远程监控工作中嵌入式技术应用

2016-10-18 18:46张立新
电脑知识与技术 2016年21期

张立新

摘要:目前,计算机技术和通信技术正在快速的发展,同时伴随着3C技术的合一,这就使嵌入式系统得到了广泛的应用。远程监控中应用嵌入式系统,通过使用网络设施就可以把设备连在一起,可以得到设备的实时信息,还可以对设备进行远程的控制。并且嵌入式系统还可以和网络技术结合在一起,更快更好地进行远程监控工作。本文主要的就是研究和探讨,基于网络的嵌入式系统在远程监控中的应用。

关键词:远程监控系统;嵌入式技术;基于网络的嵌入式系统

中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)21-0253-03

随着科学技术的快速发展,嵌入式系统和计算机技术在各个行业得到了广泛的应用,同时也标志着,人们的生活正在逐步的向智能化和网络化迈进。嵌入式技术是一种比较先进的技术,如果可以在远程监控中得到应用,那必将大大的提高了远程监控的水平和效果,所以,在远程控制中应用嵌入式技术是发展的必然趋势。

1 嵌入式系统的简介

1.1 嵌入式系统的定义

嵌入式系统简单来说,就是按照用户的实际需要,作出带有嵌入式应用且这个应用可以更改的计算机系统,这个系统主要是为了方便和快速的解决问题,还可以满足一些比较特殊工作的需要。因为这个系统的软硬件都可以裁剪和替换,所以这就与个人计算机有了很大的区别。并且,嵌入式系统可以作为独立的单元出现,也能以某个系统的组成部分出现。

嵌入式系统主要包含的单元:微控制器、电源、时钟单元、存储器、复位电路、输入单元、输出单元、显示器、中断处理器、调制解调器、键盘和收发器等。

1.2 嵌入式技术的主要发展概况

社会的逐渐信息化,计算机方面的主要研究方向,慢慢的转向了,对嵌入式技术的研究,这种技术同时也受到了许多人们的关注。许多的产品已经开始使用嵌入式技术,并且这种技术已经应用于各个领域,和人们的生活紧密相连,还和国家的发展息息相关。嵌入式技术可以分为以下的几个时期:

1) 生产期

20世纪的70年代末期,开始出现微处理器,并促使了嵌入式应用的出现。此时的微处理器价格便宜、体积较小以及可靠性高,逐渐地被人们接受和使用。主要特征就是没有操作系统[1]。

2) 进步和发展期

微处理器在快速的进步和发展,使得嵌入式系统正逐渐引入一些较为简单的操作系统。这个时期的处理器特征显示为:比较弱的通用性,比较高的系统工作效率。在嵌入式系统中,引入操作系统,标志着嵌入式系统开始进入发展期。

3) 完善期

为了满足客户的实际需要,在这个时期,嵌入式系统开始大量的出现,并且受到了欢迎和广泛的使用。主要特征为:兼容性很好、扩展性也比较强、较高的执行效率、丰富的资源以及开发过程比较简单等[2]。

4) 网络期

随着信息技术的发展以及网络技术的应用和普及,嵌入式系统开始朝着网络发展。现如今,嵌入式系统在网络上的应用越来越多。

1.3 嵌入式系统的操作系统

嵌入式技术已经在各个领域内广泛的应用,其操作系统也由简单发展到了实时且多任务的阶段。常见的操作系统有:VxWorks系统、WinCE系统以及Linux系统等,这些系统和桌面系统之间有着很大的区别:首先,操作系统主要用于监控,监控是要实时进行的,所以操作系统的实时性都很高;其次,在特定的条件下,操作系统的功能比较单一,对不需要的功能,可在系统中进行裁剪,所以,操作系统具有可裁剪性;最后,嵌入式系统几乎都是应用于比较重要的领域,比如航空航天、军事工程、国防、电力等,这就要求操作系统具有非常好的可靠性。

2 Linux系统的简介

Linux操作系统是一套完全免费、自由使用的操作系统,这个系统在世界范围内,被广泛的传播和使用。Linux系统有两个基本思想:第一,系统内的所有都被视为文件;第二,只保留对客户有用的软件。

Linux系统与其他的操作系统相比,有着明显的优势,所以在嵌入式技术的开发过程中,被越来越多的使用。

Linux系统具有比较健全的内置网络,为嵌入式系统提供了较为丰富的网络功能。并且装载了Linux系统的设备,只需要启动一次,设备就可以很好的运行数月,这是基于Linux系统的保护自身的机制,每一项进程只是在自己的运行空间中工作,不可能去破坏其他的进程,当然更不会去损坏其他进程的运行空间。并且所有的进程和系统内核之间,都是相互独立与隔离的,错误的程序只会损坏自己,却不会使系统崩溃[3]。

3 基于网络的嵌入式技术在远程监控中的使用

3.1 远程监控的简介

随着机械的诞生,人类就一直探求着一种监控系统的出现。但是,直到信息化和电气化的时代到来,真正意义上的监控系统才逐渐地出现。远程监控简单来说,就是指工作人员不在现场,就可以凭借远程终端能够得到现场的信息,并通过远程终端,可以对现场设备进行控制。这种监控主要由远程监控单元、数据传送单元以及现场的控制单元等组成。其中的每一个单元都是相对独立的,但是共同又组成了一个系统,对现场的设备运行情况进行监视和控制(如图1所示)。

远程监控,是控制技术和通信技术相互作用后产生的结果,它主要是通过网络把各个监控点联系在一起,来达到信息交换的目的,并起到远距离监视和控制的作用,这个系统在各行各业中都得到了普遍的应用,对人类的生活和生产发生产生了很大的影响[4]。

现如今,社会信息化程度有了很大的加深,互联网的使用随处可见,基于互联网的监控技术也在持续的改善,并且,基于网络的远程监控技术必将成为技术发展的主要方向之一。

3.2 远程监控系统具有的特点

目前的监控系统依赖于信息技术的发展,把通信网络和设备的控制线连接起来,把设备和监控端连接起来,可以监视到设备的运行状况,并且还能发出控制设备的命令,并且,设备端还能有效的执行。综合不同的监控系统,总结出了以下的特征:首先,获取的信息具有实时性,人们应用远程监控的初衷,就是为了可以达到及时的获得现场设备的运转情况和信息的目的,和能够远程的对设备进行控制;其次,提高工作效率以及人身安全的保障,在那些比较危险或者具有危险的工作现场,可以使用远程监控来进行必要的操作,减少了人员出现伤亡的概率,并且,一个人可以同时的监控或者控制许多个设备,明显的提高了搞作效率[5]。

随着远程监控的大力发展和广泛的应用,不仅可以使企业的生产效率和水平得到提高,还能降低成本,最主要的是为人们的工作和生活带来了便捷,大大的改善了人们的生活质量。

3.3 基于网络的监控系统简介

观察整个监控系统的发展史,我们可以明确的得出:远程监控正在从集中式在向网络式慢慢的过渡这个结论。目前,许多的远程监控还是采用集中式的监控方式,这种方式需要较高的技术,还要有专用的通信设施,这样就造成了资源使用不合理、资源浪费的现象发生。

网络技术飞速的发展的今天,大多数的应用都涉及了网络。使用网络相对比较简单,在技术上还具有一定的安全规范,所以在远程监控中使用网络已经大势所趋。远程监控上的网络应用,可以从两个方面设计:浏览器与服务器模式、客户端与服务器模式。其中客户端与服务器模式,在用户端需要安装监控管理软件,会给使用的用户带来不少麻烦,但是在浏览器与服务器模式下,用户通过网页的浏览器,就能够通过网络进行访问服务器工作,这种模式很便捷。

4 远程监控中嵌入式技术的使用方式

远程监控中嵌入式技术的使用方式如图2所示。

从图2中我们可以看到,使用嵌入式技术这种方式不需要代理服务器,通过嵌入式网络服务器,任何一个现场设备都可以与网络直接相连,并通过网络服务器来进行信息的处理和分析,用户可以通过网络监视设备的信息和对设备进行控制[6]。

5 基于网络的远程监控嵌入式系统

嵌入式技术所使用的存储器存储空间比较大,使用的处理器运算能力也比较大,这为网络技术应用于嵌入式监控提供了许多的便利。基于网络的嵌入式监控系统是通过网络服务器,把整个系统与网络连接上,进而达到能够远程控制的目的。这个系统的硬件逻辑如图3所示。

这个系统主要是对网络服务器进行开发设计和移植。网络服务器不仅可以满足用户需求,还要能够简单方便的在硬件设备上进行移植,之后在进行程序的开发工作。网络服务器的功能是完成用户指令和设备信息之间的交互[7]。基于网络的远程监控嵌入式系统的软件结构如图4所示。

6 实现远程监控的重要含义

嵌入式的网络服务器,为设备的信息采集、监控、维护以及诊断提供了一个全新的思路。以前的监控系统,要建立一个专用的通道来供信息的传送和运输,签订的通信协议不具有互换性,当监控的对象改变时,需要重新开发和设计通信协议,以及系统的软硬件都需要进行改写或者重新设计,非常的不方便。但是,基于网络的远程监控嵌入式系统,不需要通信通道,就可以实时的、快速的对设备信息进行监视和对设备运转进行控制,大大节约了人力物力,提高了工作效率。

7 结束语

如今的社会已经成为了信息化的社会,网络技术、远程控制系统、嵌入式技术都得到了快速的发展。传统的现场监控手段已经显得比较落后,并被人们慢慢的淘汰,随着网络技术的广泛应用,基于网络的嵌入式技术可以在远程监控中的使用,使远程监控真正的做到了能够实时监视和控制远程设备。从而摒弃了传统监控的种种缺点,实现了监控的实时性和高效化。当然,对于嵌入式技术在远程控制中的使用,还会有着更大的发展空间。

参考文献:

[1] 杜刚.嵌入式技术在远程监控中的应用探讨[J].信息系统工程,2016,36(3):35.

[2] 牛利兵.远程监控嵌入式Web服务器的设计[D].太原理工大学,2011.

[3] 张介环.基于嵌入式技术的智能家居系统设计[D].江苏大学,2014.

[4] 刘晗.基于嵌入式技术远程监控循迹车系统设计[D].东南大学,2013.

[5] 刘绳武.基于嵌入式技术的电力安全风险体验系统设计[D].南京理工大学,2015.

[6] 李秀睛.嵌入式智能家居远程控制系统的设计与实现[D].曲阜师范大学,2012.

[7] 何仲勉.基于嵌入式技术的多功能信息采集和传输装置的研究[D].北京邮电大学,2012.