遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)文章精粹集錦 - 全文

摘 要：傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)一般采用C/S 模型的方式，針對(duì)大型設(shè)備，成本高。文章采用SOC 芯片C8051F020 和10M 自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)芯片RTL8019AS 接口的方案，在單片機(jī)中嵌入了精簡(jiǎn)的TCP/IP 協(xié)議棧，構(gòu)建了基于Web 的單片機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)軟、硬件平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程監(jiān)控，所實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)具有成本低廉、操作方便、可靠等優(yōu)點(diǎn)。

　　1. 引言

　　單片機(jī)系統(tǒng)以其簡(jiǎn)單、高效的特點(diǎn)，在工業(yè)控制和日常生活中應(yīng)用越來越廣泛。目前大多數(shù)單片機(jī)系統(tǒng)是以51 單片機(jī)為核心，與檢測(cè)、伺服、顯示設(shè)備配合起來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。

　　然而，這些監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸多采用RS-232、RS-485 以及各種現(xiàn)場(chǎng)總線，這些方式有些通信速度不夠快，有些距離不夠遠(yuǎn)，且各種總線之間難于實(shí)現(xiàn)互連和互操作。以太網(wǎng)作為目前應(yīng)用最為廣泛的局域網(wǎng)，在工業(yè)自動(dòng)化和過程控制領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用。同時(shí)，隨著Internet 的普及，現(xiàn)代通信技術(shù)的進(jìn)步，基于TCP/IP 和Client/Server 架構(gòu)的分布式監(jiān)控技術(shù)也日趨成熟。把嵌入式系統(tǒng)連接到Internet 上，就可以方便、低廉地把信息傳送到世界的任何一個(gè)地方。

　　圖1 傳統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)模型

　　圖2 單片機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)模型

?

　　傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)一般采用C/S 模型的方式，主要針對(duì)大型的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。對(duì)于如攝像頭圖象監(jiān)控﹑家用儀表﹑門禁控制系統(tǒng)等小型的設(shè)備的監(jiān)控就需要采用低成本的方案。

　　鑒于此，在低成本的單片機(jī)系統(tǒng)上移植精簡(jiǎn)的TCP/IP 協(xié)議簇，實(shí)現(xiàn)對(duì)于小型設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控是最佳選擇。該系統(tǒng)以Web 方式實(shí)現(xiàn)，用戶可以在任何一臺(tái)裝有瀏覽器的PC 機(jī)上進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制，具有價(jià)格低廉、操作方便、界面友好等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)模型與本系統(tǒng)采用的模型如圖1 和圖2 所示。

【詳情參閱：基于Web的單片機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案】

二、基于GSM模塊TC35T的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控

　　GSM系統(tǒng)是目前基于時(shí)分多址技術(shù)的移動(dòng)通信體制中比較成熟、完善、應(yīng)用最廣泛的一種系統(tǒng)，GSM的短信息系統(tǒng)以其快捷方便而且廉價(jià)的特點(diǎn)擁有廣泛的用戶，同時(shí)也為遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了一種新的技術(shù)手段。利用GSM短信息（SMS）進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控具有投資少、成本低、可靠性高等特點(diǎn)，在一些對(duì)操作和監(jiān)控的實(shí)時(shí)性要求不高的情況下具有很高的性價(jià)比。

　　無線GSM通信模塊TC35T

　　TC35T是SIEMENS公司推出的GSM專用調(diào)制解調(diào)器，主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成，可完成語音、數(shù)據(jù)、短消息以及傳真的傳送。TC35T具有標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)接口和完整的SIM卡閱讀器，因此使用非常簡(jiǎn)單，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　GSM遠(yuǎn)程監(jiān)控原理和實(shí)現(xiàn)

　　GSM遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由控制端和受控端兩部分組成，如圖2所示，控制端可以是手機(jī)，也可以用TC35T模塊和PC組成。

【詳情參閱：基于GSM模塊TC35T的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控】

三、基于SMS的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

　　1 引言

　　隨著生活節(jié)奏的加快，生活水平的提高，人們對(duì)現(xiàn)代家居的安全性、智能性、舒適性和便捷性提出了更高的要求。智能家居控制系統(tǒng)就是適應(yīng)這種需求而出現(xiàn)的新事物，正朝著智能化、遠(yuǎn)程化、小型化、低成本等方向發(fā)展。如今手機(jī)已經(jīng)十分普及，如何讓普通百姓只需要增加少量投入便可以通過手機(jī)遠(yuǎn)程遙控自己家中的電器設(shè)備，遠(yuǎn)程查看設(shè)備或安防系統(tǒng)狀況。同時(shí)，一旦家中發(fā)生煤氣泄露、火災(zāi)、被盜等安全事故時(shí)能夠立即獲知警報(bào)，及時(shí)處理。為此本文提出了一種基于SMS 和Atmega128 的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

　　2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

　　本文所設(shè)計(jì)的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由CP U 模塊、短信收發(fā)模塊、電源模塊、時(shí)鐘模塊、LCD 顯示模塊、鍵盤模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、無線收發(fā)模塊、檢測(cè)模塊等模塊組成，如圖1 所示。系統(tǒng)的工作原理如下：用戶通過手機(jī)將控制或查詢命令以短信的形式通過GSM 網(wǎng)發(fā)送到短信收發(fā)模塊，CPU 再通過串口將短信讀入內(nèi)存，然后對(duì)命令分析處理后作出響應(yīng)，控制相應(yīng)電器的開通或關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)了家電的遠(yuǎn)程控制。CPU 定時(shí)檢測(cè)煙感傳感器、CO 傳感器、門禁系統(tǒng)的信號(hào)，一旦家中發(fā)生煤氣泄露、火災(zāi)、被盜等險(xiǎn)情時(shí)，系統(tǒng)立即切斷電源、蜂鳴器警報(bào)并向指定的手機(jī)發(fā)送報(bào)警短信，實(shí)現(xiàn)了家居的遠(yuǎn)程監(jiān)視。為了達(dá)到更人性化的設(shè)計(jì)，當(dāng)用戶在家時(shí)可通過手持無線遙控器控制各個(gè)家電的通斷，通過自帶的小鍵盤設(shè)定授權(quán)手機(jī)號(hào)碼、權(quán)限和設(shè)定系統(tǒng)的精確時(shí)間等參數(shù)。 LCD 用來實(shí)時(shí)顯示各電器狀態(tài)和各個(gè)傳感器的狀態(tài)。

　　圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

　　3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　CPU 選用Atmega128 單片機(jī)，它是基于AVR RISC結(jié)構(gòu)的8 位低功耗CMOS 微處理器，具有性價(jià)比高、功耗小、可靠性高等特點(diǎn)。短信收發(fā)模塊選擇廈門桑榮公司的Saro310 GSM Modem.傳感器選擇香港嘉永公司的SS-168 煙感探測(cè)報(bào)警器、HD-111 家用CO 探測(cè)報(bào)警器。它們?cè)跈z測(cè)到危險(xiǎn)信號(hào)時(shí)輸出開關(guān)量信號(hào)，能及時(shí)準(zhǔn)確地向CPU 發(fā)出報(bào)警信號(hào)。LCD 顯示模塊選用LCD12864 帶中文字符型液晶顯示屏，它自帶漢字字庫， 只用查詢中文字庫表便能實(shí)現(xiàn)LCD 的中文顯示， 占用CPU 管腳少，只需三個(gè)管腳便能完成通訊和控制。

【詳情參閱：基于SMS的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)】

四、高等病房遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

　　一、概述

　　閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)正日益受到人們的廣泛重視和應(yīng)用，其產(chǎn)品的種類和檔次也越來越多。根據(jù)醫(yī)院的要求，本著高水準(zhǔn)、高質(zhì)量，提高產(chǎn)品的性能價(jià)格比，在設(shè)計(jì)上充分體現(xiàn)建設(shè)者的意圖，同時(shí)考慮到今后使用者的使用、維護(hù)、保養(yǎng)的方便性，設(shè)計(jì)了該系統(tǒng)的總體方案。本方案分為兩部分：病房呼叫系統(tǒng)和病房監(jiān)護(hù)系統(tǒng) 。

　　二、系統(tǒng)架構(gòu)

　　高等病房遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)架構(gòu)

　　三、系統(tǒng)功能

　　系統(tǒng)主要由兩部分軟件組成，第一為系統(tǒng)管理軟件，基于WEB方式，主要用于護(hù)士管理病人，包括向系統(tǒng)添加新住院病人，出院登記;病人家屬遠(yuǎn)程登入系統(tǒng)，在線觀看病人現(xiàn)場(chǎng)情況;醫(yī)生在醫(yī)院或家中觀看病人情況，系統(tǒng)管理員添加護(hù)士、醫(yī)生進(jìn)入系統(tǒng)等操作。第二為監(jiān)控軟件，主要用于護(hù)士對(duì)所有病人的集中監(jiān)控，一個(gè)電腦畫面可以同時(shí)顯示16個(gè)畫面，可以設(shè)置10組，可以設(shè)定循環(huán)時(shí)間，在10個(gè)組中切換。 并且當(dāng)病人需要呼叫醫(yī)生時(shí)可以按一個(gè)按鈕，改按鈕接到服務(wù)器上，護(hù)士的電腦上將顯示該病人的畫面，同時(shí)可以與該病人對(duì)話。

【詳情參閱：高等病房遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)解決方案】

五、基于Android智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　摘要：目前，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)已成為智能家居的重要組成部分。智能監(jiān)控系統(tǒng)基于Android操作系統(tǒng)平臺(tái)，以平板式計(jì)算機(jī)作為客戶端，通過HTTP協(xié)議從IP攝像機(jī)下載監(jiān)控圖片，并利用多種算法對(duì)家中各房間或不同角度的情況進(jìn)行智能監(jiān)控。

　　近年來，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已在制造企業(yè)、物業(yè)管理、無人職守終端、銀行、交通、倉庫等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)家庭中有特別需要關(guān)注的物體和區(qū)域時(shí)，家庭的主人可在其所處的家庭環(huán)境中安裝攝像頭，通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程觀察其狀況，當(dāng)發(fā)生意外情況時(shí)也可通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控事態(tài)的進(jìn)展。隨著智能移動(dòng)終端的廣泛普及，同時(shí)由于其特有的便攜性和易于接入網(wǎng)絡(luò)的特性，移動(dòng)終端成為動(dòng)態(tài)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的理想選擇。

　　本文設(shè)計(jì)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)客戶端設(shè)備為Android平板電腦，該客戶端從IP攝像機(jī)獲取實(shí)時(shí)的監(jiān)控圖片，根據(jù)不同場(chǎng)景用不同算法來判斷家中有無人員出入，標(biāo)注關(guān)注對(duì)象并智能跟蹤，辨別各房間的照明情況及電視、計(jì)算機(jī)等家電的使用情況，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)4路智能監(jiān)控。

　　1 監(jiān)控平臺(tái)介紹

　　1.1 客戶端平臺(tái)介紹

　　客戶端采用Android 智能操作系統(tǒng)，Android 是Google公司于2007年11月5日發(fā)布的基于Linux平臺(tái)的開源手機(jī)操作系統(tǒng)的名稱。該平臺(tái)由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應(yīng)用軟件組成，底層 Linux內(nèi)核只提供基本功能，其他的應(yīng)用軟件則由各公司自行開發(fā)，部分程序以Java編寫。

　　2011年初數(shù)據(jù)顯示，僅正式上市2年的 Android操作系統(tǒng)已超越稱霸10年的Symbian系統(tǒng)，躍居全球最受歡迎的智能手機(jī)平臺(tái)?，F(xiàn)在，Android系統(tǒng)不僅應(yīng)用于智能手機(jī)，也在平板電腦市場(chǎng)急速擴(kuò)張。同時(shí)，Android智能手機(jī)操作系統(tǒng)具有5大優(yōu)勢(shì)：開放性、擺脫運(yùn)營(yíng)商的束縛、豐富的應(yīng)用選擇、開發(fā)商不受任何限制和無縫結(jié)合的 Google應(yīng)用。

　　1.2 IP攝像機(jī)介紹

　　IP攝像機(jī)是一種可產(chǎn)生數(shù)字視頻流，并將視頻流通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸?shù)脑O(shè)備，其不需要額外的軟硬件，便可以將活動(dòng)的數(shù)字圖像直接傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)上，使在世界各地的計(jì)算機(jī)都可以通過瀏覽器觀看實(shí)時(shí)活動(dòng)數(shù)字圖像。IP攝像機(jī)支持TCP/IP，SMTP E-mail，HTTP以及其他Internet協(xié)議，支持諸如Windows，Unix，Mac及OS/2等多種操作系統(tǒng)。

　　該設(shè)計(jì)采用?？低?/u>公司的DS-2DM1-502型網(wǎng)絡(luò)中速智能球型攝像機(jī)，支持客戶端通過HTTP協(xié)議下載監(jiān)控圖片和H.264碼流。