嵌入式远程监控系统设计与实现

杨博

（广州工商学院 广东省广州市 510800）

随着计算机技术的不断发展，计算机网络对远程计算机监控与操作方式逐渐呈现出网络化监控模式。传统的远程监控方式，更对是采用一种基于阻抗匹配功率放大的宽频波段来识别并监控相应的远程网络信息，在实际运用中存在一定的缺陷，难以满足嵌入式网络监控系统的实际需求。

远程网络监控系统综合了网络传输技术与数字视频监控技术的优势，在实际应用过程中，能够不受地理位置、环境等因素的影响，时间高效的信息处理，在实际应用中，能够有效提升远程管理和维护质量[1]。通过对嵌入式Linux 远程监控系统的良好设计，能够进一步提升远程监控的质量，对远程监控系统的开发与应用有着积极的推动作用。

1 嵌入式Linux概述

当前，在嵌入式远程监控系统应用中，嵌入式Linux 是一种新型操作系统，但在嵌入式远程监控系统中的应用正变得越来越广泛[2]。在对嵌入式Linux 操作系统进行修改之后，就能很好的在嵌入式远程监控系统中运行，因为这一系统在应用方面与Internet 相同，属于无限开放源代码资源，且具备一定的嵌入式操作系统特征，因此这一系统有着很大的应用价值和前景。当前嵌入式Linux 已经成为嵌入式远程监控系统设计研究中的热门，根据相关数据统计，当前在嵌入式操作系统应用项目开发中，几乎有50%的项目应用了Linux。造成这一现象的主要原因，首先是Linux 操作系统的版权费免费，代码的开放性，软件容易移植等特征，使得很多应用软件支持这一系统。同时，应用Linux 操作系统会有效缩短产品的开发周期，加快产品上市速度，且这一操作系统还具备较好的稳定性和安全性，因此，在相关嵌入式操作系统中的应用越来越广泛。

2 设计指标与基本原理

在嵌入式远程监控系统设计中，嵌入式Linux 的应用有着较为突出的优势，其设计部分主要有硬件和软件两个系统设计内容。应用嵌入式Linux 能够使得远程监控系统的功能更加丰富。嵌入式Linux 远程监控系统能够对相应数据Linux 的节点进行持续、动态的实时监测，同时还能够为相应的数据信息采集子模块设置相应的身份识别码，且这一识别码是唯一的。为更好的实现网络远程监控，嵌入式Linux 的自组织方式能够让相关监测模块节点上的不同的数据在发送过程中加入，同时这些数据能够被传递到相应的协调器当中的模块存储单元中，并且能够针对每个监测节点相应的数据反馈完成等待分析[3]。在这一系统中，协调模块在收集到相应的数据信息后，会将其发送至控制中心，相关监测算法通过对数据的实时分析没能够有效增强系统的远程控制能力。

图1：监控信号发生匹配电路等效模型

图2：被监控端口图像信息采集成功提示图

3 嵌入式远程监控系统硬件设计

在网络监控相关数据的采集与传输过程中，A/D、A/D 转换器转换速率以及D/A 分辨率对系统数据处理有着很大的影响。按照标准的技术指标，在动态模拟处理与预处理过程中，相应的范围应当在-40～±40dB 之间，相应的放大量数值范围是80dB，输出信号的幅度则是±10V。采样的主采样通道为8通道异步及同步输入方式，在这一过程当中，应当注意采样率不能小于200HZ，同时，相应的D/A 与A/D 分辨率不能低于12 位，D/A 转换速率同样也不能小于200HZ。关于回放信号方面，可以采用的形式有LFM、HFM 以及CW 等，所应用的模型如图1所示。

本文主要研究了Web 开发技术与嵌入式Linux 的融合，在监控系统终端图像信息采集方面采用USB 摄像头，相应的图像信息主要利用网络TCP 协议传输到服务器终端。这一方式是通过对等网络模型，相应的指令主要在客户端与服务端进行发送与控制。

3.1 USB摄像头

摄像头是视频设备不同类型中的一种，Linux 所应用的视频标准是Video for Linux，这一标准对视频相应的驱动、接口、内核以及应用程序等进行了定义，相关设备的在使用时，就需要按照这一接口为标准进行控制。视频设备相应的工作内容主要包括图像捕捉与处理及音视频采集等，采用USB 摄像头这一设备硬件时，也应当按照相应的标准进行工作。

在系统中应用USB 摄像头，为保证这一硬件设备的正常运转，在Linux 的内核配置信息当中，就要加入Video4Linux 驱动，以此来保证USB 摄像头驱动模块的正常运行。这一添加过程需要保持静态加载状态。进行加载操作时，首先要在Linux 源代码目录当中找到相应的Linux 终端并键入“make menuconfig”命令，之后，在相应的弹出界面上，对相关内核选项内容进行系统配置，找到“Multimedia device-＞”这一多媒体设备，并选择，然后会进入到相应的配置界面，勾选“Video For Linux”之后，加载Video4Linux模块，此时也就初步实现了内核支持下的Video4Linux 驱动，同时，也为视频采集设备提供了相应的编程接口。为进一步保障USB 摄像头相应驱动的正常运转，还需要在内核配置主界面，勾选“USB support-＞”，并选择“USB Multimedia device”选项中的“USB OV511 Camera support”，此时USB 摄像头就能够获得相应的内核驱动支持。

3.2 帧缓冲设备

远程监控系统应用的嵌入式Linux 中，相应的显示设备的显存抽象主要通过帧缓冲(Frame Buffer，FB)来进行，且在运行过程中，系统上层的应用程序能够在图形模型的基础上，读写并处理显示缓冲区。在实际运用过程中，帧缓冲设备属于受限驱动，因此这一设备在使用时，就需要进行额外主动来开启设备。本文关于嵌入式Linux 设计中，关于帧缓冲设备相应的开启步骤为：

首先要安装好v86d 及hwinfo，并对显卡相应的性能要有充足的了解，设置好本机支持模式后，启动相应的文件“//etc/default/grub”，并对“modules”中的文件//etc/initramfs-tools/modules 进行修改，完成更新之后，重启系统就能查看帧缓冲设备。

4 嵌入式远程监控系统软件设计

嵌入式远程监控系统中，其主要构成有网络传输模块、摄像头驱动模块、网络服务器模块以及图像采集模块等构成。服务器与远程电脑终端之间的信息交流，需要通过网络传输模块系统进行。利用相关接口，摄像头模块能够对相应的设备信息进行设置，并可以远程打开、关闭设备，初始化窗口以及选择相应的信号通道等。图像采集模块能够将通过编程接口所获得的相应的图像信息实现暂时性的存储[4]。

4.1 网络编程

本次嵌入式远程监控系统编程主要通过Socket(套接字)接口来进行，通过对Socket 的应用，能够让系统相应的通讯流更加的稳定。为确保系统相关数据信息的有序、精准传输，系统应用了TCP协议，在实际应用过程中，基于TCP 协议的服务器端与客户端在设计时，相应的功能并不固定、单一，在正式运行过程中，客户端并不会过度依赖于服务器的命令。应用嵌入式Linux，开启系统服务器后，客户端与服务器之间的数据信息传输能够以发送命令的方式实现，且相关数据信息传输可以选择任意方向。

4.2 工作组模型

基于嵌入式Linux 远程监控系统设计中，相应的工作组模式在应用过程中，才赢的是对等网络模型，这一模型能够让网络当中的设备功能更加一致，消除等级划分，充分发挥不同设备的功能。这种工作组模型，不仅能够将其当做资源共享网络的服务端，同时，也能够作为客户端应用。在小型的局域网当中，工作组模型是较为常见的组网模式，在这一模型当中，并未设置专门的客户端以及服务器。

4.3 远程安全监控系统实现

远程安全监控系统相应的软件主要组成模块包括网络传输模块、图像采集模块、网络服务器模块以及摄像头驱动模块。远程安全监控系统的实现，首先在启动USB 摄像头设备后，开启相应的帧缓冲设备，就能够采集相应的视频图像信息，并生成相应的图片文件，这些文件数据信息主要通过TCP/IP 网络中进行传输。在监控设备方面，利用帧缓冲设备能够实现图像显示等相关功能，被监控端口相应的图像信息在完成采集后，会有图像提示采集成功，如图2所示。

5 嵌入式远程监控系统系统实现

完成基于嵌入式Linux 远程监控系统设计后，需要对系统相应的远程监控算法性能以及实际的运行效果进行测试。在测试过程中，可以设置两台计算机来进行仿真实验，其中一台计算机负责采集和发送Linux 远程监控相关信息，另一台计算机则负责接收Linux 远程网络监控信息，并在终端上予以显示，相应的数据信息传输，可以通过有线或者无线的方式来实现，构建两台计算机之间的局域网，并将相应的智能网络信息监控系统植入进计算机当中，在经过60s不间断的监控处理网络数据信息后，对相应的数据信息进行长时间的训练，按照相应的训练结果，进行80s 不间断分流监控处理相应的数据信息，最后获得相关结果，将相应的结果生成TXT 文本文件，在测试过程中，关于异常状态检测成功率能够达到95%，有着非常显著的效果。在对远程网络监控数据相应的丢包率以及异常网络信息内容进行检测后，基本可以确定这一算法有着良好的监测性能。

6 结束语

基于嵌入式Linux 远程监控系统的设计，通过对相关硬件和软件系统的设计，能够有效进行数据信息存储与传输，满足远程监控系统对视频图像信息的采集需要，相关功能能够有效实现，有着较为完备的远程监控作用。