第一篇：煤礦主排水泵計算機遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計

煤礦主排水泵計算機遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計

摘 要: 針對煤礦主排水泵的特點和當前測控技術發(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。

關鍵詞: 煤礦;主排水泵;計算機監(jiān)控

針對煤礦主排水泵的特點和當前測控技術發(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)是煤礦生產中的主要工作系統(tǒng)之一,它承擔排出井下全部涌水的重要任務,是保證煤礦安全生產的關鍵設備。排水系統(tǒng)是煤礦生產的耗電大戶,占全部生產用電的13 %～18 %。因此有效地控制排水系統(tǒng),使其高效低耗、經濟可靠地運行對煤礦安全生產意義重大,也是降低煤炭生產成本的有效途徑。本文設計了一套主排水泵計算機遠程監(jiān)控系統(tǒng),采用先進的測控技術和設備,實時監(jiān)測排水系統(tǒng)各項運行參數(shù),計算排水系統(tǒng)的運行效率是否達要求,判斷設備檢修質量是否符合標準,根據(jù)用電的波峰時段自動控制排水泵的運行。對保證設備的安全、經濟運行有重大意義。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。拖動電機功率為1400kW、電壓為10KV,型號為YB 710M2的隔爆型三相異步電動機，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,離心泵的出口設有4趟管路，每臺泵具體使用哪趟管路由設在4趟管

路上的20個液壓閥控制，液壓系統(tǒng)由1個液壓站（液壓站設有2臺油泵，油泵所配電機為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、管路傳動效率綜合決定的,實際運行中電動機、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)實時檢測各電機的電壓、電流、有功功率Pdr(kW)、電動機軸承溫度和定子溫度。

4)根據(jù)各檢測參數(shù)和輸入參數(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性能曲線。

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

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

所、地面運轉工區(qū)或調度室,由工業(yè)控制計算機和聯(lián)網設備組成。整個系統(tǒng)的網絡結構如圖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，選擇隔爆兼本質安全型，隔爆等級Exd[ib]ⅡBT6，并可選擇本質安全型遙控器，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置溫度補償，功率自適應，可擁有信號處理技術等，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行儀表的標定。所有的輸入、輸出線均具有防雷、過流、過壓的保護功能。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)字化調理芯片，對傳感器的偏移、靈敏度、溫漂進行數(shù)字補償，將被測介質的壓力轉換成標準電信號。高質量傳感器芯體、精湛的封裝技術、成熟完善的裝配工藝確保了壓力變送器的高質量和優(yōu)異性能本產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，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，安裝在本質安全型電源控制箱的門上。其技術參數(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）USB，串口（RS 232），網絡（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)遠程監(jiān)控單元

遠程監(jiān)控計算機選擇研華公司的IPC610 工業(yè)控制計算機,配置為PCA-6010VG /CORE 雙核2.8/2GDDR/160GHDD/DVD,聯(lián)網設備為光纖收發(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性能曲線;當現(xiàn)場設備出現(xiàn)故障時能夠自動彈出報警畫面并語音提示;實現(xiàn)遠程控制功能,調度人員在緊急情況下可以用自己的操作密碼遠程控制各水泵的運行。監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設計

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

系統(tǒng)軟件設計主要以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。也就是說當水位達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，計算用電負荷率；根據(jù)礦井涌水量和用電負荷率，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

到避峰填谷和節(jié)能的目的。譬如：在用電低谷時，當水位達到高位1值時，便立即起動1臺泵；當水位繼續(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，當水位上升至高位2值時，才起動1臺泵。即當水位升至高位2值時，則不論電網負荷如何，必須起動水泵。

要實現(xiàn)以上流程,首先判斷當前要不要啟停泵,如果達到了啟停泵的條件,再把各臺泵當前運行的時間進行排序,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 結束語

煤礦主排水泵計算機遠程監(jiān)控系統(tǒng)經實踐證明設計合理,軟硬件選型正確,設備運行穩(wěn)定可靠,其模塊化設計易于擴展、維護簡單方便;系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)準確,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嵌入式的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計

基于ARM嵌入式的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計

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

關鍵詞： ARM；μC/OS-II；μCGUI；遠程監(jiān)控 引言

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

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

系統(tǒng)設計

2.1系統(tǒng)組成

本文設計的遠程監(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)核心負責數(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、PDA 等手持設備。主要特性包括： ARM920T 內核，最高工作頻率 203MHz，LCD 控制器：可直接驅動真彩液晶屏，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準的 SO-DIMM200 金手指接口，便于后期維護和升級。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500MHz，內部集成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)控的設備進行遠程控制。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、PDA 等移動通訊設備作為數(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

通訊模塊主要負責遠程數(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、可燃氣體傳感器、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)境不同進行定制。

2.6接口模塊

接口模塊主要作為系統(tǒng)擴展功能使用，將控制器的 A/D 轉換、I2C、SPI 等多種接口進行 外部擴展。接口模塊沒有特定的功能，但可以根據(jù)需要與其他設備連接，例如可以與工業(yè)儀 器儀表或設備連接，實時對儀器或設備進行監(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)進行升級，并且可以實現(xiàn)與其他系統(tǒng)或設備的無縫連接。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。軟件設計

3.1工作軟件

系統(tǒng)的軟件設計較為復雜，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。軟件層主要分為四個部分：實時操作系統(tǒng)內核，與處理器相關部分，與應用程序相關部分，用戶的應用程序。移植 μC/OS-II 系統(tǒng)需要修改的文件有：應用程序相關文件： OS_CFG.H INCLUDE.H； 處理器相關文件： OS_CPU.H、OS_CPU_A.ASM、OS_CPU_C.C。

3.2.1 與處理器相關的代碼

這是移植中最關鍵的部分。內核將應用系統(tǒng)和底層硬件有機的結合成一個實時系統(tǒng)，要 使同一個內核能適用于不同的硬件體系，就需要在內核和硬件之間有一個中間層，這就是與 處理器相關的代碼。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()在多任務系統(tǒng)啟動函數(shù) OSStart()中調用。完成的功能是:設置系統(tǒng)運行標志位 OSRunning = TRUE；將就緒表中最高優(yōu)先級任務的棧指針 Load 到 SP 中，并強制中斷返回。這樣就緒的最高優(yōu)先級任務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。OSCtxSw()在任務級任 務切換函數(shù)中調用的。任務級切換是通過 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：保存任務的環(huán)境變量(主要是寄存器的值, 通過入棧來實現(xiàn)),將當前 SP 存入任務 TCB 中，載入就緒最高優(yōu)先級任務的 SP,恢復就緒最高優(yōu)先級任務的環(huán)境變量，中斷返回。這樣就完成了任務級的切換。OSIntCtxSw()在退出中斷 服務函數(shù) OSIntExit()中調用,實現(xiàn)中斷級任務切換.由于是在中斷里調用，所以處理器的寄存器入棧工作已經做完，就不用作這部分工作了。具體完成的任務；調整棧指針(因為調用函數(shù)會使任務棧結構與系統(tǒng)任務切換時堆棧標準結構不一致)，保存當前任務 SP，載入就緒 最高優(yōu)先級任務的 SP，恢復就緒最高優(yōu)先級任務的環(huán)境變量，中斷返回。這樣就完成了中斷級任務切換。OSTickISR()系統(tǒng)時鐘節(jié)拍中斷服務函數(shù)，這是一個周期性中斷，為內核提供

時鐘節(jié)拍。頻率越高系統(tǒng)負荷越重。其周期的大小決定了內核所能給應用系統(tǒng)提供的最小時 間間隔服務。一般只限于 ms 級(跟 MCU 有關),對于要求更加苛刻的任務需要用戶自己建立中斷來解決.該函數(shù)具體內容：保存寄存器(如果硬件自動完成就可以省略)，調 OSIntEnter()，調用 OSTimeTick()，調用 OSIntExit()，恢復寄存器，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)內核的擴展 時用的.OSTaskStkInit()是在用戶建立任務時系統(tǒng)內部自己調用的，對用戶任務的堆棧進行初始化。使建立好的進入就緒態(tài)任務的堆棧與系統(tǒng)發(fā)生中斷并且將環(huán)境變量保存完畢時 的棧結構一致。這樣就可以用中斷返回指令使就緒的任務運行起來。

3.2.2與應用相關的代碼

這部分包括兩個文件：OS_CFG.H, INCLUDES.H。用戶根據(jù)自己的應用系統(tǒng)來定制合適 的內核服務功能。OS_CFG.H 來配置內核，用戶根據(jù)需要對內核進行定制，留下需要的部分,去掉不需要的部分，設置系統(tǒng)的基本情況。比如系統(tǒng)可提供的最大任務數(shù)量，是否定制郵箱服務，是否需要系統(tǒng)提供任務掛起功能，是否提供任務優(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或者多任務環(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 國標字庫。

3.4關于字庫的兼容性問題

我們國內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、PDA 等移動通信設備，那么在數(shù)據(jù)發(fā)送前必須進行字碼轉換，即 GB 碼 轉換為 UNICODE 碼或者 UNICODE 碼轉換為 GB 碼。由于 GB 碼與 UNICODE 碼在排列組合上沒有任何規(guī)律，所以通常字碼轉換的方法就是 查表法。

4結束語

基于 ARM9 嵌入式系統(tǒng)的遠程監(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。并且在設計上充分考慮到了系統(tǒng)的可擴展性和兼容性問題，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：本文設計的遠程監(jiān)控系統(tǒng)應用范圍更廣，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用于各個領系域，真正實現(xiàn)智能化、自動化且具有較高 的性價比。

第三篇：校園遠程監(jiān)控系統(tǒng)解決方案范文

校園遠程監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

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

案例說明

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

·加強校園安全防范、增加與家長溝通途徑。由于學校住宿學生的安全意識較低，給學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)，可以增強學校的安全管理，同時又能方便于住宿學生和家長進行遠程溝通；·對教具設備的安全防護。學校采購了大量貴重的教學硬件設備，需要24小時對設備進行安全防護，因此這套待建系統(tǒng)必須具有能夠實時監(jiān)控、報警錄像功能；

·實現(xiàn)校際的互動交流。校際教學模式觀摩和交流是現(xiàn)代學校辦學的一項重要內容，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)遠程與其它學校的互動交流。系統(tǒng)功能要求

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

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

·自動警報：可根據(jù)用戶設置，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學校管理員；

·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備，使得對攝像頭影像的縮放、左右上下旋轉等控制能運行自如；

·多重安全機制：可設定不同權限的用戶，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、轉存及刪除功能；

·方便擴容：可以在任何需要建立分控點的地方，只要能接入網絡都能建立監(jiān)視工作站，非常方便地進行系統(tǒng)擴容。

系統(tǒng)設計

該套待建的校園網絡監(jiān)控系統(tǒng)的設計要件如下：

·在學校的主要通道、重要公共建筑、教室、機房等地方，根據(jù)環(huán)境和要求可設置網絡攝像機或視頻服務器，進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器，網絡攝像機首期暫不考慮；

·系統(tǒng)建立一個監(jiān)控中心進行集中監(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；

·為保證傳輸網絡能達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)首期校園網絡用于視頻傳輸最低要求達到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

首期在學校的網絡中心一樓大門口及長走廊各布防1個監(jiān)控點（共2個）；在網絡中心二樓布控5個監(jiān)控點，走廊一個；兩個大公共機房每個機房布 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）；教學樓兩個監(jiān)控點（共2個）；學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視頻服務器，將監(jiān)控點攝像頭就近接入視頻服務器，之后視頻服務器再接入校園網絡；

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

·監(jiān)控主機采用自備的聯(lián)想服務器，放置在學校大樓二樓的監(jiān)控中心。聯(lián)想服務器并配置聲卡，這樣可以在監(jiān)控中心進行實時的監(jiān)聽對講。在監(jiān)控硬件安裝好后，即要設置好錄像、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)控主機的服務器要選性能與配置較好的，保證其服務器上的考試系統(tǒng)能夠正常運行。為保證服務器的穩(wěn)定性，建議監(jiān)控主機不能安裝過多的應用程序。

系統(tǒng)架構

該校園網絡監(jiān)控的系統(tǒng)架構包括以下三部分：

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

·第二部分，為傳輸網絡，主要完成將經前端設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)主機或分控計算機。使監(jiān)控人員和學校領導能隨時隨地對前端監(jiān)控點進行實時監(jiān) 看。為了使監(jiān)控系統(tǒng)能夠滿足應用的要求，又要避免重復建設而造成不必要的浪費，有必要進行統(tǒng)一的校園網給設計和規(guī)劃，系統(tǒng)模擬圖參考所附系統(tǒng)結構圖。

設備主要特點

本遠程監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設備主要是視頻服務器，其性能特點如下：

·遠程實時監(jiān)控：可透過網絡（LAN/WAN）做遠程實時監(jiān)控,傳輸高質量的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；

·標準網絡接口：提供10/100Base-T端口，可以直接接入以太網。而且傳輸是基于TCP/IP協(xié)議，可以跨越不同類型的網絡，網絡兼容性強；

·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，調整圖像參數(shù)，達到不同的監(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備，支持遠程或本地控制；·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；

·多任務工作方式：圖像存儲、監(jiān)看、遠程控制可同步進行；

·密碼保護：具有兩層密碼保護，完善了權限管理機制；

·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；

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

結語

通過這套監(jiān)控系統(tǒng)，學校領導及各管理部門的人員可透過網絡，借助接入網絡的授權電腦、主控管理機或管理服務器等設備，來實現(xiàn)對學校重要部 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，用授權的賬號即可實現(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)功能達到了原來預期的效果。

第四篇：中央空調遠程監(jiān)控維護系統(tǒng)

中央空調遠程監(jiān)控維護系統(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。隨著中央空調數(shù)量的日趨龐大，中央空調的管理和售后服務成了難題。維護及故障排除等問題極大地增加了企業(yè)各方面的經濟負擔，遠程監(jiān)控和維護方案被提了出來，并逐漸被大量應用。

隨著通信技術和自動化控制技術的發(fā)展，中央空調的監(jiān)控系統(tǒng)也越來越朝著智能化、網絡化的方向發(fā)展，讓中央空調的監(jiān)測和維護變得方便快捷，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負責監(jiān)測，由廈門計訊的TD210系列無線數(shù)據(jù)傳輸終端進行數(shù)據(jù)傳輸，由中心服務服務器進行數(shù)據(jù)接收和處理，實現(xiàn)遠程實時監(jiān)測與故障排除等功能。示意圖如下：

系統(tǒng)功能

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

實時收集空調的運行狀態(tài)信息，分析及預測空調，對空調可能發(fā)生的故障進行預測和預判。

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

使用產品：計訊物聯(lián)TR210系列 DTU 產品特點：

? 支持透明數(shù)據(jù)傳輸，內嵌標準的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，達到斷線自動重連，保持設備永遠在線 ? 支持APN/VPDN ? 支持短信備份功能，當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，支持設備運行軟硬件自檢技術，運行故障自修復

? 支持遠程升級和本地升級設備程序 ? 支持遠程設置和本地設置設備參數(shù) ? 支持管理平臺協(xié)議，方便設備維護 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)附院中央空調設備遠程監(jiān)控系統(tǒng)； 成都某大型商場中央空調設備遠程監(jiān)控系統(tǒng)項目； 西安某部隊基地中央空調設備遠程監(jiān)控系統(tǒng)項目； 杭州某大型商場中央空調設備遠程監(jiān)控系統(tǒng)項目； 南寧某辦公大樓中央空調設備遠程監(jiān)控系統(tǒng)項目。

第五篇：基于嵌入式Web的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計

基于嵌入式Web的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計

摘 要：本文結合機房環(huán)境設備的管理需要，分析了遠程監(jiān)控系統(tǒng)的特點，提出基于嵌入式Web服務器的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計思路、體系架構方法，并對基于OPC技術的互聯(lián)與基于嵌入式Web服務器的互聯(lián)作了簡要對比。文章結合CGI程序的設計，著重探討了嵌入式Web服務器的實現(xiàn)方法。關鍵詞：嵌入式平臺，Web服務器，遠程監(jiān)控，CGI程序

⒈引言

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

⒉遠程監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析

對機房環(huán)境設備的監(jiān)控主要涉及以下幾個方面的內容：對配電系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)、空調系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)視；對機房的溫濕度、生活用水和供暖制冷系統(tǒng)漏水情況等進行監(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)設計的可靠性、安全性、可維護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)的維護快速簡便。

⑵高安全性。系統(tǒng)應能夠提供多種安全保護措施，對異常狀態(tài)進行分析、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)控對象的當前狀況。

⑷易用性和易維護性。機房環(huán)境設備監(jiān)控系統(tǒng)，應以GUI的方式提供良好的人機界面，便于人機交互。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)進行少量修改或擴充就可增加新的監(jiān)控項目，擴充監(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，對采集的當前數(shù)據(jù)進行記錄且保存

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

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)并與預設的值進行比較，如果超出相應的閥值則給出報警，以提示有關人員進行相應處理。根據(jù)對環(huán)境設備監(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)內部的Intranet網絡實施遠程監(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遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計

基于對遠程監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析，進行系統(tǒng)設計時應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)場總線標準各異，因此不同總線標準之間的轉換以及現(xiàn)場總線與數(shù)據(jù)網之間的互聯(lián)是系統(tǒng)設計時需要重點考慮的問題[2]。其次，實時性要求是遠程監(jiān)控網絡系統(tǒng)區(qū)別于普通網絡系統(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，應分別對硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進行抗干擾設計。第四，根據(jù)遠程連接方式不同，應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)進行處理和存儲；對數(shù)據(jù)處理的結果進行分析、判斷和報警；提供多種業(yè)務支持功能。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。在環(huán)境設備的監(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、電源開關狀態(tài)等參數(shù)，空調機的冷熱水溫度、流量、送風量、送風溫度、新風量等狀態(tài)參數(shù)，以及機房內部的環(huán)境參數(shù)（如溫度、濕度、水浸、煙感、門禁等）。不同的參數(shù)采用的總線標準不同（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)進行分析、處理，如果發(fā)現(xiàn)相關數(shù)據(jù)超限、數(shù)據(jù)異常，則說明環(huán)境設備出現(xiàn)異常情況，此時應發(fā)出相應報警。設計報警功能時，需要考慮被監(jiān)控對象的自身特性、優(yōu)先級別等因素，對多個報警信號進行加權處理，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)基本功能的擴展。通過對設備運行狀態(tài)的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)進行對比分析，從不同角度向管理者提供設備運行和維護信息，為設備的維護、大修、更新、改造等質量管理提供可靠依據(jù)。3.2監(jiān)控系統(tǒng)的結構設計

遠程監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設備（可以為多個設備）、本地Web服務器和遠端監(jiān)控主機三部分構成[3]。Web服務器通過現(xiàn)場總線與本地數(shù)據(jù)采集設備直接相連，并負責把本地傳感器采集到的數(shù)據(jù)進行簡單處理，通過網絡發(fā)送到遠端的監(jiān)控主機上，從而為實現(xiàn)無人值守的管理方式創(chuàng)造條件。

遠程監(jiān)控系統(tǒng)在設計時需要解決的關鍵問題，就是將不同類型的現(xiàn)場總線或控制網絡與以太網進行互聯(lián)互通，從而實現(xiàn)監(jiān)控信息的遠程實時傳輸。目前，實施遠程監(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)場設備；②基于OPC技術。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網絡的無縫連接；③基于嵌入式平臺實現(xiàn)遠程監(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)網的互連，將Server端的數(shù)據(jù)通過TCP/IP協(xié)議提供給遠端的監(jiān)控主機（即Client端）；④采用其它自定義方法實施遠程監(jiān)控。3.2.1基于OPC的監(jiān)控系統(tǒng)

OPC 是以OLE/COM/DCOM機制作為應用程序級的通信標準，采用客戶/服務器模式，把開發(fā)訪問接口的任務放在硬件生產廠家或第三方廠家，以OPC服務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架構的監(jiān)控系統(tǒng)結構如圖1所示。其中，OPC DA Server為數(shù)據(jù)采集服務器，OPC AE Server為報警服務器。OPC Server 提供多種接口規(guī)范，應用程序和Web瀏覽器（即OPC Client）可以通過這些接口取得與OPC Server相連的硬件設備信息，從而實現(xiàn)OPC Client通過以太網對OPC Server的訪問。同時OPC Server也可以將采集到的數(shù)據(jù)或報警信息通過網絡發(fā)送到客戶端或Web瀏覽器端。

在基于OPC的體系架構中，由于 COM/DCOM 已被視為網絡功能的具體實現(xiàn)方法，使得Client對OPC Server的遠程訪問成為標準的網絡訪問方式。但是OPC技術的缺點也是非常明顯的，由于LE/COM/DCOM機制是一個純軟件的架構，對系統(tǒng)資源配置的要求高。當系統(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、軟硬件系統(tǒng)的穩(wěn)定性、設備功耗等方面進行綜合考慮（例如選用工控級的產品），設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)的網絡化、小型化提供了有效途

徑，嵌入式網絡控制已成為監(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程監(jiān)控系統(tǒng)結構如圖2所示。其中，嵌入式Web服務器既是遠程監(jiān)控系統(tǒng)的中心節(jié)點，也是控制網絡與數(shù)據(jù)網絡進行互聯(lián)的網關，通過TCP/IP協(xié)議將其連接到以太網上，監(jiān)控主機則通過以太網（或Internet）在遠程實時地監(jiān)視現(xiàn)場信號的動態(tài)變化，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控的目標。對于能夠直接支持TCP/IP協(xié)議的現(xiàn)場檢測設備，則可以將其直接連接到以太網上，圖中的液體泄漏檢測儀即是如此；對于采用其他總線標準的現(xiàn)場設備，則需要通過嵌入式Web服務器進行信號轉換之后把現(xiàn)場總線連接到以太網上。

圖2 遠程監(jiān)控系統(tǒng)結構圖

⒋嵌入式Web服務器的設計

在基于嵌入式平臺的遠程監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控系統(tǒng)的中心節(jié)點主要承擔兩方面的任務：一方面負責對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，即Web服務器以定時巡檢的方式通過現(xiàn)場總線對傳感器的信號進行采集；另一方面負責協(xié)議轉換，把現(xiàn)場總線來的數(shù)據(jù)轉換成TCP/IP協(xié)議的格式，通過以太網將其發(fā)送到遠端的監(jiān)控主機上。在本設計中實現(xiàn)了從RS232、RS485到TCP/IP協(xié)議之間的相互轉換。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服務器與傳感器的直接連接。4.2 嵌入式Web服務器的硬件設計

嵌入式Web服務器硬件環(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服務器主板，并對每個Web服務器進行參數(shù)配置（設置不同的IP地址），構成分布式的Web服務器。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)控制級的服務器，對多臺嵌入式Web服務器進行統(tǒng)一管理。4.3 嵌入式Web服務器的軟件實現(xiàn)

嵌入式Web服務器的軟件開發(fā)主要包括以下幾項內容：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)處理應用子程序；第三，編寫遠程通信子程序；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。這些功能應先在上述的開發(fā)環(huán)境中進行初步實現(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服務器與Web瀏覽器及其他應用程序之間的交互，可以通過調用CGI（Common Gateway Interface）程序來實現(xiàn)。CGI規(guī)定了Web服務器與瀏覽器及其他可執(zhí)行程序的接口協(xié)議標準。當Web瀏覽器將請求信息發(fā)送給Web服務器時，Web服務器觸發(fā)一個可執(zhí)行的CGI程序，該程序根據(jù)用戶請求的內容做出相應的處理，并將處理結果以Web服務器可識別的方式輸出，Web服務器再將該結果回送給Web瀏覽器[5]。

CGI程序中的信息傳遞是通過標準輸入設備stdin和標準輸出設備stdout來完成的。Web服務器在調用CGI程序之前，需要預先設置好所有的環(huán)境變量，以便把客戶的請求轉化為參數(shù)后存入環(huán)境變量，然后就可以調用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容，而Web服務器則通過標準輸入設備stdin獲得客戶請求；對于CGI程序的輸出結果，Web服務器則是通過標準輸出設備stdout來獲得，Web服務器對其進行語法分析之后，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，得到人們的廣泛認可，成為網絡化遠程監(jiān)控系統(tǒng)的主流方向。在本設計中，借助于相對穩(wěn)定和成熟的軟硬件開發(fā)環(huán)境，設計了一套較為完整和實用化的遠程監(jiān)控方案并加以實現(xiàn)。經使用證明，該設計方案是成功的并取得了較為理想的效果。

參考文獻

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