嵌入式技術在遠程監控系統中的應用

潘曉貝

（三門峽職業技術學院，河南三門峽472000）

前言

隨著互聯網技術的普及，網絡設施與嵌入式系統的結合使用成為嵌入式系統發展的主要趨勢，由于嵌入式技術具有很好的通用性、實時性與交互性，因此構建嵌入式平臺成為應用嵌入式技術的前提條件。將服務器設置在嵌入式設備中，用戶可以隨時、隨地地利用瀏覽器來對前端設備作出有效控制，有助于及時查看系統的運行狀態以及設定參數，根據現場數據來為遠程監控工作提供可靠準確的數據信息，同時為設備故障診斷提供了便利[1]。在系統正常運行中，由于存儲空間和運行速度有限，同時不需要對多個用戶的請求作出處理，因此在嵌入式系統設置中需要重點考慮如何提升系統、服務器實用價值的問題。在網絡時代，信息量不斷增加，因此以信息技術為基礎的網絡平臺受到了大家的青睞。將嵌入式技術積極應用在遠程監控工作中的前提是：構建網絡體系，以現場采集信息為例，積極設置嵌入式遠程監控系統，并在Windows XP操作系統的支持下，對歷史數據進行及時存儲，充分體現了服務器與客戶端的交互性[2]。

一、嵌入式系統和遠程監控系統的相關研究

1.嵌入式系統的相關分析

1.1 嵌入式系統的概念

嵌入式系統是為特定應用程序設計的一種專用計算機系統，同時是根據英國電氣工程師協會進行定義的。嵌入式系統作為一種監視、控制、輔助與運作為一體的現代化設備[3]。它與傳統的計算機系統不同，需要執行帶有特定要求的任務。嵌入式系統執行的都是特殊任務，因此在日常工作中，設計人員可以利用該系統來進行系統優化，與此同時還起到了節約成本的良好作用。目前國內對嵌入式系統的普遍定義為：嵌入式系統是一個以計算機技術為基礎、使用應用程序來嚴格要求功能、體積、成本、可靠性等多個方面的專用計算機系統。嵌入式系統在實際應用中體現出了面向產品、面向用戶、面向應用、綜合利用的優勢，有很強的專業性，但是在實際工作中需要根據具體情況來進行合理的裁剪處理。將半導體技術、計算機技術與電子技術有效融合，從而形成了一個資金密集、技術密集和不斷創新的集成系統。立足于電子消費品，具有很好的可靠性和實時性[4]。

1.2 嵌入式系統的主要組成

嵌入式系統主要包括了硬件層、中間層和系統軟件層這三個部分。硬件層包含有存儲器，微處理器、通用設備端口等，在處理器上添加存儲器電路和電源電路，從而形成了一個嵌入式的控制模塊。微處理器作為嵌入式系統的核心部位，將通用CPU設計在芯片內部，從而使其起到了提高工作效率的作用[5]。存儲器主要包括主存和輔助存儲器，容量小，速度快，保證了信息傳輸的有效性；中間層：介于硬件層與軟件層之間，將系統硬件與軟件分離，對硬件環境有很強的適應性；軟件層主要有這幾部分組成：文件系統、多任務操作系統、用戶接口以及通用模塊，作為一個應用廣泛的系統軟件，主要負責分配資源、任務調度、活動協調、過程控制等多項任務，在信息技術不斷發展下，嵌入式操作系統在遠程監控工作中的應用著重體現出了專業化和微型化的特點。

1.3 嵌入式系統的功能

嵌入式監控系統的功能主要體現在這些方面：自檢功能：在系統啟動與計劃執行之間需要先對自身進行功能檢驗，認真檢查硬盤、USB等是否還有存儲空間，圖像處理設備是否能夠正常工作，圖像獲取設備能否正常插入；視頻采集功能：將圖像進行及時采集；圖片采集功能：利用嵌入式系統的定時拍照功能；自動存儲功能：將采集到的圖片、數字、圖像等多種信息及時存入硬盤中，然后對其進行有針對性的處理。

2.遠程監控系統的分析

2.1 遠程監控系統的概念

遠程監控指的是工作人員不在現場，利用遠程終端就可以得到現場系統的運行信息，同時利用遠程終端來對設備的運行過程進行有效控制。遠程監控系統主要由數據傳送單元、現場控制單元以及遠程控制單元這三大部分構成。圖像監控系統通過應用嵌入式技術，不能確保了現場操作的流程化，還大大提升了現場的工作效率，如下圖所示為圖像監控系統應用嵌入式技術的流程。

2.2 遠程監控系統的主要特點

監控系統建立在信息技術之上，依賴于計算機網絡，將設備控制與通信網絡進行連接，將監控終端與設備進行連接，全面掌握現場設備的運行情況，同時發出控制指令。監控系統具有很強的實時性，通過利用監控系統能夠將現場設備的運行信息及時正確地記錄下來，并對其進行有效的遠程操控；監控系統具有提高工作效率的優勢，幫助工作人員實時掌握系統運行狀況，有效保證了系統運行的穩定性與安全性，并經過遠程控制，實現了對危險源的及時控制，最大限度避免了事故發生，促進了人員工作效率的進一步提升。

二、嵌入式技術在遠程監控中的應用現狀

監控工作的不斷進步使得監控范圍不斷擴大，現階段的監控系統已經由傳統的單機監控過渡到現如今的網絡監控中，然而在遠程監控實際工作中還存在一些技術問題。對通信技術的應用力度不夠，部分員工未認識到遠程監控的必要性，在日常的監控工作中，部分人員依賴于email、socket這兩項技術，這些技術在編程的靈活性和數據傳輸量等方面都存在一定缺陷，僅能進行簡單的數據采集，無法實現對設備現場多個端點信息的實時采集，在監控過程中缺乏對嵌入式技術的應用[6]。同時還出現了多種結構并存的問題，現階段在監控工作中使用的系統結構較為復雜，在監控距離遠的情況下，無法及時獲取不同平臺、不同局域網的系統信息，沒有充分利用嵌入式技術，因此影響到監控工作效率。

圖1 為圖像監控系統應用嵌入式技術的流程

三、嵌入式技術在遠程監控工作中的應用途徑

1.及時了解用戶需求

認真分析用戶對嵌入式系統的需求，以此為出發點來設計嵌入式應用系統。對嵌入式系統的硬件和軟件系統進行權衡，將現場總線底層設備及時接入到太網中，在PC機授權許可下來獲取系統內部的數據信息，最后再利用太網接口將現場總線節點及時發送給數據層，從而實現了系統不同層級的信息互動。使用TCP協議，并利用單片機將現場設備信息及時接入。MCU+總線的設計方式，將各個設備及時接入計算機網絡中，使測控設備連接起來，在利用數據包的基礎上，積極實現了信息的快速傳輸。

2.制定遠程監控計劃

構建一個現場總線設備的網絡接入體系，對遠程設備進行統一管控，并對網絡信息作出有效整合。將傳感設備中的信息通過遠端訪問功能，使其轉換為網絡信號，繼而進行底層設備信息訪問，同時對信號轉換過程進行了監控[7]。根據用戶需求，讓太網協議嵌入式系統在處理器上運行，成功構建一個S3C2410處理器的嵌入式硬件平臺。在操作系統下方安裝一個小型服務器，并對其網頁及其程序進行優化，充分考慮到代碼的穩定性與可移植性，用c語言來書寫嵌入式系統程序，采用瀏覽網頁的形式來激活計算機主頁，讀取信息，并對遠程操作模塊作出及時有效的控制。如下所示為遠程監控系統設計。

3.安裝監控軟件

嵌入式系統在監控工作中的應用主要體現在客戶端與服務器模式以及瀏覽器與服務器模式，在應用嵌入式技術的過程中需要及時安裝相應的監控軟件，從而便于用戶通過網頁就可以進行訪問服務器，這樣一來，不僅提高了網頁反應速度，還大大提升了人員工作效率。制作監控軟件：網頁是瀏覽信息和進行遠程控制的主要界面，在html格式的文本文件中及時添加標記符號，以此來告訴瀏覽器如何進行文字處理，怎樣進行界面布局，按照一定的順序來進行網頁閱讀，并對標記內容進行合理解釋。利用Dreamweaver來制作網頁，使用其編輯功能，實現了網站管理和網頁制作的一體化，從而將瀏覽器引擎作為用戶瀏覽的主要網頁，及時給用戶呈現出跨瀏覽器和跨平臺的優美界面[8]。通過借助瀏覽器進入嵌入式服務器，同時將設備與無線及時連接起來，進行了數據轉換，因此在此過程中要認真做好遠程控制頁面和記錄頁面的制作工作，有權限的用戶才可以有效登錄系統，并對其現場設備的運行情況以及狀態進行合理控制，比如用戶在管理系統中輸入用戶名和密碼，登錄成功，及時轉入遠程控制界面。繼而進入到主控制頁面，主控制頁面提供了以下幾個主要功能：電位器調節、放大倍數、采樣率設定等，用戶可以對設備參數進行設定，并結合現場操作，從而得到了設備運行有關信息，將電壓范圍控制在0～3.6v的范圍內。

4.嵌入式技術的應用實例

目前視頻監控系統已經在數控機床運行中得到了廣泛應用，基于嵌入式技術的優越性，利用嵌入式技術對系統采集到的信息進行有效的加工處理，積極實現了數字化處理。嵌入式技術的運用有效提高了數控機床運行速度，在計算機技術與嵌入式技術有效融合的前提下，保證了機床運行的高效性與穩定性，利用圖像技術來識別系統中的信息，并對數控機床的位置作出科學定位。無需人員在場，利用嵌入式技術就可以全面掌握數控機床的運行狀態，將無人化管理得到了體現。

四、結束語

嵌入式技術的應用成為時代發展的必然趨勢，也是社會對監控工作的技術要求。新時期下，必須要正視目前監控工作中存在的一些問題，并加大對嵌入式技術的應用力度。積極進行嵌入式系統設計，充分了解嵌入式系統的主要功能，構建網絡化的嵌入式監控體系，認真制作監控頁面，強化嵌入式監控工作的科學性與有效性，積極推動監控工作的更好發展。

【參考文獻】

[1]張立新.遠程監控工作中嵌入式技術應用[J].電腦知識與技術,2016,12(21):253-255.

[2]楊艷慈.基于嵌入式技術的水泵遠程監控系統研究[J].現代化農業,2015,(9):63-64.

[3]劉佳.嵌入式Web遠程視頻監控系統設計與實現[D].西北師范大學,2016.

[4][5]張立新.遠程監控工作中嵌入式技術應用[J].電腦知識與技術(學術交流),2016,12(7X):253-255.

[6]許靜,王忠賓,范禎科.基于Ethernet的綜采工作面液壓支架遠程監控系統研究[J].制造業自動化,2014,(6):38-41.

[7]過秉坤,王京濤,趙松.綜采工作面遠程智能監控系統的研究[C].2014煤炭科技創新高峰論壇,2014.

[8]周丹.一種遠程智能監控系統及其節省服務器資源的工作方法:CN104363133A[P].2015.