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监控相关知识

M-B1320相关知识

学习目标：

●熟悉常用传感器分类及采集过程，了解其基本原理；

●了解串行通讯概念，熟悉ZXM10中用到的三种串行接口的连线、传输距离、速率、校验方式、工作电平等电气特性；

●了解数据库基本概念，能够对SYBASE数据库进行简单操作。

目录

第一节传感器原理1

1.1概述1

1.1.1数字信号传感器（变送器）2

1.1.2模拟信号传感器（变送器）2

1.2各类传感器原理及应用3

1.2.1感烟传感器3

1.2.2红外传感器4

1.2.3水浸传感器5

1.2.4门磁开关传感器6

1.2.5玻璃破碎传感器6

1.2.6温度传感器7

1.2.7湿度传感器7

1.2.8电量变送器8

第二节串行通讯基础9

2.1串行通讯基本概念9

2.1.1通讯的概念及分类9

2.1.2串行通讯方式9

2.2RS-232、RS-422与RS-485标准及应用10

2.2.1RS-232、RS-422与RS-485的由来10

2.2.2RS-232串行接口标准11

2.2.3RS-422与RS-485串行接口标准11

2.3有关串行通信的物理标准12

2.3.1传输率12

2.3.2RS-232-C标准13

第三节数据库基础知识15

3.1数据库基本概念15

3.1.1数据库的基本组成15

3.1.2关系数据库15

3.1.3数据库系统15

3.1.4C/S数据库系统16

3.1.5ZXM10使用的数据库16

3.2SQL语言简介16

3.2.1创建数据库中的表16

3.2.2删除数据库中的表17

3.2.3修改表的定义18

3.2.4在表中增添记录19

3.2.5查询表中的记录20

3.2.6删除表中的数据22

3.3SYBASE数据库23

3.3.1如何在SYBASE客户端执行SQL语句23

3.3.2查询数据库剩余空间25

3.3.3查询数据库中的所有表25

3.3.4查询数据库中某个表的定义26

第一节传感器原理

一.1概述

在监控系统中，测量范围广泛，包括高低压配电设备、柴油发电机组、空调设备的交流电量：

交流电压、交流电流、有功功率、功率因数、频率等；整流器、直流配电设备、蓄电池组的直流量：

直流电压、直流电流；机房环境的各种物理量：

温度、湿度、红外、烟感、水浸、门禁等；同时还有表示各种物理状态的开关量。

由于监控系统数据采集设备的输入电量范围只能是一些小电压、小电流，而上述各种测量量却是一些非电量、强电量，因此必须用一种信号变换装置将它们转换成4一20mA或0一5V的标准直流或交流信号。

传感器、变送器就是这样一种信号变换装置，它们把一种形式的信号变换成另外一种形式的信号（传感器），或把同一种信号变换成不同大小或不同形式的信号（变送器）。

因此，传感器和变送器在监控系统中得到了广泛应用，是监控系统中必不可少的组成单元。

一般地，传感器是把各种物理量变换成另外一种大小、形式的物理量输出，以便于观察、测量或处理的装置，在监控系统中，传感器是把各种物理量变换成一定形式电量输出，以便于进行测量和数据采集的装置。

电量变送器则是把各种形式的电量变换成标准电量输出的装置。

输出的标准电量一般为：

4--20mA或0--20mA的标准直流电流信号和0一5V的标准直流或交流电压信号。

在监控系统中，电量变送器一般用于各种交流电量的变换，这些交流电量包括：

交流电压、交流电流、有功功率、功率因数和频率等。

交流电量的表示方法有多种，常用的有：

瞬时值，有效值，平均值。

由于监控系统中各种要测量的电量和非电量种类繁多，相应的传感器和变送器也各种各样，但根据它们转换后的输出信号性质，可分为分为模拟和数字两种。

在我公司的监控系统中，各类传感器、变送器有如下几种：

一.1.1数字信号传感器（变送器）

1）离子感烟探测器，用于探测烟雾浓度。

当烟雾达到一定的浓度时，给出对应的数字量报警信号。

2）微波双鉴被动式红外探测器XC-1、单红外探测器XP-5，当其探测范围内，有人体侵入时，提供对应的继电器触点信号输出，给出对应的数字量报警信号。

3）玻璃破碎传感器，当玻璃被击碎时，提供对应的继电器触点信号输出，给出对应的数字量报警信号。

4）水淹传感器，当传感器被水淹住时，输出一个标准的TTL低电平信号。

5）门磁开关，当门被打开时提供对应的继电器触点信号输出，给出对应的数字量报警信号。

6）手动报警开关，串接入供电电源，可给出对应手动报警信号（类似继电器触点信号输出）。

一.1.2模拟信号传感器（变送器）

1）TRHU温湿度变送器单元，可测量环境温湿度，输出与环境温湿度呈线性关系的直流电压信号。

2）改进型TRHU温湿度变送器单元，测量环境温湿度，输出与环境温湿度呈线性关系的直流电流信号。

3）诺金温湿度变送器，测试环境温湿度，输出与环境温湿度呈线性关系的直流电流信号。

。

4）电量变送器，监测动力设备的各种运行参数，通常可测量高低压配电屏、油机的交流电压、交流电流、交流频率、功率、功率因素等信号，直流电压、直流电流等信号。

通过电量变送器进行转换，可将电压、电流等强电信号转换成标准的4～20mA直流信号输出。

其中，我们现在采用的电量变送器有西南自动化公司的、浙江海盐公司的、河源雅达公司的。

5）直流电流互感器，采用霍尔原理对直流电流进行非接触测量，输出0～4V/5V直流信号。

6）HC6000表，是用来测量交流电压、交流电流、频率、功率、功率因素的智能表，可以通过PCU、MISU直接纳入到我们的系统中来，以省去传感器、变送器及采集模块。

上述各类变送器、探测器、互感器的输出信号，可以用以下监控监控模块采集：

多功能一体化监控设备MISU、通用采集模块CMU、环境量采集模块EMU、电池监测模块BMU、传感器供电模块TPU。

分别简称为MISU、CMU、EMU、BMU、TPU。

此外，在使用、安装传感器、变送器时，需要特别注意它们的特性，否则，可能导致设备损坏或危害人身安全。

这些特性包括：

●是否需要外接电源，电源电压大小，交流还是直流。

●输入电量的性质及量程范围。

●输出信号类型及量程范围。

一.2各类传感器原理及应用

一.2.1感烟传感器

火灾传感器分感烟传感器，感温传感器和火焰传感器，感烟传感器分离子感烟型和光电感烟型；感温传感器分定温感温型和差温感温型。

火焰传感器主要用在探测无烟火灾场合，价格高，一般情况下不采用。

外形如图1.2-1所示。

图1.2-1感烟传感器外形图

下面我们主要介绍在监控系统中应用最多的离子感烟型传感器的工作原理。

离子感烟传感器利用放射性元素产生的射线，使空气电离产生微电流来检测。

目前大部分离子感烟传感器采用单源双室工作，即采用一个放射源，2个工作室，一个为参考室，一个为探测室。

没有烟进入探测室时，两室的微电流保持平衡，当烟雾进入探测室时，探测室电流发生变化，破坏平衡，传感器将检测到的信号送到一个正反馈电路，产生报警输出。

离子感烟传感器使用注意事项：

●只有垂直烟才能使其报警，因此烟感应装在房屋的最顶部。

●灰尘会使感应头的零敏度降低，因此应注意防尘。

●离子感烟传感器使用放射性元素Csl37，应避免拆卸传感器，以免危害安全。

光电感烟传感器利用烟粒子对光的散射作用来探测烟的存在。

在光电感烟传感器的探测室内有一个发光管和一个接收管，发光管发射的光被接收管接收；当烟雾进入探测室时，由于烟粒子对光的散射作用，使得接收管接收的光减弱，从而检测到烟雾的存在。

光电感烟传感器的电路及电气特性与离子感烟传感器相似。

一.2.2红外传感器

包括被动式红外传感器和微波、红外双鉴传感器。

外形图如图1.2-2所示。

图1.2-2红外传感器外形图

1.被动式红外传感器工作原理

目前安全防范领域普遍采用热释电传感器制造的被动式红外传感器。

热释电材料包括钻钛酸铅等，当其表面的温度上升或下降，则该表面产生电荷，这种效应称热释电效应。

用热释电材料制成的敏感元件上，涂上一层黑色表面，有良好的吸热性，当红外线照射时，热电体温度变化，极片发生变化，电极上产生电荷；当极片重新达到平衡时，电极上电压消失；当红外线撤降时，热电体温度下降，极片向相反方向转化。

在制作敏感元件时，把两个极性相反的热释电敏感元件做在同一晶片上，这样由于环境的影影响而使整个晶片产生温度变化时，两个传感元产生的热释电信号相互抵消，起到补偿作用。

热释电传感器在实际使用时，前面要安装透镜，通过透镜的外来红外外线只会聚在一个传感元上，产生的电信号不会被抵消。

热释电红外传感器作用的透镜采用菲涅尔透镜，实际上是一个透镜组，它上面的的每一个单元透镜一般部只有一个不大的视场角。

而相邻的两个单元透镜的视场既不连续，更不交叠，却都相隔一个盲区，这些透镜形成一个总的监视区域，当人体在这一监视区域中运动时，顺次地进入某一单元透镜的视场，又走出这一透镜的视场，热释电传感器对运动的人体一会儿看到，一会儿看不到，再过一会又看到，也就是说，热释电传感器对人体散发的红外线一会儿接收到，一会儿又接收不到，引起热释电传感器的温度不断变化，使它输出一个又一个相应的信号。

根据热释电传感器工作原理，只要热释电元件的温度发生变化，就会产生信号输出，因此，任何会导致热释电元件温度变化的困素，都会引起传感器报警，为了提高报警的可靠性，人们采取了多种措施，比如，为了降低环境度变化的影响，采用双元或四元热释电传感器，使环境温度变化产生的输出互相抵消，为了提高白光干扰，采用双层滤光片等。

根据热释电传感器特点，为了减少传感器的误报警，在安装热释电被动红外传感器时应注意以下问题：

●传感器应避免安装在诸如空调出风口附近、暖气片附近等环境温度正常变化的场所。

●传感器监视区域内应避免有热源。

●传感器尽量避免对着有强光的窗口。

●传感器监视区域内应避免出现小动物，如不可避免，应选用防小动物透镜。

2.微波、红外双鉴传感器工作原理

微波、红外双鉴传感器是被动式红外传感器和微波传感器的组合，微波传感器根据多普勒效应原理来探测移动物体。

传感器发射微波，微波遇到障碍物时被反射回传感器，当障碍物相对传感器运动时，则传感器接收到的反射波频率发生变化：

当障碍物朝着传感器运动时，传感器接收到的反射波频率比发射波高，当障碍物远离传感器运动时，传感器接收到的反射波频率比发射波低，因此，传感器通过比较反射波和发射波的频率来探测是否有移动物体进入。

微波只对移动物体响应，红外只对引起红外温度变化的物体响应，微波和红外双鉴传感器只有两者同时响应才会作出报警。

因此，大大提高报警可靠性。

一.2.3水浸传感器

水浸传感器为了检测机房是否进水，它一般安装在空调或门窗下面。

外形如图1.2-3所示。

图1.2-3水浸传感器外形图

一.2.4门磁开关传感器

门磁开关传感器实际上是一个干簧管，干簧管由两个靠得很近的金属弹簧片构成。

两个金属片为软磁性材料，当干簧管靠近磁场时，金属片被磁化，相互吸引、接触，当干簧管远离磁场时弹簧片失去磁性，由于弹力的作用两个金属片分开。

外形如图1.2-4所示。

图1.2-4门磁开关传感器外形图

一.2.5玻璃破碎传感器

玻璃破碎时会发出特定的声波，玻璃破碎探测器主要根据这点作出报警判断。

外形如图1.2-5所示。

图1.2-5玻璃破碎探测器外形图

一.2.6温度传感器

温度是表示物体冷热程度的物理量。

温度传感器是通过一些些物体温度变化而改变某种特性来间接测量的。

常用的温度传感器有热电阻，热敏电阻温度传感器，热电偶及集成对管温度传感器等。

热电阻是利用物质在温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的，主要材料有铂、铜和镍。

一般热电阻测温精度高，但测温范围比较小。

它们常加上绝缘套管，保护套管和接线盒等组成测温传感器。

热电偶测量范围较宽，一般为一100℃～十2000℃。

热电偶基本上作原理来自物体的热电效应。

两种不同的导体A与B组成两个接点，形成闭合回路，当两个接点温度不同时，回路将产生电势，该电势的方向和大小取决于两导体的材料及两接点的温度差，而与两导体的粗细、长短无关，由上述两导体组成的回路称为热电偶。

集成温度传感器，它的线性度好，灵敏度高、体积小、使用简便。

该传感器输出形式分为电压型和电流型两种。

一般电压型的灵敏度为10mV/℃，电流型的灵敏度为luA／℃。

注意：

温度传感器的输出反应传感器本身的温度，要测量被测物体的温度，必须使传感器与被测物体接触，使之与被测物体的温度相同（如测量蓄电池单体电池的温度时）。

为了正确测量被测对象的温度，要求：

●传感器本身热容量要小，不会因安装温度传感器而改变被测对象的温

●传感器与被测对象之间要有良好的导热性。

一.2.7湿度传感器

湿度是表示空气干湿程度的物理量。

空气湿度是空气中水蒸汽含量的反映，湿度常用的表示方法有绝对湿度、相对湿度和露点温度。

●绝对湿度

绝对湿度表示单位体积内空气里所含水蒸汽的质量，即空气中的水蒸汽密度。

单位为g／m3。

●相对湿度

相对湿度是空气中所含水蒸汽分压与同温度下所含最大水蒸汽分压（饱和水蒸汽压力）的比值，用百分比表示，常写成%RH。

相对湿度为100％RH并不表示空气全由水蒸汽构成，而仅仅表示今该温度下水蒸汽压力己达饱和。

在一定温度下，空气中所能容纳的水蒸汽含量是有限的，超过这个限度时，多余的水蒸汽就由气态转变成液态，这个限度对应于该温度下的饱和水蒸汽压力。

工程上常用的是相对湿度。

●露点湿度

保持压力一定，将含水蒸汽的空气冷却，当降到某温度时，空气中的水蒸汽达到饱和状态，开始从气态变成液态，此时的温度称为露点温度（℃）。

湿度敏感器件是基于所用材料性能与湿度有关的物理效应和化学反应的某础上制造的。

通过对湿度有关的电阻。

电容等参数的测量，就可将相对湿度测量出来。

现简介几种常用的湿度传感器：

1.阻抗型湿敏元件组成的湿度传感器

其湿敏材料主要是金属氧化物陶瓷材料，一般采用厚薄膜结构，它们有较宽的工作温度范围，并且有较小响应时间；缺点是阻抗的对数与相对湿度所成的线性度不够好。

2.电容式湿敏元件组成的湿度传感器

相对湿度的变化影响到内部电极上聚合物的介电常数，从而改变了元件的电容值，由此引起相关电路输出电量的变化。

其线性度好，响应快。

3.热敏电阻式湿度传感器

它利用潮湿空气和干燥空气的热传导之差来测定湿度，一般接成电桥式测量电路。

一.2.8电量变送器

对动力设备进行监控，一般需测量交流电压、交流电流、直流电压、直流电流、功率及频率等电参量。

采用电量传感器进行转换，可将交流电压、交流电流、直流电压、直流电流、功率及频率等电参量转换成对应的4～20MA的标准直流信号。

外形如图1.2-6所示。

图1.2-6电量变送器外形图

第二节串行通讯基础

二.1串行通讯基本概念

二.1.1通讯的概念及分类

与外界的信息交换称为通讯。

基本的通讯方式有并行通讯和串行通讯两种。

1.并行通讯

一条信息的各位数据被同时传送的通讯方式称为并行通讯。

并行通讯的特点是：

各数据位同时传送，传送速度快、效率高，但有多少数据位就需多少根数据线，因此传送成本高，且只适用于近距离（相距数米）的通讯。

2.串行通讯

一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。

串行通讯的特点是：

数据位传送，传按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成，成本低但送速度慢。

串行通讯的距离可以从几米到几千米。

二.1.2串行通讯方式

串行通讯分为异步通讯和同步通讯两种方式。

1.异步通讯

它用一个起始位表示字符的开始，用停止位表示字符的结束。

其每帧的格式如下：

在一帧格式中，先是一个起始位0，然后是8个数据位，规定低位在前，高位在后，接下来是奇偶校验位（可以省略），最后是停止位1。

用这种格式表示字符，则字符可以一个接一个地传送。

在异步通讯中，CPU与外设之间必须有两项规定，即字符格式和波特率。

字符格式的规定是双方能够在对同一种0和1的串理解成同一种意义。

原则上字符格式可以由通讯的双方自由制定，但从通用、方便的角度出发，一般还是使用一些标准为好，如采用ASCII标准。

波特率即数据传送的速率，其定义是每秒钟传送的二进制数的位数。

例如，数据传送的速率是120字符/s，而每个字符如上述规定包含10数位，则传送波特率为1200波特。

2.同步通讯

在异步通讯中，每个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，占用了时间；所以在数据块传递时，为了提高速度，常去掉这些标志，采用同步传送。

由于数据块传递开始要用同步字符来指示，同时要求由时钟来实现发送端与接收端之间的同步，故硬件较复杂。

3.通讯方向

在串行通讯中，把通讯接口只能发送或接收的单向传送方法叫单工传送；而把数据在甲乙两机之间的双向传递，称之为双工传送。

在双工传送方式中又分为半双工传送和全双工传送。

半双工传送是两机之间不能同时进行发送和接收，任一时该，只能发或者只能收信息。

二.2RS-232、RS-422与RS-485标准及应用

二.2.1RS-232、RS-422与RS-485的由来

RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的，RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业标准，以保证不同厂家产品之间的兼容。

RS-422由RS-232发展而来，它是为弥补RS-232之不足而提出的。

为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。

RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。

为扩展应用范围，EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。

由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀，所以在通讯工业领域，仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。

RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。

因此在视频界的应用，许多厂家都建立了一套高层通信协议，或公开或厂家独家使用。

如录像机厂家中的Sony与松下对录像机的RS-422控制协议是有差异的，视频服务器上的控制协议则更多了，如Louth、Odetis协议是公开的，而ProLINK则是基于Profile上的

二.2.2RS-232串行接口标准

目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。

RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。

RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。

典型的RS-232信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5～+15V，负电平在-5～-15V电平。

当无数据传输时，线上为TTL，从开始传送数据到结束，线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。

接收器典型的工作电平在+3～+12V与-3～-12V。

由于发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米，最高速率为20kb/s。

RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为3～7kΩ。

所以RS-232适合本地设备之间的通信。

二.2.3RS-422与RS-485串行接口标准

1.平衡传输

RS-422、RS-485与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B。

通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2～+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2～6V，是另一个逻辑状态。

另有一个信号地C，在RS-485中还有一“使能”端，而在RS-422中这是可用可不用的。

“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。

当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。

2.RS-422

RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。

由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。

即一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。

接收器输入阻抗为4k，故发端最大负载能力是10×4k+100Ω（终接电阻）。

RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）实现。

RS-422的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mb/s。

其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。

只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。

一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。

RS-422需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。

在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。

终接电阻接在传输电缆的最远端。

3.RS-485

由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。

如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。

RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信。

而采用四线连接时，与RS-422一样只能实现点对多的通信，即只能有一个主（Master）设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进，无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。

RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的，RS-485是-7V至+12V之间，而RS-422在-7V至+7V之间。

RS-485与RS-422一样，其最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mb/s。

平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。

只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。

一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s。

RS-485需要2个终接电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。

在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。

终接电阻接在传输总线的两端。

二.3有关串行通信的物理标准

为使计算机、电话以及其他通信设备互相沟通，现在，已经对串行通信建立了几个一致的概念和标准，这些概念和标准属于三个方面：

传输率，电特性，信号名称和接口标准。

二.3.1传输率

所谓传输率就是指每秒传输多少位，传输率也常叫波特率。

国际上规定了一个标准波特率系列，标准波特率也是最常用的波特率，标准波特率系列为110、300、600、1200、4800、9600和19200。

大多数CRT终端都能够按110到9600范围中的任何一种波特率工作。

打印机由于机械速度比较慢而使传输波特率受到限制，所以，一般的