基于嵌入式的自動(dòng)化配送系統(tǒng)

　　自動(dòng)化管理操作系統(tǒng)已經(jīng)是現(xiàn)代企業(yè)必不可少的一部分，視頻圖像傳輸監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于交通、醫(yī)院、銀行、家居和視頻會(huì)議等重要場(chǎng)合。早期的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)不能聯(lián)網(wǎng)，只能與管理中心進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（Point—to-Point）通信，隨著圖像與視頻處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，視頻圖像系統(tǒng)已經(jīng)過(guò)渡到了數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)傳輸。它以數(shù)字視頻的壓縮、傳輸、存儲(chǔ)和播放（回放）為核心，采用先進(jìn)的數(shù)字圖像壓縮編／解碼技術(shù)和傳輸技術(shù)，將智能圖像處理與識(shí)別技術(shù)用于圖像顯示、調(diào)整、跟蹤，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)物體進(jìn)行跟蹤識(shí)別，對(duì)圖像進(jìn)行分析和處理。

　　1 自動(dòng)化配送系統(tǒng)構(gòu)成

　　本系統(tǒng)基于USB攝像頭的圖像采集子系統(tǒng)，ARM處理器子系統(tǒng)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)組成了視頻服務(wù)器系統(tǒng)。通過(guò)三星S3C2410開(kāi)發(fā)板上的GPRS模塊實(shí)現(xiàn)了與管理中心的數(shù)據(jù)交互傳輸。通過(guò)USB攝像頭接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)，實(shí)施對(duì)貨架位置的定位識(shí)別，然后將識(shí)別信息通過(guò)GPRS模塊設(shè)備發(fā)送到配送管理中心。管理中心向配送車發(fā)送控制命令，將配送車上的貨物放置到指定的貨架位置，或從指定的貨架位置上取出貨物，裝載到該配送車。如圖1所示。

　　2 視頻服務(wù)器系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

　　上圖中的網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器主要是由USB攝像頭、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器等組成。其工作流程如圖2所示。

　　2．1 ARM嵌入式微處理器

　　嵌入式微處理器是硬件部分的核心，采用三星的ARM微處理器S3C424lO。該微處理器內(nèi)置了16／32位ARM9TDMI內(nèi)核，可以執(zhí)行32位的ARM指令或16位的Thumb指令，操作頻率最高達(dá)203 MHz，提供了8 K字節(jié)的Cache，以及2個(gè)全雙工UART（通用異步收發(fā)）通道，具有低成本和高性能的特點(diǎn)。

　　2．2 無(wú)線通信系統(tǒng)

　　隨著GPRS技術(shù)在無(wú)線通信領(lǐng)域的發(fā)展，在ARM系統(tǒng)中運(yùn)用GPRS modem實(shí)現(xiàn)Internet接入也已開(kāi)始得到應(yīng)用。GPRS可以發(fā)揮永遠(yuǎn)在線、快速登錄、按流量計(jì)費(fèi)等特點(diǎn)。本文采用了在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)ARM CPU利用AT指令進(jìn)行撥號(hào)，反饋應(yīng)答后，就在本系統(tǒng)中的GPRS modem和Internet之間建立起來(lái)一條數(shù)據(jù)傳輸通道即GPRS網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)了配送車和監(jiān)控管理中心的數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程無(wú)人值守時(shí)的自動(dòng)化配送。

　　2．3 視頻采集壓縮模塊設(shè)計(jì)

　　視頻采集壓縮模塊由視頻數(shù)據(jù)采集和視頻數(shù)據(jù)壓縮兩部分組成。視頻數(shù)據(jù)采集芯片負(fù)責(zé)采集USB攝像頭發(fā)送來(lái)的模擬視頻數(shù)據(jù)并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)行MPEG4格式的壓縮，然后通過(guò)數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到緩沖存儲(chǔ)器中，由S3C2410進(jìn)行處理。該壓縮芯片采用VW2010，這是一種常用的實(shí)時(shí)視音頻壓縮／解壓縮芯片，兼容MPEG-l、2、4，H．263標(biāo)準(zhǔn)，具有很高的實(shí)用性和性價(jià)比，可以以每秒25幀或30幀的采樣速度對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的捕獲和壓縮。

　　3 自動(dòng)化配送系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)

　　3．1 軟件結(jié)構(gòu)

　　視頻服務(wù)器上運(yùn)行嵌入式Linux操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。服務(wù)器端軟件開(kāi)發(fā)采用C／S模式．視頻服務(wù)器端軟件的主要功能是對(duì)攝像機(jī)攝取的圖像進(jìn)行采集、壓縮、存儲(chǔ)、傳送等操作，當(dāng)操作系統(tǒng)啟動(dòng)后，啟動(dòng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘，系統(tǒng)加載串口、USB等驅(qū)動(dòng)模塊，等待視頻圖像采集的完成，然后不斷重復(fù)采集圖片，發(fā)送圖片的操作。

　　3．2 客戶端軟件

　　客戶端指的是管理中心，可以接收來(lái)自視頻監(jiān)控服務(wù)器傳送的數(shù)據(jù)。其功能主要包括通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)接收?qǐng)D像、數(shù)據(jù)分析、文件存儲(chǔ)。當(dāng)客戶端（管理中心）接收到數(shù)據(jù)后，首先根據(jù)協(xié)議數(shù)據(jù)規(guī)范對(duì)截獲的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，剝離出協(xié)議頭，分析下層數(shù)據(jù)，一層層進(jìn)行直至得到最終圖像數(shù)據(jù)，并對(duì)其中的信息和流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，再對(duì)這兩個(gè)部分信息進(jìn)行存儲(chǔ)或傳給相應(yīng)的顯示模塊。在自動(dòng)化配送系統(tǒng)中就是監(jiān)控中心通過(guò)圖像來(lái)判斷配送車的位置，物體的大小來(lái)調(diào)整機(jī)械臂，裝配貨物。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　基于ARM嵌入式系統(tǒng)的自動(dòng)化配送系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)，適合遠(yuǎn)距離傳輸該系統(tǒng)?；趯?shí)時(shí)操作系統(tǒng)Linux，具有體積小、功耗低、可靠性強(qiáng)、易于安裝、而且實(shí)時(shí)性強(qiáng)，使管理人員實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離對(duì)配送車的實(shí)時(shí)操作，采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的傳輸，在網(wǎng)絡(luò)的任意位置都可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)自動(dòng)化配送系統(tǒng)的指揮、調(diào)度。