遠程監控系統范文

導語：如何才能寫好一篇遠程監控系統，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】單片機；液位高度處理；LCD；實時顯示

1 系統硬件電路設計

本系統的設計根據單片機的控制，通過無線傳輸來遠距離來測試液位高度并實時顯示出來，我們根據單片機的控制原理，來控制相關器件的相關工作，控制液位高度的采集，數據的發射和接受，并利用51單片機把數據發送到液晶上實時顯示出來，具體工作過程：

利用單片機控制無線模塊，發出采集液位高度命令，等待自動應答，在測量液位高度系統收到命令后，開始采集液位高度，轉化完畢以后，由單片機控制無線模塊把液位高度發出去，等待自動應答。控制系統收到數據后，自動應答。收到的液位高度首先經過處理，在液晶上實時顯示出來，并且發送到LCD12864上面實時顯示出來，同時判讀液位高度是否超過設置的告警液位高度，若是超過報警液位高度，則發送報警命令，使測試系統做出反應，例如，蜂鳴器報警，繼電器斷開，同時紅色指示燈亮，為超過報警液位高度。若是沒有超過報警液位高度，則發送正常命令，使測試系統正常工作，繼電器吸合，蜂鳴器關閉，綠色指示燈亮。

另外在我們增加相應的按鍵控制單片機，設置報警液位高度，調節時間，可以實時觀測液位高度。增加液晶處理，通過計算機來實時觀測液位高度變化。

在此系統中，測試系統主要是負責采集多路數據將其送至液晶，與此同時單片機也會進行將數據轉換為對應的液位高度示數在液晶上顯示。測試系統主要由單片機，超聲波傳感器，無線模塊，繼電器控制系統，蜂鳴器報警系統，液晶顯示電路等組成。

1.1 單片機最小系統電路設計

AT89S52單片機是現在最常用的單片機之一。它帶4K字節閃爍，是高性能CMOS8位微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89S52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。

1.2.1 液晶顯示模塊

液晶顯示模塊是128x64點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內置國標GB2312碼簡體中文字庫（16X16），128個字符（8X16點陣）及64X254點陣顯示RAM（GDRAM）。可與CPU直接接口，提供兩種界面來連接微處理機：8—位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標顯示，畫面移位，睡眠模式等。

采用P0口來給控制數據及命令傳輸，因為PO口沒有接上拉，我們在電路上接4.7千歐的上拉電阻，提高推拉電流的能力。

1.2.2 超聲波傳感器電路設計

超聲波測距模塊，擁有超寬的電壓輸入范圍，功耗低于2mA，自帶溫度傳感器對測距結果進行校正，內帶看門狗，工作穩定可靠。

1.2.3 按鍵控制電路

根據需要，數據需要進行相關的設置和控制，設置了這款電路，因為該電路比較簡單，運用了獨立鍵盤，來掃描每個IO口的狀態，進行判斷，同時我們在軟件進行了消抖處理。

1.2.4 無線模塊電路

NRF24L01是一款新型單片射頻收發器件，工作于2.4 GHz～2.5 GHz ISM頻段。內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調制器等功能模塊，并融合了增強型 ShockBurst技術，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。NRF24L01功耗低，在以-6dBm的功率發射時，工作電流也只有9 MA；接收時，工作電流只有12.3 MA，多種低功率工作模式（掉電模式和空閑模式）使節能設計更方便。

針對其電路要求比較高，設計難度比較大，直接選用了無線模塊，該模塊電路如圖2所示。

1.3 測試系統電路設計

對于測量液位高度系統我們需要接受控制系統的命令，根據命令做出判斷，然后讓繼電器有相應的動作，蜂鳴器是否報警，顯示不同的指示燈代表不同的狀態，

1.3.1 超聲波傳感器測量液位高度模塊

測距工作原理：

（1）模塊接收到觸發信號后，自動發送8個40khz的方波，然后檢測是否有信號返回。

（2）有信號返回，計算超聲波發送和返回的時間間隔，最后綜合計算得出當前的測試距離。

（3）當為電平觸發模式時，模塊將距離值轉化為 340m/s時的時間值的 2倍，通過 Echo端輸出一高電平，可根據此高電平的持續時間來計算距離值。即距離值為：（高電平時間*340m/s）/2。

1.3.2 繼電器控制系統

根據不同液位高度，做出相應的判斷，我們用繼電器控制相應的電路來工作，繼電器結構比較簡單，如圖3所示。

1.3.3 蜂鳴器報警及LED指示系統

為了更加直觀，我們填加了蜂鳴器報警和LED燈來指示電路的工作。

1.3.4 無線控制模塊

測量液位高度系統的無線傳輸電路與控制系統的一樣，這里也不再敘述。

1.4 電源模塊電路

在系統中需要5V的單片機供電，和3.3V的無線模塊供電我們之間用了穩壓模塊LM7805和ASM1117分別用來提供相應的電壓5V和3.3V電壓，電路圖如圖4、5所示。

圖4 LM7805提供5V電壓電路

圖5 ASM1117提供3.3V電壓電路

2 系統測試

我們對成品進行了相關的測試，打開開發板，開發板顯示當前時間，按下測試鍵，控制系統就向測試系統發射測試信號，測試系統收到信號后，開始進行液位高度轉換，轉化完畢以后然后發送紅液位高度給控制系統。如此反復循環，不斷發送命令和測試液位高度。我們通過加水，使液位高度升高，達到測試報警液位高度，查看反應狀態。

測試結果表明，液位遠程監控系統可以實現對液位高度傳感器的穩定控制，測量液位高度對功能進行了擴展與創新；而且功能上分別設置了預置固定液位高度報警、手動設置液位高度報警功能和智能自動調控液位高度等，并且通過無線控制在屏幕上和液晶上實時顯示出來。實現了液位高度的準確報警、實時液位高度顯示及液位高度的智能控制等。

3 總結

本系統的設計方案有多種，上述方案是從多種方案中選出的最優方案，其具有功能強、成本低、元件少、精度高、可靠性好、穩定性高、抗干擾性強、執行速度快、簡單易行、具有實效性、使用范圍廣等特點，故具有推廣價值。液位遠程監控系統可以實現對液位高度傳感器的穩定控制，測量液位高度對功能進行了擴展與創新；而且功能上設置了預置固定液位高度報警，并且實時顯示出來。該系統的設計已基本完成，各部分功能已實現?？紤]到具體應用，本系統還存在諸多需要多改進之處，以后將進一步完善。

參考文獻：

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[2]江志紅.51單片機技術與應用系統開發案例精選[M].北京：清華大學出版社，2008.

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系統概述

隨著數字廣播技術的不斷完善，我國廣播電視信號源已基本實現數字化。廣播電視基層臺站的數字信號接收工作大多由節目傳輸機房（簡稱節傳機房）來完成，節傳機房負責對數字音頻信號的傳送質量以及是否受到非法干擾等情況進行時時監測。我局現有的數字化整體改造方案中只提供了對數字音頻輸出實現本地監聽監測的功能，也就是說對數字信號源和數字音頻輸出的監聽只局限在設備間內進行。然而大多數基層臺站的設備間與控制室之間相距一定的距離，對數字音頻信號進行遠程監聽成為了實現新運維模式的瓶頸，為了解決這一問題，我們對原有數字音頻通路進行系統改造，使之實現數字音頻信號的遠程監控功能。

數字音頻系統遠程監控改造方案

如圖1，我臺節傳機房接收的光纜、衛星Ku波段、衛星C波段三路數字信號以及應急播出音頻信號共四路節目源經過“四選一”設備及相應擴展接口箱后，有A和B兩條通路同步輸出數字音頻信號。其中A路數字音頻信號通過高頻電纜送到發射機房，經數字音頻處理器處理后直接加載到發射機上。而B路數字音頻信號通過TB-II型音頻選擇器選擇切換，再經過TB-I型數模轉換器進行D/A轉換后，將模擬信號連接到功放，通過監聽音箱實現對數字節目源的本地監控。

對于設備間與控制室規劃在一起的基層臺站而言，通過上述系統基本可以實現對數字音頻信號的監控功能。但對于設備間與控制室相距較遠的基層臺站，目前這種方案就難以實現對數字音頻信號的遠程時時監控功能。為解決上述問題，我們特制定了符合基層臺站實際工作情況的數字音頻系統遠程監控改造方案。

從圖2中可以看出，在圖1的基礎上，我們做了如下系統改造：在數字音頻擴展接口箱的后級，我們增加了一個廣播級的AES/EBU數字音頻分配設備，簡稱“數字一分二”。音頻分配設備將B通路輸出的數字音頻信號再次分成兩路，一路用于設備間的本地監聽，另一路數字音頻通過我們自行設計研發的兩個16路D/A轉換器進行數模轉換后連接到32路音頻光發射機，通過單模光纜將D/A轉換后的模擬信號傳送到至100米外控制室內的32路音頻光接收機，模擬音頻信號經過光接收機的光電轉換后輸出兩路非平衡模擬信號。其中一路非平衡模擬信號經過“非平衡-平衡”轉換后連接到功率放大器，通過監聽音箱實現了對數字節目源和數字音頻輸出的遠程監聽功能。我們在此通路上增加了32路矩陣切換器來實現對信號源的切換選擇功能；另一路非平衡模擬信號通過32路音頻信號監測器的取樣轉換之后，以動態彩條的形式直接將音頻信號的頻率、幅度等屬性顯示于電腦屏幕，實現了對數字音頻輸出和數字節目源的遠程監視功能。

遠程監聽核心器件

――16路數模轉換器

從音頻擴展接口箱B口輸出的音頻信號是符合AES/EBU標準的數字信號，無法滿足模擬監聽的要求，因此需要將數字信號轉換成模擬信號，即“D/A”轉換。我臺共有20部發射機，要實現對輸出到每部發射機的音頻信號進行時時監聽就需要將輸出的20路數字音頻信號全部進行數模轉換。從市場上購買20部數模轉換器價格不菲，而且設備間機柜空間有限，也不允許再裝下20部D/A轉換設備，因此我們自行設計、研發了16路數模轉換器。

16路數模轉換器采用IU標準機柜尺寸，每個占3U空間，在滿足了系統需求的同時既節省了空間又便于工程安裝。其音頻輸出接口符合600Ω卡儂頭（XLR）接口平衡輸出，經卡儂頭(XLR)與蓮花頭（RCA）的轉換連接后，滿足了音頻光端發射機600Ω非平衡信號的輸入要求。

1、16路數模轉換器整體硬件結構

如圖5所示，16路數模轉換器主要由數字信號隔離耦合、數字信號采樣、數模轉換、模擬信號放大等四部分組成。下面簡單介紹一下16路數模轉換器所使用的主要器件的功能與特性。

（1）音頻數字隔離變壓器 ST-DV709

如圖6，該數模轉換器采用SunLink公司生產的ST-DV709型音頻數字隔離變壓器。ST-DV709磁芯采用的特殊材料使得其性能與普通的脈沖變壓器大相徑庭，它能將輸入的音頻數字信號按1:1變壓并進行隔離、耦合，從而保證了電氣信號的安全隔離，避免了由于阻抗和電平不匹配造成的后極解碼設備無法鎖定數字信號的問題。

（2）數字音頻取樣頻率變換器 CS8420

如圖7，CS8420是Crystal公司推出的一款數字音頻采樣頻率轉換器，具備極高性能的信號調制能力和信號傳輸能力，且抖動和失真極低，可進行AES3型和串行數字音頻輸入、輸出，以及通過一個4線微控制器端口進行的綜合控制?？梢暂斎?輸出24、20或16位的數字音頻信號。輸入數據可以完全與輸出數據異步，同時輸出數據又可與外部系統時鐘同步。

CS8420具有以下主要特性：可對音頻數字信號進行全兼容輸入輸出；取樣頻率可工作在8KHz到96KHz的大范圍；具有最小1:3到最大3:1的輸入與輸出取樣頻率比；良好的抗時基震動性能。

CS8420優異的特性保證了16路數模轉換器8KHz到96KHz的寬取樣范圍以及可靠的數字信號采樣度。

（3）立體雙通道數模轉換器 CS4334

CS4334由1bit插值原理D/A轉換器和輸出模擬濾波器兩大部分組成。支持主流的音頻數據格式。通過簡單調整主時鐘頻率就可匹配2KHz到100KHz的不同采樣頻率。廣泛應用于各類數字音頻轉換產品。其工作溫度范圍為-10°C 至 +70°C；電源供電電壓范圍在到5.5V之間。

CS4334為16路數模轉換器實現更寬的數模轉換頻率范圍以及更高的數模轉換速度提供了堅實的前提保障。

（4）高速J-FET輸入四通道運算放大器 TL084

TL084具有寬共模及差模電壓范圍、低輸入偏置及偏移電流、輸出短路保護、高輸入阻抗J-FET(結型場效應管)輸入級、內部頻率補償、鎖定自由操作、高循環率等特性。是廣播電視設備中必不可少的接口分配設備。

2、16路數模轉換器系統電路設計

如圖8所示，符合AES3標準的數字音頻信號經D-INPUT端口輸入數字音頻隔離變壓耦合器ST-DV709，該信號被按1:1比例變壓并進行隔離、耦合后傳送給數字音頻取樣頻率變換器CS8420的微分線接收輸入端RXP、RXN管腳，經CS8420進行采樣處理后由其串行音頻輸出通道數據端STOUT管腳輸出給雙通道數模轉換器CS4334的數字信號接收端SDATA管腳。CS4334將輸入的數字取樣信號轉換為模擬信號后經其模擬信號輸出端AOUTR、AOUTL管腳傳遞到高速J-FET輸入四通道運算放大器TL084，該音頻模擬信號由TL084放大后經A-OUTPUT端口傳輸給后極設備。

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【關鍵詞】分布式；設備遠程監控

一、遠程監控系統的方式和結構

遠程設備監控包括設備的遠程數據采集、設備控制系統的遠程調試和配置、 設備的遠程控制和設備的遠程維護。設備遠程監控與設備的本地控制最大的不同就在于，我們必須對不同設備控制的程度和深度進行研究和分析。因此，根據設備不同的控制方式，進行了以下的分類：

（一）保持型。遠程監控向設備控制系統發出控制命令后設備會自動完成這個命令，并且，監控設備的監控只針對設備，也就是說，監控設備的監控只有在必要的時候才會對設備進行干預。在這種特定的條件下，就要求設備不間斷向遠程監控系統發送其自身的運行信息，遠程監控系統才能保持對設備的監控能力。若果中途有所間斷的話，那么監控所起到的作用就不會很大。這樣遠程監控系統必須維持和設備建立起來的通訊聯系仍然是具有一定的滯后性的，盡管具有一定的滯后性，但是這種方式也有其自身的優越性，就是可以實現無人控制，在危險的環境中以及人力做不到的事情，它卻做到了。

（二）完成型。完成型與保持型最大的區別在于，遠程監控系統不對設備的監控的具體過程進行監控。僅僅是向設備發送命令并由設備自動完成這個命令后進行反饋報告。

（三）完全型。這種方式設備的控制系統和設備是相互分開來的，大部分的操作由遠處監控系統完成，只有一小部分是由本地監控系統設備執行。由于設備控制系統內信號的傳達速度要快，效率要高，反應靈敏度還要高，所以這個方式一般只用于比較特殊的行業。

（四）人機交互型。這個方式，需要本地的工作人員和遠程監控設備共同完成，一般情況下由遠程系統進行指揮，而工作人員進行實體的操作，對設備進行監控和維護。這個方式最大的一個好處就是在執行任務的過程中，可以隨時建立連接，將人員和設備進行互換。

分布式遠程監控設備的結構

該系統主要采用遠程用戶端，查詢服務器，設備服務器和設備現場層四個結構，其中遠程用戶端的應用范圍很為廣闊，通過互聯網，可以與不同地域的企業或者部門取得聯系，通過視頻的形式能夠直接直觀看到當地的工作情況以及獲取其他信息，以此來實現監控。查詢服務器具有用戶身份認證。用戶管理等功能。它不僅是遠程監控系統的服務中心更是整個體系的核心，查詢服務器具有周期性，它能夠在配置的網絡范圍內查找其需要的東西，進而實現其服務導航的功能。設備服務器在這四層體系結構中，其功能所包含的范圍最大，但是，最主要的還是它擔任的兩個任務，一個是實現信號數據的收集、分析和監控；另一個就是接受和相應查詢服務器的請求并對之做出回應。最后一個就是設備現場層，現場層是系統所有基本信息和數據的來源，由于現場層需要通過網絡與更多零散的設備聯系起來，它很自然地就具備了較好的抗干擾性 、實時性和長距離傳輸的性能。

二、現有設備遠程監控系統的缺陷

（一）現有設備的遠程監控系統對對硬件和軟件平臺的依賴性強。對于監控設備來說，對于硬件和軟件的依賴性強并不是一件好事。即使是出于常識我們都知道，要安裝一個監控系統，我們所需要的設備裝置是非常的多和非常強大的。真因為如此，我們需要為那些監控背后的裝置提供很多的空間，況且，安裝起來的時候也是極其的不方便，對軟件的依賴程度大不能說是壞處，但科學技術終究要往前發展，只有當監控系統對設備的依賴性減低的時候，才能說明了我們的監控技術有所發展和改進。

（二）現有設備不能真正有效的支持分布式網絡化生產和管理模式。這是個不斷往前發展的社會，在發展過程中，公司或者企業的發展會將其觸角延伸到區域市場，國內市場，更有的是國際市場，在這種情況下，公司的本部與子公司天各一方是常有的事情，盡管現在的交通很為發達，也比較便利，但是，終究是受時間的限制，在這種情況下，如果，遠程設備監控能夠支持分布式的網絡生產和管理模式的話，就會為社會的發展提高更加便利快捷的方式。但是，在現有的遠程監控設備中，我們可以知道，即使，監控的方式有多種，但是仍然沒有真正能支持分布式網絡化生產和管理模式的監控設備。

（三）不能自由地進入或退出系統。在監控系統中，為了保護監控系統內容的完整性，是設有保密裝置的。最常用的有兩種，一個密碼技術。另一個是信息確認。在監控系統中，實現數據的加密算法，是由密鑰來控制加密和解密變換的。密鑰由一字符串組成，是唯一能控制明文與密文之間變換的關鍵。這就說明了，我們要想看到監控的內容的話，必須要有密碼，輸入正確的密碼以后，我們才能夠獲取到我們所需要的信息。另一個就是信息確認，信息確認技術，從專業術語層面來說，是指通過嚴格限定信息的共享范圍來達到防止信息被非法偽造、篡改和假冒的技術。在我們進入監控系統的時候，我們需要做信息登記，即身份識別，以便調查。身份識別是實現遠程監控網絡安全的重要技術之一， 在監控時， 被控對象需要通過某種特定的形式來驗證主控方的身份。

三、分布式設備遠程監控系統的作用

（一）使用該系統能夠快速及時有效地提高企業對設備運作的決策和控制能力，面對不斷變化的產品需求時，企業能夠作出快速反應。以便準確快速、 并以最低的價格向用戶提供高質量的產品，從而使企業的管理水平、市場竟爭力都得到很好的提高。

（二）該系統還非常好地把企業現場、 管理部門、 診斷專家之間的信息聯系起來并作出有效的分析，不僅僅有利于加強了企業與各科研院所之間的交流與合作， 還有利于建立一個為大多數生產企業所接受的統一的監測診斷網絡系統，是一項極具有研究性和可行性的項目，而且，這個項目，具有很深遠的發展前景，在不久的將來，這個監控系統或許會成為潮流，帶動新一輪的科技風波。

四、總結

隨著信息技術的發展遠程監控必將越來越多地應用在實際當中。遠程監控系統在現代社會中扮演中一個重要的角色，他的存在及其巨大的作用不容忽視。我們需要做的就是在現有監測系統基礎上對系統監測設備進行深一層的研究，爭取在最短的時期內把分布式設備遠程監控系統開發出來，更好地造福于人類和社會。隨著互聯網的發展，以及新一輪科學技術的浪潮，我相信，分布式設備遠程監控系統的時代將會在不久來臨。

參考文獻：

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關鍵詞：S3C2410；Linux；遠程監控；Web服務器

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）19-4515-03

基于嵌入式Linux遠程監控系統，在一定程度上充分結合Internet網絡的廣泛性及其應用性，同時融合了嵌入式系統具有明顯的容易移植的特性，且在實用性方面具有很廣闊的應用開發前景，也是遠程監控系統方面的發展方向。通過該系統，用戶可以直接通過Internet瀏覽器對現場的設備進行遠程監控，操作安全可靠。ARM 處理器具有更高的穩定性， 且資源占用少、系統集成度高、硬件干擾少， 能較好地應用于所需的控制，嵌入式Linux系統是使用源代碼公開的、免費的操作系統，且為微控制系統的開發提供了良好的任務管理平臺和底層驅動平臺， 也為上層軟件模塊的管理提供了有力的保證。

1 遠程監控系統總體設計

遠程監控系統匯集了多項技術，在結構和功能上要設計合理，利用現有資源去實現各個功能和模塊，根據整個系統的功能和要求，來選擇一個合理的總體設計方案。遠程監控系統的功能設計按照以下主要環節展開，對圖像和溫度數據的采集和相關處理，當客戶端有申請響應時，根據響應，傳送給客戶相關的數據信息。本系統的總體功能方案如圖1所示。

2 系統硬件組成

嵌入式設備在嵌入式系統硬件系統中也是不可或缺的一個部分，除了核心控制部件以外，還有其它不可或缺的部件用于完成數據測量、調試和對調試結果進行顯示等，包括傳感器、電子部件、機械部件等，都可以算作嵌入式設備。目前常用的嵌入式設備按照功能可分為存儲設備、通信設備以及顯示設備三類。本系統采用的三星公司的S3C2410，主頻可達203MHz。它的硬件功能主要有：64M字節的SDRAM，是由兩片K4S561632組成，主要工作在32位模式下；64M字節的NAND Flash，采用K9F1208，可以兼容16M，32M或者128M字節；10M以太網接口，采用CS8900Q3，帶有傳輸和連接指示燈；2個USB HOST接口，符合USB1.1；還有SD卡接口等。其硬件框圖如圖2所示。

3 系統軟件組成

3.1 交叉編譯環境搭建

在一般的計算機系統之中，都有足夠的系統資源，能夠方便的對其進行編譯和調試，但是在Linux系統之中，其內核資源相對來說并不完整，它并沒有相關的交叉編譯工具，由此，本系統的開發環境是Red Hat Linux版本操作系統，使用的內核版本是Linux2.6，交叉編譯工具鏈3.3.2，其安裝步驟如下：

1）在本系統使用的相關目錄下建立名的arm的目錄

[root@localhost zyx]#mkdir arm

2）使用復制命令，將cross-3.3.2.tar.bz2復制到arm目錄下

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

3）使用tar命令，對工具鏈進行解壓

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

這樣在arm目錄下生成一個工具鏈文件夾

4）對環境變量進行編寫和修改

在該路徑下，使用編輯命令 vi /etc/profile ，在此文件中找到：pathmunge/usr/local/sbin一行，在它下面增加環境變量設置如下：pathmunge/usr/local/arm/3.3.2/bin，這樣交叉編譯工具鏈搭建成功。

3.2 配置移植嵌入式Linux內核

因為嵌入式系統的硬件環境各不相同，而嵌入式Linux操作系統并不為特定的處理器設計，所以需要針對不同的嵌入式系統硬件平臺對Linux操作系統進行定制和裁剪，修改操作系統內核中與硬件相關的代碼，使其在特定的CPU上運行起來。該文使用的內核源代碼是三星公司為s3c2410微處理器的內核源碼，版本是linux-2.6.8.1.tar.bz2。

1）解壓linux-2.6.8.1.tar.bz2到目錄/arm下

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

將生成linux-2.6.8.1目錄

2）修改交叉編譯器

內核目錄下Makefile文件記錄著內核各個模塊組織關系及變異關系。修改交叉編譯器：

ARCH=arm

CROSS_COMPILE=arm-linux-

3）執行make menuconfig內核配置命令，進入Linux內核配置界面，即對內核進行選擇配置剪裁。

3.3 Bootloader簡介及移植

在嵌入式系統的操作系統中，內核在運行之前，也同樣要運行一段啟動程序，就是BootLoader，運行此程序可以對整個硬件設備進行初始化，為內核系統的調用提供一個最佳的系統工作環境，使系統工作在最佳狀態。目標板上電之后或者復位之后，首先執行引導程序（Bootloader），來初始化內存等硬件，之后把壓縮的映像加載到內存之中，最后在跳轉到內存映像入口來執行。Bootloader的功能決定了在引導Linux系統時，必須要使用Bootloader，除非修改了linux內核。

常見的公開源代碼的bootloade：有U-BOOT， GRUB， VIVI， LILO等，其中vivi是韓國mizi公司為ARMS處理器專門設計bootloader。因此，我們將vivi移植到S3C2410就相對比較簡單。主要是根據具體的板級硬件通過修改vivi/arch/s3c2410/smdk.c文件設置NAND Flash分區。然后再運行make clean，make menuconfig， make命令，將會得到vivi的二進制文件。連接pc機的并口和目標板上的JTAG口，用SJF2410工具將vivi的二進制文件燒寫到NAND FLASH中。

4 結論

基于嵌入式Linux遠程監控系統，在一定程度上充分結合了Internet網絡的廣泛性及其應用性，同時融合了嵌入式系統具有明顯的容易移植的特性，且在實用性方面具有很廣闊的應用開發前景，也是遠程監控系統方面的發展方向。本系統采用嵌入式Linux操作系統，結合相關的軟硬件技術，實現遠程系統監控，且監控系統在功能上基本完善，達到整個系統設計的基本要求。

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關鍵詞：通用無線分組業務； 數據采集； 遠程監控； GPRS

中圖分類號：TN911-34 文獻標識碼：A

文章編號：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

遠程監控系統在工業控制領域中有著十分重要的意義。在許多工業場合,尤其是對于一些分散的、無人值守的現場,需要對數據進行定時采集從而進行監控。但隨著儀器儀表的數字化和無線通信技術的發展，現場設備的遠程監控技術可方便實現遠程儀表的測量、執行機構的操作和狀態的監測，非常有利遠程設備的數據抄表、數據管理和設備維護，很大程度上降低了用戶的維護成本，更加有利于生產商的售后服務質量，因此遠程監控終端裝置的研發具有實際意義。因此,提出了一種基于GPRS(General Packet Radio Service)的無線遠程監控系統。通用分組無線數據業務(GPRS)是以端對端的分組傳輸與交換方式為用戶提供的發送和接收高速數據、低速數據以及信令的多種業務集合。

1 系統硬件設計

能夠滿足系統的基本需求，并充分考慮系統的擴展能力，遠程監控終端自動完成儀表模擬信號、數字量、開關量和采集及故障狀態指示，定時采集現場儀表數據和各種狀態并保存記錄。終端設備與遠程服務器的通信可控，方式多樣，終端數據庫本地/遠程實時查詢，充分節約通信成本。

系統的整體框圖如圖1所示。

1.1 模擬量輸入電路

模擬量輸入電路包括取樣電路、低通濾波、電壓變換、驅動隔離和限幅保護。取樣電路實現將傳感器的4~20 mA的電流信號轉換為電壓信號；電壓變換電路實現取樣電壓的調整滿足微處理器A/D通道輸入電壓的要求；低通濾波則消除模擬通道上的工頻干擾和高頻干擾等；驅動隔離實現輸入通道的阻抗匹配；限幅電路使A/D通道輸入電壓在規定電壓范圍，保護A/D轉換通道。如圖2所示。

1.2 開關量輸入電路

開關量輸入電路由限流電阻、濾波電容、穩壓管、光耦和輸入緩沖器組成，電路圖如圖3所示。

1.3 開關量輸出電路

開關量輸出電路由輸出鎖存器、光耦和驅動器(開極電極輸出)組成，電路圖如圖4所示。

1.4 終端小系統電路

終端小系統電路由復位電路、看門狗電路、振蕩電路和微控制器構成。其中看門狗電路可防止系統運行時的程序死鎖，電源電壓下降時看門狗電路產生硬件復位信號使系統正常復位。微控制器可選用與51兼容的C8051F02x系列單片機，內部資源豐富，具體特性如下：

C8051F020/1/2/3器件是完全集成的混合信號系統級MCU 芯片，具有64個數字I/O引腳(C8051F020/2)或32個數字I/O引腳(C8051F021/3)。下面列出了一些主要特性:

(1) 高速、流水線結構的8051 兼容的CIP-51內核(可達25 MIPS)；

(2) 全速、非侵入式的在系統調試接口(片內)；

(3) 真正12 位(C8051F020/1)或10 位(C8051F022/3)、100 KSPS的8 通道ADC，帶PGA和模擬多路開關；

(4) 真正8位500 KSPS的ADC，帶PGA和8通道模擬多路開關；

(5) 兩個12位DAC，具有可編程數據更新方式；

(6) 64 KB可在系統編程的FLASH存儲器；

(7) 4 352(4 096+256) B的片內RAM；

(8) 可尋址64 KB地址空間的外部數據存儲器接口；

(9) 硬件實現的SPI，SMBus/I2C和兩個UART串行接口；

(10) 5個通用的16位定時器；

(11) 具有5個捕捉/比較模塊的可編程計數器/定時器陣列；

(12) 片內看門狗定時器、VDD監視器和溫度傳感器。

具有片內VDD監視器、看門狗定時器和時鐘振蕩器的C8051F020/1/2/3是真正能獨立工作的片上系統。所有模擬和數字外設均可由用戶固件使能/禁止和配置。FLASH存儲器還具有在系統重新編程能力，可用于非易失性數據存儲，并允許現場更新8051固件。

片內JTAG調試電路允許使用安裝在最終應用系統上的產品MCU 進行非侵入式(不占用片內資源)、全速、在系統調試。該調試系統支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持斷點、觀察點、單步及運行和停機命令。在使用JTAG調試時，所有的模擬和數字外設都可全功能運行。

每個MCU都可在工業溫度范圍(-45~+85 ℃)內用2.7~3.6 V的電壓工作。端口I/O，RST和JTAG引腳都容許5 V的輸入信號電壓。

1.5 外部存儲電路

外部存儲電路選用非易失性存儲器(掉電保存數據)，主要是用于存儲終端參數和歷史數據。存儲芯片可根據數據的容量和更新周期進行選型，在保存數據量小，更新頻率的應用中可選用E2PROM(理論擦除次數10 000次)，而在大容量和更新頻率高的應用中選用FRAM(鐵電存儲器，理論擦除次數100億次)較合適。典型應用電路圖如圖5所示。

1.6 終端日歷時鐘的設計方案

終端時鐘是系統設計的一個重要部分，終端的諸多操作均以該時鐘為基準，包括狀態信息的記錄、歷史數據查詢和遠程控制等，要求設計一個可靠且實用的時間基準。

本終端采用Xicor公司的X1226RTC芯片來設計終端日歷，X1226是一個帶有時鐘日歷兩路報警512×8位的E2PROM振蕩器補償和電池切換的實時時鐘，它以秒、分、時、日、星期、月和年為單位跟蹤時間，具有閏年校正和對2000年問題及小于31天的月自動調整的功能。在備用電池供電下，可保證主電源掉電后時鐘芯片的RTC仍可正常工作。它采用標準的I2C接口方式，非常方便與帶I2C接口MCU進行通信，其獨特的軟件校準功能不僅節省硬件成本，消除了硬件方式校準中因校準元器件老化因素帶來的時間誤差，極大程度上提高了RTC的準確性和可靠性。

X1226采用標準的I2C接口，C8051F02X也配置了標準的I2C接口，因此X1226可以直接與C8051F02X連接。X1226與MCU的連接如圖6所示。

1.7 GPRS通信電路

GRPS通信電路主要由電源電路、GPRS模塊、SIM接口電路和串行接口電路部分構成。其核心部分是GPRS模塊，比較成熟的有Wavecom的Q24系列與SIMCOM的SIM300系列模塊，它們均支持GSM和GPRS兩種模式。模塊的主要電路如圖7所示。

2 系統的軟件設計

軟件系統由底層驅動以及應用軟件組成。

監控終端系統軟件系統具有數據量采集、處理和存儲，遠程通信和系統管理等功能，能實現現場各種數據的現場處理與遠程傳輸應用。另外，還可以利用GPRS通道實現系統應用系統的遠程更新等擴展功能。具體包括以下功能模塊：

數據采集模塊(A/D)；

開關量輸入數據采集模塊；開關量輸出模塊；

數據庫管理模塊(包括數據查詢和RTC管理)；

通信模塊；系統升級模塊(擴展功能，需MCU的支持)。

3 結 論

遠程監控技術在工業控制領域中的應用非常廣泛，本文對遠程監控系統的硬件電路組成做了詳細的介紹，提出了基于GPRS遠程監控系統的總體設計方案，在電力系統、石油勘測、水利、交通運輸等領域有著非常重要的作用，采用GPRS技術使得無線監控系統的實時性、可靠性有了很大的提高，進一步促進了工業監控系統的智能化和信息化。

參 考 文 獻

［1］宋琦,江福椿.基于GPRS無線監控系統研究與實現[J].信息技術,2010(2):59-61.

［2］楊菁,余成波,胡曉倩.GPRS技術及其應用探析[J].重慶工學院學報,2004(1）:30-33.

［3］洪自成.基于GPRS的無線傳感器網絡數據中轉器的設計[J].自動化信息,2009（6）:44-46.

［4］俸皓,羅蕾.用GPRS實現遠程環保監控[J].成都信息工程學院學報,2005（1）:88-91.

［5］張新紅,吳金強.基于GPRS的遠程數據采集及監控系統[J].機械管理開發,2008(1):93-95.

［6］劉寧,馮偉,陸林生.基于GPRS的無線數據傳輸終端的設計[J].現代電子技術,2008,31(1):33-35,40.

［7］張小強,楊放春.一種基于GPRS技術的無線監控系統[J].中國數據通信,2004,6(11):92-96.

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關鍵詞：計算機；遠程；監控系統

隨著網絡技術的飛速發展，人們已經不能滿足于在監控現場進行監控了，而是希望在有Internet保證的情況下隨時隨地的對監控系統進行監控，即遠程監控。

1系統架構和設計流程

該系統分為客戶端程序和服務器端程序在使用前需要將客戶端安裝到主控端電腦上，將服務器端程序安裝到被控端電腦上控制的過程一般是先在被控端電腦上執行服務器端程序。然后在控制端電腦上執行客戶端程序，與服務器端程序建立一個特殊的遠程服務，然后通過這個遠程服務，使用各種遠程控制功能發送遠程控制命令，控制服務器中的各種應用程序的運行通過遠程控制軟件，可以進行很多方面的遠程操作，包括獲取目標電腦屏幕圖像，記錄并提取遠端鍵盤事件、鼠標事件，對文件的操作等網速瓶頸是很多網絡程序必須考慮的問題，遠程控制也不例外。獲取被控電腦圖像的過程，實際上就是服務器端傳輸一幅屏幕的圖片到客戶端的過程，這個過程需要傳輸大量的數據，這涉及到如何對屏幕圖片數據進行壓縮(有損或者無損)另外，什么時候發送屏幕圖片數據，是不是每次都需要發送整個屏幕的數據，這些都是遠程控制必須面對的問題。

2遠程監控系統面臨的安全威脅

2.1對硬件實體的攻擊。這類威脅和攻擊是針對遠程監控系統中的一些設備以及網絡和通信線路而言的，如各種自然災害、認為破壞、操作失誤、設備鼓掌、電磁干擾、被盜等多種不安全的因素所致的物質財產損失、數據資料損失等。

2.2對信息的威脅和攻擊。這類威脅和攻擊是針對遠程監控時傳送的重要及敏感的信息。這些信息往往成為不法分子和黑客攻擊的主要對象。這些信息無論是無意地泄露，或是有意地竊取，都會造成直接或間接的損失。

2.3計算機犯罪。計算機犯罪是指一切借助計算機技術或利用暴力、非暴力手段攻擊、破壞計算機及網絡系統的不法行為。暴力事件如武力摧毀；非暴力形式卻多種多樣，如數據欺騙、制造陷阱、邏輯炸彈、監聽竊聽、黑客攻擊等等。

2.4技術缺陷。由于認識能力和技術發展的局限性，在遠程監控所需的硬件和軟件的設計過程中，難免留下技術缺陷，由此可造成系統的安全隱患。其次，網絡硬件、軟件產品多數依靠進口，許多網絡黑客就是通過微軟操作系統的漏洞和后門而進入網絡的。

2.5計算機病毒。據統計，現已發現的病毒有4萬多種，而且新病毒還在不斷出現]。由于遠程監控系統一般是基于Internet的，所以它也受到病毒的威脅。

3關鍵技術的具體實現

3.1消息模擬技術。在一般的應用程序中，用戶敲擊鍵盤或者單擊鼠標的消息都是首先被外設的驅動程序所截獲，然后外設將這些消息加入系統的消息隊列。這樣應用程序就可以從窗口消息隊列中得到該消息并進行相應的處理但對于某些應用程序，它無法提供外設的輸入，所以需要自己模擬這些外設消息并將其直接發送到系統的消息隊列中去這樣的技術被稱為消息模擬對于遠程控制來說，客戶端程序可以隨意操作服務器，吐土就意味著服務器端程序必須模擬客戶端的鼠標、鍵盤消息。

3.2桌面圖形圖像數據采用桌面網格化傳送。如果每次都將服務器的全屏數據傳向客戶端，則會嚴重地影響服務器的正常工作。例如，一個典型的Windows顯示配置為1024~768，顏色數為24位真彩色，這不但要占用大量的網絡帶寬，同時也將影響WindoWS系統對其他正常任務的處理與響應，為了減少屏幕更新時的數據傳輸量。可采取網格化的方法，把桌面屏幕劃分成若干個規則的大小相同的網格，屏幕數據的傳輸以網格為單位客戶端每次提出Redesh請求時，服務器只向客戶端傳送其屏幕上發生變化的網格圖像數據，由于桌面屏幕的抓取與傳送是一個連續的過程，通常在一個較短的時間間隔內屏幕上往往只有局部發生變化，甚至不變化。

3.3對于桌面圖形圖像數據編碼算法的設想。將整個屏幕上所有網格組成的幀稱作I幀，將僅含有屏幕上變化區域的網格組成的幀稱作P幀，可見，每當客戶端發出Redesh請求時，服務器都將發送P幀給客戶端，但服務器在第一次響應Refresh請求時，發送的幀實際上是一個I幀。在具體實現時，對于I幀中的網格圖像數據可采用直接獲取并傳送其原始的圖像數據：而P幀中的網格數據則是對應網格中新屏幕數據減去舊屏幕數據的差值，即P幀中的網格圖像數據實際是對應網格的“差圖”I幀采用Hufman算法壓縮，P幀采用RLE(RunLengthEncoding)算法壓縮在計算機桌面屏幕上，經常存在有大量的塊狀和條形區域，它們具有相同的背景顏色，在網格圖像數據中它們占據了絕大多數，可見對I幀采用Hufman壓縮較合適由于每個像素的彩色數據由3Bytes組成，即使相鄰的兩個像素顏色一樣，在對應的6Bytes彩色數據中，相鄰字節的值不一定相同，只是相隔2Bytes肯定相同，若采用RLE壓縮，可能適得其反，造成壓縮后的數據量反而會增大對于P幀，由于網格中的數據實際是對應網格的“差圖”，如果網格內部有變化的屏幕內容不多，則“差圖”中必然有大量的零。對于這樣的網格數據，Hufman算法的壓縮速度和壓縮率都比不上RLE算法。

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關鍵詞：車聯網；防盜；遠程監控；電話通知；行車記錄儀

中圖分類號： TN4 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）18-152-2

1 系統設計

整個系統置于汽車上，主控制器STM32連接電容觸摸屏，進行系統的模式選擇。車輛靜止時，通過三軸加速度傳感器感知車輛異常情況。當有異常情況發生時，系統通過GSM模塊自動撥打電話通知車主。車主掛斷電話后打開安裝于手機上的車輛防盜監控軟件，車載攝像頭通過USB連接路由器，智能設備在與路由器密碼配對成功后，可獲取車輛周邊的視頻，該視頻通過WIFI網絡實時地傳給車主。車輛被盜時系統通過發送CAN幀，控制汽車重新上鎖、切斷油路。

2 硬件設計

系統分為車載端和手機端，車載端以STM32為開發平臺，電容液晶屏設計人機界面，方便用戶操作；攝像頭CFM111-250能夠實時地獲取車輛的周邊環境，三軸加速度傳感器用于檢測車輛是否震動，車輛有異常情況時SIM900型GSM 模塊開始自動撥打車主的電話。手機端通過OPENWRT路由器構建的局域網進行視頻的傳輸與接收。系統硬件設計框圖，如圖1所示。

該監控系統安裝于汽車上運行，車載端通過電容觸摸屏進行功能選擇，電容觸摸屏支持5點觸摸，分辨率800*480，主控制器為“Cortex-M3”內核的STM32處理器。兩種工作模式如下：

①安全管家。

當車輛被人或其他物體觸碰時，三軸加速度傳感器MMA7455可以檢測到車輛的震動信號， 基于STM32平臺編程實現對觸碰情況的判別：首先采用濾波算法進行處理，去除噪聲；然后結合攝像頭圖像使用智能算法實現惡意觸碰的判別，依據智能處理結果決定是否向車主發出撥打電話的請求。撥打電話的功能通過SIM900型GSM 模塊實現。如果車主在汽車周邊WIFI覆蓋范圍內，接到監控器發出的車輛告警電話信號后，可以打開手機中的車輛防盜監控軟件，查看車載攝像頭獲取的視頻，此視頻由openWRT路由器通過WIFI傳送，根據視頻內容，車主決定是否親自到停車點查看車輛，如果發現盜車賊在盜車，可以開啟拍照/錄像功能獲取盜車賊的作案證據。

②行車記錄儀模式。

當選擇行車記錄儀模式時，打開主攝像頭，CAM111-250攝像頭分辨率為640*480的VGA級別。主攝像頭的視頻信號自動記錄在SD/TF卡中，STM32通過DMA控制的SDIO模式連接SD/TF卡。將視頻信息記錄在SD/TF卡上，卡的空間可用于循環錄制。

3 軟件設計及測試

3.1 軟件功能介紹

本設計所用的車輛防盜監控軟件是在Android開發環境下用Java和XML語言混合編程實現的。

主要包括以下功能：

①實時查看車輛周圍的環境，確定車輛的安全狀態，車主通過此視頻決定是否親自去停車點查看車輛。

②保存必要的圖片/視頻。車主發現有盜車或者損壞車輛的現象時，通過開啟拍照/錄像功能保存證據。

③WIFI信號可以多設備接入，行車的過程中，車主、乘客都可隨時抓拍車輛周邊情況。特別在出現輕微剮蹭等意外事故的時候，可以第一時間拍攝取證。

3.2 防盜監控流程圖

3.3 監控軟件測試

測試平臺：Android 4.2.2。

功能：接收通過WiFi網絡傳輸的車載攝像頭獲取的視頻；通過拍照或錄像鍵對視頻進行有選擇地保存。當汽車持續晃動，車主接到“安全管家”打來的電話，看視頻確認車輛被盜，可以選擇通過手機控制車載平臺發送CAN幀，從而控制車內MCU重新為汽車上鎖，并切斷發動機油路。（仿真平臺測試成功。）

4 總結

本系統采用了WIFI遠程攝像頭與本地攝像頭相結合，通過GSM模塊，三軸加速度傳感器基于STM32平臺實現了“安全管家”和行車記錄儀兩大功能，通過測試表現出了較好的穩定性，來保證車主愛車各種工作狀態下的安全。

參 考 文 獻

[1] 王雨，陳常嘉，董巖磊.基于加速度傳感器的車輛防盜技術研究[J].計算機技術與發展，2013，23（5）：135-137.

[2] 劉洋.基于GSM的汽車防盜報警系統[D].內蒙古大學，2012.

[3] 張學武，何玉鈞.基于WiFi的遠程視頻傳輸智能機器人設計[J].電子科技，2013，26（2）：4-7.

[4] 許炳華.基于STM32和CAN總線的J1939協議的研究[D].桂林電子科技大學，2013.

[5] 牛躍聽，周立功，方舟.CAN總線嵌入式開發：從入門到實戰[M].北京航空航天大學出版社，2012.

[6] 黃友，張向文，許勇.基于CAN和GPRS技術的汽車防盜系統設計與實現[J].計算機測量與控制，2013，8：2168-2170.

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近年來，網絡技術的不斷發展，為遠程監控技術的發展創造了條件。遠程監控系統軟件越來越受到人們的重視，其實用性也毋庸質疑?；贘AVAC/S遠程監控系統軟件突破了空間的限制，使用者不用親臨，在自己的電腦面前就能輕松的實現對被監控端機器的監控。本系統采用Java網絡編程和Java圖形編程實現。筆者在開發過程中將網絡技術與遠程監控理論基礎相結合，實現了以下功能：能連續獲得被監控端機器屏幕變化；實現被監控端硬盤文件的上傳、下載；實現對鼠標、鍵盤的模擬；實現在遠程機器上執行任意DOS命令；遠程關機、遠程重啟計算機，方便了用戶監視和操作被監控端機器。本系統從系統需求分析、概要設計、詳細設計到具體的編碼實現和后期的代碼優化、功能測試都嚴格遵循了軟件工程的思想。

關鍵詞：遠程監控；JavaRobot；屏幕截?。籎avaSocket

系統需求分析及理論基礎

2.1系統需求分析

2.1.1系統功能需求

1．連續獲得被控端機器屏幕變化。

2．實現被控端硬盤文件的上傳、下載。

3．實現對鼠標、鍵盤的模擬。

4．實現在被控端機器上執行任意DOS命令。

5．遠程關機、遠程重啟計算機。

2.1.2其他需求

1．系統實用，界面操作簡便。

2．被監控端自動隱藏運行。

被監控端將隨電腦啟動而自動運行，運行時默認無任何可見界面。

2.2系統開發原理及關鍵技術

2.2.1系統開發原理

本系統是利用類java.awt.robot中的屏幕截取和鼠標、鍵盤自動控制功能，然后加上網絡傳輸功能來完成來完成截屏和遠程控制的。

2.2.2系統運行概述

1．啟動被監控端，打開指定的UDP端口號。用于讀取命令。

2．被監控端讀取命令（命令格式為ordername:port）ordername為命令名字，port為主控端打開的TCP端口。

3．接到主控端連接后，被監控端就對當前用戶的桌面采用屏幕截取，然后發送給主控端。依被監控端設計的不同，可以設定屏幕截取的時間間隔，時間間隔短一點就可以獲得連續屏幕變化了。

4．主控端在畫布上對鼠標、鍵盤事件進行監聽，被監控端重演主控端上的事件

5．主控端和被監控端讀取和發送數據，分別來實現文件上傳和下載。

6．在被監控端實現DOS命令的執行。

2.2.3系統的關鍵技術

系統使用的關鍵技術就是Java網絡編程和Java圖形編程。用Java網絡編程實現主控端和被監控端的通訊（命令收發、數據傳送），用Java圖形編程完成主控端控制界面的編寫。具體應用如下：

1．實現主控端（服務器）與被監控端（客戶端）之間的通訊。

——用JavaSocket來實現。

2．用Java采集事件，封裝成消息，用于發送。

——在主控端機器上采集事件(一般只不過是鍵盤和鼠標的事件)，然后封裝成消息類傳輸到被監控端。

3．在被監控端上重演主控端的動作事件。

——在被監控端運行client端，接收消息，如果主控端有請求操作的消息，用Robot截下當前屏幕，傳給主控端，主控端顯示被監控端的屏幕，是一個位圖；然后接收在這個位圖上的鼠標事件和鍵盤事件，并把鼠標位置(位圖上的坐標換算成對應的屏幕上的坐標)和鍵值送到被監控端上，在被監控端上重演同樣的事件。

2.3系統的開發平臺

JDK1.5.0，Eclipse3.1，WindowsXPProfessional

2.3.1Eclipse介紹

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關鍵詞:GPRS;遠程監控系統;無線組網

中圖分類號:TP273文獻標識碼:A文章編號: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

隨著科學技術的發展,人類社會已進入信息時代。水利信息化建設,就是充分利用現代信息技術,開發和利用水利信息資源,包括對水利相關數據進行采集、傳輸、存儲、處理和利用,同時,為了更好的提高效率,節省人力資源,也要對供水相關設施進行遠程控制及監測,提高水利信息資源的應用水平和共享程度,從而全面提高水利建設和水務處理的效能及效益。中小城市自來水泵房遠端監控系統就是在這一背景下提出的,是我國水利信息化建設的重要組成部分。本系統利用現有信息監測設備,以中國移動GPRS無線數據網為數據通信平臺,實現城市內各個大的自來水泵房的遠程數據采集,監測,傳輸以及控制,從而達到對遠端泵房無人職守的目的。

1 GPRS介紹

GPRS是通用分組無線業務(GeneralPacketRadio Service)的英文簡稱,是在現有GSM系統上發展出來的一種新的承載業務,目的是為GSM用戶提供分組形式的數據業務。GPRS采用與GSM同樣的 無線調制標準、同樣的頻帶、同樣的突發結構、同樣的跳頻規則以及同樣的TDMA幀結構,這種新的分組數據信道與當前的電路交換的話音業務信道極其相似。因此,現有的基站子系統(BSS)從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據,而不需要利用電路交換模式的網絡資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸,也適用于偶爾的大數據量傳輸。 GPRS理論帶寬可達171.2Kbit/s,實際應用帶寬大約在40～100Kbit/s,在此信道上提供TCP/IP連接,可以用于INTERNET連接、數據傳輸等應用。GPRS是一種新的移動數據通信業務,在移動用戶和數據網絡之間提供一種連接,給移動用戶提供高速無線IP或X.25服務。GPRS采用分組交換技術,每個用戶可同時占用多個無線信道,同一無線信道又可以由多個用戶共享,資源被有效的利用,數據傳輸速率高達160Kbps。使用GPRS技術實現數據分組發送和接收,用戶永遠在線且按流量計費,迅速降低了服務成本。

基于GPRS網絡組建的自來水網遠程監控系統有如下特點:

永遠在線:GPRS DTU一開機就能自動附著到GPRS網絡上,并與數據中心建立通信鏈路,隨時收發用戶數據設備的數據,具有很高的實時性;數據中心需固定IP,向固定IP透明傳輸數據。如圖1所示。

按流量計費 GPRS DTU一直在線,按照接收和發送數據包的數量來收取費用,沒有數據流量的傳遞時不收費用。

2 系統控制方案選擇及功能

跟據控制點要求,選擇德國萬可電子公司的遠程IO系列產品,結合深圳宏電GPRS功能做到智能無線傳輸。上位控制中心采用國產優秀軟件組態王,進行上位畫面的制作。整個系統通過現場采集站(遠程IO站)采集一次儀表的數據,并將采集到的數據通過GPRS模塊發送到數據中心,同時在數據中心上進行歷史數據的備份存儲。從而達到系統數據的實時性和完整性。現場站具有故障報警功能,保存報警記錄,在手動運行模式下,操作工可通過控制中心啟停、調節現場設備。系統結構圖及功能簡介如圖2。

圖例功能說明:

下位機分別有溫度傳感器,流量計,電流互感器,接觸器,紅外報警器等設備。下面依次說明:

1) 溫度傳感器采用貼片式溫度傳感器,直接貼于水泵泵體表面,測量水泵泵體的溫度,并實現溫度超限報警的功能;

2) 流量計使用智能流量計,直接通過RS232同監測控制器通訊,來交換數據;

3) 電流互感器測量泵各個相的電流值,并把該數據遠傳至數據中心,實現各個相電流的實時檢測,并根據設定值實現報警;

4) 監測控制器控制泵交流接觸器的動作,實現泵的遠程開關動作,并且根據交流接觸器的狀態,判斷當前泵的啟停狀態,以判斷當前泵能否啟動;

5) 紅外報警器主要是判斷泵房中的非法闖入報警,防止泵房中的非法人為操作;

6) 通訊過程是所有上行或下行數據經過GPRS無線網絡進行傳送,上行數據經無線網絡傳送至監控中心接收服務器,服務器把數據做篩選,判斷,分類后,寫入數據庫,客戶端計算機如果需要瀏覽數據,則向數據庫服務器查詢所需數據,并形成相關報表,報警,曲線等直觀顯示界面,以供客戶瀏覽。

3 上位軟件部分介紹

本軟件完全基于網絡的概念,是一種真正的客戶―服務器模式,支持分布式歷史數據庫和分布式報警系統,可運行在基于TCP/IP網絡協議的網上,使用戶能夠實現上、下位機以及更高層次的廠級連網。

TCP/IP網絡協議提供了在不同硬件體系結構和操作系統的計算機組成的網絡上進行通信的能力。一臺PC機通過TCP/IP網絡協議可以和多個遠程計算機(即遠程節點)進行通訊。

本軟件的網絡結構是一種柔性結構,可以將整個應用程序分配給多個服務器,可以引用遠程站點的變量到本地使用(顯示、計算等),這樣可以提高項目的整體容量結構并改善系統的性能。服務器的分配可以是基于項目中物理設備結構或不同的功能,用戶可以根據系統需要設立專門的IO服務器、歷史數據服務器、報警服務器、登錄服務器等。下面先介紹一下這幾種服務器的含義:

IO服務器:負責進行數據采集的站點,一旦某個站點被定義為IO服務器,該站點便負責數據的采集。如果某個站點雖然連接了設備,但沒有定義其為IO服務器,那這個站點的數據照樣進行采集,只是不向網絡上。IO服務器可以按照需要設置為一個或多個。

報警服務器:存儲報警信息的站點,一旦某個站點被指定為一個或多個IO服務器的報警服務器,系統運行時,IO服務器上產生的報警信息將通過網絡傳輸到指定的報警服務器上,經報警服務器驗證后,產生和記錄報警信息。報警服務器可以按照需要設置為一個或多個。報警服務器上的報警組配置應當是報警服務器和與其相關的I/O服務器上報警組的合集。如果一個IO服務器不做為報警服務器,系統中也沒有報警服務器,系統運行時,該IO服務器的報警窗上不會看到報警信息。

歷史記錄服務器:與報警服務器相同,一旦某個站點被指定為一個或多個IO服務器的歷史數據服務器,系統運行時,IO服務器上需要記錄的歷史數據便被傳送到歷史數據服務器站點上,保存起來。對于一個系統網絡來說,建議用戶只定義一個歷史數據服務器,否則會出現客戶端查不到歷史數據的現象。

登錄服務器:登錄服務器在整個系統網絡中是唯一的。它擁有網絡中唯一的用戶列表,其它站點上的用戶列表在正常運行的整個網絡中將不再起作用。所以用戶應該在登錄服務器上建立最完整的用戶列表。當用戶在網絡的任何一個站點上登錄時,系統調用該用戶列表,登錄信息被傳送到登錄服務器上,經驗證后,產生登錄事件。然后,登錄事件將被傳送到該登錄服務器的報警服務器上保存和顯示。這樣,保證了整個系統的安全性。另外,系統網絡中工作站的啟動、退出事件也被先傳送到登錄服務器上進行驗證,然后傳到該登錄服務器的報警服務器上保存和顯示。

客戶:如果某個站點被指定為客戶,可以訪問其指定的IO服務器、報警服務器、歷史數據服務器上的數據。一個站點被定義為服務器的同時,也可以被指定為其它服務器的客戶。

一個工作站站點可以充當多種服務器功能,如I/O服務器可以被同時指定為報警服務器、歷史數據服務器、登錄服務器等。報警服務器可以同時作為歷史數據服務器、登錄服務器等。

4 結束語

本系統具有技術先進、可靠性高、實效性強等特點,可方便、快捷地實現城市自來水泵房的實時數據采集和遠程控制。本系統現已實施一年多,為公司節省了人力、物力,對于整個城市目前以及將來的水利信息建設必將有深遠的意義。

參考文獻:

[1] 齊強.無人職守泵站遠程綜合監控系統[J].熱力發電,2006(35).

篇10

【關鍵詞】心電 AD轉換 藍牙 安卓

隨著科技的發展和人們生活習慣不斷變化，心臟類疾病的發病率越來越高且呈年輕化趨勢發展，同時，患者需要能夠進行日常康復工作、減少高額且不必要的醫院監護。而目前的心電監護設備成本高，體積大，使用場所局限于醫院。考慮到這些因素并結合目前智能終端設備迅猛發展的趨勢，我們研發了基于安卓平臺的心電遠程監控系統，它具有低功耗、小體積、低成本，可便攜等優點。

1 心電信號采集模塊

心電信號采集模塊主要是完成心電信號的采集和處理，對心電信號進行放大濾波之后傳輸給單片機。我們采用的是ADI公司新推出的一款用于心電及其他生物電測量的集成信號調理模塊――AD8232芯片。主要是提取、放大及過濾微弱的生物電信號。因其低成本、低功耗、小尺寸等優勢被廣泛應用在便攜式健身設備、遠程醫療監護終端、等多種電子設備上。

AD8232芯片采用三電極單導聯的方式完成信號的采集，采集信號包括左臂驅動，右臂驅動，大腿驅動（本文中不采用此電極，此電極主要用于改善系統的共模抑制性能）。通過連接到左臂驅動電極+IN和右臂驅動電極-IN貼在人體上進行心電信號的采集，在芯片電路添加電阻、電容等元器件并通過調試實現芯片內部功能部件的功能，從而實現模塊濾波等信號處理等功能，最終將處理后心電信號通過OUT端即運算放大器輸出端輸出，連接到單片機AD轉換引腳的輸入端。

實驗過程中根據實際情況適當調節電阻電容以更好的實現心電信號的采集及濾波等處理。

2 單片機模塊

單片機應用程序的設計主要包括各端口和寄存器聲明、各參數初始化、串口初始化、ADC初始化、讀取模數轉換結果、發送串口數據、PC顯示結果、軟件延時和主函數。STC15F2K60S2芯片可實現10位模數轉換。主要實現過程如下：經過初始化串口和ADC來設置串口并對單片機進行初始化，此后進入主循環，即單片機從所選信號輸入通道讀取數據，利用函數對數據進行ADC轉換后返回ADC結果，當前一個數據發送完畢后，輸出當前數據。

3 藍牙無線傳輸設計

3.1 藍牙硬件模塊的選擇

我們選擇BMX-03A作為藍牙硬件模塊，它是一款藍牙轉串口模塊，可以通過串口來和單片機以及主控芯片連接，版本為2.0。該模塊采用CSR BlueCore芯片，配置有8Mbit的軟件存儲空間，支持AT指令，用戶可根據需要更改設備名稱、主從模式、配對密碼、串口波特率等參數，使用起來非常的靈活。

3.2 安卓環境下藍牙模塊連接的設計

安卓平臺的藍牙系統是基于BlueZ實現的，支持GAP、SDP和RFCOMM規范。由于我們是串口通信，所以主要利用藍牙的RFCOMM協議來完成數據的傳輸。

其主要開發步驟如下：

（1）設置權限：在文件AndroidManifest.xml中聲明使用藍牙的權限，代碼如下

（2）啟動藍牙：通過bluetooth.enable（）打開藍牙，并獲取藍牙適配器對象。

（3）搜索藍牙：通過startDiscovery（）方法搜索附近的藍牙設備，為連接做準備。

（4）建立連接：通過藍牙設備的MAC地址來建立連接。我們選擇的是藍牙串口協議SPP，其對應的UUID為00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB。

4 安卓手機端的應用程序設計

4.1 安卓平臺的搭建及實現

Android是一個多任務的操作系統，可以多線程同時運行，以便能同時處理不同的功能。在本設計中，應用程序包含1個主線程和2個獨立進行的子線程――讀寫線程和繪圖線程。

4.2 讀寫線程的設計

在藍牙連接之后，需要進行數據的通信。藍牙上的數據讀寫主要是通過socket.getInputStream（）和socket.getOutputStream（）來實現的，構造方法如下：

publicReadWriteThread（BluetoothSocket socket， Context context） {

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

mmSocket = socket；

this.context = context；

InputStreamtmpIn = null；

OutputStreamtmpOut = null；

// 獲得bluetoothsocket輸入輸出流

try {

tmpIn = socket.getInputStream（）；

tmpOut =socket.getOutputStream（）；

} catch （IOException e） {

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

}

mmInStream = tmpIn；

mmOutStream = tmpOut；

}

4.3 繪圖線程的設計

主要步驟如下：

（1）初始化畫筆，畫布：

Paint p = newPaint（）；

p.setColor（Color.BLACK）；// 畫筆顏色為藍色

p.setStrokeWidth（linewidth）；// 畫筆的粗細

p.setAntiAlias（true）；// 設置抗鋸齒

p.setDither（true）；//抖動處理

（2）繪制坐標線：

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

canvas.drawLines（pts， p）；

（3）將存儲數據的數組轉化成坐標（數據長度為4，即每四個數據刷新一次）：

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 心電信號監測結果顯示

按照以上的步驟我們可以得到最終結果如圖1所示。

6 結論

本文成功實現了Android 6.0平臺下的心電遠程監控系統的設計。使得日常生活中的心電檢測監護成為可能。未來可以針對該系統進行更多有關心電監護的拓展諸如心臟問題預警、實時傳送給醫生進行病情分析等。隨著人們對疾病和自身健康的日益重視以及手機app的不斷發展，在移動互聯網的不斷推動下，各類生物信號檢測及病情監控必將得到更加長足的發展，從而發揮出更加深遠的作用。

（通訊作者：王振中 張祥雪）

參考文獻

[1]劉一，任占兵.基于安卓手機的遠程心電測量系統的設計[J].電子器件，2015，38（1）：194-197.

[2]彭保基.基于藍牙及 Android 的便攜式心電儀的設計與實現[D].吉林大學（碩士學位論文），2014.

[3]盧潭城，劉鵬，高翔等.基于AD8232芯片的便攜式心電監護儀設計[J].實驗技術與管理，2015，32（3）：112-117.

[4]唐曙，羅武勝，魯琴等.基于Android平臺的USB通信技術研究[J].計算機測量與控制，2015，23（12）：4123.