基于嵌入式Web技术的监控系统设计与实现

张铮

摘要：当前，各个领域为了确保生产生活安全，采取了安装监控的方式，但是由于受到时间与空间的限制，现有的监控系统制约了管理者的有效管理，监控结果受到质疑。在这样的背景下，人们提出以嵌入式技术与Web技术相结合的方式，通过Internet与Web浏览器实现对远程设备的访问、监控等。为了进一步探究该技术在监控系统中的设计与实现，提高管理水平，该文概述了设计形式，将系统软件的实现予以阐述，并分析了应用实例，以期达到研究的实效性。

关键词：嵌入式技术；Web技术；监控系统

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）19-0038-02

随着经济的发展，互联网技术的普及，科学技术的提升，嵌入式技术的迅猛发展，进而使技术领域得到不断发展。在这样的背景下，使得Web技术不断发展，现已被推广到嵌入式系统的整体开发与应用过程中，结束了以计算机设备为基本网络节点的时代。在现阶段的研究中，怎样利用嵌入式技术与Web技术实现有效管理，访问以及信息交互成为人们关注的焦点，并采取了一系列的研究。在这样的大背景下，本文的研究工作势在必行，对当前室内监控与管理具有一定的现实意义。

1监控系统的整体设计形式概述

1.1整体结构设计

对监控系统进行整体设计过程中，可以将室内设备的监控系统进行总的设计，将其看成是信息处理系统。在这个系统中，各个单元呈现的作用较大，是连接网络各个节点的关键。与此同时，系统具有多种功能，比如，其具备辅助功能，在辅助的过程中，令其实现信息化功能，也就是说，其具有提供信息处理的能力。不仅如此，还具备信息交换接口的能力，进而实现统一形式，具备控制规则的能力，能够依据控制规则进行有效的控制，进而实现从内部家庭网络到Internet的有效互通。家庭室内网络控制对于帮助了解室内环境具有一定的帮助，而监控系统是其控制核心，能够充分展现其控制能力，通过该核心监控整个网络。所以，该系统在设计过程中，需要满足一定的要求，具体包括：能够连接多种设备，其中包括多种不同通信协议，而对设备的连接正是对这些不同的通信协议予以处理的过程，处理完成后，连接到家庭网络，对设备进行管理，体现其管理功能；具有自动转换的功能，在该系统设计过程中，对于不同通信协议进行专门的管理，同时提供统一的服务，最终实现自动转换。比如，网络中常见的TCP/IP协议，其在连接过程中与设备控制协议之间可以自行转换、数据自行转发等，进而提升了功能价值；具有Internet准入功能，通过准入允许，将其自动连接，进而为用户提供一系列的Web服务。

1.2监控系统中的硬件设计

为了有效满足系统功能所提出的要求，硬件设计极为关键，系统设计中处理器的选择至关重要，其可以作为整个系统的核心部分存在。通过监控将采集到图像通过显示器显现出来。而对于与Internet以及无线局域网设备的连接，要采取DM9000外扩以太网接口形式，进而形成有效的连接，实现室内监控。为了能够构建家庭网络，采取了一定的设计方案，在系统中采用了无线收发模块，即RF401，其在工作的过程中处于433MHz频段，为了确保在工作时频率的稳定性以及可靠性，采取SPI接口的方式。通过该方式的应用，还能使外围的元件减少，有利于设计生产，同时其功耗较低，适合便捷式以及手持式监控设备的设计。

2嵌入式监控系统软件的实现

2.1嵌入式监控系统软件实现的主要思路

在现阶段嵌入式技术发展过程中，应用其中的操作系统较多，比如，Linux、Windows等，这些操作系统以各自的优势存在，并为用户提供了相应的服务。不同的操作系统体现的功能不同，应用程度不同，其中，Linux系统以最佳优势被广泛使用，其具备源码公开、使用免费等特点。在用户使用过程中，提供了诸多的便捷性，本系统不具备实时性能的要求，无法为用户提供满意服务。所以，监控系统采用嵌入式Linux操作系统。在采用Linux操作系统的基础上，实现以下具体模块：嵌入Web服务器，能够实现对远程用户提供访问接口的功能，进而为用户提供优质的浏览服务；嵌入式网关设计。这一设计形式所包含的内容较为广泛，比如，用户通信管理、设备的有效管理等等，该设计具有一定的优势，能够实现与设备交互，进而形成一定的交互接口，通过设计与实现完成对设备的有效控制，提高管理水平；视频服务器。通过安装该服务器，可以有效地将室内环境进行监测，通过显示器将监视的图像传输出来，令用户能够更好的掌握室内环境信息；嵌入式数据库。该数据库的主要职责是信息的管理，比如，管理设备信息、用户信息等等，进而呈现出系统的整体性能。

2.2嵌入式Web服务器和用户接口之间的设计

受嵌入式环境影响，服务器内存相对较少，进而造成可用资源相对缺乏的现象，一些通用的Web服务器无法直接用于嵌入式系统中，只能在经过剪裁、改造以后应用，比如，Apache。在本系统中，应用了GoAhead WebServer，该形式是基于先进的模块式架构设计而成的，在具体应用过程中，支持多种主机平台以及处理器，对于内存的要求相对较小，最小为60KB，并且支持许多主流的图形化显示界面，能够令用户采取简单的操作。不仅如此，嵌入式Web服务器还提供网页服务，需要与用户进行动态数据交互过程，而这些交互过程是在网页中实施的，从某种意义上来说，网页是动态的。对于动态网络而言，若要实现主要采用公共网关接口的方式以及APS等等，值得一提的是，这些开发工具存在一些缺点，主要的缺点在于运行处于服务器端。所以，对服务器的要求比较高，进而增加了服务器的负担。但是，对于内存以及存储空间相对较小的嵌入式环境来说，由于其具有一定的空间限制性，具体实现起来较为困难，因此，必须增加系统负担。

2.3网关设计

双向通信形式是网关设计的关键，受Internet与嵌入式设备中的两种协议差异的影响，连接不具有直接性，应在两种不同的协议间架构一座“桥梁”，即建立网关服务，通过该方式的诠释进而提供协议的有效转换，有效的转换可以实现设备信息对远程用户透明的功能。本文基于嵌入式Web技术的监控系统中设备网关软件主要组成部分为：通信模块、设备管理模块以及人机接口模块。首先，通信模块。该模块具有两项功能，一是可以实现与用户的有效连接，通过连接能够保障用户的使用功能，同时负责命令与数据的接收，将接收的数据第一时间反馈给用户，二是能够有效完成用户协议，实现对设备的有效控制；其次，设备管理模块。其最大的功能在于设备统一管理；最后，人机接口模块。该模块用于本地管理员的管理工作，管理员可以直接对设备进行操作，同时能够将系统信息予以提示。为提供良好的支持效果，本系统采用了miniGUI，其具有占用资源小，界面简洁的优势。

2.4嵌入式视频服务设计

为了实现对室内设备的全方位监控，应对室内环境信息予以有效获取。本系统主要是通过外接USB摄像头对室内图像进行采集，进而实现视频服务器的具体功能，通过功能实现，完后对环境的有效监测。本文中基于嵌入式Web技术的监控系统采用的是星微USB摄像头，通过该摄像头获取高效的图像质量，而Linux内核本身对这种摄像头不予提供任何的驱动程序。所以，系统实现中主要依据的是针对嵌入式平台的驱动程序，与此同时，将使用的内核版本予以修改升级，为用户使用提供方便，当其成功以后方可移植到系统中。视频图像的采集工作需要进行以下几个操作：将视频设备打开，比如，DV设备、Video设备等等；将设备信息与图像信息予以有效的读取，完成读取工作以后方可进行下一步的操作；将设备当前的参数予以设置；对图像予以采集，为后续工作奠定基础；将采集的视频图像数据予以处理；将视频设备予以关闭。依据上述操作步骤对图像数据进行采集，从而解决其在传输过程中出现的图像受损的现象。

3应用实例分析

本文中基于嵌入式Web技术的监控系统成功地运用到室内移动机器人的控制方面，并将监控成像通过显示器显现出来，显示为Web界面。通过对Web界面的观察可以得出，界面中将采集的图像与机器人自带摄像头的图像显示出来，并进行了有效的区分，左上角为室内固定的USB摄像头采集到的图像内容，而左下角则为机器人自带摄像头采集的图像。通过两个不同摄像头对图像的采集，能够有效得出室内的具体画面，进而通过一个嵌入式Web服务器将采集的图像予以压缩，将压缩完成后的图像进行传输，传输给远程用户端。不仅如此，还可以在Java Applet控制界面对机器人的位置信息进行获取，从而为有效控制提供帮助，此时的交互按钮的操作具有一定的控制作用，能够显现出其具体优势，可以实现对机器人本身以及机器人身上的装置的远程控制，完善监控活动，展现优异的应用效果。

4结束语

通过本文的研究可知，文中将嵌入式技术形式与Web技术进行了有机的结合，从而设计并实现了一种基于嵌入式Web技术的室内监控系统，通过该技术的应用，能够有效解决网络接入问题，在资源条件有限的情况下，使问题解决力度最大化。而运用这种技术形式不仅可以解决网络连接等技术性问题，还可以令管理者不受任何时空限制，实施远程监控。与此同时，该技术属于无线方式监控，降低了系统的维护成本，提高了运行的效率，具有一定的应用价值。