第一篇：煤礦主排水泵計算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

煤礦主排水泵計算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

摘 要: 針對煤礦主排水泵的特點和當(dāng)前測控技術(shù)發(fā)展,本文介紹了一種基于模塊化的煤礦井下

主排水系統(tǒng)計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)實時采集水泵系統(tǒng)的運行參數(shù)自動控制水泵的啟、停和切換

故障機(jī)組,具有語音報警、報表輸出及水泵性能測試等功能,對實現(xiàn)煤礦主排水泵的自動化管理具

有參考價值。

關(guān)鍵詞: 煤礦;主排水泵;計算機(jī)監(jiān)控

針對煤礦主排水泵的特點和當(dāng)前測控技術(shù)發(fā)展,本文介紹了一種基于模塊化的煤礦井下主排水系統(tǒng)計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)實時采集水泵系統(tǒng)的運行參數(shù)自動控制水泵的啟、停和切換故障機(jī)組,具有語音報警、報表輸出及水泵性能測試等功能,對實現(xiàn)煤礦主排水泵的自動化管理具有參考價值。

煤礦井下排水系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)中的主要工作系統(tǒng)之一,它承擔(dān)排出井下全部涌水的重要任務(wù),是保證煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。排水系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)的耗電大戶,占全部生產(chǎn)用電的13 %～18 %。因此有效地控制排水系統(tǒng),使其高效低耗、經(jīng)濟(jì)可靠地運行對煤礦安全生產(chǎn)意義重大,也是降低煤炭生產(chǎn)成本的有效途徑。本文設(shè)計了一套主排水泵計算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),采用先進(jìn)的測控技術(shù)和設(shè)備,實時監(jiān)測排水系統(tǒng)各項運行參數(shù),計算排水系統(tǒng)的運行效率是否達(dá)要求,判斷設(shè)備檢修質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)用電的波峰時段自動控制排水泵的運行。對保證設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運行有重大意義。1 監(jiān)控系統(tǒng)對象和主要功能

(1)監(jiān)控對象: 本系統(tǒng)的監(jiān)控對象為5臺HDM420X8分段式多級離心泵, 其中1#、2#、3#泵安裝在外倉，4#、5#泵安裝在中倉。拖動電機(jī)功率為1400kW、電壓為10KV,型號為YB 710M2的隔爆型三相異步電動機(jī)，啟動時由井下中央變電所高壓柜直接起動。各水泵吸水管獨立,離心泵的出口設(shè)有4趟管路，每臺泵具體使用哪趟管路由設(shè)在4趟管

路上的20個液壓閥控制，液壓系統(tǒng)由1個液壓站（液壓站設(shè)有2臺油泵，油泵所配電機(jī)為YBX160M1-4 11KW 660V）和20個液壓閥組成。除此之外泵房還安裝了兩臺型號為2BE1-103水環(huán)式真空泵（一用一備，拖動電機(jī)型號為YB2-160M-4）為離心泵抽真空。排水系統(tǒng)的效率是由水泵、電動機(jī)、管路傳動效率綜合決定的,實際運行中電動機(jī)、傳動效率比較穩(wěn)定,而水泵、管路效率則是影響排水系統(tǒng)工作效率的主要因素。因此,本系統(tǒng)需要監(jiān)測的主排水泵和電機(jī)的主要工作參數(shù)為:水泵的流量、出口壓力、入口真空度,電機(jī)的電壓、電流和功率等。(2)主要功能

1)實時檢測各水泵的入口流量qv(m3/ s),入口真空度P1(KPa),出水口壓力P0(MPa)。

2)實時檢測各水倉水位hc(m),在水位高、低限及增長速度過快時報警。

3)實時檢測各電機(jī)的電壓、電流、有功功率Pdr(kW)、電動機(jī)軸承溫度和定子溫度。

4)根據(jù)各檢測參數(shù)和輸入?yún)?shù),計算出排水系統(tǒng)的管路效率ηg、水泵效率η和排水系統(tǒng)效率ηx及噸水百米電耗Wt.100等數(shù)據(jù)。5)定時記錄各項數(shù)據(jù),能自動生成日報表、月報表和年報表。6)滿足離心式水泵性能測定要求,自動生成水泵性能測試報告和有關(guān)性能曲線。

7)根據(jù)定時設(shè)置自動啟動/ 停止水泵,自動切除故障機(jī)組;實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能,調(diào)度人員在地面上可以遠(yuǎn)程控制各水泵的運行,實現(xiàn)無人值守,達(dá)到管控一體化。2 監(jiān)控系統(tǒng)硬件組成

本系統(tǒng)由現(xiàn)場檢測儀表和遠(yuǎn)程監(jiān)控單元組成。由于煤礦井下情況復(fù)雜,條件惡劣,要求系統(tǒng)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)及維護(hù)簡單,故現(xiàn)場測控單元專門選擇了西門子公司的S7-300系列PLC,采用遠(yuǎn)程I/O擴(kuò)展模塊方式;遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)可以根據(jù)需要安裝在井下中央變電

所、地面運轉(zhuǎn)工區(qū)或調(diào)度室,由工業(yè)控制計算機(jī)和聯(lián)網(wǎng)設(shè)備組成。整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 1)PLC監(jiān)控模塊

a.CPU為性價比較高的CPU313C-2DP，本CPU帶有一個MPI接口和一個Profibus－DP接口，128KB RAM存儲器；DI/DO為16384，集中配置為1024；AI/AO為1024。b.模擬量輸入模塊AI：選用6ES7331-7KF02-0AB0模塊，其技術(shù)參數(shù)為：

8點（4～20mA）／4點（熱電阻）／可組態(tài)／最大輸入電流40 mA／可對二線制變送器供電／分辨率14位＋符號位。2)信號采集傳感器

a.智能電量采集模塊本系統(tǒng)對各電動機(jī)的三相電壓、電流和有功功率等電量參數(shù)的檢測選用長江斯菲爾公司的JDS194-BS4P/Q4T型智能電量變送器。該變送器輸出4-20mA模擬量信號,實現(xiàn)對電壓、電流、功率、及功率因數(shù)等電量進(jìn)行高精度的測量;能有效克服共模干擾,不受諧波成分的影響,適于復(fù)雜環(huán)境電量測量。

b.超聲波流量計: 外夾式超聲波流量計系列測量滿管的液體流量

計，選擇隔爆兼本質(zhì)安全型，隔爆等級Exd[ib]ⅡBT6，并可選擇本質(zhì)安全型遙控器，防爆等級ExibⅡBT6，能夠完成固定和移動測量。采用專用耦合劑（室溫固化的硅橡膠或高溫長鏈聚合油脂）安裝，安裝時不損壞管路。c.超聲波液位計

防爆超聲波液位計內(nèi)置溫度補(bǔ)償，功率自適應(yīng)，可擁有信號處理技術(shù)等，提高了儀表的測量精度。對干擾回波有明顯得抑制功能。爆超聲波液位計采用金屬鋁合金壓鑄外殼，外觀漂亮，并有很好的防護(hù)能力。儀表采用工業(yè)隔離電源，所有的輸入、輸出線上都有防雷、過壓、過流保護(hù)電路。爆超聲波液位計是一種非接觸式儀表，不跟液體直接接觸，故障率較低。同時儀表安裝時，不需要清罐、不影響生產(chǎn)的正常運行。儀表提供多種安裝方式，用戶完全可以通過本手冊進(jìn)行儀表的標(biāo)定。所有的輸入、輸出線均具有防雷、過流、過壓的保護(hù)功能。d.壓力傳感器

CYT-102防爆壓力傳感器選用高精度、高穩(wěn)定性的并集成數(shù)字化調(diào)理芯片，對傳感器的偏移、靈敏度、溫漂進(jìn)行數(shù)字補(bǔ)償，將被測介質(zhì)的壓力轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號。高質(zhì)量傳感器芯體、精湛的封裝技術(shù)、成熟完善的裝配工藝確保了壓力變送器的高質(zhì)量和優(yōu)異性能本產(chǎn)品提供多種螺紋接口形式和引線方法，能夠最大限度的滿足客戶的需求。擴(kuò)散硅充油芯體，帶隔離膜片它采用了本公司的電子束焊接技術(shù)，將O E M硅壓阻式充油芯體與不銹鋼外殼焊接為一體。3)觸摸屏單元

選用西門子MP-277觸摸屏作為顯示終端，安裝在本質(zhì)安全型電源控制箱的門上。其技術(shù)參數(shù)為：

顯示：彩色液晶顯示

尺寸（寬x高）：12.1/246 x 185 分辨率[像素]/顏色：800 x 600/256色

背光管無故障工作時間：60,000小時

操作系統(tǒng)：Microsoft Windows

接口：RS232、RS485 CF卡存儲卡（用于存檔、配方、備份/恢復(fù)）USB，串口（RS 232），網(wǎng)絡(luò)（Ethernet）

連接至控制器的接口：SIMATIC S7（MPI），通過PROFIBUS-DP（集成）連接至SIMATIC S7 電源：24VDC 組態(tài)軟件：SIMATIC ProTool或SIMATIC ProTool/Pro 4)遠(yuǎn)程監(jiān)控單元

遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)選擇研華公司的IPC610 工業(yè)控制計算機(jī),配置為PCA-6010VG /CORE 雙核2.8/2GDDR/160GHDD/DVD,聯(lián)網(wǎng)設(shè)備為光纖收發(fā)器,通過光纖和現(xiàn)場測控單元通訊。監(jiān)控軟件選用西門子公司的WINCC6.0 ,實時處理、顯示并定時記錄現(xiàn)場測控單元轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)；定時記錄各項數(shù)據(jù),并能夠自動生成日報表、月報表和年報表;滿足離心式水泵性能測定要求,自動生成水泵性能測試報告和有關(guān)性能曲線;當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備出現(xiàn)故障時能夠自動彈出報警畫面并語音提示;實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能,調(diào)度人員在緊急情況下可以用自己的操作密碼遠(yuǎn)程控制各水泵的運行。監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計

監(jiān)控系統(tǒng)的軟件包括遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計和現(xiàn)場PLC控制模塊的軟件設(shè)計。程序框圖如圖2 所示。

系統(tǒng)軟件設(shè)計主要以WINCC6.0 組態(tài)軟件為平臺編制監(jiān)控軟件。編寫監(jiān)控軟件的主要工作是對采集的數(shù)據(jù)處理方法,并將這些數(shù)據(jù)以各種需要的形式(如表格、曲線)顯示并打印出來。本系統(tǒng)主要完成水泵的自動控制功能.圖2 測控單元程序流程

對于水泵的輪值,為了延長水泵的使用壽命,在多臺水泵控制系統(tǒng)中一般要求,當(dāng)一臺水泵工作一段時間后能自動被另一臺工作時間相對短的水泵所取代或者當(dāng)滿足一定啟泵條件時要起動累計運行時間最短的水泵。本系統(tǒng)中五臺水泵最多啟動三臺,一臺備用,一臺檢修。也就是說當(dāng)水位達(dá)到某一值時啟動水泵工作。這樣就有三個啟動水位,一個是啟動一臺泵水位, 一個是啟動二臺泵水位, 一個是啟動三臺泵水位。同樣停泵也有三個水位點。為了防止啟停泵時的沖擊,要求啟動或者停止時必須有一定的間隔,不能同時起或者同時停。同時還要求起動當(dāng)前不在工作的余下的泵中運行時間最短的一臺,停止要求先停運行時間最長的一臺。同時檢測井下供電電流值，計算用電負(fù)荷率；根據(jù)礦井涌水量和用電負(fù)荷率，將水泵控制在用電低峰和一天中電價最低時開啟運行，而在用電高峰和電價高時停止運行，以達(dá)

到避峰填谷和節(jié)能的目的。譬如：在用電低谷時，當(dāng)水位達(dá)到高位1值時，便立即起動1臺泵；當(dāng)水位繼續(xù)上升至高位2值時，起動第2臺泵，若水位繼續(xù)上升到高位3值時，則起動第3臺泵，同時，發(fā)出報警信號。但在用電高峰時，當(dāng)水位上升至高位2值時，才起動1臺泵。即當(dāng)水位升至高位2值時，則不論電網(wǎng)負(fù)荷如何，必須起動水泵。

要實現(xiàn)以上流程,首先判斷當(dāng)前要不要啟停泵,如果達(dá)到了啟停泵的條件,再把各臺泵當(dāng)前運行的時間進(jìn)行排序,得到泵的運行時間排序后就可以控制泵的啟動和停止,即啟動時運行時間短的泵先啟動,停止時運行時間長的泵先停止。同時需要注意的是,為了避免對電網(wǎng)的沖擊,在需要啟動或停止多臺水泵時,每啟動或停止兩臺水泵必須要有一定的時間間隔。4 結(jié)束語

煤礦主排水泵計算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)實踐證明設(shè)計合理,軟硬件選型正確,設(shè)備運行穩(wěn)定可靠,其模塊化設(shè)計易于擴(kuò)展、維護(hù)簡單方便;系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,輸出報表完整,符合主排水泵性能測試要求,為排水系統(tǒng)的及時檢修提供了數(shù)據(jù)依據(jù),提高了排水系統(tǒng)的運行效率和自動化管理水平。

第二篇：基于ARM嵌入式的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

基于ARM嵌入式的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

摘要：基于ARM 內(nèi)核的嵌入式系統(tǒng)在遠(yuǎn)程監(jiān)控報警系統(tǒng)中的設(shè)計實現(xiàn)與應(yīng)用。核心部分主要包 括 ARM 嵌入式平臺設(shè)計及 μC-OS 嵌入式實時操作系統(tǒng)移植；人機(jī)交互界面 μCGUI 的設(shè)計與實現(xiàn)；遠(yuǎn)程通訊及自動報警等；系統(tǒng)的設(shè)計還考慮到了擴(kuò)展性和通用性以及與其他監(jiān)控設(shè)備無縫連接等問題。

關(guān)鍵詞： ARM；μC/OS-II；μCGUI；遠(yuǎn)程監(jiān)控 引言

監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)已成為現(xiàn)代化生產(chǎn)、生活中不可缺少的重要組成部分。目前，監(jiān)控系列產(chǎn)品 種類繁多，大部分廣泛應(yīng)用于交通、醫(yī)院、銀行、家居、學(xué)校等安防領(lǐng)域。

隨著嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)，尤其是基于 ARM 內(nèi)核芯片的嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)，使得監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛。本文設(shè)計的遠(yuǎn)程監(jiān)控報警系統(tǒng)除了作為安防功能外，還可以應(yīng)用于以下領(lǐng)域：通訊領(lǐng)域：遠(yuǎn)程通訊、視頻會議和視頻點播、證券、遠(yuǎn)程教育等。醫(yī)療領(lǐng)域：病房監(jiān)護(hù)、遠(yuǎn)程診斷等。工業(yè)領(lǐng)域：遠(yuǎn)程設(shè)備診斷、維護(hù)、維修，遠(yuǎn)程生產(chǎn)監(jiān)控等。家用領(lǐng)域：家用電器遠(yuǎn)程維護(hù)；電、氣、火等重大事故自動報警等。

系統(tǒng)設(shè)計

2.1系統(tǒng)組成

本文設(shè)計的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由中心控制器、數(shù)據(jù)終端、傳感器模塊、通訊模塊、接口模塊等幾部分組成。系統(tǒng)組成圖（如圖 1）。

2.2中心控制器 系統(tǒng)核心負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集判斷處理。為了提高系統(tǒng)工作效率，這里使用的是三星公司的 S3C2410芯片作為處理器。S3C2410 芯片是一款高性價比的 ARM 芯片，非常適合作手機(jī)、PDA 等手持設(shè)備。主要特性包括： ARM920T 內(nèi)核，最高工作頻率 203MHz，LCD 控制器：可直接驅(qū)動真彩液晶屏，最高支持 2048×1024 真彩液晶屏，2 個 USB Host端口，1 個USB Device端口，支持 Nand flash 啟動模式，SD 卡接口，UART、IIC、SPI、IIS 等多種類 型串行接口，4 通道DMA。

本文的監(jiān)控系統(tǒng)的 CPU 核心部分使用的是標(biāo)準(zhǔn)的 SO-DIMM200 金手指接口，便于后期維護(hù)和升級。如果該監(jiān)控系統(tǒng)的使用環(huán)境較為苛刻，可以將 CPU替換為S3C2440芯片。S3C2440完全兼容S3C2410全部特性（注意：芯片引腳不完全兼容）。與S3C2410芯片相比，S3C2440的性能更為優(yōu)越：最高工作頻率可達(dá)500MHz，內(nèi)部集成CMOS攝像頭接口，但價格較昂貴。

圖1 監(jiān)控系統(tǒng)組成框圖

2.3數(shù)據(jù)終端 數(shù)據(jù)終端的主要功能是對監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，及時將數(shù)據(jù)匯報給監(jiān)控人員。同時，監(jiān)控人員可以根據(jù)現(xiàn)場情況，使用數(shù)據(jù)終端對監(jiān)控的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。數(shù)據(jù)終端最大優(yōu)勢 就是安全、可靠、便于攜帶。一般情況下為了節(jié)約成本，可以將手機(jī)、PDA 等移動通訊設(shè)備作為數(shù)據(jù)終端使用。但是如果作為對高危環(huán)境或精密儀器的監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)終端需要專業(yè)定制。這里使用的是中心控制器的作為數(shù)據(jù)終端，即中心控制器既作為數(shù)據(jù)采集發(fā)送中心，也可數(shù)據(jù)接收處理中心使用。

2.4通訊模塊

通訊模塊主要負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊。帶有 RS232/485、GPRS、CDMA 等一種或多種通訊 方式。需要根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和用戶需要進(jìn)行定制。通訊模塊與控制器通過接口總線連接，連接 方式為 TTL/RS232/RS485 等。

2.5傳感器模塊

傳感器模塊的主要功能是感知外部環(huán)境，對外部環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)測。由人體紅外傳感器、振動傳感器、超聲波傳感器、可燃?xì)怏w傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等一種或多種傳感 器組成?？筛鶕?jù)現(xiàn)場監(jiān)測環(huán)境不同進(jìn)行定制。

2.6接口模塊

接口模塊主要作為系統(tǒng)擴(kuò)展功能使用，將控制器的 A/D 轉(zhuǎn)換、I2C、SPI 等多種接口進(jìn)行 外部擴(kuò)展。接口模塊沒有特定的功能，但可以根據(jù)需要與其他設(shè)備連接，例如可以與工業(yè)儀 器儀表或設(shè)備連接，實時對儀器或設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。

接口模塊雖然不是監(jiān)控系統(tǒng)的主要部分，但是對于整個系統(tǒng)來說卻是不可缺少。因為本文的監(jiān)控系統(tǒng)主要考慮到了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和與其它系統(tǒng)無縫連接。通過接口模塊可以很方 便的對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行升級，并且可以實現(xiàn)與其他系統(tǒng)或設(shè)備的無縫連接。這也是本系統(tǒng)區(qū)優(yōu) 于其他監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能。軟件設(shè)計

3.1工作軟件

系統(tǒng)的軟件設(shè)計較為復(fù)雜，這里只給出了整個工作軟件流程（如圖 2）。

圖2 軟件流程圖

3.2操作系統(tǒng)移植

S3C2410 芯片支持多種嵌入式操作系統(tǒng)，如 WINCE、uCLinux 等。但考慮到監(jiān)控系統(tǒng) 的實時性要求，這里使用的是 μC/OS-II 嵌入式實時操作系統(tǒng)。μC/OS-II 是一個源碼公開、可移植、可固化、可裁剪、占先式的實時多任務(wù)操作系統(tǒng)。其絕大部分源碼是用 ANSI C 寫的。整個嵌入式系統(tǒng)分為兩大層：硬件層和軟件層。這里主要研究軟件層的架構(gòu)。軟件層主要分為四個部分：實時操作系統(tǒng)內(nèi)核，與處理器相關(guān)部分，與應(yīng)用程序相關(guān)部分，用戶的應(yīng)用程序。移植 μC/OS-II 系統(tǒng)需要修改的文件有：應(yīng)用程序相關(guān)文件： OS_CFG.H INCLUDE.H； 處理器相關(guān)文件： OS_CPU.H、OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C。

3.2.1 與處理器相關(guān)的代碼

這是移植中最關(guān)鍵的部分。內(nèi)核將應(yīng)用系統(tǒng)和底層硬件有機(jī)的結(jié)合成一個實時系統(tǒng)，要 使同一個內(nèi)核能適用于不同的硬件體系，就需要在內(nèi)核和硬件之間有一個中間層，這就是與 處理器相關(guān)的代碼。處理器不同。這部分代碼也不同。我們在移植時需要自己移植這部分代 碼。

a）OS_CPU.H

包括了用#define 定義的與處理器相關(guān)的常量，宏和類型定義，有系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型定義,棧 增長方向定義，關(guān)中斷和開中斷定義，系統(tǒng)軟中斷的定義等等。

b)OS_CPU_A.ASM

這部分需要對處理器的寄存器進(jìn)行操作，所以必須用匯編語言來編寫。包括四個子函數(shù)： OSStartHighRdy()，OSCtxSw()，OSIntCtxSw()，OSTickISR()。OSStartHighRdy()在多任務(wù)系統(tǒng)啟動函數(shù) OSStart()中調(diào)用。完成的功能是:設(shè)置系統(tǒng)運行標(biāo)志位 OSRunning = TRUE；將就緒表中最高優(yōu)先級任務(wù)的棧指針 Load 到 SP 中，并強(qiáng)制中斷返回。這樣就緒的最高優(yōu)先級任務(wù)就如同從中斷里返回到運行態(tài)一樣，使得整個系統(tǒng)得以運轉(zhuǎn)。OSCtxSw()在任務(wù)級任 務(wù)切換函數(shù)中調(diào)用的。任務(wù)級切換是通過 SWI 或者 TRAP 人為制造的中斷來實現(xiàn)的。ISR 的向 量地址必須指向 OSCtxSw()。這一中斷完成的功能：保存任務(wù)的環(huán)境變量(主要是寄存器的值, 通過入棧來實現(xiàn)),將當(dāng)前 SP 存入任務(wù) TCB 中，載入就緒最高優(yōu)先級任務(wù)的 SP,恢復(fù)就緒最高優(yōu)先級任務(wù)的環(huán)境變量，中斷返回。這樣就完成了任務(wù)級的切換。OSIntCtxSw()在退出中斷 服務(wù)函數(shù) OSIntExit()中調(diào)用,實現(xiàn)中斷級任務(wù)切換.由于是在中斷里調(diào)用，所以處理器的寄存器入棧工作已經(jīng)做完，就不用作這部分工作了。具體完成的任務(wù)；調(diào)整棧指針(因為調(diào)用函數(shù)會使任務(wù)棧結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)任務(wù)切換時堆棧標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)不一致)，保存當(dāng)前任務(wù) SP，載入就緒 最高優(yōu)先級任務(wù)的 SP，恢復(fù)就緒最高優(yōu)先級任務(wù)的環(huán)境變量，中斷返回。這樣就完成了中斷級任務(wù)切換。OSTickISR()系統(tǒng)時鐘節(jié)拍中斷服務(wù)函數(shù)，這是一個周期性中斷，為內(nèi)核提供

時鐘節(jié)拍。頻率越高系統(tǒng)負(fù)荷越重。其周期的大小決定了內(nèi)核所能給應(yīng)用系統(tǒng)提供的最小時 間間隔服務(wù)。一般只限于 ms 級(跟 MCU 有關(guān)),對于要求更加苛刻的任務(wù)需要用戶自己建立中斷來解決.該函數(shù)具體內(nèi)容：保存寄存器(如果硬件自動完成就可以省略)，調(diào) OSIntEnter()，調(diào)用 OSTimeTick()，調(diào)用 OSIntExit()，恢復(fù)寄存器，中斷返回。

c)OS_CPU_C.C

該文件中共定義了 6 個函數(shù)，但是最重要的是 OSTaskStkInit().其他都是對系統(tǒng)內(nèi)核的擴(kuò)展 時用的.OSTaskStkInit()是在用戶建立任務(wù)時系統(tǒng)內(nèi)部自己調(diào)用的，對用戶任務(wù)的堆棧進(jìn)行初始化。使建立好的進(jìn)入就緒態(tài)任務(wù)的堆棧與系統(tǒng)發(fā)生中斷并且將環(huán)境變量保存完畢時 的棧結(jié)構(gòu)一致。這樣就可以用中斷返回指令使就緒的任務(wù)運行起來。

3.2.2與應(yīng)用相關(guān)的代碼

這部分包括兩個文件：OS_CFG.H, INCLUDES.H。用戶根據(jù)自己的應(yīng)用系統(tǒng)來定制合適 的內(nèi)核服務(wù)功能。OS_CFG.H 來配置內(nèi)核，用戶根據(jù)需要對內(nèi)核進(jìn)行定制，留下需要的部分,去掉不需要的部分，設(shè)置系統(tǒng)的基本情況。比如系統(tǒng)可提供的最大任務(wù)數(shù)量，是否定制郵箱服務(wù)，是否需要系統(tǒng)提供任務(wù)掛起功能，是否提供任務(wù)優(yōu)先級動態(tài)改變功能等等。INCLUDES.H 系統(tǒng)頭文件，整個實時系統(tǒng)程序所需要的文件，包括了內(nèi)核和用戶的頭文件。

3.3用戶圖形接口

雖然 μC/OS-II 操作系統(tǒng)具有很高的實時性，但不像 WINCE、uCLinux 等操作系統(tǒng)那樣 有良好的圖形界面支持。所以，在使用液晶和觸摸屏的情況下需要移植用戶圖形接口程序。這里使用的是 μC/GUI。μC/GUI 是一個軟件模塊集合，通過該模塊可以在我們的嵌入式產(chǎn)品 中加入用戶圖形接口（GUI）。μC/GUI 具有很高的執(zhí)行效率，并且與處理器和 LCD 控制器相 獨立。該模塊可以工作在單任務(wù)或者多任務(wù)環(huán)境，可以支持不同大小的顯示方式。

通過 μC/GUI 我們可以很方便的在液晶屏繪制圖形和界面。如果需要多種字體支持，必 須自己將相應(yīng)的字體字庫加入到 μC/GUI 中。為了避免出現(xiàn)亂碼，盡量使用 GB2312 國標(biāo)字庫。

3.4關(guān)于字庫的兼容性問題

我們國內(nèi)通常使用的漢字字庫是 GB 碼，但國際上使用的是 UNICODE 碼，所以如果數(shù)據(jù)終端使用的是手機(jī)、PDA 等移動通信設(shè)備，那么在數(shù)據(jù)發(fā)送前必須進(jìn)行字碼轉(zhuǎn)換，即 GB 碼 轉(zhuǎn)換為 UNICODE 碼或者 UNICODE 碼轉(zhuǎn)換為 GB 碼。由于 GB 碼與 UNICODE 碼在排列組合上沒有任何規(guī)律，所以通常字碼轉(zhuǎn)換的方法就是 查表法。

4結(jié)束語

基于 ARM9 嵌入式系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)與以往的監(jiān)控系統(tǒng)不同，高性能的處理器芯片大大提高了系統(tǒng)的性能。使監(jiān)控系統(tǒng)能夠工作在比較惡劣的環(huán)境中。并且在設(shè)計上充分考慮到了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和兼容性問題，實現(xiàn)了本系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的無縫連接。以滿足不同工作環(huán) 境的需要。

作者創(chuàng)新觀點：本文設(shè)計的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用范圍更廣，更靈活、方便。通過各個功能模塊 的不同組合，可以十分方便快速的應(yīng)用于各個領(lǐng)系域，真正實現(xiàn)智能化、自動化且具有較高 的性價比。

第三篇：校園遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)解決方案范文

校園遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

當(dāng) 前，隨著校園網(wǎng)的廣泛建設(shè)，校園遠(yuǎn)程監(jiān)控在傳輸物理架構(gòu)上成為可能?，F(xiàn)在，信息的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)已深入到各行各業(yè)，并凸現(xiàn)出銳不可擋之勢。無疑，學(xué)校 是信息數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化展示的重要舞臺。下面以某學(xué)校應(yīng)用為例，以說明數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化是如何在學(xué)校的安全防范中得到應(yīng)用與發(fā)揮。

案例說明

某學(xué)校希望實現(xiàn)對操場及整個校區(qū)的重要場所進(jìn)行監(jiān)視，如對各年級教室實現(xiàn)監(jiān)控，以達(dá)到強(qiáng)化校園安防、考試監(jiān)考、遠(yuǎn)程教學(xué)的目的。目前學(xué)校有寬帶上網(wǎng)環(huán)境，10M帶寬，并有靜態(tài)IP地址。校方對待建的這套遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)提出如下應(yīng)用要求：

·加強(qiáng)校園安全防范、增加與家長溝通途徑。由于學(xué)校住宿學(xué)生的安全意識較低，給學(xué)校管理帶來很多不便，而且他們長期住校也缺乏和自己父母的溝通和交流。校方希望通過這套待建系統(tǒng)，可以增強(qiáng)學(xué)校的安全管理，同時又能方便于住宿學(xué)生和家長進(jìn)行遠(yuǎn)程溝通；·對教具設(shè)備的安全防護(hù)。學(xué)校采購了大量貴重的教學(xué)硬件設(shè)備，需要24小時對設(shè)備進(jìn)行安全防護(hù)，因此這套待建系統(tǒng)必須具有能夠?qū)崟r監(jiān)控、報警錄像功能；

·實現(xiàn)校際的互動交流。校際教學(xué)模式觀摩和交流是現(xiàn)代學(xué)校辦學(xué)的一項重要內(nèi)容，為節(jié)省人力和物力，希望能夠借助該套待建系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程與其它學(xué)校的互動交流。系統(tǒng)功能要求

系統(tǒng)功能要求待建系統(tǒng)必須技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)大，功能主要包括以下幾點：

·遠(yuǎn)程監(jiān)控：無論在何處，只要連上因特網(wǎng)，打開網(wǎng)絡(luò)瀏覽器即可監(jiān)聽、監(jiān)看遠(yuǎn)程影像；·遠(yuǎn)程備份：系統(tǒng)能在異地進(jìn)行實時錄像備份；

·自動警報：可根據(jù)用戶設(shè)置，根據(jù)不同情況以不同途徑和不同的形式，將報警信息發(fā)送到相應(yīng)的接警者。如通過E-mail、電話將聲音或短消息報警等立即通知到用戶或?qū)W校管理員；

·多樣化監(jiān)控錄像：提供24小時不間斷錄像，可自行定義錄像時間和錄像啟動方式，比如手動錄像、影像移動偵測錄像等，硬盤錄像可有循環(huán)與否選擇；

·支持多種遠(yuǎn)程控制協(xié)議：使系統(tǒng)能方便地接駁多種類的云鏡控制設(shè)備，使得對攝像頭影像的縮放、左右上下旋轉(zhuǎn)等控制能運行自如；

·多重安全機(jī)制：可設(shè)定不同權(quán)限的用戶，提供不同級別的用戶密碼，使用戶能控制登入系統(tǒng)及Web遠(yuǎn)程登入瀏覽；

·影像文件管理：對已錄制的影像，可提供搜尋、編輯、轉(zhuǎn)存及刪除功能；

·方便擴(kuò)容：可以在任何需要建立分控點的地方，只要能接入網(wǎng)絡(luò)都能建立監(jiān)視工作站，非常方便地進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)容。

系統(tǒng)設(shè)計

該套待建的校園網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計要件如下：

·在學(xué)校的主要通道、重要公共建筑、教室、機(jī)房等地方，根據(jù)環(huán)境和要求可設(shè)置網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)或視頻服務(wù)器，進(jìn)行視頻信號的采集和控制信號的傳輸；

·本系統(tǒng)首期共有14個前端監(jiān)控點，每個監(jiān)控點接入就近的視頻服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)首期暫不考慮；

·系統(tǒng)建立一個監(jiān)控中心進(jìn)行集中監(jiān)控，即監(jiān)控中心同時對14個前端攝像監(jiān)控點進(jìn)行實時監(jiān)控和錄像；

·為了增大監(jiān)控范圍，攝像頭可輔助云鏡控制，以提高監(jiān)視效果，攝像鏡頭采用三可變鏡頭。首期14個攝像鏡頭暫不考慮附配云鏡控制；

·為保證傳輸網(wǎng)絡(luò)能達(dá)到視頻編碼器的傳輸帶寬要求，最低要求每路視頻具備128kbps傳輸帶寬，建議系統(tǒng)首期校園網(wǎng)絡(luò)用于視頻傳輸最低要求達(dá)到1.8mbps（14×128kbps）傳輸帶寬；

·根據(jù)需要可以增加傳感器或探測器，并可實現(xiàn)系統(tǒng)報警聯(lián)動；

·對前端采集的視頻圖像在監(jiān)控中心進(jìn)行監(jiān)視和錄像。錄像具體要求待定（每路視頻每小時存盤約耗費200mb空間）。

方案實施

首期在學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)中心一樓大門口及長走廊各布防1個監(jiān)控點（共2個）；在網(wǎng)絡(luò)中心二樓布控5個監(jiān)控點，走廊一個；兩個大公共機(jī)房每個機(jī)房布 控兩個（共5個）；三樓在走廊布控一個監(jiān)控點（共1個）；校園操場兩個監(jiān)控點（共2個）；教學(xué)樓兩個監(jiān)控點（共2個）；學(xué)生宿舍大門口兩個監(jiān)控點（共2 個）。上述共14個監(jiān)控點，暫都不需要云鏡控制。對系統(tǒng)選配的設(shè)配，要注意以下幾點：

·按上述監(jiān)控點要求，選用四路型VBOX-I4視頻服務(wù)器，將監(jiān)控點攝像頭就近接入視頻服務(wù)器，之后視頻服務(wù)器再接入校園網(wǎng)絡(luò)；

·攝像頭選配焦距自3.5～8mm可手動調(diào)節(jié)的廣角鏡頭，這樣可以根據(jù)各監(jiān)控點的監(jiān)控距離進(jìn)行靈活的調(diào)節(jié)雜

·監(jiān)控主機(jī)采用自備的聯(lián)想服務(wù)器，放置在學(xué)校大樓二樓的監(jiān)控中心。聯(lián)想服務(wù)器并配置聲卡，這樣可以在監(jiān)控中心進(jìn)行實時的監(jiān)聽對講。在監(jiān)控硬件安裝好后，即要設(shè)置好錄像、報警，備份等參數(shù)信息，以確保系統(tǒng)能正常運行；

·建議作為監(jiān)控主機(jī)的服務(wù)器要選性能與配置較好的，保證其服務(wù)器上的考試系統(tǒng)能夠正常運行。為保證服務(wù)器的穩(wěn)定性，建議監(jiān)控主機(jī)不能安裝過多的應(yīng)用程序。

系統(tǒng)架構(gòu)

該校園網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的系統(tǒng)架構(gòu)包括以下三部分：

·第一部分，在各個需要監(jiān)控的部位安裝監(jiān)控前端設(shè)備，包括監(jiān)控攝像機(jī)和視頻服務(wù)器等；

·第二部分，為傳輸網(wǎng)絡(luò)，主要完成將經(jīng)前端設(shè)備壓縮編碼的視頻和監(jiān)聽數(shù)字信號上傳至監(jiān)控中心和其它遠(yuǎn)程監(jiān)控點；

·第三部分為監(jiān)控中心或分控點，在監(jiān)控中心或分控點安裝監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)或分控計算機(jī)。使監(jiān)控人員和學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)能隨時隨地對前端監(jiān)控點進(jìn)行實時監(jiān) 看。為了使監(jiān)控系統(tǒng)能夠滿足應(yīng)用的要求，又要避免重復(fù)建設(shè)而造成不必要的浪費，有必要進(jìn)行統(tǒng)一的校園網(wǎng)給設(shè)計和規(guī)劃，系統(tǒng)模擬圖參考所附系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

設(shè)備主要特點

本遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要是視頻服務(wù)器，其性能特點如下：

·遠(yuǎn)程實時監(jiān)控：可透過網(wǎng)絡(luò)（LAN/WAN）做遠(yuǎn)程實時監(jiān)控,傳輸高質(zhì)量的M-JPEG圖片，通常情況下帶寬2M，即可實現(xiàn)25幀／秒的全實時監(jiān)視；

·三種分辨率可選：160×120；320×1240；640×480像素，圖像清晰；

·標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口：提供10/100Base-T端口，可以直接接入以太網(wǎng)。而且傳輸是基于TCP/IP協(xié)議，可以跨越不同類型的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)兼容性強(qiáng)；

·并發(fā)多用戶瀏覽：最多可允許15個用戶同時瀏覽，可以按照各自不同的接入方式、訪問要求，調(diào)整圖像參數(shù)，達(dá)到不同的監(jiān)控要求。支持單畫面、多畫面同時監(jiān)控瀏覽；

·提供RS485串口及I/O端口：可外接云鏡解碼器等控制設(shè)備，支持遠(yuǎn)程或本地控制；·雙重解碼：具有軟硬件同時解碼特點，可以適應(yīng)各種類型的模擬攝像槍，可很好地與傳統(tǒng)模擬系統(tǒng)融合；

·多任務(wù)工作方式：圖像存儲、監(jiān)看、遠(yuǎn)程控制可同步進(jìn)行；

·密碼保護(hù)：具有兩層密碼保護(hù)，完善了權(quán)限管理機(jī)制；

·多模式報警輸入輸出和錄像觸發(fā)：能接駁各種報警探測設(shè)備，接警后有多重報警信息輸出，并可通過FTP及E-Mail將報警短信發(fā)送出去；

·設(shè)備集成度高：采用單芯片大規(guī)模集成電路解決方案，使設(shè)備具高穩(wěn)定及高可靠性，成本低。

結(jié)語

通過這套監(jiān)控系統(tǒng)，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)及各管理部門的人員可透過網(wǎng)絡(luò)，借助接入網(wǎng)絡(luò)的授權(quán)電腦、主控管理機(jī)或管理服務(wù)器等設(shè)備，來實現(xiàn)對學(xué)校重要部 位、場所的實時監(jiān)控。監(jiān)控訪問非常方便，通過IE瀏覽端訪問監(jiān)控主機(jī)，用授權(quán)的賬號即可實現(xiàn)監(jiān)控、報警、錄像等功能，另外還可以通過監(jiān)控主機(jī)觀看各個監(jiān)控 畫面或通過管理軟件實時觀看各個監(jiān)控點，使系統(tǒng)功能達(dá)到了原來預(yù)期的效果。

第四篇：中央空調(diào)遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)系統(tǒng)

中央空調(diào)遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)系統(tǒng)

背景

由于科技的發(fā)展和人們生活水平的提高，新建辦公大樓都配套有中央空調(diào)。隨著中央空調(diào)數(shù)量的日趨龐大，中央空調(diào)的管理和售后服務(wù)成了難題。維護(hù)及故障排除等問題極大地增加了企業(yè)各方面的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)方案被提了出來，并逐漸被大量應(yīng)用。

隨著通信技術(shù)和自動化控制技術(shù)的發(fā)展，中央空調(diào)的監(jiān)控系統(tǒng)也越來越朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，讓中央空調(diào)的監(jiān)測和維護(hù)變得方便快捷，節(jié)約了企業(yè)的售后成本。系統(tǒng)簡介

系統(tǒng)主要是前端PLC負(fù)責(zé)監(jiān)測，由廈門計訊的TD210系列無線數(shù)據(jù)傳輸終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，由中心服務(wù)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和處理，實現(xiàn)遠(yuǎn)程實時監(jiān)測與故障排除等功能。示意圖如下：

系統(tǒng)功能

系統(tǒng)主要采用遠(yuǎn)程無線的方式和準(zhǔn)確的監(jiān)測分析方法，對空調(diào)進(jìn)行遠(yuǎn)程的無線監(jiān)控，由中心服務(wù)平臺實時收集空調(diào)的故障信息，以方便工程師能及時準(zhǔn)確地分析故障原因。

實時收集空調(diào)的運行狀態(tài)信息，分析及預(yù)測空調(diào)，對空調(diào)可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)測和預(yù)判。

B/S架構(gòu)平臺，提供實時的遠(yuǎn)程web訪問，提供實時狀態(tài)查詢功能。中心服務(wù)器可以提供VPN等的遠(yuǎn)程連接，方便工程師進(jìn)行遠(yuǎn)程故障排除。

使用產(chǎn)品：計訊物聯(lián)TR210系列 DTU 產(chǎn)品特點：

? 支持透明數(shù)據(jù)傳輸，內(nèi)嵌標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議棧

? 支持TCP/UDP連接多中心（最多5個）和TCP server功能，訪問方式可根據(jù)域名和IP地址訪問中心

? 支持TCP心跳鏈路檢測，達(dá)到斷線自動重連，保持設(shè)備永遠(yuǎn)在線 ? 支持APN/VPDN ? 支持短信備份功能，當(dāng)TCP/UDP斷開連接時，可以用短信向中心發(fā)送數(shù)據(jù) ? 支持短信、電話振鈴、串口數(shù)據(jù)、多種上下線觸發(fā)模式，支持設(shè)備運行軟硬件自檢技術(shù)，運行故障自修復(fù)

? 支持遠(yuǎn)程升級和本地升級設(shè)備程序 ? 支持遠(yuǎn)程設(shè)置和本地設(shè)置設(shè)備參數(shù) ? 支持管理平臺協(xié)議，方便設(shè)備維護(hù) 系統(tǒng)特點

自動監(jiān)測，節(jié)省大量人力物力。

系統(tǒng)監(jiān)測具有實時性，不受設(shè)備運行的狀態(tài)和時間影響。

系統(tǒng)檢測具有真實性，排除人工巡檢可能出現(xiàn)的誤判、估算值等情況出現(xiàn)。工程師可遠(yuǎn)程排除故障，節(jié)省大量時間，提高工作效率。典型案例

江蘇徐醫(yī)附院中央空調(diào)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)； 成都某大型商場中央空調(diào)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)項目； 西安某部隊基地中央空調(diào)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)項目； 杭州某大型商場中央空調(diào)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)項目； 南寧某辦公大樓中央空調(diào)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)項目。

第五篇：基于嵌入式Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

基于嵌入式Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

摘 要：本文結(jié)合機(jī)房環(huán)境設(shè)備的管理需要，分析了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的特點，提出基于嵌入式Web服務(wù)器的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計思路、體系架構(gòu)方法，并對基于OPC技術(shù)的互聯(lián)與基于嵌入式Web服務(wù)器的互聯(lián)作了簡要對比。文章結(jié)合CGI程序的設(shè)計，著重探討了嵌入式Web服務(wù)器的實現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞：嵌入式平臺，Web服務(wù)器，遠(yuǎn)程監(jiān)控，CGI程序

⒈引言

隨著計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，計算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)量與日俱增，計算機(jī)機(jī)房已成為各大型單位的信息樞紐。機(jī)房中的環(huán)境設(shè)備（如空調(diào)、UPS電源、配電柜、消防設(shè)備等）為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全運行提供了環(huán)境保障。同時，環(huán)境設(shè)備自身的安全運行，也成為機(jī)房管理的重要內(nèi)容之一。一旦機(jī)房的環(huán)境設(shè)備出現(xiàn)故障，就會直接影響計算機(jī)系統(tǒng)的正常運行，嚴(yán)重的還會造成機(jī)房內(nèi)的相關(guān)設(shè)備損壞，甚至導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓[1]。因此，對機(jī)房環(huán)境設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，是保證機(jī)房設(shè)備安全運行的關(guān)鍵措施。

⒉遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析

對機(jī)房環(huán)境設(shè)備的監(jiān)控主要涉及以下幾個方面的內(nèi)容：對配電系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)視；對機(jī)房的溫濕度、生活用水和供暖制冷系統(tǒng)漏水情況等進(jìn)行監(jiān)測、報警，以及對門禁系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、保安系統(tǒng)等的管理。由于這些環(huán)境設(shè)備是連續(xù)工作的，因此要求監(jiān)控系統(tǒng)也必須是長時間連續(xù)工作的。這樣就對系統(tǒng)設(shè)計的可靠性、安全性、可維護(hù)性等方面提出了更高的要求[1]，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

⑴高可靠性。要求監(jiān)控系統(tǒng)可長時間不間斷運行，無故障運行時間要長，且系統(tǒng)的維護(hù)快速簡便。

⑵高安全性。系統(tǒng)應(yīng)能夠提供多種安全保護(hù)措施，對異常狀態(tài)進(jìn)行分析、記錄、及時報警，以便讓管理人員能夠盡快了解所發(fā)生的情況并及時處理。

⑶較強(qiáng)的實時性。監(jiān)控系統(tǒng)對信息的傳輸要及時，不能有過大的延時，否則難以及時跟蹤被監(jiān)控對象的當(dāng)前狀況。

⑷易用性和易維護(hù)性。機(jī)房環(huán)境設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)以GUI的方式提供良好的人機(jī)界面，便于人機(jī)交互。同時，監(jiān)控系統(tǒng)要有通用性和靈活性，即可以在對系統(tǒng)進(jìn)行少量修改或擴(kuò)充就可增加新的監(jiān)控項目，擴(kuò)充監(jiān)測點數(shù)，以滿足新的監(jiān)控要求。

⑸豐富的系統(tǒng)功能。要求監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠提供一般的報警功能，對采集的當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄且保存

歷史數(shù)據(jù)，并以圖形方式對環(huán)境設(shè)備運行狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行直觀顯示。

實施監(jiān)控的主要方法，即是在現(xiàn)場控制器的控制之下，實時地采集數(shù)據(jù)并與預(yù)設(shè)的值進(jìn)行比較，如果超出相應(yīng)的閥值則給出報警，以提示有關(guān)人員進(jìn)行相應(yīng)處理。根據(jù)對環(huán)境設(shè)備監(jiān)控的位置不同，可把監(jiān)控系統(tǒng)分為本地監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控兩大類。本地監(jiān)控方式往往需要派人長期現(xiàn)場值守，管理成本較高；而借助于公共的Internet或企業(yè)內(nèi)部的Intranet網(wǎng)絡(luò)實施遠(yuǎn)程監(jiān)控則可做到無人值守，從而大幅度地節(jié)約管理成本、提高機(jī)房管理水平和效率，因此成為監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。

⒊遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

基于對遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)重點考慮如下幾種因素：首先，要考慮現(xiàn)場總線與數(shù)據(jù)網(wǎng)的互聯(lián)問題。由于被監(jiān)控對象的信號種類較多，所采用的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)各異，因此不同總線標(biāo)準(zhǔn)之間的轉(zhuǎn)換以及現(xiàn)場總線與數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的互聯(lián)是系統(tǒng)設(shè)計時需要重點考慮的問題[2]。其次，實時性要求是遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)區(qū)別于普通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本特征。如果監(jiān)控系統(tǒng)的實時性得不到保障，現(xiàn)場監(jiān)控就失去了實用價值。第三，為滿足監(jiān)控系統(tǒng)的高可靠性要求，應(yīng)分別對硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進(jìn)行抗干擾設(shè)計。第四，根據(jù)遠(yuǎn)程連接方式不同，應(yīng)采用不同的安全措施以保證信息的安全傳輸。3.1監(jiān)控系統(tǒng)的功能設(shè)計

監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能主要包括：現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集、發(fā)送和顯示；對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲；對數(shù)據(jù)處理的結(jié)果進(jìn)行分析、判斷和報警；提供多種業(yè)務(wù)支持功能。3.1.1實時數(shù)據(jù)采集

實時數(shù)據(jù)采集是實施系統(tǒng)監(jiān)控的基礎(chǔ)。在環(huán)境設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)中，需要實時采集的數(shù)據(jù)主要包括高低壓配電系統(tǒng)及UPS電源的電壓、電流、電源開關(guān)狀態(tài)等參數(shù)，空調(diào)機(jī)的冷熱水溫度、流量、送風(fēng)量、送風(fēng)溫度、新風(fēng)量等狀態(tài)參數(shù)，以及機(jī)房內(nèi)部的環(huán)境參數(shù)（如溫度、濕度、水浸、煙感、門禁等）。不同的參數(shù)采用的總線標(biāo)準(zhǔn)不同（如RS232/485總線、Lonworks總線），只有把它們統(tǒng)一到TCP/IP協(xié)議上，才能實現(xiàn)真正意義上的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3.1.2報警功能

報警是監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能之一。監(jiān)控系統(tǒng)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，如果發(fā)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)超限、數(shù)據(jù)異常，則說明環(huán)境設(shè)備出現(xiàn)異常情況，此時應(yīng)發(fā)出相應(yīng)報警。設(shè)計報警功能時，需要考慮被監(jiān)控對象的自身特性、優(yōu)先級別等因素，對多個報警信號進(jìn)行加權(quán)處理，以保證系統(tǒng)的所有重要報警都能被及時處理。

3.1.3多種業(yè)務(wù)支持功能

靈活的查詢和豐富的報表功能是對監(jiān)控系統(tǒng)基本功能的擴(kuò)展。通過對設(shè)備運行狀態(tài)的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，從不同角度向管理者提供設(shè)備運行和維護(hù)信息，為設(shè)備的維護(hù)、大修、更新、改造等質(zhì)量管理提供可靠依據(jù)。3.2監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備（可以為多個設(shè)備）、本地Web服務(wù)器和遠(yuǎn)端監(jiān)控主機(jī)三部分構(gòu)成[3]。Web服務(wù)器通過現(xiàn)場總線與本地數(shù)據(jù)采集設(shè)備直接相連，并負(fù)責(zé)把本地傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單處理，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)端的監(jiān)控主機(jī)上，從而為實現(xiàn)無人值守的管理方式創(chuàng)造條件。

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計時需要解決的關(guān)鍵問題，就是將不同類型的現(xiàn)場總線或控制網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)互通，從而實現(xiàn)監(jiān)控信息的遠(yuǎn)程實時傳輸。目前，實施遠(yuǎn)程監(jiān)控主要有如下幾種方法：①基于PSTN的傳統(tǒng)方法，即通過Modem連接異地的現(xiàn)場設(shè)備；②基于OPC技術(shù)。采用支持多種現(xiàn)場總線規(guī)范的OPC Server，通過OPC 接口實現(xiàn)現(xiàn)場總線到Internet或Intranet網(wǎng)絡(luò)的無縫連接；③基于嵌入式平臺實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。在嵌入式平臺上完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集，通過現(xiàn)場總線與數(shù)據(jù)網(wǎng)的互連，將Server端的數(shù)據(jù)通過TCP/IP協(xié)議提供給遠(yuǎn)端的監(jiān)控主機(jī)（即Client端）；④采用其它自定義方法實施遠(yuǎn)程監(jiān)控。3.2.1基于OPC的監(jiān)控系統(tǒng)

OPC 是以O(shè)LE/COM/DCOM機(jī)制作為應(yīng)用程序級的通信標(biāo)準(zhǔn)，采用客戶/服務(wù)器模式，把開發(fā)訪問接口的任務(wù)放在硬件生產(chǎn)廠家或第三方廠家，以O(shè)PC服務(wù)器的形式向用戶提供通用的接口，解決了軟、硬件廠商之間的矛盾，提高了系統(tǒng)的開放性和互操作性[4]?；贠PC架構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，OPC DA Server為數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，OPC AE Server為報警服務(wù)器。OPC Server 提供多種接口規(guī)范，應(yīng)用程序和Web瀏覽器（即OPC Client）可以通過這些接口取得與OPC Server相連的硬件設(shè)備信息，從而實現(xiàn)OPC Client通過以太網(wǎng)對OPC Server的訪問。同時OPC Server也可以將采集到的數(shù)據(jù)或報警信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到客戶端或Web瀏覽器端。

在基于OPC的體系架構(gòu)中，由于 COM/DCOM 已被視為網(wǎng)絡(luò)功能的具體實現(xiàn)方法，使得Client對OPC Server的遠(yuǎn)程訪問成為標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)訪問方式。但是OPC技術(shù)的缺點也是非常明顯的，由于LE/COM/DCOM機(jī)制是一個純軟件的架構(gòu)，對系統(tǒng)資源配置的要求高。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較大或監(jiān)控點數(shù)較多時，系統(tǒng)的實時性將會明顯下降。

3.2.2基于嵌入式平臺的監(jiān)控系統(tǒng)

實時監(jiān)控系統(tǒng)需要長時間不間斷地工作，對系統(tǒng)的可靠性和實時性均有較高要求。為此必須從系統(tǒng)功能、體系架構(gòu)、軟硬件系統(tǒng)的穩(wěn)定性、設(shè)備功耗等方面進(jìn)行綜合考慮（例如選用工控級的產(chǎn)品），設(shè)計小型化的智能型監(jiān)控系統(tǒng)。而建立在RTOS之上的嵌入式系統(tǒng)為控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、小型化提供了有效途

徑，嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制已成為監(jiān)控系統(tǒng)未來發(fā)展的重點方向之一。

基于嵌入式平臺的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，嵌入式Web服務(wù)器既是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的中心節(jié)點，也是控制網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)的網(wǎng)關(guān)，通過TCP/IP協(xié)議將其連接到以太網(wǎng)上，監(jiān)控主機(jī)則通過以太網(wǎng)（或Internet）在遠(yuǎn)程實時地監(jiān)視現(xiàn)場信號的動態(tài)變化，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目標(biāo)。對于能夠直接支持TCP/IP協(xié)議的現(xiàn)場檢測設(shè)備，則可以將其直接連接到以太網(wǎng)上，圖中的液體泄漏檢測儀即是如此；對于采用其他總線標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場設(shè)備，則需要通過嵌入式Web服務(wù)器進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換之后把現(xiàn)場總線連接到以太網(wǎng)上。

圖2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

⒋嵌入式Web服務(wù)器的設(shè)計

在基于嵌入式平臺的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控系統(tǒng)的中心節(jié)點主要承擔(dān)兩方面的任務(wù)：一方面負(fù)責(zé)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，即Web服務(wù)器以定時巡檢的方式通過現(xiàn)場總線對傳感器的信號進(jìn)行采集；另一方面負(fù)責(zé)協(xié)議轉(zhuǎn)換，把現(xiàn)場總線來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TCP/IP協(xié)議的格式，通過以太網(wǎng)將其發(fā)送到遠(yuǎn)端的監(jiān)控主機(jī)上。在本設(shè)計中實現(xiàn)了從RS232、RS485到TCP/IP協(xié)議之間的相互轉(zhuǎn)換。4.1開發(fā)環(huán)境簡介

考慮到系統(tǒng)開發(fā)的簡便性，本方案選用uCLinux操作系統(tǒng)平臺作為系統(tǒng)的OS環(huán)境，輔助開發(fā)工具選用MiceTek公司的HiTool。嵌入式Web服務(wù)器的硬件環(huán)境選用MiceTek公司的Samsung44B0X開發(fā)板，利用其豐富的接口功能，可實現(xiàn)嵌入式Web服務(wù)器與傳感器的直接連接。4.2 嵌入式Web服務(wù)器的硬件設(shè)計

嵌入式Web服務(wù)器硬件環(huán)境的自定義，是根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的需要，重新制作嵌入式系統(tǒng)的主板。該主板的CPU仍選用Samsung的S3C44B0X，1M的BootFlash，8M的SDRAM，并提供10M/100M的以太網(wǎng)端口，2個RS232接口和6個RS485接口。如果待檢測的參數(shù)較少，則選用一塊嵌入式Web服務(wù)器主板即可；如果待檢測的參數(shù)較多，則可選用多個同樣的Web服務(wù)器主板，并對每個Web服務(wù)器進(jìn)行參數(shù)配置（設(shè)置不同的IP地址），構(gòu)成分布式的Web服務(wù)器。如果監(jiān)控系統(tǒng)要求存儲的數(shù)據(jù)量很大，則可以采取以下兩種方法加以解決：一是嵌入式Web服務(wù)器外接硬盤；另一種方法是外加一臺由工業(yè)控制級的服務(wù)器，對多臺嵌入式Web服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一管理。4.3 嵌入式Web服務(wù)器的軟件實現(xiàn)

嵌入式Web服務(wù)器的軟件開發(fā)主要包括以下幾項內(nèi)容：首先，完成嵌入式操作系統(tǒng)的移植和TCP/IP協(xié)議的剪裁；第二，編寫數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理應(yīng)用子程序；第三，編寫遠(yuǎn)程通信子程序；第四，報警處理子程序；第五，數(shù)據(jù)查詢和報表生成子程序。這些功能應(yīng)先在上述的開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行初步實現(xiàn)之后，再移植到自定義的環(huán)境中。

由于嵌入式系統(tǒng)的資源有限，因此對上述功能的實現(xiàn)應(yīng)盡量簡潔，例如對HTTP協(xié)議的移植，只需要保留基本的Get和Post方法即可，而Options、Head、Put、Delete和Trace方法在此可不考慮實現(xiàn)，因為對RAM（或EEPROM）中的數(shù)據(jù)存儲可以采用循環(huán)覆蓋的方式。

在此方案中，嵌入式Web服務(wù)器與Web瀏覽器及其他應(yīng)用程序之間的交互，可以通過調(diào)用CGI（Common Gateway Interface）程序來實現(xiàn)。CGI規(guī)定了Web服務(wù)器與瀏覽器及其他可執(zhí)行程序的接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)Web瀏覽器將請求信息發(fā)送給Web服務(wù)器時，Web服務(wù)器觸發(fā)一個可執(zhí)行的CGI程序，該程序根據(jù)用戶請求的內(nèi)容做出相應(yīng)的處理，并將處理結(jié)果以Web服務(wù)器可識別的方式輸出，Web服務(wù)器再將該結(jié)果回送給Web瀏覽器[5]。

CGI程序中的信息傳遞是通過標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備stdin和標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備stdout來完成的。Web服務(wù)器在調(diào)用CGI程序之前，需要預(yù)先設(shè)置好所有的環(huán)境變量，以便把客戶的請求轉(zhuǎn)化為參數(shù)后存入環(huán)境變量，然后就可以調(diào)用CGI程序了。CGI程序根據(jù)不同的請求方法確定如何獲取客戶的請求內(nèi)容，而Web服務(wù)器則通過標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備stdin獲得客戶請求；對于CGI程序的輸出結(jié)果，Web服務(wù)器則是通過標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備stdout來獲得，Web服務(wù)器對其進(jìn)行語法分析之后，再傳送給客戶瀏覽器。至于CGI程序的實現(xiàn)，本方案選用C語言，以保證CGI程序的快速、高效和安全。

⒌結(jié)語

基于嵌入式平臺的監(jiān)控系統(tǒng)，以其體積小、可連續(xù)工作時間長、性能穩(wěn)定等特點，得到人們的廣泛認(rèn)可，成為網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的主流方向。在本設(shè)計中，借助于相對穩(wěn)定和成熟的軟硬件開發(fā)環(huán)境，設(shè)計了一套較為完整和實用化的遠(yuǎn)程監(jiān)控方案并加以實現(xiàn)。經(jīng)使用證明，該設(shè)計方案是成功的并取得了較為理想的效果。

參考文獻(xiàn)

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