嵌入式技術(shù)在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

潘曉貝

（三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南三門峽472000）

前言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，網(wǎng)絡(luò)設(shè)施與嵌入式系統(tǒng)的結(jié)合使用成為嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)，由于嵌入式技術(shù)具有很好的通用性、實(shí)時(shí)性與交互性，因此構(gòu)建嵌入式平臺(tái)成為應(yīng)用嵌入式技術(shù)的前提條件。將服務(wù)器設(shè)置在嵌入式設(shè)備中，用戶可以隨時(shí)、隨地地利用瀏覽器來(lái)對(duì)前端設(shè)備作出有效控制，有助于及時(shí)查看系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以及設(shè)定參數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)為遠(yuǎn)程監(jiān)控工作提供可靠準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)為設(shè)備故障診斷提供了便利[1]。在系統(tǒng)正常運(yùn)行中，由于存儲(chǔ)空間和運(yùn)行速度有限，同時(shí)不需要對(duì)多個(gè)用戶的請(qǐng)求作出處理，因此在嵌入式系統(tǒng)設(shè)置中需要重點(diǎn)考慮如何提升系統(tǒng)、服務(wù)器實(shí)用價(jià)值的問(wèn)題。在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，信息量不斷增加，因此以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)受到了大家的青睞。將嵌入式技術(shù)積極應(yīng)用在遠(yuǎn)程監(jiān)控工作中的前提是：構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)體系，以現(xiàn)場(chǎng)采集信息為例，積極設(shè)置嵌入式遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，并在Windows XP操作系統(tǒng)的支持下，對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)存儲(chǔ)，充分體現(xiàn)了服務(wù)器與客戶端的交互性[2]。

一、嵌入式系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)研究

1.嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)分析

1.1 嵌入式系統(tǒng)的概念

嵌入式系統(tǒng)是為特定應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的一種專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)是根據(jù)英國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)進(jìn)行定義的。嵌入式系統(tǒng)作為一種監(jiān)視、控制、輔助與運(yùn)作為一體的現(xiàn)代化設(shè)備[3]。它與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不同，需要執(zhí)行帶有特定要求的任務(wù)。嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行的都是特殊任務(wù)，因此在日常工作中，設(shè)計(jì)人員可以利用該系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，與此同時(shí)還起到了節(jié)約成本的良好作用。目前國(guó)內(nèi)對(duì)嵌入式系統(tǒng)的普遍定義為：嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、使用應(yīng)用程序來(lái)嚴(yán)格要求功能、體積、成本、可靠性等多個(gè)方面的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn)出了面向產(chǎn)品、面向用戶、面向應(yīng)用、綜合利用的優(yōu)勢(shì)，有很強(qiáng)的專業(yè)性，但是在實(shí)際工作中需要根據(jù)具體情況來(lái)進(jìn)行合理的裁剪處理。將半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與電子技術(shù)有效融合，從而形成了一個(gè)資金密集、技術(shù)密集和不斷創(chuàng)新的集成系統(tǒng)。立足于電子消費(fèi)品，具有很好的可靠性和實(shí)時(shí)性[4]。

1.2 嵌入式系統(tǒng)的主要組成

嵌入式系統(tǒng)主要包括了硬件層、中間層和系統(tǒng)軟件層這三個(gè)部分。硬件層包含有存儲(chǔ)器，微處理器、通用設(shè)備端口等，在處理器上添加存儲(chǔ)器電路和電源電路，從而形成了一個(gè)嵌入式的控制模塊。微處理器作為嵌入式系統(tǒng)的核心部位，將通用CPU設(shè)計(jì)在芯片內(nèi)部，從而使其起到了提高工作效率的作用[5]。存儲(chǔ)器主要包括主存和輔助存儲(chǔ)器，容量小，速度快，保證了信息傳輸?shù)挠行?；中間層：介于硬件層與軟件層之間，將系統(tǒng)硬件與軟件分離，對(duì)硬件環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)性；軟件層主要有這幾部分組成：文件系統(tǒng)、多任務(wù)操作系統(tǒng)、用戶接口以及通用模塊，作為一個(gè)應(yīng)用廣泛的系統(tǒng)軟件，主要負(fù)責(zé)分配資源、任務(wù)調(diào)度、活動(dòng)協(xié)調(diào)、過(guò)程控制等多項(xiàng)任務(wù)，在信息技術(shù)不斷發(fā)展下，嵌入式操作系統(tǒng)在遠(yuǎn)程監(jiān)控工作中的應(yīng)用著重體現(xiàn)出了專業(yè)化和微型化的特點(diǎn)。

1.3 嵌入式系統(tǒng)的功能

嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在這些方面：自檢功能：在系統(tǒng)啟動(dòng)與計(jì)劃執(zhí)行之間需要先對(duì)自身進(jìn)行功能檢驗(yàn)，認(rèn)真檢查硬盤、USB等是否還有存儲(chǔ)空間，圖像處理設(shè)備是否能夠正常工作，圖像獲取設(shè)備能否正常插入；視頻采集功能：將圖像進(jìn)行及時(shí)采集；圖片采集功能：利用嵌入式系統(tǒng)的定時(shí)拍照功能；自動(dòng)存儲(chǔ)功能：將采集到的圖片、數(shù)字、圖像等多種信息及時(shí)存入硬盤中，然后對(duì)其進(jìn)行有針對(duì)性的處理。

2.遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的分析

2.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的概念

遠(yuǎn)程監(jiān)控指的是工作人員不在現(xiàn)場(chǎng)，利用遠(yuǎn)程終端就可以得到現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行信息，同時(shí)利用遠(yuǎn)程終端來(lái)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行有效控制。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)傳送單元、現(xiàn)場(chǎng)控制單元以及遠(yuǎn)程控制單元這三大部分構(gòu)成。圖像監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)應(yīng)用嵌入式技術(shù)，不能確保了現(xiàn)場(chǎng)操作的流程化，還大大提升了現(xiàn)場(chǎng)的工作效率，如下圖所示為圖像監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用嵌入式技術(shù)的流程。

2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

監(jiān)控系統(tǒng)建立在信息技術(shù)之上，依賴于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，將設(shè)備控制與通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，將監(jiān)控終端與設(shè)備進(jìn)行連接，全面掌握現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況，同時(shí)發(fā)出控制指令。監(jiān)控系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，通過(guò)利用監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行信息及時(shí)正確地記錄下來(lái)，并對(duì)其進(jìn)行有效的遠(yuǎn)程操控；監(jiān)控系統(tǒng)具有提高工作效率的優(yōu)勢(shì)，幫助工作人員實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀況，有效保證了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，并經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)危險(xiǎn)源的及時(shí)控制，最大限度避免了事故發(fā)生，促進(jìn)了人員工作效率的進(jìn)一步提升。

二、嵌入式技術(shù)在遠(yuǎn)程監(jiān)控中的應(yīng)用現(xiàn)狀

監(jiān)控工作的不斷進(jìn)步使得監(jiān)控范圍不斷擴(kuò)大，現(xiàn)階段的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)由傳統(tǒng)的單機(jī)監(jiān)控過(guò)渡到現(xiàn)如今的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中，然而在遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)際工作中還存在一些技術(shù)問(wèn)題。對(duì)通信技術(shù)的應(yīng)用力度不夠，部分員工未認(rèn)識(shí)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的必要性，在日常的監(jiān)控工作中，部分人員依賴于email、socket這兩項(xiàng)技術(shù)，這些技術(shù)在編程的靈活性和數(shù)據(jù)傳輸量等方面都存在一定缺陷，僅能進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)多個(gè)端點(diǎn)信息的實(shí)時(shí)采集，在監(jiān)控過(guò)程中缺乏對(duì)嵌入式技術(shù)的應(yīng)用[6]。同時(shí)還出現(xiàn)了多種結(jié)構(gòu)并存的問(wèn)題，現(xiàn)階段在監(jiān)控工作中使用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在監(jiān)控距離遠(yuǎn)的情況下，無(wú)法及時(shí)獲取不同平臺(tái)、不同局域網(wǎng)的系統(tǒng)信息，沒(méi)有充分利用嵌入式技術(shù)，因此影響到監(jiān)控工作效率。

圖1 為圖像監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用嵌入式技術(shù)的流程

三、嵌入式技術(shù)在遠(yuǎn)程監(jiān)控工作中的應(yīng)用途徑

1.及時(shí)了解用戶需求

認(rèn)真分析用戶對(duì)嵌入式系統(tǒng)的需求，以此為出發(fā)點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。對(duì)嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件系統(tǒng)進(jìn)行權(quán)衡，將現(xiàn)場(chǎng)總線底層設(shè)備及時(shí)接入到太網(wǎng)中，在PC機(jī)授權(quán)許可下來(lái)獲取系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息，最后再利用太網(wǎng)接口將現(xiàn)場(chǎng)總線節(jié)點(diǎn)及時(shí)發(fā)送給數(shù)據(jù)層，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)不同層級(jí)的信息互動(dòng)。使用TCP協(xié)議，并利用單片機(jī)將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息及時(shí)接入。MCU+總線的設(shè)計(jì)方式，將各個(gè)設(shè)備及時(shí)接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，使測(cè)控設(shè)備連接起來(lái)，在利用數(shù)據(jù)包的基礎(chǔ)上，積極實(shí)現(xiàn)了信息的快速傳輸。

2.制定遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)劃

構(gòu)建一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入體系，對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管控，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息作出有效整合。將傳感設(shè)備中的信息通過(guò)遠(yuǎn)端訪問(wèn)功能，使其轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，繼而進(jìn)行底層設(shè)備信息訪問(wèn)，同時(shí)對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)換過(guò)程進(jìn)行了監(jiān)控[7]。根據(jù)用戶需求，讓太網(wǎng)協(xié)議嵌入式系統(tǒng)在處理器上運(yùn)行，成功構(gòu)建一個(gè)S3C2410處理器的嵌入式硬件平臺(tái)。在操作系統(tǒng)下方安裝一個(gè)小型服務(wù)器，并對(duì)其網(wǎng)頁(yè)及其程序進(jìn)行優(yōu)化，充分考慮到代碼的穩(wěn)定性與可移植性，用c語(yǔ)言來(lái)書寫嵌入式系統(tǒng)程序，采用瀏覽網(wǎng)頁(yè)的形式來(lái)激活計(jì)算機(jī)主頁(yè)，讀取信息，并對(duì)遠(yuǎn)程操作模塊作出及時(shí)有效的控制。如下所示為遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3.安裝監(jiān)控軟件

嵌入式系統(tǒng)在監(jiān)控工作中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在客戶端與服務(wù)器模式以及瀏覽器與服務(wù)器模式，在應(yīng)用嵌入式技術(shù)的過(guò)程中需要及時(shí)安裝相應(yīng)的監(jiān)控軟件，從而便于用戶通過(guò)網(wǎng)頁(yè)就可以進(jìn)行訪問(wèn)服務(wù)器，這樣一來(lái)，不僅提高了網(wǎng)頁(yè)反應(yīng)速度，還大大提升了人員工作效率。制作監(jiān)控軟件：網(wǎng)頁(yè)是瀏覽信息和進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的主要界面，在html格式的文本文件中及時(shí)添加標(biāo)記符號(hào)，以此來(lái)告訴瀏覽器如何進(jìn)行文字處理，怎樣進(jìn)行界面布局，按照一定的順序來(lái)進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)閱讀，并對(duì)標(biāo)記內(nèi)容進(jìn)行合理解釋。利用Dreamweaver來(lái)制作網(wǎng)頁(yè)，使用其編輯功能，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)站管理和網(wǎng)頁(yè)制作的一體化，從而將瀏覽器引擎作為用戶瀏覽的主要網(wǎng)頁(yè)，及時(shí)給用戶呈現(xiàn)出跨瀏覽器和跨平臺(tái)的優(yōu)美界面[8]。通過(guò)借助瀏覽器進(jìn)入嵌入式服務(wù)器，同時(shí)將設(shè)備與無(wú)線及時(shí)連接起來(lái)，進(jìn)行了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，因此在此過(guò)程中要認(rèn)真做好遠(yuǎn)程控制頁(yè)面和記錄頁(yè)面的制作工作，有權(quán)限的用戶才可以有效登錄系統(tǒng)，并對(duì)其現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況以及狀態(tài)進(jìn)行合理控制，比如用戶在管理系統(tǒng)中輸入用戶名和密碼，登錄成功，及時(shí)轉(zhuǎn)入遠(yuǎn)程控制界面。繼而進(jìn)入到主控制頁(yè)面，主控制頁(yè)面提供了以下幾個(gè)主要功能：電位器調(diào)節(jié)、放大倍數(shù)、采樣率設(shè)定等，用戶可以對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)操作，從而得到了設(shè)備運(yùn)行有關(guān)信息，將電壓范圍控制在0～3.6v的范圍內(nèi)。

4.嵌入式技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行中得到了廣泛應(yīng)用，基于嵌入式技術(shù)的優(yōu)越性，利用嵌入式技術(shù)對(duì)系統(tǒng)采集到的信息進(jìn)行有效的加工處理，積極實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化處理。嵌入式技術(shù)的運(yùn)用有效提高了數(shù)控機(jī)床運(yùn)行速度，在計(jì)算機(jī)技術(shù)與嵌入式技術(shù)有效融合的前提下，保證了機(jī)床運(yùn)行的高效性與穩(wěn)定性，利用圖像技術(shù)來(lái)識(shí)別系統(tǒng)中的信息，并對(duì)數(shù)控機(jī)床的位置作出科學(xué)定位。無(wú)需人員在場(chǎng)，利用嵌入式技術(shù)就可以全面掌握數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)，將無(wú)人化管理得到了體現(xiàn)。

四、結(jié)束語(yǔ)

嵌入式技術(shù)的應(yīng)用成為時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是社會(huì)對(duì)監(jiān)控工作的技術(shù)要求。新時(shí)期下，必須要正視目前監(jiān)控工作中存在的一些問(wèn)題，并加大對(duì)嵌入式技術(shù)的應(yīng)用力度。積極進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，充分了解嵌入式系統(tǒng)的主要功能，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的嵌入式監(jiān)控體系，認(rèn)真制作監(jiān)控頁(yè)面，強(qiáng)化嵌入式監(jiān)控工作的科學(xué)性與有效性，積極推動(dòng)監(jiān)控工作的更好發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張立新.遠(yuǎn)程監(jiān)控工作中嵌入式技術(shù)應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2016,12(21):253-255.

[2]楊艷慈.基于嵌入式技術(shù)的水泵遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè),2015,(9):63-64.

[3]劉佳.嵌入式Web遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西北師范大學(xué),2016.

[4][5]張立新.遠(yuǎn)程監(jiān)控工作中嵌入式技術(shù)應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù)(學(xué)術(shù)交流),2016,12(7X):253-255.

[6]許靜,王忠賓,范禎科.基于Ethernet的綜采工作面液壓支架遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2014,(6):38-41.

[7]過(guò)秉坤,王京濤,趙松.綜采工作面遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究[C].2014煤炭科技創(chuàng)新高峰論壇,2014.

[8]周丹.一種遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng)及其節(jié)省服務(wù)器資源的工作方法:CN104363133A[P].2015.