基于internet的远程监控系统——下位机设计

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1、1引言　　1.1远程监控系统现状　　在人类社会即将进入信息化社会的今天，计算机网络的发展极大地改变着人们的生活方式，而人们生活方式的改变又反过来对计算机网络的服务能力提出更高的要求。　　从传输介质来看，远程监控系统已经走过了原始的模拟数据量传输，进入了全数字传输的时代。随着基于不同传输媒介及其多种方案的出现和发展，如基于双绞线(xDSL，HomePNA)、基于数字电力线、基于无线(WLL)、基于同轴电缆(HFC、CableModem)和基于光纤(OAN)的系统，接入网宽带化得到了空前的发展。　　从视频采集方式来看，目前最主流的视频采集芯片就是DSP了，

2、由于DSP芯片的众多优点，使其在视频采集和处理领域里得到了广泛的应用，国内著名的视频监控设备供应商海康威视和大华所使用的主要芯片就是DSP。　　从视频编码方式来看，图像压缩编码方法繁多，发展也相当迅速，经典编码方法如Huffman编码、算术编码、预测编码、变换域编码等。归纳起来主要有H.261、H.263、H.264，JPEG标准以及MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4标准等。在视频编码中使用H.261编码方式是最普遍之一。　　由于目前很多远程监控系统存在着成本上比较高，系统比较复杂，维护比较困难，性价比低，有的地方大材小用等缺点，基于这些考虑，我

3、们准备开发一种成本较低，系统简单，维护简单，性价比高的嵌入式单芯片视频监控方案。　　1.2研究本课题的意义　　本课题研究的意义在于更加清晰地了解和系统地学习视频监控设备的工作原理，并且提出一种更加低成本，稳定，可靠，简易的视频监控的解决方案。在研究本课题的过程中，依靠学院提供的实验室，自己动手制作视频监控器的实物，自主设计电路，调试软件，最后组装在一起，实现了单芯片的简易视频解决方案，而且通过以太网进行数据传输，使得这样的监控设备安装非常的简便，只要有网线的地方就可以装这样的监控设备，为一些要求不高但是对成本敏感的场合提供一种视频监控的解决方案。　　2

4、概述　　2.1嵌入式远程监控系统概述　　2.1.1嵌入式系统概念　　嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能[10]。　　2.1.2嵌入式技术的发展　　众所周知，世界上第一台电子计算机诞生于1946年，在相当长的历史进程中，计算机始终是供养在特殊的机房中，实现数值计算的大型昂贵设备。到20世纪70年代，微处理器的出现，计算机才出现

5、了历史性的变化。以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性特点，迅速走出机房。因此，嵌入式系统诞生于微型机时代，嵌入式系统的嵌入性本质是将一个计算机嵌入到一个对象体系中去。　　单片机开创了嵌入式系统独立发展道路，Intel公司的MCS-48、MCS-51是其中最经典的单片形态的嵌入式系统。单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。SCM即单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构；MCU即微控制器（MicroControllerUnit）阶

6、段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力；随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。　　2.1.3嵌入式系统的特点　　嵌入式系统是嵌入到对象系统中，必须满足对象系统的环境要求，如物理环境（小型）、电气/气氛环境（可靠）、成本（价廉）等要求；其次是软、硬件的裁剪性；满足对象要求的最小软、硬件配置等；再者嵌入式系统必须是能满足对象系统控制要求的计算机系统而且必须配置有与对象系统相适应的接口电路。　　2.2本设计方案思路　　本设计以实现

7、信号的检测和数据处理、传输为主要目的；以视频数据采集，数据格式转换，以太网传输，上位机显示等为主要设计内容。　　基于对嵌入式视频监控系统的背景研究，本设计提出了一个简易可行的方案，以热释电红外传感器来检测是否有人靠近，如果没有人靠近处于休眠状态可以节电；当有人靠近设定区域的时候，传感器输出信号，ARM处理器接收到信号立刻做出响应，触发内部的电路和程序，马上开启监控摄像头进行监控，然后数据经过以太网媒介传输到远端的PC端，PC端接到视频数据之后马上进行解析并且显示，同时可以将现场的问题和其他的数据同时传输过来，并且可以设置蜂鸣器进行报警。　　2.3研发方

8、向和技术关键　　（1）摄像头的数据采集　　（2）数据格式的编码以及缓冲技术　　（3）数据打包经