近年来，随着多媒体技术、计算机网络与通信技术的的快速发展，传统的监控系统也不断向着新的发展方向进行着不断的更新与发展。进而随着嵌入式技术的出现以及人们对降低监控系统成本和提高可靠性的迫切需求，基于嵌入式系统的网络视频监控系统将成为新的研发热点。 本文的目的是把嵌入式技术与计算机网络技术相结合，构造一个性能稳定且具有较强处理能力的数字化远程视频监控系统。该监控系统以嵌入式Linux系统平台作为服务器端，服务器程序在其上以后台方式运行，等待监控系统环境中的客户机使用浏览器向其发送访问请求，实现在局域网乃至Internet网上对摄像头的远程控制。 文中把系统设计分为三大部分：系统硬件设计、嵌入式Linux在硬件平台的实现和系统软件设计。硬件设计部分首先提出了整个硬件系统的实现方案，接着详细介绍了S3C2410处理器与存储器、以太网控制器芯片以及USB和串口的接口电路设计；第二部分详细叙述了嵌入式Linux在本系统硬件平台的移植实现及应用程序的开发特点，重点讲述了本系统平台上Linux的引导加载程序Bootloader的设计过程；系统软件部分首先介绍了USB接口摄像头驱动在嵌入式Linux下的实现，重点讲述了Video4Linux下视频采集的实现，接着论述了如何实现图像的JPEG压缩，最后针对基于B/S模式的网络通信系统结构，详细阐述了网络通信的具体实现过程和方法。 最后在办公室局域网通过对系统测试，显示了系统运行结果，实现了利用局域网或Internet网对远程环境进行监控的功能。
上传时间： 2013-07-04
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变电站自动化系统在我国应用发展十多年来，为保障电网安全经济运行发挥了重要作用。但目前也多少存在着二次接线复杂，自动化功能独立、堆砌，缺少集成应用和协同操作，数据缺乏有效利用等问题。这些问题大多是由变电站整体数字化水平不高、缺乏能够完备实现信息标准化和设备之间互操作的变电站通信标准造成的。 电力工业发展和市场化改革的深入对供电质量和电网安全经济运行的要求不断提高，作为输配电系统的信息源和执行终端，变电站数字化、信息化的要求越发迫切，数字化变电站成为变电站自动化系统的发展方向。电子式电流/电压互感器、智能开关等智能化一次设备的诞生使建设数字化变电站成为可能，高速、可靠和开放的通信网络以及完备的通信系统标准是数字化变电站实现的保障，特别是最新颁布的变电站通信网络与系统的国际标准-IEC 61850为建设数字化变电站提供了全面规范。本文以IEC 61850和基于IEC 61850的数字化变电站通信网络为研究对象，结合新架构的全网络化数字保护平台与试验系统研制的具体实践，展开专门研究，主要内容包括： ◇ IEC 61850的理论分析①揭示了IEC 61850与数字化变电站的内在关联。 ②总结了IEC 61850的内涵，通过分析说明IEC 61850不再是简单的通信协议，更多意味的是变电站自动化系统的功能建模方法。 ③归纳了IEC 61850的主要技术特征，包括功能分层的变电站、面向对象的信息模型、功能与通信的解耦、变电站配置语言和面向对象的数据自描述等。 ④从“类”的角度入手分析了IEC 61850信息模型，指出信息模型具备了类的共性和特性。以合并单元为例，对信息模型的属性和服务进行了具体分析。 ◇ IEC 61850的应用研究①从系统和设备两个层面总结了实践IEC 61850的一般步骤。 ②分析了采样值传输(SVC)和通用变电站事件(GSE)2类重要的通信服务。 ③研究了核心ACSI、GOOSE、SMV、GSE管理、GSSE，时间及时间同步等通信模型的特殊通信服务映射。 ④讨论了信息模型实体的构建方法，即如何让设备的实际功能、运行机制和数据能够准确和完备的实现设备对应信息模型的所有细节。IEC 61850没有对实现标准的具体方法作出规定，这给各厂商在技术实现上留出了足够的自由发挥空间。但同时我们注意到若仅在“形态”层面上实践IEC 61850，而不顾及IEC 61850的内涵和应用价值，则可能无法实现IEC 61850的预定目标或使IEC 61850的有益效果大打折扣。出于如此考虑，在提出3种可能的构建方案的基础上，经过分析从中选择出作者认为最优的方案，并给出了示例。 ◇基于IEC 61850的数字化变电站通信网络(CNDS)的研究①在分析以太网介质访问控制方法的基础上，针对标准以太网存在延时不确定的问题，总结了提高以太网实时性能的主要措施，并从中选择出适用于CNDS的措施。 ②分析了CNDS的特征，特别是与同样基于以太网的一般局域网的区别，针对CNDS在网络可靠性和安全性等方面的特殊要求，提出了应对措施和解决方案。 ③提出了过程子网和全站惟一网络2种组网方案。通过分析各自的特点与实现难度，指出过程子网目前较易实现，而全站惟一网络将凭借信息高度共享等优势成为CNDS的最终形态。阐述了VLAN、由交换机实现网络冗余等组网技术在SAS中的应用方法及IED自身通信冗余的实现方法。 ④归纳了CNDS数据流的类型和到达时间规律：建立了简单数据流模型为表征数据流、研究数据流业务特征和分析CNDS性能提供了有用工具；分析了TcP协议及其运行机制，提出了TcP应用于CNDS的优化方法。 ⑤利用OPNET网络仿真技术，建立了EMAC和TCP/IP仿真节点模型，对以太网、TCP和交换式以太网的基本特征等进行了仿真研究；依据CNDS实际承载的功能，建立了过程子网和站级网络的动态仿真模型，围绕网络延时和端到端延时等网络性能指标，对不同组网方式和应用功能下的网络性能进行了考察，得出了具有普遍适用性的结论和建议，为分析解决此类问题提供了通用方法。 ◇可接入CNDS的全网络化数字保护平台与试验系统的设计与实现①阐述了一种新架构的、能够无缝接入CNDS并具有多种运行方式的全网络化数字保护平台与试验系统的软硬设计和实现方法。提出了适用于数字保护的RTOS多任务划分方法。 ②以馈线保护测控装置为例，建立了平台的IEC 61850信息模型。以此为基础，在平台内部实现了利用SMV和GOOSE报文传输采样值和开入/开出信息，即实现了遵循IEC 61850的过程层通信，为平台接入IEC 61850系统和数字化变电站做好了准备。 ③进行了保护测量功能和过程层通信试验，验证了平台的可用性和过程层通信的可靠性，为类似设计方法在间隔层IED上的应用提供了可信依据。
上传时间： 2013-05-28
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随着科学技术的发展与公共安全保障需求的提高，视频监控系统在工业生产、日常生活、警备与军事方面的应用越来越广泛。采用基于 FPGA 的SOPC技术、H．264压缩编码技术和网络传输控制技术实现网络视频监控系统，在稳定性、功能、成本与扩展性等方面都有着突出的优势，具有重要的学术意义与实用意义， 本课题所设计的网络视频监控系统由以Nios Ⅱ为核心的嵌入式图像服务器、相关网络设备与若干PC机客户端组成。嵌入式图像服务器实时采集图像，采用H．264 编码算法进行压缩，并持续监听网络。PC机客户端可通过网络对服务器进行远程访问，接收编码数据，使用H．264解码算法重建图像并实时显示，使监控人员有效地掌握现场情况， 在嵌入式图像服务器设计阶段，本文首先进行了芯片选型与开发平台选择。然后构建图像采集子系统，采用双缓存乒乓交换的方法设计图像采集用户自定义模块。接着设计双Nios Ⅱ架构的SOPC系统，阐述了双软核设计中定制连接、内存芯片共享、数据搬移、通信与互斥的解决方法。同时完成了网络服务器的设计，采用μC/OS-Ⅱ进行多任务的管理与调度， H．264视频压缩编解码算法设计与实现是本文的重点。文中首先分析H．264．标准，规划编解码器结构。接着设计了16×16帧内预测算法，并设计宏块扫描方式，采用两次判决策略进行预测模式选择。然后设计4×4子块扫描方式，编写整数变换与量化算法程序。熵编码采用Exp-Golomb编码与CAVLC相结合的方案，针对除拖尾系数之外的非零系数值编码子算法，实现了一种基于表示范围判别的编码方法。最后设计了网络传输的码流组成格式，并针对编码算法设计相应解码算法。使用VC++完成算法验证，并进行测试，观察不同参数下压缩率与失真度的变化。 算法验证完成后，本文进行了PC机客户端设计，使其具有远程访问、H．264解码与实时显示的功能。同时将H．264 编码算法程序移植到NiosⅡ中，并将嵌入式图像服务器与若干客户端接入网络进行联合调试，构建完整的网络视频监控系统， 实验结果表明，本系统视频压缩率高，监控图像质量良好，充分证明了系统软硬件与图像编解码算法设计成功。本系统具有成本低、扩展性好及适用范围广等优点，发展前景十分广阔。
上传时间： 2013-04-24
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随着计算机、通信、电子技术的进步，嵌入式系统和以太网技术的融合将成为嵌入式技术未来的重要发展方向。基于ARM的嵌入式系统由于具有低功耗、高性能、低成本、可以进行多任务操作等优点，在控制领域得到了越来越广泛的应用。 本选题来自中山大学与北京航天五院合作研制的流体网络系统地面原理样机控制器设计项目。论文研究的主要目的是利用基于ARM920T内核的嵌入式微处理器AT91RM9200融合多传感器设计一种可以在地面实验室环境中可靠运行的数据采集与温度控制系统。 本文从嵌入式测控系统的硬件实现和软件设计两方面进行分析。在硬件设计上，主控制板以Atmel公司生产的AT91RM9200 CPU为核心，主要包括串口模块、存储模块、以太网接口模块、基于SPI串行接口设计的数据采集模块（A/D）、基于I2C接口设计的PID控制信号输出模块（D/A）和采用PIO接口设计的开关控制输出模块等电路，其中后三个模块承担了流体网络回路的传感器数据采集，关键点的温度控制和多路电磁阀的开关控制等任务，后文将重点介绍。在软件设计方面，主要分两个方面进行讨论，分别为主控制器上基于嵌入式Linux系统的软件和上位机采用Visual C++编写的监控软件。主控制器软件采用多线程进行设计，包括主线程、服务器子线程和数据采集子线程，三个线程同时运行，提高了系统的运行效率。上位机和主控制器通过接入以太网中，然后由服务器线程和上位机客户端利用socket套接字实现通信。同时上位机软件也提供形象美观的图形用户界面，配合主控制器实现特定的温度、流量和压力监控。 本论文设计的嵌入式测控系统充分利用了AT91RM9200内嵌的的强大功能模块，包括SPI接口模块和I2C接口模块等，可广泛应用于控制领域。对该系统的一些研究成果和设计方法具有一定的先进性和良好的实用性，具有良好的应用前景。
上传时间： 2013-06-30
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目前国内井下水泵电机多数采用传统的人工进行控制，即人工加继电器进行控制的方法。这种方法控制线路复杂，设备运行的自动化程度低，可靠性差，工人劳动强度大，应急能力差等缺点。针对当前国家对煤矿企业安全生产要求的不断提高和企业自身发展所遇到的实际问题，研制了基于ARM的煤矿井下水泵电机网络监控系统，不仅可以完成水位检测、轴温检测、流量检测、水泵起动、停止及其过程控制，而且还可以进行数据传输、处理等工作。它具有以下特点：水位实时在线检测与显示；水泵启动与停止控制；多台水泵实时“轮班工作制”；根据涌水量大小和用电“避峰就谷”原则，控制投入运行的水泵台数；与监控中心联网，实行集中控制。 本文所设计的监控系统由监控中心、监控终端和远程访问三部分组成，分别介绍了监控系统的硬件设计、电机保护算法设计、系统通讯网络的设计和监控系统软件的设计。 监控系统的硬件设计主要针对监控终端的硬件设计，它采用S3C440X作为监控终端的处理芯片。根据监测的主要参数如水泵电机电流、电压、水泵开停状态、电机温度、井底水仓水位、水泵出口流量的实际特点，通过ARM芯片的快速处理运算能力，实时计算出水泵的三相有功功率和无功功率、功率因数等参量，井底水仓的水位和水泵出水口的流量、水泵的三相电压和电流准确值。把处理运算的结果通过以太网传到监控中心进行存储、显示和打印，同时监控中心根据传上来的结果进行判断，然后根据判断的情况确定是否需要给监控终端发送控制命令。 电机保护算法设计方面，主要针对系统数据采集的特点，对相电流、相电压进行交流信号采样。对采样后的数据运用快速傅立叶变换（FFT）进行数值计算，获得了高精度的测量。 系统通讯网络的设计主要针对系统两层通讯网络的协议进行分析与设计。监控中心软件采用基于Basic的可视化的程序设计语言Visual Basic6．0进行开发。客户端利用计算机网络技术，使用B/S模式远程实现对系统运行数据的传输，以便可以查询实时数据和历史数据，实现资源共享。
上传时间： 2013-06-25
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ARM微处理器和嵌入式Linux操作系统为核心的嵌入式技术，已在很多领域得到了越来越广泛的应用。由于网络在未来计算中将发挥非常重要的作用，因此连通性、网络化正逐渐成为嵌入式设备的发展方向，嵌入式设备的网络化已经成为网络发展的必然趋势。美国贝尔实验室预测未来数年内所能想到的任何有用信息都是由嵌入式设备通过网络供给信息的需求者。 本文设计和实现了基于ARM处理器的嵌入式系统硬件和软件解决方案，将Linux移植到LH79520，并且实现了嵌入式系统的网络通信功能。 本文采用NXP公司的LH79520微控制器作为处理器，采用高度集成的以太网芯片DM9000A作为网络接口，并且扩展了LCD、UART接口。使用APEX作为系统的Bootloader，选择Linux操作系统进行裁剪和移植，编写了网络芯片驱动程序，使得2.6.22版本内核在硬件上稳定运行；同时实现了嵌入式平台和Linux系统之间的网络的数据传输。对影响TCP网络数据传输速率的因素进行了研究，通过对比和测试优化了ARM嵌入式系统的网络传输性能。最后，在ARM平台和Linux主机端分别实现了采用IPMSG协议的网络传输应用程序。 通过测试表明，本文所设计的嵌入式系统在可用性及操作方便性方面都达到了预期的目标，使得ARM Linux移植更有效率而且降低成本，具有实际的应用价值。
上传时间： 2013-07-14
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针对仪器仪表向高端产品的发展趋势，课题提出并设计实现了一种基于嵌入式μC/OS-Ⅱ操作系统和ARM7微处理器为核心的控制平台，使仪表的使用更加方便、智能。系统融合了嵌入式系统、USB通信、LAN通信、显示等多项快速发展的技术，通过USB模块和LAN网络的数据传输，实现了高端仪表与外部设备的通信，整个平台具有高速、实时传输数据等特性，能够广泛地应用于多种行业的现场测量中。 硬件方面，课题采用具有ARM7TDMI核的LPC2220微处理器作为系统的控制平台，并结合应用设计出了显示模块、USB通信模块、LAN通信模块。控制平台通过USB通信模块和LAN通信模块，建立与外部设备的数据处理通道，将与SPI接口连接的仪表数据进行传输处理。USB接口电路采用了Cypress公司的CY7C68001芯片，LAN通信模块则采用了CIRRUSLOGIC的以太网控制器CS8900实现底层驱动。 软件方面，首先将μC/OS-Ⅱ操作系统移植到ARM7上，并在嵌入式μC/OS-Ⅱ环境下编写了各硬件模块的驱动程序。在驱动程序的基础上设计了VFD显示程序、USB通信和网络通信等应用模块，验证了数据处理平台具有的各项功能。网络通信模块中，WEB SERVER在控制平台实现，在上位PC上输入服务器的固定IP地址，实现控制命令的发送、数据包的接收等功能。 经测试，系统运行正常，较好的实现了各项设计目标，从而证明了本文的方法是可行的。本系统为高端仪表的数据处理提供了一个有效的解决方案，具有良好的应用前景。
上传时间： 2013-06-06
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语音通信是人类通信的重要组成部分，伴随着数字通信技术和计算机技术的发展，特别是Internet的出现，基于因特网的数字语音通信技术得了到迅速的发展。由于设备、环境、人为操作等因素的影响，网络上传输的语音信号可能出现忽大忽小的情况，为了得到较好的语音信号输出效果，需要在接收端对语音信号进行处理。针对以上情况，本文研究并实现了基于ARM的网络语音AGC系统。 本文结合嵌入式系统和AGC技术的发展，设计实现了一个基于ARM的网络语音AGC系统。本文首先对AGC算法进行了深入研究，在对LMS算法进行研究的基础上提出了一种基于LMS的数字语音AGC算法，通过Matlab软件对算法进行了仿真；设计了一个由AT91RM9200微处理器、网络控制器、音频芯片构成的嵌入式AGC处理终端硬件平台，构建了嵌入式Linux操作系统，并在此基础上设计实现了网络语音AGC系统的下位机终端。该终端主要实现了用基于LMS的数字语音AGC算法实时地处理从网络上传过来的忽大忽小的数字语音信号，取得良好的语音信号输出，并且稳定性可靠；设计实现了上位PC机程序，上位机实现了通过网络将数字语音信号实时地传送到嵌入式终端的功能。 本设计采用高性能微处理器，配合嵌入式Linux强大支持功能的实现方案，具有高性能、低成本、小型化、实时性强等诸多优点。相比传统的实现架构，该设计具有更好的灵活性和操作性，性价比更高，功能更强大，同时可扩展性和可移植性也更好，具有一定的技术先进性和广泛的应用前景。
上传时间： 2013-06-11
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视频监控以其直观方便、准确、信息内容丰富而广泛应用于许多场合，已经渗透到交通、城市治安、国防等多种领域，甚至家庭安防，在人们的日常生活中扮演着越来越重要的作用。 由于传统的视频监控系统存在着结构复杂、稳定性可靠性不高、价格昂贵而且传输距离明显受限的缺点。近年来，随着计算机、网络、电子与通信、图像处理等技术的飞速发展，嵌入式网络视频监控技术应用而生。 本文针对视频监控系统的实际需求，结合嵌入式技术、图像处理技术和网络技术，设计并实现了一种实时性好、可靠性高、成本低的嵌入式网络视频监控系统。该系统以ARM9微处理器作为硬件平台，以具有开发资源丰富、免费等优势的Linux操作系统作为软件开发平台。该系统采用以太网作为网络传输介质，并使用TCP/IP网络协议。视频数据的传输协议选择了支持组播技术的RTP/RTCP传输协议，客户端在Linux下实现了基于SDL库视频显示。 论文首先描述了嵌入式系统与视频监控技术的发展及相关技术，分析了国内外视频监控系统的现状和发展趋势，对视频监控系统研究的背景和意义进行了阐述，并讨论了几种常见的视频监控解决方案，对几种目前流行的视频压缩算法进行了对比；然后，提出了嵌入式视频监控系统的软、硬件总体架构，并逐步对硬件平台和软件模块设计进行了选择和细化。其中，硬件平台根据视频数据采集以及处理需要选择了摄像头和存储器；软件设计中，首先完成了嵌入式系统的交叉开发环境搭建，针对ARM-Linux特性，完成了在开发板上操作系统和文件系统等移植，最后完成了Linux下V4L视频采集、JPEG图像压缩、RTP/RTCP网络传输、SDL库视频显示以及avi格式视频文件保存等。 此外，对系统构建过程中所用到的某些关键技木进行了较为详尽的探讨和研究，这对于从事相关科研工作的同仁们具有一定的参考价值。
上传时间： 2013-04-24
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随着现代科学技术的发展和人民生活水平的提高，人们对住宅的安全性提出了更高的要求。由于视频监控具有直观、方便、信息内容丰富等的特点，而被广发的应用各种安防系统中。现有的家居监控系统智能化程度低，无法更好的适应家居安防系统的要求，因此研究并开发出适合人们需要的智能化家居视频监控系统具有重要的意义。 本课题针对现有家居视频监控系统的问题，选用SAMSLING公司基于ARM9核的S3C2410芯片作为CPU，扩展了USB摄像头、Internet芯片、红外传感器模块、液晶屏、键盘等外围设备，设计出一种基于ARM的智能家居网络视频监控系统。该系统的功能主要包括：摄像头采集图像并在LCD上进行显示；在户外PC上可以通过网络查看ARM端家中情况，图像经过压缩后进行传输；截取图像进行人脸检测；当检测到人脸时，GPRS发送短信通知主人有入侵情况发生；检测到人脸的图像压缩后进行存储。 本文介绍了系统各个硬件型号的选取，硬件的性能参数，硬件引脚和寄存器参数，设计了各个硬件之间的接口电路。系统的软件部分采用嵌入式Linux作为操作系统，在目标板上移植了引导程序、Linux裁剪后的系统和文件系统，在此基础上实现了摄像头图像采集和LCD上的显示、基于肤色和模板匹配的人脸检测算法、基于DCT变换的有损图像压缩算法、GPRS短信发送、图像网络传输等软件功能。 试验结果表明，本系统能够较好的实现预期的功能，具有较好的稳定性和应用前景。
上传时间： 2013-04-24
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