基于嵌入式系统的视频监控和监测平台设计

2014-10-15张帅严纪峰周晓英李少林孙静远

中国新通信 2014年18期

张帅严纪峰周晓英李少林孙静远

【摘要】本文主要是针对计算机的监控平台与RTU之间的信息传输进行分析和研究，详细介绍RTU每个模块的硬件原理和设计实现，计算机监控平台的设计，监控平台和RTU通信协议的设计和编程实现。对于提高监控系统设计的稳定性，灵活性和自动化性能的提高有重要的意义。

【关键词】嵌入式系统监控平台 RTU 通信协议

传统的视频监控系统只是监控平台，摄像头，信息传输和显示组成。需要人工看守，确保摄像头处于正常的工作状态，云台可以正常运行以及视频信息传输的准确性。灵活性差，自动化程度低。本设计主要是通过基于MCF52255的嵌入式系统来实现监控中心和RTU的通信，以及对摄像头故障（包括云台控制和信息传输准确性）的分析和报警。

一、视频监控和监测平台的总体设计

1.1系统组成

系统主要由上位机监控软件，远程通信终端，Modbus通信协议，图像处理模块和摄像头，云台组成。系统组成原理图如下所示：

1.2 工作原理

远程数据终端与图像处理模块以及摄像头云台一起组成了数据的采集和处理部分，通过基于Modbus的通信协议来实现与上位机之间的通信，进而实现了系统对图像数据的采集、处理、分析，进而对摄像头的控制以及报警功能。其中信息的传输室通过RS485实现的，而图像信息的判断是RTU将正常的照片的二进制代码与故障模式下采集的照片信息进行比对，判断摄像头是否工作正常。

二、远程通信终端硬件设计

2.1 MCU最小系统

本次设计选择的是飞思卡尔公司的MCF52255芯片，此款主控芯片可以超频到80MHZ拥有足够快的运算速度；支持三个UART接口，可以满足设计中的多方通信；拥有独立的ADC模块，多个模数转换接口，可以满足对多个模拟量的采集处理。

2.2 继电器输出电路

继电器输出电路由一个三极管和一个整流二极管组成，输入端是由光耦隔离之后的电源信号，关偶隔离采用的是TLP512-4。主要功能就是将电源信号输入TLP512-4输入端，将输出信号输入到继电器电路中，通过控制继电器的通断实现在在断电情况下可以实现备用电源供电。

2.3 RS485通信电路

通过RS485实现信息的传输。相对于RS232通信，485的传输距离更远，可以达到3000米左右；同时485采用的是平衡驱动器和差分接收器，抗干扰能力更强。

三、基于Modbus的通信协议

本设计中主要涉及到三个通信协议，一个是监控中心和RTU之间的通信，一个是RTU和图像处理模块的通信，一个是RTU或者监控中心和云台之间的通信。前两个通信协议是自己定义的，最后一个是开源的PELCO-D通信协议。

3.1 监控中心和RTU通信协议

该通信协议是基于Modbus设计实现的，通信格式如下所示：开始位（0x68），地址码（0x00～0xff），设备码（0x03），功能码（0x81-0x91），数据长度两个字，数据码，检验位，结束位（0x16）。

当监控中心发送数据给RTU，并且RTU成功接收以后，RTU会向监控中心发送一个确认信息，保证信息传输的准备性。