记录系统

记录系统（精选10篇）

记录系统 篇1

摘要：为了保证电梯安全运行, 同时减少事故的发生, 本文设计一种基于ARM的电梯故障实时记录仪系统。整个系统以ARM微控制器为核心, 以无线为信号传输介质, 进行电梯信号的采集、传输、判断和存储, 将相邻信号进行对比, 把故障信号显示在LCD显示屏上, 同时存储于FLASH中。系统主要由无线收发模块、门系统信号采集模块、屏控制系统信号采集模块、井道设备系统信号采集模块等构成。初步实验表明, 这些模块在ARM芯片的控制下, 基本实现对电梯运行状态、故障及事故前各种数据的采集和记录, 具有及时显示危险信号, 提示电梯故障等功能, 能有效保障电梯安全运行。

关键词：电梯故障记录,S3C2440A,信号对比,无线传输

引言

目前我国许多电梯正处于老龄化阶段, 较老的电梯又缺少安全保障措施, 没有专门设备去记录故障, 而解决电梯故障大部分是依赖技术员不断积累的经验。当电梯故障时, 维修人员往往不能第一时间赶到事故现场, 很有可能造成救助不及时从而出现二次伤害;同时, 乘梯人员对故障描述不清楚, 也会延误有效抢修时间。所以当前状况急需对旧电梯进行故障识别和记录。故提出电梯故障记录仪, 以检测和记录电梯各种故障, 同时提示维保人员有效地对电梯进行维护, 保障人员安全。

电梯故障记录仪俗称电梯黑匣子, 主设备安装于电梯机房内, 信号采集装置安放在电梯各个关键信号输出位置, 是一种能够对电梯故障的时间、速度、楼层数、故障点以及其他状态信息进行采集记录的装置。为了提高监控电梯故障的准确性和实时性, 故障记录系统通过获取电梯中各关键终端的输出信号, 将信号传递至电梯“黑匣子”, 迅速判断并定位出故障位置, 为检测人员迅速找到故障部位, 及时处理、排除故障提供了有效依据, 对电梯故障进行自动判断就显得十分重要。

1 主要故障分析

通过调查电梯故障及总结得出, 电梯故障主要分四类:门机构故障、控制屏故障、电梯供电电源故障和井道设备故障。所有电梯故障的产生最主要是由电梯门系统故障引起的。电梯门包括轿门和层门, 是重要的安全防护设施。门系统故障的主要原因是电气联锁接触不良、开关门受阻、门开关运行频繁、人为撞击等。控制屏故障主要由电气设备引起。主要包括:制动器非正常工作、线路板故障、中间继电器和接触器故障。电梯供电电源故障是因为电梯主机启动电流为正常工作电流的3倍以上, 启动时会引起供电电压的波动, 极易导致电梯故障。井道设备故障主要是曳引钢丝绳损坏的问题, 这一直是制约电梯发展的关键因素[1]。

针对上述电梯故障, 设计了电梯故障记录系统, 实时记录电梯信号。当电梯出现即使是轻微或短暂的故障时, 都能提示出预警信号, 告之乘客该梯为危梯, 以保障人员安全。

2 系统总体方案设计

为了提高电梯信号传输速度, 本文设计的电梯黑匣子系统中MCU选用基于ARM920T内核的16/32位的RISC嵌入式微处理器S3C2440A芯片。同时为了信号传输的稳定性, 选择与该MCU相匹配的无线发射芯片n RF2401进行通信。系统其他模块为故障信号采集模块、数据存储、通信接口电路、LCD显示、键盘操作等。系统的硬件设计框图如图1所示。

系统通过各终端获取输出信号, 对门系统信号、控制屏信号、井道设备控制信号等进行采集, 该信号所在的模块都设有相应的无线发射模块, 主控芯片模块也有相应的无线接收模块, 经过无线收发把采集到的电梯状态信号传递至MCU对信号进行分析处理。通过处理后的数据存储于外部FLASH中。同时, 实时信号如停止楼层数、上下行方向、有无召唤等可通过LCD显示。

3 硬件系统设计

3.1 门系统信号获取

电梯门信号通过电梯整梯控制系统和门机机械系统发出开关门信号、平层信号、门极限信号和安全输出信号至门控制系统, 来控制电梯门的运行。其中平层信号是指电梯到达该层楼平面位置时产生的信号;开关门极限信号指轿门运动到门两端极限位置时, 由极限开关产生的信号;电梯光幕和安全触板是检测障碍的装置, 其只在关门过程中有效, 当关门时遇到障碍物, 会产生触板阻挡信号或电梯光幕输出信号, 控制电梯门重新开启, 防止障碍物被夹。

同时门控制系统将获取到的电梯门相关数据通过无线模块传递至MCU的无线接收模块。通过比较第N次与第N+1次信号, 来确定动作是否正常完成, 同时将错误动作记录至存储器中。比如, 第N次信号判断为开门到达极限, 那么收到第N+1次信号后应该判断为关门到达极限, 假设其他信号正常, 说明这此次动作无误。若第N+1次信号判断不为关门到达极限, 说明电梯门系统中门极限开关故障, 门很有可能发生事故, 那么此次信号就被完整地记录到黑匣子中, 同时屏蔽内外召唤板, 禁止电梯工作, 并在屏幕上显示故障说明, 供给维修人员参考。如图2所示。

3.2 控制屏信号获取

控制屏系统分电梯内、外楼层召唤系统, 其获得相应信号后, 通过电梯控制系统的判断对电梯制动器进行控制, 使电梯上行、下行或停止。同时, 控制板系统将同样的信号传递给黑匣子的MCU, 当黑匣子获得两相邻信号, 就能判断出此次系统有无正确动作。如图3所示。

3.3 无线主从式收发设计

本文中硬件系统采用的中心拓扑结构为星型网络, 建立主从式通信链路, 一个节点损坏不至于拖累其他任何节点, 主从节点之间无其他节点, 信号传输能直接到达主节点, 缩短了传输时间, 增加了网络的安全性。其中主节点负责整个网络信号的接收, 从节点只与主节点进行通信, 从节点相互之间无通信, 从而有效避免了从节点间信号串扰的问题。主从节点之间是利用n RF2401无线收发模块进行通信, 它的有效距离可以达到几十米至几百米, 最大速率可以达到1Mbps, 在一般的井道环境中能够满足速度与距离的要求。图4是主从式网络结构示意图。

4 系统软件设计

软件设计的主程序框图如图5所示。根据系统的实际设计和需求, 工作流程如下:

(1) 上电自检

电梯系统上电后, 先对系统初始化, 然后进行自检。自检内容主要包括I/O口、时钟、存储器等。若检测到系统工作不正常, 先将故障数据存储于FLASH中, 同时显示屏则显示错误信息, 并提示检修;若检测正常, 显示屏将显示“系统工作正常”。

(2) 数据采集、处理和保存

电梯运行后, 记录仪获取到初始数据, 根据其记录时间、速度、运行状态等能够计算出电梯总运行时间、每周故障、每月故障等, 当达到一定数量微小故障时, 提示危险信号, 此时需要维修人员来检修。当有事故发生, 事故前一段时间的数据将不被系统覆盖, 自动记录数据, 便于数据比对, 同时显示在显示屏上;如果没有事故发生, 则以一定的容量进行数据存储。

5 结束语

本文具体分析研究了电梯黑匣子系统, 主要包括其软硬件的总体设计。设计的重点和关键包括电路设计、信号采集、数据存储和故障处理等部分。该系统基本能实现现有大部分电梯信号的故障采集存储。在实际应用系统前, 还需要对所在环境进行相应的测试和事故模拟测试, 用以确保系统的可靠。

参考文献

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[3]李春林, 程健.基于ARM和nRF2401的嵌入式无线网络测控平台[J].自动化仪表, 2007 (8) :8-11+15

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[9]黄坚.电梯控制柜测试与故障诊断技术的研究[D].浙江工业大学, 2012

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[11]吴熠铭, 林创鲁, 李昌, 等.基于物联网的电梯运行安全监测软件设计与实现[J].自动化与信息工程, 2013 (1) :26-29+40

记录系统 篇2

一、加强组织领导，科学系统全面开展创先争优活动 为贯彻落实《中共广东省委办公厅发<省委组织部、省委宣传部关于在基层组织和党员中深入开展创先争优活动的实施意见>的通知》(粤办发[20XX]11号)精神和市、区委有关文件精神，中心党委结合实际，制定基层党组织和党员创先争优方案，全面贯彻实施。

1、强化组织领导力量。

中心党委为加强创先争优的领导，成立以党委书记为组长、党委班子成员和各党支部书记为成员的创先争优活动领导小组，并抽调骨干夯实工作力量，制定了《中心党委在党的基层组织和党员中深入开展创先争优活动方案》，有计划有步骤地组织开展创先争优活动。

2、确定典型培育对象。

经过民主推选，民意测评，组织考察和党委班子慎重研究，中心党委确定了3个先进基层党组织培育对象、5位优秀共产党员典型培育对象和3名优秀党务工作者典型培育对象。各党支部相应确定支部的典型培育对象。我中心党委形成了多层次、多级别的模范培育体系。

3、充分发挥典型培育对象带动作用。

中心党委通过组建创先争优信息员队伍加强典型培育对象事迹的宣传力量。全年共印发了30期开展创先争优活动简报，其中有14期被区委创先争优领导小组采用。

4、细化创先争优工作任务，责任到人，落实推进创先争优工作。

中心党委把创先争优的各项任务指标细化分解，形成了138条具体措施，明确责任领导、责任部门、协办部门和办结时限，确保各项工作有计划有步骤地推进落实。

5、开展承诺创先争优活动，确保创先争优活动全体党员齐参与。

中心党委积极开展党支部和党员公开承诺创先争优活动，提出创先争优的措施并接受党员群众的监督。相关书面文件经承诺人签署后交党组织存档备案。

二、以“两个互动”机制为推手，全面推进党支部标准化建设

1、加大党建工作力度，实施“两个互动”机制。

一是“党政互动”：为推进党支部标准化建设工作，中心党委于20XX年10月在松岗广电站党支部召开了创先争优廉政教育党支部标准化工作现场会议。中心党委根据“党建和业务工作双促进、双发展”的良好态势，为强化非行政领导岗位党支部书记的领导作用，经中心党委办公(扩大)会议研究决定，推行党政互动机制，强化基层党组织战斗力。具体为无行政职务的党支部书记岗位薪酬待遇参照部分副职发放，且与半年一次的红旗党支部评选结果挂钩;未能评上红旗党支部的党支部书记薪酬待遇降为参照部门助理发放，所属部门(站)相关行政负责人从评选当月起每人每月扣除绩效考核5分。评选流动红旗不设指标限制，达到95分科获得流动红旗党支部称号。

“党政互动”实施以来，党建推荐效果显著。部门负责人对党支部建设更加关心，党支部班子对支部工作更加重视，党支部书记和党员的荣誉感明显增强!广电业务和党建结合的更紧密，党建工作成为了业务工作的指标。各党支部根据支部特点把党支部标准化建设推上了新的水平，党建创新亮点层出不穷，形成了你追我赶的良好局面。

二是“党群互动”：中心党委加大对工会、共青团、妇联组织的领导和支持，工青妇组织加强与各党支部汇报沟通，积极开展各项文体娱乐、劳动竞赛和合理化建议活动。党政、党群互动机制，发挥积极作用，努力实现三个提高：一是党组织战斗力影响力显著提高;二是职工的创造力、凝聚力显著提高;三是在服务区委区政府、服务听众观众、服务有线用户、服务客户“四个服务”的水平能力显著提高。

2、创新考核形式，加强党支部标准化建设。

中心党委始终把党支部标准化建设考核工作作为党建工作水平的练兵场。经过几年的党支部标准化建设考核探索，已经形成了党委班子主动抓，现场考核指导，党建工作数据化，材料记录规范化，在特色建设方面差异化的态势。20XX年，18项党建材料考核的硬指标加上民主测评成为了党建工作考核的新形式，此外，中心党委进一步提升党支部标准化制度建设的水平，把原有四大类26项的考核方案进行了修订，形成五大类32项的《宝安广电中心党支部标准化建设考核方案(试行)》。通过20XX年年终的考核检查，中心13个党支部的基础工作、创新工作均达到党支部标准化建设的要求。

四、提高制度保障，扎实展开理论中心组学习

中心党委高度重视理论中心组学习，研究制定了《宝安广播电视中心20XX年党委中心组理论学习计划和《广电中心党委理论中心组学习制度，在重大事件和重要理论学习上，适时召开理论中心组学习扩大会议，扩大中心组学习的覆盖面和提升影响力，集思广益，较好地完成了理论学习任务。全年共组织重点学习主题12个，形式有自学、集体学、上级领导授课等。在学习材料的组织上，通过收集必学材料和自选学习材料，编印了6期《宝安广电中心党委理论中心组学习材料》，提高了理论中心组成员的政治理论素质。

五、做好各方面工作，提高民主生活会质量

1、认真做好会前准备工作。

中心党委班子认真按照深宝组„20XX?78号文件在围绕本次民主生活会的主题组织好会前学习。中心党委办编印《宝安广电中心党委20XX年度党员领导干部民主生活会学习材料》，下发至各党委委员开展学习。

中心党委办通过区政府协同网向区相关各部、委、办、局征求《宝安广电中心党员领导干部民主生活会征求意见表》，共发出68份，收回38份，回复意见均为无意见。召开了宝安广电中心党委20XX年度党员领导干部民主生活会征求意见座谈会。中心党员代表、中层干部代表、工青妇代表等近20人一起参加了此次专题座谈会。向各党支部征求意见。对征求到的意见和建议进行梳理，形成了精神状态方面意见3条，工作作风方面意见4条，服务基层方面意见5条，廉洁从政方面(正面)意见2条，并向领导班子及成员反馈。

领导班子成员开展谈心。由中心党委主要领导带头，与各班子成员和各部门主要负责人间开展了一系列谈心活动。通过相互谈心交心，增进了解，统一思想，形成共识，增强团结。

领导干部撰写发言提纲阶段。领导班子成员要根据民主生活会主题、群众所提意见，认真撰写发言提纲。着重检查自己在精神状态、工作作风、服务基层和廉洁从政等存在的主要问题，剖析思想根源，对领导班子及自身存在的突出问题提出整改措施;同时对领导班子其他成员提出批评意见。

2、认真召开好民主生活会议。

此次民主生活会上，中心党员领导干部民主生活会紧紧围绕“贯彻落实《党员领导干部廉洁从政若干准则》切实加强领导干部作风建设”的主题，重在分析问题，重在总结经验，重在明确方向，结合精神状态、工作作风、服务基层和廉洁从政等进行分析检查，并开展严肃认真的批评与自我批评;围绕如何更好地“为区委区政府服务、为群众服务、为客户服务”，畅谈推进广电科学发展的新举措、新思路，进行了深刻剖析。班子成员之间开展了诚恳的批评和自我批评，并且针对班子成员个人存在的问题，每个成员也都分别制定了切实可行的整改措施。

区委、宣传部长李桦同志在民主生活会上作了主题发言。李桦同志对广电中心党委过去一年的工作给予了充分肯定，同时希望广电中心党委班子成员新的一年继续发扬领导组织作用，团结带领全体党员，围绕中心，服务大局，圆满完成区委交办的工作任务。

六、以述廉活动为载体，全面强化廉政工作水平

中心党委在廉政工作上不遗余力，时刻紧绷廉政工作这根弦，把廉政工作作为广电事业科学发展重要保证。20XX年宝安广电事业发展适逢数字电视整转，网络改造等重大事业发展契机，其中涉及的人、权、财、物等，面广量大，如何保持清正廉洁成为了中心党委廉政工作的重中之重。

结合中心数字电视整转、网改等的重点工作，中心党委制定了《宝安广电中心深化作风建设提高执行力实施方案》(深宝广电党„20XX?8号)和《天宝公司数字电视整体转换工作领导小组纪检督察组工作方案》(深天宝数发„20XX?3号)，从中心的实际出发，拟定《关于在数字电视整转中实行廉洁安全承诺制度的通知》，针对涉及人、财、物和招投标等敏感部分和重要环节实行重点廉政措施保障和加强廉政监督。

在中心党委的统一领导下，各部门的行政负责人(含非党员领导干部)半年一次定期向所属支部党员大会进行述廉，述廉包括报告主要工作，廉洁履职情况和进行廉洁承诺等。述廉报告须由本人签署后报党委备案。中心党委还结合工作实际制定了廉洁责任书，由主要领导与分管领导签署，分管领导与分管部门负责人签署，部门负责人再与部门员工签署。层层落实廉洁责任，清晰分解，切实把廉洁工作做到点面全覆盖。在中心党委主要领导的带领下，逐级展开廉政谈话活动，通过面对面谈话，警示教育，开诚布公，有效提高了党员干部的廉洁履职意识，确保了广电事业的健康发展。

七、切实加强对工青妇工作的领导，充分发挥工青妇组织作用

中心党委高度重视对工青妇工作的领导，对工青妇各项工作都按照“党建带工青妇建，统筹一盘棋”的工作思路，全面发挥了工青妇组织的积极作用，取得了可喜的成果。

1、坚持党委领导，积极发挥工委会的作用，使各项工会工作蓬勃开展。

中心工委会在党委领导下开展了各项工会建设。一是加强工会组织建设，切实有效推进各项工作。二是创建学习型工会组织，不断提升工会工作水平。三是积极开展各类工会活动，丰富员工文体生活。四是抓好特色文化项目，突出工会工作亮点。五是扎实开展“关爱行动”，促进企业和谐发展。六是加强民主管理与监督，严格履行好职代会职能。

在党委的坚强带领下，中心工委会进一步加强工会工作的落实，保稳定、促和谐，为职工办好事、办实事，为各项工作起到“桥梁”与“纽带”的作用，尤其在数字电视、网改等时间紧、任务重的工作环境下提供一个和谐氛围，使各项工作顺利完成提供了有力保障。

2、围绕党委领导，深化团组织对青年团员的影响力，加强团组织作用。

中心团委坚持中心党委和团区委的领导，全面做好青年团的组织宣传工作。一是结合创先争优活动，带领团员充分领会活动精神实质，进一步深化对创先争优活动的认识，增强青年团员参加活动的自觉性和积极性;二是结合广电中心工作实际，团组织倡导团员青年高密度的参加数字电视等业务知识培训，不断提高业务水平，为广电事业发展的关键时刻多贡献力量。三是组织团员青年参观学习，增强团员青年的历史责任感和使命感，充分发挥团的思想教育功能，永葆共青团的生机与活力。四是加强青年团员管理，凝聚青年，培育青年先进典型，注重在模范带动上创先争优，注重在活动上创先争优。五是进一步做好困弱青少年的帮扶工作和深圳市青少年发展基金会的基金募集工作。六是开展各种友谊比赛和联谊活动，加强与其他团委的交流。

3、发挥妇女组织力量，增强妇女工作力度。

中心的妇女工作在党委的领导和关怀下取得了积极进展。一是建立巾帼文明岗，使女职工在业务岗位上创先争优。二是加强女干部的培养教育工作，充实干部中的妇女力量。三是主动积极做好妇女的健康计生关怀工作。四是加强妇女工作与党建、工会工作和青年团工作的结合，提高妇女工作的效益。五是大力倡导妇女同志在中心的各岗位上努力发挥不可替代的作用，为广电事业的发展增光添彩。

八、存在不足

中心党委成绩的取得，有赖于各级领导对党建工作的支持和党务干部、广大党员的努力，但我们清醒地认识到党委工作还存在一些问题和不足，主要是：

1、个别党员对党建工作理解不够深入，对党建工作的参与程度热情还要需要提高。

2、党务干部业务水平还需要进一步提高。虽然党务干部参加了区委组织部党务专家的业务培训，但机制性，周期性的党务业务学习还要增强。

记录系统 篇3

关键词： 记录系统； Flash芯片； USB接口； 无效块管理

中图分类号： TJ760.3； TP216.2文献标识码： A文章编号： 1673-5048（2016）05-0077-04

Abstract： In order to meet the requirement of recording system used in airtoair missile such as large capacity and high rate data， the design method of recording system for airtoair missile based on flash chip is introduced. The system takes the FPGA chip as the control core， through the parallel bus operation， pipeline operation and other technologies to achieve highspeed data storage， and the download software is used to achieve the fast download of data. This system has the advantages of high storage rate， high reliability and good expansibility.

Key words： recording system； flash chip； USB interface； invalidblock management

0引言

随着空空导弹的发展， 弹载记录系统在空空导弹研制过程中的作用越来越重要， 对弹载记录系统的要求也越来越高， 高速、 大容量是目前弹载记录系统的发展趋势。 已应用到弹载记录系统中的控制电路有PC104 CPU控制板、 FPGA和单片机（MCU）， 存储器有EEPROM、 DOC（Disk on Chip）、 CF卡存储器和电子硬盘[1]。 但受采样速率、 存储容量、 价格成本等限制， 已无法满足未来弹载记录系统的需要。

近年来， 闪速存储器（Flash Memory）作为固态存储器以其独有的特点得到越来越广泛的应用， 其具有抗振动、 存储密度大、 可擦写、 非易失、 环境适应能力强以及命令、 地址、 数据线复用和接口便利等特点[2]， 并且还有擦写速度快、 单位存储容量价格低和可靠性高等优点。

基于上述原因， 设计了一种基于Flash芯片的弹载记录系统， 采用高速大容量Flash Memory芯片作为存储器， 通过FPGA芯片作为控制和缓冲， 完成高速大容量数据的存储， 并通过高速USB接口进行数据下载。

1系统组成

某项目对记录系统的采集要求如下：

（1） 采集信号： 图像信号、 模拟信号、 422信号；

（2） 采集速率： 不小于13.5 MB/s；

（3） 记录时间： 不小于1 h；

（4） 下载速度： 不小于10 MB/s。

记录系统主要由输入接口电路、 二次电源电路、 FPGA芯片、 Flash存储阵列、 USB下载接口电路和下载软件等组成， 系统原理框图如图1所示。

航空兵器2016年第5期王晖： 基于Flash芯片的弹载记录系统设计FPGA芯片是记录系统的核心， 其产生的控制时序控制交换子、 A/D转换器和Flash存储阵列等协调有序工作， 准确采集数据并按照规定的帧格式将数据写入Flash芯片。 在数据下载时将Flash芯片中的数据写入USB接口芯片的FIFO中， 通过USB接口传输给计算机。

2主要技术

由于NAND型Flash芯片本身存在写入带宽低、 写入速度慢、 存在无效块等缺点， 因此必须通过合理设计和有效控制逻辑来克服上述缺点。 可以采用并行总线技术、 流水线编程技术来增加带宽、 写入速度和容量； 通过建立无效块管理表， 避免对无效块的操作； 通过USB接口设计、 多线程数据下载技术来提高数据下载速度， 从而实现高速、 大容量数据的可靠存储。

2.1并行总线处理技术[3]

采用Micron公司的NAND型高速大容量固态存储芯片MT29F64G08AJABA[4]， 该芯片单片容量为8 GB， 页面（Page Size）大小为（4 K+224）Byte， 页面编程时间 （Page Program Time）典型值为230 μs， 块大小（Block Size）为（5 124 K+8 K）Byte， 块擦除时间（Block Erase Time）典型值为700 μs， 单片芯片的数据写入速度约为5 MB/s。 该芯片只有8个I/O管脚， 命令、 地址和数据是通过分时复用来完成不同操作的， 通过控制信号区分命令和地址。

Flash芯片的传统操作方式是存储完一片Flash芯片后， 再进行下一片Flash芯片的操作， 存储速度约为5 MB/s， 无法满足高速数据的存储要求。 通过并行总线处理技术可以很直观地提高存储速度， 即将N片Flash芯片并联起来， 使用相同的控制线、 片选线和读写信号线， 构成Flash存储阵列， 以此来提高系统读写带宽和读写效率。

所设计的Flash存储阵列采用4片Flash芯片并联， 使用相同的控制线、 片选线和读写信号线， 构成一个32位带宽的芯片组， 将4个芯片组串联构成一个存储速度20 MB/s以上、 容量128 GB的存储阵列， 能够满足弹载记录系统高速、 大容量数据存储要求。

2.2流水线编程技术

MT29F64G08AJABA的内部由2片4 GB的Target（Target1， Target2）构成， 通过片选信号CE1/CE2进行选择控制， 为提高Flash芯片的存储速度， 可以采用流水线操作技术， 即时间复用。 数据存储时对Target1， Target2进行乒乓操作， 当Target1加载完一页数据后， 即进入自动编程状态， 这期间不能进行其他操作， 只有当编程结束后， Target1恢复空闲状态， 才能进行下一页数据的加载。 在Target1编程期间， 同时对Target2执行下一页数据的命令、 地址和数据加载。 当Target2编程期间， 同时对Target1执行一页数据的命令、 地址和数据加载。 依次递推， 可以实现对页编程时间复用， 提高存储速度。

在设计中， 单片Flash芯片的存储速度约为5 MB/s， 运用流水操作技术的Flash芯片存储速度将是单片Flash芯片存储速度的2倍， 可达10 MB/s以上， 同时结合并行总线处理技术， 能够满足弹载记录系统高速数据的存储要求。

2.3Flash芯片无效块管理

无效块是指包含一位或者多位无效位信息的存储块[5]， Flash芯片在出厂时就可能存在无效块， 无效块不允许进行擦除和编程操作， 因此在Flash芯片操作过程中， 需要建立一个无效块管理列表， 将芯片内部的所有坏块信息写入列表中。 出厂时本身含有的无效块厂家已经标明， 通过读取每块第一页和第二页的第4 096个字节来进行判断， 如果均是“FFh”， 则认为是有效块， 否则认为是无效块[6]。 无效块的判断逻辑见图2。

无效块管理是在FPGA芯片内部开辟一个专门存储无效块信息的RAM， RAM的每个数据位与Flash芯片的每块一一对应， “1”代表有效块， “0”代表无效块。 在对Flash芯片的每一块进行操作之前， 需要先读取RAM中对应此块地址单元的信息， 如果发现是无效块就跳过不进行操作， 然后再进行下一块的判断， 直至找到有效块时再进行操作。 无效块判断流程见图3。

设计中， Flash存储阵列的无效块信息存储在Flash芯片第一块第一页中， 记录系统加电后， 将无效块信息读出并写入RAM中， 可以避免系统断电后无效块信息丢失。

2.4USB接口设计

记录数据的下载、 清除通过计算机、 数据处理软件和USB接口进行。 设计采用Cypress公司的通用USB2.0接口芯片CY7C68013A[7]， 其内部包括USB2.0收发器、 串行接口引擎（SIE）和增强型51内核， 遵从USB2.0协议， 可提供高达480 Mbps的传输率。 CY7C68013A与外设有主/从两种接口方式， Slave FIFO是从机方式， 外部控制器可以像对待普通FIFO一样对芯片内的FIFO进行读写[8]。 主机向记录系统发出读无效块信息、 读工作信息、 读数据、 擦除等操作命令， FPGA芯片根据命令进行相应的操作， 命令及其描述如表1所示。

2.5多线程数据下载

数据下载中首次使用多线程技术完成USB缓冲区的数据读写功能， 数据下载时， 调用读线程下载USB缓冲区的数据， 通过信号量控制写线程处于等待状态； 当下载的记录数据量达到预先设定的存储文件大小时， 运行写线程完成存储文件的功能， 同时继续读线程完成数据下载。 和单线程读写数据文件相比， 读线程和写线程可同时运行， 节约了单线程读写文件时需要等待完成写数据的时间， 减少了数据下载时间， 提高了程序运行效率。

3FPGA设计

FPGA芯片选择Altera公司StratixⅡ系列的EP2S60F484I4， 该芯片有48 352个ALUTs， 334个I/O管脚， 内存总量2 544 192 bits， 12个PLL， 36个DSP blocks[9]， 既作为控制器产生所需的逻辑和时序， 又作为输入数据的缓存， 最后通过计算机USB接口实现人与系统的通信[10]。 输入接口数据总线、 Flash存储阵列的地址数据总线和控制总线、 USB接口的数据和控制总线都连接在FPGA芯片的I/O管脚上， 大大简化了硬件电路。

3.1缓存FIFO的实现

由于输入数据是突发式， 一段时间发送数据， 一段时间空闲， 因此需要利用EP2S60内部的M4K[11]存储块设置FIFO， 用于缓存输入数据和编排帧格式。 Flash芯片是基于页来读写的， 在每次通电写入数据前需先写入4个字节的包头， 用于区分每次通电的起始位置， 用FIFO缓存数据。

在FPGA内部开辟五块内存， 分别用于缓存模拟数据（缓存A）、 422数据（缓存B）、 图像数据（缓存C）、 合并后的数据（缓存D）以及包头数据（缓存E）。 当缓存D的数据达到预定值时， 产生标志信号， 数据存储模块根据标志信号从缓存D中读取数据， 在第一组数据前添加包头（表示每次加电的起始位置， 后续数据不加）存入缓存E， 然后再将数据写入Flash存储阵列。 当数据读完后， 标志信号消失， 直至下一个标志信号出现， 数据存储模块继续从缓存D中读取数据， 存入缓存E并写入Flash存储阵列， 如此循环。 当写满一个有效块后， 数据写入下一个有效块； 当写满一组Flash芯片后， 数据写入下一组Flash芯片， 当所有Flash芯片写满后， 系统停止记录。 在写数据的过程中， 系统自动屏蔽Flash芯片的所有坏块。 FPGA内部缓存如图5所示。

3.2Flash的控制时序

Flash存储阵列的控制时序由FPGA芯片产生， 通过片选信号选择不同组的Flash芯片， 通过读信号、 写信号、 命令使能信号、 地址使能信号控制Flash芯片进行写、 读、 擦除等操作， 以完成数据记录、 数据下载、 数据清除等功能。

Flash芯片的写操作是以页为单位进行， 首选写入命令字80 h， 随后写入5个时钟周期的地址， 并在WE的上升沿将4 096个字节的数据写入数据存储器中， 最后写入页编程确认命令字10 h以启动存储操作， 然后进入等待状态（R/B=0）， 当R/B=1时表示数据写入成功， 可以进行下一次写操作。

Flash芯片的读取操作时序、 擦除操作时序与写操作时序类似， 即依次写入命令字、 地址、 确认命令字以启动相应操作， 此处不再细述。

4系统实现

设计实际实现的弹载记录系统采用4片Flash芯片（MT29F64G08AJABA）并联构成1个芯片组， 4个芯片组串联形成Flash芯片阵列， FPGA芯片采用EP2S60F484I4， USB接口采用通用接口芯片CY7C68013A， 辅以外围信号的接口电路， 系统实现的主要指标如下：

（1） 准确采集图像信号、 模拟信号、 422信号等；

（2） 存储容量： 128 GB；

（3） 存储速率： 不小于40 MB/s；

（4） 记录时间： 不小于2 h；

（5） 下载速度： 不小于20 MB/s。

5结论

简要介绍了Flash芯片在弹载记录系统的应用， 以FPGA、 Flash芯片、 USB接口芯片构成了新型弹载记录系统的核心， 设计中的记录系统具有良好的扩展性， 通过增加Flash芯片的并联数和位宽， 可以进一步提高存储速度； 通过增加Flash芯片的串联数， 可以扩展记录系统的存储容量， 以满足未来记录系统的要求。 随着NAND型Flash芯片的发展， 其在弹载记录系统中的应用将会越来越广泛。

参考文献：

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[2] 胡世明， 康怀祺， 滕云龙. 高速大容量存储系统的应用设计[J].火控雷达技术， 2012（1）： 34-38.

[3] 雷磊. NAND型Flash海量存储系统的设计与实现[D].北京： 北京理工大学， 2008.

[4] Micron. 16Gb， 32Gb， 64Gb Asynchronous/Synchronous NAND Flash Memory Data Sheet[Z].Boise， Idaho：Micron Technology， Inc.， 2011.

[5] 陆浩， 王振占.高速大容量固态存储器设计[J].计算机工程， 2011， 37（15）： 226-227.

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[7] Cypress Semiconductor Corporation. CY7C68013A EZUSB FX2LP USB Microcontroller[Z].San Jose， California： Cypress Semiconductor Corporation， 2005.

[8] 李强， 伍坚， 姚冬苹. CY7C68013芯片的USB接口固件设计[J].单片机与嵌入式系统应用， 2006（10）： 70-72.

[9] Altera Corporation. Stratix Ⅱ Device Handbook[Z]. San Jose， California： Altera Corporation， 2005.

[10] 韩茜， 罗丰， 吴顺君. 高速大容量固态存储系统的设计[J].雷达科学与技术， 2005（2）： 110-114.

网页信息记录系统的设计及实现 篇4

随着公安专网的普及公安信息化的建设, 公安许多业务都实现了网络化, 在公安系统中绝大部分是以B/S为主的信息管理系统, 民警不时的要通过这些系统进行信息查询或者身份核实, 那么有时候就有必要把民警的操作和所查询的信息记录下来, 以备倒查, 例如, 公安民警平时检查和设卡检查是经常的事, 当民警发现一些可疑人员的时候需要核实这些人员的身份以及这些可疑人员是否是在逃人员, 但是不能肯定民警是否对这些可疑人员在网上进行了查询和比对或者是比对的系统是是否要求的几个系统, 这样就需要有一个系统对这些查询的信息进行记录, 以备将来倒查。这个信息记录系统一方面可以约束民警去查询应该查的系统, 另一方面通过这样一个系统可以形成一个重点人员库, 以便于管理, 基于以上的目的, 提出了这样一个项目开发。

根据项目需求, 要记录通过网页查询的信息, 可以多种方法, 一种是在每台计算机上安装一个客户端, 这个客户端的功能就是通过监听的方式监听网络接受和发送的信息, 但是这种方法对于一个或者多个固定的网站来说可以, 如果网站不确定的时候, 这样的一个客户端软件就比较难胜任这样一个任务, 还有是对客户端软件的维护比较困难。第二种方法是在公安内网出口安装一个数据流监听的软件, 对数据流进行分析, 然后根据要求把信息记录下来, 这种方法对于一个千兆网来说需要添加新的设备, 编程的技术难度也比较大, 但是维护相对简单。另一种方法是采用插件的方式把网页信息记录下来, 然后上传给服务器, 这种方法相对来技术难度不大, 维护相对来说也比较容易。在本项目的开发中采用就是第三种方法。

2. 系统的结构及数据流程

根据系统要完成的功能和过程, 把这个系统分成四个部分:记录网页查询信息的客户端插件部分;客户端和服务器端的通信部分;服务器读写数据库部分;通过网站对数据的查询部分。当民警在操作的计算机上打开IE的时候, 安装在计算机上的插件就会被IE调用, 当民警在打开的网页系统输入要查询的内容点后单击提交按钮, 这时插件就会记录下输入的内容, 在增加一些附加信息后, 把这些信息一次性的上传给服务器, 服务器接收到客户端上传来的信息后, 根据事先设定的关键字过滤, 把没有被过滤掉的信息写入数据库, 上级领导可以通过web形式查询记录到数据库中的信息, 也可以统计设定时间段内各个单位系统利用或者查询情况。图2是系统结构图。

3. 系统设计

根据功能的不同, 把系统分成三个部分, 客户端部分, 服务器部分还有是web站点的设计, 下面分别介绍每个部分的设计。

3.1 客户端的设计

客户端的功能主要是完成网页查询信息的记录和上传数据给服务器。首先考虑到公安局内电脑大部分配置不高, 那么在设计客户端程序的时候采用效率优先的原则, 使安装插件后的计算机的运行速度不能受到太大的影响。其次还需要考虑的是程序的可扩张性, 现在网页的编程语言比较多, 网页的框架结构的种类也比较多, 考虑以上一些原因, 在客户端采用的是浏览器辅助对象 (Browser Help Objects) 。

首先来介绍一下BHO的工作原理。BHO是COM组件, 而且一定实现了IObject With Site接口。这些组件除了在注册表中注册为COM Server外, 还必须将它们的CLSID在HKEY_LOCAL_MACHINE SOFTWAREMicrosoftWindowsCurrent VersionExplorerBrowser Helper Objects下注册为子键。微软在设计浏览器的时候, 已经给这些组件预留了空间。每当浏览器启动时, 浏览器会首先在上述注册表位置查看是否有注册的BHO CLSID;如果有则分别创建一个实例, 并对BHO实例进行初始化, 建立交互连接。 (注:BHO实例只有在创建它的浏览器窗口销毁时才被释放。) 下图演示了BHO的创建过程:

成功创建的BHO, 不仅可以得到各种标准的浏览器操作事件, 并做出响应;还可以定制浏览器的菜单、工具条等界面元素;更或者可以安装钩子函数, 监视浏览器的一举一动。

在IE浏览网页的时候, 同事创建一个HBO实例, 当在网页中输入一些查询信息后, 点击提交按钮的时候, 就会产生提交数据的事件, 在这个时候就会调用一个遍历目前所有网页并枚举出表单域的属性和值的函数, 这个函数的具体遍历过程如图3所示。但是遍历得到的所有属性和值不一定是我们想要的值, 那么就需要对当前网页进行有选择的遍历, 遍历我们想要遍历的网页, 我客户端采用的是比较BHO中提取的域名和所遍历网页得到的域名, 如果域名相似或者相同, 那么遍历当前的网页, 否则不遍历当前网页。在网页中查询输入的条件比较多, 但是不一定都输入, 我们在客户端只记录在网页中输入的值。要记录的客户端信息是, 查询信息的计算机IP地址, 查询的时间, 所查系统的域名, 还有查询时输入的信息。对于输入的信息, 我们采用逗号分割的方法, 这样便于网页信息的解析。

下面介绍信息的上传, 当有网页信息被记录下来后, 就调用网页信息上传模块, 将记录的网页信息上传到服务器。考虑到上传信息的可靠性, 上传采用了TCP协议, 还有是上传的速度, 速度太慢的话, 会影响整个插件的性能, 所以在这个模块采用的效率的原则, 对SOCKET选项进行了设置, 在网络中不可避免的会发生网络中断的事件, 当有这种事件发生的时候, 一方面弹出提示信息要求操作人员和技术人员取得联系, 另一方面把当前的网页信息记录到本地, 等有机会的时候在上传这些信息。

3.2 服务器的设计

服务器的主要功能是接受客户端上传来的数据, 并对上传来的数据进行过滤, 把符合要求的数据写入数据库。由于客户端比较多, 那么服务器就要有能力同时接收多个来自客户端的数据, 还有客户端的稳定性要比较好。

在服务器端程序存在一个关键字文件, 当服务器启动的时候, 服务器就从文件读关键字, 然后放在一个全局的链表中, 每当服务器接收到客户端有数据要上传的信号后, 就会创建一个端口和线程, 进行客户端信息的接收, 解说到数据后, 先对接收到的信息进行解析, 把数据存储在各自对应的变量中, 然后把存储在网页变量中的信息和链表中的关键字进行比较, 如果网页变量中的信息包含链表中的关键字, 那么服务器就会认为这些信息味垃圾信息, 会自动把这些信息丢弃。如果不包含链表中关键, 那么服务就信息显示在界面中, 同时把数据写入数据库中。当不需要显示信息的时候, 服务端程序就以托盘的形式放在右下脚。服务器的界面如图:

3.3 Web显示的设计及实现

所查内容的显示是建立在网站的基础上, 网站是用asp.net建立的, 这个网站的功能就是对存储在数据库中的数据进行查询、统计、分析。见面如图。

4. 功能

4.1 记录网页的查询信息

这个系统的可扩展性比较好, 对于系统的过滤也不需要修改文件, 只要改变配置文件中的关键字就可以做到, 还有是这个系统记录输入任何语言编程的任何结构的在网页中的的信息, 这样就不需要根据具体的系统进行分析, 对于整个系统的。

4.2 产生重点人群库

通常我们在网页中查询的基本是一些嫌疑人, 通过这个系统可以把这些人员的一些信息记录下来, 为以后形成一个重点人群库提供了一个基础, 这样对于形成一个重点人群不需要花费太多的人力、物力。

4.3 利于公安人员泄密后的追查

现在好多系统都采用B/S模式, 那么公安需要查询的信息都是在网页中输入的, 这样目前开发的这个系统就可以把在网页中输入的信息记录下来, 系统还记录是在哪台计算机上查询的, 什么时候查询的, 那么当公安内部人员通过系统把查询到的信息告诉非内部人员的时候, 我们根据这个系统可以查询到是通过哪台计算机在什么时间在什么系统查询的, 为以后的到查提供了一定的依据。

4.4 利于对公安工作的统计分析

通过这个系统, 上级领导可以清楚的知道各个单位的工作情况, 以及对这个系统的利用的情况, 最后以图标的形式显示出来, 这样对于考核和领导的决策提供了依据。

5. 结束语

这个网页信息记录系统应用于公安系统, 使单位领导或者上级单位对于公安局系统内的系统应用情况了如指掌, 对下面公安民警的工作情况也了如指掌, 使公安局内部的考核公平公证有了一定的基层, 使公安局内部的倒查有了方法, 有了依据, 但是系统还有不完善的地方, 需要进一步完善。

摘要：公安专网的不断完善和网络系统的不断应用, 在网络中绝大部分的网络是用于信息管理, 这样就需要对这些信息的应用情况有个了解和把握;还有是由于公安这个行业的特殊性, 需要对所查询过的信息进行记录, 以备倒查。这个网页信息记录系统所完成的功能就是记录查询过的信息, 并用VC和ASP.NET实现了全部功能, 现已经应用于公安局, 起到了很好的效果。

孙晓晨 记录与被记录 篇5

我想孙晓晨的《咔嚓》，是想以一种独特的角度来展现一幅苍茫人世的画卷：这个系列的作品的主题以相机为主，当你站在这组超写实的雕塑作品前时，顿觉有种置身世外的错觉。仿佛那个黑漆漆，偏又透着些许光亮的镜头里，隐约藏着一个时代变迁的史册。

有一句含有极其深意的诗：你站在桥上看风景，站在楼上看风景的人在看你。

孙晓晨用一种极其巧妙，却又带点偏激的视角，将这些相机雕塑来个极具阵势的组合装置，置身其中，有种心底所经的世态炎凉，被一众镜头窥看捕捉的悲凉之感。它更像一架别具用心的催眠机器，用一种软性的幻觉武器，温柔的挖掘你内心世界里的辛秘。

一般人凭借照相机将缤纷世界里的变迁形态定格，以保留它凸显特色的时刻衍生出艺术的味道。而孙晓晨则别出心裁地将照相机本身超写实的，以一种现实形态“凝固”的方法将它“定格”成一个独立的艺术品，这是一种超现实，超前卫的艺术理念。

《咔嚓》系列作品，是一场引发人们对看与被看，思考与被思考这两种关系反思的革命。照相机可以记录世间万物，却唯独不能记录自身，这是一个影像记录者的无奈与局限，却是另类艺术家开创新思路的切入点。

《咔嚓》这个名字形象却又含有深意的点明了系列作品的中心。观看一个观看者，记录一个记录者，构成了它极富深省意义的内涵及精神。这种精神前卫而深厚，简单中却又极含深意。

《环球生活》对话孙晓晨

《环球生活》：在《咔嚓》系列中，雕塑的主要形象是以相机为主的，当初是受什么启发想到这个点子，有什么特别的意义吗？

孙晓晨：《咔嚓》系列基本以老相机为创作对象，我选择用陶瓷作为主创材料，转换为雕塑形态。之于选择老相机作为创作对象，主要基于三点，首先老相机是历史文化的见证者，也可以说是传播者 ；老相机由于岁月因素，拍照属性已然消逝，然其理性的机械构成美是存在于当下的美学价值；每件作品应该具备独立的气质，哪怕它的描述对象是物体，由于《咔嚓》是描述老相机的雕塑，即是对记录者的记录，进而形成了内省的气质。

《环球生活》：相机是记录现实的工具，而您却把这种工具做一次全新的“写实”，里面包含着一种“你在桥上看风景，站在楼上看风景的人看你”的有趣哲理，这是你有意的创作吗？

孙晓晨：其实这就是看与被看的关系，这种关系一直存在于我们社会生活里，只是我们没有提出来正视它，所以大家咋一听都会觉得陌生。

《环球生活》：是否有意将自己的角度放在一个方外的境界里，来做这期作品？

孙晓晨：这次的作品也是对《咔嚓》系列的延续与发展。老相机在量变后形成了独特的气场，从而其“围观”“现场感”等社会人文属性显现出来。这些作品中相机均有围观聚焦之物，这些象征性物件带有中国某朝某代色彩，具体是何年代不是表达目的，也非这些作品需要解决的问题，观众普遍的视觉经验认为是旧时之物即可，我造的境也是要打乱人们对线性时间的惯常逻辑，而不必过分纠缠于各构件所处时间的合理性；同时向当下社会文化的走向进行阐释并发问。

《环球生活》：作品是以陶瓷质料为主，为什么选择这种追溯手工时代的制作方式，意义在哪里？

孙晓晨：陶瓷是我这几年创作的主要材料。每个人对它的感受可能不同，我现在用这种材料的想法很简单，也用习惯了，也是为了对我的《咔嚓》系列有个完整而纯粹的交代。

《环球生活》：现在有对下一系列作品的构思吗，准备从什么角度入手？

孙晓晨：先梳理一遍我之前的创作，认真想想得与失后再具体实施新作。

《环球生活》：艺术是相通的，除了雕塑之外，有想过尝试其他领域的艺术类型来表达自己的情绪思想吗，比如油画，版画？

巡视作业实时监督及记录系统研究 篇6

1 系统结构及工作流程

巡视作业实时监督及记录系统由智能手持巡检终端、信息钮、服务器和客户端管理软件部分组成。系统结构设计图如图1所示。

首先系统需要识别人员和信号设备, 通过管理软件将人员和信号设备进行编码, 然后在相关的设备上安装白色感应式工位信息钮, 建立设备与工位信息钮的一一对应关系, 使其成为系统能够识别的信息。工区每名职工对应一个蓝色人员信息钮, 在工长安排当日工作后, 巡视人员通过手持巡检终端将人员信息录入系统, 然后按照车间根据季节特点、段重点工作制定的室内、外设备巡视路线检查设备。到达需要巡视的设备后用手持巡检终端感应指定的工位信息钮建立到达信息, 然后按照巡视要求进行设备检查, 巡视存储成功后手持巡检终端会自动将巡视信息通过GPRS发送到段调度指挥中心服务器中存储、处理, 便于段实时掌握现场巡视情况, 调度指挥中心可以通过管理计算机访问服务器实时的数据显示查看巡视人员的工作情况。

2 系统设计

2.1 智能手持终端

智能手持巡检终端采用世界领先的GPS全球卫星定位技术及RFID技术, 通过GPRS网络实时传输巡检数据 (人员、经纬度、RFID卡地点、事件、时间) , 实时记录巡视人员的行走路线, 并可进行回放, 达到对巡检人员工作状态和现场巡视的有效管理。智能手持巡检终端支持GPS定位功能, 适用于电务段点多线长设备分散的特点, 采用RFID射频读卡功能, 所使用的RFID卡, 体积小巧, 不易损坏, 防水防尘且具有全球唯一标签, 读卡距离大于3.5厘米。智能手持巡检终端采用GPRS无线传输, 实时向调度指挥中心报告巡检人员具体情况信息, 具有价格低廉、传输速度快、数据传输可靠等优势。智能手持巡检终端依托GSM通讯网络是目前国内覆盖最广、可靠性最高、容量最大、保密性强的数字移动蜂窝通讯系统, 作为卫星定位通讯系统无线数据传输平台将确保数据传输通道的可靠性, 具有投资少、保密性强、易普及的优点。智能手持巡检终端采用ABS工程塑料, 具有杰出的物理性能和热性能, 完全实现防水、防摔、防振, 智能手持巡检终端操作简单, 使用方便, 突出特点就是巡检数据实时发送。智能手持巡检终端采用大容量聚合物锂电池, 可靠保证巡检器长时间连续工作。智能手持终端的工作模式分为采点模式和巡检模式。采点模式用于采集现场设备的位置信息, 将智能手持终端的读卡区域靠近装有设备信息钮的巡视设备, 智能手持终端振动两次, 信息采集灯闪烁5次信息采集成功, 最多可以存储1500条采点数据, 通过USB线将智能手持终端与服务器连接, 通过软件将采点数据批量读取, 并且编辑采点数据, 利用采集信息有针对性的制定巡视路线;巡检模式分为轨迹巡检和定点巡检, 轨迹巡检是沿设定的巡视轨迹路线按照自行设定的时间间隔进行设备巡视, 数据发送到调度指挥中心后, 调度指挥中心可以实时显示的巡视路线、当前位置等信息, 适用于区间电缆径路、电容检查等设备巡视。定点巡视是指智能手持终端支持GPS+RFID巡检模式, 在不方便放置RFID卡的地方可采用GPS定点巡检, 在没有GPS信号的地方可以采用RFID定点巡检, 适用于机械室微机监测、电源屏、灯丝等具有信息报警功能设备的日常查看和站内咽喉区轨道侧磨区段、动作频繁道岔等重点设备的巡视检查。

2.2 信息钮

信息钮分为人员信息钮和工位信息钮, 人员信息钮按照工区人员对应配置, 具有轻便小巧、不易损坏的特点, 工位信息钮对应室内外重点设备进行安装, 无需电源, 无需布线, 具有防水、防尘、防腐蚀、耐高低温、使用寿命长且体积小等特点, 具有静电保护功能及唯一性无法复制, 可隐蔽式安装在巡视设备内部。工位信息钮采用没有内装电池的无源电子标签 (被动标签) , 在手持终端的读出范围之外时, 电子标签处于无源状态, 在手持终端的读出范围之内时, 电子标签从手持终端发出的射频能量中提取其工作所需的电源。无源电子标签一般均采用反射调制方式完成电子标签信息向巡检器的传送。通过非接触式的射频信号自动识别设备巡视的对象并获取相关数据, 识别工作无须人工干预, 操作快捷方便, 可工作于各种恶劣环境。

2.3 地面服务软件

本系统采用通用的操作系统、数据库管理软件和应用软件提高系统的可维护性, 符合国际工业标准, 方便第三方开发的应用接口和系统集成, 支持系统功能的延伸及扩展。服务器自动生成各类统计报表, 同时服务器端具备保存、备份和还原数据等功能, 各级管理部门可以通过客户端专用软件实时了解各站巡视情况。系统具备职工巡视路线回放功能, 管理部门可以掌握职工巡视情况。数据库管理系统具有可靠、高效、安全和高性能的管理和访问控制机制, 可以并行处理数据、完整性控制、性能优化等特性, 符合国际标准, 具有便利的数据备份机制, 可在后台处理数据备份不影响在线系统的运行。

系统软件设置数据处理、巡检设置、用户管理、系统维护四个菜单。数据处理功能包括查询报表、历史数据、报警数据、统计图表按照方便、快速、准确查找信息的要求, 满足现场实际需求。“查询报表”可以按照车间、班组进行设备查询, 也可以查询某一巡检人员或某一设备在指定时间段的检查情况, 线路名称可以在机械室、站内设备、区间设备进行选择, 在巡检状态栏中可以选择全部设备、合格设备、漏巡设备;“历史数据”可以查询当日之前的巡检情况;“报警数据”可以查询各车间漏巡的情况;“统计报表”可以统计各车间的巡检合格率、漏巡率并通过表格、图表的方式显示出来。巡检设置通过软件设置具体的车间、班组、设备巡视的人员和巡检线路设置, 用来查询具体的车间、班组设备巡视信息, 可以检查巡视人员是否对站内或区间设备按照设定的设备巡视周期和巡视路线、巡视时间间隔、作业时长有针对性的进行了重点巡视检查。“巡检部门设置”主要设置为“大同电务段”。“巡检车间设置”设置具体的车间。“巡检工区设置”设置具体的某个车间的某个工区。“巡检线路设置”设置某个工区的某个需要巡检的地点, 如:大同电务段, 天镇车间, 阳高工区, 区间设备, 其中“区间设备”就是巡检线路。“巡检地点设置”就是设置巡检线路里边具体的需要巡检的地点, 包括地点信息钮和GPS定位信息点。“巡检人员设置”就是把工区的巡视人员录入系统的过程便于系统查询, “巡检设备设置”就是让系统设置智能手持终端SIM卡信息与工区信息建立对应关系的过程, 使系统能够识别数据信息来源。“巡检计划设置”设置巡视间隔时间、作业时长。用户管理功能包括角色管理和修改密码。角色管理是设置操作员、管理员等权限, 用于添加用户, 并分配用户角色。修改密码用于修改已登陆的用户相关密码。设备维护主要是通过数据线对手持终端进行初始化、清除数据、校时、设定数据发送模式。

2.4 系统的功能

2.4.1 系统采用GPS卫星定位点与巡检信息点相结合的巡检方式在实际巡检工作中的应用可完全杜绝巡检人员不亲自前往现场巡检的问题。

2.4.2 GPRS数据链路对大同电务段管内工区, 特别是偏远工区的覆盖范围及信号强度是否达到系统数据实时传输需要的基本要求, 较好地解决了信息通道问题。

2.4.3 根据电务段作业巡视规程, 在各个重要工位、设备处所安装工位信息钮, 并根据不同的巡视周期设定巡视计划, 计算机自动实时监控各站的巡视情况。

2.4.4 根据电务段各关键设备常规作业所需时间, 按类别分配各重要设备的作业时长, 并设置报警门槛。

2.4.5 各级管理部门可以通过客户端专用软件实时了解各站巡视情况。

2.4.6 服务器自动生成、各类统计报表, 同时服务器端具备保存、备份和还原数据等功能。

2.4.7 针对不同情况的使用者分为工区管理人员、段安全检查人员、工区作业人员, 设置不同的使用权限。

2.4.8 智能手持巡检终端识别性能好, 识别速度快, 并可以将记录数据实时/自动上传到调度指挥中心管理数据库, 智能手持巡检终端单机保存巡视信息可达1.5万条。

3 系统创新及使用效果

巡检作业实时监督及记录系统在2012年在怀仁、大南、阳高工区安装使用, 统计2012年8月到2013年8月段竞赛简报发现车间上报的请奖报告共327件, 怀仁工区有9件占总数的2.8%, 是工区平均数的4.4倍, 在2012年10月11日怀仁信号工区职工进行区间设备巡视工作, 在北同蒲上行线K44+800M处发现护网外电缆径路上有明显挖掘机取土痕迹, 电缆沟距侧面取土处只有不到50cm的距离, 立即加设电缆警示牌和电缆标桩, 防止一起电缆引发的长大延时故障, 经段安委会研究决定给予怀仁工区一次性奖励3000元。通过怀仁工区的示范引领作用, 提升了车间设备巡视的质量, 怀仁车间的请奖报告有44件占总数的13.5%, 是车间平均数的3.1倍。在安装完巡检作业实时监督及记录系统后怀仁工区没有发生过报局故障, 怀仁车间2013年也没有发生因巡视检修不到位造成的报局故障。全段各车间的请奖报告数量2013年比2012年有了显著上升, 2013年1-8月份发生报局故障51件同比2012年的65件降低了14件, 故障率下降了21.5%。巡检作业实时监督及记录系统在提升设备质量、消除设备隐患上起到了重要的作用, 通过对巡视点和巡视路线的科学设定, 进一步提高了巡视工作效率。

4 结束语

新型车辆行驶记录仪系统设计 篇7

国内外的使用情况表明,车辆行驶记录仪的使用对保障道路交通安全发挥了重要的作用。汽车行驶记录仪国家标准[1],指明了汽车电子行业中汽车行驶记录仪的发展方向。

本文针对该标准,利用USB、串口和无线通信模块等接口,将信息采集单元获取的信息传送到监控中心;监控中心利用数据库管理系统实现系统数据存储、更新,并给出系统数据的曲线分析。通过实现以上功能,系统能够采集、记录车辆当时的运行状态和驾驶人员的各种操作行为,包括发动机转速、车速、行车时间、停车时间、行车及停车间隔时间、已行驶里程、行车方式及油耗等车辆行驶参数,以及驾驶员操作行为等,从而对车辆运输全过程进行跟踪,监控与管理,以确保行驶安全。

1系统总体设计

车辆行驶记录仪一般由记录、显示和通讯等功能单元构成,根据实际需要还可配置GPS接收机提供定位功能,支持车辆监控调度[2]。

系统由车载设备和监控中心2部分构成。车载设备负责信息采集,将各种传感器采集的车速、转向、制动和GPS定位等信息进行处理后,一方面利用信息显示单元显示相关信息;另一方面由车载通讯设备通过无线通信模块、串口和USB等接口将车辆行驶相关数据传送到监控中心,监控中心提供管理软件通过服务器接收车载设备上传的数据,并负责相关数据的分析、处理,为数据查询、取证提供支持。

1.1车辆行驶记录仪工作原理

车辆行驶记录仪是针对车辆操作者的操作行为进行实时记录管理的一种设备,它主要是记录驾驶人员的各种操作行为和车辆当时的运行状态,GPS接收机监测车辆、实时接收、跟踪、变换和测量卫星导航定位信号,解算出位置、速度和方向等信息,进而对车辆进行遥控指挥。

1.2车辆行驶记录仪组成

记录仪车载设备由中央处理器、信息采集单元、信息处理单元和数据通信组成。中央处理器是记录仪车载设备的核心;信息采集单元由传感器和GPS接收机等组成,将车辆的制动、转向和车速等信号传给中央处理器进行处理,信息处理单元由数据存储器等电路组成,用于存储一段时间内的车辆行驶信息。作为人机交互界面的信息显示单元用来向驾驶员以及工作人员提供车辆的实时信息和参数设置信息,一般由液晶显示模块LCD和LED等器件组成。数据通信单元是车辆行驶记录仪同外界进行信息交换的通道,提供串口、USB、无线通信模块将记录仪所记录的车辆行驶信息的输出分析以及同控制中心进行实时通讯等。

监控中心通过数据通信接口采集记录仪车载设备上传的数据,对数据进行分类处理,管理部门根据系统设置的权限通过监控中心系统软件向记录仪发送信息、指令。

系统总体设计结构框图如图1所示。

2系统软件总体设计

2.1监控系统软件总体结构

记录仪监控系统软件具备数据通信、数据存储和数据分析处理的功能,可以设置车辆参数、数据传输方式(串口、GPRS通信),从USB接口导入数据,数据曲线分析等,其总体设计如表1所示。

2.2监控系统主要功能

车辆行驶记录仪监控系统处理的信息大致可分为:记录仪信息、驾驶员信息、车辆基本信息、车辆行驶信息、报警信息、用户信息和服务中心设置等,具有如下主要功能:

① 系统设置:服务中心设置用于设置监控系统服务中心与车载设备远程通信时基本参数的设置包括IP地址和端口号等;用户信息管理用于监控系统用户权限的分配;数据传输方式设置记录仪采用串口或GPRS传输数据的方式;

② 车辆设置:用来下传数据给记录仪以设置车辆特征系数和记录仪时钟等车辆信息;

③ 车辆管理:用于车辆建档,建立车辆的基本信息,如车牌号、车辆ID号、车辆类型及车辆单位等信息;

④ 数据查询:查询驶员代码及对应的公安交通管理部门核发的机动车驾驶证证号,事故疑点数据:记录仪以0.2 s的时间间隔持续记录并存储停车前20 s实时时间对应的车辆行驶速度值及车辆制动状态信号,查询最近2个日历天内或360 h的各个连续驾驶时间以及其中的疲劳驾驶时间段,最近2个日历天内或者360 h的累计行驶里程和速度;

⑤ 数据分析处理:根据记录仪上传的行驶信息,绘制事故疑点数据曲线:以20 s数据为一组绘制曲线,分页显示,绘制行驶速度记录曲线:以100 min行驶速度数据为一组绘制曲线,分页显示;导入数据:利用USB接口导入记录仪记录的数据。

2.3监控系统实现

2.3.1 SqlServer数据库管理

系统利用SqlServer数据库[3,4]实现数据存储,数据更新等任务。管理车辆建档信息、用户信息、记录仪车载设备上传的驾驶员信息、记录仪信息和行驶信息等。

① 在对数据库进行操作之前,需要建立与数据库的连接,本文采用UDL(Universal Data Link)方法建立与数据库的连接。通常的方法是设置ConnectionString属性,该属性提供所要连接的数据库类型、数据所处服务器、要访问的数据库和数据库访问的安全认证信息。这种连接属性设置标准随着数据源的类型不同而变化,软件用户常常不习惯这种设置方式,希望有可视化的数据源设置方法。为此Microsoft提供了通用数据连接文件(.UDL)来建立和测试ADO连接属性。ADO连接对象可以很方便地使用UDL文件来连接数据源,这样一来无论数据源如何变化,在软件中都可以用统一的方法编程。当数据源改变时,只要双击相应的udl文件即可可视化地设置数据源,无需更改软件。使用UDL文件必须在系统中先安装Microsoft MDAC,Win 98第二版,Win 2000/XP中都自动包含了该组件,需要该组件最新版本时可以在Microsoft网站下载。

② 本文利用ADO(ActiveX Data Object)实现数据库的访问,从而对数据进行编辑、更改。ADO(ActiveX Data Objects,ActiveX数据对象)是Microsoft提出的应用程序接口(API)用以实现访问关系或非关系数据库中的数据。ADO是面向对象的,是Microsoft全局数据访问(UDA)的一部分,是对当前微软所支持的数据库进行操作的最有效和最简单直接的方法,是一种功能强大的数据访问编程模式。最重要的3个ADO对象是Connection、Recordset和Command。每个Connection的属性定义了与数据源的连接。Recordset对象接收来自数据源的数据。Recordset可以与Connection一起使用,先建立一个连接,然后读取、更新数据。

2.3.2 系统用户登录

用户登录功能是用于保证系统合法操作,只有合法用户才能根据相应的权限在系统中做相应的操作。用户登录时在提示框中输入用户名和密码等信息,经确认为合法用户后便可登录系统,同时,提高提供自动保存密码功能,用户选择该项功能后,下次登录时只要输入正确的用户名即可,这时要妥善保密用户名称。

2.3.3 事故疑点曲线分析

系统模拟一组事故疑点数据,根据输入的车牌号码,设置速度纵坐标幅值,将查询结果绘制成速度曲线、显示制动信号、车牌号码、车辆分类、驾驶证号码和停车时刻等信息。运行结果如图2所示。

2.3.4 一般行驶速度数据曲线分析

系统模拟一组行驶速度数据,根据输入的车牌号码,选择查询的开始、结束时间,设置时间和速度等横、纵坐标幅值,将查询结果绘制成曲线,不同的驾驶员的数据曲线用不同颜色的曲线表示,并标注对应的驾驶证号码,显示相应的车牌号码、车辆分类和起止时间等信息。运行结果如图3所示。

3结束语

设计了一种车辆行驶记录仪,它不仅能记录并存储包括车辆位置信息、车辆状态数据、报警状态数据和紧急状态数据等在内的车辆相关信息,而且能与管理中心实现实时数据传送,使车辆实时处于管理中心的监控之下。给出了一种集记录、定位、实时监控车辆为一体的车辆记录行驶仪的硬件结构设计及其监控系统的软件设计及实现。本系统符合汽车行驶记录仪国家标准GB/T19056-2003,满足车辆行驶数据管理分析的需求。

参考文献

[1]国家质量监督检验检疫总局.汽车行驶记录仪GB/T19056-2003[S],2003.

[2]唐建湘,陈特放,石英春.基于嵌入式系统汽车行驶记录仪的研制[J].计算机测量与控制,2007,15(6):837-840.

[3]谈亮.全面精通SQL Server 2000[M].北京:中国水利水电出版社,2001.

基于ARM的视频记录系统的设计 篇8

关键词：ARM,视频记录,系统设计

0前言

基于嵌入式的视频记录系统相比传统的模拟视频记录系统, 具有体积小、成本低、稳定性高、实时性好、安装简便、低功耗等优点。而如今我国公共设施建设如火如荼, 视频监控的市场很大。嵌入式技术的迅速发展使得视频记录功能在嵌入式产品中的实现变得可能, 不管是公共安防还是各种生产制造环节的安全监控, 或是交通监控。具有广阔的发展前景。

1 循环记录系统开发平台的建立

1.1 视频记录系统硬件结构

基于ARM的视频记录系统, 相对其他实现方式, 具有不少的优点, 硬件方面构建简单、成本低廉, 功耗不大, 在成本和功耗有求的场合下更加实用。本系统的在硬件方面主要以嵌入式主控芯片为核心, 在其外围增加了视频记录系统所必不可少的视频采集单元和存储单元, 构成了基于ARM的视频记录系统主要结构。本系统开发平台选用了天嵌科技的开发板TQ2410, 该开发板中的主控制芯片采用的是三星公司的ARM9 S3C2410, 板上有留有充分的外接口符合本视频记录系统的要求, 可以外接USB摄像头作为视频采集单元, 使用方便, 本系统采用16G Kingston SD Class9的SD卡存储器及其接口电路作为视频记录系统的存储单元。

1.2 视频记录系统软件平台

嵌入式系统的软件开发采用交叉编译调试的方式, 一般过程就是, 先在宿主机上建立嵌入式系统开发环境, 采用交叉编译器把Bootloader编译完成, 烧写编译后的映像文件到嵌入式设备;然后在依据嵌入式控制系统的控制需求, 宿主机上进行嵌入式Linux内核的编译和剪裁, 成功之后, 将完成编译修剪的内核映像文件烧写到开发板的存储器当中;最后对根文件系统进行编译, 再一次烧写编译后根文件系统映像文件到开发板。本系统的嵌入式Linux操作系统通过在外储单元SD卡中烧写superboot, 之后把引导程序Uboot移植到Nand Flash中, 然后移植版本内核, 本系统采用的是Linux 2.6.38。Linux内核移植的过程并不复杂, 最主要的目的就是针对嵌入式平台上的的特定的硬件和实际的应用需求, 合理地修改linux内核。如视频系统的视频采集是采用的USB摄像头, 以及视频存储是采用SD存储卡, 要用到串口、网络应用调试程序, 所以在移植内核时需要对USB设备、SD卡等设备驱动进行配置修改。根文件系统里存放了嵌入式操作系统所必需的多种文件、脚本、工具软件。其移植内容包括;根文件系统目录的建立、各个子目录下文件的添加、文件系统映像的制作。

2 循环记录系统软件设计

本系统的循环视频记录功能是通过多文件存储的方式实现的, 也就是先预定存储视频文件的大小, 然后每记录一帧视频后就对视频文件大小检测一次, 如果视频文件大小等于预定文件大小时, 就重新建立另一个视频文件, 就这样视频信息通过多个视频文件持续记录下来。一直到所有的视频文件即将存满SD时, 就开始查询记录时间最早的视频文件, 找到后, 覆盖处理该视频文件, 以新的视频文件名称来命名, 视频的循环记录就是这样实现的。

循环视频记录系统的软件设计, 大致分三个部分。

(1) 视频采集。通过摄像头对视频进行采集, 才能获得视频文件。采集视频前, 要先配置嵌入式Linux内核, 要在内核中编译USB设备驱动和V4L2驱动。包括以下步骤:

1) 开启USB摄像头;2) 设置摄像头属性 (音频或视频输入和视频制式设置等) ;3) 设置视频数据格式;4) 实现视频输入及输出;5) 循环录制视频;6) 关闭USB摄像头。

视频采集流程如图1所示。

(2) 视频封装。首先建立一个后缀名.AVI的文件, 为方便视频文件的查询和检索, 将视频文件命名为“年/月/-时间.avi”。其次设置“年/月/-时间.AVI”文件的信息, 设置信息内容包括视频图像宽、高、视频压缩方式、视频帧率等信息。然后将采集到的视频流数据写入到“年/月/-时间.AVI”文件中, 每次写一帧。最后不断刷新文件信息, 每写完一帧, 更新文件信息, 包括文件长度、位置等信息, 完成AVI视频文件的封装。

(3) 循环记录。本系统的循环视频记录功能是通过多文件存储的方式实现的, 也就是先预定存储视频文件的大小, 然后每记录一帧视频后就对视频文件大小检测一次, 如果视频文件大小超过预定文件大小时, 就重新建立另一个视频文件, 就这样视频信息通过多个视频文件持续记录下来。循环记录程序流程如图2所示。

3 结束语

本系统实现的循环视频记录系统可用于各行各业无人值守的场合, 且能够实现循环记录视频, 减少人为干预。系统的设计从实际出发, 以实现循环视频记录为目的, 主要实现视频的采集、视频封装、视频的循环记录功能, 该监控系统具有较高的稳定性和可靠性, 节省人力同时又能确保安全, 因此具有很广阔的应用前景。

参考文献

[1]林北洪.基于ARM的循环视频记录器设计[D].电子科技大学, 2013 (05) .

记录系统 篇9

一、数据库

1. 数据库选型

这是一个并不复杂的数据库管理系统, 因为涉及多个部门, 因此应采用网络数据库, 我们选择了比较常用的MSSQL, 易于操作, 数据库服务器可以建立在学校的Web主服务器上, 但学校的服务器除了容量占优势外, 运行效率、稳定性等都不如专业的网络服务器, 我们选了购买万网空间时带的Sql数据库, 整体效果不错。系统数据库连接语句如下:

conn.Connection String = "Provider=MSDASQL;Driver={SQL Server};Server=qds10893751.my3w.com;Database=qds10893751_db;Uid=qds10893751;Pwd=xx;"

2. 数据库设计

SQL数据库中设计有班级信息表、学生信息表、教师信息表等数据表, 其中学生上机记录表及教师机房授课记录表均有当前表和正式表两份, 当前表和正式表结构完全一样, 每位教师在当前授课记录表中只能有一节未完成的授课记录, 在开设新课前, 必须对这节课进行下课操作。在下课前, 教师可通过点击查看“学生上机记录填写情况”窗口, 督促学生完成填写并提交上机记录, 以免有学生上机记录沉积在学生当前上机记录表中。教师授课记录表字段定义 ( 见表1) 。

学生上机记录表字段定义 ( 见表2) 。

二、开发工具选择

作为一套实用性较强的应用软件, 不必追求华丽的外表, 也不必追求开发工具的新近性, 只要能实现既定功能即可。我们选用vb作为开发工具。当然, 在当前网络大行天下的背景下, c/s的开发模式, 并不是最为灵活的, 但c/s有其自身的优点, 系统的许多运行过程可以在客户端完成, 减轻服务器的压力, 系统后期的统计维护还是在c/s模式下完成比较方便。学生登录前台也可以用b/s模式。用多媒体教学软件向学生机群发学生端程序并指定执行, 可以等效于b/s模式的效果。在系统的后期改进中, 我们也将尝试提供网页版学生端, 提高整个系统的灵活。

三、系统结构分析

1. 系统的数据流程和内部结构 ( 如图1 所示) 。

2. 教师端的工作流程

登录认证, 确定用户是普通教师还是管理员, 教师只能维护自己及自己所授课班级相关信息, 管理员还可以进行系统的用户列表维护、班级列表维护、学生上机记录导出、教师机房授课记录导出、系统信息维护等操作。教师端的工作流程 ( 如图2所示) 。

教师必须在学生登录前登录系统, 生成当前教师机房授课记录及对应的当前学生上机记录。在教师机房授课记录维护页面, 老师可多次编辑保存当前授课记录, 直到点击“下课”按钮。点击“下课”按钮后, 系统将从当前机房授课记录表中删除该条授课记录, 并将这条记录写入正式授课记录表。

3. 学生端的工作流程

打开学生端, 系统会搜索当前上机记录表中的上课班级及学生姓名, 并形成选择列表。学生选择自己的班级与姓名, 填写验证码, 即可登录。

开发中我们对学生登录认证方式作了细致的思考, 对密码、验证码、与学生上机记录相对应的唯一码等方式进行了对比尝试, 密码是应用最为广泛的登录认证方式, 初期易于管理, 但后期工作量大, 且因学生每周只会在机房上一二节课, 忘记密码的情况时有发生, 唯一码在系统中操作最为简便, 但需要在每节课上课之前以适当方式告知学生, 也不太方便, 这两者还有一个问题, 学生之间会串用别人的信息登录或乱填上机记录, 学生捣蛋的操作“成本”太低, 花几秒钟就可以搞定, 不利于管理。最终我们采用了繁复验证码 ( 如图3 所示) , 要求学生输入较为繁复的验证码, 一般学生须要花半到一分钟才能输入, 且一次不一定能完全正确, 如此, 极少有学生会乱登录其他同学信息, 学生成功登录后, 系统对“pw”字段进行标注, 并记录登录机器的名称。这样, 学生退出后再登录时, 如果还在这台机器上登录, 可免于重新填写验证码。如果学生要换到其他机器上登录, 则要求学生重新输入繁复验证码, 系统记录登录机器名, 并对验证码进行标注。繁复验证码也有利于学生锻炼规范输入, 这是计算机操作很重要的一项基本技能。

成功登录, 学生可以填写上机记录。然后有两个选择:“保存”和“提交”。点击“保存”, 填写内容将保存在当前上机记录表中, 如果因为死机等原因退出登录后再次登录, 可以继续编辑保存。在点击“提交”之前, 该生可多次编辑, 多次保存。点击“提交”后, 上传定稿的上机记录, 在正式上机记录表中创建该条记录, 同时当前上机记录表中该条记录将被删除, 以后不能再修改这条上机记录, 并且打开登录窗口时, 其中的班级姓名选择列表中, 不会再出现该学生, 该学生不能再登录。

4. 管理层端的工作流程

通过身份验证后, 可以维护该用户信息, 进行教师机房授课信息的汇总分析, 以便对信息技术课程开设和机房管理工作进行督导, 提出指导建议。还可以对学生的出勤情况进行汇总, 为学生工作、班级年级管理工作提供支持。

四、数据的导出

本系统涉及三部分内容的导出:学生上机记录、教师授课记录及管理层统计结果。前两者导出量大, 都是细节, 管理层一般用不到这类数据, 所以由机房管理员操作导出, 导出文件类型为Excel, 已设置好格式, 可直接打印备用。由于导出时未设置分页, 可通过修改打印缩放比例, 使每页可打印多张完整的记录表格。管理层统计结果都是较为简短的文本, 如需输出, 可以直接复制到Word中保存或打印。

五、拓展研究

在后续研究中, 可以从这几个方面, 完善拓展系统功能。

1. 将这个系统与学校的教务系统实现衔接, 共享他们的学生信息表、班级信息表, 既可方便每学年的学生与班级信息初始设置, 也可保证学生信息与他们的一致, 改变多个系统各自为政的状况。并将授课情况及上机记录与教务系统共享, 供教学组织与管理者参考。

多总线数据记录系统的设计与实现 篇10

目前,随着传感器技术、网络技术、通讯技术的发展,工业总线技术也由原先的专用串行总线发展到RS-485串口总线(简称485总线)、1553B总线、ARINC 429总线(简称429总线)和以太网总线等。

而国家目前的大型武器平台也向自动化、信息化发展,复杂性越来越高。这类武器系统通常由多个分系统、子设备组成,通过不同种类的总线连接在一起。为了对其进行测试,需要对多种总线的数据进行记录,事后分析数据得出武器性能指标。因此解决多种总线的数据记录问题成为关键。

1 总线介绍

1.1 1553B总线

1553B总线标准全称MIL STD 1553B(以下简称1553),该标准作为美国国防部武器系统集成和标准化管理的基础之一,被广泛的用于飞机综合航电系统、外挂物管理与集成系统,并逐步扩展到飞行控制等系统,涉及坦克、舰船、航天等领域。最初由美国空军用于飞机航空电子系统,目前已广泛应用于美国和欧洲的海、陆、空三军,而且正在成为一种国际标准。

GJB 289A-97《飞机内部时分制指令/响应型多路传输数据总线要求》简称GJB 289A,是我国制定的与美国1553相对应的军用航空总线标准,GJB 289A兼容1553。GJB 289A数据标准总线正在我国航空航天、武器平台等方面得到越来越多的应用,必将逐渐成为我国国防电子的重要的基础设施之一。

1.2 ARINC 429总线

ARINC 429总线是美国航空无线电公司(ARINC)制定的航空数字总线传输标准,定义了航空电子设备和系统之间相互通信的一种规范。随着国内航空业的发展,ARINC 429总线的应用日益广泛,已推广到许多航空设备中。与此同时在许多航空机载设备的检测维修中出现了大量对429信号的检测需求。

ARINC 429协议规定使用双绞屏蔽线以串行方式传输数字数据信息,信息为单向传输,即总线上只允许有1个发送备,可以有多个(≤20个)接收设备。总线的数据传输率为12.5～100kbps,传输字为32位。线路上的码型为双极性归零码。

1.3 RS-485串口总线[3]

RS-485总线采用一种平衡发送和差分接收数据传输的电气规范[1],已成为业界应用最为广泛的标准通信接口之一。它具有组网能力强(可驱动32个负载设备)、噪声抑制能力强、数据传输速率高、传输电缆长以及可靠性高等特点。因此,许多不同领域都采用RS-485作为数据传输链路。

1.4 以太网总线

以太网技术广泛应用于INTERNET网络、城域网、局域网。目前大型的信息武器平台也将以太网作为其主要的信息传送通道,各个分系统通过局域网组成作战网络,通过IP协议传送信息。

2 实现途径

多总线数据记录系统需要记录的是多条不同类型、速率、信息格式的数据,所以必须考虑数据的多样性、并发性以及速率突发性,特别是以太网数据,在某一时刻具有较快的发送速率。

该系统采用CPCI总线计算机来实现。CPCI总线计算机具有良好的扩展性、稳定性和加固性,能较好的适应武器平台对设备的环境要求。

软件方面采用多线程架构,每个线程接收一路总线数据,由单独的数据记录线程完成总线数据的记录。这样即保证了每一路总线数据的实时、高速、可靠的接收又能保证数据稳定、持续的记录。

在以太网数据记录方面,由于一般的网络是由交换机组成的交换式网络,应用软件点对点发送数据。而作为数据记录系统,不能改变原系统软件的功能,所以,准备采用网络镜像技术以及Sniffer技术完成对以太网数据的记录。

3 方案设计

3.1 硬件设计

该系统采用CPCI总线计算机来实现,系统计算机自带百兆/千兆自适应网络、485总线接口,然后通过加装1553B总线板卡、429总线板卡实现1553、429接口的扩展。

3.2 软件设计

软件作为一个综合数据记录软件配置项,它由以太网网络数据捕获组件、1553B总线数据监视组件、485串口数据接收组件、429总线数据接收组件、主框架组件组成。

软件采用多线程工作模式,动态管理各个组件,利用缓冲技术保证各类数据能够准确可靠的接收、记录。软件数据流如图1所示。

主框架包括综合记录软件的人机界面模块、消息映射模块、综合配置模块、综合数据记录模块、线程管理模块、缓冲区模块。它们各自独立,为以太网网络数据捕获组件、1553B总线数据监视组件、485串口数据接收组件、429总线数据接收组件提供界面、缓冲、记录、配置管理以及线程管理的服务。

人机界面模块和消息映射模块在MFC(Microsoft FundationClass)的基础上设计,它支持windows操作系统最新的应用,包括了众多的控件、样式、消息等设计,而且提供了网络支持。通过VC对程序的优化,软件运行也更加可靠和稳定。

综合数据记录模块完成对各个监视、捕获以及接收组件的结果数据进行存盘,是最终的数据结果。考虑到各个监视、捕获以及接收组件在多线程下运行,它们可能同时需要存储数据。综合数据记录模块为各个组件分配时间片,该模块只在时间片内存储相应组件的数据。这样大大提高了存储设备的利用率,加快了存储的速度,防止了因为存储设备速率低导致数据丢失的可能性。

线程管理模块以面向对象的形式设计,它设计为一个父类,各个监视、捕获以及接收组件继承于这个父类,自动实现线程管理提供的功能。线程管理模块实现线程启动、暂停、停止等线程基本功能,并且在其内封装了缓冲区模块,实现对监视、捕获以及接收组件子类的透明式缓冲功能。

缓冲区模块提供了在多线程下使用FIFO队列的能力。封装了入缓冲区和出缓冲区接口,为线程管理模块提供缓冲。

综合配置模块为各个组件提供读取配置信息以及保存、更新配置信息的功能。软件框架如图2所示。

3.3 技术要点

该设备主要的技术要点包含多线程管理、同步双缓冲区和网络数据捕获。

3.3.1 多线程管理[2]

线程(Threads)是比进程(process)更小的执行单元,CPU的调度与时间分配皆以Threads为对象。多线程能够提高多人、多任务程序接口的反应速度,产生Threads毫无困难,要让它们分工容易,而要让它们合作,要花费一些精力,否则,使用线程可能会引发数个潜在性的严重问题。

线程管理模块以面向对象的形式设计,它设计为一个父类(CThread),实现线程启动、暂停、停止等线程基本功能。各个监视、捕获以及接收组件继承于这个父类,自动继承线程管理模块提供的功能。多线程管理模块类图如图3所示。

3.3.2 同步双缓冲区

总线数据记录软件是由数据接收线程和数据记录线程协作完成的,它们之间存在数据同步的问题,为此我们单独设计了同步双缓冲区组件,一个缓冲区用于数据接收,另一个缓冲区用于数据记录,当记录缓冲区空置时,接收缓冲区与记录缓冲区通过指针互换。这样即保证了数据及时的接收,又保证了双线程之间数据的同步。

3.3.3 网络数据捕获[1]

网络数据捕获是利用Sniffer(嗅探器)技术,截获传送给其它计算机的数据报文。该技术被广泛应用于网络维护和管理。它工作的时候就像一部被动声纳,接收着来自网络的各种信息。

数据在网络上是以“帧”为单位进行传输。帧是根据通信所使用的协议,由网络驱动程序按照一定的规则生成的,然后通过网卡发送到网络中。在目标主机的一端按照同样的通信协议执行相反的过程。在正常情况下,网卡读入一帧并进行检查。如果帧中携带的目的地址和自己的物理地址一致或者是广播地址,网卡通过产生一个硬件中断将帧中所包含的数据传送给系统进一步处理;否则将这个帧丢失。

当网卡设为正常模式时,对网络的帧如上面说的一样进行处理和接收,显然这样就不能达到数据捕获的目的,因为我们要捕获的帧不是发给我们的。我们可以把网卡设为混杂模式，这样该网卡将接收所有在网络中传输的帧,无论该帧是广播的还是发送到某一指定地址的,这就为捕获数据形成了物理通道。

虽然网卡可以设为混杂模式捕获数据,但是现在的网络是基于交换机的网络,其数据帧是根据目的地址进行分发的,单个网卡将无法监听到所有正在传输的数据帧。利用交换机的网络镜像技术,可以将某个端口A的发送/接收数据镜像到另外一个端口B,我们只需在端口B利用Sniffer技术捕获数据即可。

4 结束语

武器系统信息化使得一套武器系统必须采用多种总线技术才能完成任务,也使得对应的测试系统必须能够采集记录多种总线的数据。因此研究多总线数据数据记录系统,使多种类型的总线数据能够快速、可靠、并行记录具有重要的意义。本文正是从这一点出发,对武器系统常用的总线进行分析,开发设计了多总线数据记录系统,对于其它的总线,在研究了该总线的特点后,开发相应的数据采集模块,可以方便的集成到该系统中。相信,本套数据记录系统对于提高武器测试系统采集模块的功能具有借鉴意义。

参考文献

[1]王石.局域网安全与攻防[M].北京:电子工业出版社,2007.

[2]BEVERIDGE J,WIENER R.Multithreading applications in Win32[M].Pearson Education,1992.

[3]龚建伟,熊光明.Visual C++/Turbo C串口通信编程与实践[M].北京:电子工业出版社,2005.