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監(jiān)控系統(tǒng)設計論文范文1

1.1遠程監(jiān)控需求分析

1）具有遠程控制休眠、喚醒地震儀功能。地震儀在放炮之前喚醒，在停止施工期間休眠，地震儀可有選擇的進行采集工作，這樣大大節(jié)省了數(shù)據(jù)存儲空間，降低了采集系統(tǒng)的功耗，延長了儀器的待機時間。

2）可查詢如CF卡剩余空間，內置電池電量，位置經(jīng)緯度，采集站狀態(tài)等信息。對剩余空間、電池電量不足，采集站狀態(tài)錯誤且不能遠程修復的采集站及時安排工作人員更換。提高野外勘探作業(yè)的工作效率和靈活性，增強采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可靠性。對讀取回來的地震儀經(jīng)緯度信息在上位機端進一步處理，可用于研發(fā)地震儀排列位置監(jiān)測及遠程防盜系統(tǒng)，保障野外勘探儀器的安全性。

3）遠程控制地震儀自檢功能，并能回收自檢數(shù)據(jù)。地震儀系統(tǒng)自檢內容包括檢波器內阻、噪聲、隔離度測試等，一次完整的自檢過程通常需要2-5分鐘，因此無纜存儲式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般只在開機時自檢一次，之后則無自檢過程，因此采集站的部分工作狀態(tài)，如檢波器連接狀態(tài)等僅僅反映了系統(tǒng)開機時的狀態(tài)，不能作為現(xiàn)場質量監(jiān)控的標準。法國UNITE系統(tǒng)由于沒有遠程監(jiān)控功能，在自存儲模式下通常是定時自檢，自檢時間為5分鐘，在系統(tǒng)自檢期間，地震儀停止其它一切工作，這樣就減弱了地震儀野外勘探作業(yè)工作的靈活性。

4）有一定的遠程修復及設置功能。如配置系統(tǒng)采樣率、增益，系統(tǒng)復位等，出工前對地震儀的工作參數(shù)進行統(tǒng)一配置，布設到野外后，根據(jù)自檢結果對有問題的地震儀進行參數(shù)設置和系統(tǒng)復位等操作，遠程修復和解決問題，節(jié)省人力物力，提高無纜地震儀智能化控制程度。

1.2無線通信技術的選擇

目前成熟的無線通信技術較多，如Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth、GPRS、3G等，這些通信技術被廣泛應用到生活及工業(yè)生產(chǎn)中，北斗短報文是近幾年才發(fā)展起來的一種遠距離通信技術，表1列出了應用以上幾種通信技術典型模塊的最大數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸距離、通信頻帶的參數(shù)值。

1.2.1Wi-Fi

Wi-Fi是IEEE802.11系列標準的統(tǒng)稱，其傳輸速率快、安全性高，可集成到已有的寬帶網(wǎng)絡中，配合路由器組建有線、無線混合網(wǎng)絡快捷方便。地震勘探儀器中Wi-Fi常用的組網(wǎng)模式有兩種，即AP（無線訪問接入點）模式和AdHoc（點對點）模式，在野外我們可以用架設AP基站的方式來拓撲無線局域網(wǎng)絡的覆蓋面積[3]，而AP之間可以通過網(wǎng)橋設備連接，從而完成更大面積的網(wǎng)絡覆蓋范圍，然而在實際勘探應用中AP基站和網(wǎng)橋設備架設困難，尤其應用于大道距的二維或者三維勘探工作中，需要更多的基站與網(wǎng)橋，較大的影響了施工進度。AdHoc是一種無中心、自組織、多跳移動通信網(wǎng)絡，結點間通過分層的網(wǎng)絡協(xié)議和分布式算法相互協(xié)調，實現(xiàn)了網(wǎng)絡的自動組織和數(shù)據(jù)的相互交換，這種模式下地震儀可將其采集數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)信息接力式的傳輸回控制中心，美國WirelessSeismic公司的RT2無線遙測系統(tǒng)就是應用了這種多跳的數(shù)據(jù)傳輸方式，兩個節(jié)點間通信距離的范圍約為25~70m，然而這種工作模式會導致越靠近中央記錄系統(tǒng)的節(jié)點積累的數(shù)據(jù)量越大，且在線性的網(wǎng)絡拓撲結構中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性受通信距離與地形環(huán)境影響較大，數(shù)據(jù)通信的質量和速率難以得到有效的保證。

1.2.2GPRS、3G移動網(wǎng)絡通信技術

移動網(wǎng)絡通信技術已經(jīng)成為人們工作生活中不可或缺的重要組成部分。該技術具有抗干擾能力強、傳輸速率高、網(wǎng)絡覆蓋面廣、接入時間短、建設成本低等特點[10]，在地震勘探中可被應用于移動網(wǎng)絡信號覆蓋范圍內的地震臺網(wǎng)遠程監(jiān)控，它提高了遠程儀器維護的工作效率[11]。然而在地震勘探大道距（道距大于1km）地震深反射、折射探測作業(yè)中，由于其基站的信號覆蓋范圍有限，對于遠程監(jiān)控地震采集站工作存在一定的局限性。

1.2.3北斗短報文通信技術

北斗衛(wèi)星作為北斗通信技術的中繼，轉發(fā)來自地面用戶端的定位及通信請求，地面中心站控制端接收到請求后，解析消息后將解算出的位置信息傳回用戶端或將接收到的接收信息通過北斗衛(wèi)星轉發(fā)至另一地面用戶端，達到衛(wèi)星定位及通信的目的。北斗短報文通信技術在應用時具有信號覆蓋范圍廣、安全、可靠性高和控制簡單等特點，用戶一次最大可以傳送120個漢字的報文信息，而民用信息發(fā)送的頻度通常為30-60s，接收信息則沒有頻度的要求，對于地震儀基本的控制命令收發(fā)及狀態(tài)信息的傳送，北斗短報文通信技術可以滿足無纜地震儀基本狀態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)傳送的要求。

1.3系統(tǒng)結構設計

基于北斗的無纜存儲式地震儀遠程監(jiān)控系統(tǒng)工作，系統(tǒng)由主控中心、北斗衛(wèi)星、采集單元三部分組成，主控中心通過北斗指揮機完成對采集單元遠程的控制及狀態(tài)數(shù)據(jù)的回收工作，并對接收到的數(shù)據(jù)進行管理和存儲。采集單元完成地震數(shù)據(jù)采集的同時，通過北斗通信模塊可接收來自主控中心端的控制命令，并反饋執(zhí)行結果信息。北斗衛(wèi)星是控制命令及反饋信息傳遞的媒介。

2采集站單元設計

2.1硬件設計

地震檢波器將地面振動信號轉化為模擬電信號傳輸?shù)紽PGA數(shù)據(jù)采集單元，由FPGA完成數(shù)據(jù)的采集、緩存，并提供必要的測試、控制功能。AT91RM9200作為中央處理器，讀取FPGA中存儲的數(shù)據(jù)，并轉存到CF存儲卡中；通過SPI接口與Wi-Fi模塊連接，實現(xiàn)近距離的無線數(shù)據(jù)傳輸功能；通過UART與GPS、北斗模塊連接，為采集站提供高精度的授時、定位、遠程通信功能，完成數(shù)據(jù)同步采集、位置信息獲取、工作質量遠程監(jiān)控。采集站也可通過以太網(wǎng)接口與電腦終端連接，完成數(shù)據(jù)的回收及參數(shù)設置、檢查工作。采集站在野外應用時采用太陽能和內置鋰電池兩種供電模式，電源智能管理系統(tǒng)會根據(jù)采集站當前工作的天氣條件轉換供電模式，保證儀器可靠、穩(wěn)定的工作[12]。

2.2軟件設計

采集單元的主控制器ARM9運行嵌入式Linux內核版本為2.6.31的操作系統(tǒng)，北斗通信進程完成對北斗模塊接收信息的解析與執(zhí)行，及執(zhí)行結果的反饋。北斗短報文通信系統(tǒng)包括指揮機與用戶機，指揮機是北斗短報文通信系統(tǒng)的中央控制器，它相當于一個服務器，負責接收來自多個用戶機的報文，并可以控制多臺用戶機來完成相應的指令。用戶機是北斗短報文通信系統(tǒng)的子節(jié)點，相當于一個客戶端，負責將節(jié)點工作信息上傳到指揮機，和接收來自指揮機的命令。北斗用戶機在接收到指揮機傳來的信息時，用戶機會通過UART將信息內容上傳給下位機系統(tǒng)，下位機會根據(jù)其數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷綄⑿畔⑦M行解析，并根據(jù)信息包含的指令內容來執(zhí)行相應的任務。

3上位機服務器軟件設計及測試

主控中心由上位機、打印機、存儲器、發(fā)電設備、北斗指揮機組成。上位機與北斗指揮機完成命令的選擇與打包發(fā)送，及對采集站反饋信息的接收、顯示、存儲和打印處理。發(fā)電設備輸出220V的交流電壓，為上位機及其外設供電。此外上位機服務器軟件通過對GoogleEarthAPI接口的調用，實現(xiàn)了對野外采集站排列位置的遠程監(jiān)測，為微動勘探實驗中按兩個嵌套式三角形方式排列的采集站傳回的GPS位置信息在GoogleEarth中的顯示。操作人員可根據(jù)地圖顯示軟件中采集站的排列位置了解施工進度，獲取采集站排列班報，完成布站人員調度等工作。為了了解遠程監(jiān)控系統(tǒng)的性能及數(shù)據(jù)傳輸丟包、誤碼情況，設計如下測試實驗：將7臺內置有北斗通信模塊的采集站接好檢波器放置在室外采集，由主控中心完成與各個采集站間的數(shù)據(jù)包收發(fā)，采用60s一次通訊頻度，數(shù)據(jù)包長度為200字節(jié)，從500個樣本數(shù)據(jù)中任選7個，分別用于七個站的通訊測試，主控中心將樣本數(shù)據(jù)依次發(fā)給各個子站，并重復500次，子站收到數(shù)據(jù)包后向主控中心返回相同的樣本數(shù)據(jù)。主控中心計算從開始發(fā)包到收包完成的時間間隔作為通信的延時，主控中心與采集站分別記錄通信時丟包數(shù)，并根據(jù)與標準樣本數(shù)據(jù)對比的結果記錄錯包數(shù)。

4結論

監(jiān)控系統(tǒng)設計論文范文2

本縣治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)于2008年開始構建，09年正式投入使用，它主要由三大部分組成：一是縣政府牽頭建設的平安城市“天眼”工程；二是公安機關內部自建的監(jiān)控系統(tǒng)，用于對槍彈庫及局機關下屬各部門的重點部位進行監(jiān)控（紅外定像監(jiān)控頭）；三是社會單位自建自用的監(jiān)控系統(tǒng)（正在建設屬于第三期工程尚未投入使用），其中包括金融系統(tǒng)、公共娛樂場所、及廠礦企業(yè)安裝的監(jiān)控系統(tǒng)。

二、當前視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設應用中存在的問題

1、我縣“天眼”視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一期工程建設的社會治安動態(tài)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，共有35個視頻探頭，以單獨立桿標準安裝在縣城各個重要路口及位置，該視頻探頭雖可360度旋轉，并自動記錄圖像，但因建設模式采用的是“電信建設，公安租用”，所以在設備選型、配套設施等方面都存在有一定的局限性，首先目前電信采用的前端攝像機和編碼器等設備型號較早，參數(shù)、性能等不能滿足我縣安全監(jiān)控工作需要，有些監(jiān)控錄象機的參數(shù)、性能等在相關網(wǎng)站上查找不到。其次對監(jiān)控點安裝時沒有考慮到輔助光源，造成白天圖像效果尚可，夜間因光源不足或缺少光源、監(jiān)控攝像頭防護罩未及時清理灰塵，造成視頻監(jiān)控成像模糊，無法辨認，大大降低了實戰(zhàn)效能。如所安裝的35個視頻探頭在夜晚光源不足或缺少光源、監(jiān)控攝像頭防護罩未及時清理灰塵時，造成視頻監(jiān)控成像模糊，無法辨認。由于以上種種原因嚴重影響社會治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實戰(zhàn)效能，我們建設社會治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)的目的不是為了看，現(xiàn)在連看都看不清的一個監(jiān)控系統(tǒng)，更談不上服務于實戰(zhàn)、更深層次的應用了。

2、現(xiàn)有技防監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋面雖高，但單位值班人員落實不夠好。監(jiān)控室內值班人員不足，無法保證夜晚值班質量，因值班人員嚴重不足，從而導致值班人員沒有足夠的時間去認真觀察監(jiān)控圖像，不能及時發(fā)現(xiàn)犯罪，只能亡羊補牢。

3、對已建的技防監(jiān)控系統(tǒng)使用及后期維護還存在一些問題。一是缺乏具有熟悉監(jiān)控系統(tǒng)的專職人員對技防監(jiān)控系統(tǒng)進行監(jiān)控；二是日常線路的維護和保養(yǎng)工作沒有及時得到落實，導致許多監(jiān)控點出現(xiàn)圖像不清及黑屏等問題無法及時得到解決。

4、視頻功能本身不合理，雖可以360度人工旋轉，但無法自動定時定角度旋轉，實現(xiàn)全天候、全方位監(jiān)控。

5、監(jiān)控器的位置擺放不合理，觀察不到關鍵位置和必經(jīng)之路或攝像機易被破壞。主要體現(xiàn)在監(jiān)控點施工不規(guī)范，安裝質量大打折扣，施工中直接將攝像機安裝在建筑物、路旁電桿或其它附屬物上，既不安全，也不利于全方位監(jiān)控，有的監(jiān)控點安裝時沒有考慮輔助光源，造成白天圖像效果尚可，夜間圖像效果模糊，大大降低了實戰(zhàn)效能。

6、多個新建住宅小區(qū)及重點部位未安裝視頻監(jiān)控。從目前我縣社會面監(jiān)控系統(tǒng)使用情況看，視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設雖然起步較早，但與經(jīng)濟快速發(fā)展、農村加快建設、動態(tài)治安控制的要求相比，與發(fā)達地區(qū)相比，建設速度仍然滯后，監(jiān)控探頭總量還不多、密度不大，部分重點單位、企事業(yè)機關、道路街面、公共復雜場所、居民住宅小區(qū)等還存在監(jiān)控盲區(qū)，金融單位、加油站等內部監(jiān)控設備安裝還沒有完全到位。特別是居民小區(qū)、企業(yè)事業(yè)等單位重點部位在主動落實技防措施上顯得力度不夠，僅靠公安機關一家“單打獨斗”，導致社會面監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋率不高，根本無法與當前日趨復雜的社會治安形勢相適應。

三、對技防監(jiān)控系統(tǒng)的建議

1、在建設過程中要注重圖像存儲質量、有效畫面抓錄、圖像保存時間等，最大限度地滿足實戰(zhàn)需求

在技術層面上，要廣泛應用無線傳輸、網(wǎng)絡傳輸、移動監(jiān)控、人像自動識別等高端技術，并積極協(xié)調電力部門配合支持，確保夜間監(jiān)控區(qū)域光亮度達到要求，提高監(jiān)控圖像清晰度。在后續(xù)維護上，要建立一支設備維護隊伍，在各個點確定一至二名維修人員，負責日常檢查督導定期維修，以確保系統(tǒng)正常運轉。要組織相關維修人員對監(jiān)控設備的視頻功能進行合理調整，使它們自動定時定角度旋轉，達到全方位自動監(jiān)控。對監(jiān)控器的位置擺放不合理的地方，進行重新安裝和調整，使關鍵位置和必經(jīng)之路等都能得到有效防控。

2、統(tǒng)一規(guī)劃，在建設布局上實現(xiàn)全覆蓋

縣委、縣政府要結合我縣實際，出臺全縣治安監(jiān)控實施方案，限時、保質、保量完成任務。采取單位籌資、縣獎勵的辦法解決投資經(jīng)費，并嚴格落實獎懲制度，鼓勵先進，鞭策后進，全面推進。在治安保衛(wèi)重點單位、集鎮(zhèn)街道、車站碼頭、公共復雜場所，治安卡口、治安復雜地區(qū)等，要突出重點，全面安裝視頻監(jiān)控。在縣道、省道要合理布建監(jiān)控探頭，要合理布局，并且定時抓拍。各監(jiān)控系統(tǒng)、監(jiān)控點之間要互為補充、有機銜接、聯(lián)成網(wǎng)絡，做到跟蹤接力、連續(xù)拍錄，不留空白和盲區(qū)，做到全面覆蓋。

3、健全規(guī)章制度

進一步建立健全設備維護制度、值守人員工作制度、監(jiān)控信息調閱復制制度、監(jiān)控信息分析制度、業(yè)務培訓制度等一整套監(jiān)控系統(tǒng)管理工作制度，把設備運轉、安全維護、服務運用、信息調閱等各個環(huán)節(jié)的工作納入規(guī)范化管理軌道，用制度強管理，確保系統(tǒng)高效運轉、發(fā)揮作用。對運用系統(tǒng)預防制止犯罪、發(fā)現(xiàn)重大線索證據(jù)破案或提供重要情報信息的要及時給予獎勵，并堅持監(jiān)控成效與獎金福利、評先評優(yōu)、年度考評相結合，激發(fā)值班及維護人員的工作積極性；對因工作失職造成嚴重后果的，要落實責任倒查，嚴肅責任追究。

監(jiān)控系統(tǒng)設計論文范文3

車速傳感器可以發(fā)出一定占空比的方波信號，設計采用單片機的脈沖模塊來捕捉可以用來測量信號的周期。車速采集的程序流程如圖2所示。步進電機的轉動不但代表汽車的行駛速度，還代表節(jié)氣門的開度，每轉動一定角度就相當于節(jié)氣門的開度。因此，當輸入的實際車速A等于目標車速B時，步進電機將不轉動；當輸入的實際車速A大于目標車速B時，步進電機會反轉，減小節(jié)氣門開度，從而使實際車速降低至目標車速；當輸入的實際車速A小于目標車速B時，步進電機會正轉，加大節(jié)氣門開度，使實際車速升高至目標車速，汽車進入定速巡航控制。

2軟件可靠性措施

為了提高軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，采取以下措施：（1）封鎖。實際系統(tǒng)中最強的干擾來自自身，如被控的負載電機的通斷、狀態(tài)的變化等，在設計軟件時應適當采取措施避開這些干擾。如：當系統(tǒng)要斷開或接通大功率負載時應暫停數(shù)據(jù)采集，等到干擾過去后再繼續(xù)進行；在適當?shù)牡胤椒怄i一些中斷源；幾個通道互相封鎖。這些都是避免或減少干擾的有效方法。（2）程序的失控保護措施。在控制系統(tǒng)中，一般情況下干擾都不會造成計算機系統(tǒng)硬件損壞，但會對軟件的運行環(huán)境造成不良影響。表現(xiàn)在：數(shù)據(jù)碼和指令碼的一些位受到干擾而出現(xiàn)跳變，使程序出現(xiàn)錯誤，最典型的是程序計數(shù)器發(fā)生跳變，可能把數(shù)據(jù)當作指令碼。這種程序盲目執(zhí)行的結果，一方面造成RAM存儲器的數(shù)據(jù)破壞，另一方面可能會進入死循環(huán)，使整個系統(tǒng)失效。因此，應采取有效措施避免程序失控。

3Proteus仿真驗證

3．1定速巡航控制系統(tǒng)總體仿真電路設計

設計中定速巡航控制系統(tǒng)的主要參數(shù)是車速值及節(jié)氣門開度，因為進行實物測試有設備要求，設備比較復雜，而且測試結果不夠直觀，所以設計最終結果通過Proteus仿真來實現(xiàn)。仿真電路如圖3所示。Proteus軟件的元件庫中擁有AT89C52單片機、ULN2003驅動芯片、步進電機等元件，可滿足設計研究仿真需要。Proteus軟件中的車速采集信號可通過改變脈沖而改變車速，電動機的轉速可直觀地顯示出來，還可體現(xiàn)節(jié)氣門開度的大小。

3．2試驗結果與分析

在Proteus仿真平臺上分別對4種情況進行仿真，即實際車速A等于目標車速B、實際車速A大于目標車速B、實際車速A小于目標車速B及實際車速大于120km／h、小于40km／h，仿真結果分別如圖4～7所示。從圖4～7可看出：當輸入的實際車速A等于目標車速B時，步進電機不轉動；當實際車速A大于目標車速B時，步進電動機反轉，節(jié)氣門開度減小；當實際車速A小于目標車速B時，步進電動機正轉，節(jié)氣門開度加大；當實際車速A超過120km／h、低于40km／h（即脈沖頻率低于100Hz、高于999Hz）時，巡航控制系統(tǒng)會自動退出，步進電機不轉動。表明所設計的軟件能實現(xiàn)簡單的巡航控制系統(tǒng)指令，滿足預定要求。

4結語

監(jiān)控系統(tǒng)設計論文范文4

關鍵詞：視頻監(jiān)控；嵌入式；攝像頭；視頻壓縮；視頻采集

中圖分類號：TP37 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）26-0201-02

The Design And Implement Of Video Monitoring System Based On Embedded Linux

HE Yi

（School of Information Engineering，Guangdong University of Technology，Guangzhou 510006，China）

Abstract： With the rapid development of Internet， embedded network video monitoring is hotspot that attracting extensive attention in the present， and have involved in all fields， so the research for the video monitoring system has a certain significance. So in the direction of video monitoring， this paper proposes a system design scheme， The system using the Linux as operating system， S3C2410 as development platform and Collecting video image data by USB camera， after compression coding， the video image data is transmitted to the video server and client through the network， achieve the basic monitoring function.

Key words： video monitoring； embedded； camera； video compression； video capture

1 概述

在當前科技迅速發(fā)展的環(huán)境下，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在安防、交通監(jiān)控和家居生活等重要領域得到了廣泛的應用。視頻監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過了三個發(fā)展階段，第一是基于模擬攝像機的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)階段，第二是基于PC 端的數(shù)字視頻監(jiān)控階段，第三是基于嵌入式Linux的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)階段[1-2]。傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在傳輸距離和系統(tǒng)數(shù)據(jù)量有限、圖像質量低和不易擴展等不足，數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)雖慢慢取代了模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，但其本身也存在視頻前端采集復雜、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠性差等局限。網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)在各類技術的不斷發(fā)展的基礎上也在不斷發(fā)展中。在網(wǎng)絡技術快速發(fā)展的趨勢下，通過網(wǎng)絡傳輸視頻圖像[3-5]，是目前實現(xiàn)視頻監(jiān)控最好的方法。本文設計并實現(xiàn)一套以S3C2410為開發(fā)平臺，以Linux為操作系統(tǒng)的基于嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)，客戶端只要和監(jiān)控終端在同一局域網(wǎng)內均可實時監(jiān)控。

2 系統(tǒng)整體設計方案

該嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)以Linux系統(tǒng)和S3C2410開發(fā)板作為系統(tǒng)核心平臺，由在前端的USB攝像頭實時采集視頻數(shù)據(jù)，經(jīng)壓縮編碼后通過TCP網(wǎng)絡傳輸?shù)胶笈_服務器，客戶端可實現(xiàn)實時監(jiān)控。此系統(tǒng)主要由視頻服務器端和客戶端組成；服務器端包括視頻圖像采集模塊和TCP網(wǎng)絡傳輸模塊，它們的職責就是將視頻數(shù)據(jù)進行壓縮、編碼后通過TCP網(wǎng)絡傳輸?shù)竭h程終端設備上。客戶端主要實現(xiàn)遠程終端設備的視頻顯示。

3 系統(tǒng)硬件設計

在該系統(tǒng)中，硬件結構包括視頻圖像采集模塊、視頻服務器模塊和TCP網(wǎng)絡傳輸模塊。視頻圖像采集模塊主要完成視頻數(shù)據(jù)的實時采集，ARM開發(fā)板通過攝像頭采集獲取視頻圖像數(shù)據(jù)，然后進行壓縮存儲和處理，然后通過網(wǎng)絡傳輸模塊將視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程移動終端上顯示。

4 系統(tǒng)軟件設計

軟件部分的設計主要包括：嵌入式Linux系統(tǒng)的裁剪和移植、視頻圖像的采集、視頻的網(wǎng)絡傳輸以及客戶端網(wǎng)絡連接程序。系統(tǒng)的裁剪和移植等技術本文不再作詳細的論述。以下主要介紹視頻圖像采集模塊和網(wǎng)絡傳輸模塊的設計。

進行視頻采集[6]必須加入video4Linux模塊，要從攝像頭設備中采集視頻圖像幀，必須依靠此模塊所提供的接口。video4Linux是攝像頭設備的相關內核驅動，它為攝像頭提供了編程所需的最基本的接口函數(shù)，比如ioctl（）函數(shù)、打開函數(shù)、寫函數(shù)和讀函數(shù)等的實現(xiàn)。并把它們定義在file_operation中，當應用程序對設備文件進行打開讀寫等一系列系統(tǒng)調用的操作時，系統(tǒng)將通過此結構去訪問內核驅動程序[7-9]所提供的一些基本函數(shù)。video4Linux中的數(shù)據(jù)結構為視頻采集提供了各種視頻圖像的相關數(shù)據(jù)信息，其中包括有：

video_window ：包含獲取的視頻圖像區(qū)域的基本信息

video_capability：包含設備信息，比如設備的分辨率范圍、設備的名稱和信號的來源信息等

video_picture：包含了所獲取圖像屬性；

video_channel：各個信號源的屬性；

video_mmapf：用于內存映射；

video_mbuf：包含映射的幀的屬性和信息，比如所支持的最多幀數(shù)、每一幀圖像的大小和每一幀圖像相對基址的偏移等屬性；

video_buffer：最底層對緩沖區(qū)的描述。圖3為整個的視頻圖像采集流程，視頻圖像的采集程序包括以下流程，一是初始化設備，二是打開設備，三是獲取視頻設備和視頻圖像信息，四是圖像參數(shù)設定，五是視頻圖像采集。

視頻數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸模塊本文采用B/S模式，以此模式來實現(xiàn)網(wǎng)絡視頻監(jiān)控。本文采Boa來搭建Web服務器[10]。Boa 有它自己的特點，首先它支持CGI；其次它是單任務的，它與傳統(tǒng)的web服務器不同，第一，對于每一個連接，它不會去重新啟動一個新的進程，第二，對于二個或者多個連接，它也不會去啟動多個對自身的復制；再次，對于所有在進行活動的連接，Boa只會在內部對它進行相應的處理，而且，對每一個CGI連接，它都會重新去開啟一個進程。Boa支持的CGI公共網(wǎng)關接口適用于各種不同的平臺，是用戶應用程序與Web服務器最常用的通信接口。

5 系統(tǒng)仿真和測試

本文提出的構架方案和實現(xiàn)方案已經(jīng)通過測試。客戶端監(jiān)控界面如圖4所示。整個系統(tǒng)開發(fā)不僅簡潔，而且高效，同時成本比較低，穩(wěn)定性非常可靠，能夠被移動設備應用，實現(xiàn)實時視頻監(jiān)控。

參考文獻：

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監(jiān)控系統(tǒng)設計論文范文5

關鍵詞：可編程邏輯控制器(PLC)，MODBUSPLUS，MODBUS協(xié)議，PLC串口通訊，邏輯梯形圖

 

0 引言

計算機監(jiān)控系統(tǒng)在蓮花發(fā)電廠得到廣泛的應用，用來保障發(fā)電廠安全可靠運行。隨著設備的升級改造，新設備與監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)系越發(fā)的密切，各種不同的通訊方式導致改造設備有時不能很好的與監(jiān)控系統(tǒng)配合進行工作，發(fā)電廠勵磁系統(tǒng)在設備改造后便出現(xiàn)了信息的采集和無功數(shù)據(jù)下送錯誤的情況。因此，我們可以通過更改Plc通訊方式和更改程序里配合時間的方法來解決這類問題。

1 蓮花發(fā)電廠勵磁系統(tǒng)概述

1.1　連接方式介紹

勵磁系統(tǒng)利用現(xiàn)場總線技術針對各個部分進行控制和信息交換。裝置本身提供多種對外接口，實現(xiàn)與電站控制系統(tǒng)連接。蓮花發(fā)電廠勵磁系統(tǒng)在改造初期是作為MODBUS PLUS網(wǎng)絡上的一個節(jié)點采用MODBUS PLUS協(xié)議與機組監(jiān)控系統(tǒng)PLC進行監(jiān)視和控制通訊。論文寫作，MODBUSPLUS。

1.2　MB+網(wǎng)絡中勵磁調節(jié)器與機組監(jiān)控系統(tǒng)PLC的協(xié)議

1.2.1　廠商定義協(xié)議的讀寫操作：

讀取數(shù)據(jù)：MBP網(wǎng)關將勵磁系統(tǒng)狀態(tài)保存于10個寄存器中，PLC用MSTR功能塊讀取即可。

寫入數(shù)據(jù)：無功數(shù)值的寫入分為幾個部分：

a．無功值給定Address：1025 Dec，PLC將無功值寫入網(wǎng)關，網(wǎng)關將其傳給勵磁系統(tǒng)。

b．預置值進入恒無功調節(jié)Address：1026Dec，PLC將FF00 Hex寫入網(wǎng)關，網(wǎng)關再向勵磁系統(tǒng)發(fā)進入恒無功調節(jié)。

c．退出恒無功調節(jié)Address：1026 Dec，PLC將0000 Hex寫入網(wǎng)關，網(wǎng)關再向勵磁系統(tǒng)發(fā)退出恒無功調節(jié)。

在向網(wǎng)關置無功值之前，先將1025 Dec寄存器清零。每一次進入恒無功運行狀態(tài)時，都必須重新設置無功值,否則命令無效。論文寫作，MODBUSPLUS。具體的無功值為給定的無功值除以視在功率乘以10000。

2 在MB+網(wǎng)通訊下出現(xiàn)的問題

整個程序理論上符合勵磁廠商提出的要求，但在實驗運行過程中卻存在諸多問題。主要現(xiàn)象為實際多次發(fā)電過程中出現(xiàn)下上位機送無功數(shù)值后，勵磁調節(jié)器不能進行調整。勵磁網(wǎng)關硬件出現(xiàn)SUBNET ERR子網(wǎng)錯誤。重啟勵磁系統(tǒng)電源，MB+網(wǎng)關子網(wǎng)故障消失。論文寫作，MODBUSPLUS。初步判斷勵磁子網(wǎng)設備出現(xiàn)了問題導致子網(wǎng)錯誤，接收不到下行數(shù)據(jù)，這種問題可能跟程序的編寫順序有關，蓮花發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過改造之后現(xiàn)已使用施耐德公司昆騰系列UNITY 65160 PLC,里面裝載的是UNITY PRO編寫的程序。隨著CPU處理速度的不斷提高每一次的掃描過程不斷縮短，本文中蓮花發(fā)電廠監(jiān)控系統(tǒng)所使用的CPU完整掃描程序約為20MS。這就導致了幾種情況的發(fā)生，首先在以上所更正的程序中雖然恒無功調節(jié)的時間為8秒，之后無功給定數(shù)值沒有改變，勵磁調節(jié)器進行判斷后沒有進行再次的讀取網(wǎng)關中所提供數(shù)值，但MSTR功能塊依舊在每隔20MS一個周期的情況下向MB+網(wǎng)絡上的勵磁調節(jié)器節(jié)點發(fā)送相同數(shù)據(jù)，勵磁裝置不會讀取但會不斷的進行判斷；其次，與勵磁系統(tǒng)通訊屬于雙工方式上下行通訊的情況，對于數(shù)據(jù)的實時上送，PLC中MSTR的讀取也會給勵磁系統(tǒng)造成很大的負擔；第三，根據(jù)第一個情況所示我們根據(jù)設計在下達一個指令的時候保持0.5S，其實就已經(jīng)向外部設備發(fā)出≥500/20次指令，這種情況對于MB+網(wǎng)絡中本身支持的這種端口設備來說符合電氣標準要求，但勵磁系統(tǒng)通過MB+轉485的轉換裝置后就會帶來一些問題，那么每一條指令的時間怎么確定既要滿足勵磁調節(jié)器判斷、接受和運算又要保證其設備不會導致停止響應。論文寫作，MODBUSPLUS。

3 分析問題和解決問題的方法

經(jīng)過實驗分析認為，由于勵磁裝置通訊接口速率與PLC之間不協(xié)調導致。建議將原PLC與勵磁通訊裝置的MB+通訊，改為主-從方式的MB通訊，施耐德651 60系列PLC硬件本身支持對RS232和RS485串口通訊。適用于小到中等規(guī)模的數(shù)據(jù)量傳送(<= 255 個字節(jié))且?guī)Т_認的數(shù)據(jù)傳輸，采用平衡發(fā)送和差分接收方式實現(xiàn)通信數(shù)據(jù)傳輸速率低簡單可靠。針對上述情況對程序作相應調整，在PLC中采用MB通訊功能指令XXMIT。該指令用來與其它支持Modbus協(xié)議的從設備進行Modbus通訊。

因為RS485通訊屬于半雙工通訊，所以XXMIT功能塊依據(jù)這一特點規(guī)定同一時間內只允許一個XXMIT功能塊占用串口，保證在低速率指令先后執(zhí)行保證勵磁系統(tǒng)正確接受，程序設計過程中時間的配合問題至關重要。首先要考慮到當一個指令執(zhí)行時所需要多少個周期來完成，其次要考慮到串口通訊時為了可靠的工作，在485總線狀態(tài)切換時需要做適當?shù)难訒r因素的影響。所以程序設計過程中將無功設值、恒無功調節(jié)狀態(tài)碼和退出恒無功標志位按照嚴格的時間要求對勵磁系統(tǒng)進行發(fā)送，時間精確到0.01秒為單位。在改造過程中，設計了通過XXMIT功能塊來測試外圍設備相應速度的簡單方法（只是用于本文所提情況，為專業(yè)人員提供思路）。論文寫作，MODBUSPLUS。強制M1，用BITBOY等串口通訊軟件監(jiān)視所發(fā)數(shù)據(jù)，記錄發(fā)送的請求和返回信息，整套系統(tǒng)串口通訊的響應速度=請求速度×PLC內部掃描周期。以上程序中所用到的0.1S的時間，就是用本方法計算得出的結果并達到預期效果。論文寫作，MODBUSPLUS。

4 總結

通過改造從可靠性方面保證機組監(jiān)控系統(tǒng)與勵磁系統(tǒng)的通訊，使我們體會到運用先進設備的同時更要以安全、穩(wěn)定為前提。同時反映了PLC在水電站控制方面的能力和靈活性，將工業(yè)領域中的可編程控制器PLC應用到水電站中，這對于水電站監(jiān)控系統(tǒng)無論在技術上還是結構、性能等方面都是新的突破。對發(fā)電廠的安全穩(wěn)定起著很大的作用。

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監(jiān)控系統(tǒng)設計論文范文6

【關鍵詞】智能家居 GSM模塊 單片機

隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，網(wǎng)絡化智能家居系統(tǒng)可提供遙控、家電控制、照明控制、窗簾自控、防盜報警、可編程定時控制及計算機控制等多種功能和手段，使生活更加舒適、安全和便利。本文設計的基于GSM網(wǎng)絡的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)由智能監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和用戶手機構成，通過GSM短信息的收發(fā)實現(xiàn)對家庭設備的遠程監(jiān)控。

1 總體設計方案

系統(tǒng)由中心控制模塊和各分散控制模塊組成。中心控制模塊實現(xiàn)控制用戶手機和各分散控制功能模塊。選用AT89S52單片機作為該監(jiān)控系統(tǒng)的核心控制元件。主控單片機模塊接收用戶手機發(fā)送的短信息，根據(jù)短消息的內容控制各子功能模塊；同時主控單片機模塊將家居系統(tǒng)的控制信息以短信形式發(fā)送到用戶手機，由單片機構成各控制模塊子系統(tǒng)。

1.1 系統(tǒng)硬件部分

根據(jù)任務需要，合理選擇單片機、傳感器、GSM模塊和設備來構成系統(tǒng)。為使硬件設計盡可能合理，系統(tǒng)的電路設計遵循了以下幾個方面：

（1）選擇標準化、模塊化的典型電路，提高設計的成功率和結構的靈活性。

（2）選用功能強、集成度高的電路或芯片。

（3）選擇通用性強、市場貨源充足的元器件。

（4）在對硬件系統(tǒng)總體結構考慮時，考慮通用性的問題，采用模塊化的設計方式。

（5）系統(tǒng)的擴展及各功能模塊的設計應適當留有余地，以備將來修改、擴展之需。

（6）在電路設計時，充分考慮應用系統(tǒng)各部分的驅動能力

最終確定采用AT89S52單片機作為處理芯片。西門子的TC35系列的TC35iGSM模塊，TC35i與GSM2/2+兼容、雙頻（GSM900/GSMl800）、RS232數(shù)據(jù)口、符合ETSI標準GSM0707和GSM0705，且易于升級為GPRS模塊。該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標準的AT命令接口，為數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真提供快速、可靠安全的傳輸，方便用戶的應用開發(fā)與設計。

1.2 系統(tǒng)軟件部分

軟件部分由以下幾部分構成：數(shù)據(jù)采集單元、手機短信信令識別與分析單元、GSM模塊TC35 modem接口程序部分、分析控制部分。其中數(shù)據(jù)采集部分和手機短信信令識別需要作實時處理；GSM模塊TC35 modem接口程序部分和分析控制部分則是根據(jù)采集和手機短信信令進行分時操作有利于提高系統(tǒng)效率。

2 系統(tǒng)軟件設計

軟件設計部分主要有數(shù)據(jù)采集部分、手機短信信令識別、TC35Modem接口程序部分、分析控制部分。其中數(shù)據(jù)采集部分和手機短信信令識別需要作實時處理；GSM模塊TC35Modem接口程序部分和分析控制部分則是根據(jù)采集和手機短信信令進行分時操作有利于提高系統(tǒng)效率。本智能家居監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計的內容主要有主控模塊程序、TC35Modem模塊通信程序、串口通信初始化程序和短消息的編碼解碼程序。軟件設計模塊如圖1所示。

2.1 單片機系統(tǒng)軟件設計

為了實現(xiàn)單片機與TC35I模塊的通信順暢，必須使二者的串口波特率一致，如果單片機F=11.0590MHZ，設置串行口波特率為9600，工作方式為方式3，Tl定時器采用工作方式2。其中串行口和定時器的工作方式和初值可以根據(jù)具體情況加以更改。

本系統(tǒng)的軟件設計是將整個短信處理模塊放入單片機的中斷服務子程序中。發(fā)送和接收串行口數(shù)據(jù)采用中斷方式進行，這樣可以大大節(jié)省CPU資源。當接收一幀數(shù)據(jù)進入一位寄存器，送入接收SBUF中，同時將Rl置1；當發(fā)送數(shù)據(jù)載入發(fā)送SBUF中開始向外發(fā)送，發(fā)送完畢后即將TI置1。無論Rl置1還是TI置1，均會激發(fā)串口中斷，執(zhí)行中斷服務程序。響應中斷時，首先判斷中斷是接收程序還是發(fā)送程序，若為接收中斷則將SBUF中的數(shù)據(jù)存入接收隊列緩沖區(qū)；若為發(fā)送中斷便將待發(fā)送的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到SBUF中。

2.2 短消息PDU模式編碼解碼程序

在GSM標準中，中文編碼采用UTF-8的編碼，不是目前國內常用的GB-2312編碼，因此需要對中文編碼進行轉換才能與采用GB-2312漢字庫相配合，方可正確顯示出短消息中漢字字型。由于UTF-8和GB-2312編碼之間不存在一一對應的線性關系，因此需要采用查表的方式進行轉換。

2.3 短消息收發(fā)程序設計

發(fā)送短信息的主要工作是將發(fā)送的內容進行相應的編碼，其次就是將發(fā)送所用的SMS服務中心號碼、目標號、有效時間和短信內容按照PDU編碼的格式發(fā)送出去。如果是接收短信息，其工作就是將接受到的短信息內容進行解碼，發(fā)送和接收的PDU串的結構是不同的。接收程序流程圖如圖2所示。

3 運行結果

運行結果如圖3所示。

4 結論

本文設計了一個基于GSM網(wǎng)絡的無線傳感智能家居監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)在運行中還有改進之處，還需進一步對程序結構進行優(yōu)化。本設計只是智能家居控制中的一部分，目前國內很多公司都在致力于智能家居產(chǎn)品的開發(fā)，隨著相關技術的進一步發(fā)展，我國將全面普及智能家庭網(wǎng)絡系統(tǒng)和產(chǎn)品。

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