張立新

摘要：目前，計算機技術(shù)和通信技術(shù)正在快速的發(fā)展，同時伴隨著3C技術(shù)的合一，這就使嵌入式系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。遠程監(jiān)控中應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)，通過使用網(wǎng)絡(luò)設(shè)施就可以把設(shè)備連在一起，可以得到設(shè)備的實時信息，還可以對設(shè)備進行遠程的控制。并且嵌入式系統(tǒng)還可以和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合在一起，更快更好地進行遠程監(jiān)控工作。本文主要的就是研究和探討，基于網(wǎng)絡(luò)的嵌入式系統(tǒng)在遠程監(jiān)控中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：遠程監(jiān)控系統(tǒng)；嵌入式技術(shù)；基于網(wǎng)絡(luò)的嵌入式系統(tǒng)

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）21-0253-03

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)和計算機技術(shù)在各個行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，同時也標(biāo)志著，人們的生活正在逐步的向智能化和網(wǎng)絡(luò)化邁進。嵌入式技術(shù)是一種比較先進的技術(shù)，如果可以在遠程監(jiān)控中得到應(yīng)用，那必將大大的提高了遠程監(jiān)控的水平和效果，所以，在遠程控制中應(yīng)用嵌入式技術(shù)是發(fā)展的必然趨勢。

1 嵌入式系統(tǒng)的簡介

1.1 嵌入式系統(tǒng)的定義

嵌入式系統(tǒng)簡單來說，就是按照用戶的實際需要，作出帶有嵌入式應(yīng)用且這個應(yīng)用可以更改的計算機系統(tǒng)，這個系統(tǒng)主要是為了方便和快速的解決問題，還可以滿足一些比較特殊工作的需要。因為這個系統(tǒng)的軟硬件都可以裁剪和替換，所以這就與個人計算機有了很大的區(qū)別。并且，嵌入式系統(tǒng)可以作為獨立的單元出現(xiàn)，也能以某個系統(tǒng)的組成部分出現(xiàn)。

嵌入式系統(tǒng)主要包含的單元：微控制器、電源、時鐘單元、存儲器、復(fù)位電路、輸入單元、輸出單元、顯示器、中斷處理器、調(diào)制解調(diào)器、鍵盤和收發(fā)器等。

1.2 嵌入式技術(shù)的主要發(fā)展概況

社會的逐漸信息化，計算機方面的主要研究方向，慢慢的轉(zhuǎn)向了，對嵌入式技術(shù)的研究，這種技術(shù)同時也受到了許多人們的關(guān)注。許多的產(chǎn)品已經(jīng)開始使用嵌入式技術(shù)，并且這種技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于各個領(lǐng)域，和人們的生活緊密相連，還和國家的發(fā)展息息相關(guān)。嵌入式技術(shù)可以分為以下的幾個時期：

1） 生產(chǎn)期

20世紀(jì)的70年代末期，開始出現(xiàn)微處理器，并促使了嵌入式應(yīng)用的出現(xiàn)。此時的微處理器價格便宜、體積較小以及可靠性高，逐漸地被人們接受和使用。主要特征就是沒有操作系統(tǒng)[1]。

2） 進步和發(fā)展期

微處理器在快速的進步和發(fā)展，使得嵌入式系統(tǒng)正逐漸引入一些較為簡單的操作系統(tǒng)。這個時期的處理器特征顯示為：比較弱的通用性，比較高的系統(tǒng)工作效率。在嵌入式系統(tǒng)中，引入操作系統(tǒng)，標(biāo)志著嵌入式系統(tǒng)開始進入發(fā)展期。

3） 完善期

為了滿足客戶的實際需要，在這個時期，嵌入式系統(tǒng)開始大量的出現(xiàn)，并且受到了歡迎和廣泛的使用。主要特征為：兼容性很好、擴展性也比較強、較高的執(zhí)行效率、豐富的資源以及開發(fā)過程比較簡單等[2]。

4） 網(wǎng)絡(luò)期

隨著信息技術(shù)的發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用和普及，嵌入式系統(tǒng)開始朝著網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。現(xiàn)如今，嵌入式系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用越來越多。

1.3 嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)

嵌入式技術(shù)已經(jīng)在各個領(lǐng)域內(nèi)廣泛的應(yīng)用，其操作系統(tǒng)也由簡單發(fā)展到了實時且多任務(wù)的階段。常見的操作系統(tǒng)有：VxWorks系統(tǒng)、WinCE系統(tǒng)以及Linux系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)和桌面系統(tǒng)之間有著很大的區(qū)別：首先，操作系統(tǒng)主要用于監(jiān)控，監(jiān)控是要實時進行的，所以操作系統(tǒng)的實時性都很高；其次，在特定的條件下，操作系統(tǒng)的功能比較單一，對不需要的功能，可在系統(tǒng)中進行裁剪，所以，操作系統(tǒng)具有可裁剪性；最后，嵌入式系統(tǒng)幾乎都是應(yīng)用于比較重要的領(lǐng)域，比如航空航天、軍事工程、國防、電力等，這就要求操作系統(tǒng)具有非常好的可靠性。

2 Linux系統(tǒng)的簡介

Linux操作系統(tǒng)是一套完全免費、自由使用的操作系統(tǒng)，這個系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)，被廣泛的傳播和使用。Linux系統(tǒng)有兩個基本思想：第一，系統(tǒng)內(nèi)的所有都被視為文件；第二，只保留對客戶有用的軟件。

Linux系統(tǒng)與其他的操作系統(tǒng)相比，有著明顯的優(yōu)勢，所以在嵌入式技術(shù)的開發(fā)過程中，被越來越多的使用。

Linux系統(tǒng)具有比較健全的內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)，為嵌入式系統(tǒng)提供了較為豐富的網(wǎng)絡(luò)功能。并且裝載了Linux系統(tǒng)的設(shè)備，只需要啟動一次，設(shè)備就可以很好的運行數(shù)月，這是基于Linux系統(tǒng)的保護自身的機制，每一項進程只是在自己的運行空間中工作，不可能去破壞其他的進程，當(dāng)然更不會去損壞其他進程的運行空間。并且所有的進程和系統(tǒng)內(nèi)核之間，都是相互獨立與隔離的，錯誤的程序只會損壞自己，卻不會使系統(tǒng)崩潰[3]。

3 基于網(wǎng)絡(luò)的嵌入式技術(shù)在遠程監(jiān)控中的使用

3.1 遠程監(jiān)控的簡介

隨著機械的誕生，人類就一直探求著一種監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)。但是，直到信息化和電氣化的時代到來，真正意義上的監(jiān)控系統(tǒng)才逐漸地出現(xiàn)。遠程監(jiān)控簡單來說，就是指工作人員不在現(xiàn)場，就可以憑借遠程終端能夠得到現(xiàn)場的信息，并通過遠程終端，可以對現(xiàn)場設(shè)備進行控制。這種監(jiān)控主要由遠程監(jiān)控單元、數(shù)據(jù)傳送單元以及現(xiàn)場的控制單元等組成。其中的每一個單元都是相對獨立的，但是共同又組成了一個系統(tǒng)，對現(xiàn)場的設(shè)備運行情況進行監(jiān)視和控制（如圖1所示）。

遠程監(jiān)控，是控制技術(shù)和通信技術(shù)相互作用后產(chǎn)生的結(jié)果，它主要是通過網(wǎng)絡(luò)把各個監(jiān)控點聯(lián)系在一起，來達到信息交換的目的，并起到遠距離監(jiān)視和控制的作用，這個系統(tǒng)在各行各業(yè)中都得到了普遍的應(yīng)用，對人類的生活和生產(chǎn)發(fā)生產(chǎn)生了很大的影響[4]。

現(xiàn)如今，社會信息化程度有了很大的加深，互聯(lián)網(wǎng)的使用隨處可見，基于互聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控技術(shù)也在持續(xù)的改善，并且，基于網(wǎng)絡(luò)的遠程監(jiān)控技術(shù)必將成為技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。

3.2 遠程監(jiān)控系統(tǒng)具有的特點

目前的監(jiān)控系統(tǒng)依賴于信息技術(shù)的發(fā)展，把通信網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的控制線連接起來，把設(shè)備和監(jiān)控端連接起來，可以監(jiān)視到設(shè)備的運行狀況，并且還能發(fā)出控制設(shè)備的命令，并且，設(shè)備端還能有效的執(zhí)行。綜合不同的監(jiān)控系統(tǒng)，總結(jié)出了以下的特征：首先，獲取的信息具有實時性，人們應(yīng)用遠程監(jiān)控的初衷，就是為了可以達到及時的獲得現(xiàn)場設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況和信息的目的，和能夠遠程的對設(shè)備進行控制；其次，提高工作效率以及人身安全的保障，在那些比較危險或者具有危險的工作現(xiàn)場，可以使用遠程監(jiān)控來進行必要的操作，減少了人員出現(xiàn)傷亡的概率，并且，一個人可以同時的監(jiān)控或者控制許多個設(shè)備，明顯的提高了搞作效率[5]。

隨著遠程監(jiān)控的大力發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，不僅可以使企業(yè)的生產(chǎn)效率和水平得到提高，還能降低成本，最主要的是為人們的工作和生活帶來了便捷，大大的改善了人們的生活質(zhì)量。

3.3 基于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)簡介

觀察整個監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展史，我們可以明確的得出：遠程監(jiān)控正在從集中式在向網(wǎng)絡(luò)式慢慢的過渡這個結(jié)論。目前，許多的遠程監(jiān)控還是采用集中式的監(jiān)控方式，這種方式需要較高的技術(shù)，還要有專用的通信設(shè)施，這樣就造成了資源使用不合理、資源浪費的現(xiàn)象發(fā)生。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速的發(fā)展的今天，大多數(shù)的應(yīng)用都涉及了網(wǎng)絡(luò)。使用網(wǎng)絡(luò)相對比較簡單，在技術(shù)上還具有一定的安全規(guī)范，所以在遠程監(jiān)控中使用網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)大勢所趨。遠程監(jiān)控上的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，可以從兩個方面設(shè)計：瀏覽器與服務(wù)器模式、客戶端與服務(wù)器模式。其中客戶端與服務(wù)器模式，在用戶端需要安裝監(jiān)控管理軟件，會給使用的用戶帶來不少麻煩，但是在瀏覽器與服務(wù)器模式下，用戶通過網(wǎng)頁的瀏覽器，就能夠通過網(wǎng)絡(luò)進行訪問服務(wù)器工作，這種模式很便捷。

4 遠程監(jiān)控中嵌入式技術(shù)的使用方式

遠程監(jiān)控中嵌入式技術(shù)的使用方式如圖2所示。

從圖2中我們可以看到，使用嵌入式技術(shù)這種方式不需要代理服務(wù)器，通過嵌入式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，任何一個現(xiàn)場設(shè)備都可以與網(wǎng)絡(luò)直接相連，并通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器來進行信息的處理和分析，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視設(shè)備的信息和對設(shè)備進行控制[6]。

5 基于網(wǎng)絡(luò)的遠程監(jiān)控嵌入式系統(tǒng)

嵌入式技術(shù)所使用的存儲器存儲空間比較大，使用的處理器運算能力也比較大，這為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于嵌入式監(jiān)控提供了許多的便利?；诰W(wǎng)絡(luò)的嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)是通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，把整個系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)連接上，進而達到能夠遠程控制的目的。這個系統(tǒng)的硬件邏輯如圖3所示。

這個系統(tǒng)主要是對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進行開發(fā)設(shè)計和移植。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器不僅可以滿足用戶需求，還要能夠簡單方便的在硬件設(shè)備上進行移植，之后在進行程序的開發(fā)工作。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的功能是完成用戶指令和設(shè)備信息之間的交互[7]。基于網(wǎng)絡(luò)的遠程監(jiān)控嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖4所示。

6 實現(xiàn)遠程監(jiān)控的重要含義

嵌入式的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，為設(shè)備的信息采集、監(jiān)控、維護以及診斷提供了一個全新的思路。以前的監(jiān)控系統(tǒng)，要建立一個專用的通道來供信息的傳送和運輸，簽訂的通信協(xié)議不具有互換性，當(dāng)監(jiān)控的對象改變時，需要重新開發(fā)和設(shè)計通信協(xié)議，以及系統(tǒng)的軟硬件都需要進行改寫或者重新設(shè)計，非常的不方便。但是，基于網(wǎng)絡(luò)的遠程監(jiān)控嵌入式系統(tǒng)，不需要通信通道，就可以實時的、快速的對設(shè)備信息進行監(jiān)視和對設(shè)備運轉(zhuǎn)進行控制，大大節(jié)約了人力物力，提高了工作效率。

7 結(jié)束語

如今的社會已經(jīng)成為了信息化的社會，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、遠程控制系統(tǒng)、嵌入式技術(shù)都得到了快速的發(fā)展。傳統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)控手段已經(jīng)顯得比較落后，并被人們慢慢的淘汰，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，基于網(wǎng)絡(luò)的嵌入式技術(shù)可以在遠程監(jiān)控中的使用，使遠程監(jiān)控真正的做到了能夠?qū)崟r監(jiān)視和控制遠程設(shè)備。從而摒棄了傳統(tǒng)監(jiān)控的種種缺點，實現(xiàn)了監(jiān)控的實時性和高效化。當(dāng)然，對于嵌入式技術(shù)在遠程控制中的使用，還會有著更大的發(fā)展空間。

參考文獻：

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[6] 李秀睛.嵌入式智能家居遠程控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].曲阜師范大學(xué)，2012.

[7] 何仲勉.基于嵌入式技術(shù)的多功能信息采集和傳輸裝置的研究[D].北京郵電大學(xué)，2012.