導(dǎo)語：如何才能寫好一篇遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；液位高度處理；LCD；實時顯示

1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

本系統(tǒng)的設(shè)計根據(jù)單片機(jī)的控制，通過無線傳輸來遠(yuǎn)距離來測試液位高度并實時顯示出來，我們根據(jù)單片機(jī)的控制原理，來控制相關(guān)器件的相關(guān)工作，控制液位高度的采集，數(shù)據(jù)的發(fā)射和接受，并利用51單片機(jī)把數(shù)據(jù)發(fā)送到液晶上實時顯示出來，具體工作過程：

利用單片機(jī)控制無線模塊，發(fā)出采集液位高度命令，等待自動應(yīng)答，在測量液位高度系統(tǒng)收到命令后，開始采集液位高度，轉(zhuǎn)化完畢以后，由單片機(jī)控制無線模塊把液位高度發(fā)出去，等待自動應(yīng)答?？刂葡到y(tǒng)收到數(shù)據(jù)后，自動應(yīng)答。收到的液位高度首先經(jīng)過處理，在液晶上實時顯示出來，并且發(fā)送到LCD12864上面實時顯示出來，同時判讀液位高度是否超過設(shè)置的告警液位高度，若是超過報警液位高度，則發(fā)送報警命令，使測試系統(tǒng)做出反應(yīng)，例如，蜂鳴器報警，繼電器斷開，同時紅色指示燈亮，為超過報警液位高度。若是沒有超過報警液位高度，則發(fā)送正常命令，使測試系統(tǒng)正常工作，繼電器吸合，蜂鳴器關(guān)閉，綠色指示燈亮。

另外在我們增加相應(yīng)的按鍵控制單片機(jī)，設(shè)置報警液位高度，調(diào)節(jié)時間，可以實時觀測液位高度。增加液晶處理，通過計算機(jī)來實時觀測液位高度變化。

在此系統(tǒng)中，測試系統(tǒng)主要是負(fù)責(zé)采集多路數(shù)據(jù)將其送至液晶，與此同時單片機(jī)也會進(jìn)行將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的液位高度示數(shù)在液晶上顯示。測試系統(tǒng)主要由單片機(jī)，超聲波傳感器，無線模塊，繼電器控制系統(tǒng)，蜂鳴器報警系統(tǒng)，液晶顯示電路等組成。

1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計

AT89S52單片機(jī)是現(xiàn)在最常用的單片機(jī)之一。它帶4K字節(jié)閃爍，是高性能CMOS8位微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89S52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。

1.2.1 液晶顯示模塊

液晶顯示模塊是128x64點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置國標(biāo)GB2312碼簡體中文字庫（16X16），128個字符（8X16點陣）及64X254點陣顯示RAM（GDRAM）?？膳cCPU直接接口，提供兩種界面來連接微處理機(jī)：8—位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標(biāo)顯示，畫面移位，睡眠模式等。

采用P0口來給控制數(shù)據(jù)及命令傳輸，因為PO口沒有接上拉，我們在電路上接4.7千歐的上拉電阻，提高推拉電流的能力。

1.2.2 超聲波傳感器電路設(shè)計

超聲波測距模塊，擁有超寬的電壓輸入范圍，功耗低于2mA，自帶溫度傳感器對測距結(jié)果進(jìn)行校正，內(nèi)帶看門狗，工作穩(wěn)定可靠。

1.2.3 按鍵控制電路

根據(jù)需要，數(shù)據(jù)需要進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置和控制，設(shè)置了這款電路，因為該電路比較簡單，運用了獨立鍵盤，來掃描每個IO口的狀態(tài)，進(jìn)行判斷，同時我們在軟件進(jìn)行了消抖處理。

1.2.4 無線模塊電路

NRF24L01是一款新型單片射頻收發(fā)器件，工作于2.4 GHz～2.5 GHz ISM頻段。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊，并融合了增強(qiáng)型 ShockBurst技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。NRF24L01功耗低，在以-6dBm的功率發(fā)射時，工作電流也只有9 MA；接收時，工作電流只有12.3 MA，多種低功率工作模式（掉電模式和空閑模式）使節(jié)能設(shè)計更方便。

針對其電路要求比較高，設(shè)計難度比較大，直接選用了無線模塊，該模塊電路如圖2所示。

1.3 測試系統(tǒng)電路設(shè)計

對于測量液位高度系統(tǒng)我們需要接受控制系統(tǒng)的命令，根據(jù)命令做出判斷，然后讓繼電器有相應(yīng)的動作，蜂鳴器是否報警，顯示不同的指示燈代表不同的狀態(tài)，

1.3.1 超聲波傳感器測量液位高度模塊

測距工作原理：

（1）模塊接收到觸發(fā)信號后，自動發(fā)送8個40khz的方波，然后檢測是否有信號返回。

（2）有信號返回，計算超聲波發(fā)送和返回的時間間隔，最后綜合計算得出當(dāng)前的測試距離。

（3）當(dāng)為電平觸發(fā)模式時，模塊將距離值轉(zhuǎn)化為 340m/s時的時間值的 2倍，通過 Echo端輸出一高電平，可根據(jù)此高電平的持續(xù)時間來計算距離值。即距離值為：（高電平時間*340m/s）/2。

1.3.2 繼電器控制系統(tǒng)

根據(jù)不同液位高度，做出相應(yīng)的判斷，我們用繼電器控制相應(yīng)的電路來工作，繼電器結(jié)構(gòu)比較簡單，如圖3所示。

1.3.3 蜂鳴器報警及LED指示系統(tǒng)

為了更加直觀，我們填加了蜂鳴器報警和LED燈來指示電路的工作。

1.3.4 無線控制模塊

測量液位高度系統(tǒng)的無線傳輸電路與控制系統(tǒng)的一樣，這里也不再敘述。

1.4 電源模塊電路

在系統(tǒng)中需要5V的單片機(jī)供電，和3.3V的無線模塊供電我們之間用了穩(wěn)壓模塊LM7805和ASM1117分別用來提供相應(yīng)的電壓5V和3.3V電壓，電路圖如圖4、5所示。

圖4 LM7805提供5V電壓電路

圖5 ASM1117提供3.3V電壓電路

2 系統(tǒng)測試

我們對成品進(jìn)行了相關(guān)的測試，打開開發(fā)板，開發(fā)板顯示當(dāng)前時間，按下測試鍵，控制系統(tǒng)就向測試系統(tǒng)發(fā)射測試信號，測試系統(tǒng)收到信號后，開始進(jìn)行液位高度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化完畢以后然后發(fā)送紅液位高度給控制系統(tǒng)。如此反復(fù)循環(huán)，不斷發(fā)送命令和測試液位高度。我們通過加水，使液位高度升高，達(dá)到測試報警液位高度，查看反應(yīng)狀態(tài)。

測試結(jié)果表明，液位遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)對液位高度傳感器的穩(wěn)定控制，測量液位高度對功能進(jìn)行了擴(kuò)展與創(chuàng)新；而且功能上分別設(shè)置了預(yù)置固定液位高度報警、手動設(shè)置液位高度報警功能和智能自動調(diào)控液位高度等，并且通過無線控制在屏幕上和液晶上實時顯示出來。實現(xiàn)了液位高度的準(zhǔn)確報警、實時液位高度顯示及液位高度的智能控制等。

3 總結(jié)

本系統(tǒng)的設(shè)計方案有多種，上述方案是從多種方案中選出的最優(yōu)方案，其具有功能強(qiáng)、成本低、元件少、精度高、可靠性好、穩(wěn)定性高、抗干擾性強(qiáng)、執(zhí)行速度快、簡單易行、具有實效性、使用范圍廣等特點，故具有推廣價值。液位遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)對液位高度傳感器的穩(wěn)定控制，測量液位高度對功能進(jìn)行了擴(kuò)展與創(chuàng)新；而且功能上設(shè)置了預(yù)置固定液位高度報警，并且實時顯示出來。該系統(tǒng)的設(shè)計已基本完成，各部分功能已實現(xiàn)?？紤]到具體應(yīng)用，本系統(tǒng)還存在諸多需要多改進(jìn)之處，以后將進(jìn)一步完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳戈，李玉峰.案例學(xué)單片機(jī)C語言開發(fā)[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[2]江志紅.51單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)案例精選[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

篇2

系統(tǒng)概述

隨著數(shù)字廣播技術(shù)的不斷完善，我國廣播電視信號源已基本實現(xiàn)數(shù)字化。廣播電視基層臺站的數(shù)字信號接收工作大多由節(jié)目傳輸機(jī)房（簡稱節(jié)傳機(jī)房）來完成，節(jié)傳機(jī)房負(fù)責(zé)對數(shù)字音頻信號的傳送質(zhì)量以及是否受到非法干擾等情況進(jìn)行時時監(jiān)測。我局現(xiàn)有的數(shù)字化整體改造方案中只提供了對數(shù)字音頻輸出實現(xiàn)本地監(jiān)聽監(jiān)測的功能，也就是說對數(shù)字信號源和數(shù)字音頻輸出的監(jiān)聽只局限在設(shè)備間內(nèi)進(jìn)行。然而大多數(shù)基層臺站的設(shè)備間與控制室之間相距一定的距離，對數(shù)字音頻信號進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)聽成為了實現(xiàn)新運維模式的瓶頸，為了解決這一問題，我們對原有數(shù)字音頻通路進(jìn)行系統(tǒng)改造，使之實現(xiàn)數(shù)字音頻信號的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

數(shù)字音頻系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控改造方案

如圖1，我臺節(jié)傳機(jī)房接收的光纜、衛(wèi)星Ku波段、衛(wèi)星C波段三路數(shù)字信號以及應(yīng)急播出音頻信號共四路節(jié)目源經(jīng)過“四選一”設(shè)備及相應(yīng)擴(kuò)展接口箱后，有A和B兩條通路同步輸出數(shù)字音頻信號。其中A路數(shù)字音頻信號通過高頻電纜送到發(fā)射機(jī)房，經(jīng)數(shù)字音頻處理器處理后直接加載到發(fā)射機(jī)上。而B路數(shù)字音頻信號通過TB-II型音頻選擇器選擇切換，再經(jīng)過TB-I型數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換后，將模擬信號連接到功放，通過監(jiān)聽音箱實現(xiàn)對數(shù)字節(jié)目源的本地監(jiān)控。

對于設(shè)備間與控制室規(guī)劃在一起的基層臺站而言，通過上述系統(tǒng)基本可以實現(xiàn)對數(shù)字音頻信號的監(jiān)控功能。但對于設(shè)備間與控制室相距較遠(yuǎn)的基層臺站，目前這種方案就難以實現(xiàn)對數(shù)字音頻信號的遠(yuǎn)程時時監(jiān)控功能。為解決上述問題，我們特制定了符合基層臺站實際工作情況的數(shù)字音頻系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控改造方案。

從圖2中可以看出，在圖1的基礎(chǔ)上，我們做了如下系統(tǒng)改造：在數(shù)字音頻擴(kuò)展接口箱的后級，我們增加了一個廣播級的AES/EBU數(shù)字音頻分配設(shè)備，簡稱“數(shù)字一分二”。音頻分配設(shè)備將B通路輸出的數(shù)字音頻信號再次分成兩路，一路用于設(shè)備間的本地監(jiān)聽，另一路數(shù)字音頻通過我們自行設(shè)計研發(fā)的兩個16路D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后連接到32路音頻光發(fā)射機(jī)，通過單模光纜將D/A轉(zhuǎn)換后的模擬信號傳送到至100米外控制室內(nèi)的32路音頻光接收機(jī)，模擬音頻信號經(jīng)過光接收機(jī)的光電轉(zhuǎn)換后輸出兩路非平衡模擬信號。其中一路非平衡模擬信號經(jīng)過“非平衡-平衡”轉(zhuǎn)換后連接到功率放大器，通過監(jiān)聽音箱實現(xiàn)了對數(shù)字節(jié)目源和數(shù)字音頻輸出的遠(yuǎn)程監(jiān)聽功能。我們在此通路上增加了32路矩陣切換器來實現(xiàn)對信號源的切換選擇功能；另一路非平衡模擬信號通過32路音頻信號監(jiān)測器的取樣轉(zhuǎn)換之后，以動態(tài)彩條的形式直接將音頻信號的頻率、幅度等屬性顯示于電腦屏幕，實現(xiàn)了對數(shù)字音頻輸出和數(shù)字節(jié)目源的遠(yuǎn)程監(jiān)視功能。

遠(yuǎn)程監(jiān)聽核心器件

――16路數(shù)模轉(zhuǎn)換器

從音頻擴(kuò)展接口箱B口輸出的音頻信號是符合AES/EBU標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號，無法滿足模擬監(jiān)聽的要求，因此需要將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，即“D/A”轉(zhuǎn)換。我臺共有20部發(fā)射機(jī)，要實現(xiàn)對輸出到每部發(fā)射機(jī)的音頻信號進(jìn)行時時監(jiān)聽就需要將輸出的20路數(shù)字音頻信號全部進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。從市場上購買20部數(shù)模轉(zhuǎn)換器價格不菲，而且設(shè)備間機(jī)柜空間有限，也不允許再裝下20部D/A轉(zhuǎn)換設(shè)備，因此我們自行設(shè)計、研發(fā)了16路數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

16路數(shù)模轉(zhuǎn)換器采用IU標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜尺寸，每個占3U空間，在滿足了系統(tǒng)需求的同時既節(jié)省了空間又便于工程安裝。其音頻輸出接口符合600Ω卡儂頭（XLR）接口平衡輸出，經(jīng)卡儂頭(XLR)與蓮花頭（RCA）的轉(zhuǎn)換連接后，滿足了音頻光端發(fā)射機(jī)600Ω非平衡信號的輸入要求。

1、16路數(shù)模轉(zhuǎn)換器整體硬件結(jié)構(gòu)

如圖5所示，16路數(shù)模轉(zhuǎn)換器主要由數(shù)字信號隔離耦合、數(shù)字信號采樣、數(shù)模轉(zhuǎn)換、模擬信號放大等四部分組成。下面簡單介紹一下16路數(shù)模轉(zhuǎn)換器所使用的主要器件的功能與特性。

（1）音頻數(shù)字隔離變壓器 ST-DV709

如圖6，該數(shù)模轉(zhuǎn)換器采用SunLink公司生產(chǎn)的ST-DV709型音頻數(shù)字隔離變壓器。ST-DV709磁芯采用的特殊材料使得其性能與普通的脈沖變壓器大相徑庭，它能將輸入的音頻數(shù)字信號按1:1變壓并進(jìn)行隔離、耦合，從而保證了電氣信號的安全隔離，避免了由于阻抗和電平不匹配造成的后極解碼設(shè)備無法鎖定數(shù)字信號的問題。

（2）數(shù)字音頻取樣頻率變換器 CS8420

如圖7，CS8420是Crystal公司推出的一款數(shù)字音頻采樣頻率轉(zhuǎn)換器，具備極高性能的信號調(diào)制能力和信號傳輸能力，且抖動和失真極低，可進(jìn)行AES3型和串行數(shù)字音頻輸入、輸出，以及通過一個4線微控制器端口進(jìn)行的綜合控制?？梢暂斎?輸出24、20或16位的數(shù)字音頻信號。輸入數(shù)據(jù)可以完全與輸出數(shù)據(jù)異步，同時輸出數(shù)據(jù)又可與外部系統(tǒng)時鐘同步。

CS8420具有以下主要特性：可對音頻數(shù)字信號進(jìn)行全兼容輸入輸出；取樣頻率可工作在8KHz到96KHz的大范圍；具有最小1:3到最大3:1的輸入與輸出取樣頻率比；良好的抗時基震動性能。

CS8420優(yōu)異的特性保證了16路數(shù)模轉(zhuǎn)換器8KHz到96KHz的寬取樣范圍以及可靠的數(shù)字信號采樣度。

（3）立體雙通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器 CS4334

CS4334由1bit插值原理D/A轉(zhuǎn)換器和輸出模擬濾波器兩大部分組成。支持主流的音頻數(shù)據(jù)格式。通過簡單調(diào)整主時鐘頻率就可匹配2KHz到100KHz的不同采樣頻率。廣泛應(yīng)用于各類數(shù)字音頻轉(zhuǎn)換產(chǎn)品。其工作溫度范圍為-10°C 至 +70°C；電源供電電壓范圍在到5.5V之間。

CS4334為16路數(shù)模轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)更寬的數(shù)模轉(zhuǎn)換頻率范圍以及更高的數(shù)模轉(zhuǎn)換速度提供了堅實的前提保障。

（4）高速J-FET輸入四通道運算放大器 TL084

TL084具有寬共模及差模電壓范圍、低輸入偏置及偏移電流、輸出短路保護(hù)、高輸入阻抗J-FET(結(jié)型場效應(yīng)管)輸入級、內(nèi)部頻率補(bǔ)償、鎖定自由操作、高循環(huán)率等特性。是廣播電視設(shè)備中必不可少的接口分配設(shè)備。

2、16路數(shù)模轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)電路設(shè)計

如圖8所示，符合AES3標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字音頻信號經(jīng)D-INPUT端口輸入數(shù)字音頻隔離變壓耦合器ST-DV709，該信號被按1:1比例變壓并進(jìn)行隔離、耦合后傳送給數(shù)字音頻取樣頻率變換器CS8420的微分線接收輸入端RXP、RXN管腳，經(jīng)CS8420進(jìn)行采樣處理后由其串行音頻輸出通道數(shù)據(jù)端STOUT管腳輸出給雙通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器CS4334的數(shù)字信號接收端SDATA管腳。CS4334將輸入的數(shù)字取樣信號轉(zhuǎn)換為模擬信號后經(jīng)其模擬信號輸出端AOUTR、AOUTL管腳傳遞到高速J-FET輸入四通道運算放大器TL084，該音頻模擬信號由TL084放大后經(jīng)A-OUTPUT端口傳輸給后極設(shè)備。

篇3

【關(guān)鍵詞】分布式；設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控

一、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的方式和結(jié)構(gòu)

遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控包括設(shè)備的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程調(diào)試和配置、 設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和設(shè)備的遠(yuǎn)程維護(hù)。設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控與設(shè)備的本地控制最大的不同就在于，我們必須對不同設(shè)備控制的程度和深度進(jìn)行研究和分析。因此，根據(jù)設(shè)備不同的控制方式，進(jìn)行了以下的分類：

（一）保持型。遠(yuǎn)程監(jiān)控向設(shè)備控制系統(tǒng)發(fā)出控制命令后設(shè)備會自動完成這個命令，并且，監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控只針對設(shè)備，也就是說，監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控只有在必要的時候才會對設(shè)備進(jìn)行干預(yù)。在這種特定的條件下，就要求設(shè)備不間斷向遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送其自身的運行信息，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)才能保持對設(shè)備的監(jiān)控能力。若果中途有所間斷的話，那么監(jiān)控所起到的作用就不會很大。這樣遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)必須維持和設(shè)備建立起來的通訊聯(lián)系仍然是具有一定的滯后性的，盡管具有一定的滯后性，但是這種方式也有其自身的優(yōu)越性，就是可以實現(xiàn)無人控制，在危險的環(huán)境中以及人力做不到的事情，它卻做到了。

（二）完成型。完成型與保持型最大的區(qū)別在于，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)不對設(shè)備的監(jiān)控的具體過程進(jìn)行監(jiān)控。僅僅是向設(shè)備發(fā)送命令并由設(shè)備自動完成這個命令后進(jìn)行反饋報告。

（三）完全型。這種方式設(shè)備的控制系統(tǒng)和設(shè)備是相互分開來的，大部分的操作由遠(yuǎn)處監(jiān)控系統(tǒng)完成，只有一小部分是由本地監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備執(zhí)行。由于設(shè)備控制系統(tǒng)內(nèi)信號的傳達(dá)速度要快，效率要高，反應(yīng)靈敏度還要高，所以這個方式一般只用于比較特殊的行業(yè)。

（四）人機(jī)交互型。這個方式，需要本地的工作人員和遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備共同完成，一般情況下由遠(yuǎn)程系統(tǒng)進(jìn)行指揮，而工作人員進(jìn)行實體的操作，對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和維護(hù)。這個方式最大的一個好處就是在執(zhí)行任務(wù)的過程中，可以隨時建立連接，將人員和設(shè)備進(jìn)行互換。

分布式遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)主要采用遠(yuǎn)程用戶端，查詢服務(wù)器，設(shè)備服務(wù)器和設(shè)備現(xiàn)場層四個結(jié)構(gòu)，其中遠(yuǎn)程用戶端的應(yīng)用范圍很為廣闊，通過互聯(lián)網(wǎng)，可以與不同地域的企業(yè)或者部門取得聯(lián)系，通過視頻的形式能夠直接直觀看到當(dāng)?shù)氐墓ぷ髑闆r以及獲取其他信息，以此來實現(xiàn)監(jiān)控。查詢服務(wù)器具有用戶身份認(rèn)證。用戶管理等功能。它不僅是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)中心更是整個體系的核心，查詢服務(wù)器具有周期性，它能夠在配置的網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)查找其需要的東西，進(jìn)而實現(xiàn)其服務(wù)導(dǎo)航的功能。設(shè)備服務(wù)器在這四層體系結(jié)構(gòu)中，其功能所包含的范圍最大，但是，最主要的還是它擔(dān)任的兩個任務(wù)，一個是實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的收集、分析和監(jiān)控；另一個就是接受和相應(yīng)查詢服務(wù)器的請求并對之做出回應(yīng)。最后一個就是設(shè)備現(xiàn)場層，現(xiàn)場層是系統(tǒng)所有基本信息和數(shù)據(jù)的來源，由于現(xiàn)場層需要通過網(wǎng)絡(luò)與更多零散的設(shè)備聯(lián)系起來，它很自然地就具備了較好的抗干擾性 、實時性和長距離傳輸?shù)男阅堋?/p>

二、現(xiàn)有設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的缺陷

（一）現(xiàn)有設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對對硬件和軟件平臺的依賴性強(qiáng)。對于監(jiān)控設(shè)備來說，對于硬件和軟件的依賴性強(qiáng)并不是一件好事。即使是出于常識我們都知道，要安裝一個監(jiān)控系統(tǒng)，我們所需要的設(shè)備裝置是非常的多和非常強(qiáng)大的。真因為如此，我們需要為那些監(jiān)控背后的裝置提供很多的空間，況且，安裝起來的時候也是極其的不方便，對軟件的依賴程度大不能說是壞處，但科學(xué)技術(shù)終究要往前發(fā)展，只有當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)對設(shè)備的依賴性減低的時候，才能說明了我們的監(jiān)控技術(shù)有所發(fā)展和改進(jìn)。

（二）現(xiàn)有設(shè)備不能真正有效的支持分布式網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)和管理模式。這是個不斷往前發(fā)展的社會，在發(fā)展過程中，公司或者企業(yè)的發(fā)展會將其觸角延伸到區(qū)域市場，國內(nèi)市場，更有的是國際市場，在這種情況下，公司的本部與子公司天各一方是常有的事情，盡管現(xiàn)在的交通很為發(fā)達(dá)，也比較便利，但是，終究是受時間的限制，在這種情況下，如果，遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控能夠支持分布式的網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)和管理模式的話，就會為社會的發(fā)展提高更加便利快捷的方式。但是，在現(xiàn)有的遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備中，我們可以知道，即使，監(jiān)控的方式有多種，但是仍然沒有真正能支持分布式網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)和管理模式的監(jiān)控設(shè)備。

（三）不能自由地進(jìn)入或退出系統(tǒng)。在監(jiān)控系統(tǒng)中，為了保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)容的完整性，是設(shè)有保密裝置的。最常用的有兩種，一個密碼技術(shù)。另一個是信息確認(rèn)。在監(jiān)控系統(tǒng)中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密算法，是由密鑰來控制加密和解密變換的。密鑰由一字符串組成，是唯一能控制明文與密文之間變換的關(guān)鍵。這就說明了，我們要想看到監(jiān)控的內(nèi)容的話，必須要有密碼，輸入正確的密碼以后，我們才能夠獲取到我們所需要的信息。另一個就是信息確認(rèn)，信息確認(rèn)技術(shù)，從專業(yè)術(shù)語層面來說，是指通過嚴(yán)格限定信息的共享范圍來達(dá)到防止信息被非法偽造、篡改和假冒的技術(shù)。在我們進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)的時候，我們需要做信息登記，即身份識別，以便調(diào)查。身份識別是實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)安全的重要技術(shù)之一， 在監(jiān)控時， 被控對象需要通過某種特定的形式來驗證主控方的身份。

三、分布式設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的作用

（一）使用該系統(tǒng)能夠快速及時有效地提高企業(yè)對設(shè)備運作的決策和控制能力，面對不斷變化的產(chǎn)品需求時，企業(yè)能夠作出快速反應(yīng)。以便準(zhǔn)確快速、 并以最低的價格向用戶提供高質(zhì)量的產(chǎn)品，從而使企業(yè)的管理水平、市場竟?fàn)幜Χ嫉玫胶芎玫奶岣摺?/p>

（二）該系統(tǒng)還非常好地把企業(yè)現(xiàn)場、 管理部門、 診斷專家之間的信息聯(lián)系起來并作出有效的分析，不僅僅有利于加強(qiáng)了企業(yè)與各科研院所之間的交流與合作， 還有利于建立一個為大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)所接受的統(tǒng)一的監(jiān)測診斷網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是一項極具有研究性和可行性的項目，而且，這個項目，具有很深遠(yuǎn)的發(fā)展前景，在不久的將來，這個監(jiān)控系統(tǒng)或許會成為潮流，帶動新一輪的科技風(fēng)波。

四、總結(jié)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展遠(yuǎn)程監(jiān)控必將越來越多地應(yīng)用在實際當(dāng)中。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在現(xiàn)代社會中扮演中一個重要的角色，他的存在及其巨大的作用不容忽視。我們需要做的就是在現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)基礎(chǔ)上對系統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行深一層的研究，爭取在最短的時期內(nèi)把分布式設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)出來，更好地造福于人類和社會。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，以及新一輪科學(xué)技術(shù)的浪潮，我相信，分布式設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的時代將會在不久來臨。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董衛(wèi)軍，周明全，耿國華 基于內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)研究[J].計算機(jī)工程，2005，31（10）：162-165.

[2]茹立云，彭瀟，蘇中.基于內(nèi)容圖像檢索中的特征性能評價[J].計算機(jī)研究與發(fā)展， 2003， 40 （11）： 1566-1570.

篇4

關(guān)鍵詞：S3C2410；Linux；遠(yuǎn)程監(jiān)控；Web服務(wù)器

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）19-4515-03

基于嵌入式Linux遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，在一定程度上充分結(jié)合Internet網(wǎng)絡(luò)的廣泛性及其應(yīng)用性，同時融合了嵌入式系統(tǒng)具有明顯的容易移植的特性，且在實用性方面具有很廣闊的應(yīng)用開發(fā)前景，也是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方面的發(fā)展方向。通過該系統(tǒng)，用戶可以直接通過Internet瀏覽器對現(xiàn)場的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，操作安全可靠。ARM 處理器具有更高的穩(wěn)定性， 且資源占用少、系統(tǒng)集成度高、硬件干擾少， 能較好地應(yīng)用于所需的控制，嵌入式Linux系統(tǒng)是使用源代碼公開的、免費的操作系統(tǒng)，且為微控制系統(tǒng)的開發(fā)提供了良好的任務(wù)管理平臺和底層驅(qū)動平臺， 也為上層軟件模塊的管理提供了有力的保證。

1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)匯集了多項技術(shù)，在結(jié)構(gòu)和功能上要設(shè)計合理，利用現(xiàn)有資源去實現(xiàn)各個功能和模塊，根據(jù)整個系統(tǒng)的功能和要求，來選擇一個合理的總體設(shè)計方案。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的功能設(shè)計按照以下主要環(huán)節(jié)展開，對圖像和溫度數(shù)據(jù)的采集和相關(guān)處理，當(dāng)客戶端有申請響應(yīng)時，根據(jù)響應(yīng)，傳送給客戶相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。本系統(tǒng)的總體功能方案如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件組成

嵌入式設(shè)備在嵌入式系統(tǒng)硬件系統(tǒng)中也是不可或缺的一個部分，除了核心控制部件以外，還有其它不可或缺的部件用于完成數(shù)據(jù)測量、調(diào)試和對調(diào)試結(jié)果進(jìn)行顯示等，包括傳感器、電子部件、機(jī)械部件等，都可以算作嵌入式設(shè)備。目前常用的嵌入式設(shè)備按照功能可分為存儲設(shè)備、通信設(shè)備以及顯示設(shè)備三類。本系統(tǒng)采用的三星公司的S3C2410，主頻可達(dá)203MHz。它的硬件功能主要有：64M字節(jié)的SDRAM，是由兩片K4S561632組成，主要工作在32位模式下；64M字節(jié)的NAND Flash，采用K9F1208，可以兼容16M，32M或者128M字節(jié)；10M以太網(wǎng)接口，采用CS8900Q3，帶有傳輸和連接指示燈；2個USB HOST接口，符合USB1.1；還有SD卡接口等。其硬件框圖如圖2所示。

3 系統(tǒng)軟件組成

3.1 交叉編譯環(huán)境搭建

在一般的計算機(jī)系統(tǒng)之中，都有足夠的系統(tǒng)資源，能夠方便的對其進(jìn)行編譯和調(diào)試，但是在Linux系統(tǒng)之中，其內(nèi)核資源相對來說并不完整，它并沒有相關(guān)的交叉編譯工具，由此，本系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境是Red Hat Linux版本操作系統(tǒng)，使用的內(nèi)核版本是Linux2.6，交叉編譯工具鏈3.3.2，其安裝步驟如下：

1）在本系統(tǒng)使用的相關(guān)目錄下建立名的arm的目錄

[root@localhost zyx]#mkdir arm

2）使用復(fù)制命令，將cross-3.3.2.tar.bz2復(fù)制到arm目錄下

[root@localhost zyx]#cp cross-3.3.2.tar.bz2 /arm

3）使用tar命令，對工具鏈進(jìn)行解壓

[root@localhost zyx]#tar zxvf arm/cross-3.3.2.tar.bz2

這樣在arm目錄下生成一個工具鏈文件夾

4）對環(huán)境變量進(jìn)行編寫和修改

在該路徑下，使用編輯命令 vi /etc/profile ，在此文件中找到：pathmunge/usr/local/sbin一行，在它下面增加環(huán)境變量設(shè)置如下：pathmunge/usr/local/arm/3.3.2/bin，這樣交叉編譯工具鏈搭建成功。

3.2 配置移植嵌入式Linux內(nèi)核

因為嵌入式系統(tǒng)的硬件環(huán)境各不相同，而嵌入式Linux操作系統(tǒng)并不為特定的處理器設(shè)計，所以需要針對不同的嵌入式系統(tǒng)硬件平臺對Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行定制和裁剪，修改操作系統(tǒng)內(nèi)核中與硬件相關(guān)的代碼，使其在特定的CPU上運行起來。該文使用的內(nèi)核源代碼是三星公司為s3c2410微處理器的內(nèi)核源碼，版本是linux-2.6.8.1.tar.bz2。

1）解壓linux-2.6.8.1.tar.bz2到目錄/arm下

[root@localhost zyx]#tar zxvf linux-2.6.8.1.tar.bz2

將生成linux-2.6.8.1目錄

2）修改交叉編譯器

內(nèi)核目錄下Makefile文件記錄著內(nèi)核各個模塊組織關(guān)系及變異關(guān)系。修改交叉編譯器：

ARCH=arm

CROSS_COMPILE=arm-linux-

3）執(zhí)行make menuconfig內(nèi)核配置命令，進(jìn)入Linux內(nèi)核配置界面，即對內(nèi)核進(jìn)行選擇配置剪裁。

3.3 Bootloader簡介及移植

在嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，內(nèi)核在運行之前，也同樣要運行一段啟動程序，就是BootLoader，運行此程序可以對整個硬件設(shè)備進(jìn)行初始化，為內(nèi)核系統(tǒng)的調(diào)用提供一個最佳的系統(tǒng)工作環(huán)境，使系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)。目標(biāo)板上電之后或者復(fù)位之后，首先執(zhí)行引導(dǎo)程序（Bootloader），來初始化內(nèi)存等硬件，之后把壓縮的映像加載到內(nèi)存之中，最后在跳轉(zhuǎn)到內(nèi)存映像入口來執(zhí)行。Bootloader的功能決定了在引導(dǎo)Linux系統(tǒng)時，必須要使用Bootloader，除非修改了linux內(nèi)核。

常見的公開源代碼的bootloade：有U-BOOT， GRUB， VIVI， LILO等，其中vivi是韓國mizi公司為ARMS處理器專門設(shè)計bootloader。因此，我們將vivi移植到S3C2410就相對比較簡單。主要是根據(jù)具體的板級硬件通過修改vivi/arch/s3c2410/smdk.c文件設(shè)置NAND Flash分區(qū)。然后再運行make clean，make menuconfig， make命令，將會得到vivi的二進(jìn)制文件。連接pc機(jī)的并口和目標(biāo)板上的JTAG口，用SJF2410工具將vivi的二進(jìn)制文件燒寫到NAND FLASH中。

4 結(jié)論

基于嵌入式Linux遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，在一定程度上充分結(jié)合了Internet網(wǎng)絡(luò)的廣泛性及其應(yīng)用性，同時融合了嵌入式系統(tǒng)具有明顯的容易移植的特性，且在實用性方面具有很廣闊的應(yīng)用開發(fā)前景，也是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方面的發(fā)展方向。本系統(tǒng)采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，結(jié)合相關(guān)的軟硬件技術(shù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程系統(tǒng)監(jiān)控，且監(jiān)控系統(tǒng)在功能上基本完善，達(dá)到整個系統(tǒng)設(shè)計的基本要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐士強(qiáng).基于ARM9的嵌入式Linux系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D].南京：南京郵電大學(xué)，2012.

[2] 鄒穎婷，李紹榮.ARM9上的嵌入式Linux系統(tǒng)移植[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2009（06）：43-45.

[3] 冷玉林，鐘將.基于ARM的嵌入式Linux系統(tǒng)構(gòu)建[J].計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2010（11）：23-26.

[4] 吳才章.基于ARM的圖像采集與顯示系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2010（3）：118-122.

[5] 李曉光，吉榮廷，張立峰.基于嵌入式Linux和ARM9的視頻采集系統(tǒng)[J].電子測量技術(shù)，2009（2）： 102-104.

[6] 高強(qiáng)，鄭曉慶，陳敏.嵌入式Linux的家用無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J].自動化與儀表，2010（5）：47-51.

[7] 鄧威威，何衍.無操作系統(tǒng)的Web遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].機(jī)電工程，2012（4）：490-492.

[8] 李宇麗.基于ARM的嵌入式Linux系統(tǒng)的研究及應(yīng)用[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2007.

篇5

關(guān)鍵詞：通用無線分組業(yè)務(wù)； 數(shù)據(jù)采集； 遠(yuǎn)程監(jiān)控； GPRS

中圖分類號：TN911-34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-373X(2011)17-0205-03

Remote Monitoring System Based on GPRS

DU Xiao-ting, LI Mei-lian

(Department of Information and Communication, Sanlian university, Hefei 230601, China)

Abstract： In order to improve the real-time performance and reliability of modern remote monitoring systems, and promote the intelligence and informatization of industrial monitering systems, an overall design scheme of the remote monitoring system based on GPRS (general packet radio data service) is adopted. GPRS is the multiple business collection which takes the modes of the end-to-end grouping transmission and exchange to send and receive high-speed data, low-speed data and signaling for the users. It plays a very important role in power system, oil exploration, water conservancy, transportation and other fields.

Keywords： general packet radio service; data collection; remote monitoring; GPRS

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域中有著十分重要的意義。在許多工業(yè)場合,尤其是對于一些分散的、無人值守的現(xiàn)場,需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行定時采集從而進(jìn)行監(jiān)控。但隨著儀器儀表的數(shù)字化和無線通信技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)可方便實現(xiàn)遠(yuǎn)程儀表的測量、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作和狀態(tài)的監(jiān)測，非常有利遠(yuǎn)程設(shè)備的數(shù)據(jù)抄表、數(shù)據(jù)管理和設(shè)備維護(hù)，很大程度上降低了用戶的維護(hù)成本，更加有利于生產(chǎn)商的售后服務(wù)質(zhì)量，因此遠(yuǎn)程監(jiān)控終端裝置的研發(fā)具有實際意義。因此,提出了一種基于GPRS(General Packet Radio Service)的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。通用分組無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(GPRS)是以端對端的分組傳輸與交換方式為用戶提供的發(fā)送和接收高速數(shù)據(jù)、低速數(shù)據(jù)以及信令的多種業(yè)務(wù)集合。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

能夠滿足系統(tǒng)的基本需求，并充分考慮系統(tǒng)的擴(kuò)展能力，遠(yuǎn)程監(jiān)控終端自動完成儀表模擬信號、數(shù)字量、開關(guān)量和采集及故障狀態(tài)指示，定時采集現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)和各種狀態(tài)并保存記錄。終端設(shè)備與遠(yuǎn)程服務(wù)器的通信可控，方式多樣，終端數(shù)據(jù)庫本地/遠(yuǎn)程實時查詢，充分節(jié)約通信成本。

系統(tǒng)的整體框圖如圖1所示。

1.1 模擬量輸入電路

模擬量輸入電路包括取樣電路、低通濾波、電壓變換、驅(qū)動隔離和限幅保護(hù)。取樣電路實現(xiàn)將傳感器的4~20 mA的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；電壓變換電路實現(xiàn)取樣電壓的調(diào)整滿足微處理器A/D通道輸入電壓的要求；低通濾波則消除模擬通道上的工頻干擾和高頻干擾等；驅(qū)動隔離實現(xiàn)輸入通道的阻抗匹配；限幅電路使A/D通道輸入電壓在規(guī)定電壓范圍，保護(hù)A/D轉(zhuǎn)換通道。如圖2所示。

1.2 開關(guān)量輸入電路

開關(guān)量輸入電路由限流電阻、濾波電容、穩(wěn)壓管、光耦和輸入緩沖器組成，電路圖如圖3所示。

1.3 開關(guān)量輸出電路

開關(guān)量輸出電路由輸出鎖存器、光耦和驅(qū)動器(開極電極輸出)組成，電路圖如圖4所示。

1.4 終端小系統(tǒng)電路

終端小系統(tǒng)電路由復(fù)位電路、看門狗電路、振蕩電路和微控制器構(gòu)成。其中看門狗電路可防止系統(tǒng)運行時的程序死鎖，電源電壓下降時看門狗電路產(chǎn)生硬件復(fù)位信號使系統(tǒng)正常復(fù)位。微控制器可選用與51兼容的C8051F02x系列單片機(jī)，內(nèi)部資源豐富，具體特性如下：

C8051F020/1/2/3器件是完全集成的混合信號系統(tǒng)級MCU 芯片，具有64個數(shù)字I/O引腳(C8051F020/2)或32個數(shù)字I/O引腳(C8051F021/3)。下面列出了一些主要特性:

(1) 高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051 兼容的CIP-51內(nèi)核(可達(dá)25 MIPS)；

(2) 全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口(片內(nèi))；

(3) 真正12 位(C8051F020/1)或10 位(C8051F022/3)、100 KSPS的8 通道ADC，帶PGA和模擬多路開關(guān)；

(4) 真正8位500 KSPS的ADC，帶PGA和8通道模擬多路開關(guān)；

(5) 兩個12位DAC，具有可編程數(shù)據(jù)更新方式；

(6) 64 KB可在系統(tǒng)編程的FLASH存儲器；

(7) 4 352(4 096+256) B的片內(nèi)RAM；

(8) 可尋址64 KB地址空間的外部數(shù)據(jù)存儲器接口；

(9) 硬件實現(xiàn)的SPI，SMBus/I2C和兩個UART串行接口；

(10) 5個通用的16位定時器；

(11) 具有5個捕捉/比較模塊的可編程計數(shù)器/定時器陣列；

(12) 片內(nèi)看門狗定時器、VDD監(jiān)視器和溫度傳感器。

具有片內(nèi)VDD監(jiān)視器、看門狗定時器和時鐘振蕩器的C8051F020/1/2/3是真正能獨立工作的片上系統(tǒng)。所有模擬和數(shù)字外設(shè)均可由用戶固件使能/禁止和配置。FLASH存儲器還具有在系統(tǒng)重新編程能力，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲，并允許現(xiàn)場更新8051固件。

片內(nèi)JTAG調(diào)試電路允許使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)上的產(chǎn)品MCU 進(jìn)行非侵入式(不占用片內(nèi)資源)、全速、在系統(tǒng)調(diào)試。該調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持?jǐn)帱c、觀察點、單步及運行和停機(jī)命令。在使用JTAG調(diào)試時，所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都可全功能運行。

每個MCU都可在工業(yè)溫度范圍(-45~+85 ℃)內(nèi)用2.7~3.6 V的電壓工作。端口I/O，RST和JTAG引腳都容許5 V的輸入信號電壓。

1.5 外部存儲電路

外部存儲電路選用非易失性存儲器(掉電保存數(shù)據(jù))，主要是用于存儲終端參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)。存儲芯片可根據(jù)數(shù)據(jù)的容量和更新周期進(jìn)行選型，在保存數(shù)據(jù)量小，更新頻率的應(yīng)用中可選用E2PROM(理論擦除次數(shù)10 000次)，而在大容量和更新頻率高的應(yīng)用中選用FRAM(鐵電存儲器，理論擦除次數(shù)100億次)較合適。典型應(yīng)用電路圖如圖5所示。

1.6 終端日歷時鐘的設(shè)計方案

終端時鐘是系統(tǒng)設(shè)計的一個重要部分，終端的諸多操作均以該時鐘為基準(zhǔn)，包括狀態(tài)信息的記錄、歷史數(shù)據(jù)查詢和遠(yuǎn)程控制等，要求設(shè)計一個可靠且實用的時間基準(zhǔn)。

本終端采用Xicor公司的X1226RTC芯片來設(shè)計終端日歷，X1226是一個帶有時鐘日歷兩路報警512×8位的E2PROM振蕩器補(bǔ)償和電池切換的實時時鐘，它以秒、分、時、日、星期、月和年為單位跟蹤時間，具有閏年校正和對2000年問題及小于31天的月自動調(diào)整的功能。在備用電池供電下，可保證主電源掉電后時鐘芯片的RTC仍可正常工作。它采用標(biāo)準(zhǔn)的I2C接口方式，非常方便與帶I2C接口MCU進(jìn)行通信，其獨特的軟件校準(zhǔn)功能不僅節(jié)省硬件成本，消除了硬件方式校準(zhǔn)中因校準(zhǔn)元器件老化因素帶來的時間誤差，極大程度上提高了RTC的準(zhǔn)確性和可靠性。

X1226采用標(biāo)準(zhǔn)的I2C接口，C8051F02X也配置了標(biāo)準(zhǔn)的I2C接口，因此X1226可以直接與C8051F02X連接。X1226與MCU的連接如圖6所示。

1.7 GPRS通信電路

GRPS通信電路主要由電源電路、GPRS模塊、SIM接口電路和串行接口電路部分構(gòu)成。其核心部分是GPRS模塊，比較成熟的有Wavecom的Q24系列與SIMCOM的SIM300系列模塊，它們均支持GSM和GPRS兩種模式。模塊的主要電路如圖7所示。

2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

軟件系統(tǒng)由底層驅(qū)動以及應(yīng)用軟件組成。

監(jiān)控終端系統(tǒng)軟件系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)量采集、處理和存儲，遠(yuǎn)程通信和系統(tǒng)管理等功能，能實現(xiàn)現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)的現(xiàn)場處理與遠(yuǎn)程傳輸應(yīng)用。另外，還可以利用GPRS通道實現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)的遠(yuǎn)程更新等擴(kuò)展功能。具體包括以下功能模塊：

數(shù)據(jù)采集模塊(A/D)；

開關(guān)量輸入數(shù)據(jù)采集模塊；開關(guān)量輸出模塊；

數(shù)據(jù)庫管理模塊(包括數(shù)據(jù)查詢和RTC管理)；

通信模塊；系統(tǒng)升級模塊(擴(kuò)展功能，需MCU的支持)。

3 結(jié) 論

遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛，本文對遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的硬件電路組成做了詳細(xì)的介紹，提出了基于GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，在電力系統(tǒng)、石油勘測、水利、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域有著非常重要的作用，采用GPRS技術(shù)使得無線監(jiān)控系統(tǒng)的實時性、可靠性有了很大的提高，進(jìn)一步促進(jìn)了工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的智能化和信息化。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］宋琦,江福椿.基于GPRS無線監(jiān)控系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[J].信息技術(shù),2010(2):59-61.

［2］楊菁,余成波,胡曉倩.GPRS技術(shù)及其應(yīng)用探析[J].重慶工學(xué)院學(xué)報,2004(1）:30-33.

［3］洪自成.基于GPRS的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)器的設(shè)計[J].自動化信息,2009（6）:44-46.

［4］俸皓,羅蕾.用GPRS實現(xiàn)遠(yuǎn)程環(huán)保監(jiān)控[J].成都信息工程學(xué)院學(xué)報,2005（1）:88-91.

［5］張新紅,吳金強(qiáng).基于GPRS的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)[J].機(jī)械管理開發(fā),2008(1):93-95.

［6］劉寧,馮偉,陸林生.基于GPRS的無線數(shù)據(jù)傳輸終端的設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2008,31(1):33-35,40.

［7］張小強(qiáng),楊放春.一種基于GPRS技術(shù)的無線監(jiān)控系統(tǒng)[J].中國數(shù)據(jù)通信,2004,6(11):92-96.

篇6

關(guān)鍵詞：計算機(jī)；遠(yuǎn)程；監(jiān)控系統(tǒng)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們已經(jīng)不能滿足于在監(jiān)控現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控了，而是希望在有Internet保證的情況下隨時隨地的對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，即遠(yuǎn)程監(jiān)控。

1系統(tǒng)架構(gòu)和設(shè)計流程

該系統(tǒng)分為客戶端程序和服務(wù)器端程序在使用前需要將客戶端安裝到主控端電腦上，將服務(wù)器端程序安裝到被控端電腦上控制的過程一般是先在被控端電腦上執(zhí)行服務(wù)器端程序。然后在控制端電腦上執(zhí)行客戶端程序，與服務(wù)器端程序建立一個特殊的遠(yuǎn)程服務(wù)，然后通過這個遠(yuǎn)程服務(wù)，使用各種遠(yuǎn)程控制功能發(fā)送遠(yuǎn)程控制命令，控制服務(wù)器中的各種應(yīng)用程序的運行通過遠(yuǎn)程控制軟件，可以進(jìn)行很多方面的遠(yuǎn)程操作，包括獲取目標(biāo)電腦屏幕圖像，記錄并提取遠(yuǎn)端鍵盤事件、鼠標(biāo)事件，對文件的操作等網(wǎng)速瓶頸是很多網(wǎng)絡(luò)程序必須考慮的問題，遠(yuǎn)程控制也不例外。獲取被控電腦圖像的過程，實際上就是服務(wù)器端傳輸一幅屏幕的圖片到客戶端的過程，這個過程需要傳輸大量的數(shù)據(jù)，這涉及到如何對屏幕圖片數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮(有損或者無損)另外，什么時候發(fā)送屏幕圖片數(shù)據(jù)，是不是每次都需要發(fā)送整個屏幕的數(shù)據(jù)，這些都是遠(yuǎn)程控制必須面對的問題。

2遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)面臨的安全威脅

2.1對硬件實體的攻擊。這類威脅和攻擊是針對遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的一些設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)和通信線路而言的，如各種自然災(zāi)害、認(rèn)為破壞、操作失誤、設(shè)備鼓掌、電磁干擾、被盜等多種不安全的因素所致的物質(zhì)財產(chǎn)損失、數(shù)據(jù)資料損失等。

2.2對信息的威脅和攻擊。這類威脅和攻擊是針對遠(yuǎn)程監(jiān)控時傳送的重要及敏感的信息。這些信息往往成為不法分子和黑客攻擊的主要對象。這些信息無論是無意地泄露，或是有意地竊取，都會造成直接或間接的損失。

2.3計算機(jī)犯罪。計算機(jī)犯罪是指一切借助計算機(jī)技術(shù)或利用暴力、非暴力手段攻擊、破壞計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不法行為。暴力事件如武力摧毀；非暴力形式卻多種多樣，如數(shù)據(jù)欺騙、制造陷阱、邏輯炸彈、監(jiān)聽竊聽、黑客攻擊等等。

2.4技術(shù)缺陷。由于認(rèn)識能力和技術(shù)發(fā)展的局限性，在遠(yuǎn)程監(jiān)控所需的硬件和軟件的設(shè)計過程中，難免留下技術(shù)缺陷，由此可造成系統(tǒng)的安全隱患。其次，網(wǎng)絡(luò)硬件、軟件產(chǎn)品多數(shù)依靠進(jìn)口，許多網(wǎng)絡(luò)黑客就是通過微軟操作系統(tǒng)的漏洞和后門而進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的。

2.5計算機(jī)病毒。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的病毒有4萬多種，而且新病毒還在不斷出現(xiàn)]。由于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)一般是基于Internet的，所以它也受到病毒的威脅。

3關(guān)鍵技術(shù)的具體實現(xiàn)

3.1消息模擬技術(shù)。在一般的應(yīng)用程序中，用戶敲擊鍵盤或者單擊鼠標(biāo)的消息都是首先被外設(shè)的驅(qū)動程序所截獲，然后外設(shè)將這些消息加入系統(tǒng)的消息隊列。這樣應(yīng)用程序就可以從窗口消息隊列中得到該消息并進(jìn)行相應(yīng)的處理但對于某些應(yīng)用程序，它無法提供外設(shè)的輸入，所以需要自己模擬這些外設(shè)消息并將其直接發(fā)送到系統(tǒng)的消息隊列中去這樣的技術(shù)被稱為消息模擬對于遠(yuǎn)程控制來說，客戶端程序可以隨意操作服務(wù)器，吐土就意味著服務(wù)器端程序必須模擬客戶端的鼠標(biāo)、鍵盤消息。

3.2桌面圖形圖像數(shù)據(jù)采用桌面網(wǎng)格化傳送。如果每次都將服務(wù)器的全屏數(shù)據(jù)傳向客戶端，則會嚴(yán)重地影響服務(wù)器的正常工作。例如，一個典型的Windows顯示配置為1024~768，顏色數(shù)為24位真彩色，這不但要占用大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，同時也將影響WindoWS系統(tǒng)對其他正常任務(wù)的處理與響應(yīng)，為了減少屏幕更新時的數(shù)據(jù)傳輸量?？刹扇【W(wǎng)格化的方法，把桌面屏幕劃分成若干個規(guī)則的大小相同的網(wǎng)格，屏幕數(shù)據(jù)的傳輸以網(wǎng)格為單位客戶端每次提出Redesh請求時，服務(wù)器只向客戶端傳送其屏幕上發(fā)生變化的網(wǎng)格圖像數(shù)據(jù)，由于桌面屏幕的抓取與傳送是一個連續(xù)的過程，通常在一個較短的時間間隔內(nèi)屏幕上往往只有局部發(fā)生變化，甚至不變化。

3.3對于桌面圖形圖像數(shù)據(jù)編碼算法的設(shè)想。將整個屏幕上所有網(wǎng)格組成的幀稱作I幀，將僅含有屏幕上變化區(qū)域的網(wǎng)格組成的幀稱作P幀，可見，每當(dāng)客戶端發(fā)出Redesh請求時，服務(wù)器都將發(fā)送P幀給客戶端，但服務(wù)器在第一次響應(yīng)Refresh請求時，發(fā)送的幀實際上是一個I幀。在具體實現(xiàn)時，對于I幀中的網(wǎng)格圖像數(shù)據(jù)可采用直接獲取并傳送其原始的圖像數(shù)據(jù)：而P幀中的網(wǎng)格數(shù)據(jù)則是對應(yīng)網(wǎng)格中新屏幕數(shù)據(jù)減去舊屏幕數(shù)據(jù)的差值，即P幀中的網(wǎng)格圖像數(shù)據(jù)實際是對應(yīng)網(wǎng)格的“差圖”I幀采用Hufman算法壓縮，P幀采用RLE(RunLengthEncoding)算法壓縮在計算機(jī)桌面屏幕上，經(jīng)常存在有大量的塊狀和條形區(qū)域，它們具有相同的背景顏色，在網(wǎng)格圖像數(shù)據(jù)中它們占據(jù)了絕大多數(shù)，可見對I幀采用Hufman壓縮較合適由于每個像素的彩色數(shù)據(jù)由3Bytes組成，即使相鄰的兩個像素顏色一樣，在對應(yīng)的6Bytes彩色數(shù)據(jù)中，相鄰字節(jié)的值不一定相同，只是相隔2Bytes肯定相同，若采用RLE壓縮，可能適得其反，造成壓縮后的數(shù)據(jù)量反而會增大對于P幀，由于網(wǎng)格中的數(shù)據(jù)實際是對應(yīng)網(wǎng)格的“差圖”，如果網(wǎng)格內(nèi)部有變化的屏幕內(nèi)容不多，則“差圖”中必然有大量的零。對于這樣的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，Hufman算法的壓縮速度和壓縮率都比不上RLE算法。

篇7

關(guān)鍵詞：車聯(lián)網(wǎng)；防盜；遠(yuǎn)程監(jiān)控；電話通知；行車記錄儀

中圖分類號： TN4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）18-152-2

1 系統(tǒng)設(shè)計

整個系統(tǒng)置于汽車上，主控制器STM32連接電容觸摸屏，進(jìn)行系統(tǒng)的模式選擇。車輛靜止時，通過三軸加速度傳感器感知車輛異常情況。當(dāng)有異常情況發(fā)生時，系統(tǒng)通過GSM模塊自動撥打電話通知車主。車主掛斷電話后打開安裝于手機(jī)上的車輛防盜監(jiān)控軟件，車載攝像頭通過USB連接路由器，智能設(shè)備在與路由器密碼配對成功后，可獲取車輛周邊的視頻，該視頻通過WIFI網(wǎng)絡(luò)實時地傳給車主。車輛被盜時系統(tǒng)通過發(fā)送CAN幀，控制汽車重新上鎖、切斷油路。

2 硬件設(shè)計

系統(tǒng)分為車載端和手機(jī)端，車載端以STM32為開發(fā)平臺，電容液晶屏設(shè)計人機(jī)界面，方便用戶操作；攝像頭CFM111-250能夠?qū)崟r地獲取車輛的周邊環(huán)境，三軸加速度傳感器用于檢測車輛是否震動，車輛有異常情況時SIM900型GSM 模塊開始自動撥打車主的電話。手機(jī)端通過OPENWRT路由器構(gòu)建的局域網(wǎng)進(jìn)行視頻的傳輸與接收。系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖，如圖1所示。

該監(jiān)控系統(tǒng)安裝于汽車上運行，車載端通過電容觸摸屏進(jìn)行功能選擇，電容觸摸屏支持5點觸摸，分辨率800*480，主控制器為“Cortex-M3”內(nèi)核的STM32處理器。兩種工作模式如下：

①安全管家。

當(dāng)車輛被人或其他物體觸碰時，三軸加速度傳感器MMA7455可以檢測到車輛的震動信號， 基于STM32平臺編程實現(xiàn)對觸碰情況的判別：首先采用濾波算法進(jìn)行處理，去除噪聲；然后結(jié)合攝像頭圖像使用智能算法實現(xiàn)惡意觸碰的判別，依據(jù)智能處理結(jié)果決定是否向車主發(fā)出撥打電話的請求。撥打電話的功能通過SIM900型GSM 模塊實現(xiàn)。如果車主在汽車周邊WIFI覆蓋范圍內(nèi)，接到監(jiān)控器發(fā)出的車輛告警電話信號后，可以打開手機(jī)中的車輛防盜監(jiān)控軟件，查看車載攝像頭獲取的視頻，此視頻由openWRT路由器通過WIFI傳送，根據(jù)視頻內(nèi)容，車主決定是否親自到停車點查看車輛，如果發(fā)現(xiàn)盜車賊在盜車，可以開啟拍照/錄像功能獲取盜車賊的作案證據(jù)。

②行車記錄儀模式。

當(dāng)選擇行車記錄儀模式時，打開主攝像頭，CAM111-250攝像頭分辨率為640*480的VGA級別。主攝像頭的視頻信號自動記錄在SD/TF卡中，STM32通過DMA控制的SDIO模式連接SD/TF卡。將視頻信息記錄在SD/TF卡上，卡的空間可用于循環(huán)錄制。

3 軟件設(shè)計及測試

3.1 軟件功能介紹

本設(shè)計所用的車輛防盜監(jiān)控軟件是在Android開發(fā)環(huán)境下用Java和XML語言混合編程實現(xiàn)的。

主要包括以下功能：

①實時查看車輛周圍的環(huán)境，確定車輛的安全狀態(tài)，車主通過此視頻決定是否親自去停車點查看車輛。

②保存必要的圖片/視頻。車主發(fā)現(xiàn)有盜車或者損壞車輛的現(xiàn)象時，通過開啟拍照/錄像功能保存證據(jù)。

③WIFI信號可以多設(shè)備接入，行車的過程中，車主、乘客都可隨時抓拍車輛周邊情況。特別在出現(xiàn)輕微剮蹭等意外事故的時候，可以第一時間拍攝取證。

3.2 防盜監(jiān)控流程圖

3.3 監(jiān)控軟件測試

測試平臺：Android 4.2.2。

功能：接收通過WiFi網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)能囕d攝像頭獲取的視頻；通過拍照或錄像鍵對視頻進(jìn)行有選擇地保存。當(dāng)汽車持續(xù)晃動，車主接到“安全管家”打來的電話，看視頻確認(rèn)車輛被盜，可以選擇通過手機(jī)控制車載平臺發(fā)送CAN幀，從而控制車內(nèi)MCU重新為汽車上鎖，并切斷發(fā)動機(jī)油路。（仿真平臺測試成功。）

4 總結(jié)

本系統(tǒng)采用了WIFI遠(yuǎn)程攝像頭與本地攝像頭相結(jié)合，通過GSM模塊，三軸加速度傳感器基于STM32平臺實現(xiàn)了“安全管家”和行車記錄儀兩大功能，通過測試表現(xiàn)出了較好的穩(wěn)定性，來保證車主愛車各種工作狀態(tài)下的安全。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王雨，陳常嘉，董巖磊.基于加速度傳感器的車輛防盜技術(shù)研究[J].計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2013，23（5）：135-137.

[2] 劉洋.基于GSM的汽車防盜報警系統(tǒng)[D].內(nèi)蒙古大學(xué)，2012.

[3] 張學(xué)武，何玉鈞.基于WiFi的遠(yuǎn)程視頻傳輸智能機(jī)器人設(shè)計[J].電子科技，2013，26（2）：4-7.

[4] 許炳華.基于STM32和CAN總線的J1939協(xié)議的研究[D].桂林電子科技大學(xué)，2013.

[5] 牛躍聽，周立功，方舟.CAN總線嵌入式開發(fā)：從入門到實戰(zhàn)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2012.

[6] 黃友，張向文，許勇.基于CAN和GPRS技術(shù)的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機(jī)測量與控制，2013，8：2168-2170.

篇8

近年來，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，為遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)軟件越來越受到人們的重視，其實用性也毋庸質(zhì)疑?；贘AVAC/S遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)軟件突破了空間的限制，使用者不用親臨，在自己的電腦面前就能輕松的實現(xiàn)對被監(jiān)控端機(jī)器的監(jiān)控。本系統(tǒng)采用Java網(wǎng)絡(luò)編程和Java圖形編程實現(xiàn)。筆者在開發(fā)過程中將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與遠(yuǎn)程監(jiān)控理論基礎(chǔ)相結(jié)合，實現(xiàn)了以下功能：能連續(xù)獲得被監(jiān)控端機(jī)器屏幕變化；實現(xiàn)被監(jiān)控端硬盤文件的上傳、下載；實現(xiàn)對鼠標(biāo)、鍵盤的模擬；實現(xiàn)在遠(yuǎn)程機(jī)器上執(zhí)行任意DOS命令；遠(yuǎn)程關(guān)機(jī)、遠(yuǎn)程重啟計算機(jī)，方便了用戶監(jiān)視和操作被監(jiān)控端機(jī)器。本系統(tǒng)從系統(tǒng)需求分析、概要設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計到具體的編碼實現(xiàn)和后期的代碼優(yōu)化、功能測試都嚴(yán)格遵循了軟件工程的思想。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程監(jiān)控；JavaRobot；屏幕截??；JavaSocket

系統(tǒng)需求分析及理論基礎(chǔ)

2.1系統(tǒng)需求分析

2.1.1系統(tǒng)功能需求

1．連續(xù)獲得被控端機(jī)器屏幕變化。

2．實現(xiàn)被控端硬盤文件的上傳、下載。

3．實現(xiàn)對鼠標(biāo)、鍵盤的模擬。

4．實現(xiàn)在被控端機(jī)器上執(zhí)行任意DOS命令。

5．遠(yuǎn)程關(guān)機(jī)、遠(yuǎn)程重啟計算機(jī)。

2.1.2其他需求

1．系統(tǒng)實用，界面操作簡便。

2．被監(jiān)控端自動隱藏運行。

被監(jiān)控端將隨電腦啟動而自動運行，運行時默認(rèn)無任何可見界面。

2.2系統(tǒng)開發(fā)原理及關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1系統(tǒng)開發(fā)原理

本系統(tǒng)是利用類java.awt.robot中的屏幕截取和鼠標(biāo)、鍵盤自動控制功能，然后加上網(wǎng)絡(luò)傳輸功能來完成來完成截屏和遠(yuǎn)程控制的。

2.2.2系統(tǒng)運行概述

1．啟動被監(jiān)控端，打開指定的UDP端口號。用于讀取命令。

2．被監(jiān)控端讀取命令（命令格式為ordername:port）ordername為命令名字，port為主控端打開的TCP端口。

3．接到主控端連接后，被監(jiān)控端就對當(dāng)前用戶的桌面采用屏幕截取，然后發(fā)送給主控端。依被監(jiān)控端設(shè)計的不同，可以設(shè)定屏幕截取的時間間隔，時間間隔短一點就可以獲得連續(xù)屏幕變化了。

4．主控端在畫布上對鼠標(biāo)、鍵盤事件進(jìn)行監(jiān)聽，被監(jiān)控端重演主控端上的事件

5．主控端和被監(jiān)控端讀取和發(fā)送數(shù)據(jù)，分別來實現(xiàn)文件上傳和下載。

6．在被監(jiān)控端實現(xiàn)DOS命令的執(zhí)行。

2.2.3系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

系統(tǒng)使用的關(guān)鍵技術(shù)就是Java網(wǎng)絡(luò)編程和Java圖形編程。用Java網(wǎng)絡(luò)編程實現(xiàn)主控端和被監(jiān)控端的通訊（命令收發(fā)、數(shù)據(jù)傳送），用Java圖形編程完成主控端控制界面的編寫。具體應(yīng)用如下：

1．實現(xiàn)主控端（服務(wù)器）與被監(jiān)控端（客戶端）之間的通訊。

——用JavaSocket來實現(xiàn)。

2．用Java采集事件，封裝成消息，用于發(fā)送。

——在主控端機(jī)器上采集事件(一般只不過是鍵盤和鼠標(biāo)的事件)，然后封裝成消息類傳輸?shù)奖槐O(jiān)控端。

3．在被監(jiān)控端上重演主控端的動作事件。

——在被監(jiān)控端運行client端，接收消息，如果主控端有請求操作的消息，用Robot截下當(dāng)前屏幕，傳給主控端，主控端顯示被監(jiān)控端的屏幕，是一個位圖；然后接收在這個位圖上的鼠標(biāo)事件和鍵盤事件，并把鼠標(biāo)位置(位圖上的坐標(biāo)換算成對應(yīng)的屏幕上的坐標(biāo))和鍵值送到被監(jiān)控端上，在被監(jiān)控端上重演同樣的事件。

2.3系統(tǒng)的開發(fā)平臺

JDK1.5.0，Eclipse3.1，WindowsXPProfessional

2.3.1Eclipse介紹

篇9

關(guān)鍵詞:GPRS;遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng);無線組網(wǎng)

中圖分類號:TP273文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-3044(2010)02-460-02

GPRS-based Remote Monitoring System of Water

GAO Zhi-lin1,2, WANG Jin-hai1

(1.Tianjin Polytechnic University, School of Information, Tianjin 300160, China; 2.Langfang Advanced Technician School, Langfang 065000, China)

Abstract: The use of GPRS wireless data network for data communication platform to achieve water pumping station for remote data collection, monitoring, transmission and control to achieve the right purpose of a remote pumping station unattended.

Key words: GPRS; remote monitoring system; wireless networking

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人類社會已進(jìn)入信息時代。水利信息化建設(shè),就是充分利用現(xiàn)代信息技術(shù),開發(fā)和利用水利信息資源,包括對水利相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸、存儲、處理和利用,同時,為了更好的提高效率,節(jié)省人力資源,也要對供水相關(guān)設(shè)施進(jìn)行遠(yuǎn)程控制及監(jiān)測,提高水利信息資源的應(yīng)用水平和共享程度,從而全面提高水利建設(shè)和水務(wù)處理的效能及效益。中小城市自來水泵房遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)就是在這一背景下提出的,是我國水利信息化建設(shè)的重要組成部分。本系統(tǒng)利用現(xiàn)有信息監(jiān)測設(shè)備,以中國移動GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)為數(shù)據(jù)通信平臺,實現(xiàn)城市內(nèi)各個大的自來水泵房的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集,監(jiān)測,傳輸以及控制,從而達(dá)到對遠(yuǎn)端泵房無人職守的目的。

1 GPRS介紹

GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)(GeneralPacketRadio Service)的英文簡稱,是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù),目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS采用與GSM同樣的 無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的TDMA幀結(jié)構(gòu),這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當(dāng)前的電路交換的話音業(yè)務(wù)信道極其相似。因此,現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù),而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸,也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。 GPRS理論帶寬可達(dá)171.2Kbit/s,實際應(yīng)用帶寬大約在40～100Kbit/s,在此信道上提供TCP/IP連接,可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。GPRS是一種新的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù),在移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接,給移動用戶提供高速無線IP或X.25服務(wù)。GPRS采用分組交換技術(shù),每個用戶可同時占用多個無線信道,同一無線信道又可以由多個用戶共享,資源被有效的利用,數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)160Kbps。使用GPRS技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收,用戶永遠(yuǎn)在線且按流量計費,迅速降低了服務(wù)成本。

基于GPRS網(wǎng)絡(luò)組建的自來水網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)有如下特點:

永遠(yuǎn)在線:GPRS DTU一開機(jī)就能自動附著到GPRS網(wǎng)絡(luò)上,并與數(shù)據(jù)中心建立通信鏈路,隨時收發(fā)用戶數(shù)據(jù)設(shè)備的數(shù)據(jù),具有很高的實時性;數(shù)據(jù)中心需固定IP,向固定IP透明傳輸數(shù)據(jù)。如圖1所示。

按流量計費 GPRS DTU一直在線,按照接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費用,沒有數(shù)據(jù)流量的傳遞時不收費用。

2 系統(tǒng)控制方案選擇及功能

跟據(jù)控制點要求,選擇德國萬可電子公司的遠(yuǎn)程IO系列產(chǎn)品,結(jié)合深圳宏電GPRS功能做到智能無線傳輸。上位控制中心采用國產(chǎn)優(yōu)秀軟件組態(tài)王,進(jìn)行上位畫面的制作。整個系統(tǒng)通過現(xiàn)場采集站(遠(yuǎn)程IO站)采集一次儀表的數(shù)據(jù),并將采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)中心,同時在數(shù)據(jù)中心上進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的備份存儲。從而達(dá)到系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時性和完整性。現(xiàn)場站具有故障報警功能,保存報警記錄,在手動運行模式下,操作工可通過控制中心啟停、調(diào)節(jié)現(xiàn)場設(shè)備。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及功能簡介如圖2。

圖例功能說明:

下位機(jī)分別有溫度傳感器,流量計,電流互感器,接觸器,紅外報警器等設(shè)備。下面依次說明:

1) 溫度傳感器采用貼片式溫度傳感器,直接貼于水泵泵體表面,測量水泵泵體的溫度,并實現(xiàn)溫度超限報警的功能;

2) 流量計使用智能流量計,直接通過RS232同監(jiān)測控制器通訊,來交換數(shù)據(jù);

3) 電流互感器測量泵各個相的電流值,并把該數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至數(shù)據(jù)中心,實現(xiàn)各個相電流的實時檢測,并根據(jù)設(shè)定值實現(xiàn)報警;

4) 監(jiān)測控制器控制泵交流接觸器的動作,實現(xiàn)泵的遠(yuǎn)程開關(guān)動作,并且根據(jù)交流接觸器的狀態(tài),判斷當(dāng)前泵的啟停狀態(tài),以判斷當(dāng)前泵能否啟動;

5) 紅外報警器主要是判斷泵房中的非法闖入報警,防止泵房中的非法人為操作;

6) 通訊過程是所有上行或下行數(shù)據(jù)經(jīng)過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送,上行數(shù)據(jù)經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳送至監(jiān)控中心接收服務(wù)器,服務(wù)器把數(shù)據(jù)做篩選,判斷,分類后,寫入數(shù)據(jù)庫,客戶端計算機(jī)如果需要瀏覽數(shù)據(jù),則向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器查詢所需數(shù)據(jù),并形成相關(guān)報表,報警,曲線等直觀顯示界面,以供客戶瀏覽。

3 上位軟件部分介紹

本軟件完全基于網(wǎng)絡(luò)的概念,是一種真正的客戶―服務(wù)器模式,支持分布式歷史數(shù)據(jù)庫和分布式報警系統(tǒng),可運行在基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)上,使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)上、下位機(jī)以及更高層次的廠級連網(wǎng)。

TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提供了在不同硬件體系結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)的計算機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信的能力。一臺PC機(jī)通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以和多個遠(yuǎn)程計算機(jī)(即遠(yuǎn)程節(jié)點)進(jìn)行通訊。

本軟件的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一種柔性結(jié)構(gòu),可以將整個應(yīng)用程序分配給多個服務(wù)器,可以引用遠(yuǎn)程站點的變量到本地使用(顯示、計算等),這樣可以提高項目的整體容量結(jié)構(gòu)并改善系統(tǒng)的性能。服務(wù)器的分配可以是基于項目中物理設(shè)備結(jié)構(gòu)或不同的功能,用戶可以根據(jù)系統(tǒng)需要設(shè)立專門的IO服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、報警服務(wù)器、登錄服務(wù)器等。下面先介紹一下這幾種服務(wù)器的含義:

IO服務(wù)器:負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的站點,一旦某個站點被定義為IO服務(wù)器,該站點便負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集。如果某個站點雖然連接了設(shè)備,但沒有定義其為IO服務(wù)器,那這個站點的數(shù)據(jù)照樣進(jìn)行采集,只是不向網(wǎng)絡(luò)上。IO服務(wù)器可以按照需要設(shè)置為一個或多個。

報警服務(wù)器:存儲報警信息的站點,一旦某個站點被指定為一個或多個IO服務(wù)器的報警服務(wù)器,系統(tǒng)運行時,IO服務(wù)器上產(chǎn)生的報警信息將通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街付ǖ膱缶?wù)器上,經(jīng)報警服務(wù)器驗證后,產(chǎn)生和記錄報警信息。報警服務(wù)器可以按照需要設(shè)置為一個或多個。報警服務(wù)器上的報警組配置應(yīng)當(dāng)是報警服務(wù)器和與其相關(guān)的I/O服務(wù)器上報警組的合集。如果一個IO服務(wù)器不做為報警服務(wù)器,系統(tǒng)中也沒有報警服務(wù)器,系統(tǒng)運行時,該IO服務(wù)器的報警窗上不會看到報警信息。

歷史記錄服務(wù)器:與報警服務(wù)器相同,一旦某個站點被指定為一個或多個IO服務(wù)器的歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器,系統(tǒng)運行時,IO服務(wù)器上需要記錄的歷史數(shù)據(jù)便被傳送到歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器站點上,保存起來。對于一個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來說,建議用戶只定義一個歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器,否則會出現(xiàn)客戶端查不到歷史數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。

登錄服務(wù)器:登錄服務(wù)器在整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中是唯一的。它擁有網(wǎng)絡(luò)中唯一的用戶列表,其它站點上的用戶列表在正常運行的整個網(wǎng)絡(luò)中將不再起作用。所以用戶應(yīng)該在登錄服務(wù)器上建立最完整的用戶列表。當(dāng)用戶在網(wǎng)絡(luò)的任何一個站點上登錄時,系統(tǒng)調(diào)用該用戶列表,登錄信息被傳送到登錄服務(wù)器上,經(jīng)驗證后,產(chǎn)生登錄事件。然后,登錄事件將被傳送到該登錄服務(wù)器的報警服務(wù)器上保存和顯示。這樣,保證了整個系統(tǒng)的安全性。另外,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中工作站的啟動、退出事件也被先傳送到登錄服務(wù)器上進(jìn)行驗證,然后傳到該登錄服務(wù)器的報警服務(wù)器上保存和顯示。

客戶:如果某個站點被指定為客戶,可以訪問其指定的IO服務(wù)器、報警服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)。一個站點被定義為服務(wù)器的同時,也可以被指定為其它服務(wù)器的客戶。

一個工作站站點可以充當(dāng)多種服務(wù)器功能,如I/O服務(wù)器可以被同時指定為報警服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、登錄服務(wù)器等。報警服務(wù)器可以同時作為歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、登錄服務(wù)器等。

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)具有技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、實效性強(qiáng)等特點,可方便、快捷地實現(xiàn)城市自來水泵房的實時數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制。本系統(tǒng)現(xiàn)已實施一年多,為公司節(jié)省了人力、物力,對于整個城市目前以及將來的水利信息建設(shè)必將有深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn):

[1] 齊強(qiáng).無人職守泵站遠(yuǎn)程綜合監(jiān)控系統(tǒng)[J].熱力發(fā)電,2006(35).

篇10

【關(guān)鍵詞】心電 AD轉(zhuǎn)換 藍(lán)牙 安卓

隨著科技的發(fā)展和人們生活習(xí)慣不斷變化，心臟類疾病的發(fā)病率越來越高且呈年輕化趨勢發(fā)展，同時，患者需要能夠進(jìn)行日常康復(fù)工作、減少高額且不必要的醫(yī)院監(jiān)護(hù)。而目前的心電監(jiān)護(hù)設(shè)備成本高，體積大，使用場所局限于醫(yī)院。考慮到這些因素并結(jié)合目前智能終端設(shè)備迅猛發(fā)展的趨勢，我們研發(fā)了基于安卓平臺的心電遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，它具有低功耗、小體積、低成本，可便攜等優(yōu)點。

1 心電信號采集模塊

心電信號采集模塊主要是完成心電信號的采集和處理，對心電信號進(jìn)行放大濾波之后傳輸給單片機(jī)。我們采用的是ADI公司新推出的一款用于心電及其他生物電測量的集成信號調(diào)理模塊――AD8232芯片。主要是提取、放大及過濾微弱的生物電信號。因其低成本、低功耗、小尺寸等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用在便攜式健身設(shè)備、遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)終端、等多種電子設(shè)備上。

AD8232芯片采用三電極單導(dǎo)聯(lián)的方式完成信號的采集，采集信號包括左臂驅(qū)動，右臂驅(qū)動，大腿驅(qū)動（本文中不采用此電極，此電極主要用于改善系統(tǒng)的共模抑制性能）。通過連接到左臂驅(qū)動電極+IN和右臂驅(qū)動電極-IN貼在人體上進(jìn)行心電信號的采集，在芯片電路添加電阻、電容等元器件并通過調(diào)試實現(xiàn)芯片內(nèi)部功能部件的功能，從而實現(xiàn)模塊濾波等信號處理等功能，最終將處理后心電信號通過OUT端即運算放大器輸出端輸出，連接到單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換引腳的輸入端。

實驗過程中根據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)節(jié)電阻電容以更好的實現(xiàn)心電信號的采集及濾波等處理。

2 單片機(jī)模塊

單片機(jī)應(yīng)用程序的設(shè)計主要包括各端口和寄存器聲明、各參數(shù)初始化、串口初始化、ADC初始化、讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果、發(fā)送串口數(shù)據(jù)、PC顯示結(jié)果、軟件延時和主函數(shù)。STC15F2K60S2芯片可實現(xiàn)10位模數(shù)轉(zhuǎn)換。主要實現(xiàn)過程如下：經(jīng)過初始化串口和ADC來設(shè)置串口并對單片機(jī)進(jìn)行初始化，此后進(jìn)入主循環(huán)，即單片機(jī)從所選信號輸入通道讀取數(shù)據(jù)，利用函數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)換后返回ADC結(jié)果，當(dāng)前一個數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，輸出當(dāng)前數(shù)據(jù)。

3 藍(lán)牙無線傳輸設(shè)計

3.1 藍(lán)牙硬件模塊的選擇

我們選擇BMX-03A作為藍(lán)牙硬件模塊，它是一款藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口模塊，可以通過串口來和單片機(jī)以及主控芯片連接，版本為2.0。該模塊采用CSR BlueCore芯片，配置有8Mbit的軟件存儲空間，支持AT指令，用戶可根據(jù)需要更改設(shè)備名稱、主從模式、配對密碼、串口波特率等參數(shù)，使用起來非常的靈活。

3.2 安卓環(huán)境下藍(lán)牙模塊連接的設(shè)計

安卓平臺的藍(lán)牙系統(tǒng)是基于BlueZ實現(xiàn)的，支持GAP、SDP和RFCOMM規(guī)范。由于我們是串口通信，所以主要利用藍(lán)牙的RFCOMM協(xié)議來完成數(shù)據(jù)的傳輸。

其主要開發(fā)步驟如下：

（1）設(shè)置權(quán)限：在文件AndroidManifest.xml中聲明使用藍(lán)牙的權(quán)限，代碼如下

（2）啟動藍(lán)牙：通過bluetooth.enable（）打開藍(lán)牙，并獲取藍(lán)牙適配器對象。

（3）搜索藍(lán)牙：通過startDiscovery（）方法搜索附近的藍(lán)牙設(shè)備，為連接做準(zhǔn)備。

（4）建立連接：通過藍(lán)牙設(shè)備的MAC地址來建立連接。我們選擇的是藍(lán)牙串口協(xié)議SPP，其對應(yīng)的UUID為00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB。

4 安卓手機(jī)端的應(yīng)用程序設(shè)計

4.1 安卓平臺的搭建及實現(xiàn)

Android是一個多任務(wù)的操作系統(tǒng)，可以多線程同時運行，以便能同時處理不同的功能。在本設(shè)計中，應(yīng)用程序包含1個主線程和2個獨立進(jìn)行的子線程――讀寫線程和繪圖線程。

4.2 讀寫線程的設(shè)計

在藍(lán)牙連接之后，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信。藍(lán)牙上的數(shù)據(jù)讀寫主要是通過socket.getInputStream（）和socket.getOutputStream（）來實現(xiàn)的，構(gòu)造方法如下：

publicReadWriteThread（BluetoothSocket socket， Context context） {

Log.i（MainActivity.TAG， "構(gòu)造ReadWriteThread"）；

mmSocket = socket；

this.context = context；

InputStreamtmpIn = null；

OutputStreamtmpOut = null；

// 獲得bluetoothsocket輸入輸出流

try {

tmpIn = socket.getInputStream（）；

tmpOut =socket.getOutputStream（）；

} catch （IOException e） {

Log.e（MainActivity.TAG， "創(chuàng)建sockets不成功"， e）；

}

mmInStream = tmpIn；

mmOutStream = tmpOut；

}

4.3 繪圖線程的設(shè)計

主要步驟如下：

（1）初始化畫筆，畫布：

Paint p = newPaint（）；

p.setColor（Color.BLACK）；// 畫筆顏色為藍(lán)色

p.setStrokeWidth（linewidth）；// 畫筆的粗細(xì)

p.setAntiAlias（true）；// 設(shè)置抗鋸齒

p.setDither（true）；//抖動處理

（2）繪制坐標(biāo)線：

canvas.drawLine（（counterAllPre-1）*width，indexTemp，counterAllPre* width，dataDraw[0]， p）；

canvas.drawLines（pts， p）；

（3）將存儲數(shù)據(jù)的數(shù)組轉(zhuǎn)化成坐標(biāo)（數(shù)據(jù)長度為4，即每四個數(shù)據(jù)刷新一次）：

pts = newfloat[4 * （dataCount.length - 1）]；

for （inti = 0； i

if （i % 4 == 0） {

j1++；

pts[i] = （counterAllPre + j1） * width；}

if （i % 4 == 1）

pts[i] = dataDraw[j1]；

if （i % 4 == 2）

pts[i] = （counterAllPre + j1 + 1） * width；

if （i % 4 == 3）

pts[i] = dataDraw[j1 + 1]；

}

5 心電信號監(jiān)測結(jié)果顯示

按照以上的步驟我們可以得到最終結(jié)果如圖1所示。

6 結(jié)論

本文成功實現(xiàn)了Android 6.0平臺下的心電遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。使得日常生活中的心電檢測監(jiān)護(hù)成為可能。未來可以針對該系統(tǒng)進(jìn)行更多有關(guān)心電監(jiān)護(hù)的拓展諸如心臟問題預(yù)警、實時傳送給醫(yī)生進(jìn)行病情分析等。隨著人們對疾病和自身健康的日益重視以及手機(jī)app的不斷發(fā)展，在移動互聯(lián)網(wǎng)的不斷推動下，各類生物信號檢測及病情監(jiān)控必將得到更加長足的發(fā)展，從而發(fā)揮出更加深遠(yuǎn)的作用。

（通訊作者：王振中 張祥雪）

參考文獻(xiàn)

[1]劉一，任占兵.基于安卓手機(jī)的遠(yuǎn)程心電測量系統(tǒng)的設(shè)計[J].電子器件，2015，38（1）：194-197.

[2]彭?；?基于藍(lán)牙及 Android 的便攜式心電儀的設(shè)計與實現(xiàn)[D].吉林大學(xué)（碩士學(xué)位論文），2014.

[3]盧潭城，劉鵬，高翔等.基于AD8232芯片的便攜式心電監(jiān)護(hù)儀設(shè)計[J].實驗技術(shù)與管理，2015，32（3）：112-117.

[4]唐曙，羅武勝，魯琴等.基于Android平臺的USB通信技術(shù)研究[J].計算機(jī)測量與控制，2015，23（12）：4123.