无线远程监控系统

无线远程监控系统（精选12篇）

无线远程监控系统 篇1

为了达到保证手机用户可以运用手机对计算机进行控制的目的, 业界研究并开发出了“无线远程终端”系统。即运用手机登录到WAP网站, 并发出指令到“信息中转站”, 通过“信息中转站”将指令转到受到控制的计算机, 计算机处理指令之后, 受控计算机经过“信息中转站”把运行结果返回到手机, 进而保证手机无线远程控制计算机得以实现。

另外, 对于3G无线视频监控系统, 能够实时观察需要监控的对象, 尤其是河流, 同时针对需求, 布置监控地点, 还能在移动时候实施监控, 没有时间及地域的约束, 它是灵活而又有效的一种监控系统。

一、无线远程终端系统

1. 系统模块介绍

服务器、手机端WAP网站 (WAP Website) 以及计算机客户端 (MbPC) 三大模块组成该系统。对于服务器, 其进行数据库信息的监控, 在读到新操作指令的时候, 将指令发到计算机客户端以及手机端;对于手机端WAP网站, 其使用户运用手机WAP浏览器进行系统访问, 用户利用有关用户信息进行系统的登录之后, 有关的功能操作能进行, 同时将记录储存于数据库;对于计算机客户端, 其通过接收的指令, 做出处理, 把处理结果报告送到服务器, 在服务器收到其返回的处理结果之后, 随后自动记录到数据库中。

2. 系统实现介绍

服务器进行启动, 同时接到客户端的连接请求。“信息中转站”的服务器程序进行用户信息的监听, 进行事务请求信息的操作, 显现在线用户数量、登录的用户与用户操作命令是否成功。要是“隐藏”被选择, 该程序会自动到后台, 进行运行。要是“修改密码”被选择, 关于管理员的信息能被修改。进行服务器管理员密码的修改, 能对检测客户端在线状态的时间间隔度进行设置。

计算机客户端登录软件系统。对于客户端主界面, 其有四大块, 上部是存放操作的菜单栏, 左侧是便于用户运用的软件功能列表, 右侧为显现操作的有关界面, 在底部, 显现用户状态以及时间。用户经过合法的密码与用户名, 有关操作才能进行。

手机端登录软件系统。手机登录到WAPBrowser界面, 使用密码与用户名进行系统的直接登录。登录成功后, 在“用户操作面板”, 会有“发送操作”、“用户信息”以及“文件下载”功能选项的显示。

此系统的工作流程如下:

⑴手机端 (WAP Browser) 发出关机之类的操作指令, 这些指令保存于数据库 (MS SQL) 内。Mb Pc WorkStation检测出关机的新指令, 将其发到计算机客户端。

⑵计算机客户端接受操作指令, 进行分析处理, 执行关机的指令。随后将成功的执行结果返回MbPc WorkStation。

⑶MbPc WorkStation将收到的成功的结果存在MS SQL。WAP Browser手机端监控到成功的执行结果, 把显示出的结果告知用户。

二、3G无线视频监控系统

1. 系统的功能

对于该系统, 主要有录像与画面捕捉、情况视频监视、防护监视与告警及监视系统管理的这些功能。监视内容主要有监视设备的运行状况等。

2. 系统构成

视频采集端、传输网络以及监控端构成此系统。视频采集单元、视频编码器、无线传输单元以及云台控制单元构成视频采集端;视频服务器以及远程监视终端构成监控端。

视频采集单元:其就是彩色监视摄像机, 合理运用CCD成像原理, 把现场画面变为视频信号;

视频信号传输单元:它用以将摄像机输出的视频信号传输至视频编码模块, 将原视频流实施压缩编码, 随后经过3G无线传输模块接到互联网, 通过互联网传输到视频监控中心服务器;

视频编码单元:它是视频编码器, 将模拟视频信号转换为计算机网络能传送的数字压缩视频流。同时也接受远程监视终端输送的云台控制数据, 依据这些数据, 按照云台控制协议, 变换为云台控制指令, 通过串行通信, 把云台控制指令送至云台解码器;

云台控制部分包括云台控制解码器以及云台。前者经过串行接口与视频编码器进行通信, 接到云台控制指令。按照这些指令, 云台解码器进行对应的控制动作, 根据云台控制接口, 对云台进行控制, 产生对应动作;

视频服务器:可以使远程监视系统的控制、管理及维护得以完成。用户、站点以及摄像机管理、权限控制、参数配置以及系统维护的功能实现。其还支持分布式管理, 同时有着视频转发这一功能;

视频远程监视终端:它保证视频回放的实现。在视频远程监视系统内, 网络传输为压缩视频流, 为保证视频回放, 其一定要有视频解码这一功能。对于视频解码, 其能用硬件与软件解码的方式, 建议运用硬件解码方式。对于视频远程监视终端软件, 其在监视人员和视频监视系统之间, 人机交互界面, 操作人员能运用监视终端进行摄像机、监视点与控制云台的选择。

三、总结

确保手机对计算机进行的远程控制是无线远程终端系统的最大特点, 用户能够在任意地方以及任何时候运用此系统, 不受到空间与时间的约束。该软件系统对手机性能有着较低要求。同时该系统实现的功能也较为强大, 能够将手机作为“无线移动”的计算机终端运用, 既方便又廉价。对于3G无线视频监控系统, 其打破传统视频监控的局限性, 不仅可以进行实时监控, 还能于实际中, 表现出移动灵活的优点, 可以随时随地地实施监控。

参考文献

[1]基于3G的无线视频监控传输系统的设计与应用[J].计算机时代, 2011 (9) .

[2]金林樵, 陈晓燕, 汤化平.SQL Server2000程序设计实训教程[M].科学出版社, 2006.

[3]苏国彬.Visual Basic.NET程序设计基础教程[M].机械工业出版社, 2005.

[4]除孝凯.数据结构[M].电子工业出版社, 2004.

无线远程监控系统 篇2

正伟短信/GPRS无线LED一体控制卡应用文档

GPRS远程无线车载LED信息发布系统方案

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正伟短信/GPRS无线LED一体控制卡应用文档 GPRS远程无线车载LED信息发布系统方案

一、短信/GPRS无线LED一体控制卡概述

由于传统的LED 显示屏的信息输入只能通过数据线与电脑直接连接来进行, 因此对于传统LED显示屏来说不能满足远程信息实时发布的需要，因而不能构建大规模的联网式信息发布系统。基于此我司研究出短信/GPRS无线LED一体控制卡，基于短信/GPRS无线网络技术，提供通用LED 通信控制接口，实现对LED 显示屏的大规模的组网。无论是普通的文字条屏，还是大屏幕的图文屏，只要接上无线LED一体控制卡，就能马上打破传统LED显示屏的限制，成为能够大规模联网的无线LED信息显示屏。无线LED 信息显示屏是一种全新的信息媒体，一经面世，便被广泛的社会团体所接受，其“流动”显示和联网信息发布的特点更为广告界所推崇，成为一种全新的广告媒体。无论LED 显示屏放在何处，LED 显示屏的数量多少，系统的主控中心都能将信息准确、即时的发布到指定的某个或多个或全部的LED 显示屏上。无线LED一体控制卡能够极大的增强LED 显示屏作为信息显示载体发布信息的灵活性和实时性，为拓展LED 显示屏的应用发挥极大的功效。

短信/GPRS无线LED一体控制卡具备有线控制卡的显示功能，通过手机或者能上网的电脑给LED显示屏无线发送内容，傻瓜式的操作，广泛应用于各种门头屏，车载屏，气象屏等等LED单双色显示屏，受到用户广泛欢迎，有线控制卡的价位，无线的功能，省却布线和人工成本，傻瓜式的操作，省却培训和售后技术支持成本

二、网络拓扑结构

无线LED信息发布系统由LED显示屏、LED显示控制器（短信/GPRS无线LED一体控制卡）、和无线LED信息发布中心平台几个部分组成。控制中心通过LED显示信息发布软件，以GPRS 网络为数据传输载体，以无线数据传输单元和LED 显示控制器为LED 显示屏的接入终端，实现由控制中心远程向远程的无线LED显示设备发送图文信息。

无线传输LED显示屏应用示意图：

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系统组成及各部分特点：

A）：显示系统: 1．短信/GPRS无线LED一体控制卡

采用双MCU，一个只负责数据的处理。一个负责显示，这样大大的减少了显示MCU的开销，使此控制系统具备了很高的显示质量。

GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称，是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS理论带宽可达171.2Kbit/s，实际应用带宽大约在40～100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP连接，可以用于INTERNET连接、数据传输等应用。短信/GPRS无线LED一体控制卡是我司针对LED显示屏设计的一款内嵌TCP/IP协议栈的LED一体控制卡，采用工业级的芯片。为用户提供一种新的控制卡。产品特点

* 标准工业级产品，满足工业标准，可用于恶劣工业现场环境； * 使用方便、灵活、可靠，多重技术保障产品高度稳定； * 支持双频GSM/GPRS 900M 1800M； * 内嵌TCP/IP协议，支持TCP协议； * 永远在线;* 可实现点对点，点对多点等灵活的组网方式；

* 短信/GPRS的远程控制功能，可用短信/GPRS进行信息发布； * 支持永远在线模式，断线自动重拨；

* LED显示屏接口：2个08接口，4个12接口 ； * DC5V，2000mA供电，具有节能模式；

* 内置看门狗，随时监控运行状态，保证产品稳定可靠的运行； * 抗干扰设计，适合电磁环境恶劣的应用需求

2．显示屏体

显示屏体由各系统集成商自行采购

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显示屏体主要由显示单元板（包括显示驱动电路板）、电源和框架等组成。单元板是由LED模块组成的显示单元。LED模块内植有发光二极管管芯 1.车租车车内屏

显示面积：9.6cm*76.8cm

外框尺寸：13.5cm*80cm 出租车车顶屏

显示面积：9.6cm*76.8cm

外框尺寸：15cm*85cm

1、灯点

（1）使用超高亮度LED发光管，能充分保证显示屏的亮度，及整屏的均匀性。

2、外壳

（1）有多种专门为出租车及公交车设计的外壳。

(2)采用模组背开式，除灯点以外，可完全由背部维修。

B）：控制中心及客户端信息管理及发布软件

整个软件系统采用BS+CS架构设计，系统运行于互联网上。整个软件系统分为以下几部分：客户端管理软件、运营中心管理软件、中心数据库服务软件、GPRS中心服务软件及GPRS终端软件。

整个系统数据处于中心服务器上，用户端安装用户服务软件，用户通过用户帐号+密码访问登陆系统并从中心服务器上检索、建立、修改数据。通过对不同的用户设置不同的权限，来完成用户的管理。各用户所要发布的信息通过InterNet网络上传到服务中心，由中心完成数据校验、审核工作，然后把有效信息通过网络分发给各地方的显示屏上。中心监控人员可以通过中心数据库监控各用户端所发

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布的信息。

软件体系结构为三层体系结构，整个系统划分为多个层次，所有数据交换基于Web Services服务完成，服务进行了加密处理，只有取得了密钥及有相应的权限的用户才能登陆到系统，完成数据的交互。这样可以提高整个系统的安全性。系统把界面层、业务逻辑层、数据层分开设计，每两层间均有加密控制，以提高数据安全性。

三、GPRS无线LED系统特点：

（1）实时远程发布：传统LED显示屏只能固定地显示所控制器内存储的信息，如需发布新的信息只能通过电脑联机来更新信息。无线LED显示屏可以随时接收信息中心下发的信息。

（2）不受距离限制：传统电子显示屏只能在短距离内使用，一般只有数十米，无线LED显示屏只要无线GPRS网络覆盖的地方都可以使用，不受距离和位置的限制。

（3）组网规模大：传统LED显示屏的内容由电脑通过串口数据线发送，显示屏数量在规模上受到限制。无线LED信息发布系统通过GPRS无线网络来发送信息，采用TCP网络传输协议，终端联网数量不受限制可以多达上万个。

（4）安装简单方便实用：不用麻烦的有线工程施工，安装位置可灵活选择。（5）远程维护功能，可用网络或短信远程对产品进行监控，便于维护和检修。

（6）．先进性：充分利用计算机互联网络、移动无线通信系统、LED显示控制等先进技术，设计具有国内先进的无线LED信息发布系统。采用目前先进的系统软件平台及终端设备，不但能够无线LED信息联网发布需要，而且能够支持相关各个行业内部具体业务需要。

（7）可靠性：本系统的可靠性主要体现在三个方面：一是中心系统的可靠性，操作系统、数据库、中心服务系统等软件平台的可靠性；二是无线LED控制卡的可靠性，硬件故障率低，可以设置心跳包和短信远程重联机制。三是通信机制可靠，依托移动或联通GSM网络，数据传输高效可靠。

（8）扩展性：系统要有良好的扩展性，当终端数量增加、使用用户范围扩大、系统功能增加时，能够平稳升级，支持现有的各类无线通信接入，GSM系统，GPRS系统，并实现了这些系统的并网运行，今后通过开发和安装相应的通信接口协议即可实现其他未来通信系统的接入。

（9）实用性：整个系统的操作以方便、简洁、高效为目标，既充分体现快速反应的特点，又能便于操作人员进行信息处理和发布，便于管理层及时了解各项统计信息。

（10）保密性：对于系统的管理实行严格的权限管理，只有持有一定权限的密钥才能访问、监控、实施相应的管理、控制操作，确保系统安全可靠。

四、软件系统主要功能：

1．系统无限大支持无线LED显示屏数； 2．通信体制支持：短信/GPRS通信方式； 3．系统软件采用C/S结构或者B/S结构；

4.登录管理，用户权限管理，可定义不同的操作用户有不同的操作权限，实现用户分级管理； 5．支持LED显示屏设备信息管理功能，可实现分组管理；

6.支持栏目管理，可设置不同的栏目； 7.信息编辑：可灵活编辑信息播放方式，播放时间，信息有效期，可编辑字库及点阵文字信息及图片信息； 8．支持信息实时发送、定时发送、单发，群发，分组发送等；

9．强大的查询功能，可对用户、信息、设备、栏目、工作日志等等进行查询； 10．强大的显示屏控制功能，可校时、开关屏、亮度控制、同步控制等；

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五、系统应用

作为一种新的信息发布载体，无线LED信息发布系统具有广阔的市场和用途，主要应用如下：

小区楼院：将无线LED显示屏安装在小区、楼宇、院子入口处，作为小区信息公告牌，方便物业和居民发布物业通知、公益资讯、小区公告、气象信息、安全知识、交通提示、社区信息等，有助于社区信息的整合与传播，净化社区环境，提升社区形象；

政府部门：将无线LED显示屏安装在政府部门的办事大厅，作为政务公示栏，用来发布政府政策、公告公示、民意调查、应急通知、预警提示、气象信息、法规宣传等；无线LED显示屏可以成为气象、安全、交通、水利、消防、民政、公安、城管等行业部门信息发布与预警系统的标准终端。

门店超市：将无线LED显示屏安装在商店门头、超市入口、大厅、货架处，用于发布导购提示、供求信息、价格行情、促销打折、新品推介、商家推荐、客户问候等，是商家引导顾客的媒体和信息传播的窗口，有助于吸引消费者，促进商家信息的传播。

交通车站：将无线LED显示屏安装在车站候车室、收费站、站台中作为电子公告屏，用于发布公交信息、天气预报、各类广告、即时新闻、交通路况、票务情况、临时通知等；

交通车辆：将无线LED显示屏安装在公交车辆、城市出租车、地铁车辆和铁路列车上，用于发布城市新闻、天气预报、交通路况、商业信息等；

广告传媒：将无线LED显示屏可嵌入到广告灯箱、户外广告、招牌门牌、路牌中用于发布即时广告和信息，可以有效提升整体广告效果，扩大广告受众率。

农业农村：将无线LED显示屏安装到各村、镇重要场所，作为农村供求信息栏，用于发布农业科技、农业政策、应急广播、市场信息、供求信息、气候信息、病害防治等；

宾馆酒店：选用带有牌价栏的无线LED显示屏安装在前台、大厅等处，用于发布房价信息、公告通知、气象预告、消费指南、欢迎语等；

学校医院:将无线信箱作为电子公告栏，用于发布服务指南、收费公示、预防提醒、会议通知、学术活动、供求信息等。

六、公司简介

上海正伟数字技术有限公司（Shanghai Zhengwei Digital Technology Co., Ltd.）注册于上海高新技术开发区，是上海市科委审定的科技企业。公司专注于嵌入式系统领域的技术创新和产品开发，专业提供嵌入式网络领域、无线网络领域和嵌入式计算系统领域的软硬件产品及技术服务。

正伟拥有专业的研发技术人员和优秀的营销团队，并具有从专科到博士不同学历的良好人才结构。公司与众多系统集成商、学校政府研究所在器件供货、产品经销、技术创新等方面形成了良好的合作伙伴关系。正伟在嵌入式控制、2G-4G（GPRS/CDMA/EVDO/HSDPA）无线通信、GPS卫星定位及嵌入式软件开发等技术领域拥有核心技术，并提供了一系列高品质的产品。

“无线技术 引领未来”,正伟从2003年初开始敏锐的意识到GPRS/CDMA等无线技术是市场和技术发展的大趋势，无线网络将不可避免地渗透到人与人，人与机器，机器与机器通信的每一个角落，无线技术所带来的信息流通及随之而来的系统决策科学化，决策高速化，及系统自我决策化将极大的影响人们的生活，正伟积极的投入了这个过程，立志将无线网络应用到每一个角落，提出了“网络天下，沟通世界”的宏伟目标！

数年来精益求精，兢兢业业，上海正伟成功的把无线产品应用到长城内外大江南北，以及台湾、澳大利亚、南非等国内外数十个行业，并获得一致好评。

我们获得了国家创新基金支持，参与了上海市河流污水处理，上海灾害天气预警系统，上海浦东市政宣传系统，上海松江精神文明宣传系统，上海静安景观灯控制系统，上海高架情报板系统，上海停车信息发布系统，上海徐汇交通指示系统，药监局药品快速反应系统，新疆农业信息发布系统，内蒙电力监控系统，云南气象信息系统，安徽车载信息系统。。等等。部分产品项目得到了上海晨报和中央电视台CCTV的广泛报道，我们与上海海事大学在港口管理物流信息决策等领域达成技术合作和人才培养。

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凭借其技术、人才、管理优势，本着“踏实创新，追求卓越”的企业精神，正伟数字锐意进取，勇于创新，力争成为嵌入式网络领域和无线通信领域领先的设备提供商和服务提供商。“正人正事，伟心伟业”是公司永恒的信念和追求。客户应用短信/GPRS无线LED一体控制卡项目图片：

无线远程监控系统 篇3

【关键词】视频监控；应用价值；PC机；嵌入式系统

1.引言

现阶段电子信息技术发展极为迅速，人民的生活水平也在飞速的提高，视频所特有的方便、直观以及其丰富的内容等更是受到更多的人的喜爱，当前严格控制视频的应用也在安防监控、军事、远程视频会议、工业、远程医疗、商业以及金融行业等方面得到广泛应用。在一开始，视频监控所选择的是借助模拟信号传输，之后其便通过以PC卡式数字信号传输为基础的一种嵌入式系统来进行视频监控，以监控系统的第三代嵌入式系统为基础的视频监控是自所有年龄的人来的，其凭借其成本低、灵活性强以及不被限制的传输距离的优势，而受到人们的追捧，以极快的速度占领了市场，采集监控现场图像是其主要的目的，而且其可以对照片进行收集，并进行长时间保存，用来进行之后的查询以及检索环节。

2.系统设计

2.1需求分析

以嵌入式视频监控系统为依据，要求对食品厂生产车间进行安排，我们发现在所有地方的视频进行采集以及传输系统的车间，需要能够随时移动放置的系统，系统在耐久性以及安全性的要求之下，其需要进行标准的封闭盒包装的选择，并将预留摄像头来进行天线接口，在盒子中进行其他电路板以及电源的莫风。以项目的具体需要为依据，来进行以下功能要求的获得：

首先就是视频捕捉功能，第二就是无线数据传输功能，第三就是处理以及恢复图像的功能。

2.2总体方案设计

系统总体设计如图2.1所示：

图2.1系统总体设计框图

在监控场所的视频采集节点安装有一套视频采集与传输的嵌入式监控系统，摄像头受到了上位机的控制，或是自动或是自动对于环境里面的图像进行采集，之后在通过处理器在WiFi的环境下面传输到上位机软件里面对于这些信息进行复原与处理。

3.硬件结构设计

3.1设计方案

本文选用的为基于三星S3C6410核心板作为基础的嵌入式系统开发，在不改变核心板的条件下面对于底板进行整理与设计，添加一些外围的通用接口与两个USB借口。核心板与底板的部分采用的外扩电源电路进行供电，扩展部分利用的为一个以太网的接口，对于网络通信部分进行调节，同时外围还具有一个扩展的SD卡接口电路，对于摄像头拍摄的视频数据进行外部储存，系统硬件部分具体连接如图3.1所示：

图3.1系统硬件组成框图

3.2电源部分设计

系统硬件设计里面最为重要的部分就会电源电路，因为系统具有具有很多的电子元件，这些器件需要的电压也不近完全一样，所以说对于电源电路的设计就显得非常重要。同时在硬件电路的设计里面，由于电源问题引起的故障也是具有很大的比例，本文设计的系统里面，电子元器件需要两种电压模式进行供电，具体分为+5V和+3.3V两个部分。系统里面需要的+5V可以直接的由外部+5V电源来提供，在电路里面只是需要加入一个电容来过滤到外部含有的杂波，其具体的电路连接形式如图3.2所示：

图3.2系统外接+5V供电电路

另一种3.3V的电压在系统里面也是应用较多，其可以通过稳压芯片AMS1086CM-3.3来获得，外部的+5V的直流点经过稳压芯片以后会变成+3.3V电压，会给系统里面不同的电子元件来供电，其含有的基本电路原理图如图3.3所示，电路图中具有的C9、C13和C14都是具有电压滤波的功能。

为了可以准确的了解电源的状态，判断系统是否供电正常，在系统里面添加了一个电源指示灯LED，如果这些系统供电是正常那么这个等就会被点亮，同时为了给用户提供一个比较准确的时间，在电池插座部分安装一个纽扣电池对于实时时钟部分提供电能。

图3.3 +5V电压转+3.3V电压原理图

3.3WiFi部分设计

在1994年的时候因特尔、IBM以及微软移动提出串行USB接口，本次设计的系统含有两个USB主机接口，用来通过与WiFi ZC301摄像头与S3C6410处理器两个部分实现连接。这样的系统对于可以完全的兼容USB2.0协议，为了很好的节省系统的设计部分，内部含有的电压调节电路直接的连接到外部的+5V电源里面，之后在将+5V电压转变为+3.3V的电压，在芯片的外部含有12MHz晶体。

3.4以太网接口与串口电路设计

因为三星S3C6410处理器自身不具有一个网络接口，但是系统需要利用网络的预调试网络的通信系统，所以在系统里面的数据传输是基于WiFi的无线传输，这样软件与硬件的抗干扰USB网卡驱动的问题就被避免了，有线网络的部分也是实现了即插即用。

4.软件部分设计

嵌入式的系统是一套非常复杂的软件系统，其主要含有Boot loader程序、文件系统以及应用程序等软件系统组成。本次设计的嵌入式系统都是需要用到这些软件，结合本次项目设计的实际内容，本节内容组要介绍的为软件开发环境的建立，引导程序Boot Loader的制作以及Linux内核程序的裁剪。通过分析我们可以看出基于Linux操作系统的嵌入式系统软件组要含有三层结构，那就是驱动层、操作系统层以及应用层，这个里面系统的引导程序是系统被加电以后需呀执行的第一段程序，其组要执行的过程可以分为两个部分：那就是过程部分利用汇编语言填写，代码量非常的小，在上电以后ROM里面运行，含有的配置为与系统的处理器有关的寄存器，对于系统的时钟、总线时钟以及开门狗等部分进行设计，在外部链接SDRAM和Flash Rom存储设备进行配置等相关操作。第二个部分使用的为C语言进行编写，通常在RAM里面运行，主要使用的为执行系统的映像文件从ROM到RAM的转移，挂接系统中断等，之后再进入系统的根本任务里面。

（1）建立开发环境

Linux操作系统死一个在计算机运行的软件系统，不过嵌入式Linu操作系统对其进行改造，可以再嵌入式的CPU上面实现，例如ARM处理器等。对于嵌入式系统的开发需要建立一个立体交叉的编译环境，第一步为在PC上面安装Linux操作系统，完成安装以后连接到装载的交叉编译软件里面，本次设计的系统使用的就是ARM-Linux-GCC交叉编译环境，含有的交叉编译过程具体如图4.1所示：

图4.1交叉编译过程示意图

（2）Boot Loader移植

本次设计的系统含有的硬件资源如下：ARM处理器、ARM11芯片，同时本文基于ARM1176JZF-S核进行设计，运行的频率为533MHz，运行的最高频率可以达到667MHz。储存器的大小为128M，可以扩展到256M，在S3C6410处理器里面含有的移植过程具体如下所示：

将在网上下载好的源代码解压以后，tar xvfj u-boot-1. 1. 6. tar. bz2 -C，经过解压以后变成u-boot-1. 1.6文件夹。其含有的目录结构如下所示：

|--board-->与硬件平台有关，存放电路板有关的资源目录，例如含有d ave以及smdk2410等；

|-- CPU -->有关的硬件平台，存放与具体的CPU有关文件的目录，例如含有：arm720t、arm920t、i386等；

|-- lib_microblaze -->主要放置的为与ARM系统里面经常使用的文件，其具有的函数主要应用在ARM平台上面；

|-lib_generic ->所指的为通用的函数库，也就是系统里面所需要使用的函数都是需要放在这里面，含有拷贝函数memcopy，打印函数Sprintf等；

（4）Linux文件系统

在Linux里面并没有像Windows C、D、E那样的分盘概念，而是将所有的文件储存到一个分区下面，这样与Windows C盘非常类似，其将操作系统启动时需要的程序文件都存放到这个分区目录下面。这样做的目的为在正常的启动操作系统以后，其可以运行在一个比较稳定的条件下面，针对于初始化程序与应用程序的文件，这些文件合起来被叫做根文件系统。

对于分区上面放置的文件需要依据规定的格式放置，其被叫做文件系统的类型，例如fat32、yaffs等都被叫做文件的类型。

Linux操作系统对于目录文件的管理方式采用树状的结构，其他部分的分区文件都是需要挂接到根文件目录下面，通过含有的分区挂接就可以直接的访问这一部分的分区，比如说根文件系统被挂接到了根目录“/”下面，根目录就可以访问其含有的全部文件，例如其含有的/etc、/inckide等；同时在/mnt目录下挂接其他分区，这个目录就可以访问在本目录下面的所有文件。

结论

本课题的主要来源就是监测食品厂生产车间，作为视频传输点以及采集点的嵌入式系统，也就是客户机，其借助于嵌入式系统中所运行的陈旭来对远端控制客户端进行直线。在本文中使用的是Hny6410开发板中的核心板来当做硬件，来对自己设计的底层板模式进行设计，这就使得系统的开发速度得到加快，并使得成本大一大幅度减少，测试数据显示，设计对于预期的需求进行了满足，使得食品厂生产车间中所要求的卫生环境监控得以满足。

参考文献

[1]梁秀娟，张胜.基于V4L的摄像头实时视频采集实现[J].福建电脑，2011（09）

[2]郝宝芳，袁和刚.Linux环境下基于Socket的网络通信研究[J].电脑知识与技术， 2011（26）

[3]纪波，王辉，张亚军.基于嵌入式Linux的视频监控系统的实现[J].电脑知识与技术，2011（08）

[4]涂继辉，余厚全，佘新平.基于ARM的视频监控系统的设计与实现[J].长江大学学报（自然科学版）理工卷，2010（02）

[5]朱宁.嵌入式系统Linux及USB驱动开发[J].山西焦煤科技，2010（04）

无线通信的远程监控系统设计 篇4

随着社会的发展与电子科技的进步, 家庭防盗逐步成为越来越多家庭的需求, 也越来越多的受到人们的关注。设计具有能满足远程实时监控、成本低廉、稳定性好的远程无线监控系统具有广阔的市场前景和应用价值[1]。根据家庭防盗实际需求, 本文设计出将数据采集、远程接收、远程控制、自动拍照等功能集合在一起的远程无线监控系统。该系统具有资源利用率高、传输速率快、接入时间短等特点, 适合于间断性的、突发性的或频繁的小量数据传输的实时监控场合。

1 功能介绍

本系统采用无线通信网络对远程终端进行实时监测与控制。当监控现场出现非法入侵事件或者控制中心想查看监控现场状况时, 控制中心将利用无线网络发送控制指令来启动位于监控现场的摄像头拍摄现场图片, 并利用现有的GPRS网络将现场图片发往指定号码的手机, 完成现场监控功能。该系统主要功能包括:

(1) 控制中心可以通过发送控制指令实现远程监控, 在手机上对监控现场状况进行监控。

(2) 可以将系统设置为被动预防状态, 利用红外感应模块对现场进行人体感应监测。当出现非法入侵时, 红外感应模块将触发摄像头工作, 启动GPRS通信模块, 并将现场图片发往指定号码的手机。同时终端将自动拨打该电话, 使得终端可以对现场声音进行监听。

2 系统总体结构

该无线远程监控系统结构框图如图1 所示[2], 该系统主要由单片机系统模块、摄像头模块、GPRS通信模块、红外感应模块、电源模块等模块组成。

2.1 摄像头模块

本系统用于现场图像采集的PTC08 摄像头是一款集视频捕捉、图像采集、拍摄控制、JPEG图像压缩、串口传输于一体的图像采集处理模块, 其内置的高性能数字信号处理芯片实现了对原始图像的高比例压缩。摄像头拍摄的图片采用标准JPEG格式输出, 数据通过标准RS 232 串口与单片机相连, 此外自带的简单图像传输协议使得摄像头可以方便地实现与电脑以及各种嵌入式系统的连接, 并可以直接匹配标准PC机的串口电平。

该串口摄像头具有上电休眠功能, 即上电时只有通信接口和图片存储器部分工作, 耗电较多的图像处理部分处于休眠状态。向摄像头发出拍照命令前应唤醒然后再发送拍照命令, 图像处理部分开始正常工作。正常工作后, 除非接收到休眠命令, 否则摄像头不会自动进入休眠状态[3]。

在异步串行接口中, 一个字节数据由1个起始位, 8个数据位和1 个停止位组成。起始位始终为0, 数据位低位先发, 停止位始终为1, 最后发送。单字节0X4B数据发送时序图如图2 所示。

2.2 GPRS通信模块

GPRS是通用分组无线业务的简称, 具有通信速度快、永远在线、收费合理等优点, 使得GPRS通信模块在远程无线通信控制中得到广泛应用。本系统通过单片机控制GPRS通信模块进行数据传输, 一方面要求所用的GPRS通信模块能够连接到GPRS网络, 另一方面要求在GPRS通信模块支持实现TCP/IP传输协议, 以实现在Internet网络的数据传输。本系统的GPRS通信模块选用SIMCOM公司的SIM300S, 尺寸小、功耗低、性能突出。该模块内置TCP/IP传输协议, 省去了外部繁琐的编程, 同时它集成了标准的RS 232 接口以及SIM卡, 采用指令集通过串口对它进行初始化设置。

2.3 红外探测模块

为了满足在出现非法入侵时自动对监控现场进行拍照的需求, 本系统采用了HR-SR501 红外人体感应探测器。感模块工作电压范围可在4.5~20 V, 静态工作电流小于50 μA, 可通过跳线方式设置探测模块工作在可重复触发方式或不可重复触发方式。

当有人非法进入红外模块感应范围时, 红外感应模块输出高电平, 用以启动图像采集模块进行拍照, 并将所拍图片通过GPRS通信模块发往指定号码的手机, 实现远程监控系统自动对现场的实时监控。

3 软件设计

本系统的软件设计对象主要包括单片机与GPRS模块的串行通信、启动摄像头拍照及GPRS通信模块与监控中心的数据通信三部分。

软件主要实现的功能:系统上电后, GPRS模块初始化。当初始化注册登记成功后, 程序将进入主程序状态。监控系统进入工作状态, 等待接收来自于控制中心的控制指令, 同时利用红外感应模块检测是否出现非法入侵现象。如果监控系统接收到了来自控制中心的控制指令, 或者检测到有人非法入侵时将启动摄像头拍照, 利用串口将所采集到的图像传送至单片机, 并由单片机控制将图片通过串口传至GPRS模块, 利用通过GPRS网络传送至指定手机, 完成对现场的实时监控。系统软件设计流程图如图3 所示。

3.1 串口初始化

该系统是通过RS 232 串口连接摄像头、单片机系统与GPRS通信模块。当收到短信控制信号或红外感应启动信号时, 系统启动摄像头进行拍照。照片通过串口送往单片机系统, 单片机系统通过串口与GPRS通信模块相连, 控制GPRS通信模块完成将所拍照片通过GPRS网络发往指定手机, 实现单片机与GPRS模块的数据通信。

数据在串口中的传输都是以帧的形式进行, 串口工作在方式1, 数据位8 位, 起始位1 位, 停止位1 位, 波特率为9 600 Baud。串口的初始化主要包括波特率的设定和接收中断允许的设定。下面是设置串口工作方式的主要程序:

3.2 GPRS通信模块初始化

本系统的GPRS通信模块采用SIM300S。SIM300S上电以后, 网络指示灯的闪烁频率为64 ms ON/800 ms OFF, 表示SIM300S模块正在搜索GPRS网络。当模块已经连接到GPRS网络后, 网络指示灯将变为64 ms ON/3 000 ms OFF的闪烁状态。SIM300S连接到GPRS网络后, 可以通过单片机引脚对SIM300S的POWERKEY引脚输出一个大于1 500 ms的低脉冲, 用以开启SIM300S模块。下面是GPRS彩信的设置程序:

3.3 GPRS通信模块的数据传输

通过GPRS通信模块进行数据传输有短信模式和数据模式两类。SIM300S内部集成了TCP/IP协议栈, 对于与IP协议相关的程序则不必编写, 可以直接通过发送相应的AT指令发送指令与数据进行通信, 使用户利用该模块开发数据传输设备变得特别方便[4]。

GPRS模块对短消息的控制共有三种模式:Block模式、PDU模式和Text模式。由于本系统数据传输的最终目标是将采集的数据发送给监控中心, 因此采用较为简单的基于AT命令的Text模式进行数据的收发。AT指令以回车作为结尾, 响应或上报以回车换行为结尾。以下为设置接收手机的号码控制指令:

3.4 摄像头拍照

本系统的图片采集功能是通过采用PTC08 摄像头拍照来实现的。当单片机收到来自于GPRS通信模块或者红外感应模块的启动摄像头拍照的控制信号后将启动摄像头拍照。首先摄像头复位, 接着设置好拍照图片的大小, 然后执行拍照并通过串口获取图片, 并将获取的图片数据通过串口上传至GPRS通信模块通过GPRS网络发送至指定手机[5]。以下为启动摄像头拍照的指令:

4 系统测试

本系统的单片机分别通过串口与GPRS模块和摄像头相连, 因此要首先进行串口通信的测试, 通过后再对GRPS模块进行测试。先将GPRS模块与PC机相连, 通过超级终端发送短信到手机上, 以确定GPRS模块工作正常。设置串口波特率大小为9 600 Baud, 接着对GPRS模块进行握手测试、信号测试和注册测试。当GPRS初始化完毕后将要待发送的图片载入, 通过指令AT+CMMSRECP发送。待测试通过后, 再将各模块联合, 进行整体调试, 实现远程无线监控的功能。初始化测试界面如图4 所示。

5 结论

本系统通过标准RS 232 串口实现单片机控制GPRS通信模块和摄像头模块, 并扩展了红外感应模块。该系统实现了集远程无线监控、自动感应、信息存储及数据无线传输于一体的监控功能, 可将监控照片发送至指定的手机。

系统采用的AT指令解析及控制GPRS模块通信的方法可移植性和扩展性强, 并具有电路简单、系统成本低、响应速度快等优点, 可广泛应用于相似的远程无线控制系统设计。

参考文献

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[5]黄显澍.工程GSM短消息远程数据采集监控系统[J].微处理机, 2010 (6) :111-113.

远程无线管控体系的设计研究论文 篇5

随着我国航天事业的发展，测量船所承担的任务呈现高密度、高强度的趋势，造成码头期间的任务准备工作越来越繁重，面临着考核项目多、考核时间短和多船协调对标等现实情况，如何提高对标效率、确保安全可靠对标成为紧迫的课题。由于保密要求，原研制的远程标校控制系统无法接入现有网络，而铺设专网的耗资巨大，性价比低，也非首选方案。近些年来，无线通信已经成为信息通信领域中发展最快、应用最广的技术，广泛应用于家居、农业、工业、航天等领域，已成为信息时代社会生活不可或缺的一部分[1]，这种技术也为解决测量船远程控制标校设备提供了支持。本文通过对常用中远距离无线通信方式的比较，择优选择了无线网桥，采用了桥接中继的网络模式，通过开发远程设备端的网络控制模块，以及相应的控制软件，实现了测量船对远程设备的有效、安全控制。

2无线通信方式比较

无线通信技术是利用电磁波信号在自由空间中进行信息传播的一种通信方式，按技术形式可分为两类：一是基于蜂窝的接入技术，如蜂窝数字分组数据、通用分组无线传输技术、EDGE等；二是基于局域网的技术，如WLAN、Bluetooth、IrDA、Home—RF、微功率短距离无线通信技术等。在中远距离无线通信常用的有ISM频段的通信技术（比如ZigBee以及其他频段的数传模块等）和无线网络技术（比如GSM、GPRS以及无线网桥等）。基于ISM频段的数传模块的通信频率为公共频段，产品开发没有限制，因此发展非常迅速，得到了广泛应用。特别是近年来新兴的ZigBee技术，因其低功耗、低复杂度、低成本，尤其是采用自组织方式组网，对网段内设备数量不加限制，可以灵活地完成网络链接，在智能家居、无线抄表等网络系统开发中得到应用[2]。但是，对于本系统的开发而言，需要分别研制控制点和被控制点的硬件模块，并需通过软件配置网络环境，开发周期长，研制成本高，故非本系统开发的最优方案。

GSM、GPRS这种无线移动通信技术已经成为人们日常生活工作必不可少的部分，在其他如无线定位、远程控制等领域的应用也屡见不鲜[3]，但是由于保密、通信费用、开发成本等因素，也无法适用于本系统的开发。而无线网桥为本系统的低成本、高效率的研发提供了有利支持，是开发本系统的首选无线通信方式。无线网桥是无线网络的桥接，它可在两个或多个网络之间搭起通信的桥梁，也是无线接入点的一个分支。无线网桥工作在24GHz或58GHz的免申请无线执照的频段，因而比其他有线网络设备更方便部署，特别适用于城市中的近距离、远距离通信。

3系统设计

该远程控制系统是以保障测量船对远端标校设备的有效控制为目标，包括标校设备的开关机、状态参数的采集等，主要由测量船控制微机、标校设备、网络控制模块、主控微机以及无线网桥等组成。工作流程为测量船控制微机或主控微机发送控制指令，通过无线网桥进行信息传播，网络控制模块接收、解析指令，按照Modbus协议规定的数据格式通过串口发给某一标校设备，该标校设备响应控制指令并执行；网络控制模块定时发送查询指令，并将采集的状态数据打包，通过无线发给远程控制微机，便于操作人员监视。网络通信协议采用UDP方式，对于测量船控制微机、主控微机仅需按照一定的数据格式发送或接收UDP包即可。网络控制模块是系统的核心部件，是本文研究、设计的重点。目前，常用的网络芯片主要有ENC28J60、CP2200等，这里选用了ENC28J60，设计、加工了基于STC89C52RC单片机的硬件电路。通过网络信息处理软件模块的开发，满足了网络信息交互的功能要求；通过Modbus串口协议软件模块的开发，满足了标校设备监控功能，从而实现了系统设计目标。

3.1组网模式

无线网桥有3种工作方式，即点对点、点对多点、中继连接。根据系统的控制要求以及环境因素，本系统采用了中继连接的方式，其网络拓扑如图1所示。从图中可以清晰看出，这种中继连接方式在远程控制端布置两个无线网桥，分别与主控点和客户端进行通信，通过网络控制模块完成数据交互，从而完成组网。

3.2安全防范

由于是开放性设计，无线网络安全是一个必须考虑的问题。本系统的特点是非定时或全天候开机，涉密数据仅为频点参数，而被控设备自身均有保护措施（协议保护）。因此，系统在设计时重点考虑接入点防范、防止攻击，采取的措施有登录密码设施、网络密匙设置、固定IP、对数据结构体的涉密数据采取动态加密等方式，从而最大限度地防止了“被黑”。同时，采用了网络防雷器来防护雷电破坏。

3.3网络控制模块设计

3.3.1硬件设计

网络控制模块的功能是收命令信息、发状态信息，并通过串口与标校设备实现信息交互，其硬件电路主要由MCU（微控制单元）、ENC28J60（网络芯片）、Max232（串口芯片）以及外围电路组成，其电原理图如图2所示。硬件设计的核心是MCU、网络芯片的选型，本系统MCU选用的STC89C52RC单片机，是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，可直接使用串口下载，为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。ENC28J60是由M—icrochip公司出的一款高集成度的以太网控制芯片，其接口符合IEEE802。3协议，仅28个引脚就可提供相应的功能，大大简化了相关设计。ENC28J60提供了SPI接口，与MCU的通信通过两个中断引脚和SPI实现，数据传输速率为10Mbit/s。ENC28J60符合IEEE802。3的全部规范，采用了一系列包过滤机制对传入的数据包进行限制，它提供了一个内部DMA模块，以实现快速数据吞吐和硬件支持的IP校验和计算[4]。ENC28J60对外网络接口采用HR911102A，其内置有网络变压器、电阻网络，并有状态显示灯，具有信号隔离、阻抗匹配、抑制干扰等特点，可提高系统抗干扰能力和收发的稳定性。

3.3.2软件设计

网络控制模块的软件设计主要包括两部分，一是基于SPI总线的ENC28J60的驱动程序编写，包括以太网数据帧结构定义、初始化和数据收发；二是Modbus协议编制，其软件流程如图3所示。

3.3.2.1ENC28J60的驱动程序编写

（1）以太网数据帧结构符合IEEE802。3标准的以太网帧的长度是介于64~1516byte之间，主要由目标MAC地址、源MAC地址、类型/长度字段、数据有效负载、可选填充字段和循环冗余校验组成。另外，在通过以太网介质发送数据包时，一个7byte的前导字段和1byte的帧起始定界符被附加到以太网数据包的开头。以太网数据包的结构如图4所示。

（2）驱动程序编写

1）ENC28J60的寄存器读写规则由于ENC28J60芯片采用的是SPI串行接口模式，其对内部寄存器读写的规则是先发操作码<前3bit>+寄存器地址<后5bit>，再发送欲操作数据。通过不同操作码来判别操作时读寄存器（缓存区）还是写寄存器（缓冲区）或是其他。

2）ENC28J60芯片初始化程序ENC28J60发送和接收数据包前必须进行初始化设置，主要包括定义收发缓冲区的大小，设置MAC地址与IP地址以及子网掩码，初始化LEDA、LEDB显示状态通以及设置工作模式，常在复位后完成，设置后不需再更改。

3）ENC28J60发送数据包ENC28J60内的MAC在发送数据包时会自动生成前导符合帧起始定界符。此外，也会根据用户配置以及数据具体情况自动生成数据填充和CRC字段。主控器必须把所有其他要发送的帧数据写入ENC28J60缓冲存储器中。另外，在待发送数据包前要添加一个包控制字节。包控制字节包括包超大帧使能位（PHUGEEN）、包填充使能位（PPADEN）、包CRC使能位（PCRCEN）和包改写位（POVERRIDE）4个内容。

4）ENC28J60接收数据包如果检测到EIR。PKTIF为1，并且EPKTCNT寄存器不为空，则说明接收到数据，进行相应处理。

3.3.2.2ModBus协议流程

本系统ModBus协议的数据通信采用RTU模式[5]，网络控制模块作为主节点与从节点（标校设备）通过串口建立连接，主节点定时向从节点发送查询命令，对应从节点响应命令向主节点发送设备状态信息。当侦测到网络数据时，从ENC28J60接收数据包中解析出命令，将对应的功能代码以及数据，按照Modbus数据帧结构进行组帧，发送给从节点；对应从节点响应控制命令，进行设备参数设置。

4系统调试与验证

试验调试环境按照图1进行布置，主要包括5个无线网桥、1个主控制点、2个客户端、1块网络控制模块板以及标校设备等，主要测试有网络通信效果、网络控制能力以及简单的安全防护测试。测试结论：网络连接可靠，各控制点均能安全地对远端设备进行控制，具备一定安全防护能力，完全满足远程设备控制要求。

5结束语

无线远程监控系统 篇6

摘要：代轨道交通为广大市民提供了一种方便快捷的出行方式，随着轨道交通的发展，乘客对地铁车辆的运行舒适性有了更高的要求，车厢内的照明环境也越来越影响到乘客的乘车感受。为了推进可持续发展和节能减排进程，推广LED灯具在地铁上的应用，由现在智能手机上的自动调节亮度得到启发，设计研究一种通过光线的明暗强度变化自动调节LED灯亮度的系统。此系统以单片机为主控制器，通过组建无线信号网络进行无线信号传输，对LED灯具实现远程控制。通过本项目的研究有望提供一种结构新颖、成本低，使用寿命长，节电效果好，可靠性高的地铁LED照明方案，能长期有效地节约运营成本和维护费用，对保证轨道交通综合技术水平的提高有重大意义。

关键词：无线传输；LED；自动控制

1 研究现状

轨道车辆照明用电来自外部供电系统，轨道车辆的照明系统采用220V的交流电或110V的直流电具有很多优点，这样可以使得车载灯具及其它电器设备与普通市电照明的灯具具有良好的互换性，给相关产品的设计和研发带来极大的方便。在传统的照明具有有线固定式开关，颜色亮度大多不可调不可控，随着人们对方便的无线开关方式以及对室内灯色多彩多变的追求以及环保观念的增强，传统照明方式正向着无线控制、多变、节能的方向发展。同时，在实际的工程应用中，传感器网络开放性部署特点，使得节点极大可能遭受恶意行为的攻击和干扰。所以要采用一套系统的无线通信协议，以加强无线控制系统的健壮性。在利用外部供电220V的条件下，利用单片机数据处理，通过传感器和信号发射器的数据传输，实现对LED灯的无线控制。

2 自动调光原理分析

PWM（Pulse Width Modulation），脉冲宽度调制，简称脉宽调制。脉宽调制的原理是，控制对LED所施加脉冲周期不变，即脉冲信号的频率不改变，只改变周期的开关时间，这样周期内的高低电平所占时间会在周期的开关时产生变化，也就是占空比发生变化。脉宽调制的工作原理就是通过调节脉冲信号的占空比来调节通过LED的平均电压，进而控制LED的亮度变化。

通过PWM调光的优点有很多，比如调光的颜色不会有很大改变，即色偏小；可以得到更高亮度的灯光光照度，适合公共场合光照需要；通过PWM调光由于电压脉冲的频率不会改变，所以在调光的过程中基本不会出现频闪的现象；PWM可调制范围大，可以感受到很明显的光照度变化，脉冲的最大占空比与最小占空比的比值可以达到2950左右。

PWM调光也有其缺点，第一，它的实现需要配置PWM调光信号源，这样就会使成本高于模拟调光。第二，PWM调光容易使驱动电路产生噪音.

3 驱动芯片的选择

驱动芯片是驱动部分的核心，驱动芯片的选择尤为重要。本文采BTS7960驱动芯片。BTS7960驱动芯片通过驱动集成技术，将逻辑电平输入结构、电流取样诊断结构、转换速率调整器联接，并将失效发生时间，防止欠电压、过电流和短路结构连接到一个微处理器上。

4 LED照明系统整体结构设计

城市轨道交通车辆车厢的设计主要包括光照度采集设计，LED调光控制模块设计，主控制系统设计（单片机控制模块），无线传输模块设计，LED灯排的电路设计等。光照度采集模块中的光敏电阻负责采集来自地铁车厢的环境光强度，通过整流滤波电路以电信号的形式传输到单片机进行数据的处理，处理得来的信号经过调压滤波传送到NRF无线传输模块的引脚，NRF以传送字节的形式将控制信号传送到LED驱动电路控制模块，再经过驱动电路控制端的单片机信息进行处理，根据环境光强调制成对应的PWM占空比进行调制，对应的平均电流在驱动电路进行处理后驱动LED灯产生相应的光通量，整个系统形成闭环控制，将车厢光照度时刻保持在适应乘客的最佳状态。

度采集模块的2.4G无线信号，经控制模块单片机数据处理后进行PWM调制，形成对应的平均电流对LED灯排进行驱动，这一部分的工作是在驱动电路

如图，nRF接收到来自于单片机Flash的的信息，根据发送格式向驱动电路板上的nRF接收端发送指令。驱动电路模块的nRF信号接收器接收信号并将信号传送给驱动电路，进而控制LED灯排的亮度变化。

图 LED无线传输流程图

5 结论与展望

通过本次设计研究，发现了一种结构简单，成本低，设计方便系统的电路。电路的效率高；通过无线传输，控制PWM调节，按照此方法设计的系统能充分发挥LED的节能优势。缺点是电路缺乏过热保护模块，因为在LED工作过程中产生大量的热量，如果热量不及时散出，会影响到LED的寿命和发光质量，引起光衰等问题，因此，下一步的改进着重于自适应照明方面。

无线远程监控系统 篇7

许多厂矿通风机、水源井供水[1,2]、污水处理监控系统由于受到环境、地理因素等条件的限制,常处在离矿区本部 距离比较 远的地方,这类监控 系统一般采用有线通信方式和GPRS[3]通信方式与矿本部进行数据通信,这2种通信方式具有如下特点:

(1)有线通信方式采用铺设线缆的方式,通信可靠性和通信速率比较高,但是通信距离太长,存在着投资成本高、线路维护困难等缺点。

(2)GPRS通信方式的优点是不需单独铺设线路,前期投入资金较少,但是运行中费用较多,数据的传输速率和传输量很小,且该传输方式容易受气候条件的影响;在没有运营商基站的条件下,该传输方式无法应用。

针对以上通信方式的缺点,本文提出了一种新型的基于数传电台的无线远程监控系统,该系统采用无线数传电台作为传输介质,不仅可以传输数据, 还可以传输视频图像和语音信息。上位机采用组态软件控制现场设备,显示和处理各种数据。基于数传电台的传输方式相比有线通信和GPRS通信方式,具有数据传输可靠性好、速率高、数据传输量大和节省费用等特点。

1数传电台

数传电台是 数字式无 线数据传 输电台的 简称[4],即采用数字信号处理、数字调制解调,具有前向纠错、均衡软判决等功能的无线数据传输电台。 区别于模拟调频电台与Modem的模拟式数据传输电台,数传电台能够提供标准的通信接口,传输速率达19.2kbit/s,收发转换时间小于10 ms,具有场强、温度、电压等指示及误码统计、状态告警、网络管理等功能。

数传电台作为一种通信媒介,它可提供某些特殊条件下专网中监控信号的实时、可靠的数据传输, 具有成本低、安装维护方便、绕射能力强、组网结构灵活、覆盖范围远的特点,适合点多而分散、地理环境复杂等场合。

数传电台主要采用频分双工方式,由激励器单元、功放单元、接收单元、控制单元、供电电源、基带单元等部分组成,原理如图1所示。

(1)激励器单元:主要完成射频信号的调制和音频信号的处理。它由功率放大处理单元、数字锁相环、压控振荡器、电压放大器、功率调整电路、电源电路组成。

考虑到一般需要外接蓄电池作为电源,激励器电源输入可采用7809三端稳压器稳压,以提供较宽的电压动态范围。同时,也可采用多级低通滤波器来改善稳压和降噪效果。

(2)功放单元:主要任务是把激励器送来的射频信号进行放大,放大后的信号经过低通滤波器滤除高次谐波后送给双工器,最后通过天线发射出去。 如果天线出现开路或短路,那么功率将反射回来,此时检测电路将反射回来的信号进行检波,然后比较放大,再送一个信号给控制单元,由控制单元控制相关电路关断功放,以达到保护功放模块的目的。

(3)接收单元:可完成射频信号的解调和音频信号的处理。它一般由滤波器、选择回路、高级放大单元、双平衡混频器、一级放大单元、二级放大单元组成。

(4)控制单元:以ATMEGA64为核心来完成数传电台工作状态的控制,包括收发信机的频率合成数据,面板显示器、键盘的控制,工作频段控制,数传电台以及话音通信状态的控制等。

(5)基带单元:负责处理数传电台和计算机终端的数据交换。它以DSP芯片为核心,并以单片机及CPLD复杂可编程逻辑器件来组成控制和接口电路。同时以数模和模数转换以及运算放大器等构成信号与 数传电台 的接口电 路。 基带单元 采用DSP进行数字信号的调制与解调。

2系统设计要求

2.1项目现场情况

华润电力五间房煤矿位于内蒙古锡林郭勒盟西乌旗境内,水源井共5处,最近的水源井离矿本部10km,南北翼风井离矿本部15km,污水处理厂距离矿本部5km,水源井、风井和污水处理厂只通动力电缆,年最低气 温达 -38.6 ℃,年最大风 速为29m/s,冬季有冰雪覆盖,水源井、风井和污水处理厂区域无运营商信号基站。

2.2系统设计要求

通过无线远程监控系统,在矿本部调度室可以监测水源井、风井和污水处理厂的运行情况,当设备出现异常情况时,可以远程人工干预现场各设备的启停。

水源井工作方式设计为无人值守模式,要求根据矿区的用水情况自动开停水源井的水泵,且需测量管路的流量、压力、电动机的工作电压和电流等参数。 在水源井控制室设置控制台、摄像机和语音通信装置,用于矿调度室值班人员观察控制室设备的运行情况,方便检修人员和调度室值班人员进行通话。

通风机工作方式设计为有人值守、自动控制模式,每班设置值班人员一名,要求实现通风机的自动开停,风井的风量、风速、压力等参数的自动监测,电动机的工作电压和电流等电参数的监视。在控制室设置控制台、摄像机和语音通信装置,用于矿调度室值班人员观察控制室设备的运行情况,方便现场值班人员和调度室值班人员进行通话。

污水处理厂工作方式设计为全自动运行、有人值守模式,监控系统要求在矿调度室监测污水处理厂的自动控制系统、工业电视监控系统,能够在矿调度室与现场值班人员进行语音通信。

3系统硬件设计

根据系统设计要求,无线远程监控系统主要由水源井、通风机和污水处理等现场监控系统、无线数据传输系统和 调度室远 程监控系 统组成,如图2所示。

3.1现场监控系统

现场监控系统主要由控制器、各种传感器、视频监控、语音对讲分机等部分组成。

控制器按照系统的大小、功能不同而采用不同的控制内核,水源井监控系统以单片机[5]为控制核心,通风机和污水处理监控 系统以PLC为控制核 心[6]。控制器用于采集现场各种传感器的数据,并对这些数据进行分析和处理,按照预先设计的流程控制现场的各类开关、电动执行机构,保证生产的正常运转,控制系统提供标准的RS485或者以太网等通信接口,方便数据的远程传输。

视频监控选用高清摄像机,布置于厂区的关键部位,控制室设置硬盘录像机,用于存储视频图像。 压缩后的视频图像接入到无线数据传输系统中,再经系统远程传输到矿调度室。

语音对讲分机[7]主要用于维修人员、现场值班人员和矿调度室值班人员进行远程通话。

3.2无线数据传输系统

无线数据传输系统主要由供电电源、数传电台、 从站定向天线、避雷器(天线架在室外时)和主站全向天线组成。

供电电源主要将电网的交流电压转换为数传电台能够接收的稳定直流电压。由于现场条件的影响,将电源输入电压设计为交流165~285V,以应对现场供电电压波动。为使数传电台稳定工作,对电源的输出电压、输出电流也进行了处理。

数传电台是整个无线数据传输系统的主要设备,本文选用iNET300/900型电台。数传电台工作的频点低,具有很强的绕射能力和穿透能力,传输距离远,同时由于其 采用数字 信号处理 技术与FEC (Forward Error Correction,前向纠错)技术,所以具有较高的信号接收灵敏度,并能保证信号的可靠传输,且在低温环境、电网电压波动大的情况下能正常工作,更适应野外无线环境比较恶劣的情况。数传电台提供以太网和串口,配合视频服务器及其他设备,可以同时传输图像、话音和数据信息。

天线分为从向天线和定向天线,从向天线用作信号发射端,固定向1个方向发射频率信号;全向天线用于在信号接收端全向接收频率信号。当天线安装在户外时,还需要加装避雷器。

3.3调度室远程监控系统

远程监控系统主要是接收水源井、通风机和污水处理厂等现场监控系统通过无线数据传输系统传输过来的视频、语音和监控数据;视频数据经过解压缩处理,显示在综合调度大屏幕上,供调度室值班人员观察现场情况,语音信号接入矿调度通信系统,监控数据接入监控上位机。上位机选用成熟的组态软件将3个子系统的监控数据以动画、图像和文字等形式显示在大屏幕和调度显示器上。

调度室值班人员通过视频图像、语音信息和监控上位机监控画面了解现场设备运行情况,当现场设备工作异常时,值班人员通过语音和现场人员联系,必要时启动调度优先权直接控制现场相关设备, 以确保现场生产的安全。

4系统软件设计

无线远程监控系统软件设计包括现场监控程序设计、数传电台的软件设置和调度室远程监控程序设计。

4.1现场监控程序设计

水源井监控采用单片机为控制内核,利用C语言编写控制程序,程序流程如图3所示[8]。

通风机和污水处理控制都以PLC为控制核心, 软件编程采用PLC自带的软件编写,主要流程和水源井的监控程序一样。

4.2数传电台的软件设置

InSite无线系统网 络软件是iNET300/900型数传电台自带的一款配置和管理软件,可以对整个多址系统的基站、远程站、中继站和点对点系统进行监测控制;可以很方便地在办公室监测整个系统电台的工作状态,系统维护、参数修改均可通过该软件进行远程操作。该软件具有以下功能:

(1)内置RTU模拟器:可以用InSite将网络中任何电台的RTU模拟器打开,检查无线链路的质量和电台设置。

(2)远程电台设置:许多电台的参数可以通过无线信道远程设置,如输出功率、设备类型、发送接收频点、数据速率和格式等。

(3)监测无线电系统运行状态,诊断通信中的由电台、RTU、电源或传输路径引起的问题。

(4) 支持使用 编码操作 开关COS(Code Operated Switch):用1台PC机连接多个位于同一地点的基站电台。

4.3调度室远程监控程序设计

调度室远程监控程序采用成熟的组态软件设计,组态软件具有界面友好、设计简单、操作方便等优点,具有查询、监控功能,不同的登录帐号有不同的权限,可确保系统远程监控的安全性。调度室远程监控程序流程如图4所示。

5结语

基于数传电台的无线远程监控系统选用数传电台作为无线传输介质,具有抗干扰能力强、传输距离远、传输速度快等特点。该系统已在现场运行一年多,效果良好,解决了水源井、通风机和污水处理厂的数据远程传输问题。

摘要：针对现有水源井供水、污水处理等监控系统采用有线通信方式存在投资成本高、通信距离长、数据传输速率低、传输量小等缺点,设计了一种基于数传电台的无线远程监控系统。该系统采用数传电台作为监控数据、视频和语音信号的传输介质,保证了数据传输的可靠性和实时性;采用组态软件作为远程监控软件,实现了系统的稳定运行。

无线远程监控系统 篇8

1、系统主要设备及技术参数

该系统由网络日夜型摄像接受装置、超高倍率物镜、大功率红外激光器、图像传输系统软件、电源分配器等组成。

1.1 超高倍率物镜

为满足系统“远距离、低照度、高清晰”的要求, 超高倍率物镜的性能参数也应满足长焦距、高变倍比、大相对孔径、大视场、自动调焦、电动变焦、象差平衡好、体积小、重量轻等要求, 但这些要求本身就互相矛盾, 根据实际需求, 综合考虑物镜的远距比、中心分辨率、象差平衡等问题后, 系统所用物镜的主要技术指标如下:

焦距范围:12-660mm;

光圈范围:F4-360左右;

最大相对孔径:1:4.0;

水平视场角:31.65~0.56°。

物镜的成像质量可用调制传递函数 (MTF) 来评价。

图1是f'=660mm, F数为7时的MTF:

MTF是波长和F数的函数, 由图看出, 中心和边缘的像点都处在较好水平;且当光圈变小时, 由于衍射作用, 高频部分的MTF值有所提升, 符合系统昼夜使用, 高、低空间频率都有较佳的性能, 这样远景图像的细节、层次、轮廓的分辨能力基本保持在较高水平。

1.2 网络日夜型摄像接收装置

网络日夜型摄像机是系统的核心部件, 可考虑选用具有MPEG4、JPEG双通道数字信号输出, 同步现场监控和高清晰度录像, 内置网络接口可电脑远程监控, 数字降噪, 低照度等功能的数字摄像机。

主要技术指标如下:

全扫描方式:1280 (H) ×960 (V) , 12.5帧/秒逐行扫描;

部分扫描方式:960 (H) ×720 (V) , 25帧/秒隔行扫描;

MPEG4/JPEG双重输出功能;

水平清晰度:彩色600线, 黑白780线以上;

自动后焦 (ABF) 调整功能;

日夜转换功能;

最低照度:选配F1.4镜头时, 彩色模式1.0Lux, 黑白模式0.06Lux,

SENS UP模式0.002Lux;

网络接口 (10Base-T/100Base-TX) :可通过电脑远程监控;

FTP备份:SD记忆卡插槽。

1.3 图像传输系统软件

系统视频传输采用软件方式实现, 即在原有视频和图像实时录制程序的基础上编写新的视频客户端软件, 替代原先数字摄像机中随机带的视频软件。

该软件特点: (1) 可根据需要添加摄像机的控制功能, 能以一个统一的窗口实现视频的实时浏览、视频储存、回放等所有操作功能;同时能按当前网络带宽实现视频的再压缩并传输到指定服务器。 (2) 按当前网络带宽实现视频码流的再压缩, 因此对带宽要求更低, 提高了图像传输速率; (3) 实现了视频和图像双码流数据的储存与传输功能。

主要技术指标如下:

分辨率:640×480;

传输速率:10-20帧/秒。

1.4 大功率红外激光器

红外激光器作为夜间辅助照明光源, 应具有高亮度、高转换效率、高可靠性、高安全性、无红曝等特点。

主要技术指标如下:

红外波长:980±5nm;

输出功率:≮20W;

视场角:2~5mrad。

数值孔径是多模光纤的重要参数, 它表征光纤端面接收光的能力, 其取值的大小要兼顾光纤接收光的能力和模畸变、模色散的影响。该多模光纤激光器的数值孔径取值为0.12, 其对应的光纤端面接收角θc≈6.6°, 再经透镜 (f'=48~58mm可调) 准直后, 视场角约为2 mrad左右。

图2、图3分别是红外激光器的发射角及发射波长:

2、系统的关键技术探讨

2.1 双码流技术

目前, 困扰中国网络视频监控市场发展的主要因素就是缺乏良好的网络基础环境, 而双码流, 则是对网络视频监控的一次提速。

双码流, 顾名思义, 在视频服务器中同时并存两种码流。双码流是通过在编码端采用两种格式进行分别编码来实现的, 对包括芯片在内的硬件系统和软件操作系统提出了非常高的要求。目前解决方法有两种, 一种是采用更高主频的芯片来进行编码压缩处理, 通常至少要达到500M, 这样做的好处是成本相应稍低;另一种则是采用两片芯片, 一片芯片做一种码流, 这样做的优势则在于稳定性比较高。

传统意义上的双码流采用一种码流用于网络传输, 一种码流用于高品质实时存储, 同时兼顾本地存储和远程网络传输。本课题将双码流技术拓宽应用, 实时选定码流进行MPEG4高压缩比编码, 不仅实现了双码流传输、存储, 还涵括了任意选择码流实时压缩、并存。这种双码流的提出具有非常现实的意义, 它在现有网络瓶颈下兼顾了图象质量和传输质量。

随着网络建设的铺开, 基础网络建设不再成为IP监控的制约, 技术发展的最终阶段还将是单码流, 但是根据目前特殊化的需求, 采用这个方法有非常重要的现实意义, 可以突破网络瓶颈, 根据网络带宽实时选择码流格式, 达到前端高清存储, 同时保持对后端网络带宽要求较低。从技术上说实现双码流是一个难度, 要求研发人员对于MPEG码流的逻辑结构及协议有比较完整的了解;从成本上说实现双码流更是增加了不少的生产成本, 无论是采用高速单芯片还是双芯片体系。但由于带宽的瓶颈, 还有市场的要求, 不得不采用这种双码流的技术。双码流的技术在目前市场上会存在很长的时间, 尤其是在网络带宽不允许的情况下。

双码流的实现, 为本地存储掀启了新的一页。分别编码, 另行存储, 根据网络带宽灵活选择码流大小, 让本地高清存储与低码流传输并存有了可能。通过选择合适的硬件系统和解决体系, 能够实现自带硬盘存储。

2.2 远摄镜头的透雾功能

大雾天气对于视频监控有很大的影响, 特别是在交通、森林等领域, “雾”会造成有效视频监控距离大大缩短, 使图像变得模糊, 严重的情况下图像一片雪白, 使视频监控系统变得毫无用处, 透雾摄像机概念由此应运而生。

国外如松下、索尼、奥林巴斯、富士能等公司的远摄镜头都添加了透雾功能。全新的透雾解决方案一般采用高集成度设计方法, 通过在摄像机中放置专用的高精度光学转换器件、专用CCD成像器件, 配和最新技术研发的专用摄像机FP Processor, 从光学、电子、软件多方面构成一个光、电一体化的专家级视频透雾监控解决方案。同时TeraMage联合全球顶级的一体化云台摄像机制造厂商三神株式会社为摄像机专门配套设计了高性能、高精度云台防护罩、镜头系统, 使一个完美组合光、机、电多方面优秀性能的视频监控透雾解决方案。方案采用了影像增益引擎技术搭配影像优化电路, 能够自动侦测图像中的灰度雾像数据, 实时调整图形的动态范围曲线, 强化色彩还原度, 使该摄像机具备了彩色透雾功能, 可以在彩色模式情况下, 让迷雾中的景像清晰可见。

据介绍, TeraMage透雾解决方案可以实现在大雾天气视频监控能见度提高1.7-10倍, 有效解决雾天无法清晰监控的问题。

无独有偶, Anyvision公司 (HK) 创造性地给透雾摄像机增加了一个智能图像分析系统, 先对迷雾、脏污、雨水等各种现实环境进行大量的实际采样后进行仿真模拟, 然后采用模糊智能图像分析算法, 对图像进行分析判定, 再结合高性能DSP, 摒弃了透雾摄像机难掌握、难操作, 透雾效果不佳等弊病以达到迷雾图像清晰的目的。

但在实际应用中, 透雾摄像机所获取的图像效果并不理想, 相反由于运用范围太窄, 成本过高, 用户普遍反映无实际开发价值。资本的市场是趋利的, 采用高端昂贵的技术手段来解决偶发的事故确实不符合经济的发展模式。

这里介绍一种简便、实效、低成本的方法, 即利用大气窗口的原理, 在CCD前增加一片窄带近红外滤光片 (红外中心波长λ0=890nm, Δλ=3nm) 可有效解决透雾问题, 舍弃了复杂的光、机转换结构和软件处理系统。

下面图4、图5是两幅不加与加了窄带近红外滤光片的视频图像透雾效果的比较:

天气:雨雾天;目标:来富士广场 (上海西藏中路268号近福州路) 屋顶广告牌“Capitaland” (凯德置地) ;距离:4.84公里;模式:未加透雾功能。

其它条件同上;模式:加透雾功能。

结论:加了透雾功能的图像, 字母轮廓和广告牌横线如同经过勾画, 边缘清晰, 有层次感。

2.3 3G网络技术

对3G网络及标准的选择不仅要看其技术原理及成熟程度, 还要结合本国国情、市场运作状况等因素进行考虑。按目前联通、电信、移动的建设、运营状况, 结合网速、稳定性、资费等因素, 数据传输还是选用电信网络比较适合。

目前, 3G网络虽在传输数据量巨大的视频流时仍然存在着一些问题, 如可靠性不高、容易丢包, 带宽随时可能变化, 运行费用较高等等, 因此只能作为辅助传输手段, 诸多方面有待进一步提高。

好在, 电信还具有一个潜在优势, 就是将成为有线与无线混合电信经营商, 已启动了31个省公司核心网改造项目, 该项目旨在于核心网层面实现对CDMA+WiFi (C+W) 的统一认证和统一计费的支持, 对C+W用户数据、承载业务的统一管理控制, 从而为中国电信用户提供高性价比的融合业务和服务。这是国内首个C+W网络, 在固定移动融合的全业务运营领域具有示范意义。

表1列出了3G和WiFi的主要异同点:

显然, 3G网络可以利用WiFi高速数据传输的特点以弥补自己数据传输速率受限的不足, 而WiFi不仅可利用3G网络完善的鉴权与计费机制, 而且可结合3G网络广覆盖的特点进行多接入切换功能。这样就能实现WiFi与3G的融合, C+W在移动数据业务上的优点显而易见。

综上所述, 公共无线视频传输网络应当同时采用宽带无线接入系统与移动无线传输系统。宽带无线接入系统以其高容量、规模组网能力和长距离传输、价格取胜, 非常适合在平安城市、政府机关、工商企业等传输网络中的接入层、汇聚层 (及部分骨干层) 应用, 特别是在网络的接入和汇聚节点, 可以作为光纤的替代来使用。

2.4 视频压缩传输技术

系统的网络摄像机具有MPEG-4视频流及JPEG照片双重输出功能。

MPEG-4代表了基于模型/对象的第二代压缩编码技术, 它充分利用了人眼视觉特性, 抓住了图像信息传输的本质, 从轮廓、纹理思路出发, 支持基于视觉内容的交互功能, 实现了编码的连续性和可分级性, 并可根据网络的通信来控制视频图像质量。可以说, MPEG-4编码技术完成了从基于像素的传统编码向基于对象和内容的现代编码的转变, 很好地适应了多媒体信息的应用由播放型转向基于内容的访问、检索及操作的发展趋势。

为了进一步提高系统的图像传输速率, 系统软件既存储了来自网络摄像机的MPEG-4视频流, 同时将高码率的MPEG-4视频流转换成低码率的H.264视频流, 形成了整个接收、存储、转码、发送系统的软件架构 (图6) 。

Transcode模块处于整个系统的前端采集部分, 运行在视频处理笔记本电脑上。完成来自网络摄像机的MPEG-4码流的接收、存储、转码和发送工作。系统内部除了主线程以外, 还同时运行了接收、存储、转码、发送四个独立的线程。

几个线程之间的数据流关系如图7所示:

图像传输系统软件的组成:

接收部分:以组播的方式从网络摄像机接收实时视频;

存储部分:把接收自网络摄像机的MPEG4码流存储到本地硬盘;

转码部分:包括解码MPEG4视频和压缩成H.264视频流;

发送部分:将转码后的H.264码流通过3G网络发送到互联网上的视频服务器;

服务器转发:转发来自客户端的视频流;

远程视频接受:接受服务器转发的实时视频流。

3、结语

本项目的某些技术指标依赖于目前网络的设备能力是该项目存在的主要问题。鉴于目前我国移动、联通、电信等移动通信网运营商仍实施CCIR、CCITT、ITU-R等国际组织发布的视频编码方案, 虽然今年5月实现了3G转型, 网络状况能提供的稳定数据传输宽带已提升到M级, 但在实际应用时, 由于受到基站覆盖面、编码及受机终端的限制, 以及频带分配、网络堵塞等原因, 可能还达不到以上的带宽, 因此, 该项目根据特殊化要求, 为保证图像传输质量, 目前采用双码流方法还是具有非常重要的现实意义, 它既可以突破网络瓶颈, 根据网络带宽实时选择码流格式, 达到前端高清存储, 同时还能保持对后端网络带宽的低要求。但从技术上讲实现双码流是有难度, 其一对MPEG码流的逻辑结构及协议要有比较完整的了解;其二是无论采用高速单芯片还是双芯片体系, 实现双码流会增加不少生产成本。尽管如此, 双码流技术在目前市场上仍会存在相当长的时间, 尤其是在网络带宽不允许的情况下。

随着网络建设的铺开, 基础网络建设不再成为IP监控的制约, 技术发展的最终阶段还将是单码流。

再者, 由于视频通信协议不断地发展, 存在着支持不同协议的产品和网络, 这些产品和网络之间的兼容互通等问题也影响了视频通信的快速发展;另外, 在资费、计费和结算方面也不够完善和灵活。

这些问题, 一要靠基于IP的视讯网络在技术标准和协议方面, 服务质量要提高, 业务模型和市场定位要清晰;二要靠视频通信设备制造商在产品功能方面还需不断完善, 这样, 才能使交互式的视频通信健康发展, 加上系统本身不受山川、河流、桥梁、道路等复杂地形的限制, 因此在我国众多领域如电力系统、水利系统、油田厂矿、港区码头等, 以及森林防火、海岸监控、公安侦察、反恐处突等行动中都会有极为广阔的应用前景。

参考文献

[1]“无线移动图像传输在应急通信中的应用”.《警察技术》, 2009年第1期.

无线远程监控系统 篇9

前端一体化、视频数字化、监控网络化、系统集成化是视频监控系统的发展趋势。远程无线视频监控系统以图像压缩和无线传输技术为核心, 顺应了视频监控系统数字化和网络化的发展趋势。同时, 无线网络具有成本低、灵活性好、覆盖面广等优点。这些优势使得无线视频监控成为视频监控的最佳方案。

作为公共场所监控的重要组成部分, 视频监控对于加强公共场所安保、强化企业管理手段具有重要的实际作用。本文采用VFW视频采集和SOCKET视频传输技术, 构建了基于Ad Hoc无线自组网络的视频监控系统。首先给出了该系统的整体设计方案, 然后分别具体介绍了各个分系统的实现方法, 最后通过实验验证了本系统设计。

2. 系统设计方案

本系统采用VC++开发, 主要由视频采集模块、视频传输模块、视频显示模块和视频存储模块四个模块构成, 分别完成图像采集、无线传输、人工监控端显示和视频的硬盘存储等功能。视频采集模块和视频传输模块的发送部分在作为视频采集及发送端的电脑上运行, 视频传输模块的接收部分、视频显示模块和视频存储模块在作为人工监控端的电脑上运行。具体的结构如下图1所示:

以下分别介绍上述四部分的软件实现方法。

2.1 视频采集模块

视频采集模块运行在视频采集及发送端, 采用VFW (Video For Windows, Windows视频) 技术实现。VFW是Microsoft公司推出的数字视频软件包, 提供了一组库函数实现视频捕捉、压缩及播放等功能。VFW的优点在于它随着Windows操作系统一起安装, 不需要附带额外的库函数就可以运行。使用VFW进行视频采集的流程如图2所示。

MFC (Microsoft Foundation Classes, 微软基础类) 工程中并不包含VFW库, 因此在进行视频采集之前要加载库函数。成功导入库函数后下一步是创建视频预览窗口及连接驱动。创建视频预览窗口需要开启新线程而不在主线程中进行, 因为如果视频采集与数据处理在一个线程中运行会导致程序一直在进行视频采集而无暇进行数据处理。连接驱动时需要设置设备的驱动号。设备的驱动号是程序连接摄像头的门牌号, 若没有设置正确的驱动号则程序无法正常找到摄像头进行视频采集。驱动号的取值范围是0~9。在仅有一个摄像头的情况下, 该驱动号默认为0。如果有多个摄像头且无法确定各个摄像头驱动号, 可通过结构体CAPDRIVERCAPS得到设备的驱动号。

若连接驱动成功, 系统在设置预览后就可开始视频捕捉。若连接驱动没有成功, 则需退出程序。为防止在退出时发生内存泄露等问题, 应销毁视频预览窗口句柄。

在视频采集程序中需要对采集到的视频进行处理以方便传输, 因此可以使用cap Set Callback On Frame函数设置预览回调函数。在回调函数中将帧图像保存成位图, 视频采集设备每采集到一帧图像就会调用一次回调函数进行位图的保存。

2.2 视频传输模块

在本系统中, 视频数据采用无线网络进行传输。采用无线网络节省了有线线路的铺设费用。在故障排除与维修时方便易行, 有效地避免了设备的损害问题。同时, 监控节点的增加或减少更加灵活, 一旦更改监控节点, 系统的调整速度更快。

本系统中视频传输采用套接字编程实现, 使用UDP (User Datagram Protocol, 用户数据报协议) 的广播传输无连接协议。视频发送端和人工监控端的套接字需要设置为广播类型。由于UDP是一个无连接协议即正式通信前不必在通信双方之间建立连接, 因此在视频传输过程中不必对视频发送端进行绑定和监听。人工监控端可以直接从广播地址上接收消息。视频传输模块的流程图如图3所示。

视频传输的基本单位是一帧图像, 在回调函数中已经将帧图像保存成位图。视频发送时只需找到位图并将位图数据读出到内存空间中。人工监控端接收到位图数据后将其写入位图文件, 随后进行图像显示和保存。

在视频传输过程中, 视频发送并不是一直都在进行。人工监控端需要发送请求信号, 视频发送端接收到请求信号后才会进行数据传输。人工监控端发送请求信号的时间间隔由定时器来设置。例如人工监控端先发送一个请求信号, 然后查询是否接收到位图。若是没有接收到位图则持续查询, 反之则将该位图显示到人工监控端的对话框中。位图显示结束后开启定时器延时一段时间, 然后再发送下一个请求信号。

结束符用以表征一帧图像传输结束。视频发送端在图像数据传输完成后发送结束符告知人工监控端该帧图像已发送完成, 人工监控端在接收到结束符后就会停止数据接收并关闭位图文件。

2.3 视频显示模块

视频显示模块运行在人工监控端, 采用MFC工程中的图像控件实现。在图像控件上进行视频显示的实质是位图的显示。人工监控端将接收到的位图被保存在内存空间内, 视频的显示就是把这些位图以一定的速度显示在图像控件上。位图显示的速度为15帧每秒, 由定时器进行控制。视频显示模块的流程图如图4所示。

视频显示模块需要将位图载入到设备上下文环境中。如果直接调用Select Object函数将位图选入设备上下文环境, 位图的显示会导致屏幕闪烁。为了避免屏幕闪烁, 应该在内存中建立一个缓冲空间即内存设备上下文环境。内存设备上下文环境通常也被称为兼容性设备上下文环境。因此在视频显示程序开头应建立一个与程序当前显示器兼容的兼容性设备上下文环境。然后, 调用Select Object函数将位图载入兼容性设备上下文环境中。最后把兼容性设备上下文环境中的位图数据复制到设备上下文环境中。这样在监控主机的图像控件中就可以看到按一定速度更替的位图了。

由于兼容性设备上下文环境占用了内存空间, 所以在使用结束后应该将其销毁以免泄露内存空间。

2.4 视频存储模块

视频存储模块在远程无线视频监控系统中主要完成视频的硬盘保存功能, 以便于进行事发后的监控录像查询。作为历史数据和重要证据, 视频存储需要有较高的准确性。

视频存储与视频发送的过程基本相反。视频发送是将视频流按帧分开传送, 而视频存储则是将以位图形式保存的帧图像放到一起组成视频流。视频存储模块的流程图如图5所示。

在进行视频保存时需要调用大量AV I函数, 例如使用AVIFile Create Stream函数创建AVI视频流、使用AVIStream Write函数向AVI视频流中写入数据等, 因此应该在程序开头初始化AVIFile函数库以便使用AVIFile函数库中的函数。

人工监控端在视频传输过程中收到位图后将其保存在了磁盘中, 在进行视频保存时需要将这些位图的数据读出后写入AVI视频流。首先, 读取位图数据。以只读方式打开位图文件以免由于误操作而损坏位图。由于此时还没有创建AVI文件, 因此将位图数据保存在内存空间中。接着, 创建AVI视频流并进行视频流的压缩方式、视频每帧的大小、每秒视频帧数等参数的设置。最后, 将保存在内存中的位图数据写入AVI文件流。写入完成后关闭AVI文件流, 释放AVI文件指针, 释放保存位图数据的内存空间。

3. 实验

为验证设计的有效性, 本系统首先在PC机上实现, 摄像机采用罗技公司C310摄像头, 无线网卡采用TP-Link公司的TL-WN951N。当通信两节点间距离大约50米时, 客户端能够正常接收服务器端发送的帧图像, 通信状况良好。通信结束后, 人工监控端保存了此次通信的全部视频。

接着, 我们对监控系统进行了两组对比式性能测试, 测试内容是:系统对静态环境及动态环境的监控效果对比, 监控系统通信双方之间有障碍物及无障碍物的监控效果对比。

第一组测试结果:上图6为系统对静态环境的监控效果图, 图7为监控范围内存在移动物体时系统监控到的移动物体位置变化图。

第二组测试结果:在通信双方之间没有障碍物时, 人工监控端接收并能正常显示的图像占视频采集端采集图像数的43%。当通信双方之间存在障碍物时, 这一比例下降至28%。

4. 结论

本文介绍了基于VFW视频采集和SOCKET视频传输技术的远程无线视频监控系统的总体构成, 并对各个分系统的设计方案进行了详细分析。经重复实验检测, 本文所设计的无线视频监控系统运行情况良好, 为该系统的应用奠定了技术基础。

摘要：无线视频监控是一种新兴的视频监控技术, 是视频监控领域的研究热点。本文介绍了一种基于VFW视频采集和SOCKET视频传输技术的远程无线视频监控系统, 详细给出了系统各模块的设计方案, 并通过实验验证了设计的有效性。该系统可被应用到工厂、教室、银行等场所的图像监控任务中。

关键词：无线网络,视频监控,VFW,SOCKET

参考文献

[1]张可义, 岳秀江, 韩立新.视频监控系统工程应用研究[J].制造业自动化, 2007, 29 (03)

[2]李可一, 刘志芳, 周凤华.基于VFW的AVI视频文件压缩与解压缩方法研究[J].信息与电脑 (理论版) , 2010, (03)

[3]林立忠, 张惠涛, 段丽英.新型嵌入式网络视频监控系统的设计[J].制造业自动化, 2010, 32 (10)

[4]曹贝贞, 李志康, 薛松.基于无线网络技术的数字视频监控系统[J].计算机工程, 2007, 33 (01)

[5]芦跃峰, 姜昌金.网络视频监控系统的研究与实现[J].制造业自动化, 2004, 26 (08)

[6]郭广明.基于S3C2410A的嵌入式远程视频监控系统的设计[J].科技管理研究, 2010 (14)

无线远程监控系统 篇10

GSM/GPRS网络以其覆盖范围广、服务质量好、可靠性高、成本低等优点成为目前远程监控最流行的通信方式。但是由于数据传输速率的限制,没有或无法解决实时大数据量处理、无线远程实时通信等问题,其应用受到很大的限制。这样基于3G网络的远程无线监控系统就应运而生,特别是直观、方便的无线图像移动监控成为可能。所谓3G,是将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合起来的新一代移动通信系统,它采用先进的空中接口技术、核心包分组技术、高效频谱利用技术,实现了实时视频、高速多媒体和移动Internet访问等业务[2]。由于3G网络的推广应用,使得基于移动通信网络的远程监控系统的应用范围得到了进一步拓展。

本文针对工业监控、交通管理、环保监测、智能家居等诸多行业或领域对远程无线测控系统的需求,依托移动通信网络构建了一个基于SMS或GPRS业务或3G业务的远程无线数据传输系统。

1 监控系统总体方案

1.1 系统结构组成

该监控系统由监控终端和监控中心组成[3],如图1所示。监控终端主要由微控制器、无线通信模块、图像压缩模块和电源模块组成。监控终端的主要功能是:一方面微控制器接收外围设备送来的监测数据或图像压缩模块送来的图像数据,进行分析处理,将数据打包后,通过无线通信模块接入移动网络进行数据传输;另一方面无线通信模块接收监控中心的的控制指令,送给微控制分析处理后执行对外围设备、图像压缩模块或无线通信模块的控制。监控中心主要由计算机和服务器组成,主要完成控制指令编码,监测数据和图像数据解码、显示、记录等功能。

1.2 系统功能

系统设计综合考虑了通用性、安全性、技术兼容性等因素,硬件尽量采用通用元器件和标准接口,增强系统的通用性;软件采用模块化设计,便于移植和升级。系统设计坚持“操作使用方便、适用行业领域广、技术扩展性强”的设计思想。系统主要功能有:

1)支持多种数据传输方式。系统支持SMS,CSD,GPRS,3G等多种通信业务,可根据需要选择,各种业务相互补充,提高了数据传输的可靠性和系统的适用范围。

2)具有数据共享功能。监测数据除能传输到监控中心外,还能根据需要分发到其他指定用户,适用于应急测控作业。

3)具有跟踪定位功能。系统采用嵌入式GPS设计,适用于移动目标的监控。

4)具有网络技术升级的兼容能力。移动通信网络处于不断发展中,该系统设计立足于成熟的GSM/GPRS网络,并能应用于3G网络,对于网络升级应具有很强的兼容能力。

2 监控终端硬件设计

2.1 硬件电路结构

监控终端硬件电路采用MSP430F149作为整个系统的控制芯片,采用SIMCOM推出的3G模块SIM5218作为系统数据传输的无线通信模块。监控终端硬件电路[4]主要由稳压电源电路、通信模块接口电路、图像接口电路、单片机控制电路等组成,电路结构如图2所示。

系统工作原理是:图像传感器采集的原始图像信号经压缩处理后送给主处理芯片,主处理芯片再将图像数据和外部设备的监测数据按通信协议进行封装打包后,发送给无线通信模块,由无线通信模块接入移动网络实现数据传输,监控中心通过一定方式接入移动内网或Internet网络,实现数据接收,完成数据的传输过程[5]。

控制电路是整个监控终端的核心,完成对外围其他电路的控制,以及数据编码和打包发送等功能,这就要求主控制芯片有较快的处理速度、较大的存储容量、丰富的外围模块,并且要有较低的功耗。根据这些要求,系统设计选用MSP430F149作为处理器。MSP430F149是一类具有16位总线的带Flash的单片机,由于其高集成度、超低功耗、超强处理能力、丰富的片上外围模块、方便有效的开发方式和高性价比等突出优点受到广大技术开发人员的青睐。

2.2 无线通信模块接口电路

目前,通信模块种类繁多,通过比较选取了SIMCOM公司的SIM5218作为监控系统的通信模块。SIM5218是SIMCOM公司最新推出的一款WCDMA/HSDPA/GSM/GPRS/EDGE模块解决方案,内嵌TCP/IP协议栈,最大支持下行速率7.2 Mbit/s和上行速率5.76 Mbit/s的数据传输服务,而且具有更宽的工作频带和工作温度范围,同其他同类产品相比,具有更高的性价比,所以更为适合基于GSM/GPRS/3G网络的远程无线监控系统。同时,它还提供了功能完备的系统接口,包括UART、USB2.0、GPIO、I2C、GPS、摄像头传感器和内嵌SIM卡等。用户只须投入少量的研发费用,在较短的研发周期内,就可集成自己的应用系统。

本系统选择SIM5218作为无线通信模块,是因为其具有下特点,符合系统“便于技术升级和功能扩展”的设计思想。

1)支持2G,2.5G或3G网络,可工作在GSM,GPRS或WCDMA模式;

2)支持multi-slot Class 12标准,GPRS mobile station class B;

3)GPRS数据传输下载时最大速率85.6 kbit/s,上传时最大速率42.8 kbit/s;

4)编码方式支持CS-1,CS-2,CS-3,CS-4等;

5)内嵌通过AT指令控制的TCP/IP协议栈,支持PAP协议,通常使用PPP协议连接;

6)全速USB 2.0,支持UART;

7)支持GPS定位;

8)支持电压范围:3.4~4.2 V;

9)尺寸小:58 mm×26 mm×4.5 mm;

10)工作温度范围宽:-20℃~+65℃。

无线通信模块接口电路主要由自动启动电路、状态显示电路、串行接口电路、USIM卡接口电路等几部分组成[6]。接口电路组成如图3所示。

3 监控终端软件设计

3.1 软件组成

监控终端软件主要采用上、下两层服务程序来实现系统控制和无线通信功能。下层是串口服务程序,主要是以中断方式发送上层封装的数据,或以中断方式接收数据并传递给上层服务程序。上层是主处理程序,可以分为两部分:一是系统初始化,其中包括串口设置、无线通信模块启动、AT命令完成模块基本设置;二是功能程序模块,包括控制指令解析、通信功能操作、数据封装、数据发送等模块。软件组成如图4所示。

单片机编程是在底层串口中断程序的基础上,通过主处理程序调用相关函数模块,实现相关功能,主要包括短消息收发功能、GPRS/3G数据传输功能,GPS跟踪定位功能,以及监控终端控制和外围设备控制功能。

初始化程序主要完成串口设置、通信模块启动、通过AT命令对通信模块进行基本设置和通信功能检查等操作。

主处理程序通过对控制指令解析,根据指令要求启动/停止相关通信功能或执行对外围设备的控制以及通信模块的工作状态控制。

串口程序主要是以中断方式完成数据发送和接收,并设置相关标志通知主处理程序进行数据处理。

短消息收发程序主要功能是将发送数据按通信协议进行封后以短消息方式发送;将接收到的短消息传递给主处理程序进行指令解析。为了保证每次收到的短消息能够被及时处理,应通过AT命令设置短消息接收为串口直接接收,即收到短消息时不经过SIM卡存储,而是直接发送给串口,以便于单片机能及时处理。

GPRS/3G数据传输程序模块主要负责通信连接的建立和断开、按照通信协议进行数据封装,并实现数据发送功能。

GPS定位程序模块主要是通过串口接收GPS数据,并按通信协议封装后传递给短消息发送程序或GPRS/3G数据传输程序实现定位数据发送。

3.2 程序工作流程

单片机上电后对各寄存器和外围电路进行初始化设置,然后进入低功耗状态扫描等待,退出低功耗是通过串口1接收中断实现的。当有串口1接收中断事件,说明监控中心有控制指令到来,则立即设置接收标志并存储接收到的数据,单片机退出低功耗响应串口1中断接收程序。主处理程序对接收数据进行解析,判断指令类型,并执行相应的控制操作。不同的指令处理过程是不一样的,程序工作流程如图5所示。

1)若是外围设备控制指令,则通过串口0将指令编码发送给外围设备进行控制操作;

2)若是通信功能控制指令,则执行相关控制操作并存储相关配置参数,如启动/停止数据传输、启动/停止图像传输、启动/停止跟踪定位、数据传输方式切换等;

3)若是无线通信模块控制指令,则通过串口1发送AT命令给通信模块,如通信连接建立/断开、数据传输激活/休眠,GPS定位启动/停止,以及其他改变模块工作状态的控制操作等。

若系统在一定时间内没有发送数据则会自动进行入低功耗状态,等待监控中心的下一次控制操作。

3.3 数据包封装结构

为了区分不同数据,保证数据传输可靠性,屏蔽垃圾信息,系统设计需要定义数据传输协议[4,7],以达到双方都能理解数据内容的目的。为了使得编程简单,上下行数据包采用相同的封装结构,如图6和表1所示。

因为串口的发送缓冲器和接收缓冲器相互独立,所以无须区分上行与下行数据,只需要分别读取相应的缓冲器即可。对于上行或下行不同的数据类型,Info_ID字段采用不同的编码,不同的数据类型Data_Length字段内容也不一样。

设置“开始标志”和“结束标志”主要是为了防止引起混乱,因为对于每一个数据包其格式是确定的,无论在数据包的开始标志和结束标志之间出现什么内容,都会按照格式读入数据,这样就不至于引起混乱。

4 小结

该系统将高性能、低功耗处理器与可同时支持多模式多频段的工业级无线通信模块相结合,选用可同时支持2G,2.5G,3G的无通信模块,使得系统不但能应用于GSM和GPRS网络,也可以应用于3G网络。同时该通信模块内置GPS,使得该系统具有独立的跟踪定位功能,非常适合于移动目标监控。另外该系统留有图像数据接口,非常方便于图像传输功能扩展。该系统具有体积小、重量轻、安全可靠、接口简单、操作方便、技术兼容性好等优点。

参考文献

[1]邢建春,方虎生,王平,等.基于GSM通信技术的无线测控系统设计[J].计算机测量与控制,2004(4):345-348.

[2]ANDERSSON C.GPRS and 3G wireless applications[M].[S.l.]:JohnWiley&Sons,Inc,2001:29-79.

[3]韩亚东.基于GPRS技术的无线远程监测系统的研究与设计[D].武汉:武汉理工大学,2009:12-18.

[4]罗诗风.基于GPRS的数控机床监控系统的设计与实现[D].长沙:湖南大学,2008:30-49.

[5]张勤,何维,李潜杰,等.基于3G的双模远程视频监控系统设计[J].电视技术,2009,33(8):95-98.

[6]张凤传,苗玉彬,刘印锋,等.基于GPS/GPRS/GIS的智能公交监控系统[J].计算机工程,2008(22):277-279.

无线远程监控系统 篇11

摘要：无线传输技术在录井远程终端的应用为综合录井技术的发展注入了新的生机和活力，常规录井远程终端具有电话网、以太网、视频網等3种通信网络，本文在对当前录井现场远程终端信息传输现状进行分析的基础上，对采用无线传输技术实现“三网合一”的系统设计进行了探究。

关键词：无线传输技术；录井现场；远程终端

我国录井现场和通信终端连接多是通过电话网、以太网和视频网等网络，在布线中相互独立，需要单独布线安装，影响了远程操控和安装调试难度，特别是硫化氢富集区块油田开发中钻井工作、生活区域距离录井仪器工作区距离较远，增加了安装应用难度。而视频网、以太网信号线超过100米会出现信号衰减、视频图像模糊等问题。因此，有必要结合油田现场和录井远程终端信息传输现状分析，对无线传输技术应用进行探究。

1 油田录井现场及远程终端信息通讯技术现状

在传统油田录井现场和远程终端信息通讯中，服务端一般设置在综合录井房内，客户端设置在具体钻台、地质监测房、钻井队长控制室等部位，相互间需要“三网”进行连接，分别布线安装。但是，“三网”分别布线安装造成线路均需要进行有线安装，在录井现场需要布置3种网络线路，增加了录井通信传输成本，浪费了工作时限；个别录井工作中，在综合录井房与监督房布线连接中要在井场入口穿过，穿越段布线一般采用架高的方式从通道上部穿越，但基于录井现场各类作业车辆来往频繁易造成信号线路挂断，应用逐渐减少，还可以在入口地下挖设地埋管道，将信号线路从地下布线，但该方法在线路出现故障需要检查维修时，修复和检测比较困难；个别录井现场综合录井房和监督房间距离大于100米，视频信号因严重衰减和失真，造成偏色、模糊等问题，影响了网络信号的稳定性。

2 无线传输技术在录井现场和远程终端的应用

2.1无线传输技术在录井现场的应用情况

2.11油田录井现场无线传输技术的设计思路

在综合录井现场，实现“三网合一”设计思路为：以“一点对多点”方式安装多个无线交换机，形成覆盖录井现场的无线网络，在需要地点设置无线网络终端机，利用终端机将实现“三网合一”，取代传统的三网有线传输系统，保证信号传输质量，延长信号传输距离，缓解分离布线造成的施工困难。

2.12油田录井现场无线传输技术的基本组成

利用无线传输技术进行录井终端连接，核心是设置具备无线信号发射功能的无线交换机，实现双绞的网络信号传送，经过无线信号交换编译后，将各类通信有限电信号转换为以无线电信号进行发送和传输的通讯网络，实现录井现场和终端无线网络覆盖。根据实际录井信号传输需要，通过不同功率的选择实现不同范围和程度的无线网络覆盖。一般情况下，无线传输系统无线交换机要设置在网络终端机内部。在设施构成中，整个无线网络中心设置在综合录井房内，是整个无线网络的远程控制终端，设置避雷针、无线传输终端、各向天线、电话、计算机等设备；客户端设置在地质监督房、钻井队长控制室等区域，主要设备为定向天线、计算机、云终端、无线网络终端机和显示器等。

2.13油田录井现场无线传输技术的主要设备和模块

一是无线网络终端机。是无线传输技术的应用核心，可实现无线网络信号的接受和发送，以及无线网络信号与电话信号、以太网信号、视频信号的自动转换，可根据需要输送到显示器、计算机和模拟电话机等设施终端。主要包括网络语音网关、无线接入、数据交换、视频终端等模块，在各模块也有对应接口进行连接，同时还包括防浪涌、防雷击等安全模块。各模块供电端口要连接电源输出接口，电源输入端与防浪涌、防雷击等模块连接。各模块的作用，网络语音网关模块主要是实现与电话机的连接并转化模拟信号和数字信号，在编码后形成无线网络数据包；视频终端模块与显示器连接，可实现视频网络监控功能；接入模块连接天线，可接收和发射无线信号。

二是网络语音网关模块。该模块使用VOIP语音网关，在将信号压缩打包后使数据包通过互联网电话进行语音信号传输，利用IP数据进行语音发送，实现语音、视频、传真等数据发送。通过将普通电话机连接和设置在模块内，可实现语音压缩编码和内部免费通话等功能。具体工作中，VOIP网络电话利用互联网打电话的方式实现无线信号传输，在网络电话机连接到ADSL、LAN等宽带接头并设置相应IP地址后就可以进行信号通讯。该模块具有任意拨号、拨打简单等优点，信号通讯质量较高，仅需占用6-8kbit的带宽就可实现高质量传输，且无需设置软件交换平台进行数据传输支持，应用比较方便。

三是视频终端模块。无线传输技术在录井终端应用核心是Mini网络计算机，在与显示器、键盘等设备连接后可组成计算机，可利用一体化软硬件设置实现便捷的维护管理。利用VDP技术就能共享无线网络范围内的主机资源，无需在桌面终端通过Windows许可就可实现通讯。在具体应用中，要在网络计算机终端安装附带软件，在连接显示器等设备后实现计算机功能，完成各项业务操作。通讯网络服务端可以对终端进行统一管理，实现终端“零”维护，可将终端数据存储在中心主机，提升通讯数据安全性和共享性。终端机身仅需10cm×10cm×1.5cm的空间就可安放，可悬挂在显示器背面。

2.2油田录井现场无线传输技术的应用成效

无线传输技术实现了录井信息的有效共享和标准化处理，可对录井工程事故实现远程预报和判别，对录井资料进行远程审核，并能在钻井取芯中实现多井、多层位远程对比优选层位，提高了油井调度管理成效。具体工作中，该技术安装使用比较方便，解决了“三网”布线安装穿越井场入口等难题，在优选无线网络接入设备功率后，通讯距离可延长到2000米，无信号衰减等问题。同时，无线通信技术还改进了VGA视频监控方式，录井人员可随时调用录井资料，特别是在钻井监督中对气测、地质、岩屑等动态数据的浏览，提升了录井工作成效。

3结论

综上所述，传统油田录井终端通信存在诸多问题，通过在录井远程终端利用无线传输技术，改进了录井远程终端通讯连接方式，可以提升录井通信成效，更好地服务于油井生产。

参考文献：

[1]吕志刚.陕北油田录井中计算机的应用与探索[J].延安职业技术学院学报，2010（02）.

[2]夏永松，杨建华.基于CDMA1X网络的视频传输系统设计与软件实现[J].测控技术，2009（05）.

[3]魏跃峰，王双才.对国内录井软件的改进建议[J].录井工程，2006（01）.

燃气无线远程抄表系统分析 篇12

1 燃气无线抄表系统设计

1.1 拓扑结构设计

为实现整个系统的功能, 数据收集层所配置的无线路由器自建网部分就成为了整个系统的核心。实现数据的收集和传输必须通过不同的路由器来完成。图1为无线路由器的树枝状拓扑组织, 其拓扑更加便于信息的补充。最重要的优势就是每个环节所设置的硬件及功能连接电源后可以自行建网, 其中若任何一个路由器出现状况, 无需人员介入其下层的路由及燃气表可以自行通过相近的路由实现通讯连接。

图1中若路由2出现故障, 其下层路由就会出现图2或图3两种连接方式。

1.2 路由协议设计

无线路由的自行组网及数据传递的功能就是路由协议的首要目标, 设计时必须遵循以下规则: (1) 为减轻路由压力建网时只用考虑各节点与集中器所存在的数据交换。 (2) 集中器作为数据传输的目的节点与源节点, 必须拥有最高权限, 其它路由的权限均相等。 (3) 自行计算最佳路径选取最佳联网方法。 (4) 规避信息的单一循环。

由此, 为所有路由设计一张路由网络表, 此表由8个项目构成一个条目, 条目内容详见表1。

表1中IP为路由地址;ID为识别号;Next hop为下一跳;Level为级别;Type为类型;State为状态;Inactive timer为脱离定时;Jreply timer为备用定时器设置。参照数据层特征, 完善数据传递规则, 用帧为单位实现数据传递, 一帧数据所包含的长度在二百五十六字节以内。

2 线路由硬件电路设计

无线收发模块、电源模块、RS485接口电路、STM32主控芯片、显示模块就成了无线路由硬件电路。详见图4。

2.1 发送模块选择

本文采用CC1101作为无线收发器模块, 其优点是: (1) 在空旷空间传输距离可达到三百至五百米。 (2) 具有自行清洁功能。 (3) 具有无线唤醒休眠设备功能。 (4) 该模块可自行设定软件地址, 编程便捷。

字节

2.2 路由主控芯片

运用STM32F103微处理器作为路由主控芯片, 能够满足系统所要求的低耗能高效率的条件。CC1101自身支持多种跳频, 给应用系统的处理方式带来很大的便捷。

3 结语

本文针对燃气所研发的燃气无线远程抄表系统是目前功耗最低、体积最小、成本较低、可靠性非常高的一款系统, 能够便捷的实现对燃气表数据进行收集的功能, 很大方面的降低了原始抄表所耗费的人力物力, 为燃气公司提供了全新的数据收集方式。

参考文献

[1]谭江英.云冈矿GPRS无线电力远程抄表的实施[J].同煤科技, 2014 (4) .