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面向监控应用的嵌入式网络技术研究

  • 投稿橘子
  • 更新时间2015-10-21
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国威

公安边防部队广州指挥学校校务部通信机要处 广东广州 510663

[摘要]随着嵌入式网络技术的快速发展,基于Linux的嵌入式Internet系统的应用,已成为当前监控领域研究发展的主要趋势。嵌入式Internet在监控系统中的应用,突破了传统监控系统体系结构的限制,不仅大幅度提升了监控系统的可扩展性,还有效降低了监控系统运行的成本费用。基于此,本文结合嵌入式技术,阐述了监控网络与Internet的集成发展趋势,在此基础上,分析了嵌入式Internet的监控网络结构以及基于Linux的嵌入式Internet技术。

[教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 ]嵌入式系统;Web技术;监控系统

引言

随着信息时代的到来,Internet技术的应用不断成熟。在全球范围内,以太网与TCP/IP协议己成为事实标准。其中,监控系统各个层次的需求,通过TCP/IP协议的以太网能获得较大满足。在此情况下,嵌入式网络技术逐渐被应用到监控领域内。

1、嵌入式技术分析

嵌入式技术主要强调其应用性,根据实际需求及相关标准合理剪裁软硬件,以形成专门的计算机系统的一项技术。嵌入式系统包含相关支撑硬件、嵌入式操作系统及嵌入式微处理器等。相比于PC系统,嵌入式系统的成本费用较低,并且电量消耗较少,具备较高的稳定性与实时性,其应用空间非常广阔。嵌入式技术的发展,从一定程度上讲,为嵌入式网络监控系统的研发与应用创造了有利条件,是嵌入式网络监控系统得以实现的前提。

2、监控网络与Internet的集成发展趋势

2.1实现现场监控系统与管理信息系统的衔接。以太网在管理网络体系中的应用,让用户的控制网络与信息网络有机融合,促进了永固信息化的集成。监控体系内以太网的应用,让不同身份及级别的用户在通用浏览器上,只需进行身份认证后,便可及时了解监控范围内的设备工作相关信息。并且,构建设备运行档案数据库,能实现对设备运行全过程的有效监控与管理。

2.2具有更高的通信带宽。随着工业自动化水平的提升,各领域的用户对远程监控设备提出了更高的要求,要求监控设备既要提供较为完整的监控数据信息等,还要能完成监控视频与音频的传送。因此,为了满足用户的监控网络应用需求,必须具有更高的通信宽带。现阶段,现场总线的传输速率通常在1-2Mb/s,还无法支持更多设备的使用。而以太网的传输速度在10-100Mb/s,相对而言更加快速、稳定。此外,新研发出来的以光纤为主干的以太网传输速率高达1Gb/s,在以太网原本的传输速率上,有质的飞跃,能充分满足迅速扩大的数据通信需求。

2.3监控系统的成本降低。监控系统整体成本费用的下降主要体现在以下几个方面:第一,当前网络设备大多支持以太网的通信,并且这些设备的成本不高;第二,大多数用户在以太网网络操作方面,都有一定认知,并具备一定的操作技能,熟悉其监控系统所需时间与精力相对较少;第三,随着以太网监控系统扩展性的不断提升,其应用所需花费的成本与代价也会相对不断降低。因此,基于以太网技术的监控系统相比于以往的监控系统,在其成本花费上,会大幅度降低。

2.4更高的稳定性。当前,Internet的主干网络大多为光纤网络,光纤在抗噪音干扰方面,具备较强抵御能力,其应用让以太网在设备发出高噪声的情况下,也能很好地完成实时监控任务。因而,相比于现场总线技术,基于以太网的控制网络拥有较多应用优势。此外,随着科技水平的提升,交换式以太网技术与宽带以太网技术越来越成熟,在实时控制方面,基于以太网的控制网络性能不断被完善,稳定性获得较大提升。

3、嵌入式Internet的监控网络结构

基于嵌入式Internet的远程设备监控系统,主要是将网络信息技术与设备信息采集、控制技术融合,在现场设备上安装相应的远程监控仪器,通过网络化监控仪器的安置,建立检测点,通过Internet网络根据上传于网络的设备状态数据,实现对设备思维实时远程监控。在这个过程中,相关用户可通过客户端浏览器,对监控设备的数据信息进行直接的访问与控制。在对外服务方面,嵌入式系统主要分为两大部分,即嵌入式Web服务器与面向现场设备的实时测控模块。在这个过程中,由现场测控模块实现对设备实时状态信息的搜集,在嵌入式Web服务器获取后,对信息数据进行处理,再传输至Internet,并对客户端浏览器的连接请求作出及时响应,在接收到控制信息的同时,传送至现场设备测控模块。嵌入式Web服务器的研发与应用,让底层信息对Internet的直接传送成为实现,并且还能使嵌入式控制系统与通用浏览器的有效交互,形成B/S结构,让嵌入式Internet的功能得到最大开发。

4、面向监控应用的嵌入式Web服务器的设计

4.1嵌入式Web服务器原理。嵌入式Web服务器的构建基础为TCP/IP协议栈,其中需要达成HTTP、TCP以及UDP等协议。嵌入式Web服务器存在IP地址,能在接通网络的情况下,在Internet中连入相关设备。在实现HTTP协议的基础上,所有客户机均可建立与嵌入式Web服务器之间的连接。并且,在设备与Web浏览器之间,存在由嵌入式Web服务器提供的统一GUI接口,其兼容各个类型的Web浏览器,让用户可在不同地区通过客户端,对设备状况进行无障碍的监控管理。

4.2面向监控应用的嵌入式Web服务器模型的设计分析。基于Socket通信机制的Web服务器,主要通过服务器端,建立相关的监控连接请求,实现与浏览器之间的通信。在系统资源方面,由于基于Linux的嵌入式系统存在一定的局限性,因而通常需要采用多路复用I/O并发服务器模型,构建满足需求的嵌入式Web服务器,实现多线程处理及相关的事件驱动机制。另外,嵌入式Web服务器模型的设计是在当前Linux环境下,根据现有的TCP/IP栈进行的,所以其主要是在嵌入式系统模拟环境下,实现的基于Linux的对多个事件及多个HTTP处理连接的响应,其主程序结构为:

Int mian(int argc,char**argv)

{/*初始化分配64KB的空间给主进程,对每个请求分配SBK空间*/

Bopen(NULL,(64*1024),B--USE-MALLOC);

signal(SIGPIPE,SIG-1GN);

/*初始化websevrer*/

if(init twebs()<0){

return一1;}

/*无限的事件服务循环*/

hwile(!finished){

if(socketReady(一l)//socketselect(一l,1000)){

Socketprocess(-l);://处理请求}

websCgiCleanup();//清除CGI程序列表

emfschedProcesso;//清除循环队列中的任务}

/*关闭socket模块,回收己分配的存储空间*/

websCloseSevre();

socketClose();

bclose();

return 0;}

总之,在嵌入式Web系统中,在进行多任务的并行处理时,可借助Linux内核的事件调度轮盘,并通过执行合适的任务,来实现多任务并行处理机制。

作者简介

国威(1985.01-),女,现职称:工程师,学历:本科,研究方向:计算机科学与技术。