遠(yuǎn)程監(jiān)控工作中嵌入式技術(shù)應(yīng)用

張立新

摘要：目前，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)正在快速的發(fā)展，同時(shí)伴隨著3C技術(shù)的合一，這就使嵌入式系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。遠(yuǎn)程監(jiān)控中應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)，通過(guò)使用網(wǎng)絡(luò)設(shè)施就可以把設(shè)備連在一起，可以得到設(shè)備的實(shí)時(shí)信息，還可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制。并且嵌入式系統(tǒng)還可以和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合在一起，更快更好地進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控工作。本文主要的就是研究和探討，基于網(wǎng)絡(luò)的嵌入式系統(tǒng)在遠(yuǎn)程監(jiān)控中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)；嵌入式技術(shù)；基于網(wǎng)絡(luò)的嵌入式系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）21-0253-03

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也標(biāo)志著，人們的生活正在逐步的向智能化和網(wǎng)絡(luò)化邁進(jìn)。嵌入式技術(shù)是一種比較先進(jìn)的技術(shù)，如果可以在遠(yuǎn)程監(jiān)控中得到應(yīng)用，那必將大大的提高了遠(yuǎn)程監(jiān)控的水平和效果，所以，在遠(yuǎn)程控制中應(yīng)用嵌入式技術(shù)是發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1 嵌入式系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

1.1 嵌入式系統(tǒng)的定義

嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是按照用戶的實(shí)際需要，作出帶有嵌入式應(yīng)用且這個(gè)應(yīng)用可以更改的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)主要是為了方便和快速的解決問(wèn)題，還可以滿足一些比較特殊工作的需要。因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)的軟硬件都可以裁剪和替換，所以這就與個(gè)人計(jì)算機(jī)有了很大的區(qū)別。并且，嵌入式系統(tǒng)可以作為獨(dú)立的單元出現(xiàn)，也能以某個(gè)系統(tǒng)的組成部分出現(xiàn)。

嵌入式系統(tǒng)主要包含的單元：微控制器、電源、時(shí)鐘單元、存儲(chǔ)器、復(fù)位電路、輸入單元、輸出單元、顯示器、中斷處理器、調(diào)制解調(diào)器、鍵盤和收發(fā)器等。

1.2 嵌入式技術(shù)的主要發(fā)展概況

社會(huì)的逐漸信息化，計(jì)算機(jī)方面的主要研究方向，慢慢的轉(zhuǎn)向了，對(duì)嵌入式技術(shù)的研究，這種技術(shù)同時(shí)也受到了許多人們的關(guān)注。許多的產(chǎn)品已經(jīng)開始使用嵌入式技術(shù)，并且這種技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，和人們的生活緊密相連，還和國(guó)家的發(fā)展息息相關(guān)。嵌入式技術(shù)可以分為以下的幾個(gè)時(shí)期：

1） 生產(chǎn)期

20世紀(jì)的70年代末期，開始出現(xiàn)微處理器，并促使了嵌入式應(yīng)用的出現(xiàn)。此時(shí)的微處理器價(jià)格便宜、體積較小以及可靠性高，逐漸地被人們接受和使用。主要特征就是沒(méi)有操作系統(tǒng)[1]。

2） 進(jìn)步和發(fā)展期

微處理器在快速的進(jìn)步和發(fā)展，使得嵌入式系統(tǒng)正逐漸引入一些較為簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)。這個(gè)時(shí)期的處理器特征顯示為：比較弱的通用性，比較高的系統(tǒng)工作效率。在嵌入式系統(tǒng)中，引入操作系統(tǒng)，標(biāo)志著嵌入式系統(tǒng)開始進(jìn)入發(fā)展期。

3） 完善期

為了滿足客戶的實(shí)際需要，在這個(gè)時(shí)期，嵌入式系統(tǒng)開始大量的出現(xiàn)，并且受到了歡迎和廣泛的使用。主要特征為：兼容性很好、擴(kuò)展性也比較強(qiáng)、較高的執(zhí)行效率、豐富的資源以及開發(fā)過(guò)程比較簡(jiǎn)單等[2]。

4） 網(wǎng)絡(luò)期

隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用和普及，嵌入式系統(tǒng)開始朝著網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。現(xiàn)如今，嵌入式系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用越來(lái)越多。

1.3 嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)

嵌入式技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)廣泛的應(yīng)用，其操作系統(tǒng)也由簡(jiǎn)單發(fā)展到了實(shí)時(shí)且多任務(wù)的階段。常見(jiàn)的操作系統(tǒng)有：VxWorks系統(tǒng)、WinCE系統(tǒng)以及Linux系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)和桌面系統(tǒng)之間有著很大的區(qū)別：首先，操作系統(tǒng)主要用于監(jiān)控，監(jiān)控是要實(shí)時(shí)進(jìn)行的，所以操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性都很高；其次，在特定的條件下，操作系統(tǒng)的功能比較單一，對(duì)不需要的功能，可在系統(tǒng)中進(jìn)行裁剪，所以，操作系統(tǒng)具有可裁剪性；最后，嵌入式系統(tǒng)幾乎都是應(yīng)用于比較重要的領(lǐng)域，比如航空航天、軍事工程、國(guó)防、電力等，這就要求操作系統(tǒng)具有非常好的可靠性。

2 Linux系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

Linux操作系統(tǒng)是一套完全免費(fèi)、自由使用的操作系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)，被廣泛的傳播和使用。Linux系統(tǒng)有兩個(gè)基本思想：第一，系統(tǒng)內(nèi)的所有都被視為文件；第二，只保留對(duì)客戶有用的軟件。

Linux系統(tǒng)與其他的操作系統(tǒng)相比，有著明顯的優(yōu)勢(shì)，所以在嵌入式技術(shù)的開發(fā)過(guò)程中，被越來(lái)越多的使用。

Linux系統(tǒng)具有比較健全的內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)，為嵌入式系統(tǒng)提供了較為豐富的網(wǎng)絡(luò)功能。并且裝載了Linux系統(tǒng)的設(shè)備，只需要啟動(dòng)一次，設(shè)備就可以很好的運(yùn)行數(shù)月，這是基于Linux系統(tǒng)的保護(hù)自身的機(jī)制，每一項(xiàng)進(jìn)程只是在自己的運(yùn)行空間中工作，不可能去破壞其他的進(jìn)程，當(dāng)然更不會(huì)去損壞其他進(jìn)程的運(yùn)行空間。并且所有的進(jìn)程和系統(tǒng)內(nèi)核之間，都是相互獨(dú)立與隔離的，錯(cuò)誤的程序只會(huì)損壞自己，卻不會(huì)使系統(tǒng)崩潰[3]。

3 基于網(wǎng)絡(luò)的嵌入式技術(shù)在遠(yuǎn)程監(jiān)控中的使用

3.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控的簡(jiǎn)介

隨著機(jī)械的誕生，人類就一直探求著一種監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)。但是，直到信息化和電氣化的時(shí)代到來(lái)，真正意義上的監(jiān)控系統(tǒng)才逐漸地出現(xiàn)。遠(yuǎn)程監(jiān)控簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是指工作人員不在現(xiàn)場(chǎng)，就可以憑借遠(yuǎn)程終端能夠得到現(xiàn)場(chǎng)的信息，并通過(guò)遠(yuǎn)程終端，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。這種監(jiān)控主要由遠(yuǎn)程監(jiān)控單元、數(shù)據(jù)傳送單元以及現(xiàn)場(chǎng)的控制單元等組成。其中的每一個(gè)單元都是相對(duì)獨(dú)立的，但是共同又組成了一個(gè)系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視和控制（如圖1所示）。

遠(yuǎn)程監(jiān)控，是控制技術(shù)和通信技術(shù)相互作用后產(chǎn)生的結(jié)果，它主要是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)聯(lián)系在一起，來(lái)達(dá)到信息交換的目的，并起到遠(yuǎn)距離監(jiān)視和控制的作用，這個(gè)系統(tǒng)在各行各業(yè)中都得到了普遍的應(yīng)用，對(duì)人類的生活和生產(chǎn)發(fā)生產(chǎn)生了很大的影響[4]。

現(xiàn)如今，社會(huì)信息化程度有了很大的加深，互聯(lián)網(wǎng)的使用隨處可見(jiàn)，基于互聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控技術(shù)也在持續(xù)的改善，并且，基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)必將成為技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。

3.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)具有的特點(diǎn)

目前的監(jiān)控系統(tǒng)依賴于信息技術(shù)的發(fā)展，把通信網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的控制線連接起來(lái)，把設(shè)備和監(jiān)控端連接起來(lái)，可以監(jiān)視到設(shè)備的運(yùn)行狀況，并且還能發(fā)出控制設(shè)備的命令，并且，設(shè)備端還能有效的執(zhí)行。綜合不同的監(jiān)控系統(tǒng)，總結(jié)出了以下的特征：首先，獲取的信息具有實(shí)時(shí)性，人們應(yīng)用遠(yuǎn)程監(jiān)控的初衷，就是為了可以達(dá)到及時(shí)的獲得現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況和信息的目的，和能夠遠(yuǎn)程的對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制；其次，提高工作效率以及人身安全的保障，在那些比較危險(xiǎn)或者具有危險(xiǎn)的工作現(xiàn)場(chǎng)，可以使用遠(yuǎn)程監(jiān)控來(lái)進(jìn)行必要的操作，減少了人員出現(xiàn)傷亡的概率，并且，一個(gè)人可以同時(shí)的監(jiān)控或者控制許多個(gè)設(shè)備，明顯的提高了搞作效率[5]。

隨著遠(yuǎn)程監(jiān)控的大力發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，不僅可以使企業(yè)的生產(chǎn)效率和水平得到提高，還能降低成本，最主要的是為人們的工作和生活帶來(lái)了便捷，大大的改善了人們的生活質(zhì)量。

3.3 基于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

觀察整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展史，我們可以明確的得出：遠(yuǎn)程監(jiān)控正在從集中式在向網(wǎng)絡(luò)式慢慢的過(guò)渡這個(gè)結(jié)論。目前，許多的遠(yuǎn)程監(jiān)控還是采用集中式的監(jiān)控方式，這種方式需要較高的技術(shù)，還要有專用的通信設(shè)施，這樣就造成了資源使用不合理、資源浪費(fèi)的現(xiàn)象發(fā)生。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速的發(fā)展的今天，大多數(shù)的應(yīng)用都涉及了網(wǎng)絡(luò)。使用網(wǎng)絡(luò)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，在技術(shù)上還具有一定的安全規(guī)范，所以在遠(yuǎn)程監(jiān)控中使用網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)大勢(shì)所趨。遠(yuǎn)程監(jiān)控上的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，可以從兩個(gè)方面設(shè)計(jì)：瀏覽器與服務(wù)器模式、客戶端與服務(wù)器模式。其中客戶端與服務(wù)器模式，在用戶端需要安裝監(jiān)控管理軟件，會(huì)給使用的用戶帶來(lái)不少麻煩，但是在瀏覽器與服務(wù)器模式下，用戶通過(guò)網(wǎng)頁(yè)的瀏覽器，就能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問(wèn)服務(wù)器工作，這種模式很便捷。

4 遠(yuǎn)程監(jiān)控中嵌入式技術(shù)的使用方式

遠(yuǎn)程監(jiān)控中嵌入式技術(shù)的使用方式如圖2所示。

從圖2中我們可以看到，使用嵌入式技術(shù)這種方式不需要代理服務(wù)器，通過(guò)嵌入式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，任何一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都可以與網(wǎng)絡(luò)直接相連，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器來(lái)進(jìn)行信息的處理和分析，用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視設(shè)備的信息和對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制[6]。

5 基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控嵌入式系統(tǒng)

嵌入式技術(shù)所使用的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)空間比較大，使用的處理器運(yùn)算能力也比較大，這為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于嵌入式監(jiān)控提供了許多的便利?；诰W(wǎng)絡(luò)的嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，把整個(gè)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)連接上，進(jìn)而達(dá)到能夠遠(yuǎn)程控制的目的。這個(gè)系統(tǒng)的硬件邏輯如圖3所示。

這個(gè)系統(tǒng)主要是對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)和移植。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器不僅可以滿足用戶需求，還要能夠簡(jiǎn)單方便的在硬件設(shè)備上進(jìn)行移植，之后在進(jìn)行程序的開發(fā)工作。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的功能是完成用戶指令和設(shè)備信息之間的交互[7]?；诰W(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖4所示。

6 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的重要含義

嵌入式的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，為設(shè)備的信息采集、監(jiān)控、維護(hù)以及診斷提供了一個(gè)全新的思路。以前的監(jiān)控系統(tǒng)，要建立一個(gè)專用的通道來(lái)供信息的傳送和運(yùn)輸，簽訂的通信協(xié)議不具有互換性，當(dāng)監(jiān)控的對(duì)象改變時(shí)，需要重新開發(fā)和設(shè)計(jì)通信協(xié)議，以及系統(tǒng)的軟硬件都需要進(jìn)行改寫或者重新設(shè)計(jì)，非常的不方便。但是，基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控嵌入式系統(tǒng)，不需要通信通道，就可以實(shí)時(shí)的、快速的對(duì)設(shè)備信息進(jìn)行監(jiān)視和對(duì)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，大大節(jié)約了人力物力，提高了工作效率。

7 結(jié)束語(yǔ)

如今的社會(huì)已經(jīng)成為了信息化的社會(huì)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、嵌入式技術(shù)都得到了快速的發(fā)展。傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控手段已經(jīng)顯得比較落后，并被人們慢慢的淘汰，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，基于網(wǎng)絡(luò)的嵌入式技術(shù)可以在遠(yuǎn)程監(jiān)控中的使用，使遠(yuǎn)程監(jiān)控真正的做到了能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視和控制遠(yuǎn)程設(shè)備。從而摒棄了傳統(tǒng)監(jiān)控的種種缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控的實(shí)時(shí)性和高效化。當(dāng)然，對(duì)于嵌入式技術(shù)在遠(yuǎn)程控制中的使用，還會(huì)有著更大的發(fā)展空間。

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