远程监控工作中嵌入式技术应用

张立新

摘要：目前，计算机技术和通信技术正在快速的发展，同时伴随着3C技术的合一，这就使嵌入式系统得到了广泛的应用。远程监控中应用嵌入式系统，通过使用网络设施就可以把设备连在一起，可以得到设备的实时信息，还可以对设备进行远程的控制。并且嵌入式系统还可以和网络技术结合在一起，更快更好地进行远程监控工作。本文主要的就是研究和探讨，基于网络的嵌入式系统在远程监控中的应用。

关键词：远程监控系统；嵌入式技术；基于网络的嵌入式系统

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）21-0253-03

随着科学技术的快速发展，嵌入式系统和计算机技术在各个行业得到了广泛的应用，同时也标志着，人们的生活正在逐步的向智能化和网络化迈进。嵌入式技术是一种比较先进的技术，如果可以在远程监控中得到应用，那必将大大的提高了远程监控的水平和效果，所以，在远程控制中应用嵌入式技术是发展的必然趋势。

1 嵌入式系统的简介

1.1 嵌入式系统的定义

嵌入式系统简单来说，就是按照用户的实际需要，作出带有嵌入式应用且这个应用可以更改的计算机系统，这个系统主要是为了方便和快速的解决问题，还可以满足一些比较特殊工作的需要。因为这个系统的软硬件都可以裁剪和替换，所以这就与个人计算机有了很大的区别。并且，嵌入式系统可以作为独立的单元出现，也能以某个系统的组成部分出现。

嵌入式系统主要包含的单元：微控制器、电源、时钟单元、存储器、复位电路、输入单元、输出单元、显示器、中断处理器、调制解调器、键盘和收发器等。

1.2 嵌入式技术的主要发展概况

社会的逐渐信息化，计算机方面的主要研究方向，慢慢的转向了，对嵌入式技术的研究，这种技术同时也受到了许多人们的关注。许多的产品已经开始使用嵌入式技术，并且这种技术已经应用于各个领域，和人们的生活紧密相连，还和国家的发展息息相关。嵌入式技术可以分为以下的几个时期：

1） 生产期

20世纪的70年代末期，开始出现微处理器，并促使了嵌入式应用的出现。此时的微处理器价格便宜、体积较小以及可靠性高，逐渐地被人们接受和使用。主要特征就是没有操作系统[1]。

2） 进步和发展期

微处理器在快速的进步和发展，使得嵌入式系统正逐渐引入一些较为简单的操作系统。这个时期的处理器特征显示为：比较弱的通用性，比较高的系统工作效率。在嵌入式系统中，引入操作系统，标志着嵌入式系统开始进入发展期。

3） 完善期

为了满足客户的实际需要，在这个时期，嵌入式系统开始大量的出现，并且受到了欢迎和广泛的使用。主要特征为：兼容性很好、扩展性也比较强、较高的执行效率、丰富的资源以及开发过程比较简单等[2]。

4） 网络期

随着信息技术的发展以及网络技术的应用和普及，嵌入式系统开始朝着网络发展。现如今，嵌入式系统在网络上的应用越来越多。

1.3 嵌入式系统的操作系统

嵌入式技术已经在各个领域内广泛的应用，其操作系统也由简单发展到了实时且多任务的阶段。常见的操作系统有：VxWorks系统、WinCE系统以及Linux系统等，这些系统和桌面系统之间有着很大的区别：首先，操作系统主要用于监控，监控是要实时进行的，所以操作系统的实时性都很高；其次，在特定的条件下，操作系统的功能比较单一，对不需要的功能，可在系统中进行裁剪，所以，操作系统具有可裁剪性；最后，嵌入式系统几乎都是应用于比较重要的领域，比如航空航天、军事工程、国防、电力等，这就要求操作系统具有非常好的可靠性。

2 Linux系统的简介

Linux操作系统是一套完全免费、自由使用的操作系统，这个系统在世界范围内，被广泛的传播和使用。Linux系统有两个基本思想：第一，系统内的所有都被视为文件；第二，只保留对客户有用的软件。

Linux系统与其他的操作系统相比，有着明显的优势，所以在嵌入式技术的开发过程中，被越来越多的使用。

Linux系统具有比较健全的内置网络，为嵌入式系统提供了较为丰富的网络功能。并且装载了Linux系统的设备，只需要启动一次，设备就可以很好的运行数月，这是基于Linux系统的保护自身的机制，每一项进程只是在自己的运行空间中工作，不可能去破坏其他的进程，当然更不会去损坏其他进程的运行空间。并且所有的进程和系统内核之间，都是相互独立与隔离的，错误的程序只会损坏自己，却不会使系统崩溃[3]。

3 基于网络的嵌入式技术在远程监控中的使用

3.1 远程监控的简介

随着机械的诞生，人类就一直探求着一种监控系统的出现。但是，直到信息化和电气化的时代到来，真正意义上的监控系统才逐渐地出现。远程监控简单来说，就是指工作人员不在现场，就可以凭借远程终端能够得到现场的信息，并通过远程终端，可以对现场设备进行控制。这种监控主要由远程监控单元、数据传送单元以及现场的控制单元等组成。其中的每一个单元都是相对独立的，但是共同又组成了一个系统，对现场的设备运行情况进行监视和控制（如图1所示）。

远程监控，是控制技术和通信技术相互作用后产生的结果，它主要是通过网络把各个监控点联系在一起，来达到信息交换的目的，并起到远距离监视和控制的作用，这个系统在各行各业中都得到了普遍的应用，对人类的生活和生产发生产生了很大的影响[4]。

现如今，社会信息化程度有了很大的加深，互联网的使用随处可见，基于互联网的监控技术也在持续的改善，并且，基于网络的远程监控技术必将成为技术发展的主要方向之一。

3.2 远程监控系统具有的特点

目前的监控系统依赖于信息技术的发展，把通信网络和设备的控制线连接起来，把设备和监控端连接起来，可以监视到设备的运行状况，并且还能发出控制设备的命令，并且，设备端还能有效的执行。综合不同的监控系统，总结出了以下的特征：首先，获取的信息具有实时性，人们应用远程监控的初衷，就是为了可以达到及时的获得现场设备的运转情况和信息的目的，和能够远程的对设备进行控制；其次，提高工作效率以及人身安全的保障，在那些比较危险或者具有危险的工作现场，可以使用远程监控来进行必要的操作，减少了人员出现伤亡的概率，并且，一个人可以同时的监控或者控制许多个设备，明显的提高了搞作效率[5]。

随着远程监控的大力发展和广泛的应用，不仅可以使企业的生产效率和水平得到提高，还能降低成本，最主要的是为人们的工作和生活带来了便捷，大大的改善了人们的生活质量。

3.3 基于网络的监控系统简介

观察整个监控系统的发展史，我们可以明确的得出：远程监控正在从集中式在向网络式慢慢的过渡这个结论。目前，许多的远程监控还是采用集中式的监控方式，这种方式需要较高的技术，还要有专用的通信设施，这样就造成了资源使用不合理、资源浪费的现象发生。

网络技术飞速的发展的今天，大多数的应用都涉及了网络。使用网络相对比较简单，在技术上还具有一定的安全规范，所以在远程监控中使用网络已经大势所趋。远程监控上的网络应用，可以从两个方面设计：浏览器与服务器模式、客户端与服务器模式。其中客户端与服务器模式，在用户端需要安装监控管理软件，会给使用的用户带来不少麻烦，但是在浏览器与服务器模式下，用户通过网页的浏览器，就能够通过网络进行访问服务器工作，这种模式很便捷。

4 远程监控中嵌入式技术的使用方式

远程监控中嵌入式技术的使用方式如图2所示。

从图2中我们可以看到，使用嵌入式技术这种方式不需要代理服务器，通过嵌入式网络服务器，任何一个现场设备都可以与网络直接相连，并通过网络服务器来进行信息的处理和分析，用户可以通过网络监视设备的信息和对设备进行控制[6]。

5 基于网络的远程监控嵌入式系统

嵌入式技术所使用的存储器存储空间比较大，使用的处理器运算能力也比较大，这为网络技术应用于嵌入式监控提供了许多的便利。基于网络的嵌入式监控系统是通过网络服务器，把整个系统与网络连接上，进而达到能够远程控制的目的。这个系统的硬件逻辑如图3所示。

这个系统主要是对网络服务器进行开发设计和移植。网络服务器不仅可以满足用户需求，还要能够简单方便的在硬件设备上进行移植，之后在进行程序的开发工作。网络服务器的功能是完成用户指令和设备信息之间的交互[7]。基于网络的远程监控嵌入式系统的软件结构如图4所示。

6 实现远程监控的重要含义

嵌入式的网络服务器，为设备的信息采集、监控、维护以及诊断提供了一个全新的思路。以前的监控系统，要建立一个专用的通道来供信息的传送和运输，签订的通信协议不具有互换性，当监控的对象改变时，需要重新开发和设计通信协议，以及系统的软硬件都需要进行改写或者重新设计，非常的不方便。但是，基于网络的远程监控嵌入式系统，不需要通信通道，就可以实时的、快速的对设备信息进行监视和对设备运转进行控制，大大节约了人力物力，提高了工作效率。

7 结束语

如今的社会已经成为了信息化的社会，网络技术、远程控制系统、嵌入式技术都得到了快速的发展。传统的现场监控手段已经显得比较落后，并被人们慢慢的淘汰，随着网络技术的广泛应用，基于网络的嵌入式技术可以在远程监控中的使用，使远程监控真正的做到了能够实时监视和控制远程设备。从而摒弃了传统监控的种种缺点，实现了监控的实时性和高效化。当然，对于嵌入式技术在远程控制中的使用，还会有着更大的发展空间。

参考文献：

[1] 杜刚.嵌入式技术在远程监控中的应用探讨[J].信息系统工程，2016，36（3）：35.

[2] 牛利兵.远程监控嵌入式Web服务器的设计[D].太原理工大学，2011.

[3] 张介环.基于嵌入式技术的智能家居系统设计[D].江苏大学，2014.

[4] 刘晗.基于嵌入式技术远程监控循迹车系统设计[D].东南大学，2013.

[5] 刘绳武.基于嵌入式技术的电力安全风险体验系统设计[D].南京理工大学，2015.

[6] 李秀睛.嵌入式智能家居远程控制系统的设计与实现[D].曲阜师范大学，2012.

[7] 何仲勉.基于嵌入式技术的多功能信息采集和传输装置的研究[D].北京邮电大学，2012.