采集和传输

采集和传输（共8篇）

采集和传输 篇1

本文首先介绍系统的组成和功能要求, 重点论述了系统总体思路和硬件平台的搭建。其次阐述了系统软件平台程序的设计, 在Linux系统下V4L2技术图像采集和程序分析。然后叙述了图像压缩与Linux下的数据压缩算法, 并对比压缩前后图像, 运用无线数据和图像传输方式及Linux下的网络编程, 并完成无线传输的程序, 最终在不同条件下的试验数据得到相应的结论。

一个完整的嵌入式无线图像传输系统包括发射与接收两部分。在发射部分, 用图像采集模块作为信号输入端, 把采集到的图像数据保存到嵌入式处理单元存储, 并通过压缩模块进行压缩, 然后经过压缩的图像作为输出信号, 通过无线发射模块和网络传输协议, 将信息发送到接收部分。接收部分首先将发送来的信息保存到控制中心, 经过图像解压缩模块, 将接收的图像进行解压处理, 并通过数据处理模块对图像进行处理, 实现系统的整体功能。

1.嵌入式处理模块是整个系统的关键和核心, 它接收摄像模块传来的图像信息, 经过不同的接口函数与控制指令协同各个外设, 完成对硬件设备的控制与数据传输;

2.摄像模块主要完成图像采集工作;

3.无线收发模块完成网络传输协议, 它承载了传输信道的建立与数据通信;

4.PC机作为控制中心, 它主要将接收的信息进行处理, 实现实时监控和完成系统功能。

研究中采用的是基于通用性免费开源的Linux系统, 在起始阶段, 需要进行交叉编译, 以生成系统需要的Bootloader以及内核, 我们用的开发板是MINI2440。系统的总体设计流程:

1.完成摄像设备的接口驱动工作和图像采集应用程序;

2.采集图像信息与编写图像压缩应用程序;

3.完成网络传输设备的驱动接口工作, 编写传输应用程序;

4.图像接收成功后编写图像解压缩应用程序。

本系统所用的是USB接口的数字摄像头, Linux中描述USB设备的结构体为usb_driver, 成员变量是id_table, 这个变量指向structusb_device_id, 主要描述了USB产品设备的版本、ID、产品接口类、设备类等信息。在设计中, 需要重新配置USB驱动, 编译内核, 重新加载才能使用。在Linux进行视频图像采集的接口函数是V4L2, 它提供数据结构和编程接口, 是Linux中采集设备的内核驱动。本系统编写的是通过编程接口来控制采集设备完成相应的操作和图像采集功能应用程序。

通过前面的应用程序设计, 采集到图像并保存到指定文件中, 但是采集来的是信息量较大的初始图像, 为了更好的传输, 而质量又不至于下降, 就需要图像数据的压缩。我们用最少的数码来表示信号, 数据压缩技术包括无损和有损压缩格式, 比较两种压缩方式和系统所采用的ARM9内核的CPU, 本系统用软件方法实现数据的压缩, 主要的工作是对静态图像的数据压缩, 即空间信息进行压缩, 目的是满足一定图像质量的条件下, 缩小图像所占用的存储空间, 以减小存储和占用尽量小的网络带宽。

在系统中, 采用IJG JPEG Library来进行JPEG图像压缩, 重点是Linux系统中设置压缩参数, 然后在压缩过程中, 通过扫描的方式一行行的进行压缩, 最后通过采集到的图像压缩前后对比与解压缩之后的对比, 并根据图像大小的变化得出结论。

无线传输是整个系统中重要的另一部分, 它的传输性能直接影响传输的质量, 本系统选择的是基于IEEE802.11b无线局域网方式, 选择的无线是WIFI通信, 所使用的网卡是TP-LINKWN 422G+。WN 422G+配置了快速USB2.0接口, 数据通信速度很快, 它还支持WIFI保护访问机制, 为重要信息的保密提供了方便。

无线网卡要在Linux系统里需要特定的驱动包, 把WN422G+连接到ARM开发板上, 执行命令, 可以扫描到当前可以用的无线网络。

在Linux中, 使用的网络编程接口是API套接字, 网络传输方式是具有传输可靠远程连接的TCP无线传输, 进行网络文件的传输 (服务器端和客户端) , 这样就完成了从客户端发送图像到服务器端的全过程, 到此, 已经基本上完成了整个系统所要求的功能。

本文选择的无线设备是无线网卡, 通过测试, 在图像传输过程中要考虑图像格式大小距离等因素, 得到结论:

1在静止或者固定低速的情况下, 随着图像大小的逐渐增加, 传输时延逐渐增大, 在低速情况下, 单位时间内的传输速率基本恒定, 但在高速情况下, 随着图像大小的逐渐增加, 传输速率呈降低的趋势;

2在图像大小固定的情况下, 随着移动速率的逐渐增加, 传输时延和掉包率逐渐增大;

3通常图像大小与传输时延是一对矛盾, 图像越大, 占用的带宽也就越宽, 在传输过程中的传输时延也就越长。

因此需要根据不同的应用场景, 选择不同的优先策略。

摘要：本文主要研究嵌入式与无线图像传输的基础上, 设计一种应用嵌入式平台来实现无线图像传输的系统, 方案以ARM为核心, 用USB高清摄像头和无线网卡模块为硬件平台, 辅以Linux系统为软件平台, 完成图像的采集与无线传输。

关键词：图像采集,无线传输,研究

采集和传输 篇2

计费数据采集与传输中多方面考虑采集与传输的安全性:(1)循环采集与传输计费数据。

如果数据不能采集与传输到目的地，对其一直进行循环采集与传输。

(2)计费数据采集与传输完毕后满足要求如备份计费数据后才删除计费数据。

否者.不能删除计费数据，确保数据安全到达目的地。

(3)对计费数据格式作检查。

如果格式错误，通过多种手段和途径对其告警.并对其重新采集或传输.或者通过其它手段在其他地方获取新的计费数据。

(4)采用程序退出采集时，采集进程确保正在处理的采集程序处理完毕后.采集进程才能退出以保证计费数据完整性。

(5)采集与传输分不同阶段的进行只有后一阶段的任务已经完成.才有可能把前一阶段的计费数据删除。

如出现停电.数据保存完整.确保不会丢失。

(6)计费数据传输采用数据发送、数据传输和接收数据时间分离确保长距离、网络传输状况不好的情况下的计费数据传输安全。[3]

2.2 采用实时的处理。

实时的处理，保证数据实时传送到目的.地有较高的安全性.避免数据的丢失等问题。

在系统选择方面.采用安全性较高的Unix系统。

Unix系统具有良好的安全性和具有能更好地支持用户等级权限。

在国内，计费数据采集与传输往往统一规划，组成一个大的局域网。

计费数据采集与传输利用局域网的防火墙和不透明性更好地与广域网隔离开，保证数据及时、安全而迅速的采集到采集机或传输到目的地。

与国际相连采用专用通道加密手段等保证其安全性。

3 结束语

网络与通信的迅速发展，要求计费数据采集与传输要适应计费的发展。

越来越多的网络，越来越多的交换机种类，越来越多的业务类型，越来越多的服务要求，越来越多的用户终端，要求计费数据采集与传输能够融合多个网络，支持多种类的交换机，支持尽可能多的业务类型，满足尽可能多的服务要求，兼容尽可能多的操作系统以用来满足不同终端的用户。

参考文献

[1] L.Herforth. 通信传输的原理与应用[M].上海:上海科学技术出版社，.2

[2] 于大安. 数据采集技术[M]. 北京：清华大学学报(自然科学版),.6

[3] 田燕.交换机采集技术与应用[M].北京：科学出版社，.10

采集和传输 篇3

随着科学技术的飞速发展,冶金工业化学成分分析领域大型分析仪器的应用已经非常普及。如:直读光谱分析仪,X射线荧光光谱分析仪,ICP等离子体光谱分析仪,碳和硫分析仪,氢分析仪,氧和氮分析仪等。目前国内大型冶金企业使用的这类分析仪器大多具有数据发送接口和软件控制功能,但是如何采集异构冶金分析仪器群的数据,建立企业冶炼化学成分分析过程中的分析仪器集群式数据采集和多点分布式远程数据传输系统,形成炉中冶炼化学成分分析数据仓库和冶炼成品化学成分判定信息仓库,却是一个复杂而有实用价值的问题[1]。根据近年来的工作实践,介绍一种基于异构冶金分析仪器群的化学成分分析数据采集和多点分布式远程数据传输系统的设计、实现方法及运行效果。

1 开发环境

湖北新冶钢有限公司(包括大冶特殊钢股份有限公司)有若干个炼钢厂和炼铁厂,其中几十台炼钢炉和炼铁炉分布在方圆几十平方千米的不同地点。原来每个炼钢厂和炼铁厂设有1个炉前分析室,因信息化工艺流程改造的需要,现将多个炉前分析室合并为集中式分析中心,分析中心离炼钢厂和炼铁厂的距离分别在1～3 km之间。有十几台快速分析仪器分布在相距约几十千米的分析中心大楼内的若干个楼层里。为满足公司创新生产工艺流程和实现生产过程信息化的需要,在国内特殊钢行业中,公司率先设计了大规模集中式炉中化学成分分析数据采集和多点分布式远程数据实时传输信息化应用平台。在国内特殊钢行业中首先采用了先进计算机控制的炉前快速风动送样、异构快速分析仪器群化学分析、炉中化学成分分析数据采集和多点分布式远程数据实时传输、集中式炉中冶炼成品成分判定及分布式打印合格证的冶炼质量分析检验工艺流程。为了实现公司创新生产工艺流程和实现生产过程信息化的目标,我们设计了基于异构冶金分析仪器群的化学成分分析数据采集和多点分布式远程数据传输系统。

2 系统设计

2.1 总体架构

系统主要采用C/S和B/S相结合的多层架构模式,这是一种最适合于开发生产企业信息化管理系统的模式之一,也是目前国际上使用最多的企业信息化建设的先进模式。系统采用了C/S和B/S模式各自的优点,使系统开发、操作使用、运行维护、软件更新和系统扩展方面具有先进性、方便性和灵活性,既可大大减少先期投资,又有利于在扩展系统时保护前期投资[2]。系统分为基础编码、数据采集、数据传输和系统维护子系统以及风动送样接口、冶炼成品成分判定和打印模块共4个子系统和2个模块,系统总体架构设计如图1所示。

2.2 硬件设计

系统硬件设计采用基于异构冶金分析仪器群的计算机网络数据采集架构。系统网络由分析数据采集和传输专用网络系统、企业主干信息网络系统和城域网络系统构成[3]。分析数据采集和传输专用网络系统集成企业各个区域的分析中心、炼钢厂和炼铁厂的分析仪器群、分析仪器接口、数据采集终端、炉前显示终端、分析数据采集服务器。企业主干信息网络系统和城域网络系统集成双数据服务器群集系统、RAID1磁盘镜像系统、RAID5磁盘阵列系统、分析数据采集和传输专用网络系统,形成企业的基于异构冶金分析仪器群的炉中化学成分分析数据采集和多点分布式远程数据传输系统。

系统采用两台IBM3850数据服务器群集和RAID1磁盘镜像、豪威RAID5磁盘阵列、DELL320分析数据采集数据服务器、DELL210L数据采集终端、研华610H炉前显示终端、LED炉前大屏幕显示器、分析仪器接口和千兆光纤网络系统等先进计算机和网络设备作为系统开发的硬件平台。双IBM3850数据服务器群集系统的每台服务器配置两个RJ45接口,分别用来集成分析数据采集和传输专用网络系统和企业主干信息网络系统;2个SCSI接口用来集成豪威SB-4128S RAID5磁盘阵列;2个RS232接口用来以“心跳线”方式集成两台IBM3850数据服务器群集Hot Standby系统。“心跳线”是用于连接A,B两台服务器间的检测链路。在两台服务器A,B中,A为工作机,B为备份机,它们之间通过一根“心跳线”来连接,安装在服务器上的软件通过心跳线来实时监测对方的运行状态。一旦正在工作的主机A因为各种硬件故障,如电源失效、主要部件失效或者启动盘失效等导致系统发生故障,心跳线会反映给互为备份的另外一台主机,备份机B可以立即投入工作,这样可以在最大限度上保证系统的正常运行。本系统的“心跳线”是利用1条RS-232(也可用网线和光纤)检测链路来完成。

异构冶金分析仪器群的数据采集和传输接口分为RS232,USB和RJ45 3种类型。分析数据采集服务器配置MOXA RS232 8口数据采集卡和RJ45接口。数据采集终端和炉前显示终端配置RS232,USB和RJ45 3种接口。数据采集终端与分析仪器工作站之间的数据采集接口为RS232-RS232或RS232-RS232-USB组合。分析数据采集服务器与数据采集终端之间的数据采集接口为RJ45;分析数据采集服务器与分析仪器工作站之间的数据采集接口为RS232-RS232或RS232-RS232-USB组合[4]。系统硬件架构如图2所示。

2.3 软件设计

系统软件设计采用了Windows 2003 server操作系统、Windows XP操作系统、Oracle 10g数据库系统、Dotnet2.0环境、C#语言、Core MES和Dataware Hot Standby等作为系统开发的软件平台。系统采用组件模式将数据层、业务逻辑层和应用层相互独立,系统安全性好,且易维护、扩充和升级[5]。数据采集模块和数据传输模块调用基础数据模块,数据传输模块依赖数据采集模块和风动送样数据接口模块提供的数据,冶炼成品成分判定和打印模块需要利用传输模块提供的数据。除系统维护模块相对独立外,其它各模块之间都存在一定关系。系统数据流程如图3所示。

根据分析仪器的数据输出接口类型、通信协议和数据报文及格式,数据采集程序设计了不同类型数据接口和通信协议的信号处理模块,以便适应异构分析仪器群的信号采集要求。数据采集方法如下:方法一为系统自动扫描到分析仪器发到RS232和RJ45等接口的分析数据后,可通过通信报文获得分析数据的日期、时间、炉号、样品号和相关元素的成分百分比数据;方法二为系统自动捕获分析仪器的分析数据结果文件后自动转发到分析仪器RS232和RJ45等接口上再采集分析数据。在采集管理机服务端程序中运行线程,监视风动送样数据接口目标文件的动态,实时向采集管理机上传炉号、样品号和钢号等信息,同时,通过分析仪器发出的炉号和样品号数据,从风动送样数据接口匹配该炉号和样品号的钢号、送样时间等信息,从而获得该炉号和样品号完整的分析结果记录。数据采集系统使用RS232和TCP/IP等通信协议,提高了采集系统的通用性和可扩展性。

数据传输模块分为三个部分。各台采集机在完成采集相关数据的同时还负责向采集管理机上传数据;采集管理机负责采集分析仪器群发送数据的同时,向炉前传输数据并在数据服务器同步存储数据;炉前显示终端机接收传输数据。多点远程数据传输系统的软件模块设计使用TCP/IP协议,根据炉号分析得来的炉座顺序号将完整的化学成分分析结果传输到相应炉前控制室内的显示终端,炉前显示终端的接收程序收到分析结果后,返回确认信号到发送端,同时根据用户配置的显示元素信息将这些元素的分析结果发送到炉前电子大屏幕上显示。炉前接收程序也可以不使用基于TCP/IP的数据传输,而是开辟线程从数据库中取得最新的分析结果,这样可以提高系统的适应性和灵活性。

系统采用将Oracle 10g数据库系统同时安装在双IBM3850数据服务器群集的RAID1磁盘镜像系统上,数据库的服务运行在服务器群集的RAID1磁盘镜像系统上,数据表创建在豪威RAID5磁盘阵列系统上,这样可以提高服务器切换的速度和可靠性。同时,优化数据库系统的运行参数,如:共享池、缓冲区高速缓存、Java池、大型池、PGA、SGA、Processes和Secessions等,以保证系统运行的稳定性。采集管理机和服务器上都装有Oracle数据库,前者是后者的子集,服务器上数据库除完整地保存炉前数据的备份外,还用于其它质量业务的扩展。

2.4 功能设计

系统设计了基础编码和系统维护、数据采集和传输、炉前冶炼化学成分实时查询、综合信息发布、炉前冶炼化学成品成分判定和打印合格证等功能。为了使系统能适应各种不同类型的用户环境,还设计了炉前风动送样系统的数据接口、数据同步存储、系统时间同步、数据传输应答、数据状况色标提示、短信消息发布、本地和异地数据定时备份、防病毒系统和在线UPS电源等功能。

(1)基础编码。由系统管理员对分析设备参数、炉号、样品号、炉座顺序号、钢号、显示元素和数据通信等参数进行正确配置,将配置参数保存到数据服务器的基础编码数据库。基础编码数据作为系统正常运行的基础,其修改权限只分配给系统管理员。系统维护是由系统管理员使用系统维护子系统完成系统用户角色管理、用户权限分配、登录日志管理、数据备份等操作,数据存储在系统维护数据库中。各个用户角色根据已经获得的用户权限使用系统终端来完成各个用户角色所在岗位的工作任务。

(2)数据采集。从各台分析仪器或其分析工作站采集分析结果数据,并通过风动送样系统接口采集炉号、样品号、钢号等信息,形成完整的化学分析结果记录,保存到数据服务器的分析结果数据库。数据传输是根据炉座顺序号将实时的仪器分析数据传输到相应炉前控制室内的显示终端,同时根据用户指定的显示元素(最多22个),将这些元素的分析结果数据发送到炉前LED大屏幕上显示。在系统中还设计了数据采集、发送和接收状况色标提示及短信消息发布功能,提高了系统的可用性和方便性。

(3)炉前冶炼化学成分实时查询是从数据服务器的分析结果数据库中获取的分析结果历史数据,结合基础编码数据进行按炉号、样品号、炉座顺序号、分析设备、时间段等多条件综合查询分析结果。

(4)系统设计了综合信息发布功能,相关用户(如冶炼计划、冶炼调度和质量检验部门)只要下载客户端安装程序进行安装,就可以根据分配的用户权限使用系统的相关功能和综合信息,如进行分类查询和统计分析等。

(5)数据同步存储的目的是在分析数据采集服务器上采集、发送和存储本地数据的同时,自动将数据同步存储到双IBM3850数据服务器群集系统中,以保证分析数据采集和传输专用网络系统既能独立运行,同时又能为公司ERP信息化平台提供质量分析基础数据。

(6)时间同步。在客户端启动时自动同步系统时间,并每天定时将系统工作终端的系统时间与数据服务器群集系统的时间同步,使系统运行在统一的时间基准平台上,以保证采集数据的一致性。

(7)数据安全措施是采用每天定时将工作数据库的数据自动备份到双IBM3850数据服务器群集系统中保存的方法和定时将工作数据库的数据备份到光盘和异地数据服务器的方法,这样可以提高系统数据的安全性。同时,系统配置了防病毒网关和在线式UPS电源系统。

3 运行效果

该系统一期项目于2006年6月开始在湖北新冶钢有限公司投入使用,建立了公司ERP信息化平台的炉中化学成分分析数据仓库、冶炼成品化学成分数据仓库、炉中冶炼成品成分判定信息仓库,二期项目也于近期投入运行。该系统形成了国内特殊钢行业中首家大规模集中式冶炼化学成分分析数据采集和多点分布式远程数据实时传输的信息化应用平台,首创了在国内特殊钢行业中应用先进的计算机控制的炉前风动送样、快速仪器化学分析、炉中化学成分分析数据采集和多点分布式远程数据实时传输、集中式冶炼成品成分判定及分布式打印合格证的冶炼质量分析检验工艺流程,使炉中冶炼在线分析速度提高20%,数据差错率降至0.1%,炉中冶炼分析平均周期缩短到5 min内,大大提高了冶炼生产和质量管理工作的效率,并形成了公司ERP信息化平台的炉中冶炼化学成分和冶炼成品成分判定基础数据平台。

4 结论

使用先进的快速分析仪器和计算机网络技术改造落后的冶炼生产工艺流程,使冶炼质量过程控制形成多位一体的信息化管理流程,大大提高了冶炼过程质量信息的使用价值和利用率,并为企业的信息化平台建立了良好的产品质量过程信息资源环境。系统优化了企业的产品质量控制和管理过程,为冶炼生产一线提供了及时的过程质量数据服务,这将大大缩短企业的生产周期和降低冶炼生产成本,提高企业的生产经营效率,使冶金企业在使用先进技术改造传统落后的生产工艺过程中取得了显著的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]漆永新.冶金企业管理信息技术[M].北京:冶金工业出版社,2006.

[2]赵苹,陈守龙,郭爽.企业信息战略管理[M].北京:清华大学出版社,2006.

[3]于维洋,马海军,韦潜,等.计算机网络[M].北京:清华大学出版社,2007.

[4]杨振江,孙占彪,王曙梅,等.智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001.

采集和传输 篇4

1. 多媒体信息传输流程设计

在网络教学系统中, 教师端的屏幕信息和音频信息通过采集、压缩后传输给学生端计算机, 并在学生端计算机进行同步后在学生端计算机播放。网络教学系统中多媒体信息的传输流程如图1所示:

在多媒体信息传输流程中, 受到网络传输速度的限制, 在多媒体信息采集和传输时, 需要注意多媒体数据采集频率、数据传输策略以及数据的压缩等方面的内容。

2. 屏幕信息的采集与传输

在多媒体教学系统中, 需要将教师端计算机的屏幕信息进行传输, 并且在学生端计算机中进行显示。其实现的基本原理是:首先对教师端计算机屏幕的分块, 并且在教学过程中, 周期性对教师端屏幕进行检测, 将信息发生改变的教师端屏幕分块信息传输给学生端计算机进行显示。

(1) 教师端计算机屏幕分块

根据多媒体教学系统的特点, 可以讲教师端计算机的屏幕进行分块, 并在相隔一个固定的时刻检测教师端屏幕相对于上一个时刻教师端屏幕的变化区域, 并只针对发生变化的教师端屏幕分块信息进行传输, 由于多媒体教学系统的特点, 在一个较短的时间间隔内 (例如100ms) 教师端屏幕的大部分区域不存在变化, 因此只需要在网络中传输较少的屏幕信息即可完成屏幕信息的传输。而屏幕图像信息的对比可以采用C语言中的memcmp () 函数来判断分块屏幕信息在时间间隔内是否发生了变化。

(2) 屏幕信息采集

屏幕信息的获取主要分成两种:一种是直接获取屏幕DC上的位图信息;另一种是借助于DirectShow技术获取屏幕位图信息。为了提高屏幕信息采集的速率以及提高系统的通用新, 一般多媒体信息系统大多采用直接从屏幕DC设备上获取屏幕DIB位图的方式。其实现的主要代码如下所示:

(3) 屏幕信息的压缩

为而来进一步提高系统性能, 需要对将进行传输的分块屏幕信息进行压缩, 从而进一步降低网络中传输的数据量。一般图像的压缩主要分成有损压缩和无损压缩两种。在多媒体教学系统中, 对屏幕图像的质量要求并不严格, 因此, 可以采用有损压缩的方式来提高图像压缩速度, 降低图像压缩后的体积。在VC技术所的有损图像压缩实现如下所示:

(4) 屏幕信息传输

由于传输网络的不稳定性, 可能造成屏幕信息丢失、先发送的屏幕信息晚到达等情况, 因此在学生端计算需要对多媒体数据进行同步后再进行播放。通过使用缓冲区策略, 并且根据教师端屏幕信息的发送顺序对缓冲区内的教师端屏幕信息进行排序后, 按照数据采集的周期在学生端计算机进行播放。

(5) 屏幕信息的显示

学生端计算机按照多媒体数据采集的时间周期顺序从排好序的缓冲区中读取屏幕信息进行显示, 屏幕信息的显示实现关键代码如下所示:

3. 音频数据的采集与传输

3.1 音频数据采集

音频数据采集主要通过麦克风采集硬件, 并使用VFW (Video for Windows) 来实现, 首先通过使用VFW中的CapCreateCaptureWindow来获取麦克风硬件句柄, 并且通过窗口注册和回调函数来实现音频数据的采集。

3.2 音频数据压缩

目前比较主流的音频压缩标准主要有ADPCM、WMA和MP3音频压缩标准, 其中ADPCM的音频压缩标准较差, 但是其压缩的比例较高, 而且由于在多媒体教学系统中, 对音质的要求并不高, 因此考虑音频数据的传输性能, 采用ADPCM来进行多媒体教学系统中音频数据的传输。为了降低开发成本, 通过美国TI公司所开发的TMS320C2XX芯片进行音频数据的压缩。

4. 多媒体信息的组播实现

在多媒体教学系统中的多媒体信息传输过程中, 如果采用多媒体信息的一对一传输, 那么随着系统规模的扩大, 学生计算机数量的增加, 网络中传输的多媒体信息成倍的增加, 从而导致系统中信息传输效率的下降, 为此在多媒体教学系统中一般采用组播技术来进行多媒体信息的传输。

多媒体信息的组播采用Socket技术来实现。在WinSocket2中, 通过函数WSAJoinleaf、WSASocket以及WSAloctrl函数来实现多媒体信息的组播。其中WSAJoinleaf函数可以将一个客户端加入到组播组中, 函数的原型如下所示:

其中, socket为组播组的套接字句柄, name表示由组播组所选用协议来决定的套接字地址结构, length表示地址结构的字节数, lpCallerData为传输的数据结构, 在会话连接成功后, 发送端将信息存入该数据结构, 并且将信息组播传送给组播组中的信息接收端。

5. 结语

多媒体信息的采集和传输时多媒体教学系统实现中的一个重要内容, 由于多媒体数据数据量大的特点, 本文主要对屏幕多媒体信息的分块、采集、压缩和传输以及音频数据的采集和压缩进行了研究, 并且通过IP组播技术来进一步降低网路中传输的多媒体数据量, 从而提高多媒体教学系统性能。

摘要：多媒体信息的采集和传输是多媒体教学系统中的一个重要组成部分, 本文主要针对多媒体教学系统中的屏幕信息以及音频信息的采集以及传输进行研究。

关键词：多媒体教学系统,屏幕信息,音频信息,组播

参考文献

[1]黄伟伦.MS-Windows多媒体程序设计实务与范例, 武汉理工大学出版社, 1996

[2]刘冰.现代网络与多媒体技术基础.北京:机械工业出版社, 2003

汽车车速信号采集与传输的方法 篇5

汽车行驶速度的准确采集与显示,对于驾驶员及驾驶操作都有着至关重要的作用。尤其是在当前汽车主动安全技术迅猛发展的同时,一些主动安全系统如车道偏离警示系统、自适应巡航系统等对汽车行驶速度有很大的关联性,同时还要及时准确地提供车速信号,才能保证这些系统正常工作。当前已经很成熟的CAN(Controller Area Network,控制器局域网)网络技术使得汽车各控制系统间及时的信息交互成为可能,但是信号的可靠性还需要一定的控制策略来支撑。

目前,汽车电控单元获取信号的途径主要有模拟信号和CAN数字信号两种形式。例如,采集仪表车速信号的来源有两种途径,即由来自车速传感器的模拟信号:通过硬线来采集信号;或来自汽车的轮速传感器:防抱制动系统ABS(Antiblockier System)将采集到的轮速信号根据既定策略换算成车速信号发送到CAN总线,通过CAN总线获取车速信号。随着汽车CAN总线技术的广泛应用,很多的仪表都挂接到了CAN网络中,基本上都是通过CAN总线来获取车速,然而这种获取车速信号的来源还是比较单一,控制策略比较脆弱,一旦车速传感器或者轮速传感器出现故障,必然带来很多潜在的风险。

1、车速计算的原理

根据JIS规格规定,车辆每行驶1km,机械式速度传感器要转637圈。这个规定是计算车速的基础。但由于具体的车型和各主机厂的要求不同,每转一圈产生的脉冲数也不太一样,但多数采用2,4,8,16等便于计算机计算的脉冲数。

根据JIS规定,车速的数学计算表达式如下:

式中:H为仪表车速脉冲输入信号的频率(HZ);

V为车速(Km/h);

n为车速传感器每转一圈,产生的脉冲信号个数;

N2为车速为60km/h时,车速传感器的转数(rmp)。

假设江淮某一车型车速传感器每转一圈,产生2个脉冲信号;由于637rpm是lkm距离产生的,那么在一分钟内要车速传感器转637rmp,此次的车速表显示应该是60km/h。即车速脉冲值为637×2=1274转/分钟。则每秒脉冲数,即频率为1274/60=21.23Hz。

由于车速传感器不是安装在轮胎最外侧,所以当时速为60km/h时,车轮转数也会随着车轮大小不一样。一般尺寸为215/45R17(普利斯通REGNO)轮胎直径626mm (那么时速60km/h时,轮胎的转速是(60*1000/3600)/(3.14*0.626)=8.48转/秒。那么相对于车轮每转一圈,产生21.23/8.48=2.5个脉冲。这才是和实际车速有关系的数据。

2.5/2=1.25这个值是各主机厂在新车推出时规定好的,轮胎半径和车速传感器所安装位置的半径的一个比值。根据二者角速度相同,用车速传感器的线速度来代替实际轮胎的线速度。

2、两种典型的车速架构

根据车速信号获取的来源不同,在车速设计时,通常有两种典型的车速架构,一种是利用传感器检测发动机特定轴上的转速信号换算成车速值,经过降频以后给各个模块使用,这一类型一般应用于低端车型上;另一种通过ABS检测四轮轮速传感器信号,将采集的值利用预设的公式转化为车速值,发到CAN网络上给其他模块使用。

2.1 车速传感器获取车速

车速传感器一般位于汽车变速箱上,检测特定轴的转速来获取车速信号。如江淮某一车型车速信号由变速箱上的车速里程表传感器发出,车速信号经过频率转化模块降频后发到仪表中,仪表一方面自己使用;另一方面被降频后的车速信号发送到CAN总线,供BCM、导航主机等使用。由于ECU不上网络,车速硬线输入到ECU中。

前期,由于频率转化模块安装在变速箱下侧,无固定,此处环境较恶劣,受水、油、石子冲击,振动,容易发生故障,造成里程表失效的风险。通过对故障件进行分析发现,频率转化模块插件处进水是导致失效的主要因素,鉴于频率转化模块安装环境恶劣,将频率转化模块集成在仪表中,未降频的里程表信号输入给仪表,仪表降频后自己使用并输出给BCM和ECU。

2.2 ABS获取车速

动力总成不同,车速来源也不相同,如某4GB2车型从变速箱“车速传感器”取得“车速”(脉冲信号);某4GA5车型从ABS取得“车速”(脉冲信号);另一种4AT车型从CAN网络上取得“车速”(数字信号)。不同的车速来源造成车速的基准值不同,与之匹配的车身控制器、导航主机、胎压监测模块等都要设计对应PPK值的产品状态,仅因为车速信号的不同造成零部件状态的复杂性。

因此,大多数主机厂采用ABS提供车速信号输出,车速信号脉冲频率为5倍实际车速。MT车型仪表从ABS取车速信号(脉冲信号),仪表通过硬线做1:1转发给车身控制器,通过CAN网络将车速(数字信号)转发给导航主机、胎压监测模块。

AT车型通过仪表从CAN网络取车速(数字信号),再通过硬线将车速(5倍实际车速频率)转发给车身控制器。通过CAN将车速(数字信号)转发给导航主机、胎压监测模块。

CVT车型ABS采集四轮轮速信号后计算得出车速信号后发送到CAN网络上,各模块读取网络上的车速信号,MP5与TPMS通过导线并接到ICM上。由于MT与CVT用的同一个ABS,根据PEPS的需求,钥匙关闭后ABS要持续发10分钟的信号,用于PEPS监控车速的信号,对于CVT带PEPS车型与MT带启停功能的车型要想做到统一,必须分析10分钟的延时耗电是否对启停系统产生影响。

2.3 车速信号的基准

往往在实际应用过程中,会出现显示车速大于实际车速的情况。

当汽车轮胎胎压不足或在使用过程中由于磨损,其半径逐渐减小。而车速表的信号与车轮转速同步,并不知道车轮半径已经改变。故同样的实际车速下,车速表指示的速度比过去要高。

车速表内步进电机故障,存在丢步现象。GPS测速相比较车速表,受干扰的因素少,准确性和稳定性更有保障,但略有延迟。事实上,车速表速度常常比GPS速度略高,这是因为国家标准《机动车运行安全技术条件》(GB7258-2004),4.12规定了车速表指示误差的范围(单位:KM/H):0≤(指示车速-实际车速)≤(实际车速/10+4)。

因此,只要是的合格车速表,显示速度是不会低于实际车速的;而随着轮胎的磨损,显示车速和实际车速相比会越来越高。

3、汽车车速信号安全传输系统

随着汽车电子化程度越来越高,建立一种汽车车速信号安全传输系统显得尤为重要。该系统包括:车速里程传感器、轮速传感器、出租车计价器、ABS、TCU、车身控制模块、泊车辅助模块、导航主机、TPMS、组合仪表单元和网关;当传感器输出信号出现故障时,仪表会根据设定的优先级进行采集车速信号,并根据传感器出现故障的情况,选择预设的车速计算公式得出车速值。

该系统包括高低速网络:动力CAN(Powertrain CAN)网络和车身CAN (BodyCAN)网络,仪表作为车速信号的“中转站”,各控制模块在总线上读取车速信号,同时仪表预留硬线输出车速信号,满足改装车领域对车速的需求。

3.1 车速获取优先级

轮速传感器通过硬线接至ABS中,组合仪表模块ICM优先采集ABS提供的车速信号,用于车速的显示和里程计算;当轮速传感器出现故障,ABS不能够提供车速信号时,ICM采集变速箱控制模块TCU提供的车速信号。当ABS和TCU均不能够提供车速信号时,ICM采集车速传感器的车速信号。当车辆为出租车时,计价器直接从仪表硬线接受车速信号。

3.2 车速信号来源

当点火开关打到ON档时,组合仪表单元确认ABS发出的车速信号正常时,组合仪表单元ICM会去比较组合仪表单元发出的车速信号VS＿ICM和防抱死制动模块ABS发出的车速信号VS＿ABS,当组合仪表单元判断VS＿ICM>VS＿ABS时,组合仪表单元ICM会将VS＿ICM作为当前车速来显示,否则会将VS＿ABS作为车辆当前行驶速度来显示。

当点火开关打到ON档时,组合仪表单元确认ABS发出的车速信号失效时,组合仪表单元ICM会主动去检测来自所述动力CAN总线的车速信号VS＿TCU;当组合仪表单元判断VS ICM>VS＿TCU时,组合仪表单元ICM会将VS ICM作为当前车速来显示,否则会将VS＿TCU作为车辆当前行驶速度来显示。

当点火开关打到ON档时,组合仪表单元确认ABS及TCU发出的车速信号失效时,会把车速里程传感器发出的车速信号作为当前车速显示。

当组合仪表单元确认ABS、TCU发出的车速信号失效时,组合仪表单元会去确认车速里程传感器的工作状况,当车速里程传感器确实出现故障,将车速信号故障通过声光及文字提示在组合仪表单元相应区域。

3.3 车速信号的处理

汽车防抱制动系统ABS根据四轮硬线输入的轮速信号,利用预设的车速计算式,计算得到汽车当前的车速。

汽车ABS发出的轮速CAN信号中包括各个车轮的轮速和轮速有效信息。目前,汽车一般有四个车轮,分别为左前轮、左后轮、右前轮、右后轮,则相应的轮速分别为左前轮轮速、左后轮轮速、右前轮轮速、右后轮轮速。组合仪表通过ABS发出的轮速CAN信号中的有效信息位,来判断四个轮速是否有效。

当四个轮速信号全部有效时,后驱车型为左后、右后轮速平均值;前驱车型为左前、右前轮速平均值;当有一个轮速信号失效时,判断为右后失效,后驱车型为左后、右前轮速平均值;前驱车型为左前、右前轮速平均值。判断为左后失效时,前驱车型为左前、右前轮速平均值;后驱车型为左前、右后轮速平均值。当有两个轮速信号信号失效后,将未失效的两个轮速信号平均值作为当前车速显示。当有三个轮速失效后,将未失效的轮速信号作为当前车速显示。当四个轮速均失效时,利用预设的优先级在总线上判断TCU发出的车速信号的有效性。

4、结束语

通过汽车车速信号安全传输系统的建立,使得各控制模块通过CAN总线来安全地、可靠地实现模块之间车速信号的传输与交互。

当车速里程传感器以传统的导线方式输出信号出现故障时,ABS会根据自身采集到的轮速信号计算出实时车速并发送到CAN总线上。此时,其它相关节点就不会出现因丢失车速信号而大量的报出故障,也无需记录更多的故障码。这样一来就可以保证相关控制策略的正常实施,在一定程度上提高道路行车安全为驾乘人员提供安全保障。

参考文献

[1]郑太雄.汽车ABS参考车速的确定方法,汽车技术,201003.

[2]刘相.汽车车速的计算和优化,西部汽车产业学术论坛,2011.

流动数据采集无线传输系统设计 篇6

随着工业数字化和工控行业的发展, 工业领域的信息交换量越来越大, 布线越来越繁琐。尤其是在一些采集点流动的情况下, 利用电缆、双绞线等有线数据传输十分不方便。这就对无线数据收集的传输范围、灵活程度、数据采集网络的可扩展性有了更高的要求。

1 现有无线数据传输的分析

迄今, 我国工业领域的数据无线有3种途径:RS-232、RS-485、WLAN。通过RS-232串口传输数据, 因为它既不利于布线组网, 又不利于无线远距离的数据传输, 传输距离只有200 m左右, 只适合小规模、小范围传输数据。大范围无线传输主要是RS-485。但是它的缺点主要有2个: (1) 虽然RS-485的无线传输距离达800 m左右, 但是仍不利用组建系统的无线传输网络。 (2) RS-485本身不支持组建环形和星形网络, 一般采用终端匹配的总线型结构, 对总线有较高的要求, 而无线传输总线的不确定很高, 这就使得工业数据传输网络的可靠性大大降低。WLAN传输是有线以太网LAN的扩展, 具有标准化的协议、灵活便捷、成本低、传输距离远 (可以达到1 200 m) 、抗干扰能力强、易组网、易扩展、带宽高、技术成熟等优势。所以本系统采用WLAN用于组建和扩充数据传输网络。

2 数据采集点的介绍

2.1 数据采集点功能

本数据采集点具有3点功能: (1) 收集原始模拟量并进行ad转换, 以及进行原始的备份, 如图1所示; (2) 使测量者和系统了解自身所在的位置, 便于数据的完善; (3) 对收集原始数据, 进行简单的预处理, 减少网络中数据的传输。

系统的流动数据采集点由一块数据采集模块和一台上网本组成。数据采集模块用来收集各个模拟信号和GPS信息, 使用的是MEGA8作为中央处理器, 以I2C总线连接多个AD5161采集。通过232串口的发送口与上网本相连, 用于传输数据给分机, 232的接收口与GPS的TX端相连, 用于接受GPS的串口信号。分机在接受到GPS数据和各个模拟信号转换的数字量后, 由VC编写的客户端上位机负责将信号根据协议解析并打包利用WLAN网络传输给主机。如图2所示。

2.2 采集点的协议

(1) 采集点的数据接收协议:

下位机和分机的通信采用RS-232 (ANSI/EIA-232标准) 串行连接标准。

应用层协议GPS仍使用全球通用的NMEA0183标准协议。为使协议格式保持大体一致, 数字量的传输协议如下:

<1>通道号格式:** (0也被传输)

<2>数字量格式:***** (0也被传输)

hh为校验位, 是$之后*之前的数据的异或值;是为了测试程序时显示方便。

(2) 对主机的通信协议:

分机客户端通过WLAN与主机服务器取得联系。传输层与网络层协议采用TCP/IP/UDP协议。

在应用层上的协议如下:

<1>经度格式:hhmmss (时分秒)

<2>纬度格式:ddmm.mmmm (度分)

<3>海拔高度格式: (-9999.9～99999.9)

<4>地面速率格式: (000.0～999.9节, 前面的0也将被传输)

<5>地面航向格式: (000.0～359.9度, 以真北为参考基准, 前面的0也将被传输)

<6>定位状态格式:A=有效定位, V=无效定位

<7>设备号格式:*** (0也被传输)

<1>通道号格式:** (0也被传输)

<2>数字量格式:***** (0也被传输)

<3>设备号格式:*** (0也被传输)

协议中hh为校验位, 是$之后*之前的数据的异或值;是为了测试程序时显示方便。

3 组网设计

3.1 物理连接

一般在网络建设中, 施工周期最长、对周边环境影响最大的, 就是网络布线施工工程。在施工过程中, 往往需要破墙掘地、穿线架管。而无线局域网最大的优势就是免去或减少了网络布线的工作量, 一般只要安装一个或多个接入点AP (Access Point) 设备, 就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。为了扩大数据采集范围, 增加数据的流动性, 本系统组网, 采用大功率工业级无线AP作为网络接入设备。

3.2 无线网络拓扑结构

无线局域网技术的最新发展, 使得网状网得以实现。网状网的特点主要是无线AP之间无需通过有线网络连接, 而仅通过纯无线链路即可以建立一个大规模的类似“渔网”的网状无线网络, 从而大大扩展了无线局域网的应用范围。无线网状网能够适应快速部署无线网络, 能够支持网络结构的动态变化, 能够满足城域大范围无线网络建设的需要。本采集系统应用WDS无线桥接技术实现网状无线网络的布置。这种建网方式比较灵活方便, 易于扩展, 而且可以大范围覆盖信号, 使数据传输有多个链路可选, 增强了系统的可靠性和实时性, 并且可以实现无缝漫游。如图3所示。

3.3 通信标准的选取

目前WLAN的通信标准主要是802.11系列。

由IEEE 802.11协议族规范, 主要包括802.11a、802.11b、802.11g以及新的802.11n等, 工作频段为2 400 MHz与5 800 MHz两个开放的ISM频段, 使用的技术主要有直序列扩频技术 (802.11b) 、正交频分复用技术 (802.11g) 以及智能天线与频道。

聚合技术 (802.11n) 传输吞吐率可达5 Mbps (802.11b) 、20 Mbps (802.11g) 、250 Mbps (802.11n) , 可以承载语音、数据、视频业务的传输。

本系统通信采用802.11b标准。802.11b采用2.4 GHz直接序列扩频, 最大数据传输速率为11 Mb/s, 无须直线传播。动态速率转换当射频情况变差时, 可将数据传输速率降低为5.5 Mb/s、2 Mb/s和1 Mb/s。802.11b使用与以太网类似的连接协议和数据包确认, 来提供可靠的数据传送和网络带宽的有效使用。工业以太网采用的是802.3标准。802.3是总线网协议, 802.11是无线网络协议, 它们只是对网络架构的定义, 用不同的访问方法与访问介质。但是传输数据的帧, 也就是传输层与网络层协议基本一致。所以本采集系统也可以很方便地与工业以太网进行无缝连接。

4 服务器的设置

4.1 物理设备

服务器使用性能较好的PC机即可满足一般的需求。如果网络覆盖过大, 或者数据处理过多, 可以考虑使用IBM、太阳等公司生产的大型专用服务器。

4.2 软件配置

服务器的程序使用VC编写, 用于COM编程和多线程技术, 实现对数据库的操作并可以充分利用CPU资源。本系统的数据库为了节约成本, 采用了网络上流行的免费数据库软件My SQL。与其他的大型数据库例如Oracle、DB2、SQL Server等相比, My SQL有其不足之处, 如规模小、功能有限 (My SQL Cluster的功能和效率都相对比较差) 等, 但是这丝毫没有减少它受欢迎的程度。对于一般的个人使用者和中小型企业来说, My SQL提供的功能已经绰绰有余, 而且由于My SQL是开放源码的免费软件, 因此可以大大降低总体拥有成本。

服务器软件通过UDP监听终端发来的数据请求, 这样可以比TCP通信的延时更小, 但是因为无法保证数据包的到达顺序, 所以需要在协议中写入设备号。服务器接受数据, 并对其解析后存入数据库, 在服务器软件的界面上可以清晰地看到每个终端的位置。如图4所示。

5 系统的改进

如果本系统的移动数据站采集量不大, 备份要求不高, 可以考虑用以ARM为核心芯片的LINUS嵌入式系统代替站载电脑进行数据收集以降低成本, 通过对USB接口的无线网卡进行编程, 驱动连接网络传输数据。如果去掉系统的GPS模块, 本系统同样可以用于一些不方便布线固定采集站进行数据汇总。

6 结语

本文介绍了一种通过WLAN进行移动数据采集传输的系统。运用该系统可以较方便地对一些不方便布线的移动点数据采集进行收集整理。如果把GPS模块去掉, 这套系统也同样适用于一般的不方便布线的场合, 对其进行整体监控。将WLAN用于数据传输有良好的技术和商业前景, 对降低成本、提高效率有积极促进作用。

参考文献

[1]龚建伟, 熊光明.Visual C++/Turbo C串口通信编程实践[M].第2版.北京:电子工业出版社, 2007

[2]李竹林, 栾晓东, 吕海燕, 等.浅析无线路由器信号覆盖范围的拓展[J].农业网络信息, 2009

[3]李浩, 高泽华, 高峰, 等.IEEE802.11无线局域网标准研究[J].计算机应用研究, 2009 (5)

[4]杨勇, 叶梅, 张秦艳, 等.基于ARM的嵌入式Linux无线网卡设备驱动研究[J].核电子学与探测技术, 2010 (4)

采集和传输 篇7

3G (即第三代移动通信技术)的代表特征是能提供相对稳定的高速数据业务,其在给民用通信带来巨大变革的同时,利用3G手段进行新闻采集及直播也被越来越多的新闻媒体机构采用了。

从2011年起,我们就开始对3G新闻传输系统进行考察和评估。3G新闻传输系统的主要构架如图1所示。

在此期间,我们了解到3G新闻采集系统的优势主要集中于:

●灵活性、机动性强。较小的体积便于记者携带,可以到达各种恶劣的直播环境;

●反应速度快。一旦有突发新闻事件,可以立即响应,无需前期技术准备及调试;

●操作简便、无需特殊技术支持。不同于卫星/微波新闻传输系统,3G新闻传输系统无需经过前期复杂的安装调试和设置;

●系统建设费用、日常使用维护费用低廉。

同时,3G新闻传输系统的缺陷也是很明显的:3G网络作为电信运营商提供的民用网络,并不针对广电新闻采集系统专用,3G信号覆盖和带宽情况一直是一个变量,并且3G信号会受到建筑等一些不可预知遮挡物的影响而衰减甚至屏蔽。在这种情况下,3G系统接收的信号存在大范围波动,造成回传的图像质量会出现明显的劣化和卡顿、延时增大,甚至出现声画不同步、静帧黑场等。

二 3G新闻传输系统的选型和规划

目前,3G新闻传输系统国内外厂家众多,设计理念和产品定位不尽相同。我们如何根据现有3G技术和应用,设计出一套安全先进并且适合自己的方案?

1. 了解业界各产品,调研其他广播电视机构应用案例情况,明确3G新闻传输系统关键技术点

目前国内外3G传输设备厂家众多,国内已经正式使用3G新闻传输系统的各电视台所选用的设备也不尽一致。我们对国内主要电视台进行了调研,也了解到了很多典型应用案例。

(1) CC、TV《新闻直播间》节目直播“民警披露抓捕周克华细节”

CCTV在2012年8月15日《新闻直播间》节目播出”民警披露抓捕细节周克华气焰嚣张被击毙”。

央视直接派出记者到重庆并且带着3G直播设备赶赴新闻第一现场采访当时击毙歹徒的民警,进行独家现场直播报道。从早上9点到上午11点期间,央视总共用3G直播设备进行了3段直播连线,直播效果流畅,并且在CCTV-13频道的播出画面上都打出了“3G直播”字样。如图2所示。这次报道充分体现了3G直播系统对于新闻采集的快捷性、及时性。

(2) B,TV《雨中进行时》大雨直播事件

2012年7月21日北京遭遇了60年一遇的暴雨,北京电视台进行了16小时新闻直播,及时向民众传递信息。如图3所示。

暴雨中,北京台共使用了16台3G直播设备作为信号回传工具,共计传回实时新闻素材30多条。由于当天的暴雨天气,传统的卫星车无法直接到达直播现场,3G直播设备为整个直播节目做出了非常大的贡献,为救灾工作提供了有力的信息通道。

在对兄弟单位3G系统调研的同时,我们明确了在江西电视台公共频道3G新闻传输系统中,必须充分关注以下技术关键:

●数据传输的安全性:拥有自己独特的加密机制;

●移动便捷,操作简单:产品专为单兵直播设计,可以保证新闻记者在任何环境下进行实时的新闻直播;

●支持多制式,多运营商:可利用多种制式共同传输,包括3G/4G、WiFi,WiMax、Ethernet、EBAN等;

●多复合接口,可以适配各种前端视音频信号源,支持高清传输;

●可在恶劣环境下长时间工作,具备防雨、防磨、防静电等功能,内部设备全金属外壳设计,采用冗余的工业级电池模块:

●实时监控和便捷的远程管理:在传输过程中实时监看每个传输通道的网络传输情况,能实时地调整各传输参数,以上所有操作都可以在系统接收端远程控制完成,不需要前端记者进行任何操作:

●3G厂家的实力,包含其技术研发能力,产品在国内外的使用情况、售后情况等。

2. 在南昌进行设备对比测试和试用,实时实地直观各家直播效果

针对各厂家的3G新闻传输设备,我们组织了多次本地测试,其中包含一次所有主流品牌的对比测试。

基本测试内容如图4。

测试评分表如表1。

针对对比测试中表现较为突出的TVU产品,我们进行了一段时间的试用,充分了解了设备运行状态及稳定性表现,且该设备得到了节目部门的充分认可,最终决定购置。

3. 3G新闻传输系统的使用规划

我们通过调研,测试和试用,对3G传输设备进行了解的同时,也着手对整个3G系统进行规划。

整体系统流程如图5所示。

传输端背包支持对播、延时回传、超时文件回传三种工作模式,流程如图6。

●对播模式:在网络信号比较理想的情况下,将系统延时设定在4秒以下,可以实现对播模式,该模式适用于进行流畅直播;

●延时回传模式:使用此模式,将系统延时设定为大于20秒,采用“FEC”纠错技术,即针对3G/4G的移动网络再次优化,升级至应用层面的“FEC”纠错技术,这样便可将网络信号的波动对直播码率的影响降到最低;

●超时文件回传模式:发射端处在极端环境里,由于网络信号极其微弱,采用此模式。在直播传输的同时,发射端会将另一路编码的高质量视频存储到内部集成的固态存储上,当网络信号转好或具备WiFi网络环境的时候,可从发射端的存储中提取出那份高质量编码的视频文件,下载文件到接收端。

4. 3G新闻传输系统在江西电视台公共频道的具体运用

在3G新闻传输系统搭建完成后,该系统承担了公共频道自办民生新闻栏目《新闻晚高峰》的多项直播任务,其中包括每天演播室与交管局现场视频连线的交通新闻直播.以及包括春运直播、赣江截流直播、南昌地铁一号线动工仪式、高考分数线公布直播等数十场大型直播任务。直播过程中,3G新闻传输系统运行稳定,画面和声音质量能较好地满足直播需求。

在使用过程中,在一些偏远地区,由于3G网络信号覆盖不好,因此无法实现3G现场直播,而我们所购的3G传输系统携带了稳定性较强、运算速度更快的SSD (固态存储),因此可以将视频存储下来,作为视频源,在网络好的情况下进行准实时直播。

同时,除了完成独立的直播任务之外,还在多个大型直播现场承担了卫星直播车(SNG)的备份传输任务。在某些直播现场,例如赣江截流以及地铁一号线开工的现场,由于受到场地因素的限制,卫星直播车不能深入到第一现场,因此3G系统在此时就显示出了快捷,便利、适应性强的特点。而在另一次的直播现场,由于卫星直播车的天控器出现问题,无法正常使用卫星传输回信号,因此我们通过将直播车的PGM信号用SDI线传给3G设备发射端,再由3G背包传输回频道后台接收的方式完成了此次直播。

三 未来新闻采集传输的趋势

与传统卫星新闻采集、微波新闻传输方法一样.3G新闻传输手段也是随着科技的发展而出现的。它的存在和发展主要依赖于电信运营商3G/4G网络的建设。就目前在江西电视台的使用情况来看,在网络条件较好时,码率可达到1.8Mbps以上,延时可调至3秒,基本能满足民生新闻直播要求。

新闻的主要特性之一就是突发,这就要求电视媒体在进行新闻报道时,必须做到快速反应,高效采录、实时传输和及时播出。

那么如何能将新闻发生地的现场视频以直播的方式(或播出前半小时)传回至演播室或者制作机房?传统的解决方案有很多,比如利用IP互联网、专用光缆、数据微波或者卫星链路等方式。伴随着这些传统的解决方案,电视媒体必须在图像质量、实时性与成本三者之间来回选择,与此同时,传送的时间和地点依然要受制于设备和上网终端的种种限制。遵循现今各大电视媒体”新闻立台”的总体趋势,如果电视媒体在新闻节目现有基础上能够有所进步的话,一定是基于技术层面的推进继而实现的突破,这些年随着3G/4G通讯网络的逐渐成熟应用与发展,利用其进行高效率,低成本、高质量的视频传输已经成为实现突发新闻节目快速现场报道直播的新选择。

4G是第四代移动通信及其技术的简称,是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G通信网络的研发和小范围实验是以中国移动的TD-LTE为主。

我们可以预见,随着4G网络上线和稳定,移动新闻采集传输系统的使用将会越来越频繁。如果我们新闻媒体能与电信运营商达成合作,对电视台新闻传输链路进行保护或设置为更高级别优先级,移动新闻采集,特别是针对民生新闻,将越来越多的使用3G/4G传输系统。

同时,3G/4G新闻传输设备也将不再局限于专业设备。届时,我们只需要一部装有“移动手机记者”或者其他新闻采集软件的手机,即可完成移动新闻的采集和回传。”移动手机记者”软件利用智能手机进行数字内容拍摄采集并通过IP到IP的网络进行数据传送,支持文件上载与直播上载两种模式。应对不同的网络带宽情况可有针对性地高效压缩数字内容进行传输,或可降低信源品质以保障内容传输的稳定性与连贯性。接收后端可进行内容接收与收录。

另一方面,光纤网络的覆盖也将越来越广,对于在城市中的新闻直播或者在建筑中的直播,我们可以选择便携式光端机接入光纤网络链路传输回电视台。

温度数据采集与无线传输系统设计 篇8

本系统以STC单片机作为主控芯片, 采用数字式温度传感器DS18B20, 并利用其特有的单总线特性组成传感器网络, 应用液晶LCD1602作为人机交互界面, 在充分综合分析蓝牙、GPRS、GSM等无线数据传输方式的基础上, 针对有线的数据采集方式应用受到限制的场合, 结合实际, 并考虑到做成实物调试和开发难易程度等可行性问题上, 确立了无线射频收发一体芯片的解决方案, 即利用基于n RF905芯片的无线收发模块完成数据的接收与发送, 再应用传感技术, 实现多点温度数据采集。系统还预设温度自动报警功能, 能对温度的实时监控起到预警作用。整个系统分为: (1) 温度数据采集和发送模块; (2) 温度数据接收及显示模块两部分;该系统的设计意义深远, 不仅在于能将数据采集与无线传输相结合, 充分发挥了无线传输的优势, 而且能有比较广泛的应用。

1 温度数据采集与无线传输系统设计的总体设计

整个系统由温度数据采集显示和发送程序和温度数据接收及显示程序两部分组成;

a温度数据采集显示与发送模块是由温度传感器网络DS18B20网络、液晶屏LCD1602、n RF905无线收发模块和主控芯片STC89C52RC组成;

b温度数据接收及显示模块则是由基于n RF905的无线收发模块和主控芯片STC89C52RC、液晶屏LCD1602构成。

本设计的总体设计图如下图1所示:

2 温度数据采集与无线传输硬件系统设计的硬件设计

2.1 系统电源电路

该模块将市电经过变压器变压后, 转化为18V的交流电压, 利用LM7805转压芯片将18V的交流电转化为5V直流电, 为单片机等提供电源。LM317H将18V交流电转化为3.3V直流电, 以供无线射频芯片使用。

2.2 单片机最小系统

单片机采用内时钟方式, 利用芯片内部振荡电路, 在引脚上外接定时元件, 内部振荡器便能产生自激荡。定时元件采用的是12MHz的晶振和30p F的两个电容组成的并联谐振电路。

2.3 温度数据采集

本系统为多点温度采集, DS18B20支持“一线总线”接口, 测量温度范围为-55℃~+125℃, 在-10~+85℃范围内, 精度为±0.5℃。现场温度直接以“单总线”的数字方式传输, 大大提高了系统的抗干扰性。DS18B20采用外部供电方式, 只需要用一个接口引脚就可以驱动多路DS18B20, 本系统设计之初只采用4个温度传感器, 如图2所示。单片机通过读取各个DS18B20的序列号, 分别获取温度数据。

2.4 温度数据显示电路

LCD1602的引脚1接地, 引脚2接5V电源, 引脚3接电位器来调节显示器的对比度, 引脚4~14接单片机, 引脚15接10K电阻来设置显示器的亮度。

2.5 数据收发电路

VCC接3.3V电压;μCLK为输出时钟, 本系统中无需使用, 悬空;CD为输出, 单片机不对其进行控制, 悬空:GND接地;其它引脚和单片机相连, 由单片机控制其发送数据或接收数据。

2.6 无线模块芯片n RF905

n RF905芯片是挪威Nordic公司推出的单片射频发射芯片, 工作电压为1.9-3.6V, 32引脚QFN封装, 工作于433/868/915MHz三个ISM频道, 其由一个完全集成的频率调制器, 一个带解调器的接收器, 一个功率放大器, 一个晶体振荡器和一个调节器组成。Shock Burst工作模式能够自动产生前导码和CRC, 可以很容易通过SPI接口进行编程配置, 电流消耗很低, 在发射功率为+10d Bm时, 发射电流为30m A, 接收电流为12.5m A。进入Powerdown模式可以很容易实现节电。图3为基于n RF905的无线收发模块电路图:

3 温度数据采集与无线传输硬件系统的软件设计

系统采用C语言进行软件设计, 编程和调试环境为Keil 4, 系统的软件部分发送端、接收端主流程图如图4、图5所示。

4 系统的整体性能调试

4.1 硬件性能的测试

按照本文的软硬件最初设计思想, 在连接好硬件实物之后, 我们直接对整体实物进行测试, 通过对代码的精心改写, 使得最终的测试结果达到了满意的效果:发送端的液晶屏能够实时显示温度的变化, 接收端的液晶屏温度数值的显示也能随着发送端的变化而变化。

4.2 无线传输距离的测试

传输距离的测试分室外和室内两种环境下进行。其中室外环境的测试在操场上进行, 经测试在两节点相距70米左右时仍然能进行正常通信, 但是在通信距离超过150米左右时发生通信中断的现象。室内环境测试, 由于障碍物的存在, 节点通信的距离下降十分明显, 在不需要穿墙时的通信距离在65米左右, 穿两堵墙时的通信距离在50米左右。

5 结束语

本系统以C51单片机为主控芯片, 通过DS18B20温度传感器采集温度数据, 并利用n RF905无线传输模块和液晶屏1602进行数据的无线收发和显示。通过对软件代码的精心修改使得最终的系统调试获得满意的结果, 达到了最终的设计目的。

摘要：该系统采用C51单片机为核心并且利用了4个DS18B20温度传感器, 2个液晶显示器1602, 以及n RF905的无线收发模块成功的完成了对温度数据的采集、显示和传输以及接受并显示, 并且增加了温度报警功能。我们经过了长期的研究并制定了合理的方案之后对系统进行了设计, 具体是电源电路的设计, 芯片的选择与应用, 程序代码的编写以及各个模块功能的实现, 并且根据系统的特点, 将系统分为采集发送模块和接受显示模块。在系统设计完成后在实验室进行了多次的调试和测试。测试结果表明:系统软、硬件符合设计要求, 可以投入使用。

关键词：温度,数据采集,无线传输,LCD,单片机

参考文献

[1]黄贤武.传感器原理与应用[J].电子科技大学出版社, 2006.

[2]江世明, 刘先任.基于DS18B20的智能温度测量装置[J].邵阳学院学报, 2004.