远程控制系统设计分析（精选12篇）
远程控制系统设计分析 篇1
使用市话网络设计远程控制系统, 面临的关键问题是运用电话线对信息进行控制和传递。将Modem和计算机相结合, 可以进行控制命令信息的传递, 控制复杂的内容。使用这种方法进行远程控制, 成本很低又方便可靠。
1 系统的组成
市话网络远程控制系统主要的作用是:将电话中的双音多频的信号实现解码, 对被控制的电器进行自动的驱动以此完成规定的操作。因为这种市话网络的远程控制的系统使用电话进行控制, 所以, 控制系统需要做到:对电话发出的振铃信号进行识别, 做到自动的摘机以及挂机。远程控制系统在一般情况下运行没有人进行看守。所以需要实现自动的开机以及关机, 当出现错误操作的时候, 应该可以进行复位及关机。由于用于控制的电器大部分需要强电进行驱动, 所以控制部分的开关电路通过继电器来实现。并且由于远程控制系统的主要组成部分是集成和模拟电路两部分, 需要使用直流电源进行系统的供电。
针对这些要求, 市话网络的远程控制系统主要有:电话的双音多频的信号解码部分的电路、对系统进行控制的电路、4/16的译码器、驱动部分的电路、继电器控制开关的电路、系统开启部分的电路、系统关闭部分的电路、电话的摘机控制部分电路、电话的挂机部分控制电路、进行自动复位以及电源部分的电路等。
2 各部分的功能
2.1 对电话的双音多频的信号进行解码
在电话机上有12个按键, 通过进行音频设计, 各个键与一种具有两个频率特性的正弦波信号的组合形式进行对应。这个系统使用的电话的双音多频的解码核心是MC145436的双音调的多频的接收机。它是由硅栅材料的CMOS进行集成的电路。它的有滤波及解码器可以检测出一对音调是否符合双音多频的十六进制输出。使用开关电容的滤波仪器可以进行定时的控制以及输出部分电路的数字化。MC145436具有的特点是:电源线的噪声标准以及对拨号音进行抑制, 非常适合对电话的双音的多频信号进行解码。
它的工作过程是:双音的多频以及电话机进行直流供电的混合信号通过电话线进行传递, 在耦合器的作用下, 对直流信号进行滤除, 传递给放大器, 对双音的多频信号采取放大以后, 通过耦合电容, MC145436构成的双音的多频解码芯片对其进行解码, 然后输出和电话上每个键对应的代码。
2.2 远程控制系统的开启和关闭部分的电路
在市话网络构成的远程的控制系统中, 安装了系统自动开启与关闭电路以及自动进行复位的开关。
(1) 系统开启部分的电路。对远程控制系统进行开启的信号来自于电话的振铃信号。它的工作过程是:电话的振铃信号经过线路传递过来以后, 通过耦合器以后, 经过桥电路和滤波部分的电路, 转为直流的信号, 然后将可控硅打开, 220V的交流电通过可控硅以后, 系统中的直流电源进行驱动, 从而供给整个系统的用电。这个时候由于系统中电源的作用, 可控硅能够一直保持开启的状态, 这个时候的系统也将处于开启。
(2) 当需要进行系统关闭时, 将“关闭系统”的命令信息传达过去, 整个系统就关闭了。
(3) 用户在进行挂机操作之前, 还没有关闭系统的这段时间内, 进行自动复位的开关由于设定了延迟, 发出自动的关机命令, 对整个系统进行关闭。
2.3 对控制信息进行处理的电路
系统的控制电路和对控制命令进行处理的电路接收的信号是通过MC145436的电话双音的多频芯片进行输出的4位数字的代码。
对控制信息进行处理的电路主要作用是把数字形式的控制信息经过处理以后变成相应的控制命令, 并对弱电以及强电控制进行相关的转换。对控制信息进行处理的电路包括:4/16的译码器、驱动的电路、继电器的开关部分的电路。
(1) 4/16的译码器可以进行并行的4位数字的代码和16的控制功能之间的转换, 利用74LS4514芯片来实现这个功能。
(2) 驱动部分的电路。
驱动部分的电路具有:驱动的继电器、命令的复用以及命令的锁定三个作用。
驱动的继电器:在多个控制命令一起使用4/16译码器的时候, 仅仅靠一个74LS4514的芯片进行驱动控制会导致电力不足, 所以设计了驱动的电路为继电器部分的电路进行供电。
多个命令的选择:多个控制命令共同使用4/16译码器某一个输出端的时候, 采用连接不同的驱动门, 实现命令的控制。
命令的锁定:这一功能主要是保持命令, 在收到控制命令的时候, 对继电器进行开启或关闭。
(3) 继电器开关部分的电路。
继电器必须使用强电进行驱动, 所以在集成的电路和继电器部位设计一个对继电器进行驱动的电路。这部分使用的是分立三极管。
3 结语
基于市话网络进行设计的远程控制系统, 运用电话机对远程的电器设备进行控制, 它的功能非常强大而且可靠性高。例如:用户无论在什么地方, 都可以使用电话机对居住地的电器设备进行开启或关闭的控制等。
摘要：主要介绍了基于市话网络进行设计的远程控制系统各部分的构成和作用, 对系统的功能进行了详细叙述。
关键词：市话网络,远程控制系统,功能
参考文献
[1]孙巍.基于电话网络 (PSTN) 监控系统的设计与实现[D].河北科技大学, 2010
[2]崔红.基于双音频的智能广播系统信号传输安全技术研究[D].太原科技大学, 2011
[3]张翊.基于模拟用户线的远程电话管理技术与应用[D].复旦大学, 2011
远程控制系统设计分析 篇2
下位机的软件设计是在硬件设计的基础上，根据系统结构划分功能模块，进行主程序和各模块程序的设计。
上位机用VC++6.0编写了相应的通信及控制程序。
由PC机和8031组成的远程控制和数据采集系统，控制简便、灵活，人机界面友好，进行大量的数据传输及数据处理极为方便。
关键词：远程;温度采集系统;PC机;8031单片机;串行通信
温度是液化汽储罐的一个重要参数，所以要进行多点测量，为实现对温度的控制提供数据。
系统检测温度范围为0～50℃，分辨率≤0.2℃。
在数据采集系统中，常利用PC机串行口通过串行通信，实现远程数据采集。
这一问题可以通过微机与下位机的串行通信来解决。
远程多点温度数据采集系统以8031单片机为下位机进行现场四点温度数据采集，并实现采集数据向PC机的串行传输。
PC机通过串行通信向下位机发布数据传送命令，完成数据处理、存储、显示及历史查询。
一、系统的.硬件构成
Win环境下远程多点温度数据采集系统框图如图1所示。
系统的硬件构成主要由两大部分组成：一是8031单片机作为下位机所控制的现场数据采集电路，负责采样温度数据;另一是PC机与8031单片机的远程通信电路。
(一)8031单片机数据采集系统
本设计的温度检测范围属于低温，采用集成温度传感器AD590，其工作温度范围为-55～150℃。
它能把温度信号转换为与温度成比例的电流信号， 再通过OP07对电流作加法运算，在运放输出端可得到合适的电压信号，作为A/D转换器的输入。
A/D转换器的种类很多，本设计选用8位通用型ADC0809。
ADC0809输出8位二进制数，片内有三态输出锁存器，因此与8位机的连接比较简便。
将A/D转换器作为8031的一个扩展I/O口，用高位地址线P2.7(结合或)选通芯片。
模拟输入通道地址的译码输入信号A、B、C，由低位地址线P0.0～P0.2经锁存器后提供。
这样输入通道IN0～IN7的口地址为7FF8H～7FFFFH，而本设计只要求进行4点温度数据采集，只用输入通道IN0～IN3。
由于只对4路模拟信号进行数据采集，故选择常用的8031作为下位机。
片外程序存储器选用2732A EPROM，容量为4K×8位，留有相当余量。
8031的端固定接地。
P0口通过锁存器74LS373向 EPROM提供低8位地址，同时复用作为数据线。
和是访问外部程序存储器的两个控制信号。
2732A的数据线接8031的P0口。
12根地址线中，低8位接锁存器输出端，高4位接8031的P2口。
输出允许端与8031的相连。
因只有一片EPROM，其片选端可以不接高位地址线而固定接地。
8031单片机与PC机之间的通信为了减少送线、降低成本，采用串行通信方式。
若将PC机与8031的RS-232C串行口直接相连,双方收发最大距离为15m。
而在实际应用中，最大距离远大于此值。
为此，采用了一个RS-232C到RS-422方式的转换装置，使PC机与8031间接相连，以RS-422A方式进行通信，这样可大大增加传送距离。
RS-422A标准是一种以平衡方式传输的标准，可双端发送、双端接收。
发送端和接收端分别采用平衡发送及差动接收。
通过前者把逻辑电平变成电位差，完成终端信息接收。
并且RS-422A采用双线传输，大大提高了抗干扰能力。
最大传输速率可达10Mbit/s(传输距离15m时)，传输速率降至90 Mbit/s时，最大传输距离可达1200 m，这能充分满足系统“远程”的要求。
MC1489是RS-232C串行通信接x器，它把计算机串行TXD发出的232C电平转换为TTL电平，供MC3487驱动传输。
MC1488是RS-232C串行通信发送器，它把MC3486接收的电平，送到计算机串行接收RXD。
这样接入该转换器后，PC机与8031变成了差分传输，只需D+、D-两根双绞线就能提高传输距离，并消除了共地电势的影响。
(二)硬件合成
把以上各单元组合起来，得到完整的硬件系统，如图2所示。
二、8031单片机程序的编制
8031单片机作为PC机的下位机，一方面要定时完成现场温度数据的采集、更新;另一方面，要能接收上位机定时发出的“准备发送数据”命令，产生中断，实现与PC机的串行通信。
所以，8031单片机的程序主要由串行通信程序和数据采集程序组成。
(一)串行通信程序的编制
8031的主程序主要完成系统的初始化，包括定时器、串行口、中断系统的初始化，然后等待中断。
中断有上位机发出的“准备发送数据：命令而产生的串行口中断，还有自己定时启动A/D转换器的定时中断，优先级以串行口中断为高优先级。
主程序流程图如图3所示。
1.串行口初始化。
串行通信方式选方式1。
方式1为波特率可变的8位异步通信方式，由TXD发送，RXD接收。
一帧数据为10位：1位起始(低电平)、8位数据位(低位在前)和1位停止位(高电平)。
波特率取决于定时器T1的溢出率(1/溢出周期)和波特率选择位SMOD。
用定时器T1作波特率发生器时，通常选用定时器工作方式2(8位重装定时初值)，但要禁止T1中断(ET1=0)，以免T1溢出时产生不必要的中断。
设TH1和TL1的初值为N，那么
2-1从而得到定时器T1工作在方式2时的初值为：
2-2在波特率的设置中，SMOD位数值的选择影响着波特率的准确度。
本设计中，波特率=2400b/s，fosc=6MHZ，这时SMOD位可以选0或1。
远程控制系统设计分析 篇3
摘 要：为使工业现场设备电源实现网络控制，设计了一款基于STM32的网络电源控制系统，给出了系统软硬件设计方案。系统采用主控制器STM32F103及以太网控制器ENC28J60进行网络互联，采用μIP协议栈进行网络数据通信。进行了网络电源控制测试实验，结果表明可通过以太网对设备电源进行远程控制，并可接收工业现场实时信息数据。与传统电源控制系统相比，本系统具有智能化、集成化、远程化的特点。
关键词：STM32F103；ENC28J60；以太网；μIP
中图分类号：TP27 文献标志码：A 文章编号：1672-1098（2015）02-0048-05
Equipment Power Remote Control System Design Based on the Ethernet
MU Li-li， XUE Cheng-guang
（School of Mechanical Engineering， Anhui University of Science and Technology， Huainan Anhui 232001， China）
Abstract：For the implementation of industrial site equipment power network control， a network power control system was designed based on MCU STM32. Software and hardware design scheme of the system was given. The system used the main controller of STM32F103 and the Ethernet controller of ENC28J60 to connect network， which was used for network data communication by μIP protocol stack. Network power control test experiment was carried out， and the result showed that it can control the equipment power remotely， and can receive real-time information data of the industrial field through Ethernet. Compared with the traditional power control system， the system has the characteristics of intelligence， integration and remote control.
Key words：STM32F103； ENC28J60； Ethernet； μIP
网络化控制己成为远程控制的主要研究方向，利用网络实现对局域乃至全球范围内设备的监控是工业控制系统的发展趋势。嵌入式Internet远程监控技术作为网络化控制的代表，它解决了工业控制领域中异构网络互联问题，提高了传统装备的智能化水平，促进了传统产业结构的调整[1]。
目前，一些工业设备安装在距离远，维修人员不易到达的场所，这些设备大多为工控机系统，由于温度和湿度的变化，或软件的原因易出现死机的现象。为确保生产，降低设备故障时间，电源远程控制系统的研制迫在眉睫。
基于此，提出了一种基于嵌入式Internet远程监控技术的电源控制系统，嵌入式终端将现场温度、湿度、电源工作状态等信息发布到网上，监控人员通过网络页面，就可实时了解监控工业设备现场的环境参数的变化，并对设备进行远程控制。1 网络电源控制系统原理及硬件设计
11 工作原理
系统以STM32为控制核心，主要分为五大模块，分别是中央控制器模块，电源转化模块，继电器控制模块，网络模块，LED显示模块（见图1）。
图1 网络电源控制系统结构图
中央控制器模块是整个系统的大脑和灵魂，它控制整个系统程序的执行，数据的采集、发送、接收等等。电源转化模块是将220 V交流电转化成5 V直流电给中央控制器模块以及继电器模块供电，它是整个系统的供电端。继电器模块是通过STM32输出的高低电平来控制继电器，从而实现电源开关的通断。网络模块是用来实现数据通过以太网进行传输。
计算机安装有配套的网络电源控制软件，其相应的电源开关控制界面上的虚拟按键，一经触发便通过网络模块下发对应的指令（例如关闭某个电源），主控芯片收到指令后对其进行解析处理，向继电器模块输出对应的电平信号，通过继电器控制开关电源的通断。同时单片机采集的相关环境参数（比如温度）可以通过以太网传输实时显示在网络电源控制软件上，便于用户进行直观的判断。
12 硬件平台设计
网络电源控制系统的所涉及到的硬件部分主要包括带有主控芯片STM32F103的中央控制模块，电源转化模块，继电器控制模块，网络模块等。
1） 中央控制模块。中央控制模块外设系统如图2所示，外设有：用于程序调试标准的20针JTAG接口；采用SP232EEN电平转换芯片实现电平转换RS232串口；选择24C02的EEPROM芯片；用于环境数据的采集温、湿度传感器DHT11；用于接入局域网的以太网接口；保证系统的稳定运行看门狗SP706RE。
图2 中央控制模块外设系统框图
主控芯片STM32F103RBT6选择的是由ST公司生产的基于Cortex-M3内核的ARM处理器，最高主频达到72 MHz，拥有128 K的FLASH，20KSRAM，两个串行外设接口（SPI），三个串口，一个USB，一个CAN，两个十二位的模数转换（ADC），两个通用同步异步收发器（USART），51个可用的IO引脚等等，总之是外设种类齐全，功能十分强大，性价比很高的主控芯片[2]。endprint
2） 网络模块。系统网络模块采用的网络芯片是ENC28J60以太网控制器，单芯片即可实现以太网接入。它是带有行业标准串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）的独立以太网控制器。它可作为任何配备有SPI的控制器的以太网接口。ENC28J60符合IEEE 8023的全部规范，采用了一系列包过滤机制以对传入数据包进行严格限制。它还提供了一个内部DMA模块，以实现数据的快速吞吐和硬件支持的IP校验和计算。与主控器的通信通过两个中断引脚和SPI实现，数据传输速率高达10 Mb/s。两个专用的引脚用于连接LED，进行网络活动状态指示。
以太网网络模块原理如图3所示，该模块通过八个引脚和外部电路相连接，这八个引脚分别是：GND、RST、MISO、SCK、MOSI、INT、CS、VCC33。MISO/SCK/MOSI用于SPI通信，其中MISO是主设备数据输入从设备数据输出，MOSI 是主设备数据输出从设备数据输入，SCK是时钟信号由主设备产生。GND和 V33用于给模块供电，CS是片选信号，INT是中断输出引脚，RST为模块复位信号。
图3 ENC28J60网络模块原理图
其中RST、MISO、SCK、MOSI、CS分别与STM32的PA12、PA6、PA5、PA7、PA11连接。
3） 电源转化模块。该模块要求220 V交流电转化成5 V直流电，目的是给主控模块和继电器控制模块供电（见图4）。将220 V交流电通过整流桥HD06，将电平在零点上下浮动的交流电转化成单向的直流电，再通过开关管TNY264，利用开关的导通和关断，将该电压截成矩形波，这样做的意义就是把高能量切割成无数个低能量，传递到输出端去，输出端会通过输出电压高低，对输入端进行反馈，达到稳定输出电压的目的，然后经过变压器得到7V的电压。变压器右端为整流滤波电路，它们分别由二极管，滤波电容，滤波电感等构成。7 V电压经过三端稳压集成转化成5 V电压给单片机供电。
图4 7V电压转化原理图2 软件设计
21 网络协议选择
网络电源控制系统重点是要实现网络通信，利用网络实现数据的接收和发送，通俗的说就是通过网络收发命令和文件。在网络中要实现数据有条不紊地交换，就必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则明确规定了所交换数据的格式以及有关的同步问题。这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。
该系统采用的网络协议是μIP协议栈。μIP协议栈提供一系列接口函数供于系统使用。uip_input（ ）和uip_periodic（ ）两个函数供系统底层使用。其中uip_input（ ）函数根据输入包首部的协议处理这个输入包和需要时调用应用程序，当uip_input（ ）返回时，一个输出包放在全局缓冲区uip_buf中，大小赋给uip_len，如果uip_len为0，则说明没有包要发送，否则调用底层系统的发包函数将包发到网络上。uip_periodic（ ）在周期运行时调用，每秒一次，返回时，输出的IP包要放到uip_buf中，供底层系统查询uip_len的大小发送。UIP_APPCALL（）函数将用户的应用层入口程序作为接口提供给μIP协议栈，μIP在接收到底层传来的数据包后，在需要送到上层应用程序处理的地方调用UIP_APPCALL（）。
使用μIP遵循如下步骤：第一步实现回调函数UIP_APPCALL（）；第二步初始化网卡ENC28J60；第三步初始化μIP协议栈；第四步设置IP地址，网关及掩码：第五步设置监听端口；第六步处理μIP事件。其中μIP是通过uip_polling函数轮询处理μIP事件，在主循环里面隔一段时间调用一次[3]。
22 信号控制流程和实现
μIP将网页数据存放在data-index-html里，浏览器提取出URL中的主机后，向DNS发出请求，解析主机名的IP地址，DNS将解析地址返回给浏览器，浏览器根据该地址请求建立TCP连接，浏览器发出请求报文，服务器向浏览器发送响应报文，并将指定数据发送给浏览器。
当连接开始时，客户端发送GET方法请求给服务器，以访问服务器网页，GET方法用来向服务器传输少量数据并且为透明数据，相比于大数据传输的POST方法对于该系统已足够使用。若信息有误，服务器返回以状态码401为起始行的响应消息。
由于数据处在不停的变化之中，为使网页的相关数据能够及时地更新，网页程序初始化时，要显示的数据如温度时间数据都使用字符串标记暂时表示，在每次发送响应消息到端口前，再将网页中定义字符串标记用当前设备的实际值替换。
对于继电器的控制是根据不同的页面请求来实现的，采用的是GET的方法，将请求参数放到URL里，继电器1的控制参数设为1，继电器2控制参数设为2，以此类推。STM32从URL获得控制参数来控制继电器的吸合，例如点击网页上控制继电器1的按钮，μIP从URL获得GET控制参数1，控制继电器1的吸合，然后修改网页数据的部分内容即继电器1的状态，发送浏览器，显示新网页界面。
温度和RTC时间的更新通过刷新来实现的，因为根据HTTP协议规定，如果客户端没有发出请求，则服务器是不会自动发送页面的，所以通过浏览器的刷新请求可以更新温度和时间。页面刷新采用自动刷新即在网页程序中加入标记，使浏览器自动进行周期性地刷新页面，从而保证用户及时地获得工控现场的数据信息，每隔十秒刷新一次，自动刷新控制代码写在网页源码中。
该系统主控制流程如图5所示，先初始化STM32、网卡和μIP等，然后设置IP地址（192，168，1，160）及监听端口（1 200端口用于TCP Server，80端口，用于Web Server），判断是否与网络端口联络成功，如果联络成功，则向网页服务器发送初始页面消息，如果没有连接成功，则IP指示灯闪烁，提示没有链接上。然后控制LED模块显示时间以及各灯的状态。开始uip轮询函数，判断有没有事件产生，接受网口信息，判断数据包类型，针对不同的包进行不同的处理方式，这里主要处理IP包，实现数据处理。如果数据包内容为继电器复位，则下位机控制继电器断开，延时01s，然后继电器闭合，事件处理结束后继续接受网口信息，实现循环[4]。
3 测试结果
利用硬件实现了μIP协议的网络芯片ENC28J60及具有Cotex-M3内核的STM32处理器构成嵌入式客户端的方案，进行了设备电源网络控制测试。通过网络，用户在浏览器端可及时收到远程现场传感器采集的数据，远程现场的电源状态可实现实时监测和控制。浏览器网页界面如图6所示。
图5 主程序流程图
图6 网页界面4 结束语
网络电源控制系统采用STM32为核心芯片，通过网络模块（ENC28J60）与计算机连接并通信，实时地监控开关电源，实现了现场与网络的混合控制。该系统的优点主要包括以下几点：
1） 可以通过以太网，进行网络传输，网络监控，实现了远程化，异地化；
2） 可以采用大容量的存储器实现大容量数据的采集并处理；
3） 该系统体积小，成本低，便于安装和使用；
4） 通过部分电路的改装，和上位机软件预留的监控电源，可以实现监控电源的添加。
参考文献：
[1] 王铁流，高嵩，袁海英，等. 基Cortex-M3内核处理器的嵌入式Web服务器设计[J].电子产品世界，2009，16（3）：41-43.
[2] 廖义奎.Cortex-M3之STM32嵌入式系统设计 [M].北京：中国电力出版社，2012：14.
[3] 汪三清.基于STM32的嵌入式网络协议UIP的移植与分析[D].武汉：武汉理工大学，2011：34-47.
远程控制系统设计分析 篇4
1 无人飞艇介绍
1) 无人飞艇结构和组成。就无人飞艇的结构组成而言, 主要包括以下几个方面:a.主体部分。气囊中充有升力气体, 为飞艇上升提供浮力;b.推进系统。包括能源、动力装置与推进器三部分;c.吊舱及支撑系统。是飞艇的承载平台, 能携带荷载, 安装设备;d.尾翼结构。由水平尾翼与垂直尾翼组成, 尾翼上装有控制舵面。
2) 无人飞艇飞行原理。飞艇作为一种飞行器, 其飞行原理是阿基米德原理。飞艇有一个庞大的流线型气囊, 里面充有轻于空气的气体, 气囊所受到的空气浮力大于自重, 为飞艇提供一定的上升力, 并依靠浮力来平衡飞艇自重。同时, 飞艇可在空中悬停, 与热气球而言, 飞艇具有推进与飞行状态控制装置。在空中运动过程中, 由飞艇上的动力推进装置来提供动力, 完成起飞、降落、悬停。但是飞艇体积一般较大, 易收到天气因素影响, 因此需要对其轨迹与飞行姿态加以控制, 通过调整水平翼上升降舵面的位置与垂直尾翼上的方向舵面, 是舵面受到的空气动力不平衡, 进而对其飞行姿态进行调整。对于舵面所受到的空气动力大小而言, 与舵面面积大小、飞行速度等因素密切相关, 舵面面积越大、飞行速度越大, 尾翼所体现出的控制效果越为明显。
2 飞行控制系统总体方案设计
飞艇的远程控制系统飞行控制系统是无人飞艇的核心部分, 主要包括自动飞行控制系统与远程控制系统。自动飞行系统实际上是一个典型的反馈控制系统, 由传感器、控制计算机与执行结构三部分组成。传感器能够测量飞行速度、高度、飞行姿态、飞行方向等多种无人飞艇状态信息。由地面飞行控制系统对测量的信息加以计算处理, 根据所需要的飞行状态信息数据为执行结构提供准确的输出信息。
同时, 远程控制系统也是无人飞艇较为重要的组成部分, 由通信系统、地面控制中心以及艇载系统组成。对于其服务功能而言, 包括飞行监测与飞行控制。在飞艇飞行过程中, 其与地面之间需要进行大量的数据交换, 艇载计算机与地面监控计算机是两个用以数据交换终端, 地面监控计算机将地面控制指令上传, 艇载计算机将飞艇状态信息下传。因此, 为确保飞艇时刻安全受控, 需要构建完善的远程控制系统。
2.1 远程控制系统的需求说明
在设计系统之前, 应充分考虑无人飞艇载重有限的特点, 在硬件的选择过程中应遵循重量轻、体积小、耗能低等原则。同时, 还应考虑系统升级问题, 系统的设计应注重模块化、接口标准化, 以便于系统后期需求的扩展。对于飞艇的远程控制系统设计而言, 应满足以下要求:
1) 能实时监控飞艇的飞行数据、图像信息等运行状态;2) 确保地面飞行控制指令迅速通畅上传, 艇载计算机能够快速做出响应, 以及时纠正飞行;3) 确保控制系统安全可靠, 通信覆盖面广, 使无人飞艇持续置于通信覆盖范围内。
2.2 远程控制系统的总体方案设计
根据无人飞艇的特殊要求, 并参考已有的研究成果, 可选择移动通信网络为平台, 对飞艇远程控制系统加以设计。整个控制系统分为艇载与地面两部分, 控制中心接入Internet网, 而飞艇通过C D M A网络接入Internet网, 控制中心与飞艇都是网络终端, 确保二者处于同一网络, 实现交互通讯, 满足对飞艇的远程控制要求。
对于艇载系统而言, 主要由控制计算机、摄像头、传感器、驱动结构以及电源等原件构成。飞行控制计算机对各种信息加以处理;摄像头与传感器测量并采集飞行数据;驱动结构对电调进行控制, 并驱动无刷电机、舵机等;电源为飞艇的各种设备提供电能。对于通信网络而言, 选用现有的C D M A 2000 1X公共网络, 以实现长距离数据传输问题。艇载通讯模块通过C D M A接入Internet, 移动台与控制中心通过无线方式接入Internet网络。
对于图像采集模块的功能而言, 主要用以实现图像信息采集, 受到移动网络带宽的问题, 视频传输可能会受到限制, 本文所研究的为人飞艇远程控制系统主要进行图像的传输, 在上一幅图像产生完毕之后, 进行第二幅图像的采集, 确保在不同的带宽情况下, 图像传输不会出现信息拥塞问题。
对于控制中心与移动控制台而言, 是飞艇远程操作平台, 多基于常用的w indow s系统, 用V C进行语言编写, 涉及到网络通信、界面设计以及数据处理等方面。
2.3 远程控制系统的设计过程
本文对于无人飞艇远程控制系统的设计, 焦点集中在硬件设计与软件设计开发。其中, 硬件的选型与设计是较为关键的, 如飞行控制计算机与通信模块的重量将会对无人飞艇的任务荷载造成影响, 网络移动网络带宽将影响通信效率, 硬件电路设计的合理性直接影响系统的运行稳定性。在完成硬件设计之后, 应对无人飞艇的远程控制系统进行软件的设计与调试。在代码编写时, 选择模块化与层次化编程思路, 并注重系统资源的合理分配, 提升程序代码的运行速度, 以便及时进行维护与调试。在模块化设计过程中, 独立模块尽可能小, 并确保相对独立。在各个模块调试通过后, 还应进行联调, 以检验无人飞艇的整体系统功能。
3 结语
总之, 无人飞艇远程控制系统作为飞艇的核心部分, 确保飞艇各项飞行性能的安全稳定性发挥着非常重要的作用。该系统以单片机为基础, 涉及到硬件设计、系统建模、系统仿真、软件调试实施等多个方面的问题, 技术复杂程度相对较高。因此, 在今后的工作过程中, 应对无人飞艇的远程控制系统加以深入的研究, 建立起完善的无人飞艇远程控制平台, 以助于无人飞艇导航、控制算法以及系统开发等方面的后续研究, 为今后进一步开发研究满足不同条件需求的无人飞艇打下坚实基础。
参考文献
[1]张新亮.ICACMAC+PID复合控制在飞艇飞行高度控制中的应用[J].四川兵工学报, 2013.
[2]曲磊, 李淑云, 张辉.小型无人搜救飞艇的控制系统设计研究[J].科技信息, 2011.
水表远程抄表系统设计注意事项 篇5
水表远程抄表系统由智能水表、多信道通信机（以下简称通信机）和嵌入式数据路由器（以下简称路由器）。每一个小区由一台路由器、N块水表和N/99台通信机组成。在该系统中需要理解几个定义：
◆底层：底层是指每一台通信机和智能水表组成的系统简称为底层，每个底层最多用户数量为99户；
◆下行线：通信机与智能水表之间的连接线简称下行线； ◆上行线：路由器与通信机之间的连接线简称为上行线。
在设计过程中，系统的预埋线管走向基本与自来水管道一致。在设计中需要注意以下事项：
1、室外地埋线管采用具有抗压的PE管材，一般采用Φ20盘管；
2、室内管道井采用PVC管材，一般采用Φ20的穿线管；
3、下行线的设计长度不超过400米；
4、每个底层的用户数量不超过99户；
5、室外线管的预埋长度若超过100米则需要设计过线井，过线井可以借助自来水管道的阀门井、水表井等；
6、路由器的安装位置根据整个小区的楼房布置进行设计，一般设计为前端或者是末端，并且安装在有手机信号的位置处；
7、上行线的设计按照一进一出的原则设计；不能出现”T*”字的布线方式；上行线的设计需要充分考虑到小区的后续楼房的建设，以便加入系统；
8、路由器处的上行线最多可敷设至4颗；
9、水表安装在室内管道井的小区，通信机和路由器的防护箱一般安装在地下车库或者是管道井内，安装的位置要能够方便的取用市电；
10、水表安装在室外水表井内的小区，通信机的防护箱安装在靠近该底层的楼栋外墙处，路由器根据取电点进行安装；
11、穿线管的设计为单管单线；
远程教学系统的设计与开发 篇6
一、远程教学系统开发涉及的内容分析
1．教育对象和教育目标。远程教学系统开发的首要任务是确定教育对象和教育目标。即通过对教育市场供求双方以及国家相关的教育政策和法规的调查，对远程教育的对象和目标定位作出决策。简言之，首先要确定远程教学的对象是谁，要将这些教学对象培养成怎样的人才，即为他们提供何种教育和培训。确定教育对象和教育目标是整个教学系统开发设计的起点，是制订教学计划和课程设置的前提和核心。
2．远程教学模式：媒体教学模式和远程学习模式。远程教学系统开发的另一个重要任务就是确定远程教育院校采用的远程教学模式。远程教学模式。是指教学诸要素在远程媒体教学中的结构功能配置关系和交互模式。远程教学模式的确定将影响对课程和学生两个子系统的开发设计，所以在远程教学系统开发设计的日程中，要较早地确定远程教育院校所采用的远程教学模式，主要包括媒体教学模式和远程学习模式两方面的内容，并贯穿到整个设计开发过程中且不断进行调整和革新。
(1)媒体教学模式。在远程教育中，学生和教师处于时空相对分离的状态，基于信息技术的媒体教学代替教师课堂连续面授成为远程教与学的主体，远程媒体教学分类以三代信息技术和三代远程教育为基本框架。
第一代函授教学的分类参考了彼得斯1971年的东西方模式的界定。东方模式即表中的咨询模式，而西方模式即表中的函授模式。第二代多种媒体教学的分类依据的是丁兴富1988年提出的分类法则：在多种媒体教学中视听课程材料是辅助媒体还是主导媒体?以英国开放大学为代表的大多数自治的远程教学院校采用的是以印刷媒体为主、以视听媒体和面授辅导为辅的模式，而中国广播电视大学和日本放送大学则代表了视听媒体主导模式。在第三代电子远程教学中，依据双向交互的电子通信技术以及计算机网络技术的各种应用方式以及不同技术媒体的主导地位而划分成双向视频会议模式和计算机网络教学模式。后者又进一步划分出课程发送模式、异步通信模式和同步通信模式三种。
(2)远程学习模式。众所周知，远程开放学习有两种模式。其中一种的目标是个体化(个别化)学习；另一种的重点是集体(群体)教学。不管人们以什么名字来称呼它，分散学习、函授学习、灵活学习、在家学习、远方课堂教学、导向学习或其它等等，远程学习总体可以区分为两个大模式并且在实践中表现出很大差异。
最重要的差异在于集体教学方式是建立在同步通信基础上的。教师和学生必须进行实时交流。个体化学习方式是建立在非同步通信基础上的。在学生的家庭里创造出学习环境，学生可以在适合的时间进行学习。远程教学模式的核心，是在远程教与学中应用信息技术和以教学媒体为核心的教育资源的利用方式及其与学生学习和教师教学的交互作用关系。
(3)面对课程子系统的设计开发。远程教育教学系统面对课程的设计开发包括丰富的内容。主要有：课程设置的规划、评价和改进；课程多种媒体教学的资源规划和配置；多种媒体课程材料的创作、生产和发送；课程教学质量控制和保证体系；课程的维护、评估和更新等。
(4)面对学生子系统的设计开发。远程教育教学系统面对学生的设计开发同样包括丰富的内容，主要有：多种媒体课程材料的发行发送和学生接收；学生学习支助服务基础设施(包括分校、工作站、地区办公室、社区资源中心和学习中心等)的建设；对学生学习支助服务项目、内容和人员、辅导教师和咨询人员与相应资源的配置；学生注册、成绩档案记录等的行政管理；学生平时作业及其批改、课程考试的组织和实施，学生实践性教学环节；学生学分核定和学位授予等。
二、远程教育系统的总体设计
根据现代远程教育技术的最新发展水平和高等教育对现代教育技术的需求，确定远程教育管理系统的总体设计思想，以现代网络新技术为支撑，将教师网上教学、学生网上课件点播、师生交流、学生自习、网上选课、教务管理、考试和评估等多项功能有机地联系起来。实现网上教学和教务管理一体化；以计算机网络为载体，实现与远程教育卫星通信平台、以及有线电视的有机结合，构成三网结合的远程教育平台。众所周知，当今世界各国的竞争主要是综合国力的竞争。而综合国力的核心问题主要体现在人才的质量和国民综合素质以及由此产生的社会物质财富和精神财富上。而高水平的国民综合素质是通过后天教育获得的，于是，社会教育被推到一个前所未有的高度。这一历史背景，决定了当代教育是一个从观念、思想、方法等方面完全不同于传统的全新教育。这一全新教育的内容主要表现在精英教育与全民教育最大限度地相结合，进行社会人的生命全程教育。这一理念将主要以信息网络技术，特别是以计算机为手段来实现。现代信息宽带网的出现和卫星信息传播技术的结合，为教育突破时空限制，实现网络远程教学这一全新教育模式提供了强有力的技术保障使远程教育成为可能。
三、系统结构及主要功能
远程教学支撑平台由静态网页、网上教务管理系统、网上教学平台和课件资源四部分组成，它建立在Bmwse WebServer/DatabaseServer三层结构基础上，其中WebServer采用SYBASE数据库系统。系统能够跨平台使用，可运行于Windows NT/Windows2K/Unix/linux等操作系统平台。系统硬件配置视应用规模而定，可从一台Pc机到数台Pc服务器。远程教学支撑平台各部分的主要功能分别为：
1．静态网页。远程教学支撑平台的静态网页部分用于发布相关信息，如学校介绍、专业设置、招生信息、管理规则等。系统提供维护工具，使管理人员能通过Web浏览器，在线修改静态页面，管理人员可以方便地维护和更新页面信息。
2．网上教务管理系统。远程教务管理系统不但要管理基于Web的远程教学的各个环节(如从学生入学到毕业的各种教学活动)还要管理远程教学所涉及的各种对象和资源(如管理员、教师、专业、课程、课件等)。远程教务系统还应该提供相应的手段，评估教学质量。结合中国远程教育建设与发展的具体情况，远程教务管理系统应为总站和各教学站管理员提供如下功能：
(1)教务公告管理：发布通知、修改通知、删除通知；
(2)学员的学籍管理：学生个人信息的录入、确认、修改、删除等；
(3)开课教师管理：任课教师信息的增加及删改；
(4)课件管理：课程课件的上载，查看、维护等；
(5)专业管理：招生专业管理；
(6)课程管理：开设课程的相关信息和维护；
(7)开课管理：排课并自动生成课程网站；
(8)学生注册管理：个体识别确认；
(9)学生选课管理：包括选课，选课确认，退选等；
(10)考试管理：区域划分及个体识别确认；
(11)成绩管理：学生成绩录入、修改、查看、统计等；
(12)教学站管理：各教学站的管理；
(13)管理员管理：管理员信息的增删改。
3．网上教学平台。网上教学平台是师生在网上进行教学交流等活动的平台。其主要任务是为师生提供交互环境，就现有网络和技术条件，在Internet上为师生提供高质量的实时声像交互还比较困难。因此，远程教学支撑平台主要是为师生教学提供各种非实时交互工具和简单的文字实时交互环境。远程教学支撑平台的教学平台还将为教师提供快速的课程生成功能。主要功能如下所示：
现代化远程教育，尤其是利用网络开展的现代化远程教育，从发展趋势来看，是教育改革的一种必然。通过音频、视频(直播或录像)及包括实时和非实时在内的计算机技术把课程传送到校园外，使教师和学生跨越空间进行实时或非实时交互。它对于实现教学资源共享，推广继续教育和终身教育很有优势。因而研究如何构建现代远程教育系统有着重要的现实意义。
远程控制系统设计分析 篇7
1 供水自动化远程监控系统的总体设计
1.1 系统设计的主要功能分析
1.1.1 供水管网压力数据在线监测系统
必须于城市供水管网中配置合适数量的压力测点, 这样是为了使压力监测点能够较为整体地表现出管网内、外部扰动所造成的压力或者流量波动, 还能准确及时的掌握实时状态。此外, 条件好的企业能够在城市里不同供水区的代表点提高测量流量、余氛、浊度的测点, 这就可以反映出网络中的供水量和水质。通过监测长期的数据, 掌握供水区的需水量随各个不同因素所产生的变化, 为供水自动化进行合理的调度供给所需的数据。在测压点上的测量方面, 我们可以运用类型各异的控制设备执行现场的数据收集, 远程发送到调度中心进行集中化的管理, 还能在网络计算机网络终端上实时的显示。
1.1.2 分站的监测
为了实现厂级调度, 必须在管网中的各个节点搭建成厂内计算机网络在线监测系统。监测分站系统的主要任务是:各种数据的实时采集, 且由例如PLC之类的设备变换而成的数据上传给上位机;计算机网络终端对这些数据执行分析与处理, 构成与之相应的实时状态图表, 给出相关的报告;对参数执行整合与分析, 进而产生相关的趋势图和报表。与此同时, 调度中心还会收到实时的发送信号。
1.1.3 实现地理信息系统
城市地形图作为供水管网地理信息系统的背景, 由供水管网的相关数据为主, 并且运用相关的计算机、网络、管理等等技术, 生产出符合实际水平的供水管网在线管理系统, 动态管理管网基础情况。供给网络及其主要数据的搜索、合计还有相关的管理功能;管网分析也可以实现, 包括事故的关阀处理, 大火产生时消防栓的查询等;通过和调度系统的接口, 管理测压点、流量计的压力、流量等实时数据。为供水系统管网模型供给依据, 进而全面管理管网的各项参数。
1.2 系统的总体设计
从水厂的调度情况出发, 进而引出城市管网的调度。水厂的工艺特点是各工艺单元既相对独立, 同时各单元之间又存在一定的联系。正因为各工艺单元相对独立, 通常将整个供水监控系统按工艺特点划分成几个相互联系的控制单元。
中央控制室:通过各种接口与各工艺单元相联, 对整个系统进行监控和调度。
配电控制:对高压及低压配电系统进行监控。
取水控制:取水泵、真空泵、潜污泵及轴流风机等进行监控。
送水控制:对送水泵、潜污泵等进行监控。
沉淀控制:对快开排泥阀、刮泥机进行监控。
过滤控制:对反冲洗公共部分 (反冲洗泵、鼓风机、干燥机及相关阀门) 进行监控。
滤池控制:根据单格滤池数量进行配置, 每格滤池一个, 对单个滤池设备进行监控。
管网监控终端:对分布于城市内的各监测点的数据采集和监测。
在城市管网调度中, 总调度下辖m个分调度和n个压力监测点, 处于系统的最高层。它根据供水管网的压力和各个分调度提供的供水参数和设备运行情况进行综合调度。分调度一般地对应一个水厂或一组相对独立的供水设备, 负责对其下辖的供水设备的监控和各种供水参数 (压力、流量、水位、余氯等) 的监测;向总调度提供设备运行状态和供水参数;执行总调度下达的指令。
1.3 系统软件平台
基于稳定性等多方面的考虑, 本系统采用Windows XP系统作为软件平台的操作系统。当前国际流行的大型数据库, 主要有SQL Server 2000, Oracle9i, Sybase等。本项目选用SQL Server 2000数据库开发平台建立的MS SQL数据服务器。
1.4 系统硬件平台需求分析
1.4.1 监视机。
监视机的主要用途为, 对建筑物内重要部位的事态、人流等动态状况进行监视、控制, 以便对各种异常情况进行实时取证、复核, 并实现现场监视和远程控制传输图像信息功能。
1.4.2 大屏幕显示设备。
在本系统中选用壁挂式大屏幕显示器, 主要用于调度室和监控室的画面显示。
1.4.3 后备电源。
对于调度中心来讲, 需要实时监控现场的情况, 所以后备电源是十分必要的, 以防止突发的情况。
2 供水自动化远程监控系统网络组建
数据中心采用GPRS内网APN专线方式进行连接 (固定IP地址) , 由一根2M的APN专线直接与移动运营商后台企业网接入服务器连接;远程采集端GPRS DTU也使用该APN的SIM卡。整个网络组网采用“自动站—数据中心—应用”结构方式对全网各个自动气象站的数据统一收集, 自动气象站直接与数据中心产生对话。这样的组网方式减少了中间环节的设备开支, 即可提高数据传输速度, 又可以提高管理的统一性, 也可以提高了应用端的灵活性, 可以不断的扩展应用端的功能。
2.1 中心数据
在信息中心的机房内, 中心数据就搭建于此。接入的移动公司网络是由一个2兆速率的专线接入的, 广域连接是由二者的路由设备构成的。为了躲避数据泄漏于过程中, 两个站之间采用了点对点的加密方式。防火墙方式隔离二者之间, 而且在它里面进行端口和IP地址过滤, 以此来检测通路的有效。
2.2 远程采集端
远程采集端即自动气象站, 通信设备采用GPRS DTU, SIM卡绑定APN参数, GPRS DTU设置GPRS/SMS主备通道, 主备通道自动切换, 以GPRS为主通道, 当主通道不畅通, 则自动切换至SMS (即短信) 备用通道, 任务结束后切回主通道。
2.3 数据中心与远程采集端的会话
远程采集端的GPRS DTU工作时根据预先设置其内的服务端IP地址主动访问数据中心专线路由器, 通过安全性审核后和数据中心服务器平台建立TCP/IP链路, 远程采集端可以进行与数据中心服务器平台的会话, 服务器平台经过链路合法性验证后才给予回复;服务器平台向某个远程采集端提出数据请求时, 根据GPRS DTU ID寻找对应的链路, 将命令下发至远程采集端, 远程采集端响应后返回数据, 即完成一个应答式的通讯流程。
3 供水远程监控系统的架构实现
3.1 网络自动化信息化的层次模型
自动化和信息化是如今许多产业的发展目标。现在, 许多企业的管理和组织模式正在朝着“层次化”的目标开展, 进而形成一种新的层次模型。
3.1.1 设备层面。
设备的种类相当复杂是这个层面的一大特点, 有驱动部件、传感部件、I/O设备、变送设备、电磁阀等等。开放性要求满足设备层面的种种需求, 公认标准广泛的被认同, 这样一来标准化就可以被满足, 以便能够用具有一样功能的另外部件替换不同商家的设备, 并且设备的功能不会受到限制, 集成度也不会被削弱。
3.1.2 自动化层面。
控制网络化实现与这个自动化层面, 开放的协议体系与体系同时也会被遵守。一定要方便地接入具有开放性的标准部件, 以便让来自多种商家的部件间通讯容易, 其功能也可以在不一样的环境里达成, 及和上个层面 (信息层面) 相互通讯。
3.1.3 信息化层面。
协议TCP/IP被这个层面所遵循, 由于其拥有很强的开放性, 有力地支撑了实时的控制。生产现场被控制过程所指向, 这个信息化层面必须要求它拥有较高的实时性、优良的时间一定性、强大的容错性、可靠的安全性、实用而又简易的发散网络结构和网络协议等特点。
3.2 系统的硬件拓扑结构
三层的C/S体系被本远程监控系统所采用。以传感设备将监测到的现场生产中的各种在线数据通过Data Socket服务器上传到网上;所以, 用户们就可以在终端设备的网络计算机显示器里就能够看到现场生产的信息工况。这样的模式结构亦能够让它同时连接其他客户并且下载在线数据。以下的若干环节组成了这个系统:
3.2.1 可以给因特网供给服务方面信息的应用服务器, 也就是服务器Data Socket。
3.2.2 和生产过程联系紧密的监视网络计算机。
3.2.3 客户端网络设备和相关的软件。
3.2.4 因特网与Date Socket之间的代理/防火墙服务器, 进而使得网络控制的安全性能得到保障。
一般情况下, 建立在C/S模式的远程监控系统可以划分为以客户子系统、现场子系统、中间层子系统。请求的信息被客户子系统发出, 接受由以下中间层子系统处理完毕并且发送的数据;现场子系统可以接收中间层子系统发送的指令, 并对这条指令验证、解析, 随后产生相应的控制动作;此外, 它还可以收集各个不同现场的控制节点的运营数据, 通过预处理、汇总后反馈给中间层子系统;中间层子系统可以看作是一个中间系统, 通常情况下由数据库服务器和应用服务器组成。客户与现场子系统进行交互就靠它来负责。
3.3 采集现场的数据
在国内的供水管网里, 绝大多数的终端设备还有着串行通讯不流畅、速度不快、抗扰性能不佳、通讯联系的长度被限、运作方式固定和较为保守的缺点[36]。原来人值守站的RTU自动化程度很低, 工作强度很大, 相关数据的发送与接收也受到很大程度上的限制。鉴于此, 在计算机技术和过程控制自动化技术相结合的情况下, 非常有必要并且也会很容易的开发出数据的传输、接收以及其相关流程的功能于一个整体的RTU现场自动化监视系统。这样, 工作人员便能够在一个监控室内, 对现场的工作情况进行监视与控制, 这就会同时节约许多的人员配备, 工作效率也会被提高。此外, 分布在管网中的测压点、测流点应具有一定的代表性。
这样, 我们就可以总结出远程检测在RTU运行情况下的主要任务:
(1) 把RTU与其他设备隔离, 运用自动的切换设备, 把设备柜里的RTU部件一步步切换, 并且连结到RTU设备上, 这样便使其能够校验虚负荷自动比对。当然, 不隔离RTU设备也是可以的, 通过自动化装置切换把RTU的二次测量数据串联或者并联的连到RTU设备中校验实负荷自动比对。
(2) 数据库中存入比对结果, 原始记录和检查结果同时也显示生成。
(3) 通讯过程也可能产生不够流畅, 有些许障碍的情况, 这就急需现场测试工作者测试, 数据接口也会被提供, 这能够将现场的监测数据还有监测报告上传于主机的系统。S
摘要：本文在理论上基于供水自动化的一般框架提出了一套供水自动化远程监控系统的总体设计方案。分析了国内外远程监视系统的发展现状, 进而依据保定供水系统的具体情况, 分析、阐述了系统设计的必要性。并且说明了远程监视系统在供水系统中的主要功能, 介绍了系统的软、硬件平台。
关键词：供水自动化,远程监控系统,GPRS组网方案
参考文献
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远程控制系统设计分析 篇8
1 景观灯、路灯监控升级改造的必要性分析
1.1 目前国内景观灯、路灯常用的控制方式
目前国内城市路灯开关控制方式主要采用手动、时钟控制和光控制三种主要方式
(1) 手动控制方式:
是最原始的基本控制方式, 通过人工开关灯具。适用于企业单位等小规模区域的灯具控制, 如果灯具数量巨大, 安装地点分散, 控制者负担重, 操作起来很困难。
(2) 时钟控制方式:
可以通过预先设定好的时间表来控制灯具开关, 可按照预定时间段设定开关时间。但是如果要修改开关时间, 需要将所有定时控制器全部修改设置, 不灵活, 设置参数费时费力。不能应急突发事件。受操作者个人因素影响严重。
(3) 光控开关灯方式:
通过光电传感器来采集光照强度信号, 当环境照度高时关闭电源开关, 环境照度低时启动电源开关。相比手动控制而言, 可以减轻一定的操作者劳动量。缺点是启动停止控制只能依赖于光照, 控制方式单一, 不能应急突发事件, 不能控制半夜灯, 过分依赖于光照。另外光控设备易受环境影响, 故障率高。
1.2 传统的控制方式不灵活
管理是同被管理的设备数量息息相关的, 数量少, 管理容易, 数量增长, 管理的困难程度也增长。当大量的灯具需要每天进行开关控制的时候, 灯具开关的方式变得非常重要, 手动、时钟控制, 光控各自的缺点都限制了对灯具开关的灵活操作, 手动控制耗费人力多, 响应不及时, 时钟控制需要预先设定启动停止时间, 修改设定时间繁琐、不方便。光控制只能按光照度进行控制, 不能分时段单控。综上所述, 三种方式操作起来均不灵活。
1.3 灯具维修维护困难, 电缆不能监控防盗
目前三种传统的控制方式全部只能进行各个支路的启动停止控制, 均没有监控线路故障、灯具是否损坏的能力, 它们简单地控制线路的总开关来实现开关灯的目的, 并不能对线路的工作情况进行信息采集, 不具备监视能力, 对灯具设备的维护只能通过巡查人员专门检查后上报才能进行处理和维修维护。
景观灯、路灯分布区域广阔, 电源线路复杂冗长, 很多区域通过人工直接现场监管难以实现, 又由于近几年有色金属昂贵, 有些不法分子利欲熏心, 电缆遭窃现象时有发生。有些犯罪分子盗窃灯具, 甚至带电盗窃电缆, 常有人身伤亡事故发生, 更有甚者造成电缆短路烧毁, 不仅需要重新更换整条电缆, 而且会危害上一级供电网络, 给供电网络正常供电带来隐患。故此, 加强对供电电缆和灯具的监控是必要的。出现故障及时上报, 维修维护, 有电缆失窃, 迅速发现并报警, 让盗窃分子望而却步, 这样便能提高对盗窃分子的威慑力。
1.4 传统控制方式在节能方面的弱势
景观灯、照明灯覆盖区域广阔, 灯具数量巨大, 自然消耗的电能高, 美化亮化城市安装这些景观灯是必不可少的, 但随之而来的高额的电费开支亦不能不考虑。
传统的控制方式只能单一地调整整体灯具的开关时间来节能, 智能控制模式下可以根据时间段, 根据具体地点来开启一定数量的灯具, 即达到美化亮化的目的, 同时更加节约能源。
1.5 景观灯、路灯远程载波监控系统的优点
(1) 便捷的监控方式:
管理人员不需要在专门的监控室中监控, 只要你的电脑能够上网, 即可以通过链接本监控网址来查看当前和过去一段历史时期内的所有灯具的开关状态和故障记录, 可以通过谷歌地图的形式更加直观地查看每一个街区每一个灯具的状态。
(2) 灵活的时间区间控制:
可以通过上位机软件以周为单位设定一周中需要开关的时间段, 可以根据现场的经纬度、太阳起落时间来设定开启时间段, 可以根据管理人员的要求进行分时段的时间控制。
(3) 简单的突发事件处理方式:
如遇突发事件, 可以通过管理员的身份登录网站来强制开启关断灯具或者以手机短信的方式来强制开启和关断灯具。
(4) 迅捷的故障报警功能:
如遇电缆断电等重大故障时可以通过手机短信的方式通知管理者和相关执法部门, 做到尽快排除故障和迅速出警。
(5) 维护简便:
景观灯、路灯维护人员不需要定期到现场进行巡视, 通过网络既可以监控现场设备的工作状况, 发现灯具故障, 可以根据网络上指示的地点和检测基站编号, 直接对基站内灯具 (20～50盏) 进行维修更换活动, 范围小, 便于发现故障点。
(6) 简易的现场施工方式:
对已经亮化结束的区域, 如果大面积增加控制电缆势必要破坏原有绿化, 目前景观带绿化植物多数是国内知名植株, 造价昂贵, 破坏这些植株代价大, 而且铺设电缆还需要高额的安装铺设费用。GPRS、载波综合智能监控系统中, 上层网络采用GPRS无线通讯, 下层采用电力线载波通讯, 可以在对已完成供电网络不破坏, 不重布线的情况下进行施工改造, 只需要增加载波主站和各节点的载波控制器即可实现对灯具的监控。
综合以上几点, GPRS、载波综合智能监控系统可以实现对各区域的景观灯、路灯的理想监控, 很容易监视现场的灯具工作情况, 便捷的开关灯具操作, 灵活的应急开启关断控制, 轻松的维修维护, 快速的故障报警系统, 智能光电传感器、降雨传感器多元综合控制, 是灯具监管部门的理想选择。
2 系统总体架构
系统由互联网网络层、GPRS网络层、电力载波通讯网络层、监测控制基站4层构成。
(1) 互联网网络层构成人机界面主体, 是管理人员监视各区域灯具工作状态和操作者控制各区域灯具开启关断的平台, 在这里, 只要您的电脑能够连接互联网, 并且您有管理权限 (访问密码) , 就能对现场各区域景观灯、路灯等灯具进行管理和控制。
(2) 利用目前技术成熟的GPRS网络, 来将各区域灯具状态信息连入互联网。目前GPRS良好的通讯功能和稳定的通讯质量是我们远程监控各区域灯具的基础, 为便捷地行使管理工作创造先决条件, 同时将现场监控不受距离控制成为可能。
(3) 电力载波通讯:通过灯具的照明线路实现数据传输, 利用电力线通信调制解调器来发送和接收数据。电力载波并不陌生, 国内10年前即应用在工业控制领域, 由于它的安装简便, 以电源线路为通讯介质的独特优点受到众多使用者的青睐, 是此类场所通讯控制的理想选择。
本设计采用了多载波调制解调技术, 此技术专门针对电力线较差的信道条件, 因而具有很好的传输性能。模块内置了数模转换电路DAC和模数转换电路ADC, 这样很容易与模拟前端电路 (AFE) 接口, 采集各检测支路的电压电流大小。
(4) 监测开关控制基站是以继电器输出控制和电流电压信号采集为核心的终端控制单元, 最终执行开关灯具的操作和上报该路灯具的工作状态和故障警告。
本监控系统硬件由GPRS通讯站、载波通讯主站和各监测控制基站组成。系统软件由网络后台管理软件、GPRS通讯控制软件、载波主站通讯软件、载波基站控制软件构成。强大的后台管理软件, 经纬度日落时间计算, 可根据实际应用加、减时间偏移量, 系统将自动按着设定时间启动与停止景观灯, 而且用户可以任意指定一周中哪些天需要点亮景观灯, 方便节假日等特殊情况的景观灯管理。
使用GPRS技术, 与现场实时通讯, 控制现场状态, 采集现场数据, 对现场状态进行统一管理, 对灯具状态进行分析。GSM处理功能, 可以向用户发送短信通知, 用户可以自定义选择通知范围, 如总供电故障, 某段电缆断路, 景观灯启动与停止等。
用户还可以通过手机短信方式, 直接启动、关闭景观灯, 也可用短信设定每日启停时间。
每一条景观灯支路电流, 实时采集, 图表曲线显示, 故障状态分析。
3 项目可行性分析
项目改造后的使用效果, 项目改造所需资金投入, 系统运行维护费用, 现场施工后所需修复费用, 都是各级领导们十分关心的问题。
目前国内景观灯传统的控制方式大多没有监控功能, 不能进行灯具监控和电缆防盗监控。部分有监控功能的控制方式也多采用有线通讯的方式进行控制, 这样不仅需要增加通讯电缆、光缆等控制线, 支付现场高额的支付铺设工时费, 而且不可避免地破坏现场已经绿化完成的植被, 造成重复施工, 浪费人力物力。GPRS载波智能监控系统采用电力线路通讯, 不需要重新铺设通讯线路, 通过电力线即可实现数据传输, 现场施工范围极小, 不发生植被破坏。
4 结束语
本系统通过互联网、GPRS网络、电力载波通讯架构通讯方式、先进的现场模拟量采集传输技术实现了路灯、景观灯的远方监控管理。通过远方应用程序在国内的任何区域控制现场的灯具开关操作和查看灯具工作状态, 大大减少工作人员的现场巡查、现场开关操作、排查故障的工作强度, 足不出户即能对灯具的工作状态了如指掌。
摘要：阐述了景观灯、路灯监控升级改造的必要性及远程载波监控系统的优点, 介绍了路灯远程载波监控系统的总体框架结构及功能。
远程控制系统设计分析 篇9
1 现有常见容灾备份方案及缺陷
1.1 定时单一拷贝数据,采用光盘或磁带备份
这是最低级备份方式。它的最大弊端是备份时要导致工作的中断,同时备份间隔时间内的数据无法恢复。该种方案也无法解决在线数据库本身损坏等内部故障。
1.2 双服务器备份
这种方式是定时将主服务器数据备份到从服务器上,能解决在线服务器出故障时服务器的替换问题,但同时也存在2.1方案中的其他问题。
1.3 服务器双机热备+共享存储
这种方式是目前比较流行的方式,它一般是2台相同配置的服务器互为热备,共享存储设备,主服务器无法工作时,从服务器可以接管工作,数据实时同步。该方案可设定定时备份数据库,且不影响业务工作。不同的单位根据实际情况,在存储设备连接冗余方面可能做得不一样,都达到了一定安全级别。但这种方案仍然无法解决服务器群集出现问题、存储设备故障、数据库损坏等问题。同时上述3种方案都无法解决中心机房发生意外情况或自然灾害造成数据丢失等问题。
2 技术方案[3]
首先应明确的是备份和容灾是不一样的概念,虽然都有数据保护功能,但数据备份大多采用如前述的定时备份方案,性能低,成本低。若采用实时方式进行数据保护,数据随时在线,性能高,成本也相对较高。容灾分为3个级别:数据级别、应用级别以及业务级别[2]。由于应用级及业务级容灾要求高、投入大,一般只有银行、电信等部门使用,医院一般可采用数据级容灾。数据级容灾是指建立一个异地的数据系统,该系统是对本地系统关键应用数据实时复制。当出现灾难时,可由异地系统的数据迅速接替本地系统的数据而保证业务的连续性。
一般远程数据容灾可以实现数据的实时复制,设备分布可大体分为3层,分别为服务器层、存储交换机层和存储层。其中服务器层的实时数据复制方案更适合医院的现状。
实时数据复制也可以称之为数据镜象,是在两个或多个磁盘或磁盘子系统上产生同一个数据的镜像视图的信息存储过程,一个叫主镜像系统,另一个叫从镜像系统。按主从镜像存储系统所处的位置可分为本地镜像和远程镜像。远程镜像也就是通常称之为的远程复制,这个是容灾备份的核心技术,同时也是保持远程数据同步和实现灾难恢复的基础。远程镜像按请求镜像的主机是否需要远程镜像站点的确认信息,又可分为同步远程镜像和异步远程镜像。
同步远程镜像(同步复制技术)是指通过远程镜像软件,将本地数据以完全同步的方式复制到异地,每一本地的I/O事务均需等待远程复制的完成确认信息,方予以释放。同步镜像使远程拷贝总能与本地机要求复制的内容相匹配。当主站点出现故障时,用户的应用程序切换到备份的替代站点后,被镜像的远程副本可以保证业务继续执行而没有数据的丢失。但它存在往返传播造成延时较长的缺点,只限于在相对较近的距离上应用。
异步远程镜像(异步复制技术)保证在更新远程存储视图前完成向本地存储系统的基本I/O操作,而由本地存储系统提供给请求镜像主机的I/O操作完成确认信息。远程的数据复制是以后台同步的方式进行的,这使本地系统性能受到的影响很小,传输距离长(可达1000公里以上),对网络带宽要求小。但是,许多远程的从属存储子系统的写入没有得到确认,当某种因素造成数据传输失败,可能出现数据一致性问题。为了解决这个问题,目前大多采用延迟复制的技术(本地数据复制均在后台日志区进行),即在确保本地数据完好无损后进行远程数据更新。数据容灾模型如图1所示。
根据以上分析,为最大限度地保证医院数据安全、连续、准确和完整,建议采用数据同步异地复制备份的容灾方案。
3 实施方案
根据我院的业务量以及具体情况,采用同步远程镜像(同步数据异地复制技术),在医院中心机房楼宇之外的楼宇建设一个小型机房作为灾备结点,灾备结点的硬件采用医院淘汰下来的服务器。出现灾难切换时,灾备服务器用于承担全院的工作运行可能会相对比较缓慢,可人为地限制部份非必要如非窗口部门的工作站登陆,减轻工作压力。在条件允许的情况下,建议配置一台与现有主服务器相当的硬件。
服务器的技术要求:(1)支持windows2003企业版(x86、x 6 4)及wi n d o w s 2 0 0 3数据中心版(x 8 6、x 6 4);(2)支持M S SQL2005企业版(x86、x64);(3)支持同步或异步远程复制;(4)支持数据传输加密校验;(5)支持中文界面;(6)支持自动错误恢复。
具体容灾方案及恢复步骤:(1)建立容灾结点;(2)同步主结点与灾备结点数据;(3)出现灾难时,关闭主结点;(4)停止灾备结点的同步,修改配置IP及主机名称等;(5)以灾备结点服务器为主机工作;(6)修复原有主机;(7)数据差异备份;(8)停止灾备结点服务器,恢复原主机工作;(9)修改配置灾备结点的IP及主机名称等;(10)重新建立容灾结点的数据同步。
同步数据异地复制可以作为较好的数据灾备方案。对于医院来说,只有数据安全得到保障,信息系统才能稳定可靠的运行,医院工作才能正常持续的开展,而数据的容灾就是这一切的基础。构建合适的灾备机制是医院信息系统建设的重要一环,也是信息系统工作人员不断学习探索的重要课题。
参考文献
[1]赵艳,朱立峰.基于复制的医院信息系统数据库灾难恢复方案[J].中国数字医学,2008(1):48.
[2]陈小佳,张君瑞.容灾备份系统研究[J].计算机网络与信息安全,2009,5(18):4673.
远程控制系统设计分析 篇10
1 物联网与智能家居概述
1.1 物联网概述
所谓物联网, 主要指的是通过具备一定智能感知能力、分析处理能力、计算能力以及执行能力的智能芯片, 将物质世界的实际物体改造成为智能化对象, 通过相应的通信协议对数据进行接收、传输、分析以及处理, 从而搭建起物与物、人与物进行连接的网络[1]。物联网技术由感知层、网络层、应用层以及公共支撑技术组成, 具备整体感知特征、智能处理特征以及可靠传递特征三大特征。
1.2 智能家居概述
智能家居系统主要通过在家居住宅环境中应用嵌入式技术、计算机技术、通信技术等现代化技术, 对家居生活中的各种子系统进行改造, 从而构建舒适、环保、高效的家居环境[2]。物联网技术由感知层、网络层、应用层以及公共支撑技术组成, 具备整体感知特征、智能处理特征以及可靠传递特征三大特征。
2 基于物联网的智能家居远程监控子系统软件设计分析
2.1 系统需求
现阶段的智能家居系统通常对光源、互联网、家用电器进行分散性控制与管理, 导致家居设备不能通过互联网进行统一控制。因此基于物联网的智能家居远程监控子系统软件应当利用具有多电器接口的集中装置进行控制, 统一对家具设备进行联网, 从而通过智能终端实现家居设备的自动化控制。同时安全预警系统在智能家居系统中极为重要, 主要通过门磁、红外线探测等室外感应器对异常状况进行预警, 若业主没有及时对预警信号进行处理, 预警系统会根据功能的不同连续发出预警信号。
2.2 设计思想
基于物联网的智能家居远程监控子系统软件应当构建多样化的远程监控系统, 利用手持遥控监控、互联网监控、4G远程监控等方式满足业主的多元化需求。同时应当谨慎选择传感与执行设备的分布, 合理架构网路线路, 保证智能信息处理系统软件功能的实现。智能家居系统作为智能小区系统的重要组成部分, 它在运行过程中除了对家居环境进行改造, 还应当加强与智能小区系统的结合, 在智能小区系统中实现资源有效整合, 进而完善家庭安防等远程监控功能, 提高系统资源利用率。
2.3 软件设计
2.3.1 家庭安防子系统软件的设计
家庭安防子系统软件包括防盗报警远程监控、火灾报警远程监控、燃气泄漏远程监控以及紧急情况求助等功能模块, 可以有效地保证业主的生命财产安全。家庭安防子系统软件主要通过在家居环境中的门窗、客厅、厨房等重要区域安置传感器, 实现对家居环境不同区域的实时性动态监控。家庭安防子系统中主要使用Zig Bee传感网络子软件, 软件采用分层软件结构, 由HAL层提供各种硬件模块的驱动, 对定时器Timer、通用输入/输出GPIO以及通用异步收发传输器UART进行驱动, 并通过OSAL提供各项管理服务。Zig Bee传感网络子软件通过物联网技术与业主的通信设备进行连接, 方便业主随时随地通过通信设备对家居环境中的安全状况进行了解与掌握。当家居环境中出现了异常状况时, 家庭安防子系统可以利用Zig Bee传感网络子软件进行分析, 并根据报警原因系统触发报警程序发出报警信号, 并会及时将信息传送至智能小区系统, 智能小区系统会根据报警信号联系警察或保安对警情进行处理[4]。报警模块的电路设计主要通过PNP三极管8050的导通与截止对蜂鸣器的报警信号进行控制。
2.3.2 远程抄表子系统的设计
传统的人工抄表方法不仅会造成人力物力的浪费, 而且会在一定程度上打扰业主的正常生活, 智能家居系统中的远程抄表子系统替代了传统的人工入户抄表, 提高了业主的居住满意度。远程抄表子系统利用电子通信技术以及传感器技术, 将电表、水表以及燃气表通过互联网与小区物业管理中心进行连接, 方便智能小区系统对测量表的计量数值进行统计、分析与管理。当小区物业管理中心发出抄表指令时, 数据集中器就会将数据通过网络网关发送至智能家居系统, 业主在家就可以轻松进行缴费与结算。
2.3.3 收费管理子系统的设计
收费管理子系统是由远程抄表子系统衍生出的智能家居系统, 这一系统通过远程抄表子系统中的数据对费用进行自动计算, 并对缴费时限进行设置[5]。业主在收到缴费通知后, 可以利用互联网对详细费用进行查询与缴纳。同时收费管理子系统还可以与家庭安防子系统进行协同工作, 当业主未能按时缴纳费用时会及时报警进行提示, 从而提高费用缴纳的便捷性。
2.3.4 智能家电子系统的设计
智能家电子系统是智能家居系统中的核心组成部分, 是影响业主舒适度与满意度的重要因素。随着现代化互联网技术以及通信技术的发展与成熟, 物联网技术也获得了较大程度的发展, 并在冰箱、空调、热水器等家用电器中得到了应用。智能家电子系统就是对智能电器进行统一管理的技术系统, 这一系统可以根据业主差异性的家居环境以及实际需求对家电进行合理化改造。智能家电子系统中的家电具备网络化功能, 智能型家用电器可以通过互联网技术进行连接, 实现家电信息的交流与共享, 同时智能家电利用嵌入式互联网监控软件还可以对家居环境的变化进行监控, 并及时对工作方式进行调节, 从而提高业主的舒适度[6]。同时智能家电子系统还具备节能性特点, 智能家用电器可以根据家居环境变化及时调整工作时间, 在不需要使用时及时进行休眠, 从而对能源进行节约。
智能家居系统对冰箱、空调、热水器等智能家用电器的控制主要利用嵌入式互联网监控软件实现。现阶段绝大多数智能家居系统使用嵌入式互联网监控软件主要由嵌入式WEB服务器与嵌入式视频服务器, mjpg-streamer组成。智能家电子系统中较为常用的是Boa服务器, 即嵌入式WEB服务器, 主要通过在官方网站下载源代码压缩包进行移植, 并设置文件Makefile完成对CGI的功能支持与设置。对于嵌入式视频服务器来说, 其最为典型的用途是将电视模拟视频信号转换为数字视频数据, 并在虚拟机中进行存储, MIPEG与MPEG可以传送高质量的图片以及视频, 但是却需要较大的带宽进行支持, 智能家居系统虚拟机需要输入正确的数据实现客户端系统的智能交互。
3 结语
随着自动化技术以及信息技术的发展, 我国居民的日常生活得到了巨大的改变, 人们对于生活质量的要求也日益提高。基于物联网的智能家居远程监控子系统是信息时代下智能小区建设的研究内容, 体现了家居生活与现代化科学技术的结合。基于物联网的智能家居远程监控子系统软件设计应当从人性化设计出发, 加强家居环境与业主的沟通与交流, 从而构建现代化的家居环境。
摘要：随着科学技术的不断发展, 人们生活水平得到了大幅提升, 传统的住宅条件已经难以满足人们对于生活舒适度的要求。物联网技术作为信息时代下重要的科学技术, 近年来如何将物联网应用于家居智能化已成为国内外学者的重点研究课题。本文从物联网与智能家居概述入手, 对智能家居远程监控子系统软件设计进行了简要分析。
关键词：物联网,智能家居,远程监控子系统,软件设计
参考文献
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[2]李宁宁.基于物联网的智能家居系统的研究[D].河南师范大学, 2013.
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[4]杨海川.基于物联网的智能家居安防系统设计与实现[D].上海交通大学, 2013.
[5]羡慧竹.基于物联网的智能网关系统研究与实现[D].北京工业大学, 2014.
远程控制系统设计分析 篇11
关键词：无线通信技术；ZigBee；GPRS；远程控制
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）06-0026-05
目前使用的传统路灯的照明管理系统存在不足之处，如浪费电量大、路灯使用寿命短、不能进行远程控制、无法自动识别故障路灯、人工作业量大等。近年来，随着无线通信技术的发展，无线传感器网络应用范围越来越广泛[1-2]。基于ZigBee技术的无线组网通信技术是一种新兴技术，其用无线通信方式对路灯节点进行管理，具有通讯频段多、组网能力强、无通讯费用、硬件成本低、功耗低等优点[3-5]。ZigBee无线传感器网络具有省电、可靠、安全等优点，能够对路灯进行实时监控，降低管理成本，而且系统容易组建、便于扩展[6]。
本课题设计一种基于GPRS+ZigBee的远程路灯监控系统。控制系统采用ZigBee无线自组织网络技术和GPRS技术进行数据传输，各个节点把采集到的信息实时发送回来，通过串口传送到上位机，可以清楚地看到当前光照强度和各个路灯的运行情况，同时可根据实际情况的不同提供灵活的控制策略，从而使照明系统更智能化、更可靠，并能达到节能环保的目的。
1 系统硬件设计
系统采用监控中心通过GPRS公网连接到各条道路的现场控制器（GPRS模块），从而实现对远程数据传输，上位机发送控制指令，通过GPRS网络将控制指令传输到现场控制器，GPRS模块通过RS-232接口与ZigBee协调器连接，将数据传给ZigBee协调器，ZigBee协调器采取广播的方式将控制指令发送给各个ZigBee路由器模块和ZigBee终端节点模块，通过控制与之相连的继电器模块的通断，实现远程控制路灯的功能。同时，ZigBee终端节点定时监测各个设备的工作状态，并且实时上传到ZigBee协调器，协调器将收到的数据通过GPRS模块传到监控中心，上位机软件对收到的数据进行分析，并且实时将各个设备的工作状态显示出来，最终达到远程监控的目的。系统的硬件主要由最小系统、串口接口电路、仿真器接口电路、恒流驱动电路、GPRS模块、路灯工作状态监测电路、光照强度监测电路组成。系统总体框图如图1所示。
1.1 最小系统
最小系统的设计如图2所示。采用以CC2530芯片为主要元件构成的硬件平台，并将Z-Stack协议栈移植到该硬件平台，可以实现无线网络的自组网以及网络节点间的数据传递。
1.2 串口通信接口
串口接口电路如图3所示。协调器和GPRS模块之间采用RS232接口通讯，使用简单方便。
1.3 恒流驱动
恒流驱动是指通过LED的电流为一个合适的恒定值，使用恒流驱动旨在提高LED的发光效率和稳定度，减少LED的光衰度[7]。大功率LED都是采用恒流驱动方式。
LED恒流驱动电源采用的是两级变换器，第一级采用UCC28810转换电路，目的是将AC转换成36 V的DC电源。第二级采用UCC2811模式，目的是将恒压源转换为0.9 A恒流源。此方案电源的转化效率更高，保证了系统的高效率。此方案使用TI公司生产的UCC28810EVM-002评估板。恒流驱动模块如图4所示。
1.4 GPRS模块
GPRS模块的作用是实现远程数据传输，可以与管理者之间进行短信的收发，并与ZigBee协调器之间进行无线通信，当现场出现故障时，以最快的速度将故障信息传输给管理者或用户。GPRS模块内部结构框图如图5所示。
1.5 路灯工作状态监测电路
状态监测电路主要对路灯的状态进行监测，可以让值班人员实时看到路灯系统的工作状态，如果发生故障方便及时处理。系统主要是通过监测路灯的工作电流来进行监控的[8]，采用电流检测技术和精密型霍尔磁敏传感器，当检测到路灯出现故障不能正常工作时，ZigBee网络立即发送报警信号到主控端，通知管理人员采取相应的措施。电流型电压测量电路如图6所示。
2 系统软件设计
系统的软件主要包括：ZigBee协调器，ZigBee路由器，ZigBee终端节点，GPRS模块和上位机。系统软件设计框图如图7所示。
2.1 ZigBee协调器软件设计
协调器负责选择一个信道和一个网络ID（也称为PAN ID，即Personal Area Network ID）来建立整个网络。网络建立完成后开始进行数据的传输，并将现场和监控中心之间的数据进行传递，根据信号类型的不同调用相应的处理函数进行处理。网络建立过程如图8所示。
2.2 ZigBee路由器软件设计
路由器模块的功能为：允许其他终端节点设备加入网络，多跳路由和协助它自己的终端设备的通讯。基本路由算法如图9所示。
2.3 ZigBee终端节点软件设计
终端节点用来发送及接收协调器和路由器发来的消息，它可以在睡眠或者唤醒状态之间进行切换。对于新加入的节点，首先搜索所在区域可用的父节点，当检测到可用的网络之后，查找网络中深度最浅的节点，并发出请求加入网络的信号，该父节点收到信号后，发出网络关联的命令。终端节点加入网络开始工作之后，实时检测现场数据，当检测到设备工作不正常时，把故障设备通过GPRS以短信的形式发送给工作人员的监控设备，以便快速处理，提高工作效率。终端节点工作流程如图10所示。
2.4 GPRS模块初始化
nlc202309090941
在对GPRS模块进行初始化时，需要对以下几部分进行相应的设置：接通电源，设置串口的波特率，对短信中心号码的设置，对短信收发格式的设置，设置终端进行编码字符等。初始化流程如图11所示。
2.5 GPRS模块软件设计
GPRS模块通过串口芯片与ZigBee协调器之间进行无线通信，并且实现数据的远程传输，当现场出现异常时，能够将信息及时准确地发送给工作人员或用户。当GPRS模块通电后，串口监视和数据发送两个功能模块分别进入监视和监听状态，对数据缓冲区和串口进行实时检测。当串口监听到有数据时，立即将其数据写到缓冲区当中；当数据发送线程监测到有数据写入缓冲区时，GPRS网络会将缓冲区的数据发送出去。GPRS模块软件流程如图12所示。
2.6 上位机软件设置
本系统可以设置为手动控制方式和自动控制方式，其中自动控制方式只需要配置好相关参数即可，控制方便灵活。同时，可以查看各个区域街道的路灯工作状态，并将系统数据自动保存下来，方便查看。路灯管理控制系统如图13所示。
3 结论
设计一种基于GPRS+ZigBee的远程路灯控制系统，利用GPRS技术和ZigBee无线组网技术实现了对路灯控制系统的实时监控和网络化的管理。系统的网络扩展性好，现场安装简单方便，操作界面显示现场数据，有利于用户的远程操作，具有较好的使用价值。
参考文献
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[2] 陈鸿飞.基于ZigBee与GPRS的远程无线抄表系统智能终端设计[D].长沙：中南大学，2009.
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[6] 闫沫.ZigBee协议栈的分析与设计[D].厦门：厦门大学，2007.
[7] 金纯，罗祖秋，罗凤，等.ZigBee技术基础及案例分析[M].北京：国防工业出版社，2008.
[8] 郑相全.无线自组网技术使用教程[M].北京：清华大学出版社，2004.
Abstract： A remote street lamp monitoring system was designed based on GPRS+ZigBee in this paper. The system uses ZigBee wireless self-organizing network technology and GPRS technology in data transmission， and each node sends back the information collected in real time， which is shown on the upper machine. It can monitor the current light intensity and the operation situation of the street lamp in real time， and also can regulate the suitable illuminating brightness according to the current illumination intensity.
Key words： wireless communication technique； ZigBee； GPRS； remote control
计算机远程控制系统设计 篇12
远程控制是指在计算机网络上由一台主机(主控端,在客户/服务器工作模式中又称为客户端)远距离控制另一台主机(被控端,在客户/服务器工作模式中又称为服务器端)的技术。当操作者使用主控端主机控制被控端主机时,就如同坐在被控端主机的屏幕前操作一样,可以启动被控端主机中的应用程序,可以使用文件资料,甚至可以利用被控端主机的各种外部设备。但是值得注意的是:主控端所做的一切控制操作如打开应用程序、上网浏览以及下载等都是在被控主机的计算下完成的;主控端主机只是将键盘和鼠标的指令传送给远程被控主机,同时将被控端主机的屏幕画面通过网络通信传回到主控端主机。
网络中的远程控制技术早于DOS时代就已提出,只不过当时由于网络应用范围不广,网络用户在这方面没有较大的要求,因此这项技术没有得到较大的发展。但是,随着计算机网络的广泛应用以及用户在应用中的需要,远程操作及控制技术越来越引起人们的关注。远程控制一般支持的网络方式:LAN、WAN、拨号方式、互联网方式。
本文将讨论在Windows系统环境下使用Visual C++技术如何实现远程控制。
1 远程控制的主要技术
1.1 获取屏幕图像及回传技术
根据上述远程控制基本概念,被控制主机在执行主控主机的命令后再传回相应的屏幕画面。那么就需要在被控主机上实现获取屏幕图像并回传到主控主机的功能。
在Windows环境中,设备上下文(DC)及基于设备上下文的绘图操作是用户界面的核心。在Windows API的帮助下程序可以很简单地得到设备上下文的实例,并通过这个设备上下文实例来获取屏幕图像。以下为获取屏幕图象的核心代码:
通过以上的程序代码就可以方便的获取屏幕图像。在获取屏幕图像后就要把该图像以网络通信的方式传回到主控端,主控端再把它显示在客户端程序窗口中。图像的传输工作可使用Casync Socket的Send函数。但值得注意的是大量网络数据传输可能占用过多的网络带宽资源,减慢网络传输效率,引起网络拥塞,从而最终导致接收方无法及时接收处理,使得主控端在操作时显得十分缓慢。为了更好地解决这一问题,在被控端传输图象数据之前应把其转换成压缩比比较高的图像形式。
1.2 输入的模拟
控制者在主控端客户程序窗口中点击鼠标或从键盘输入字符就相当于在被控主机的屏幕相应位置做同样的操作。这时在主控端就要先模拟响应用户的鼠标点击或键盘的录入,这些信息通过网络通信传送到被控端让被控端主机真正地执行。
首先要分析主控端如何模拟获取操作者的操作。本文采用如下的数据结构来记录一次操作者的操作,这些数据结构定义在系统的
在上述的数据结构中,MOUSEINPUT和KEYDBINUT又为另处两个数据结构,分别记录键盘输入与鼠标点击的数据(此处不列出其具体结构)。
主控端在记录操作者操作后再使用自己实现的方法BOOL Send User Input(INPUT*input,UINT number)把操作信息传输到被控端。
被控端在接收到主控端传来的输入信息后,直接调用Win API函数Send Input送给系统处理。
2 远程控制系统的总体设计
远程控制系统是一个基于客户/服务器工作模式的软件系统,系统包括客户端程序和服务器端程序。为了完成系统指定功能,客户端及服务器需完成的功能主要有以下各点。
(1)客户端(主控端)程序功能
(1)连接并登录到被控系统;
(2)接收被控端屏幕图像;
(3)向被控端发送鼠标和键盘命令;
(4)简单的即时通信功能。
(2)服务器端(被控端)程序功能
(1)接收主控端的连接,并实现身份认证功能(包括用户帐号的管理维护);
(2)为主控端截获屏幕图像,并传回主控端;
(3)接收主控端发出的命令,并负责解释执行;
(4)简单的即时通信功能。
整个系统采用三层设计结构,需要数据库的支持,这是因为在被控端接收用户的登录需要到数据库读取相应用户信息进行身份认证。系统结构如图一所示:
3 系统功能实现
3.1 客户端(主控端)设计
由于主控端与被控端之间实现不同的功能,因此在它们之间传输的数据也有所不同以及对数据的处理逻辑也有较大的差别。本系统对客户端与服务端通信的不同数据进行分类,使用不同的命令来表示。下面分别对这些命令进行说明:
11———登录请求命令。该命令用于主控端登录到被控端,数据格式为:命令编号+用户名+密码。
12———发送操作命令到被控端令。该命令把主控端的鼠标或键盘的输入命令传给被控端去处理,数据格式为:命令编号+INPUT命令数据类型。被控端收到数据后给主控端发回一个确认信息。
13———向被控端发送字符串信息。数据格式为:命令编号+字符串。
14———注销命令。用于主控端向被控端注销,数据格式为:命令编号+用户名。
以上为主控端发送给被控端的命令数据,当然从另一角度而言也就是被控端接收到的数据,被控端接收到不同的命令数据采用不同的数据处理逻辑进行数据处理。由于数据处理逻辑详细代码较多,在此就不详细列出。
3.2服务器端(被控端)设计
服务器端如同客户端一样向对方发送各种命令数据并接收对方的数据进行相应的处理。服务器发送到客户端的命令如下:
21———发送确认信息命令。收到客户端的命令数据,负责发回确认信息,数据格式为:命令编号+确认号。
22———屏幕图像发送命令。负责发送屏幕到主控端,数据格式为:命令编号+图像数据。
23———服务器端中止被控服务。负责中断主控端的连接,数据格式为:命令编号+用户名。
24———向主控端发送字符串信息。数据格式为:命令编号+字符串。
同样被控端需要相应的处理逻辑来处理主控端发来的数据并给予响应。
4 结束语
本文所设计的远程控制系统能够在局域网及互联网中进行应用,实现主机远程控制功能与即时交流功能。本系统对于网络管理者及通过网络办公的人员都有一定的应用价值。
参考文献
[1]Jeff Prosise.MFC Windows程序设计[M].北京:清华大学出版社,2001.
[2]王艳平,张越.Windows网络与通信程序设计[M].北京:人民邮电出版社,2006.