远程监控系统范文

导语：如何才能写好一篇远程监控系统，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】单片机；液位高度处理；LCD；实时显示

1 系统硬件电路设计

本系统的设计根据单片机的控制，通过无线传输来远距离来测试液位高度并实时显示出来，我们根据单片机的控制原理，来控制相关器件的相关工作，控制液位高度的采集，数据的发射和接受，并利用51单片机把数据发送到液晶上实时显示出来，具体工作过程：

利用单片机控制无线模块，发出采集液位高度命令，等待自动应答，在测量液位高度系统收到命令后，开始采集液位高度，转化完毕以后，由单片机控制无线模块把液位高度发出去，等待自动应答。控制系统收到数据后，自动应答。收到的液位高度首先经过处理，在液晶上实时显示出来，并且发送到LCD12864上面实时显示出来，同时判读液位高度是否超过设置的告警液位高度，若是超过报警液位高度，则发送报警命令，使测试系统做出反应，例如，蜂鸣器报警，继电器断开，同时红色指示灯亮，为超过报警液位高度。若是没有超过报警液位高度，则发送正常命令，使测试系统正常工作，继电器吸合，蜂鸣器关闭，绿色指示灯亮。

另外在我们增加相应的按键控制单片机，设置报警液位高度，调节时间，可以实时观测液位高度。增加液晶处理，通过计算机来实时观测液位高度变化。

在此系统中，测试系统主要是负责采集多路数据将其送至液晶，与此同时单片机也会进行将数据转换为对应的液位高度示数在液晶上显示。测试系统主要由单片机，超声波传感器，无线模块，继电器控制系统，蜂鸣器报警系统，液晶显示电路等组成。

1.1 单片机最小系统电路设计

AT89S52单片机是现在最常用的单片机之一。它带4K字节闪烁，是高性能CMOS8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S52是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

1.2.1 液晶显示模块

液晶显示模块是128x64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置国标GB2312码简体中文字库（16X16），128个字符（8X16点阵）及64X254点阵显示RAM（GDRAM）。可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8—位并行及串行两种连接方式。具有多种功能：光标显示，画面移位，睡眠模式等。

采用P0口来给控制数据及命令传输，因为PO口没有接上拉，我们在电路上接4.7千欧的上拉电阻，提高推拉电流的能力。

1.2.2 超声波传感器电路设计

超声波测距模块，拥有超宽的电压输入范围，功耗低于2mA，自带温度传感器对测距结果进行校正，内带看门狗，工作稳定可靠。

1.2.3 按键控制电路

根据需要，数据需要进行相关的设置和控制，设置了这款电路，因为该电路比较简单，运用了独立键盘，来扫描每个IO口的状态，进行判断，同时我们在软件进行了消抖处理。

1.2.4 无线模块电路

NRF24L01是一款新型单片射频收发器件，工作于2.4 GHz～2.5 GHz ISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融合了增强型 ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。NRF24L01功耗低，在以-6dBm的功率发射时，工作电流也只有9 MA；接收时，工作电流只有12.3 MA，多种低功率工作模式（掉电模式和空闲模式）使节能设计更方便。

针对其电路要求比较高，设计难度比较大，直接选用了无线模块，该模块电路如图2所示。

1.3 测试系统电路设计

对于测量液位高度系统我们需要接受控制系统的命令，根据命令做出判断，然后让继电器有相应的动作，蜂鸣器是否报警，显示不同的指示灯代表不同的状态，

1.3.1 超声波传感器测量液位高度模块

测距工作原理：

（1）模块接收到触发信号后，自动发送8个40khz的方波，然后检测是否有信号返回。

（2）有信号返回，计算超声波发送和返回的时间间隔，最后综合计算得出当前的测试距离。

（3）当为电平触发模式时，模块将距离值转化为 340m/s时的时间值的 2倍，通过 Echo端输出一高电平，可根据此高电平的持续时间来计算距离值。即距离值为：（高电平时间*340m/s）/2。

1.3.2 继电器控制系统

根据不同液位高度，做出相应的判断，我们用继电器控制相应的电路来工作，继电器结构比较简单，如图3所示。

1.3.3 蜂鸣器报警及LED指示系统

为了更加直观，我们填加了蜂鸣器报警和LED灯来指示电路的工作。

1.3.4 无线控制模块

测量液位高度系统的无线传输电路与控制系统的一样，这里也不再叙述。

1.4 电源模块电路

在系统中需要5V的单片机供电，和3.3V的无线模块供电我们之间用了稳压模块LM7805和ASM1117分别用来提供相应的电压5V和3.3V电压，电路图如图4、5所示。

图4 LM7805提供5V电压电路

图5 ASM1117提供3.3V电压电路

2 系统测试

我们对成品进行了相关的测试，打开开发板，开发板显示当前时间，按下测试键，控制系统就向测试系统发射测试信号，测试系统收到信号后，开始进行液位高度转换，转化完毕以后然后发送红液位高度给控制系统。如此反复循环，不断发送命令和测试液位高度。我们通过加水，使液位高度升高，达到测试报警液位高度，查看反应状态。

测试结果表明，液位远程监控系统可以实现对液位高度传感器的稳定控制，测量液位高度对功能进行了扩展与创新；而且功能上分别设置了预置固定液位高度报警、手动设置液位高度报警功能和智能自动调控液位高度等，并且通过无线控制在屏幕上和液晶上实时显示出来。实现了液位高度的准确报警、实时液位高度显示及液位高度的智能控制等。

3 总结

本系统的设计方案有多种，上述方案是从多种方案中选出的最优方案，其具有功能强、成本低、元件少、精度高、可靠性好、稳定性高、抗干扰性强、执行速度快、简单易行、具有实效性、使用范围广等特点，故具有推广价值。液位远程监控系统可以实现对液位高度传感器的稳定控制，测量液位高度对功能进行了扩展与创新；而且功能上设置了预置固定液位高度报警，并且实时显示出来。该系统的设计已基本完成，各部分功能已实现。考虑到具体应用，本系统还存在诸多需要多改进之处，以后将进一步完善。

参考文献：

[1]吴戈，李玉峰.案例学单片机C语言开发[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[2]江志红.51单片机技术与应用系统开发案例精选[M].北京：清华大学出版社，2008.

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系统概述

随着数字广播技术的不断完善，我国广播电视信号源已基本实现数字化。广播电视基层台站的数字信号接收工作大多由节目传输机房（简称节传机房）来完成，节传机房负责对数字音频信号的传送质量以及是否受到非法干扰等情况进行时时监测。我局现有的数字化整体改造方案中只提供了对数字音频输出实现本地监听监测的功能，也就是说对数字信号源和数字音频输出的监听只局限在设备间内进行。然而大多数基层台站的设备间与控制室之间相距一定的距离，对数字音频信号进行远程监听成为了实现新运维模式的瓶颈，为了解决这一问题，我们对原有数字音频通路进行系统改造，使之实现数字音频信号的远程监控功能。

数字音频系统远程监控改造方案

如图1，我台节传机房接收的光缆、卫星Ku波段、卫星C波段三路数字信号以及应急播出音频信号共四路节目源经过“四选一”设备及相应扩展接口箱后，有A和B两条通路同步输出数字音频信号。其中A路数字音频信号通过高频电缆送到发射机房，经数字音频处理器处理后直接加载到发射机上。而B路数字音频信号通过TB-II型音频选择器选择切换，再经过TB-I型数模转换器进行D/A转换后，将模拟信号连接到功放，通过监听音箱实现对数字节目源的本地监控。

对于设备间与控制室规划在一起的基层台站而言，通过上述系统基本可以实现对数字音频信号的监控功能。但对于设备间与控制室相距较远的基层台站，目前这种方案就难以实现对数字音频信号的远程时时监控功能。为解决上述问题，我们特制定了符合基层台站实际工作情况的数字音频系统远程监控改造方案。

从图2中可以看出，在图1的基础上，我们做了如下系统改造：在数字音频扩展接口箱的后级，我们增加了一个广播级的AES/EBU数字音频分配设备，简称“数字一分二”。音频分配设备将B通路输出的数字音频信号再次分成两路，一路用于设备间的本地监听，另一路数字音频通过我们自行设计研发的两个16路D/A转换器进行数模转换后连接到32路音频光发射机，通过单模光缆将D/A转换后的模拟信号传送到至100米外控制室内的32路音频光接收机，模拟音频信号经过光接收机的光电转换后输出两路非平衡模拟信号。其中一路非平衡模拟信号经过“非平衡-平衡”转换后连接到功率放大器，通过监听音箱实现了对数字节目源和数字音频输出的远程监听功能。我们在此通路上增加了32路矩阵切换器来实现对信号源的切换选择功能；另一路非平衡模拟信号通过32路音频信号监测器的取样转换之后，以动态彩条的形式直接将音频信号的频率、幅度等属性显示于电脑屏幕，实现了对数字音频输出和数字节目源的远程监视功能。

远程监听核心器件

――16路数模转换器

从音频扩展接口箱B口输出的音频信号是符合AES/EBU标准的数字信号，无法满足模拟监听的要求，因此需要将数字信号转换成模拟信号，即“D/A”转换。我台共有20部发射机，要实现对输出到每部发射机的音频信号进行时时监听就需要将输出的20路数字音频信号全部进行数模转换。从市场上购买20部数模转换器价格不菲，而且设备间机柜空间有限，也不允许再装下20部D/A转换设备，因此我们自行设计、研发了16路数模转换器。

16路数模转换器采用IU标准机柜尺寸，每个占3U空间，在满足了系统需求的同时既节省了空间又便于工程安装。其音频输出接口符合600Ω卡侬头（XLR）接口平衡输出，经卡侬头(XLR)与莲花头（RCA）的转换连接后，满足了音频光端发射机600Ω非平衡信号的输入要求。

1、16路数模转换器整体硬件结构

如图5所示，16路数模转换器主要由数字信号隔离耦合、数字信号采样、数模转换、模拟信号放大等四部分组成。下面简单介绍一下16路数模转换器所使用的主要器件的功能与特性。

（1）音频数字隔离变压器 ST-DV709

如图6，该数模转换器采用SunLink公司生产的ST-DV709型音频数字隔离变压器。ST-DV709磁芯采用的特殊材料使得其性能与普通的脉冲变压器大相径庭，它能将输入的音频数字信号按1:1变压并进行隔离、耦合，从而保证了电气信号的安全隔离，避免了由于阻抗和电平不匹配造成的后极解码设备无法锁定数字信号的问题。

（2）数字音频取样频率变换器 CS8420

如图7，CS8420是Crystal公司推出的一款数字音频采样频率转换器，具备极高性能的信号调制能力和信号传输能力，且抖动和失真极低，可进行AES3型和串行数字音频输入、输出，以及通过一个4线微控制器端口进行的综合控制。可以输入/输出24、20或16位的数字音频信号。输入数据可以完全与输出数据异步，同时输出数据又可与外部系统时钟同步。

CS8420具有以下主要特性：可对音频数字信号进行全兼容输入输出；取样频率可工作在8KHz到96KHz的大范围；具有最小1:3到最大3:1的输入与输出取样频率比；良好的抗时基震动性能。

CS8420优异的特性保证了16路数模转换器8KHz到96KHz的宽取样范围以及可靠的数字信号采样度。

（3）立体双通道数模转换器 CS4334

CS4334由1bit插值原理D/A转换器和输出模拟滤波器两大部分组成。支持主流的音频数据格式。通过简单调整主时钟频率就可匹配2KHz到100KHz的不同采样频率。广泛应用于各类数字音频转换产品。其工作温度范围为-10°C 至 +70°C；电源供电电压范围在到5.5V之间。

CS4334为16路数模转换器实现更宽的数模转换频率范围以及更高的数模转换速度提供了坚实的前提保障。

（4）高速J-FET输入四通道运算放大器 TL084

TL084具有宽共模及差模电压范围、低输入偏置及偏移电流、输出短路保护、高输入阻抗J-FET(结型场效应管)输入级、内部频率补偿、锁定自由操作、高循环率等特性。是广播电视设备中必不可少的接口分配设备。

2、16路数模转换器系统电路设计

如图8所示，符合AES3标准的数字音频信号经D-INPUT端口输入数字音频隔离变压耦合器ST-DV709，该信号被按1:1比例变压并进行隔离、耦合后传送给数字音频取样频率变换器CS8420的微分线接收输入端RXP、RXN管脚，经CS8420进行采样处理后由其串行音频输出通道数据端STOUT管脚输出给双通道数模转换器CS4334的数字信号接收端SDATA管脚。CS4334将输入的数字取样信号转换为模拟信号后经其模拟信号输出端AOUTR、AOUTL管脚传递到高速J-FET输入四通道运算放大器TL084，该音频模拟信号由TL084放大后经A-OUTPUT端口传输给后极设备。

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【关键词】分布式；设备远程监控

一、远程监控系统的方式和结构

远程设备监控包括设备的远程数据采集、设备控制系统的远程调试和配置、 设备的远程控制和设备的远程维护。设备远程监控与设备的本地控制最大的不同就在于，我们必须对不同设备控制的程度和深度进行研究和分析。因此，根据设备不同的控制方式，进行了以下的分类：

（一）保持型。远程监控向设备控制系统发出控制命令后设备会自动完成这个命令，并且，监控设备的监控只针对设备，也就是说，监控设备的监控只有在必要的时候才会对设备进行干预。在这种特定的条件下，就要求设备不间断向远程监控系统发送其自身的运行信息，远程监控系统才能保持对设备的监控能力。若果中途有所间断的话，那么监控所起到的作用就不会很大。这样远程监控系统必须维持和设备建立起来的通讯联系仍然是具有一定的滞后性的，尽管具有一定的滞后性，但是这种方式也有其自身的优越性，就是可以实现无人控制，在危险的环境中以及人力做不到的事情，它却做到了。

（二）完成型。完成型与保持型最大的区别在于，远程监控系统不对设备的监控的具体过程进行监控。仅仅是向设备发送命令并由设备自动完成这个命令后进行反馈报告。

（三）完全型。这种方式设备的控制系统和设备是相互分开来的，大部分的操作由远处监控系统完成，只有一小部分是由本地监控系统设备执行。由于设备控制系统内信号的传达速度要快，效率要高，反应灵敏度还要高，所以这个方式一般只用于比较特殊的行业。

（四）人机交互型。这个方式，需要本地的工作人员和远程监控设备共同完成，一般情况下由远程系统进行指挥，而工作人员进行实体的操作，对设备进行监控和维护。这个方式最大的一个好处就是在执行任务的过程中，可以随时建立连接，将人员和设备进行互换。

分布式远程监控设备的结构

该系统主要采用远程用户端，查询服务器，设备服务器和设备现场层四个结构，其中远程用户端的应用范围很为广阔，通过互联网，可以与不同地域的企业或者部门取得联系，通过视频的形式能够直接直观看到当地的工作情况以及获取其他信息，以此来实现监控。查询服务器具有用户身份认证。用户管理等功能。它不仅是远程监控系统的服务中心更是整个体系的核心，查询服务器具有周期性，它能够在配置的网络范围内查找其需要的东西，进而实现其服务导航的功能。设备服务器在这四层体系结构中，其功能所包含的范围最大，但是，最主要的还是它担任的两个任务，一个是实现信号数据的收集、分析和监控；另一个就是接受和相应查询服务器的请求并对之做出回应。最后一个就是设备现场层，现场层是系统所有基本信息和数据的来源，由于现场层需要通过网络与更多零散的设备联系起来，它很自然地就具备了较好的抗干扰性 、实时性和长距离传输的性能。

二、现有设备远程监控系统的缺陷

（一）现有设备的远程监控系统对对硬件和软件平台的依赖性强。对于监控设备来说，对于硬件和软件的依赖性强并不是一件好事。即使是出于常识我们都知道，要安装一个监控系统，我们所需要的设备装置是非常的多和非常强大的。真因为如此，我们需要为那些监控背后的装置提供很多的空间，况且，安装起来的时候也是极其的不方便，对软件的依赖程度大不能说是坏处，但科学技术终究要往前发展，只有当监控系统对设备的依赖性减低的时候，才能说明了我们的监控技术有所发展和改进。

（二）现有设备不能真正有效的支持分布式网络化生产和管理模式。这是个不断往前发展的社会，在发展过程中，公司或者企业的发展会将其触角延伸到区域市场，国内市场，更有的是国际市场，在这种情况下，公司的本部与子公司天各一方是常有的事情，尽管现在的交通很为发达，也比较便利，但是，终究是受时间的限制，在这种情况下，如果，远程设备监控能够支持分布式的网络生产和管理模式的话，就会为社会的发展提高更加便利快捷的方式。但是，在现有的远程监控设备中，我们可以知道，即使，监控的方式有多种，但是仍然没有真正能支持分布式网络化生产和管理模式的监控设备。

（三）不能自由地进入或退出系统。在监控系统中，为了保护监控系统内容的完整性，是设有保密装置的。最常用的有两种，一个密码技术。另一个是信息确认。在监控系统中，实现数据的加密算法，是由密钥来控制加密和解密变换的。密钥由一字符串组成，是唯一能控制明文与密文之间变换的关键。这就说明了，我们要想看到监控的内容的话，必须要有密码，输入正确的密码以后，我们才能够获取到我们所需要的信息。另一个就是信息确认，信息确认技术，从专业术语层面来说，是指通过严格限定信息的共享范围来达到防止信息被非法伪造、篡改和假冒的技术。在我们进入监控系统的时候，我们需要做信息登记，即身份识别，以便调查。身份识别是实现远程监控网络安全的重要技术之一， 在监控时， 被控对象需要通过某种特定的形式来验证主控方的身份。

三、分布式设备远程监控系统的作用

（一）使用该系统能够快速及时有效地提高企业对设备运作的决策和控制能力，面对不断变化的产品需求时，企业能够作出快速反应。以便准确快速、 并以最低的价格向用户提供高质量的产品，从而使企业的管理水平、市场竟争力都得到很好的提高。

（二）该系统还非常好地把企业现场、 管理部门、 诊断专家之间的信息联系起来并作出有效的分析，不仅仅有利于加强了企业与各科研院所之间的交流与合作， 还有利于建立一个为大多数生产企业所接受的统一的监测诊断网络系统，是一项极具有研究性和可行性的项目，而且，这个项目，具有很深远的发展前景，在不久的将来，这个监控系统或许会成为潮流，带动新一轮的科技风波。

四、总结

随着信息技术的发展远程监控必将越来越多地应用在实际当中。远程监控系统在现代社会中扮演中一个重要的角色，他的存在及其巨大的作用不容忽视。我们需要做的就是在现有监测系统基础上对系统监测设备进行深一层的研究，争取在最短的时期内把分布式设备远程监控系统开发出来，更好地造福于人类和社会。随着互联网的发展，以及新一轮科学技术的浪潮，我相信，分布式设备远程监控系统的时代将会在不久来临。

参考文献：

[1] 董卫军，周明全，耿国华 基于内容的图像检索技术研究[J].计算机工程，2005，31（10）：162-165.

[2]茹立云，彭潇，苏中.基于内容图像检索中的特征性能评价[J].计算机研究与发展， 2003， 40 （11）： 1566-1570.

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关键词：S3C2410；Linux；远程监控；Web服务器

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）19-4515-03

基于嵌入式Linux远程监控系统，在一定程度上充分结合Internet网络的广泛性及其应用性，同时融合了嵌入式系统具有明显的容易移植的特性，且在实用性方面具有很广阔的应用开发前景，也是远程监控系统方面的发展方向。通过该系统，用户可以直接通过Internet浏览器对现场的设备进行远程监控，操作安全可靠。ARM 处理器具有更高的稳定性， 且资源占用少、系统集成度高、硬件干扰少， 能较好地应用于所需的控制，嵌入式Linux系统是使用源代码公开的、免费的操作系统，且为微控制系统的开发提供了良好的任务管理平台和底层驱动平台， 也为上层软件模块的管理提供了有力的保证。

1 远程监控系统总体设计

远程监控系统汇集了多项技术，在结构和功能上要设计合理，利用现有资源去实现各个功能和模块，根据整个系统的功能和要求，来选择一个合理的总体设计方案。远程监控系统的功能设计按照以下主要环节展开，对图像和温度数据的采集和相关处理，当客户端有申请响应时，根据响应，传送给客户相关的数据信息。本系统的总体功能方案如图1所示。

2 系统硬件组成

嵌入式设备在嵌入式系统硬件系统中也是不可或缺的一个部分，除了核心控制部件以外，还有其它不可或缺的部件用于完成数据测量、调试和对调试结果进行显示等，包括传感器、电子部件、机械部件等，都可以算作嵌入式设备。目前常用的嵌入式设备按照功能可分为存储设备、通信设备以及显示设备三类。本系统采用的三星公司的S3C2410，主频可达203MHz。它的硬件功能主要有：64M字节的SDRAM，是由两片K4S561632组成，主要工作在32位模式下；64M字节的NAND Flash，采用K9F1208，可以兼容16M，32M或者128M字节；10M以太网接口，采用CS8900Q3，带有传输和连接指示灯；2个USB HOST接口，符合USB1.1；还有SD卡接口等。其硬件框图如图2所示。

3 系统软件组成

3.1 交叉编译环境搭建

在一般的计算机系统之中，都有足够的系统资源，能够方便的对其进行编译和调试，但是在Linux系统之中，其内核资源相对来说并不完整，它并没有相关的交叉编译工具，由此，本系统的开发环境是Red Hat Linux版本操作系统，使用的内核版本是Linux2.6，交叉编译工具链3.3.2，其安装步骤如下：

1）在本系统使用的相关目录下建立名的arm的目录

[root@localhost zyx]#mkdir arm

2）使用复制命令，将cross-3.3.2.tar.bz2复制到arm目录下

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

3）使用tar命令，对工具链进行解压

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

这样在arm目录下生成一个工具链文件夹

4）对环境变量进行编写和修改

在该路径下，使用编辑命令 vi /etc/profile ，在此文件中找到：pathmunge/usr/local/sbin一行，在它下面增加环境变量设置如下：pathmunge/usr/local/arm/3.3.2/bin，这样交叉编译工具链搭建成功。

3.2 配置移植嵌入式Linux内核

因为嵌入式系统的硬件环境各不相同，而嵌入式Linux操作系统并不为特定的处理器设计，所以需要针对不同的嵌入式系统硬件平台对Linux操作系统进行定制和裁剪，修改操作系统内核中与硬件相关的代码，使其在特定的CPU上运行起来。该文使用的内核源代码是三星公司为s3c2410微处理器的内核源码，版本是linux-2.6.8.1.tar.bz2。

1）解压linux-2.6.8.1.tar.bz2到目录/arm下

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

将生成linux-2.6.8.1目录

2）修改交叉编译器

内核目录下Makefile文件记录着内核各个模块组织关系及变异关系。修改交叉编译器：

ARCH=arm

CROSS_COMPILE=arm-linux-

3）执行make menuconfig内核配置命令，进入Linux内核配置界面，即对内核进行选择配置剪裁。

3.3 Bootloader简介及移植

在嵌入式系统的操作系统中，内核在运行之前，也同样要运行一段启动程序，就是BootLoader，运行此程序可以对整个硬件设备进行初始化，为内核系统的调用提供一个最佳的系统工作环境，使系统工作在最佳状态。目标板上电之后或者复位之后，首先执行引导程序（Bootloader），来初始化内存等硬件，之后把压缩的映像加载到内存之中，最后在跳转到内存映像入口来执行。Bootloader的功能决定了在引导Linux系统时，必须要使用Bootloader，除非修改了linux内核。

常见的公开源代码的bootloade：有U-BOOT， GRUB， VIVI， LILO等，其中vivi是韩国mizi公司为ARMS处理器专门设计bootloader。因此，我们将vivi移植到S3C2410就相对比较简单。主要是根据具体的板级硬件通过修改vivi/arch/s3c2410/smdk.c文件设置NAND Flash分区。然后再运行make clean，make menuconfig， make命令，将会得到vivi的二进制文件。连接pc机的并口和目标板上的JTAG口，用SJF2410工具将vivi的二进制文件烧写到NAND FLASH中。

4 结论

基于嵌入式Linux远程监控系统，在一定程度上充分结合了Internet网络的广泛性及其应用性，同时融合了嵌入式系统具有明显的容易移植的特性，且在实用性方面具有很广阔的应用开发前景，也是远程监控系统方面的发展方向。本系统采用嵌入式Linux操作系统，结合相关的软硬件技术，实现远程系统监控，且监控系统在功能上基本完善，达到整个系统设计的基本要求。

参考文献：

[1] 徐士强.基于ARM9的嵌入式Linux系统的研究与应用[D].南京：南京邮电大学，2012.

[2] 邹颖婷，李绍荣.ARM9上的嵌入式Linux系统移植[J].自动化技术与应用，2009（06）：43-45.

[3] 冷玉林，钟将.基于ARM的嵌入式Linux系统构建[J].计算机系统应用，2010（11）：23-26.

[4] 吴才章.基于ARM的图像采集与显示系统设计[J].自动化技术与应用，2010（3）：118-122.

[5] 李晓光，吉荣廷，张立峰.基于嵌入式Linux和ARM9的视频采集系统[J].电子测量技术，2009（2）： 102-104.

[6] 高强，郑晓庆，陈敏.嵌入式Linux的家用无线远程监控系统[J].自动化与仪表，2010（5）：47-51.

[7] 邓威威，何衍.无操作系统的Web远程监控系统设计[J].机电工程，2012（4）：490-492.

[8] 李宇丽.基于ARM的嵌入式Linux系统的研究及应用[D].西安：西安电子科技大学，2007.

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关键词：通用无线分组业务； 数据采集； 远程监控； GPRS

中图分类号：TN911-34 文献标识码：A

文章编号：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

远程监控系统在工业控制领域中有着十分重要的意义。在许多工业场合,尤其是对于一些分散的、无人值守的现场,需要对数据进行定时采集从而进行监控。但随着仪器仪表的数字化和无线通信技术的发展，现场设备的远程监控技术可方便实现远程仪表的测量、执行机构的操作和状态的监测，非常有利远程设备的数据抄表、数据管理和设备维护，很大程度上降低了用户的维护成本，更加有利于生产商的售后服务质量，因此远程监控终端装置的研发具有实际意义。因此,提出了一种基于GPRS(General Packet Radio Service)的无线远程监控系统。通用分组无线数据业务(GPRS)是以端对端的分组传输与交换方式为用户提供的发送和接收高速数据、低速数据以及信令的多种业务集合。

1 系统硬件设计

能够满足系统的基本需求，并充分考虑系统的扩展能力，远程监控终端自动完成仪表模拟信号、数字量、开关量和采集及故障状态指示，定时采集现场仪表数据和各种状态并保存记录。终端设备与远程服务器的通信可控，方式多样，终端数据库本地/远程实时查询，充分节约通信成本。

系统的整体框图如图1所示。

1.1 模拟量输入电路

模拟量输入电路包括取样电路、低通滤波、电压变换、驱动隔离和限幅保护。取样电路实现将传感器的4~20 mA的电流信号转换为电压信号；电压变换电路实现取样电压的调整满足微处理器A/D通道输入电压的要求；低通滤波则消除模拟通道上的工频干扰和高频干扰等；驱动隔离实现输入通道的阻抗匹配；限幅电路使A/D通道输入电压在规定电压范围，保护A/D转换通道。如图2所示。

1.2 开关量输入电路

开关量输入电路由限流电阻、滤波电容、稳压管、光耦和输入缓冲器组成，电路图如图3所示。

1.3 开关量输出电路

开关量输出电路由输出锁存器、光耦和驱动器(开极电极输出)组成，电路图如图4所示。

1.4 终端小系统电路

终端小系统电路由复位电路、看门狗电路、振荡电路和微控制器构成。其中看门狗电路可防止系统运行时的程序死锁，电源电压下降时看门狗电路产生硬件复位信号使系统正常复位。微控制器可选用与51兼容的C8051F02x系列单片机，内部资源丰富，具体特性如下：

C8051F020/1/2/3器件是完全集成的混合信号系统级MCU 芯片，具有64个数字I/O引脚(C8051F020/2)或32个数字I/O引脚(C8051F021/3)。下面列出了一些主要特性:

(1) 高速、流水线结构的8051 兼容的CIP-51内核(可达25 MIPS)；

(2) 全速、非侵入式的在系统调试接口(片内)；

(3) 真正12 位(C8051F020/1)或10 位(C8051F022/3)、100 KSPS的8 通道ADC，带PGA和模拟多路开关；

(4) 真正8位500 KSPS的ADC，带PGA和8通道模拟多路开关；

(5) 两个12位DAC，具有可编程数据更新方式；

(6) 64 KB可在系统编程的FLASH存储器；

(7) 4 352(4 096+256) B的片内RAM；

(8) 可寻址64 KB地址空间的外部数据存储器接口；

(9) 硬件实现的SPI，SMBus/I2C和两个UART串行接口；

(10) 5个通用的16位定时器；

(11) 具有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列；

(12) 片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器。

具有片内VDD监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的C8051F020/1/2/3是真正能独立工作的片上系统。所有模拟和数字外设均可由用户固件使能/禁止和配置。FLASH存储器还具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新8051固件。

片内JTAG调试电路允许使用安装在最终应用系统上的产品MCU 进行非侵入式(不占用片内资源)、全速、在系统调试。该调试系统支持观察和修改存储器和寄存器，支持断点、观察点、单步及运行和停机命令。在使用JTAG调试时，所有的模拟和数字外设都可全功能运行。

每个MCU都可在工业温度范围(-45~+85 ℃)内用2.7~3.6 V的电压工作。端口I/O，RST和JTAG引脚都容许5 V的输入信号电压。

1.5 外部存储电路

外部存储电路选用非易失性存储器(掉电保存数据)，主要是用于存储终端参数和历史数据。存储芯片可根据数据的容量和更新周期进行选型，在保存数据量小，更新频率的应用中可选用E2PROM(理论擦除次数10 000次)，而在大容量和更新频率高的应用中选用FRAM(铁电存储器，理论擦除次数100亿次)较合适。典型应用电路图如图5所示。

1.6 终端日历时钟的设计方案

终端时钟是系统设计的一个重要部分，终端的诸多操作均以该时钟为基准，包括状态信息的记录、历史数据查询和远程控制等，要求设计一个可靠且实用的时间基准。

本终端采用Xicor公司的X1226RTC芯片来设计终端日历，X1226是一个带有时钟日历两路报警512×8位的E2PROM振荡器补偿和电池切换的实时时钟，它以秒、分、时、日、星期、月和年为单位跟踪时间，具有闰年校正和对2000年问题及小于31天的月自动调整的功能。在备用电池供电下，可保证主电源掉电后时钟芯片的RTC仍可正常工作。它采用标准的I2C接口方式，非常方便与带I2C接口MCU进行通信，其独特的软件校准功能不仅节省硬件成本，消除了硬件方式校准中因校准元器件老化因素带来的时间误差，极大程度上提高了RTC的准确性和可靠性。

X1226采用标准的I2C接口，C8051F02X也配置了标准的I2C接口，因此X1226可以直接与C8051F02X连接。X1226与MCU的连接如图6所示。

1.7 GPRS通信电路

GRPS通信电路主要由电源电路、GPRS模块、SIM接口电路和串行接口电路部分构成。其核心部分是GPRS模块，比较成熟的有Wavecom的Q24系列与SIMCOM的SIM300系列模块，它们均支持GSM和GPRS两种模式。模块的主要电路如图7所示。

2 系统的软件设计

软件系统由底层驱动以及应用软件组成。

监控终端系统软件系统具有数据量采集、处理和存储，远程通信和系统管理等功能，能实现现场各种数据的现场处理与远程传输应用。另外，还可以利用GPRS通道实现系统应用系统的远程更新等扩展功能。具体包括以下功能模块：

数据采集模块(A/D)；

开关量输入数据采集模块；开关量输出模块；

数据库管理模块(包括数据查询和RTC管理)；

通信模块；系统升级模块(扩展功能，需MCU的支持)。

3 结 论

远程监控技术在工业控制领域中的应用非常广泛，本文对远程监控系统的硬件电路组成做了详细的介绍，提出了基于GPRS远程监控系统的总体设计方案，在电力系统、石油勘测、水利、交通运输等领域有着非常重要的作用，采用GPRS技术使得无线监控系统的实时性、可靠性有了很大的提高，进一步促进了工业监控系统的智能化和信息化。

参 考 文 献

［1］宋琦,江福椿.基于GPRS无线监控系统研究与实现[J].信息技术,2010(2):59-61.

［2］杨菁,余成波,胡晓倩.GPRS技术及其应用探析[J].重庆工学院学报,2004(1）:30-33.

［3］洪自成.基于GPRS的无线传感器网络数据中转器的设计[J].自动化信息,2009（6）:44-46.

［4］俸皓,罗蕾.用GPRS实现远程环保监控[J].成都信息工程学院学报,2005（1）:88-91.

［5］张新红,吴金强.基于GPRS的远程数据采集及监控系统[J].机械管理开发,2008(1):93-95.

［6］刘宁,冯伟,陆林生.基于GPRS的无线数据传输终端的设计[J].现代电子技术,2008,31(1):33-35,40.

［7］张小强,杨放春.一种基于GPRS技术的无线监控系统[J].中国数据通信,2004,6(11):92-96.

篇6

关键词：计算机；远程；监控系统

随着网络技术的飞速发展，人们已经不能满足于在监控现场进行监控了，而是希望在有Internet保证的情况下随时随地的对监控系统进行监控，即远程监控。

1系统架构和设计流程

该系统分为客户端程序和服务器端程序在使用前需要将客户端安装到主控端电脑上，将服务器端程序安装到被控端电脑上控制的过程一般是先在被控端电脑上执行服务器端程序。然后在控制端电脑上执行客户端程序，与服务器端程序建立一个特殊的远程服务，然后通过这个远程服务，使用各种远程控制功能发送远程控制命令，控制服务器中的各种应用程序的运行通过远程控制软件，可以进行很多方面的远程操作，包括获取目标电脑屏幕图像，记录并提取远端键盘事件、鼠标事件，对文件的操作等网速瓶颈是很多网络程序必须考虑的问题，远程控制也不例外。获取被控电脑图像的过程，实际上就是服务器端传输一幅屏幕的图片到客户端的过程，这个过程需要传输大量的数据，这涉及到如何对屏幕图片数据进行压缩(有损或者无损)另外，什么时候发送屏幕图片数据，是不是每次都需要发送整个屏幕的数据，这些都是远程控制必须面对的问题。

2远程监控系统面临的安全威胁

2.1对硬件实体的攻击。这类威胁和攻击是针对远程监控系统中的一些设备以及网络和通信线路而言的，如各种自然灾害、认为破坏、操作失误、设备鼓掌、电磁干扰、被盗等多种不安全的因素所致的物质财产损失、数据资料损失等。

2.2对信息的威胁和攻击。这类威胁和攻击是针对远程监控时传送的重要及敏感的信息。这些信息往往成为不法分子和黑客攻击的主要对象。这些信息无论是无意地泄露，或是有意地窃取，都会造成直接或间接的损失。

2.3计算机犯罪。计算机犯罪是指一切借助计算机技术或利用暴力、非暴力手段攻击、破坏计算机及网络系统的不法行为。暴力事件如武力摧毁；非暴力形式却多种多样，如数据欺骗、制造陷阱、逻辑炸弹、监听窃听、黑客攻击等等。

2.4技术缺陷。由于认识能力和技术发展的局限性，在远程监控所需的硬件和软件的设计过程中，难免留下技术缺陷，由此可造成系统的安全隐患。其次，网络硬件、软件产品多数依靠进口，许多网络黑客就是通过微软操作系统的漏洞和后门而进入网络的。

2.5计算机病毒。据统计，现已发现的病毒有4万多种，而且新病毒还在不断出现]。由于远程监控系统一般是基于Internet的，所以它也受到病毒的威胁。

3关键技术的具体实现

3.1消息模拟技术。在一般的应用程序中，用户敲击键盘或者单击鼠标的消息都是首先被外设的驱动程序所截获，然后外设将这些消息加入系统的消息队列。这样应用程序就可以从窗口消息队列中得到该消息并进行相应的处理但对于某些应用程序，它无法提供外设的输入，所以需要自己模拟这些外设消息并将其直接发送到系统的消息队列中去这样的技术被称为消息模拟对于远程控制来说，客户端程序可以随意操作服务器，吐土就意味着服务器端程序必须模拟客户端的鼠标、键盘消息。

3.2桌面图形图像数据采用桌面网格化传送。如果每次都将服务器的全屏数据传向客户端，则会严重地影响服务器的正常工作。例如，一个典型的Windows显示配置为1024~768，颜色数为24位真彩色，这不但要占用大量的网络带宽，同时也将影响WindoWS系统对其他正常任务的处理与响应，为了减少屏幕更新时的数据传输量。可采取网格化的方法，把桌面屏幕划分成若干个规则的大小相同的网格，屏幕数据的传输以网格为单位客户端每次提出Redesh请求时，服务器只向客户端传送其屏幕上发生变化的网格图像数据，由于桌面屏幕的抓取与传送是一个连续的过程，通常在一个较短的时间间隔内屏幕上往往只有局部发生变化，甚至不变化。

3.3对于桌面图形图像数据编码算法的设想。将整个屏幕上所有网格组成的帧称作I帧，将仅含有屏幕上变化区域的网格组成的帧称作P帧，可见，每当客户端发出Redesh请求时，服务器都将发送P帧给客户端，但服务器在第一次响应Refresh请求时，发送的帧实际上是一个I帧。在具体实现时，对于I帧中的网格图像数据可采用直接获取并传送其原始的图像数据：而P帧中的网格数据则是对应网格中新屏幕数据减去旧屏幕数据的差值，即P帧中的网格图像数据实际是对应网格的“差图”I帧采用Hufman算法压缩，P帧采用RLE(RunLengthEncoding)算法压缩在计算机桌面屏幕上，经常存在有大量的块状和条形区域，它们具有相同的背景颜色，在网格图像数据中它们占据了绝大多数，可见对I帧采用Hufman压缩较合适由于每个像素的彩色数据由3Bytes组成，即使相邻的两个像素颜色一样，在对应的6Bytes彩色数据中，相邻字节的值不一定相同，只是相隔2Bytes肯定相同，若采用RLE压缩，可能适得其反，造成压缩后的数据量反而会增大对于P帧，由于网格中的数据实际是对应网格的“差图”，如果网格内部有变化的屏幕内容不多，则“差图”中必然有大量的零。对于这样的网格数据，Hufman算法的压缩速度和压缩率都比不上RLE算法。

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关键词：车联网；防盗；远程监控；电话通知；行车记录仪

中图分类号： TN4 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）18-152-2

1 系统设计

整个系统置于汽车上，主控制器STM32连接电容触摸屏，进行系统的模式选择。车辆静止时，通过三轴加速度传感器感知车辆异常情况。当有异常情况发生时，系统通过GSM模块自动拨打电话通知车主。车主挂断电话后打开安装于手机上的车辆防盗监控软件，车载摄像头通过USB连接路由器，智能设备在与路由器密码配对成功后，可获取车辆周边的视频，该视频通过WIFI网络实时地传给车主。车辆被盗时系统通过发送CAN帧，控制汽车重新上锁、切断油路。

2 硬件设计

系统分为车载端和手机端，车载端以STM32为开发平台，电容液晶屏设计人机界面，方便用户操作；摄像头CFM111-250能够实时地获取车辆的周边环境，三轴加速度传感器用于检测车辆是否震动，车辆有异常情况时SIM900型GSM 模块开始自动拨打车主的电话。手机端通过OPENWRT路由器构建的局域网进行视频的传输与接收。系统硬件设计框图，如图1所示。

该监控系统安装于汽车上运行，车载端通过电容触摸屏进行功能选择，电容触摸屏支持5点触摸，分辨率800*480，主控制器为“Cortex-M3”内核的STM32处理器。两种工作模式如下：

①安全管家。

当车辆被人或其他物体触碰时，三轴加速度传感器MMA7455可以检测到车辆的震动信号， 基于STM32平台编程实现对触碰情况的判别：首先采用滤波算法进行处理，去除噪声；然后结合摄像头图像使用智能算法实现恶意触碰的判别，依据智能处理结果决定是否向车主发出拨打电话的请求。拨打电话的功能通过SIM900型GSM 模块实现。如果车主在汽车周边WIFI覆盖范围内，接到监控器发出的车辆告警电话信号后，可以打开手机中的车辆防盗监控软件，查看车载摄像头获取的视频，此视频由openWRT路由器通过WIFI传送，根据视频内容，车主决定是否亲自到停车点查看车辆，如果发现盗车贼在盗车，可以开启拍照/录像功能获取盗车贼的作案证据。

②行车记录仪模式。

当选择行车记录仪模式时，打开主摄像头，CAM111-250摄像头分辨率为640*480的VGA级别。主摄像头的视频信号自动记录在SD/TF卡中，STM32通过DMA控制的SDIO模式连接SD/TF卡。将视频信息记录在SD/TF卡上，卡的空间可用于循环录制。

3 软件设计及测试

3.1 软件功能介绍

本设计所用的车辆防盗监控软件是在Android开发环境下用Java和XML语言混合编程实现的。

主要包括以下功能：

①实时查看车辆周围的环境，确定车辆的安全状态，车主通过此视频决定是否亲自去停车点查看车辆。

②保存必要的图片/视频。车主发现有盗车或者损坏车辆的现象时，通过开启拍照/录像功能保存证据。

③WIFI信号可以多设备接入，行车的过程中，车主、乘客都可随时抓拍车辆周边情况。特别在出现轻微剐蹭等意外事故的时候，可以第一时间拍摄取证。

3.2 防盗监控流程图

3.3 监控软件测试

测试平台：Android 4.2.2。

功能：接收通过WiFi网络传输的车载摄像头获取的视频；通过拍照或录像键对视频进行有选择地保存。当汽车持续晃动，车主接到“安全管家”打来的电话，看视频确认车辆被盗，可以选择通过手机控制车载平台发送CAN帧，从而控制车内MCU重新为汽车上锁，并切断发动机油路。（仿真平台测试成功。）

4 总结

本系统采用了WIFI远程摄像头与本地摄像头相结合，通过GSM模块，三轴加速度传感器基于STM32平台实现了“安全管家”和行车记录仪两大功能，通过测试表现出了较好的稳定性，来保证车主爱车各种工作状态下的安全。

参 考 文 献

[1] 王雨，陈常嘉，董岩磊.基于加速度传感器的车辆防盗技术研究[J].计算机技术与发展，2013，23（5）：135-137.

[2] 刘洋.基于GSM的汽车防盗报警系统[D].内蒙古大学，2012.

[3] 张学武，何玉钧.基于WiFi的远程视频传输智能机器人设计[J].电子科技，2013，26（2）：4-7.

[4] 许炳华.基于STM32和CAN总线的J1939协议的研究[D].桂林电子科技大学，2013.

[5] 牛跃听，周立功，方舟.CAN总线嵌入式开发：从入门到实战[M].北京航空航天大学出版社，2012.

[6] 黄友，张向文，许勇.基于CAN和GPRS技术的汽车防盗系统设计与实现[J].计算机测量与控制，2013，8：2168-2170.

篇8

近年来，网络技术的不断发展，为远程监控技术的发展创造了条件。远程监控系统软件越来越受到人们的重视，其实用性也毋庸质疑。基于JAVAC/S远程监控系统软件突破了空间的限制，使用者不用亲临，在自己的电脑面前就能轻松的实现对被监控端机器的监控。本系统采用Java网络编程和Java图形编程实现。笔者在开发过程中将网络技术与远程监控理论基础相结合，实现了以下功能：能连续获得被监控端机器屏幕变化；实现被监控端硬盘文件的上传、下载；实现对鼠标、键盘的模拟；实现在远程机器上执行任意DOS命令；远程关机、远程重启计算机，方便了用户监视和操作被监控端机器。本系统从系统需求分析、概要设计、详细设计到具体的编码实现和后期的代码优化、功能测试都严格遵循了软件工程的思想。

关键词：远程监控；JavaRobot；屏幕截取；JavaSocket

系统需求分析及理论基础

2.1系统需求分析

2.1.1系统功能需求

1．连续获得被控端机器屏幕变化。

2．实现被控端硬盘文件的上传、下载。

3．实现对鼠标、键盘的模拟。

4．实现在被控端机器上执行任意DOS命令。

5．远程关机、远程重启计算机。

2.1.2其他需求

1．系统实用，界面操作简便。

2．被监控端自动隐藏运行。

被监控端将随电脑启动而自动运行，运行时默认无任何可见界面。

2.2系统开发原理及关键技术

2.2.1系统开发原理

本系统是利用类java.awt.robot中的屏幕截取和鼠标、键盘自动控制功能，然后加上网络传输功能来完成来完成截屏和远程控制的。

2.2.2系统运行概述

1．启动被监控端，打开指定的UDP端口号。用于读取命令。

2．被监控端读取命令（命令格式为ordername:port）ordername为命令名字，port为主控端打开的TCP端口。

3．接到主控端连接后，被监控端就对当前用户的桌面采用屏幕截取，然后发送给主控端。依被监控端设计的不同，可以设定屏幕截取的时间间隔，时间间隔短一点就可以获得连续屏幕变化了。

4．主控端在画布上对鼠标、键盘事件进行监听，被监控端重演主控端上的事件

5．主控端和被监控端读取和发送数据，分别来实现文件上传和下载。

6．在被监控端实现DOS命令的执行。

2.2.3系统的关键技术

系统使用的关键技术就是Java网络编程和Java图形编程。用Java网络编程实现主控端和被监控端的通讯（命令收发、数据传送），用Java图形编程完成主控端控制界面的编写。具体应用如下：

1．实现主控端（服务器）与被监控端（客户端）之间的通讯。

——用JavaSocket来实现。

2．用Java采集事件，封装成消息，用于发送。

——在主控端机器上采集事件(一般只不过是键盘和鼠标的事件)，然后封装成消息类传输到被监控端。

3．在被监控端上重演主控端的动作事件。

——在被监控端运行client端，接收消息，如果主控端有请求操作的消息，用Robot截下当前屏幕，传给主控端，主控端显示被监控端的屏幕，是一个位图；然后接收在这个位图上的鼠标事件和键盘事件，并把鼠标位置(位图上的坐标换算成对应的屏幕上的坐标)和键值送到被监控端上，在被监控端上重演同样的事件。

2.3系统的开发平台

JDK1.5.0，Eclipse3.1，WindowsXPProfessional

2.3.1Eclipse介绍

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关键词:GPRS;远程监控系统;无线组网

中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号: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

随着科学技术的发展,人类社会已进入信息时代。水利信息化建设,就是充分利用现代信息技术,开发和利用水利信息资源,包括对水利相关数据进行采集、传输、存储、处理和利用,同时,为了更好的提高效率,节省人力资源,也要对供水相关设施进行远程控制及监测,提高水利信息资源的应用水平和共享程度,从而全面提高水利建设和水务处理的效能及效益。中小城市自来水泵房远端监控系统就是在这一背景下提出的,是我国水利信息化建设的重要组成部分。本系统利用现有信息监测设备,以中国移动GPRS无线数据网为数据通信平台,实现城市内各个大的自来水泵房的远程数据采集,监测,传输以及控制,从而达到对远端泵房无人职守的目的。

1 GPRS介绍

GPRS是通用分组无线业务(GeneralPacketRadio Service)的英文简称,是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务,目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS采用与GSM同样的 无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的TDMA帧结构,这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似。因此,现有的基站子系统(BSS)从一开始就可提供全面的GPRS覆盖。GPRS允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据,而不需要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输,也适用于偶尔的大数据量传输。 GPRS理论带宽可达171.2Kbit/s,实际应用带宽大约在40～100Kbit/s,在此信道上提供TCP/IP连接,可以用于INTERNET连接、数据传输等应用。GPRS是一种新的移动数据通信业务,在移动用户和数据网络之间提供一种连接,给移动用户提供高速无线IP或X.25服务。GPRS采用分组交换技术,每个用户可同时占用多个无线信道,同一无线信道又可以由多个用户共享,资源被有效的利用,数据传输速率高达160Kbps。使用GPRS技术实现数据分组发送和接收,用户永远在线且按流量计费,迅速降低了服务成本。

基于GPRS网络组建的自来水网远程监控系统有如下特点:

永远在线:GPRS DTU一开机就能自动附着到GPRS网络上,并与数据中心建立通信链路,随时收发用户数据设备的数据,具有很高的实时性;数据中心需固定IP,向固定IP透明传输数据。如图1所示。

按流量计费 GPRS DTU一直在线,按照接收和发送数据包的数量来收取费用,没有数据流量的传递时不收费用。

2 系统控制方案选择及功能

跟据控制点要求,选择德国万可电子公司的远程IO系列产品,结合深圳宏电GPRS功能做到智能无线传输。上位控制中心采用国产优秀软件组态王,进行上位画面的制作。整个系统通过现场采集站(远程IO站)采集一次仪表的数据,并将采集到的数据通过GPRS模块发送到数据中心,同时在数据中心上进行历史数据的备份存储。从而达到系统数据的实时性和完整性。现场站具有故障报警功能,保存报警记录,在手动运行模式下,操作工可通过控制中心启停、调节现场设备。系统结构图及功能简介如图2。

图例功能说明:

下位机分别有温度传感器,流量计,电流互感器,接触器,红外报警器等设备。下面依次说明:

1) 温度传感器采用贴片式温度传感器,直接贴于水泵泵体表面,测量水泵泵体的温度,并实现温度超限报警的功能;

2) 流量计使用智能流量计,直接通过RS232同监测控制器通讯,来交换数据;

3) 电流互感器测量泵各个相的电流值,并把该数据远传至数据中心,实现各个相电流的实时检测,并根据设定值实现报警;

4) 监测控制器控制泵交流接触器的动作,实现泵的远程开关动作,并且根据交流接触器的状态,判断当前泵的启停状态,以判断当前泵能否启动;

5) 红外报警器主要是判断泵房中的非法闯入报警,防止泵房中的非法人为操作;

6) 通讯过程是所有上行或下行数据经过GPRS无线网络进行传送,上行数据经无线网络传送至监控中心接收服务器,服务器把数据做筛选,判断,分类后,写入数据库,客户端计算机如果需要浏览数据,则向数据库服务器查询所需数据,并形成相关报表,报警,曲线等直观显示界面,以供客户浏览。

3 上位软件部分介绍

本软件完全基于网络的概念,是一种真正的客户―服务器模式,支持分布式历史数据库和分布式报警系统,可运行在基于TCP/IP网络协议的网上,使用户能够实现上、下位机以及更高层次的厂级连网。

TCP/IP网络协议提供了在不同硬件体系结构和操作系统的计算机组成的网络上进行通信的能力。一台PC机通过TCP/IP网络协议可以和多个远程计算机(即远程节点)进行通讯。

本软件的网络结构是一种柔性结构,可以将整个应用程序分配给多个服务器,可以引用远程站点的变量到本地使用(显示、计算等),这样可以提高项目的整体容量结构并改善系统的性能。服务器的分配可以是基于项目中物理设备结构或不同的功能,用户可以根据系统需要设立专门的IO服务器、历史数据服务器、报警服务器、登录服务器等。下面先介绍一下这几种服务器的含义:

IO服务器:负责进行数据采集的站点,一旦某个站点被定义为IO服务器,该站点便负责数据的采集。如果某个站点虽然连接了设备,但没有定义其为IO服务器,那这个站点的数据照样进行采集,只是不向网络上。IO服务器可以按照需要设置为一个或多个。

报警服务器:存储报警信息的站点,一旦某个站点被指定为一个或多个IO服务器的报警服务器,系统运行时,IO服务器上产生的报警信息将通过网络传输到指定的报警服务器上,经报警服务器验证后,产生和记录报警信息。报警服务器可以按照需要设置为一个或多个。报警服务器上的报警组配置应当是报警服务器和与其相关的I/O服务器上报警组的合集。如果一个IO服务器不做为报警服务器,系统中也没有报警服务器,系统运行时,该IO服务器的报警窗上不会看到报警信息。

历史记录服务器:与报警服务器相同,一旦某个站点被指定为一个或多个IO服务器的历史数据服务器,系统运行时,IO服务器上需要记录的历史数据便被传送到历史数据服务器站点上,保存起来。对于一个系统网络来说,建议用户只定义一个历史数据服务器,否则会出现客户端查不到历史数据的现象。

登录服务器:登录服务器在整个系统网络中是唯一的。它拥有网络中唯一的用户列表,其它站点上的用户列表在正常运行的整个网络中将不再起作用。所以用户应该在登录服务器上建立最完整的用户列表。当用户在网络的任何一个站点上登录时,系统调用该用户列表,登录信息被传送到登录服务器上,经验证后,产生登录事件。然后,登录事件将被传送到该登录服务器的报警服务器上保存和显示。这样,保证了整个系统的安全性。另外,系统网络中工作站的启动、退出事件也被先传送到登录服务器上进行验证,然后传到该登录服务器的报警服务器上保存和显示。

客户:如果某个站点被指定为客户,可以访问其指定的IO服务器、报警服务器、历史数据服务器上的数据。一个站点被定义为服务器的同时,也可以被指定为其它服务器的客户。

一个工作站站点可以充当多种服务器功能,如I/O服务器可以被同时指定为报警服务器、历史数据服务器、登录服务器等。报警服务器可以同时作为历史数据服务器、登录服务器等。

4 结束语

本系统具有技术先进、可靠性高、实效性强等特点,可方便、快捷地实现城市自来水泵房的实时数据采集和远程控制。本系统现已实施一年多,为公司节省了人力、物力,对于整个城市目前以及将来的水利信息建设必将有深远的意义。

参考文献:

[1] 齐强.无人职守泵站远程综合监控系统[J].热力发电,2006(35).

篇10

【关键词】心电 AD转换 蓝牙 安卓

随着科技的发展和人们生活习惯不断变化，心脏类疾病的发病率越来越高且呈年轻化趋势发展，同时，患者需要能够进行日常康复工作、减少高额且不必要的医院监护。而目前的心电监护设备成本高，体积大，使用场所局限于医院。考虑到这些因素并结合目前智能终端设备迅猛发展的趋势，我们研发了基于安卓平台的心电远程监控系统，它具有低功耗、小体积、低成本，可便携等优点。

1 心电信号采集模块

心电信号采集模块主要是完成心电信号的采集和处理，对心电信号进行放大滤波之后传输给单片机。我们采用的是ADI公司新推出的一款用于心电及其他生物电测量的集成信号调理模块――AD8232芯片。主要是提取、放大及过滤微弱的生物电信号。因其低成本、低功耗、小尺寸等优势被广泛应用在便携式健身设备、远程医疗监护终端、等多种电子设备上。

AD8232芯片采用三电极单导联的方式完成信号的采集，采集信号包括左臂驱动，右臂驱动，大腿驱动（本文中不采用此电极，此电极主要用于改善系统的共模抑制性能）。通过连接到左臂驱动电极+IN和右臂驱动电极-IN贴在人体上进行心电信号的采集，在芯片电路添加电阻、电容等元器件并通过调试实现芯片内部功能部件的功能，从而实现模块滤波等信号处理等功能，最终将处理后心电信号通过OUT端即运算放大器输出端输出，连接到单片机AD转换引脚的输入端。

实验过程中根据实际情况适当调节电阻电容以更好的实现心电信号的采集及滤波等处理。

2 单片机模块

单片机应用程序的设计主要包括各端口和寄存器声明、各参数初始化、串口初始化、ADC初始化、读取模数转换结果、发送串口数据、PC显示结果、软件延时和主函数。STC15F2K60S2芯片可实现10位模数转换。主要实现过程如下：经过初始化串口和ADC来设置串口并对单片机进行初始化，此后进入主循环，即单片机从所选信号输入通道读取数据，利用函数对数据进行ADC转换后返回ADC结果，当前一个数据发送完毕后，输出当前数据。

3 蓝牙无线传输设计

3.1 蓝牙硬件模块的选择

我们选择BMX-03A作为蓝牙硬件模块，它是一款蓝牙转串口模块，可以通过串口来和单片机以及主控芯片连接，版本为2.0。该模块采用CSR BlueCore芯片，配置有8Mbit的软件存储空间，支持AT指令，用户可根据需要更改设备名称、主从模式、配对密码、串口波特率等参数，使用起来非常的灵活。

3.2 安卓环境下蓝牙模块连接的设计

安卓平台的蓝牙系统是基于BlueZ实现的，支持GAP、SDP和RFCOMM规范。由于我们是串口通信，所以主要利用蓝牙的RFCOMM协议来完成数据的传输。

其主要开发步骤如下：

（1）设置权限：在文件AndroidManifest.xml中声明使用蓝牙的权限，代码如下

（2）启动蓝牙：通过bluetooth.enable（）打开蓝牙，并获取蓝牙适配器对象。

（3）搜索蓝牙：通过startDiscovery（）方法搜索附近的蓝牙设备，为连接做准备。

（4）建立连接：通过蓝牙设备的MAC地址来建立连接。我们选择的是蓝牙串口协议SPP，其对应的UUID为00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB。

4 安卓手机端的应用程序设计

4.1 安卓平台的搭建及实现

Android是一个多任务的操作系统，可以多线程同时运行，以便能同时处理不同的功能。在本设计中，应用程序包含1个主线程和2个独立进行的子线程――读写线程和绘图线程。

4.2 读写线程的设计

在蓝牙连接之后，需要进行数据的通信。蓝牙上的数据读写主要是通过socket.getInputStream（）和socket.getOutputStream（）来实现的，构造方法如下：

publicReadWriteThread（BluetoothSocket socket， Context context） {

Log.i（MainActivity.TAG， "构造ReadWriteThread"）；

mmSocket = socket；

this.context = context；

InputStreamtmpIn = null；

OutputStreamtmpOut = null；

// 获得bluetoothsocket输入输出流

try {

tmpIn = socket.getInputStream（）；

tmpOut =socket.getOutputStream（）；

} catch （IOException e） {

Log.e（MainActivity.TAG， "创建sockets不成功"， e）；

}

mmInStream = tmpIn；

mmOutStream = tmpOut；

}

4.3 绘图线程的设计

主要步骤如下：

（1）初始化画笔，画布：

Paint p = newPaint（）；

p.setColor（Color.BLACK）；// 画笔颜色为蓝色

p.setStrokeWidth（linewidth）；// 画笔的粗细

p.setAntiAlias（true）；// 设置抗锯齿

p.setDither（true）；//抖动处理

（2）绘制坐标线：

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

canvas.drawLines（pts， p）；

（3）将存储数据的数组转化成坐标（数据长度为4，即每四个数据刷新一次）：

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 心电信号监测结果显示

按照以上的步骤我们可以得到最终结果如图1所示。

6 结论

本文成功实现了Android 6.0平台下的心电远程监控系统的设计。使得日常生活中的心电检测监护成为可能。未来可以针对该系统进行更多有关心电监护的拓展诸如心脏问题预警、实时传送给医生进行病情分析等。随着人们对疾病和自身健康的日益重视以及手机app的不断发展，在移动互联网的不断推动下，各类生物信号检测及病情监控必将得到更加长足的发展，从而发挥出更加深远的作用。

（通讯作者：王振中 张祥雪）

参考文献

[1]刘一，任占兵.基于安卓手机的远程心电测量系统的设计[J].电子器件，2015，38（1）：194-197.

[2]彭保基.基于蓝牙及 Android 的便携式心电仪的设计与实现[D].吉林大学（硕士学位论文），2014.

[3]卢潭城，刘鹏，高翔等.基于AD8232芯片的便携式心电监护仪设计[J].实验技术与管理，2015，32（3）：112-117.

[4]唐曙，罗武胜，鲁琴等.基于Android平台的USB通信技术研究[J].计算机测量与控制，2015，23（12）：4123.