小型污水廠(chǎng)遠程監控系統設計
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本系統選用GXT-M201串口攝像頭模塊來(lái)完成現場(chǎng)圖像的采集和壓縮。GXT-M201生產(chǎn)工藝非常嚴格，能在多種環(huán)境下維持正常穩定的工作，性能相當可靠。已經(jīng)很廣泛的應用到圖像的無(wú)線(xiàn)傳輸、工業(yè)上的圖像采集監視以及民用監控等設備中。從使用功能上來(lái)看，GXT-M201是一款能夠將視頻采集和圖像壓縮集于一身的圖像采集模塊，它是通過(guò)比較簡(jiǎn)單的串行口指令來(lái)控制圖像的捕捉和獲取，并對采集到的圖像完成JPEG格式的壓縮，接著(zhù)通過(guò)串口輸出，因此模塊與微控制器之間是完全通過(guò)串口來(lái)傳輸數據和通信的，它的成本和功耗都比較低，獲得的圖片分辨率也比較高，并且支持不同分辨率可變JPEG編碼質(zhì)量設置。GXT-M201的內部構成主要有Omni Vision公司生產(chǎn)的CMOS感光芯片OV76 40、存儲器、串行接口以及硬件JPEG壓縮芯片OV528等部分。整個(gè)GXT-M201的核心組成部分就是嵌入式JPEG壓縮控制芯片OV528，它主要負責將OV7640拍攝到的圖像數據進(jìn)行壓縮并傳送給外部沒(méi)備，相對很高的壓縮率和較好的圖像質(zhì)量都是OV528這個(gè)壓縮芯片能夠達到的。對于EEP ROM則可以提供11種定長(cháng)6字節的用戶(hù)命令接口，用戶(hù)可以通過(guò)這些命令來(lái)設置多種不同的屬性，如圖像的色彩模式、圖像的大小、圖像數據分包的大小、是否將圖像壓縮為JPEG、靜態(tài)模式或預覽模式以及串口的波特率，并且它還帶有錯誤返回命令，能夠檢測多達20種的錯誤。GXT -M201模塊最大可獲取30萬(wàn)像素的JPEG壓縮圖像，完全能夠滿(mǎn)足本系統對圖像分辨率的要求。
GPRS模塊選用iwow公司的TR800。TR800模塊提供了完整的GPRS和GSM無(wú)線(xiàn)連接口，能夠直接被當作終端產(chǎn)品來(lái)完成圖像和數據的傳輸，這是由于它集成的射頻電路和GPRS基帶處理器都是非常完整的。GSM基帶處理器是核心部件，其作用相當于一個(gè)協(xié)議處理器。用來(lái)處理外部系統通過(guò)串口發(fā)送AT指令。RF天線(xiàn)部分主要實(shí)現信號的調制和解調以及外部射頻信號與內部基帶處理器之間的信號轉換。匹配電源為處理器基帶射頻部分提供所需的電源。GPRS模塊提供了標準TTL電平接口，通過(guò)TTL電平和LPC2148的UART1口相連，進(jìn)行全雙工通信。TR800工作電壓為3．4～5．5 V。模塊上電后，給模塊RESET腳或者PWON腳(建議前者)一個(gè)至少30 ms的低電平，模塊便啟動(dòng)了。
3 系統軟件設計
本系統的程序主要就是單片機控制程序。主要作用就是配合系統的硬件功能，保證整個(gè)系統穩定可靠的運行起來(lái)，達到設計要滿(mǎn)足的要求。系統的軟件結構如表1所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/160714.htm
系統從上電到開(kāi)始正常工作的整個(gè)過(guò)程都是由主程序負責的，這個(gè)過(guò)程的任務(wù)就是各子模塊的初始化，其中包括了系統時(shí)鐘的初始化、串口初始化、輸入輸出口的初始化。系統的初始化子程序集就是由這些子程序組成的。監視終端的微控制器主程序流程圖如圖3所示。
對于監視終端模塊，主控制器LPC2148的系統時(shí)鐘選用的是8 M高速的時(shí)鐘源。輸入輸出口初始化的作用是初始輸入輸出模塊、清除標志位和中斷使能等。對于LPC2148負責與攝像頭模塊通信的串口USART0接收終端，其傳輸波特率應該在串口初始化的過(guò)程中設置為38 400 bps，并把串口接收中斷啟用。串口USART1負責接收終端與GPRS模塊通信，波特率設置為9 600 bps，用指令AT+IPR更改波特率。
TCP／IP采用協(xié)議分層的結構：應用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò )層和鏈路層。由于系統對污水參數和圖像進(jìn)行傳遞，所以可對TCP／IP協(xié)議進(jìn)行大量的裁減。應用層只需用到HTYP協(xié)議。在傳輸層用TCP傳輸控制協(xié)議有助于提高數據通信的可靠性。網(wǎng)絡(luò )層需要用到IP、APP／RARP、ICMP，其中IP的作用是提供高可靠和無(wú)連接的數據包傳送服務(wù)，ARP協(xié)議完成IP地址和物理地址的映射，ICMP用于監測網(wǎng)絡(luò )通訊狀況，由于采用的是無(wú)線(xiàn)通訊方式，易出現掉線(xiàn)情況，所以GPRS通過(guò)定時(shí)監控中心發(fā)送ICMP回顯請求，并通過(guò)實(shí)時(shí)監測，一旦發(fā)生異常，GPRS模塊自動(dòng)重新建立鏈路，保持系統實(shí)時(shí)在線(xiàn)。鏈路層采用GPRS支持的IP協(xié)議。只要使用TCP／UDP提供的套接字函數80(2ket、connect、close、bind、listen、accept、send、i’eev等調用就能實(shí)現客戶(hù)端與服務(wù)器之間的TCP連接。通過(guò)裁減TCP／IP協(xié)議既能滿(mǎn)足功能的需要，也可以節約ARM的存儲器資源。
4 結論
文中設計和實(shí)現的針對小型污水廠(chǎng)的無(wú)線(xiàn)監控系統，借助成熟的第三方網(wǎng)絡(luò )構建實(shí)時(shí)數據的遠程無(wú)線(xiàn)監控通信網(wǎng)，是無(wú)線(xiàn)監系統的新思路?；贕PRS網(wǎng)絡(luò )的遠程無(wú)線(xiàn)監控系統是信息化社會(huì )中企業(yè)信化的一個(gè)重要嘗試。本文從小水廠(chǎng)的需求出發(fā)，結合成本、功能、傳輸速度等多方面因素，設計了基于GPRS網(wǎng)絡(luò )的小型水廠(chǎng)遠程監控系統。
對系統實(shí)現的基本理論和基本方法進(jìn)行了有益的嘗試，由于水平和時(shí)間所限，實(shí)時(shí)的無(wú)線(xiàn)監控系統的軟硬件還有許多需要改進(jìn)的地方，可以從以下方面進(jìn)行更深入的研究：系統的主站軟件可以進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)，以圖形或曲線(xiàn)的形式實(shí)時(shí)的顯示所采集到的數據，采用多線(xiàn)程技術(shù)，開(kāi)發(fā)多終端的主站軟件。
總之，無(wú)線(xiàn)監控系統對社會(huì )生活信息化和工業(yè)自動(dòng)化有著(zhù)巨大的作用，如何很好的利用第三方網(wǎng)絡(luò )是無(wú)線(xiàn)監控發(fā)展的一項重要工作，而且隨著(zhù)3G網(wǎng)絡(luò )的建成和使用，這方面的應用開(kāi)發(fā)研究的需求量將會(huì )蓬勃發(fā)展。
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