院

硬件开发

曾海林

硕士

湖大电气院

硬件开发

王嘉家

硕士

湖大电气院

系统接地及防雷研究

冷洋

硕士

湖大计通院

系统通信部分

周小聪

硕士

湖大软件学院

上位机软件编写

龚斌

硕士

湖大软件学院

上位机软件编写

3新产品开发能力

3.1团队研发人员分工情况

根据项目需要，团队共有5名成员来自湖南大学电气与信息工程学院07级研究生，主要负责项目的硬件设计、底层驱动程序编写、以及整个系统的硬件调试；1名成员来自湖南大学计算机与通信学院07级研究生，主要负责系统的远程通信研发；2名成员来自湖南大学计算机软件学院08级研究生，负责系统上机软件编写和上位机数据库处理。

所有成员都参与过相关领域的实际项目，具有相关行业的工作经验，详细情况见表3。

3.2与本项目相关的技术储备情况

本项目负责人及主要技术骨干都从事过与本项目相关项目的研发工作。

如：

●邓谊柏在业通达公司工作期间，主持开发的IP系列串口联网服务器解决了低成本串口和工业以太网之间的协议转换问题，实际使用中，大量应用于远程查表，远程监控等场合，为通信传输打了良好的基础。

●为公司开发的E1以太网协议转换器和串口数据E1时隙插入器解决了低成本地在通信E1网中的信号插入和提取，实现了远程监控数据的传输，他们熟悉了国内通讯行业的的工作原理、控制原理、结构设计以及设备原理、性能等，为实现项目的远程监控，完成了传输部分的研究和开发。

通过相近项目的研发，对监控技术比较熟悉，有了一定的技术储备。

三、项目的技术可行性和可靠性分析

1、项目的技术创新性论述

本项目的研究对象是嵌入式动力设备及环境集中监控仪，主要研究应用于动力设备及环境集中视频监控系统的先进的监控技术开发出适合于动力设备及环境的嵌入式动力设备及环境集中监控仪。

其创新点有：

1）整合了当今移动、电信最新的2M接口和光端接口；

（2）集成了GPRS和CDMA的DTU功能；（3）采用ARM平台，能够有效加快开发周期，降低了系统开发成本。

在后续开发中还将增加手机视频监控功能；

1.1产品基本原理

嵌入式动力设备及环境集中监控仪指使用ARM芯片系列及相关工业专用芯片制成的工业控制板，集成了E1、GPRSDTU、CDMADTU、以太网、工业串行数据接口、人机交互界面接口、USB通用接口、RS232/RS485接口、I/O模拟通道输入接口、I

C接口,采用嵌入式平台，开发专业应用程序对现场的数据按照规范的协议进行处理及传输。

1.1.1产品结构

本项目产品是一套嵌入式动力设备及环境集中视频监控仪器，该仪器包括动力设备监控如交直流屏、开关电源、蓄电池、UPS、油机、空调机等；机房安全监控如湿温度、烟雾、门磁、水浸、红外、机房设备防盗等；MDF配线架监控如MDF配线架的工频入侵、列接地、断线、电缆断等；智能门禁如授权、管理相关人员出入机房，保障通信机房的安全。

视频监控如机房视频监控的视频数据和动力环境监控数据共享传输通道，共享监控中心，实现动力环境监控和视频监控的联动，监控中心可以实现远程视频的操作和控制，监控中心进行录像、回放、网络调阅、视频实时监控；手机视频监控如无线实时监控、手机视频监控与监控点视频数据和动力环境监控数据共享。

该仪器采用模块化结构设计，按功能划分，可分为数据采集模块、数据管理模块、控制决策模块、控制执行模块、告警处理模块、人机接口模块、智能分析模块、管理模块等八大模块，这些模块之间的结构图如图2所示。

图2动力设备及环境集中视频监控系统模块结构图

1.1.2简要工作原理

数据采集模块：

数据采集模块直接与动力设备及环境集中监控系统的硬件电路接口，是运行在最底层的模块，负责采集温度、湿度、电流、电压、开关量、视频等传输数据，负责读取各执行部件、保护开关、外接探测器的状态，是其余七个模块的基础模块，为它们提供基础数据。

数据采集模块直接与动力设备及环境集中监控系统的硬件电路接口。

数据管理模块：

该模块构架在数据采集模块之上，记录数据采集模块上报的实时数据，对其进行标度变换、物理量换算后再归类存储。

同时，记录控制决策模块发出的控制指令以及在线运行的控制模型的有关数据。

建立一个嵌入式动力设备及环境集中监控仪运行的数据库，为控制决策模块、智能分析模块提供决策和分析的数据依据。

控制决策模块：

控制决策模块是该系统的核心模块，控制技术包含其中。

该模块从数据管理模块的数据库内读取监控对象的在线数据、和历史数据以及控制模型的执行数据，在线修改控制模型后做出控制决策。

告警处理模块：

该模块基于数据管理模块提供的在线数据、依据告警触发条件判别是否有告警发生，并经告警过滤和告警确认后提示告警，甚至发出控制命令，如关机等。

智能分析模块：

该模块主要完成嵌入式动力设备及环境集中视频监控系统及其执行部件预告警功能，其分析基础是数据管理模块数据库中的数据，分析依据是针对不同预告警对象而建立的性能评估函数。

人机接口模块：

该模块负责动力设备及环境集中视频监控系统与控制者以及与上位机之间交换信息，包括显示数据、响应面板操作、提示告警、接收上位机下达的控制命令和向上位机上报数据等。

控制执行模块：

该模块直接与动力设备及环境集中监控系统的硬件电路接口，是运行在底层的模块，负责执行管理模块下达的控制命令，将控制目标转换成动力设备及环境集中视频监控系统执行单元能接收的控制数据或者控制信号。

为支持不同形式的执行部件，该模块以每个执行部件为单元又细分成若干个控制子模块，每个控制子模块之间相互独立，需要更换某个执行部件时只需交换相应控制子模块即可。

管理模块：

该模块是动力设备及环境集中监控系统的中枢模块，架构在其它几个模块之上，负责为其它几个模块提供参数配置、下达任务、检验结果等，协调其它几个模块的运行。

1.2关键技术

项目关键技术有以下几点：

（1）元器件选型；

（2）系统原理图设计及PCB布线；（3）系统启动程序和linux操作系统内核的裁剪；（4）美化ARM平台的界面管理；（5）如何开发和移植应用程序。

1.3国内外发展现状、存在的主要问题及近期发展趋势

1.3.1　监控系统发展现状及分析

　　从上个世纪90年代以来,随着科学技术的迅速发展,人们的生产行为、生活方式都发生了重大的变化,作为生活生产中非常重要的一项技术即监控技术的重要性正在逐渐被人们所认识和重视。

监控系统的演变,是一个从集中监控向网络监控及嵌入式集中监控的发展历史。

早期的监控系统,采用大型仪表集中对各个重要设备的状态进行监视,并通过操作盘来进行集中式操作。

而计算机监控系统是以监测控制计算机为主体,加上检测装置、执行机构与被监测控制的对象（生产过程）共同构成的整体。

在该系统中,计算机实现了生产过程的检测、监督和控制功能。

在现代企业的生产和管理中,大量的物理量、环境参数、工艺数据、特性参数需要进行实时检测、监督管理和自动控制。

由于工业生产过程控制要求的高环境适应性、高实时性、和高可靠性等特点,自动控制与检测技术一直沿着自己的道路发展,测控领域所使用的通信技术都自成体系,许多通信协议不开放,而且大多数系统都是面向单,或单一类型的设备。

　　随着生产力的进步,设备的分布越来越离散。

单一的,各自独立的监测系统已不能适应工业化的需求,于是便产生了分布式系统。

这种系统以计算机网络为基础,使系统资源分配趋于合理。

但是由于目前运行的绝大多数分布式监测系统还只是在局域网上,通常的测控仅局限于同一地点,所以具有一定的地域局限性。

Internet能实现资源的共享,从而使人们有能力解决以前在极有限的资源下很难解决的问题,为远程监控系统的发展提供了有利的条件。

远程监控是本地计算机通过网络系统如Internet/Intranet,对远端进行监视和控制,完成对分散控制网络的状态监控及设备的诊断维护等功能。

我们通常把能够实现远程监控的通信媒体、计算机软件、硬件系统称为远程监控系统。

在远程监控的基础上发展了嵌入式监控系统，在现场设备分布广泛或数据不易采集的场合,要能够及时地监视设备的运行状态并进行有效控制,并且嵌入式监控系统针对状态查询、故障处理、故障反映、故障查询等不用通过网络就可以在监控仪上实时监控并且直接处理和调试。

随着网络技术的不断发展,嵌入式监控将更多地应用在现场情况实时监控中,专业技术人员不仅可以通过互联网来管理和维护生产过程，也可以对某个监控点进行管理及维护，实时判断出某个监控点是否出现故障,优化生产工艺,提高设备的可用率,最终降低生产成本,提高效益。

1.3.2嵌入式监控系统所具备的优点

　　借助于嵌入式监控可以将企业内部的信息网（Intranet）与控制网有效地连接起来,实现对现场实时情况的随时掌握,把现场实时监控与远程实时监控紧密结合,从而实现事故出来的综合自动化。

通过嵌入式监控可以实现现场运行数据的实时采集和快速集中,获得现场监控数据,为嵌入式故障诊断技术提供了物质基础;通过嵌入式监控,技术人员无须亲临现场或恶劣的环境，直接在监控仪上就可以监视并控制现场情况和设备的运行状态及各种参数或者在服务器上间接控制监控仪对现场进行监控,使受过专业训练的人员“虚拟”地出现在许多监控地点,方便地利用本地丰富的软硬件资源对对象进行高级过程控制,以维护设备的正常运营,从而减少值守工作人员,最终实现远端的无人或少人值守,达到减员增效的目的。

1.3.3　嵌入式监控系统所存在的主要问题

　　随着网络技术的飞速发展和监控范围的扩大,监控系统由过去的单机监控过渡到现在的网络监控及嵌入式远程监控,但目前还存在着一些问题。

首先,网络通信技术不足的问题。

网络通信技术是嵌入式远程监控技术中最为关键的技术,然而目前网络通信一般简单采用Socket技术,甚至FTP或E-mail等,这些技术无论在传输的数据量、编程的灵活性还是安全性方面都有很大的欠缺,特别是对于现场多个端点的数据采集,会大大增加编程的复杂度,不能满足远程监控技术对网络通信的需求;其次,网络通信中多种结构并存的问题。

目前的远程监控系统结构大多比较复杂,分布距离远,而且还存在着不同局域网,不同平台,甚至在同一局域网中的操作平台以及编程语言也可能有不同的问题,这就要求集成网络中的不同平台,实现相互之间的通信,而这些问题采用传统方法是难以解决的。

还有就是嵌入式监控系统往往由于工作环境千差万别、受电噪声干扰较大，同时随着软件越来越复杂，系统运行不稳定的现象愈来愈严重，许多关键数据可能丢失因此，因此仪器的可靠性已经成为制约嵌入式系统发展的重要因素。

1.3.4　嵌入式监控技术国内外研究动态

　　嵌入式技术是国内外研究的前沿课题,国内外都展开了积极的研究。

自进入21世纪以来,一个全方位的嵌入式系统应用即将来临,随着嵌入式系统的研究和应用的进一步深入,嵌入式系统将向网络化、智能化、规范化、集成化方向发展。

在与各个行业的具体应用相结合的过程中,嵌入式系统将对国民经济进行全方位的渗透,在我国国家现代化进程中发挥巨大推进作用。

嵌入式仪器的应用几乎无处不在:

移动电话、家用电器、汽车……无不有它的踪影。

嵌入控制器因其体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等许多优点,其应用已深入到工业、农业、教育、国防、科研以及日常生活等各个领域,对各行各业的技术改造、产品更新换代、加速自动化化进程、提高生产率等方面起到了极其重要的推动作用。

并在灵活性、处理速度、高效性、兼容性等方面体现出了巨大的优势，无论是对于系统维护的便捷性和易管理，还是执行的超高效率都能够令人满意。

嵌入式计算机在应用数量上远远超过了各种通用计算机,一台通用计算机的外部设备中就包含了5-10个嵌入式微处理器。

在制造工业、过程控制、网络、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等方面均是嵌入式计算机的应用领域。

　　计算机领域经历了一场新的革命,它结合了现代控制技术、图形技术,其目标是随时随地为人们提供无缝的、高质量的、易用的、廉价的信息资源,使其能真正进入人们的生活。

计算机监控系统的技术水平也从初期的模拟信息传输