潘曉貝

（三門峽職業(yè)技術學院，河南三門峽472000）

前言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的普及，網(wǎng)絡設施與嵌入式系統(tǒng)的結(jié)合使用成為嵌入式系統(tǒng)發(fā)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(gòu)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(tǒng)的運行狀態(tài)以及設定參數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)來為遠程監(jiān)控工作提供可靠準確的數(shù)據(jù)信息，同時為設備故障診斷提供了便利[1]。在系統(tǒng)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(tǒng)設置中需要重點考慮如何提升系統(tǒng)、服務器實用價值的問題。在網(wǎng)絡時代，信息量不斷增加，因此以信息技術為基礎的網(wǎng)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(jiān)控工作中的前提是：構(gòu)建網(wǎng)絡體系，以現(xiàn)場采集信息為例，積極設置嵌入式遠程監(jiān)控系統(tǒng)，并在Windows XP操作系統(tǒng)的支持下，對歷史數(shù)據(jù)進行及時存儲，充分體現(xiàn)了服務器與客戶端的交互性[2]。

一、嵌入式系統(tǒng)和遠程監(jiān)控系統(tǒng)的相關研究

1.嵌入式系統(tǒng)的相關分析

1.1 嵌入式系統(tǒng)的概念

嵌入式系統(tǒng)是為特定應用程序設計的一種專用計算機系統(tǒng)，同時是根據(jù)英國電氣工程師協(xié)會進行定義的。嵌入式系統(tǒng)作為一種監(jiān)視、控制、輔助與運作為一體的現(xiàn)代化設備[3]。它與傳統(tǒng)的計算機系統(tǒng)不同，需要執(zhí)行帶有特定要求的任務。嵌入式系統(tǒng)執(zhí)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(tǒng)來進行系統(tǒng)優(yōu)化，與此同時還起到了節(jié)約成本的良好作用。目前國內(nèi)對嵌入式系統(tǒng)的普遍定義為：嵌入式系統(tǒng)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(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)在實際應用中體現(xiàn)出了面向產(chǎn)品、面向用戶、面向應用、綜合利用的優(yōu)勢，有很強的專業(yè)性，但是在實際工作中需要根據(jù)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(chuàng)新的集成系統(tǒng)。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(tǒng)的主要組成

嵌入式系統(tǒng)主要包括了硬件層、中間層和系統(tǒng)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(tǒng)的核心部位，將通用CPU設計在芯片內(nèi)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?shù)挠行?；中間層：介于硬件層與軟件層之間，將系統(tǒng)硬件與軟件分離，對硬件環(huán)境有很強的適應性；軟件層主要有這幾部分組成：文件系統(tǒng)、多任務操作系統(tǒng)、用戶接口以及通用模塊，作為一個應用廣泛的系統(tǒng)軟件，主要負責分配資源、任務調(diào)度、活動協(xié)調(diào)、過程控制等多項任務，在信息技術不斷發(fā)展下，嵌入式操作系統(tǒng)在遠程監(jiān)控工作中的應用著重體現(xiàn)出了專業(yè)化和微型化的特點。

1.3 嵌入式系統(tǒng)的功能

嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在這些方面：自檢功能：在系統(tǒng)啟動與計劃執(zhí)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(tǒng)的定時拍照功能；自動存儲功能：將采集到的圖片、數(shù)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(jiān)控系統(tǒng)的分析

2.1 遠程監(jiān)控系統(tǒng)的概念

遠程監(jiān)控指的是工作人員不在現(xiàn)場，利用遠程終端就可以得到現(xiàn)場系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)傳送單元、現(xiàn)場控制單元以及遠程控制單元這三大部分構(gòu)成。圖像監(jiān)控系統(tǒng)通過應用嵌入式技術，不能確保了現(xiàn)場操作的流程化，還大大提升了現(xiàn)場的工作效率，如下圖所示為圖像監(jiān)控系統(tǒng)應用嵌入式技術的流程。

2.2 遠程監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點

監(jiān)控系統(tǒng)建立在信息技術之上，依賴于計算機網(wǎng)絡，將設備控制與通信網(wǎng)絡進行連接，將監(jiān)控終端與設備進行連接，全面掌握現(xiàn)場設備的運行情況，同時發(fā)出控制指令。監(jiān)控系統(tǒng)具有很強的實時性，通過利用監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)F(xiàn)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(jiān)控系統(tǒng)具有提高工作效率的優(yōu)勢，幫助工作人員實時掌握系統(tǒng)運行狀況，有效保證了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與安全性，并經(jīng)過遠程控制，實現(xiàn)了對危險源的及時控制，最大限度避免了事故發(fā)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(jiān)控中的應用現(xiàn)狀

監(jiān)控工作的不斷進步使得監(jiān)控范圍不斷擴大，現(xiàn)階段的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)由傳統(tǒng)的單機監(jiān)控過渡到現(xiàn)如今的網(wǎng)絡監(jiān)控中，然而在遠程監(jiān)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(jiān)控的必要性，在日常的監(jiān)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(shù)據(jù)傳輸量等方面都存在一定缺陷，僅能進行簡單的數(shù)據(jù)采集，無法實現(xiàn)對設備現(xiàn)場多個端點信息的實時采集，在監(jiān)控過程中缺乏對嵌入式技術的應用[6]。同時還出現(xiàn)了多種結(jié)構(gòu)并存的問題，現(xiàn)階段在監(jiān)控工作中使用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復雜，在監(jiān)控距離遠的情況下，無法及時獲取不同平臺、不同局域網(wǎng)的系統(tǒng)信息，沒有充分利用嵌入式技術，因此影響到監(jiān)控工作效率。

圖1 為圖像監(jiān)控系統(tǒng)應用嵌入式技術的流程

三、嵌入式技術在遠程監(jiān)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(tǒng)的需求，以此為出發(fā)點來設計嵌入式應用系統(tǒng)。對嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件系統(tǒng)進行權(quán)衡，將現(xiàn)場總線底層設備及時接入到太網(wǎng)中，在PC機授權(quán)許可下來獲取系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息，最后再利用太網(wǎng)接口將現(xiàn)場總線節(jié)點及時發(fā)送給數(shù)據(jù)層，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)不同層級的信息互動。使用TCP協(xié)議，并利用單片機將現(xiàn)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(wǎng)絡中，使測控設備連接起來，在利用數(shù)據(jù)包的基礎上，積極實現(xiàn)了信息的快速傳輸。

2.制定遠程監(jiān)控計劃

構(gòu)建一個現(xiàn)場總線設備的網(wǎng)絡接入體系，對遠程設備進行統(tǒng)一管控，并對網(wǎng)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(zhuǎn)換為網(wǎng)絡信號，繼而進行底層設備信息訪問，同時對信號轉(zhuǎn)換過程進行了監(jiān)控[7]。根據(jù)用戶需求，讓太網(wǎng)協(xié)議嵌入式系統(tǒng)在處理器上運行，成功構(gòu)建一個S3C2410處理器的嵌入式硬件平臺。在操作系統(tǒng)下方安裝一個小型服務器，并對其網(wǎng)頁及其程序進行優(yōu)化，充分考慮到代碼的穩(wěn)定性與可移植性，用c語言來書寫嵌入式系統(tǒng)程序，采用瀏覽網(wǎng)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(jiān)控系統(tǒng)設計。

3.安裝監(jiān)控軟件

嵌入式系統(tǒng)在監(jiān)控工作中的應用主要體現(xiàn)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(jiān)控軟件，從而便于用戶通過網(wǎng)頁就可以進行訪問服務器，這樣一來，不僅提高了網(wǎng)頁反應速度，還大大提升了人員工作效率。制作監(jiān)控軟件：網(wǎng)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(wǎng)頁閱讀，并對標記內(nèi)容進行合理解釋。利用Dreamweaver來制作網(wǎng)頁，使用其編輯功能，實現(xiàn)了網(wǎng)站管理和網(wǎng)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(wǎng)頁，及時給用戶呈現(xiàn)出跨瀏覽器和跨平臺的優(yōu)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(quán)限的用戶才可以有效登錄系統(tǒng)，并對其現(xiàn)場設備的運行情況以及狀態(tài)進行合理控制，比如用戶在管理系統(tǒng)中輸入用戶名和密碼，登錄成功，及時轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)、放大倍數(shù)、采樣率設定等，用戶可以對設備參數(shù)進行設定，并結(jié)合現(xiàn)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(nèi)。

4.嵌入式技術的應用實例

目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在數(shù)控機床運行中得到了廣泛應用，基于嵌入式技術的優(yōu)越性，利用嵌入式技術對系統(tǒng)采集到的信息進行有效的加工處理，積極實現(xiàn)了數(shù)字化處理。嵌入式技術的運用有效提高了數(shù)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(wěn)定性，利用圖像技術來識別系統(tǒng)中的信息，并對數(shù)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(shù)控機床的運行狀態(tài)，將無人化管理得到了體現(xiàn)。

四、結(jié)束語

嵌入式技術的應用成為時代發(fā)展的必然趨勢，也是社會對監(jiān)控工作的技術要求。新時期下，必須要正視目前監(jiān)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(tǒng)設計，充分了解嵌入式系統(tǒng)的主要功能，構(gòu)建網(wǎng)絡化的嵌入式監(jiān)控體系，認真制作監(jiān)控頁面，強化嵌入式監(jiān)控工作的科學性與有效性，積極推動監(jiān)控工作的更好發(fā)展。

【參考文獻】

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[2]楊艷慈.基于嵌入式技術的水泵遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè),2015,(9):63-64.

[3]劉佳.嵌入式Web遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].西北師范大學,2016.

[4][5]張立新.遠程監(jiān)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(jiān)控系統(tǒng)研究[J].制造業(yè)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(jiān)控系統(tǒng)的研究[C].2014煤炭科技創(chuàng)新高峰論壇,2014.

[8]周丹.一種遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)及其節(jié)省服務器資源的工作方法:CN104363133A[P].2015.