远程图像监控系统分析的论文

时间:2025-02-13 03:36:16 作者:bluetian0102 综合材料 收藏本文 下载本文

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篇1:远程图像监控系统分析的论文

远程图像监控系统分析的论文

摘要:介绍了乌溪江电厂远程图像监控系统的基本原理、结构布置、功能及应用情况。

关键词:图像监控应用

乌溪江电厂位于浙西乌溪江流域内,分上下2个电站,是浙江省电网主力调峰梯级电厂。

电厂生产基地、办公大楼设在衢州市区内,距离黄坛口电站16km,距离湖南镇电站34km。全厂共11台机组的梯调中心设在黄坛口电站内。乌溪江电厂设备多、分布面广、相距距离远,运行检查和保安均极为不便。为适应无人值班(少人值守)改革的需求,在实现了计算机监控基础上,又投入运行了远程图像监视系统,大大提高了监视控制系统的灵活性,增强电厂的监测水平,改善电厂的运行环境,减轻运行及有关工作人员的劳动强度,提高了设备安全和经济运行水平。

1系统特点

(1)采用IP组播和RTP/RTCP技术,多个监控终端可同时监控一个终端。图像监控主机可自动检测网络流量,根据网络上的负荷,自动控制上网图像数据流。在有太多的图像需要发送到MIS网上时,可根据用户优先级调整图像数据带宽,并控制图像数据进入同组网络的路数,从而避免了网络拥塞。

(2)单向图像编码方式采用MPEG-1国际图像压缩标准,即VCD的图像压缩标准。其帧率为25帧/s,纯图像数据码流为1.15Mbps,分辨率达到352×288。该编码方式图像清晰,色彩丰富,无延时,无动画感。

(3)双向图像编码方式为H.261国际图像压缩标准,是一种用于会议电视的图像压缩方法,其帧率为25帧/s,纯图像数据码流为384k/s~768k/s,分辨率达到352×288,该压缩方式图像清晰,色彩丰富,无动画感。

(4)音频编码方式采用G.711PCM编码方式,码流达64k/s,该压缩方式声音清晰,无失真。

(5)监控终端将编码后的视频数据,通过IP网络转发到监控中心或监控终端,采用Multicast组波技术和先进的网络管理技术,将MIS网上的图像监控用户按地址分组,若组内没有用户调用某一路图像,则该路图像数据不会发到这一组用户的网络上,只发有人调用的组,从而大大减少网络阻塞的可能性。

(6)由图像监控管理服务器负责整个监控系统的配置,状态管理等,它是整个图像监控系统的交互中心。

(7)采用多级、多路分控方式。利用两站三地之间均已建立的100MMIS网和光纤2M口高速通道作为视频信号、音频信号和控制信号的通讯通道。正常情况下同时在MIS网络上通讯有7路图像。

(8)该系统有三个分控站,六个监控站。各个分控站所管辖的.监控点,近距离的监控点视频信号通过同轴电缆送至其分控站矩阵,而一些距离较远(距离>1000m)的监控点视频信号由差分传输器通过双绞线差分方式送至其分控站矩阵。湖站新厂房分控站的视频信号先通过光缆送至湖站控制室,然后通过HUB上100MMIS网。湖站和黄站两分控站的视频信号则直接通过HUB上100MMIS网。所有分控站和监控站都可以通过本地主机或MIS主机控制前方任何一台摄像机。所有摄像机云台、镜头和灯光控制都采用RS485控制方式控制。

2系统结构及硬件配置

(1)视频监控服务器安装在梯调中心,包括有一台系统管理服务器和一台显示器及相关外围设备。该服务器除转发视音频数据外,还完成对整个监控系统的管理,如优先权、用户权限、日志、控制协商、报警记录等等。

(2)在黄坛口梯调中心和湖南镇电站共安装了3个分控中心。主要设备有:监控主机、显示器、视频切换矩阵、一台九画面分割器、双向音视频监控套件、网络型视频解码器、视频传输编码器、交换式HUB、UPS、图像监视墙等相关外围设备。

(3)各监控站设备利用原MIS主机,装上相应的软(硬)件,经过授权就可以监控各分控站的所有的摄像机。

这次湖黄两站总共安装了111台摄像机(包括前二期工程安装的),其中湖南镇电站58台,黄坛口电站53台。摄像机安装地点遍及全厂所有设备安装地点。在梯调中心的电视墙上最多能同时显示24路不同的实时图像,在湖站站调监视器上最多能同时显示10路不同的实时图像。这一切为运行人员巡回检查带来很大的方便,也为运行工作节省了大量的人力和物力。

3系统功能概述

这套系统包含以下功能:

(1)遥控操作功能。通过梯调中心或中控室计算机的鼠标器即可对所有现场安装点设备(包括湖、黄两站的所有摄像机)进行遥控操作。比如:转动云台、调整焦距、变倍长短、打开照明(包括开关站本身的照明系统和摄像机本身所带的射灯)等功能。

(2)本地和远程摄像机切换与控制,远程灯光控制(黄站对黄站摄像机、湖站对湖站摄像机、黄站对湖站摄像机、湖站老厂对新厂摄像机、湖站对黄站摄像机)。

(3)多级分控功能。系统采用多级、多路分控,系统调用控制有优先级之分。

(4)与MIS系统接口,有关人员能通过MIS系统的计算机操作控制前端设备,可进行可视对讲,保卫部能对部分前端设备进行监视控制。具有多点对一点和一点对多点的监视功能,系统具有双向会议电视功能。能在湖黄两站之间、湖黄两站与衢州基地会议室之间进行可视对讲;可视对讲视音频同步,且声音清晰,图像清楚。

(5)图像丢失检测。当前端设备因故障或被盗等原因造成图像丢失时能在多媒体操作站给出“××部位视频故障”语音报警,并弹出电子地图(实际立体图形),并显示所在地的位置,以颜色或闪烁指示。

(6)视、音频切换。每一台监视器(CRT)可观看任何一路图像信号。同时,每一台监视器能自动切换图像、定时、定点扫描功能等。在梯调中心设立的八个监视器组成电视墙,电视墙画面具有切换功能,电视墙上任一监视器能切换到湖黄两站任一摄像机图像。

(7)控制权协商功能。当不同操作者控制同一摄像机,系统只允许其中一个操作者行使控制权,控制权在不同操作者之间转移按优先级协商。优先级较高者可以接管优先级较低者控制权,而仅在低优先级终端上给出提示;优先级较低者要取得控制权时,需要取得优先级较高者同意;只有后者同意的条件,才能取得摄像机的切换和控制权.

(8)报警自动处理功能:

1)对于重要监视点,系统有报警信号(视、音频)、自动录像、CRT图像自动切换并且备份等功能。

2)对报警器发出的报警信号,在就近岗亭发出警铃声,并通过指示灯确定具体报警位置。能自动将其前端摄像机快速跟踪到报警点,同时在保卫部显示器上快速推出界面,保卫部录像机自动启动录像。

3)对于电厂的开关、闸刀变位信号,能自动将与其相关的前端摄像机快速跟踪到相关的变位点,梯调和相关的站调主机显示器推出电子地图,实现报警点闪烁,并能快速便捷进入故障点画面,同时在梯调中心电视墙上自动推出相关变位点画面。

4)能实现对开关站部分电气设备的发热报警自动巡检,发现某点过热能自动报警并弹出电子地图,实现发热点闪烁。

5)水位自动报警功能。对电厂的集水井水位过高,能自动给出报警信号,并在监视器上推出实际图像.

(9)在梯调中心和湖站中控室的计算机和电视墙上能对图像实现九画面分割,九画面能实现任意组合,可以由湖黄两站任意摄像机组合成实时画面。

(10)多层次电子地图功能:显示各监视点周围的环境、设备、模拟地形图等信息。比如鼠标器触发电子地图中的摄象机图标即可在显示器上显示该路图像。

(11)具有手动本地、远程录像及录像回放和本地、远程摄像机循环切换显示功能。

(12)系统操作、登录、报警及系统错误事件在服务器上有详细记录,通过事件记录系统管理员对整个工业电视系统运行情况有全面认识。对任一用户,系统可以据生产需要给予或删除各种权限,便于系统管理。并且操作人员可对事件进行分类检索、保存及删除

(13)系统服务器具有统一授时功能。

4运行情况

该系统于12月安装,4月投入试运行,经过半年多的实际考验,系统运行稳定,至今未出现过大的缺陷。但还存在一些有待进一步改进的方面。如:保卫部监控终端必须受到梯调监控或湖站站调(优先级较高)的制约,而两者监控目标不尽相同,导致保卫部往往不能及时了解到现场的情况。在集水井内,光线差,油污较多,这使采集到的图像清晰度下降,而造成软件分析图像困难,难以实现水位越限报警等.

远程图像监控系统自投入运行以来已充分显示出其重要性和必要性,在实际运行中已为我厂的安全生产发挥了巨大的作用。为运行巡回检查减轻了的大量人力和时间,使所有重要的运行设备和场所均处于严密的监视和受控之中,为运行减人增效,实现无人值班(少人值守)及创国电一流企业创造了必要条件,同时也使我厂安全生产有了更可靠的保证。

篇2:工程机械远程信息管理系统分析论文

工程机械远程信息管理系统分析论文

摘要:“十五”期间,随着我国国民经济加大基础设施的投入,工程机械行业进入了高速发展阶段。在这种背景下,大量的工程机械设备被使用在基础设施建设中,利用物联网信息技术实现工程机械生产、管理与售后服务的远程信息交流势在必行。远程信息管理系统做为一种设备管理的全新方法,在国内外迅速发展起来。

关键词:物联网;信息技术;远程信息管理系统

1背景及意义

过去的十年间,互联网技术和应用取得巨大突破。随着全球信息技术革命的深入和3G网络的建设,物联网近来正受到广泛关注。物联网是近几年工程机械行业热度比较高的一个词语,从中能体会到物联网对于工程机械的重大意义。基于物联网的远程信息管理系统是以安装在机械设备上地终端机为基础,采用了全球卫星定位(GPS)技术和GPRS无线通讯技术,集数据采集、实时控制、GIS地理信息系统等技术手段,实现远程监视和管理,分析市场动态,提升产品品质,保证资产安全等功能。

2关键技术

2.1无线通信技术

无线通信技术将是21世纪全球信息技术发展的重要目标之一。随着社会的发展,人们期望能随时随地进行信息交流和通信,只有无线移动通信才能满足要求。其中CDMA、GPRS等技术纷纷被开发用于无线网络的接入。

2.2地理信息及定位技术

地理信息系统也叫GIS,是20世纪60年代开始建立,并在近几年迅速发展起来的地理学研究新技术。全球定位系统GPS是美国从20世纪70年代开始研制,具有在海、陆、空进行全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。

2.3MVC技术

MVC架构是企业级开发首选的开发技术,Model、View和Control三层分布架构可以使系统开发更加灵活和低耦合。使用SSI整合框架可以很好的实现MVC的架构,增强了代码的健壮性和可重用性,加快了开发速度。

2.4WebService技术

WebService技术能使得运行在不同机器上的不同应用无须借助附加的、专门的第三方软件或硬件,就可相互交换数据或集成。依据WebService规范实施的应用之间,无论它们所使用的语言、平台或内部协议是什么,都可以相互交换数据。

3系统实现

3.1通信服务器的架构

通信服务器是工程机械车载终端和管理系统之前信息交互的桥梁。通信服务器支持GPRS车载终端接入方式,通过接入Internet与GPRS网络的.GGSN节点连接支持,通过TCP/IP建立通信链路,完成终端与服务器的信息交互。

3.2数据库的选择和设计

SQLServer2008数据库是目前流行的几个主要的数据库管理系统之一。由于Windows操作系统占领着主导地位,选择SQLServer2008会在兼容性方面取得一些优势。数据结构有三类:通信数据相关表、业务数据相关表和系统管理相关表。通信数据相关表主要负责保存通信数据。业务数据相关表用来存放根据不同的业务需要,对通信数据进行分析处理后的数据。系统管理相关表是用来对用户,权限及其他管理项进行管理的表。

3.3业务系统间数据联动

运用WebService技术,将业务系统中的数据接入到系统中,使系统不再是独立的信息孤岛,成为销售、市场、债权管理的辅助系统。通过系统间数据的共享,使系统的功能更加丰富,提升系统的价值,更好的服务于企业的发展。

3.4系统功能模块

系统功能模块划分为以下几个。综合信息:装备目录,装备详细信息。开动分析:省别开动分析、机种别开动分析、燃油效率分析。分布信息:地图分布信息、区域管理。健康管理:装备别故障信息、终端报警现况统计。债权管理:债权装备列表、逾期装备开动信息。

3.5系统架构

系统的整体架构如图1所示,大部分的远程信息管理系统都是以这种架构进行设计和实现的。运用J2EE开发平台,使用SSI整合框架,进行系统的设计、开发、测试和上线运行。

4发展趋势

对于整个物联网来说,工程机械的物联网应用是在不断向前发展的,有很多新趋势。

4.1服务目标向后市场转移

一是降低主机厂的服务成本,有很多企业的服务机构并不是属于自己的体系,是外包给第三方的一些公司做的。包给第三方的服务机构里面有很多漏洞,很难管控,每年给主机厂带来的损耗非常大。这些完全都可以通过物联网手段进行管控。二是提升客户的满意度,售后服务到达的及时率,服务维修解决的时效性都是关键。

4.2大数据应用

一是提升产品品质,根据各种诊断数据分析产品缺陷,帮助研发、质量管控部门提升产品品质。二是营销战略的辅助决策,通过物联网可以清楚的了解到设备在各地的使用情况,当地经济发展情况可以通过大数据分析清楚地了解出来。三是售后服务的辅助决策,通过机器的使用情况来分析某个区域哪些机种比较多,使用情况怎么样,推出适合该区域的售后政策。

5总结

基于物联网的远程信息管理系统的建设是依靠巨大的数据资源展开的。对数据的整理和分析,可以帮助主机厂提升品质,辅助营销,加强售后。让客户可以随时了解到设备的位置和工作情况,抓住客户就保证了企业发展的根基。工程机械物联网的发展还有广阔的空间,对企业有很大的帮助,对它的研究具有很大的经济效益和社会效益。

参考文献:

[1]周翔,何明,等.物联网与工程机械[M].北京:电子工业出版社,2012.

[2]宁焕生,张瑜.中国物联网信息服务系统研究[J].电子学报,2006(12).

[3]张鸿涛.物联网关键技术及系统应用[M].北京:机械工业出版社,2011.

[4]刘卫军,李占民,文显武.基于GPS的远程监控系统在工程机械上的应用[J].筑路机械与施工机械化,2007(6).

[5]田小波,陈蜀宇.MVC设计模式在J2EE架构下的研究与应用[J].西华大学学报:自然科学版,2007,26(2).

篇3:农村饮水安全工程远程监控系统研究论文

农村饮水安全工程远程监控系统研究论文

1工程概况

内黄县水利局下属17个农村安全饮水供水厂,分布于全县7个镇、10个乡,供水管网达上百公里,各水厂的运营情况均不相同,一直无法有效的掌握,给上层决策带来了诸多不便。为此提出,利用现代化的电子计算机技术、通信技术,建设一套覆盖所有供水厂的局中心综合监控系统。主要实现以下功能:监控系统能覆盖全县所有供水厂,并为后期建设的水厂预留接口;各水厂分别上传1路视频到局监控中心;上传各水厂的总电耗、送水量、瞬时流量、出口压力、池液位、各泵的开停状态、电压电流等数据。所有数据实时上传,电耗、送水量1h记录1次,其它数据15min记录1次;上传各水厂的深井液位数据,形成覆盖全县的地下水监测子系统;每个水厂安装5套管网压力监测设备,将管网压力上传至局中心;再依据水厂出口压力、供水时段做管网漏水预警;总电耗、送水量做到日、月、年统计查询;分别实现各水厂的日、月、年报表统计,查询;实现各水厂电耗、送水量数据的日、月、年汇总统计报表;实现数据越限报警功能;实现1个中心,多个子系统并行运行(水厂运行监控子系统、地下水监测子系统、管网压力监测子系统、水厂视频子系统)。

2总体方案

依据系统的技术功能要求,将整个系统划分为:局监控中心、水厂远程数据监控、水厂远程视频监控、管网测压、局办公网查询、通信平台等多个部分。

2.1系统拓扑图

整个监控系统以监控中心为核心,通信平台为技术手段,连接管网和水厂设备,形成双向数据收发通道,将所需的数据传到局监控中心;监控中心对数据进行计算处理、存储,形成历史数据和报表,供相关领导、调度人员、水厂管理人员进行分析查询。

2.2通信平台

局监控中心采用20M光纤接入(含公网固定IP一个),不能与局办公网共用宽带出口,以保证监控中心出口有足够的带宽。各水厂采用4MADSL宽带接入。水厂上传视频主要占用上行带宽,按最低CIF格式,能传输1路视频信号。管网测压采用移动GPRS网络传输,只要有手机信号的地方就可以传输数据,非常适合小量、分散的数据采集、传输。

3局监控中心

局监控中心可监控全县所有供水厂的电耗、流量、压力、液位、泵的工作状态等;监测所有测压点的压力;查看各水厂的视频图像;存储查询所有监测及操作信息;指挥各水厂科学供水。局监控中心主要有拼接大屏、服务器、操作站、操作软件、金属多联操作台、路由器、交换机、UPS电源、机柜、光纤专线等组成。

3.1拼接大屏

液晶拼接大屏幕显示系统是将国际最先进的液晶高清晰度数码显示技术、液晶窄缝拼接技术(物理拼缝<5.50mm)、多屏图像处理技术、信号切换技术、网络技术等的应用综合为一体,形成一个拥有高清晰度、高稳定性、高智能化控制、操作方法先进的大屏幕投影显示系统。通过这套液晶大屏幕显示系统可以实现对生产、调度系统计算机图像和视频图像信息的综合显示,形成一套功能完善、技术先进的信息显示管理控制系统,满足生产、调度监控的'各种需要,为监控、管理提供一个交互式的灵活系统,以适应不断发展的会议、生产、调度工作。以便及时做出判断和处理,实现实时监控和集中控制的目的。

3.2数据服务器

数据服务器是整个综合监控系统的数据存储、处理中心,7×24h不间断运行,其稳定性、处理速度都至关重要;要求具有较高的计算速度和安全的存储方案。

3.3通讯服务器

通讯服务器通过TCP/IP方式与所有前端设备进行通讯,按照约定的通讯协议格式读取所有设备的数据,控制远端水泵的启动停止。不要求有很快的处理速度,但需要一定的数据带宽。

3.4Web服务器

Web服务器为前端用户提供数据操作、查询服务,是整个系统的信息访问门户。后端与数据服务器、通讯服务器、视频服务器进行交互,前端与用户进行交互,提供可视化的操作界面。要求具有双端口千兆网卡,一个端口连接到局监控中心交换机,另一个连接到局办公网交换机,起到隔离两个网路的作用,保护局监控中心网络不受办公网的干扰。

3.5系统软件功能

本系统不仅要实现数据的遥测、遥信、遥控功能,还要为自来水公司的生产调度人员提供便捷的查询和有效的统计分析,友好的工艺图显示,多种格式的报表统计输出等功能,同时还有为各级主管领导提供外部和内部网数据查询功能。

4远程水厂数据监控

通过ADSL宽带上传泵开停状态、控制泵的启动停止、采集电耗、流量、液位等数据。在水厂内配置1块多功能电表、1个协议转换器、1个总线转换器、2个总线转发器,安装1路ADSL宽带,配备1台UPS电源,3台电磁流量计(各水厂出口管路不一致,有3路有4路,按3路设计)。各水厂自控系统由不同的厂商提供,PLC协议均不相同,需各自控系统供应商提供通讯协议文件或PLC源代码。对不存在或无法提供的,通过排查线路,重写PLC程序。

5远程水厂视频监控

远程水厂视频监控是在水厂原有视频监控的基础上,通过追加设备来实现的。对于在建设时没有安装视频监控系统,或安装的已经长时间瘫痪没法使用的,建议增加本地的视频监控系统。远程水厂视频监控主要有1个2路的视频编码服务器、1进2出视频分配器1个组成。

6管网压力监测

因为管网分布非常广泛,如果用传统的有线通信方式来传送现场数据,则需耗费极大的人力物力来施工和维护。所以应该选择无线通信方式,而传统的数传电台存在功耗大、选址困难、不易组网、成本高等缺点。综合考虑后我们选择了移动GPRS通信方案,它同时具有组网方便、建设和维护成本低、通信可靠迅速等优点,是本系统的理想通信方式。管网压力监测主要由水压传感器、GPRS管网采集设备组成。

7结语

农村饮水安全工程供水远程监控系统,使水厂操作人员可以在局控制室远程监测厂内水池水位、进厂流量、出厂流量、出厂压力、水质等信息,远程监测加压泵组、配电设备及其它自动化设备的工作情况,可以远程控制加压泵的启停,完成对供水工程水源水质、供水管网运行状况实时监测,对水厂净水设备、应急备用水源井等关键部位自动化控制,对水厂安防视频远程监控。使农村供水工程实现了实时监测运行状况,科学统一调配供水资源,提高供水工程保证率,使有限水资源发挥最大效益。

篇4:无线远程监控控系统的核心的技术研究论文

无线远程监控控系统的核心的技术研究论文

无线远程监控系统是在原有嵌入式产品的基础上,结合当前蓬勃发展的无线通信技术而形成的新型监测控制系统。本文比较系统地讨论无线远程监控系统设计开始采用的一些核心技术,包括硬件电路的设计,芯片选择、嵌入式操作系统的选择,实时软件的设计,无线通信网的组建,控制中心应用软件的设计等。

关键词:无线远程监控系统 实现方式 操作系统选择 无线通信网

无线远程监控系统是在传统监测监控系统的基础上,结合当前无线通信技术和信息处理技术而发展起来的新型测控系统。

一般而言,现有的无线远程监控系统,大都符合“控制中心―监测站”的构建模式。控制中心是整个系统运作的核心,负责收集各监测站上传的监测信息,发送各种操作命令以控制监测站的行业。监测站被布放于远离控制中心的各监测点处,负责完成信息的采集和响应控制中心发出的控制命令。控制中心可用普通微机、工作站或工控机实现,软件开发可靠基于现有的Windows或Unix操作系统。监测站的设计实现可根据不同的应用目的和应用环境,采用特定的技术形式,比如单片机、DSP或者Intel X86系列的微处理器等。无线远程监控系统的组网方式也很灵活,可利用现有的无线通信网,如GSM/GPRS网络,CDMA移动网络等,也可单独搭建专门的无线局域网。下面系统地讨论无线远程监控系统设计开发时涉及到的一些核心技术,主要包括三个方面:监测站的设计开发、无线网络的组建和控制中心的软件设计。

1 监测站的设计实现

监测站的设计与实现是整个无线远程监控系统研制开发的重点,监测站对信息数据处理的能力和精度将影响整个系统的最终性能。在整个开发过程中,监测站的设计是工作量最大、所需时间最长的一部分。监测站处于工作现场,只完成数据的采集、处理和控制,任务相对单一、固定,无须用y大的台式机来完成;考虑到节能和布放方便,监测站多为嵌入式系统。根据整个无线远程监控系统所要实现的功能,和对数据处理与对传感器控制能力的要求,监测站设计的复杂程度和采用的具体技术是不一样的。

1.1 基于单片机的设计实现方式

采用单片机是大多数嵌入式系统设计时的首选方案。由于在片上集成有丰富的外设,具有良好的控制能力,单片机天生就是为嵌放式系统度身定做的,在嵌入式市场上占据了最大的份额。

基于单片机的设计方案一般适用于对数据处理要求不高,运算量不大的远程监控系统。根据需要,单片机可以选用较为低端的4位机或8位机,如8051等,也可选用功能较强的专用芯片,如MSP430FE42X系列。单片机主要用于监测站端的系统控制。片外存储器一般为RAM、EEPROM和Flash等存储器;I/O设备一般为键盘、LCD等供设计调试用的人机交互接口;传感器一般为话筒、摄像头、扬声器和伺服马达一类的设备。无线通信接口实现相对较为复杂。编解码器是可取舍的,对于低速率数据一般没有必要。根据系统的处理任务和信息的类别,编解码器可选用不同的芯生, 如CMX639(用于音频)或LD9320等,也可用编程逻辑器件实现。监测站软件可直接通过C或汇编语言实现,也可在实时操作系统上开发应用软件。对于低档的4位或8位单片机,控制能力较低,系统简单,一般采用直接编写控制程序的方法。对于功能较强大,各设备间交互复杂的系统而言,大多数是利用操作系统来进行任务管理、设备交互,应用软件只是完成上层的数据处理等工作。

1.2 基于DSP的设计实现方式

众所周知,DSP的数字处理方面能力较强,技术已经很成熟,能处理各种运算的通用、专用芯片也很多。以DSP为核心设计开发的监测站,可以完成高速率数据处理,保证系统实时性方面的要求。

这类设计方案一般适用于数据处理运算量比较大,实时性要求高而对控制能力要求相对较低的监控系统。与以单片机为基础的监控系统不同的是,DSP除了作控制器以外,还可兼作数据计算、编/解码之用。对于较复杂的编/解码以及压缩解压运算(比如对图像视频数据的'处理等)是否仍由DSP完成,须综合考虑。若DSP在系统控制和实现传输协议方面负担太重,则这部分运算需要由专门的处理芯片完成;若系统控制和传输协议较简单,或根本没有到上层协议栈,则这部分复杂的运算可由DSP完成。

1.3 基于MCU+DSP的设计实现方式

显然,这种设计方式吸取了单片机和DSP各自的优点:单片机的特点决定其擅长于控制,DSP的内部结构保证较强的数据处理能力。两者的组合可实现一些相当复杂的系统功能,但由于系统中采用了两个处理器,其间的信息交互是设计这类监测站时须着重考虑的问题。只有单片机和DSP之间较好地协同工作,才能充分发挥各自的优点;否则,由于两者间的协调而耗费了大量资源,整体性能未必高于采用单一处理器的系统。实现单片机和DSP间通信协调的常用方法是采用双口RAM。

目前,有些DSP或单片机厂家为了扩大芯片的适用范围,在原有基础上进行扩展,相互间容入了对方的特点,使同一芯片在数据处理和控制方面同时具有较好的性能。比如Microchip公司推出的dsPIC,使客户能方便地将单片机的功能转移到DSP上,目前推出的产品有dsPIC30FXXX系列。由于DSP和MCU两个功能模块在同一芯片内实现,提高了系统的可靠性、降低了监测站的设计难度并节省印制板空间。这类芯片得到广大用户的青睐。

1.4 基于MPU的设计实现方式

设计嵌入式产品的另一可选方案是采用基于微处理器的设计方式。与工业控制计算机相比,嵌入式

微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高等优点;同时,在该领域技术成熟、产品类型多、选择空间大,满足各种性能需求的处理器比较容易获得。随着采用RISC体系的高性能MPU(比如采用ARM构架的处理器芯片等)的出现,MPU在嵌入式领域中的地位经久不衰;但是,由于在设计监测站时,电路板上必须包括ROM、RAM、Flash、总线接口和各种外设等器件,系统的可靠性将有所下降,技术保密性差,实现难度也较大。

1.5 实时操作系统选择和嵌入式实时软件开发

目前已有的实时操作系统(RTOS)种类繁多,软件结构各异,可适用于复杂程度不同的各种环境,包括循环查询系统、前后台系统、实时多任务系统和多处理机系统等。具体实例有VxWorks、pSOS、QNX、Palm OS、Windows CE、lynx OS和嵌入式Linux等。选择适合监测站乃至整个无线远程监控系统的RTOS的重要性是不言而喻的,它可能关系到整个系统研制的成败。

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