基于嵌入式Linux和GPRS的移動互聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究

摘 要：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究人員也開始集中研究利用移動互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)系統(tǒng)遠程監(jiān)控的問題。而使用嵌入式Linux和GPRS，則能夠為該系統(tǒng)的開發(fā)提供足夠的技術(shù)支持。因此，基于這種認(rèn)識，文章從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能實現(xiàn)兩方面對基于嵌入式Linux和GPRS的移動互聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)展開了研究，從而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞：嵌入式Linux；GPRS；移動互聯(lián)網(wǎng)；遠程監(jiān)控系統(tǒng)

引言

利用移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)交換，可以使遠程監(jiān)控系統(tǒng)獲得周期短和覆蓋范圍廣的優(yōu)勢。而使用嵌入式Linux和GPRS技術(shù)，則能夠為系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和傳輸提供技術(shù)依托，繼而使該類系統(tǒng)的開發(fā)具有可行性。因此，相關(guān)人員有必要加強對嵌入式Linux和GPRS技術(shù)的研究，并且嘗試使用這些技術(shù)進行移動互聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)，從而使該類技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)方面得到更好的應(yīng)用。

1 嵌入式Linux和GPRS概述

所謂的嵌入式Linux，其實就是一種類Unix的操作系統(tǒng)。就目前來看，該系統(tǒng)是全球最大的免費軟件，可以在嵌入式計算機系統(tǒng)上運行，并且安裝在路由器、臺式電腦和手機等所有的計算硬件設(shè)備中。在該平臺上進行系統(tǒng)軟件開發(fā)，可以對文本編輯器和高級語言編譯器等多種應(yīng)用軟件進行應(yīng)用，并且使系統(tǒng)具有較高的靈活性和運行效率，同時也具有多任務(wù)和多用戶的功能。而GPRS是一種無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以對SGSN、PCU和GGSN這三種邏輯網(wǎng)絡(luò)實體進行引進，并且提供高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)[1]。利用該技術(shù)的這種特性，可以實現(xiàn)無線通信與移動互聯(lián)網(wǎng)的緊密結(jié)合，繼而為數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸提供便利。

2 基于嵌入式Linux和GPRS的移動互聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

利用嵌入式Linux和GPRS進行移動互聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，只需要花費少量的系統(tǒng)開發(fā)成本，并且使系統(tǒng)的安裝和操作更加簡便。從系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)上來看，系統(tǒng)應(yīng)該由三個子系統(tǒng)組成，即遠程監(jiān)控系統(tǒng)、監(jiān)控中心和GPRS移動互聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)。其中，遠程監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)對遠程監(jiān)控現(xiàn)場進行實時監(jiān)測，可以獲取系統(tǒng)所需的監(jiān)測數(shù)據(jù)。監(jiān)控中心負(fù)責(zé)對系統(tǒng)采集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析和處理，并且可以對現(xiàn)場實施遠程控制。此外，GPRS移動互聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸，能夠利用無線網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場移動設(shè)備的監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

2.2 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

2.2.1 監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集

利用遠程監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)可以實現(xiàn)對遠程監(jiān)控現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集。而該系統(tǒng)為嵌入式系統(tǒng)，主要由中央處理器、存儲器、通信設(shè)備、輸入輸出設(shè)備、操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件構(gòu)成。通過在現(xiàn)場移動設(shè)備上安裝嵌入式Linux操作系統(tǒng)，就可以對需要監(jiān)測的設(shè)備進行監(jiān)控。此外，還要利用USB接口將系統(tǒng)與攝像頭連接，并且在串連GPRS模塊的同時，將數(shù)據(jù)采集機與以太網(wǎng)口連接起來。在系統(tǒng)啟動后，會自動進行撥號連接，然后利用GPRS模塊接入到移動互聯(lián)網(wǎng)。在網(wǎng)絡(luò)斷線的情況下，系統(tǒng)可以重新進行網(wǎng)絡(luò)檢測，然后再次進行撥號連接。與此同時，系統(tǒng)也會啟動監(jiān)控程序，并且接收由數(shù)據(jù)采集機發(fā)送的數(shù)據(jù)包，然后將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控中心主機。此外，嵌入式系統(tǒng)需要對攝像頭的圖像數(shù)據(jù)進行實時采集，并且將壓縮后的圖像發(fā)送至監(jiān)控中心[2]。在這一過程中，由于監(jiān)控終端是利用GPRS模塊進行移動網(wǎng)絡(luò)接入的，所以能夠與互聯(lián)網(wǎng)進行無縫連接，并且確保數(shù)據(jù)傳輸是透明的。

2.2.2 監(jiān)控數(shù)據(jù)的分析與處理

系統(tǒng)監(jiān)控中心由多臺監(jiān)控主機組成，并且監(jiān)控主機普遍具有較高的配置。利用系統(tǒng)的圖形界面，用戶可以在監(jiān)控中心觀察到所監(jiān)控對象的位置，并且實時查看現(xiàn)場圖像和數(shù)據(jù)。所以，監(jiān)控中心不僅需要完成監(jiān)控圖像數(shù)據(jù)的接收、存儲和顯示，還需要進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息的顯示，以便為用戶監(jiān)管現(xiàn)場提供便利。為此，需要使用嵌入式操計算機進行遠程監(jiān)控現(xiàn)場的監(jiān)控，并且使用數(shù)據(jù)采集機和攝像頭進行前端數(shù)據(jù)的采集。而監(jiān)控中心的接收控制軟件則為用戶接收單元，需要對系統(tǒng)各部分的工作進行協(xié)調(diào)，從而實現(xiàn)對遠程現(xiàn)場的監(jiān)控?？紤]到這些問題，可以將Delphi選為監(jiān)控中心的軟件。在編寫主機服務(wù)器程序時，使用Indy UDPSocket控件，并且創(chuàng)建分別負(fù)責(zé)接收監(jiān)控數(shù)據(jù)和接受圖像文件的文件夾。接收到數(shù)據(jù)包后，監(jiān)控中心可以通過解析數(shù)據(jù)包獲得相關(guān)字段，然后將其添加到數(shù)據(jù)庫中，并且在界面上進行數(shù)據(jù)的顯示。此外，為了避免圖像文件在傳輸?shù)倪^程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)包丟失的情況，監(jiān)控中心需要將監(jiān)控終端發(fā)送程序，從而將文件分段再傳。

2.2.3 監(jiān)控數(shù)據(jù)的遠程通信

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，使微控制器利用互聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸將成為必然的發(fā)展趨勢。相較于有線網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)可以在三維空間中進行數(shù)據(jù)傳輸，所以可以在移動設(shè)備監(jiān)測方面得到更好的應(yīng)用。為此，可以在需要監(jiān)控的現(xiàn)場進行接入點設(shè)備的安裝，從而在現(xiàn)場建立局域網(wǎng)。通過在現(xiàn)場移動終端安裝無線網(wǎng)卡，則能夠在局域網(wǎng)中自由進行網(wǎng)絡(luò)的接入，繼而達成數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)哪康?。而隨著移動網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的逐漸擴大，也可以使用移動電話網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無線互聯(lián)，從而使系統(tǒng)的通信成本得到降低。具體來講，就是利用GPRS突發(fā)數(shù)據(jù)連接業(yè)務(wù)進行廣域網(wǎng)監(jiān)控應(yīng)用的建立，從而通過利用PPP協(xié)議解決系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)問題[3]。在系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的過程中，還需要進行GPRS模塊的驅(qū)動，從而利用GPRS無線網(wǎng)進行互聯(lián)網(wǎng)的連接。使用該種通信方式，不僅能夠?qū)ζh地區(qū)的監(jiān)控現(xiàn)場進行實時監(jiān)控，同時也將獲得設(shè)備安裝和維護便利的優(yōu)勢。

3 結(jié)束語

總而言之，嵌入式Linux和GPRS的應(yīng)用，可以為各類監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)提供功能強大的開發(fā)工具。而文章提出的移動互聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)就是結(jié)合了嵌入式技術(shù)和GPRS技術(shù)的一種監(jiān)控系統(tǒng)，可以用于進行遠程移動設(shè)備的實時監(jiān)控，所以能夠在工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域得到應(yīng)用，繼而使系統(tǒng)具有一定的實用價值。

參考文獻

[1]王哲梁，李文鈞.基于GPRS和嵌入式Linux的遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2013，12：65-67.

[2]何劍鋒，高宇，孫育東，等.基于Xscale-Linux的GPRS/GSM移動終端及GUI設(shè)計[J].液晶與顯示，2010，03：417-423.

[3]石毅壯.基于μC/OS-Ⅱ的GPRS遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2014，2：189-192.