远程控制系论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇远程控制系论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

引言

随着计算机视觉技术以及图像处理技术的不断发展，计算机视觉和视频检测技术已经广泛应用于工业控制、智能交通、设备制造等很多领域。传统的视频检测往往采用工控机作为其视频处理器来实现其功能。这种方法往往由于工控机处理速度的问题，无法实现对各个不同方向同时进行视频检测，而且由于视频检测处理过程需要占用大量的处理时间，因而无法实现实时的远程控制功能。

目前在远程控制和通信方面，基于DOS和Windows操作系统的通信平台得到普遍的引用，但是DOS操作系统作为单任务操作系统，无法实现多任务功能和实时处理的要求；而Windows操作系统作为视窗操作系统，其系统的稳定性和实时性也无法与实时多任务嵌入式操作相比拟。

本文提出一种以DSP作为视频检测处理芯片，以Linux为操作系统的嵌入式系统设计方法。

1系统结构

本系统的开发主要包括视频检测卡和x86通信平台的设计2个部分。视频检测卡主要包括模拟图像采集、转换、DSP视频检测3个部分，每块交换参数检测卡扩充PCI总线接口，插在通信开发平台的PCI总线插口上，通过PCI总线同通信平台交换数据。通信平台处理多块交通参数检测卡的通信问题，将视频检测卡通过PCI总线传送过来的视频检测数据实时通过网络传送给控制中心。系统的功能方框图如图1所示。

根据系统设计要求，视频检测卡功能主要分为：模拟图像采集、模拟图像A/D转换、数据缓存以及DSP视频检测5个部分。视频检测卡流程如图2所示。

本系统采用Philips公司的SAA7111A来实现模拟图像A/D转换。该芯片可实现多路选通、锁相与时序、时钟产生与测试、ADC、亮色分离等功能。其输出可以具有如下格式：YUV4：1：1（12bit）、YUV4：2：2（16bit）、YUV4：2：2(CCIR-656)（8bit）等。由于DSP处理芯片和SA7111A的时序不同，可以通过CPLD进行逻辑控制FIFO来完成数据缓存的功能。

DSP是实时信号处理的核心。本系统采用TI公司DSP芯片——TMS320C6211。该芯片属C6000的定点系列，C6211在这个系列中是性价比最高的一种。C6211处理器由3个主要部分组成：CPU内核、存储器和外设。集成外设包括EDMA控制器、外存储器接口（EMIF）、主机口（HPI）、多通道缓冲接口（McBSP）、定时器、中断选择子、JTAG接口、PowerDown逻辑以及PLL时钟发生器。通过EMIF接口扩充SDRAM，而PCI总线控制芯片的扩展通过HPI接口。

PCI总线的接口芯片PCI9050，主要包括PCI总线信号接口和本地总线（LOCALBUS）信号。在硬件设计时，只需将本地总线信号的接口通过电平转换连接到DSP的HPI接口，同时扩展PCI接口就可以完成其硬件电路设计。

2通信开发平台的嵌入式系统设计

通信开发平台以x86为核心器件，扩充PCI总线，通过Modem拨号，实现x86与Internet的连接。

2.1PCI总线设备驱动

PCI设备有3种物理空间：配置空间、存储器空间和I/O空间。配置空间是长度为256字节的一段连接空间，空间的定义如图3所示。在配置空间中只读空间有设备标识、供应商代码、修改版本、分类代码以及头标类型。其中供应商代码用来标识设备供应商的代码；设备标识用来标识某一特殊的设备；修改版本标识设备的版本号；分类代码用来标识设备的种类；头标类型用来标识头类型以及是否为多功能设备。除供应商代码之外，其它字段的值由供应商分配。

命令字段寄存器用来提供设备响应的控制命令字；状态字段用来记录PCI总线相关事件（详细的命令控制和状态读取方法见参考文献4）。

基地址寄存器最重要的功能是分配PCI设备的系统地址空间。在基地址寄存器中，bit0用来标识是存储器空间还是I/O地址空间。基地址寄存器映射到存储器空间时bit0为“0”，映射到I/O地址空间时bit0为“1”。基地址空间中其它一些内容用来表示PCI设备地址空间映射到系统空间的起始物理地址。地址空间大小通过向基地址寄存器写全“1”，然后读取其基地址的值来得到。

PCI设备的驱动过程主要包括下面几个步骤。

首先，PCI设备的查找。在嵌入式操作系统中一般提供相应的API函数，在Linux操作系统中通过函数pcibios_find_device(PCI_VENDOR_ID,PCI_DEVICE,index,&bus,&devfn)可以找到供应商代码为PCI-ID，设备标识为PCI-DEVICE的第n(index+1)个设备，并且返回总线号和功能号，分别保存于bus和devfn中。

第2步，PCI设备的配置。通过操作系统提供的API函数访问PCI设备的配置空间，配置PCI设备基址寄存器的配置、中断配置、ROM基地址寄存器的配置等，这样可以得到PCI的存储器空间和I/O地址空闲映射，设备的中断号等。在Linux操作系统中，访问PCI设备配置空间的API函数有pcibios_write_config_byte、pcibios_read_config_byte等，它们分别完成对PCI设备配置空间的读写操作。

第3步，根据PCI设备的配置参数，对不同的设备编写初始化程序、中断服务程序以及对PCI设备存储空间的访问程序。

2.2远程控制与通信链路的建立

与Internet连接的数据链路方式主要有Ethernet方式和串行通信方式。Ethernet连接方式是一种局域网的连接方式，广泛应用于本地计算机的连接。通过Modem进行拨号连接的串行通信方式，可以实现远距离的数据通信，下面详细介绍串行通信接口协议方式。

串行通信协议有SLIP、CSLIP以及PPP通信协议。SLIP和CSLIP提供一种简单的通过串行通信实现IP数据报封装方式，通过RS232串行接口和调试解调器接入Internet。但是这种简单的连接方式有很多缺陷，如每一端无法知道对方IP地址；数据帧中没有类型字段，也就是1条串行线路用于SLIP就不能同时使用其它协议；SLIP没有在数据帧中加上检验和，当SLIP传输的报文被线路噪声影响发生错误时，无法在数据链路层检测出来，只能通过上层协议发现。

PPP（PointtoPointProtocal，点对点协议）修改了SLIP协议中的缺陷。PPP中包含3个部分：在串行链路上封装IP数据报的方法；建立、配置及测试数据链路的链路控制协议（LCP）；不同网络层协议的网络控制协议（NCP）。PPP相对于SLIP来说具有很多优势；支持循环冗余检测、支持通信双方进行IP地址动态协商、对TCP和IP报文进行压缩、认证协议支持（CHAP和PAP）等。图4为PPP数据帧的格式。

PPP的实现可以通过2个后台任务来完成。协议控制任务和写任务。协议控制任务控制各种PPP的控制协议，包括LCP、NCP、CHAP和PAP。它用来处理连接的建立、连接方式的协商、连接用户的认证以及连接中止。写任务用来控制PPP设备的数据发送。数据报的发送过程，就是通过写任务往串行接口设备写数据的过程，当有数据报准备就绪，PPP驱动通过信号灯激活写任务，使之完成对串行接口设备的数据发送过程。PPP接收端程序通过在串行通信设备驱动中加入“hook”程序来实现。在串行通信设备接收到1个数据之后，中行设备的中断服务程序（ISR）调用PPP的ISR。当1个正确的PPP数据帧接收之后，PPP的ISR通过调度程序调用PPP输入程序，然后PPP输入程序从串行设备的数据缓存中将整个PPP数据帧读出，根据PPP的数据帧规则进行处理，也就是分别放入IP输入队列或者协议控制任务的输入队列。

PPP现在已经广泛为各种ISP（InternetSeverProvider）接受，而Linux操作系统下完全支持PPP协议。在Linux下网络配置过程中，通过1个Modem建立与ISP的物理上的连接，然后在控制面板（ControlPanel）里面选择NetowrksConfiguration。在接口（Interface）里面加入PPP设备，填入ISP电话号码、用户以及密码，同时将本地IP和远端IP设置为0.0.0.0，修改/ETC/PPP/OPTION，加上DEFAULTROUE，由ISP提供缺省路由，这样就完成了设备的PPP数据链路设置过程，可以通过Internet实现远程控制。

结束语

篇2

1）具有远程控制休眠、唤醒地震仪功能。地震仪在放炮之前唤醒，在停止施工期间休眠，地震仪可有选择的进行采集工作，这样大大节省了数据存储空间，降低了采集系统的功耗，延长了仪器的待机时间。

2）可查询如CF卡剩余空间，内置电池电量，位置经纬度，采集站状态等信息。对剩余空间、电池电量不足，采集站状态错误且不能远程修复的采集站及时安排工作人员更换。提高野外勘探作业的工作效率和灵活性，增强采集系统数据的可靠性。对读取回来的地震仪经纬度信息在上位机端进一步处理，可用于研发地震仪排列位置监测及远程防盗系统，保障野外勘探仪器的安全性。

3）远程控制地震仪自检功能，并能回收自检数据。地震仪系统自检内容包括检波器内阻、噪声、隔离度测试等，一次完整的自检过程通常需要2-5分钟，因此无缆存储式地震数据采集系统一般只在开机时自检一次，之后则无自检过程，因此采集站的部分工作状态，如检波器连接状态等仅仅反映了系统开机时的状态，不能作为现场质量监控的标准。法国UNITE系统由于没有远程监控功能，在自存储模式下通常是定时自检，自检时间为5分钟，在系统自检期间，地震仪停止其它一切工作，这样就减弱了地震仪野外勘探作业工作的灵活性。

4）有一定的远程修复及设置功能。如配置系统采样率、增益，系统复位等，出工前对地震仪的工作参数进行统一配置，布设到野外后，根据自检结果对有问题的地震仪进行参数设置和系统复位等操作，远程修复和解决问题，节省人力物力，提高无缆地震仪智能化控制程度。

1.2无线通信技术的选择

目前成熟的无线通信技术较多，如Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth、GPRS、3G等，这些通信技术被广泛应用到生活及工业生产中，北斗短报文是近几年才发展起来的一种远距离通信技术，表1列出了应用以上几种通信技术典型模块的最大数据传输速率、传输距离、通信频带的参数值。

1.2.1Wi-Fi

Wi-Fi是IEEE802.11系列标准的统称，其传输速率快、安全性高，可集成到已有的宽带网络中，配合路由器组建有线、无线混合网络快捷方便。地震勘探仪器中Wi-Fi常用的组网模式有两种，即AP（无线访问接入点）模式和AdHoc（点对点）模式，在野外我们可以用架设AP基站的方式来拓扑无线局域网络的覆盖面积[3]，而AP之间可以通过网桥设备连接，从而完成更大面积的网络覆盖范围，然而在实际勘探应用中AP基站和网桥设备架设困难，尤其应用于大道距的二维或者三维勘探工作中，需要更多的基站与网桥，较大的影响了施工进度。AdHoc是一种无中心、自组织、多跳移动通信网络，结点间通过分层的网络协议和分布式算法相互协调，实现了网络的自动组织和数据的相互交换，这种模式下地震仪可将其采集数据及工作状态信息接力式的传输回控制中心，美国WirelessSeismic公司的RT2无线遥测系统就是应用了这种多跳的数据传输方式，两个节点间通信距离的范围约为25~70m，然而这种工作模式会导致越靠近中央记录系统的节点积累的数据量越大，且在线性的网络拓扑结构中，数据传输的稳定性受通信距离与地形环境影响较大，数据通信的质量和速率难以得到有效的保证。

1.2.2GPRS、3G移动网络通信技术

移动网络通信技术已经成为人们工作生活中不可或缺的重要组成部分。该技术具有抗干扰能力强、传输速率高、网络覆盖面广、接入时间短、建设成本低等特点[10]，在地震勘探中可被应用于移动网络信号覆盖范围内的地震台网远程监控，它提高了远程仪器维护的工作效率[11]。然而在地震勘探大道距（道距大于1km）地震深反射、折射探测作业中，由于其基站的信号覆盖范围有限，对于远程监控地震采集站工作存在一定的局限性。

1.2.3北斗短报文通信技术

北斗卫星作为北斗通信技术的中继，转发来自地面用户端的定位及通信请求，地面中心站控制端接收到请求后，解析消息后将解算出的位置信息传回用户端或将接收到的接收信息通过北斗卫星转发至另一地面用户端，达到卫星定位及通信的目的。北斗短报文通信技术在应用时具有信号覆盖范围广、安全、可靠性高和控制简单等特点，用户一次最大可以传送120个汉字的报文信息，而民用信息发送的频度通常为30-60s，接收信息则没有频度的要求，对于地震仪基本的控制命令收发及状态信息的传送，北斗短报文通信技术可以满足无缆地震仪基本状态监控数据传送的要求。

1.3系统结构设计

基于北斗的无缆存储式地震仪远程监控系统工作，系统由主控中心、北斗卫星、采集单元三部分组成，主控中心通过北斗指挥机完成对采集单元远程的控制及状态数据的回收工作，并对接收到的数据进行管理和存储。采集单元完成地震数据采集的同时，通过北斗通信模块可接收来自主控中心端的控制命令，并反馈执行结果信息。北斗卫星是控制命令及反馈信息传递的媒介。

2采集站单元设计

2.1硬件设计

地震检波器将地面振动信号转化为模拟电信号传输到FPGA数据采集单元，由FPGA完成数据的采集、缓存，并提供必要的测试、控制功能。AT91RM9200作为中央处理器，读取FPGA中存储的数据，并转存到CF存储卡中；通过SPI接口与Wi-Fi模块连接，实现近距离的无线数据传输功能；通过UART与GPS、北斗模块连接，为采集站提供高精度的授时、定位、远程通信功能，完成数据同步采集、位置信息获取、工作质量远程监控。采集站也可通过以太网接口与电脑终端连接，完成数据的回收及参数设置、检查工作。采集站在野外应用时采用太阳能和内置锂电池两种供电模式，电源智能管理系统会根据采集站当前工作的天气条件转换供电模式，保证仪器可靠、稳定的工作[12]。

2.2软件设计

采集单元的主控制器ARM9运行嵌入式Linux内核版本为2.6.31的操作系统，北斗通信进程完成对北斗模块接收信息的解析与执行，及执行结果的反馈。北斗短报文通信系统包括指挥机与用户机，指挥机是北斗短报文通信系统的中央控制器，它相当于一个服务器，负责接收来自多个用户机的报文，并可以控制多台用户机来完成相应的指令。用户机是北斗短报文通信系统的子节点，相当于一个客户端，负责将节点工作信息上传到指挥机，和接收来自指挥机的命令。北斗用户机在接收到指挥机传来的信息时，用户机会通过UART将信息内容上传给下位机系统，下位机会根据其数据传输的格式将信息进行解析，并根据信息包含的指令内容来执行相应的任务。

3上位机服务器软件设计及测试

主控中心由上位机、打印机、存储器、发电设备、北斗指挥机组成。上位机与北斗指挥机完成命令的选择与打包发送，及对采集站反馈信息的接收、显示、存储和打印处理。发电设备输出220V的交流电压，为上位机及其外设供电。此外上位机服务器软件通过对GoogleEarthAPI接口的调用，实现了对野外采集站排列位置的远程监测，为微动勘探实验中按两个嵌套式三角形方式排列的采集站传回的GPS位置信息在GoogleEarth中的显示。操作人员可根据地图显示软件中采集站的排列位置了解施工进度，获取采集站排列班报，完成布站人员调度等工作。为了了解远程监控系统的性能及数据传输丢包、误码情况，设计如下测试实验：将7台内置有北斗通信模块的采集站接好检波器放置在室外采集，由主控中心完成与各个采集站间的数据包收发，采用60s一次通讯频度，数据包长度为200字节，从500个样本数据中任选7个，分别用于七个站的通讯测试，主控中心将样本数据依次发给各个子站，并重复500次，子站收到数据包后向主控中心返回相同的样本数据。主控中心计算从开始发包到收包完成的时间间隔作为通信的延时，主控中心与采集站分别记录通信时丢包数，并根据与标准样本数据对比的结果记录错包数。

篇3

1概述

PC机与多台单片机构成小型的分布式测控系统已在工业控制、生产管理中得到了广泛的应用。在这类应用系统中，PC机多作为上位机通过直接查询来控制各从机。由于PC机本身还要进行动态数据显示、数据库实时录入、越限报警、报表打印等任务，因此，当从机数目过多时，上位机频繁地响应从机的中断，并在一定时间内等待和接收数据这极大地影响了PC机的工作效率。为了提高上位机的工作效率，笔者在PC机与各个智能模块间增加了一块用AT89C51作为微控制器的通信控制卡。整个系统构成一个3级分级控制系统，通信控制卡位于中间层，它是系统控制、管理的中枢。

2通信控制卡硬件电路

在本系统中，通信控制卡采用查询方式对下位机的各智能模块进行查询，该智能模块由AT89C51控制的电量、温度、液位、开关量采集板构成，它们分别可独立完成各自的数据采集和处理任务。当处于被查询状态时，系统可采用中断方式与通信卡进行通信。通信卡依次为人机完成各种数据处理任务提供各种数据和控制命令，然后把它们统一打包上传给上位机，从而使上位机可以对其进行显示、加工和处理，并形成各种报表。

该系统的硬件接口电路如图1所示。其中控制卡的核心芯片是AT89C51，它利用本身自带的串口与各智能模块间通过多机通信方式3进行总线式多机通信。为了同时能与PC进行通信，另一端通过8251A的扩展串口与PC相连。即要求8251A芯片的接收数据线RXD（脚3）及发送数据线TXD（脚19）通过MAX232与PC相连这是因为电平转换器8251A的输入、输出均为TTL电平，而通过电平转换器可将TTL电平转换成RS232C标准电平以便与PC进行通信。

8251A芯片的时钟输入线CLK可为其提供定时信号。在异步方式时，CLK的频率至少应大于8251A内接收器或发送器输入频率的4．5倍。其引脚RXC（脚25）为接收器时钟，它的作用是控制字符的发送速率，其时钟可使用8253产生的合适时钟频率。在异步方式中，引脚RXC和TXC（即接收、发送时钟）为波特率的16倍。该控制卡中扩展的8kBRAM可分别开辟4个不同的存储电量采集板的数据，处理时可以将它们一起送到PC。

3软件系统设计

3．1通信协议

通信控制卡的AT89C51串口与各智能模块的通信按自定义的通信协议进行。过程如下：

（1）首先使所有从机SM2位置1，以使其处于只接收地址帧的状态。

（2）控制卡先发一地址信息，其中8位为地址，第9位为地址／数据信息的标志位，该位为1表示该帧为地址信息。

（3）从机接收到地址帧后，会将其接收的地址与本从机的地址相比较。对于地址相符的从机，可置SM2＝0，以接收主机随后发来的所有信息；而对于地址不相符的从机，则置SM2＝1，以继续执行采集任务和其它任务。

（4）当从机发送数据结束后，会发送一帧校验和，并将第9位（TB8）置为1,以作为从机数据传送结束标志。

（5）控制卡接受数据时，先判断数据结束标志（RB8），若RB8＝1，且校验正确，则回送正确信号00H，此信号可令该从机复位以重新采集数据，等待地址帧。若校验和出错，则送0FFH，以令该机重发数据，如果重发5次还不行，则认为失败，并转入其它地址。若接收帧的RB8＝0，则将原数据锁定到缓冲区，并准备接收下帧信息。

（6）从机接收到复位命令后，再回到监听地址状态（SM2＝1）。

3．2程序框图

设主机发送的地址信号01H、02H、03H为从机设备地址，地址FFH是命令各从机恢复SM2为1的状态信号，即复位。从机的命令编码为：

01H—请求从机接收通信卡的数据命令；

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【中图分类号】G420　【文献标识码】A　【论文编号】1009－8097(2012)09－0116－04

引言

国家中长期教育改革与发展规划中，明确提出高等教育要“强化实践教学环节”，现代远程高等教育作为我国高等教育的重要组成部分，无疑也应将此作为教育改革的一个重点。现代远程高等教育主要定位于应用型人才培养，学生大多为在职从业人员，本身都在随岗实践，但随岗实践不能取代实验教学环节，实验教学环节作为现代远程高等教育实践教学环节的重要组成部分，是实现应用型人才培养目标不可缺少的重要环节。通过实验教学环节，不仅能使学生掌握实验的基本方法和基本技能，提高实际操作能力，而且有利于培养学生的观察能力、思维能力、分析能力及创新能力，使学生的实践综合素质得到普遍的提高。实验教学还可帮助学生理解和巩固所学知识，对培养学生理论联系实际的学风、实事求是的科学态度和探究问题的科学方法都具有重要意义。

然而，现代远程高等教育开办多年来，工科教学一直存在瓶颈，主要原因就在于实验教学环节难以落实。目前，大多数高校的现代远程高等教育避免开设实践要求强的工科专业，少数在现代远程高等教育开设工科专业的高校，带有实验功能的远程教学平台极少，且开设的实验种类和实验深度都不及普通高校。由于现代远程高等教育师生在时间和空间上相分离，学生分散在全国各地，量大面广，再加上工学矛盾，将所有学生全部集中到高校实验室来完成真实实验不太现实，而很多校外学习中心因场所或仪器设备缺乏不能提供真实实验的教学条件，导致现代远程高等教育照搬传统真实实验教学模式存在难以实施的困难，实验教学无疑成了现代远程高等教育的薄弱环节。为此，迫切需要开发适用于现代远程高等教育的网络实验教学资源。

一　网络实验教学资源的主要形式及特点

现代远程高等教育网上实验常见的形式主要包括演示实验、虚拟实验与远程控制实验，与之相对应的网络实验教学资源包括演示实验教学课件、虚拟实验教学系统与远程控制实验教学系统。

1、演示实验教学课件

演示实验教学课件是指将真实环境中的实验教学过程拍摄成录像后制作的实验教学课件。这样的演示实验教学课件，既有教师讲解，又有教师对整个实验的演示操作过程，效果直观形象，同学们可以在网上学习演示实验教学课件，并按照实验要求完成实验报告。如此使学生掌握整个实验的目的、内容、步骤以及操作过程，加深对理论知识的理解，特别演示实验教学课件还可以展现实验室中难以观察到的实验现象及与之相应的实际应用，扩大了学生的视野，开阔了学生的思路，能够取得真实实验不能取得的一些功效。演示实验教学课件投入成本低，制作周期短，虽然缺乏学生亲自操作实验与读取实验数据的过程，无法达到和真实实验教学相同的效果，但还是能够为学生提供如同在实验室观看实验一般身临其境的感受，使学生对实验有一个全面的了解与认识，因此可以作为目前现代远程高等教育实验教学的一种非常重要的教学资源。

2、虚拟实验教学系统

虚拟实验教学系统是指利用计算机技术、仿真技术和虚拟现实技术等在计算机上建立虚拟实验室环境，提供可操作的虚拟实验仪器，使学生在互联网上通过接近真实的人机交互界面完成实验，同时提供网络实验教学的一体化管理功能。如北京邮电大学已开发出计算机网络、信号与系统、电路分析、数字电路、模拟电路、高频电子线路、Linux操作系统等虚拟实验教学系统。虚拟实验教学系统一方面允许网络学生同时在线操作实验，另一方面可以将复杂的实验过程抽象化，将实验仪器简单化，大大提高了网络实验的可操作性。但是虚拟实验本身存在一定问题：一，虚拟实验只能模拟出验证类实验，所得到的数据多为预先设计好的；二，无论采取哪种技术都将不同程度的面对交互性不足、控件下载或开发维护费用高等难题；三，难以完成大量实验的快速更新和修复，加大了现代远程高等教育网络实验教学资源的开发费用。

3、远程控制实验教学系统

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中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)25-7151-03

MCS Network Monitor System

LI Dong

(Jimei University, Xiamen 361021, China)

Abstract: In domestic, uses the optical fiber to receive right of residence(fttb+lan) to the building ether the technical wide band network is the present wide band network one mainstream way. In it’s operation process, the management which to the wide band network equipment, the correspondence link and the equipment exterior uses is one kind of regularity and the essential work. The paper design proposed in the engine room management's network monitor and control management system management system, proposed one solution way for the present domestic commonly used wide band pattern's network monitor and control. It based on receives MCS network management module gathering the network data, uses in monitoring the network state. And coordinate network management system when the breakdown appears starts the alarm system, achieves to the network equipment, the information link and the external environment management and the control.

Key words: network monitor; NAT(network address translation) penetration; state alarm; device management; high speed data memory

网络系统规模的日益扩大和网络应用水平的不断提高,一方面使网络的维护更加困难;而另一方面,如何提高网络性能成为网络系统应用的主要问题。虽然可以通过增强或改善网络静态措施来提高网络的性能,但是作为网络管理人员或者网络运营商,对网络运行中设备状态的情况的监控和数据的走向,才能对自己所处的网络有所把握。

目前在对宽带IP网络进行管理中,主要采用SNMP(简单网络管理协议)的方案进行管理。而SNMP在网管功能上主要是实现对设备功能的远程控制和告警,并且往往是被集成在网络设备中。虽然这种带内管理的方式一般不会对网络的性能带来太大的影响,但是其轮询机制所固有的缺点限制了被管节点的树木和操作响应时间,决定了该体系结构不适合用于大型网络的实时管理,同时这种技术的实现也需要网络设备具有相应的功能支持,大大提高了设备的造价,在大型宽带网络建设中也难于被大量采用,因而目前一般只在三层以上的网络设备上支持SNMP,大量的用于在社区一级的二层网络设备则尚不具备挂接功能,这些设备成为了网络管理中的一大黑洞,特别是对无人值守机房的监控始终是网络管理中难以解决的一大问题,并直接影响了网络的质量和网络服务水平的提高。此外,在网管功能上,SNMP方案所注重的也只是对网络设备自身功能的控制和管理,对网络和设备周围的环境状况也尚缺乏相应并且同样是非常重要的监控功能。

1 系统设计

1.1 传统意义的网络管理模式

按照国际标准化组织(ISO)的定义,网络管理是指规划、监督、控制网络资源的使用和网络的各种活动,以使网络的性能达到最优。一般而言,网络管理有五大功能:失效管理、配置管理、性能管理、安全管理和计费管理。目前有影响的网络管理协议是SNMP(Simple Network Management Protocol,简单网络管理协议)、CMIS/CMIP(the Common Management Information Service/Protocol,公共管理信息服务和协议)和RMON(远程监控)。

1.2 网络监控系统的设计

网络监控系统的软件解决方案是依托mcs型网络硬件模块基础上,实施对设备的监控管理。MCS网络监控管理系统(网络版)旨在于让网络宽带运营商、网络宽带集成商、网络宽带应用商以及网吧通过该软件监控当前网络状态、网络质量以及一系列的告警事件,还可以控制某些设备的通断、流量和温度上限,也可以通过软件直接控制公司自行生产的交换机、光电转换器、光纤收发器等网络产品。因此,本文主要从软件角度,分析和介绍网络监控的解决方法和软件的实现。同时,将简单的介绍一些硬件设计内容,但不作为课题的重点。

1.3 系统可行性前提的研究

监测系统智能化针对FTTX+LAN方式的宽带对网络实时管理监测,在需求设计时,对其功能的实现,预期能达到以下要求:

功能方面:能够收集并处理由理想MCS网络管理模块发出的UDP数据包,实时监控当前网络状态并在记录和分析网络运行状况,生成图表以供查阅,该系统需具备报表打印功能。

数据输入来源:MSC网络监控模块。

数据类型:UDP

单个数据包包含:129字节

输入频度:高

最高频度:每个MSC模块每秒1个数据包。

最高并发数:1000(个)

系统关系:数据输出内容包括MSC网管模块所发UDP数据包全部内容,以及透过NAT的IP和Port。IP和Port用于和MSC网管模块建立连接。该数据输出产生频度高,输出数据直接存放到数据中心,该数据中心由一台或多台高级服务器组成。网络监控模块按照系统设定的时间参数定期向服务器发送一个含有模块自身信息和设备信息的信息包,服务器获取到信息后进行处理,将获得的信息存入数据库中对应的数据表。需求设计中将客户端、数据库和服务器完全分离,对于网管人员所在的客户端,可以根据库中记录直接向MCS-1、MCS-2模块发送连接命令,绕过服务端,避免了不必要的性能损失。

图1中所示公网地址,是指合法的IP地址,它是由NIC或者网络服务提供商分配的地址,对外代表一个或者多个私有地址,是全球统一可寻的地址。

1.4 处理流程和数据流程

由图2可见,系统设计分为三个部分:

1) 网络监控系统SERVER端。完成接收数据,和数据分解功能,并存入数据库;

2) 网络监控系统CLIENT端。实现报警监控,系统功能分级操作,控制MCS模块;

3) 网络监控系统数据库。用于数据存储,部分数据处理。

1.5 硬件模块的功能

1) Switch Link指示功能

2) Module Running 指示功能

3) Communication Status 指示功能

4) 自动向中央监视系统报告通路时延(通过ping测试)、本模块ID、位置和IP信息

5) 透明串口管理。

1.6 软件系统功能实现

系统主要功能包括三个部分:管理功能、监测和控制功能、报警和记录功能。

数据汇集模块的主要功能是进行数据传输和转发,一方面它将数据采集前端送来的数据进行打包处理,按照TCP/IP通信协议将数据发送给数据库开发模块(数据库服务器),另一方面将远程监控中心发出的各种命令转换成符合下层传输规则的控制命令,利用串行口通信,指挥数据采集前端机进行工作,如利用一台PC计算机来进行数据处理,通过串口与数据采集模块中的通信接口连接,采用了总线结构方式,一台计算机可以挂接多台底层单片机,而通过调制解调器(或网卡)与局域网连接,实现与上层数据库开发模块的数据交换。

对具有RS232串口的设备进行远程控制:控制台服务器发出控制信号,控制信号通过网络传到该监控装置中网络芯片的缓冲器(BUFFER)中,CPU从中读出控制信号进行判断处理,然后传给I/O接口单元进行电平转换后,再送至RS232串口,实现对设备进行远程管理。

温度检测,是通过温度传感器对设备的环境温度进行测量后,将温度信号送至CPU,由CPU将此温度信号数据通过网络芯片传送到网络中,最后送至控制台服务器,由控制台根据所设定的安全温度范围判断是否给出报警的信号。

输入/输出采集控制,是通过监控装置中设置的输入/输出接线端子实现的。其中的输出端子可用作远程控制开关,如远程控制空调器的开关等;对输入端子的应用中,例如将一路输入开关量设置为用作门磁监控时,当被监控门磁被非正常打开后,一个高或低的电平即会传入监控装置中的CPU,CPU对其处理后再通过网络芯片传送到网络中,控制台服务器收到该信号后,就会对其给出报警,并产生记录。在进行远程控制时,由控制台服务器发出一个控制指令,通过网络传送给该监控装置,监控装置通过其网络芯片接收并读出送至CPU,CPU对该指令信号进行处理后发送到开关量的输出端口,实现对所连接的设备进行控制。

根据对网络实行监控的目的和需要不同,监控模块上诉结构形式的监控器与相应的操作和控制软件或程序相结合,可以对网络实现多种方面的管理、监控和报警、记录等功能。当网络设备实现报警信息时,设备所在区域即能自动显示,便于对网络设备的管理和对故障的排查。对网络的管理可以实现诸如包括如被管理设备的工作状态、安装位置、设备类型、型号、网络时延、环境温度等被管理设备的信息;包括ID、IP地址、网关地址、版本等网络监控器的信息;包括用户的帐号、IP地址等用户信息;以及包括门磁开关状态和用户自定义控制线状态的信息等,网管中心可以通过网络监控装置所反馈的这些信息,可以随时查看设备的工作状态,能够对有CONSOLE接口的网络设备进行控制和/或设置,如开/关交换机端口,读取UPS设备信息等。在检测和控制方面,其还可以实现对网络通断的监测,通信时延的监测,环境温度的监测,门磁监控,以及用户的自定义监控,如用户所希望的对机房空调、排风扇、采集防盗报警器信号等自定义的远程控制操作。对设备掉线、温度超标、网络时延过大、设备箱(或机房)开关门等多种情况同时还能根据所设定的值自动告警和或生成告警数据库。

1.7 界面设计

根据需求分析所定义的模块对有界面的页面进行设计,由于篇幅限制,不一一列举。

用户管理界面共分六个主要部分:菜单项命令、工具栏、区域管理栏、设备管理信息栏、设备信息栏和系统状态信息栏。

各标题栏的含义:

状态:网络监控器当前工作状态。用三种图标标识三种设备,不同设备分别用三种颜色表示其工作状态(具体含义见状态栏)

监控器ID:网络监控器序列号

被监控设备名称:被监控设备的名称

安装位置:网络监控器的实际安装位置

网络时延:网络监控器到服务器的网络传输时延

环境温度:网络监控器所在的环境温度

2 结束语

网络监控系统在设计中征求多家宽带网络运营商的意见,备掉线告警、温度监控、设备箱开关门的监控、机房设备监控等,是通用的SNMP网管方案所无法实现的,更符合运营商的需求。尤其在对低端设备的管理上具有很高的性价比,对任何具有10/100M以太网端口的设备(如交换机、HUB、光纤收发器等)都可实现管理。具有更易用、更实际、更直观、成本更低等特性。对无人值守机房的监控历来都是网络管理中的难题,安装网络监测器后,机房设备和机房安全都可以很直观地监测和控制,力求实现真正的远程管理。将网管模块与目前的SNMP网管方案相结合,可以对全程网络提供更为方便的管理效果。

参考文献:

[1] Satzinger J W,Jackson R B,Burd S D.系统分析与设计[M].北京:机械工业出版社,中信出版社,2002:87-112.

[2] Miller M A PE.用SNMP管理互联网络[M].3版.北京:中国水利水电出版社,2001:15-23.

[3] Stevens W R.TCP/IP 详解 (卷 I:协议)[M].北京:机械工业出版社.2000:223-230.

[4] 蒋兴东,陈棋德,印敏,等.Windows Sockets 网络程序设计大全[M].北京:清华大学出版社.1999,68-70.

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中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 16-0046-01

本文以远程监控液体混合机为例，运用ifix上位机组态软件制作界面，采用OPC技术对数据进行采集，实现监控现场液体混合机设备运行参数的检测、报警数据的显示、相应报表的生成，并对系统做了优化，为了避免意外的发生，提高系统稳定性，用户可以通过登录WEB浏览器，就可以轻松方便地查看并控制液体混合机的工作状态，根据用户的需求对液体混合机中水泵的抽水量、设备运行状态、运行效率等进行调整和控制。

一、内容

二、液体混合机控制系统的功能分析

本控制系统由五大部分组成：流水灌部分、混合灌部分、抽水机组(电机、水泵)部分、传感器部分、测速计量部分。控制系统中要求对三种液体混合比例进行较为准确的控制，因此第一种液体流入混合灌中，液体搅拌机工作，搅匀液体，等液位达到一定高度，液面传感器，检测到停止第一种液体继续流入，第二种液体开始流入混合灌中，达到一定高度，关闭第二个流体灌，开始流入第三种液体，搅拌机一直出入工作状态，搅匀液体直到混合灌满结束，此时水泵开始工作，将混合灌混合好的液体抽水，输送到目标地。在此过程中对每个流体灌温度、流速、电磁阀的状态、混合灌液位、搅拌机运行状态、水泵转速等进行监控，对于水泵的转速可以进行远程控制，写入PLC控制模块，来调节适当的转速，满足控制要求。

三、制作的部分控制画面

四、总结

本论文通过“液体混合机控制系统”项目，将现场的各类实时数据、画面等信息接入网络服务中。实现工控组态软件的动态实时监控。系统实现了实现远程用户通过标准Web浏览器对实验现场组态画面的监测，并具有操作简单，维护方便等优点。

参考文献：

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Hands-On Universe(HOU)是由美国加州大学伯克利分校的Carlton R. Pennypacker 博士倡议发起的，它是基于国际互联网，以动手实践为特色的天文教学活动。20世纪90年代，加州大学伯克利分校天文系的大学预科必须先修基础天文课程。这些课程开始是在课堂里由老师按书本讲义授课，后来逐步发展为老师把讲义放在网上由学生自学，老师定期给学生面授或解答问题，再后来为了方便学生实习，他们就与大学的天文台合作，把望远镜连接到互联网上，提供学生从网上操作使用，进行观测并提交结果。经过近10年的发展，这种基于互联网的，集成了各种教学资源（教材、实践指导、软件、数据库、望远镜、终端设备等）的网络教学方式逐步完善并被广泛采用，因为它不仅能让学生通过网络使用各种天文专业资源，让学生在实践中提高对科学的兴趣和理解，而且节约了人力、物力，同时也使天文教育得到最大限度的普及。

以上种种原因都使这种新颖的教学方式得到大大的推广，也引起了教育界广泛的关注，慢慢从大学扩展到中学，而这种教学形式也被命名为Hands-On Universe。

美国人称一个“Hands-On”的人意思是说他是一个“工作者”，也就是说，他通过动手去“做”某件事来了解和认识事物的本事。那么Hands-On Universe的意思也就是说学习者通过动手实践，亲自去操作、观测、获得数据、处理结果等（做天文学家同样的事情），了解天文知识，理解科学概念。这种学习方式使学习不再是一件枯燥的事情，而是一件轻松愉快的事情，不仅大大激发了学习者的兴趣和求知欲，而且可以大大发挥学生的想象力和创造力。

为实现这一目标，HOU通过一整套形式多样的教学节目（包括教师、教材、教学软件、基于互联网的教学平台和操作真实望远镜观测等），使具有初级文化程度的学生通过学习课程、动手操作（远程望远镜）、进行观测、获取观测结果、利用共享软件对数据进行分析处理、完成作业或提交论文等过程，达到学习天文知识，研究天文问题，理解天文科学的目的。

在过去的十年里，在美国国家科学基金会（NSF）、国防部和能源部等基金的资助下，HOU不断发展并完善。现在HOU拥有遍布全球的远程控制望远镜设备，并可利用虚拟天文台的大量丰富的数据库资源。这些网络资源都可以通过国际互联网在该组织内部共享。HOU也积累了大量的系统内部的观测资料和教学经验，目前，HOU的教学方式已经推广和发展成可以供天文研究者、教师或学生通过互联网络，操作网上开放的专业天文望远镜，进行实际观测，并对取得的数据、图像等资料进行分析研究的科研教育平台。学生可以把从望远镜获得的观测图像下载到教室里的计算机上，再使用强有力的HOU图像数据处理软件，来观察分析这些资料，从而获得比书本上更生动有趣的知识和概念。

HOU走进中国

受GHOU组织的委托，国家天文台代表中国成功申办了2005年GHOU 国际研讨会。这得到中国天文界，特别是北京天文学会、国家天文台、北京天文馆、北京大学、北京师范大学、中国天文学会普及委员会、天好者杂志社等单位的大力支持。

2005年GHOU国际学术会议主要内容为: 介绍可用于天文教学和远程操作的大型天文设施（望远镜等），交流基于互联网的天文教学与培训环境的开发应用，现场演示远程观测、网络教育资源平台的使用等，为发展我国网络天文研究与教学环境建设，远程教学与观测等技术，提供了良好的机遇。

2006年HOU的国际研讨会在法国普罗旺斯天文台举行，中国派出了天文和教育代表团参加会议并讨论在中国引入HOU的教学方式，共享全球HOU的教学资源，发展中国HOU的具体方案。鉴于中国HOU和远程天文教学的迅速发展，国际HOU组织决定于2007年7月（下一届GHOU国际研讨会之前）在中国召开环太平洋地区HOU教师培训国际会议，旨在探讨HOU师资的培训和资源的共享利用。

远程天文教育工作方案

由国家天文台牵头的中国HOU计划得到了北京教委远程教育网的重视和支持， 2006年6月6日，新成立的远程教育专业委员会率先在北京远程教育网上开展了远程教学天文台试点教学工作。该项计划将按国际HOU标准构建能够与国内国外共享的硬件和软件教学资源和环境平台，从北京远程教育网辐射到全国的网络教育平台，最大限度地拓宽和延伸接受天文远程教育的受益群体。

过去由于条件限制，只能利用简陋的仪器和场地进行普及教育中的实践活动，现在利用强大的计算机和网络技术，可以充分集成国际国内（专业与业余）的望远镜和软件数据信息等资源，为社会公众和学生及广大爱好者提供丰富多采形式多样的天文知识与亲临其境动手实践的机会，也能为学习实践者提供切实的现场指导和帮助。

中国HOU组织通过利用连接在国际互联网上国内外的望远镜、教学、软件、数据、信息等资源，以及国内社会上（各学校、场馆）尚没有有效利用的各种资源，组成了一个基于北京教委远程教育网络的天文普及教学平台。利用这个平台开展天文普及教育，提高受益群体的科学素质和对天文学的兴趣爱好。

从北京辐射到全国，使有条件的大中小学校学生，经过远程天文教育，获得系统、全面、新颖、实用的学习、培训和指导，能够掌握天文基础知识、了解到国内国外天文发展的历史和现状、拥有实际仪器的操作经验和技能、获得实际的天文观测结果，从而提高科学素质和对天文知识的兴趣爱好。

具体操作方案如下:

建立远程天文教育网上资源共享平台。

利用国际HOU系统的共享网络资源（望远镜、终端仪器、计算机、教材、软件、数据库等）和国内各大中小学校的教学设备（望远镜，配套仪器），配和在网上从事实践教学的，针对不同层次受众的培训指导课程，使全国各地的小型望远镜即可独立使用，也可联网使用，实现真正意义的资源共享。

建立远程天文教育网上教学平台。

该平台则提供天文知识库、实践观测指导、数据处理指导、组织示范课程等功能。

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【关键词】WEB 开放实验室 信息系统

随着计算机和互联网技术的飞速发展，人类进入到了一个崭新的时代，也就是信息时代，那么如何获取信息和管理信息就成为一个新的问题。要想从根本上解决高校开放实验室所存在的问题，就必须要研究开发一套新的管理信息系统来辅助开放实验室管理，目前很多高校并没有认识到开放式实验室管理系统对于学校学生质量的提升，所以在开放实验室方面一直都处于待开发期。开放式的实验管理系统可以为学生提供实验选课的网上平台，学生可以任意在任何一台计算机上获取实验中心的各项信息，并且可以按自己的兴趣对实验进行预约等，这能够很好的促进学生的学习主动性。并且这个系统可以给教师的教学提供很大的帮助，从而提高了实验管理水平。

1 WEB技术的概述

WEB也可以称为WWW，也就是万维网，它是用于、浏览、查询信息的网络信息服务系统，有很多的遍布在各个不同区域内的WEB服务器和能够浏览网页的客户端组成，是一个典型的分布式的应用结构。在WEB应用中的每一次的信息交换都必须要涉及到服务端和客户端，所以，WEB开发技术也可以分为服务端技术和客户端技术这两种。WEB自建立开始到现在已经成为社会大众最为流行的，并且受到热烈欢迎的一个信息检索服务系统，通过WEB服务器把互联网上现有的资料全部连接起来，使用人员能够在互联网上查找到已经建立WEB服务器的所有站点提供的超文本以及超媒体资源文档[1]。WEB之所以能够这么流行，是因为它可以在一个页面上同时显示色彩丰富的图形和文本性能，并且WEB非常易于导航，只需要从这个链接跳转到另一个链接，就可以在各页面进行浏览。还有就是WEB是一个超文本信息系统，只需要鼠标点击所需要的链接即可，并且WEB跟平台是无关的，对系统平台没有限制，WEB是分布式的、具有新闻性的、是动态的，这些都是WEB的特点。

2 开放实验室管理信息系统

实验室管理管理的计算机化和信息共享化以及实验过程自动化都是有重要意义的，不仅能够有效的提高管理的自动化水平，还能够提高教学的质量，更好地提高学校的教学质量。

2.1 开放实验室管理信息系统的原则

首先是开放性，为了保证系统的开放性必须要使用世界主流的硬件平台和软件平台，以保证系统的开放性能够很好的展现。再有就是灵活性和可拓展性，系统具有灵活性和可拓展性能够高效率的适应后期的实验管理变化的需求。建立的系统必须是安全实用的，系统的安全管理能够保障其他系统的安全，当然系统必须是实用的，这能够有效的提高实验室工作效率，对于管理水平也能够积极的产生作用。

2.2 开放实验室管理系统必须具备的功能

首先需要建立全校实验室计算机网络，以保证信息资源的共享，并且建立数据库，以便能够集中的存储实验室管理和使用信息。还有就是必须要能够支持教师实验要求的网上提交，自动的安排实验室并且能够自动的获取学生的实验结果。

2.3 开放实验室管理信息系统的方法

建设实验室管理信息系统必须要先进、完善、高效，并且建立的系统必须要是针对当前高效实验中心的实际需求，还应该考虑到是否能够适应未来的长远发展。

3 实现WEB开放实验室管理信息系统

首先要实现实验室预约管理系统，设置完善的预约实验室网站，可以分为班级预约和个人预约，班级预约是针对教师的，个人预约则是针对学生的，在教师或者学生输入相关信息后，可以对实验室进行预约并查看[3]。计算机将会自动的出示预约信息，并告知教师和学生。第二实验前进行刷卡登录，进行试验时学生借助于条形码采集设备输入自己的学号，登录后按照系统显示出刷卡分配的结果进行实验。第三实验台远程控制，建立远程控制系统能够对实验室的事实情况进行监督，以防有人故意毁坏实验室设备，这种远程控制系统由PC前端控制器、分配器等模块组成。还有进行实验台监控管理和系统管理等方式来实现WEB开放实验室管理信息系统，这些方式都能够有效的帮助开放实验室管理信息系统的实现，不仅能够提高高校的信息管理系统，还能够提高学校的教学质量。

4 结语

基于WEB开放式实验室管理信息系统是一个相对比较复杂的综合管理信息系统，这一系统的建立能够有助于高校开放实验室的管理，这种系统是利用了现有的实验室资源，在校园网上实现了开放实验预约，对于学校的师生来说能够更加灵活自主的安排实验课程，简化手续，节省大量时间，可进一步提高学校的实践教学质量。

参考文献

[1]赵永生.高校科技管理信息系统的设计与实现[J].科技信息，2011（13）.

[2]黄海艇.高校计算机设备政府采购存在的问题及对策[J].宁波大学学报（教育科学版），2011（06）.

[3]何金枝.基于Web的毕业设计（论文）管理系统的设计及应用[J].计算机与现代化，2012（08）.

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机电一体化技术是面向应用的跨学科的技术，它是机械技术、微电子技术、信息技术和控制技术等有机融合、相互渗透的结果。

1机电一体化技术的发展状况 1.1 数控机床的问世,为机电一体化技术的发展写下了历史的第一页; 1.2 微电子技术为机电一体化技术的发展带来了勃勃生机; 1.3 可编程序控制器、'电力电子'等的发展为机电一体化技术的发展提供了坚强基础; 1.4 激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使机电一体化技术的发展跃上新台阶.

2机电一体化技术发展方向

机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 2.1 数字化

微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 2.2 智能化

即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。论文参考网。随着模糊控制、神经网络、灰色理论 、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 2.3 模块化

由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 2.4 网络化

由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。 2.5 人性化

机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受。

2.6 微型化

微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(Micro ElectronicMechanical Systems，简称MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。

2.7 集成化

集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。 2.8 带源化

是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。论文参考网。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 2.9 绿色化

绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。

3 典型的机电一体化产品 机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。典型的机电一体化基础元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。论文参考网。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。

4 机电一体化的技术应用

在重工业企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。

4.1 智能化控制技术(IC)

由于重工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经 网络等，智能控制技术广泛应用于重工业企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、冷连轧等。 4.2 分布式控制系统(DCS)

分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能将越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性，是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 4.3 开放式控制系统(OCS)

开放控制系统(Open Control System)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。 4.4 计算机集成制造系统(CIMS)

重工业企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前重工业企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代重工业生产的要求。未来重工业企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的经济效益，提高了企业的竞争力。

4.5 现场总线技术(FBT)

现场总线技术(Fied Bus Technology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如4～20mA，DC直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致DCS的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器和现场就地控制站等的发展。 4.6 交流传动技术

传动技术在重工业中起着至关重要的作用。随着电力、电子、技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用，同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。

综上，我们不难发现机电一体化技术在现在的社会生产中占据了越来越多的行业和领域，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。

【参考文献】

1李建勇. 机电一体化技术[M]．北京：科学技术出版社，2004．

2张华． 机电一体化技术应用[M]． 北京：电子工业出版社，2002．

3芮延年． 机电一体化系统设计[M]． 北京：机械工业出版社，2004．

4唐怀斌． 工业控制的进展与趋势 [J]．自动化与仪器仪表，1996（4）

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1.引言

目前手机GSM网络已经覆盖全国，且手机收发短消息的费用低廉，因此，为利用GSM手机的短消息收发功能实现多路远程数据收集带来了便利。本系统就是利用基于GSM系统的移动平台之间点对点的短信息业务，将移动通信与数据收集和数字传送功能能结合起来。

通过野外多个工程机械的单片机控制系统进行数据采样，再利用移动通信GMS网络的短信息功能完成对主控机的数据传送。这样使得施工单位，能够及时掌握前方的实时信息，对于配送原料的预测，工程进度监控，数据收集表格形成带来便利。

短信息的方式发送是移动通信系统增值服务的一种开发利用。其系统设计的关键是在单片机控制系统上添加，基于GSM系统的AT指令的开发来完成和移动通信模块之间的通信编程的。

2.系统结构

工程GSM短消息远程数据采集监控系统整体结构如图1所示，由西门子的GSM通信模块TC35，单片机控制系统电路，由传感器将采集到的信号通过A/D转换送至自带的大容量RAM中存放，然后可以由人工操作完成设置、显示、打印、上传数据传输等相应功能。在数传过程中，单片机通过判断按下的功能键，将存储在RAM中的数据块，按照运行时间、设备编号、数据组块、通过预设程序转换成ASCII码，再经过单片机TXD，RXD串口转换成RS232总线方式发送到TC35-GMS移动通信模块在施工主管方办公室接收主机又利用GSM-TC35模块将数据接收下来，将短信中的ASCII码还原成数值码，且调用预先设计好的报表格式保存起来。主管人员可以随时调阅查看或打印输出前方施工设施的所有信息，从而实现远程数据收集管理等功能。

GSM通信模块TC35短消息的收发，有两种方式，一种PDU格式，另一种TXT文本格式，由于数据采样不涉及到中文，因此本系统采样了TXT格式，其优点是传送数据信息量大（140字符/条），收发格式简单，命令操作灵活。

模块TC35与设备接口有三种方式：GSM-PC2、MCU-PC3、GSM-MCU。

我的系统中，前级采样端由于有232/485接口，采用了GSM-PC方式主机接收端：由设计的电路板为单片机串口收发TXD-RXD，所以采用了GSM-MCU方式。由于现场干扰强，因此采用了2400的波特率保证数据传输的可靠性。GSM通信模块收发均安装的是中国移动SIM卡，手机号码即是本系统的号码。

GSM-TC35常用AT命令介绍：本系统所用的功能AT命令如下表1所示。

3.系统硬件设计

硬件系统主控模块采用51系列的SST 89E516RD为CPU，西门子GSM通信模块TC 35i、串行AD 654、和128KEEPROM DS1245，DS12887时钟提供系统时钟，MAX813作看门狗。MAX485与2级通信设备互联，同时也与GSM通信模块TC35i完成数据传输。MAX232与串口打印机相连。另外扩展专用12位液晶数显屏，和6位按键。

这就是用户数据采集的远程控制的全部硬件构成。

4.软件设计

软件结构比较简单，单片机电路与模块的通信采用传统的主从式通信。软件的关键是做好GSM通信模块与单片机的接口以及可靠的数据采集。同时也可根据需要做出PC机的多路监控接收程序，数据的采集状况。以下是部分数传汇编程序：

MOV DPTR，#BPS；发送波特率2400

MOV R2，#12

LCALL S_GMS；串口发送程序

MOV DPTR，#Text；置文本格式

MOV R2，#10

LCALL S_GMS

L_B：MOV DPTR，#PHONG；发电话号码

MOV R2，#22

LCALL S_GMS

JNB RI，$

CLR RI

MOV A，SBUF

CJNE A，#">"，L_B

MOV DPTR，#0100H；发短信内容地址0100H

MOV R2，#80H

LCALL S_GMSX；外RAM串口发送程序SETB EA；

=== GSM命令表========

Bps：DB”AT+IPR=2400”，0DH；2400波特率

Text：DB”AT+CMFG=1”，0DH；TEXT模式Read：DB”AT+CMGR=”；//读信息

Erase：DB”AT+CMGD=”；//删除信息

PHONG：DB'AT+CMGS=”15102778052”，0DH；接收的电话号码

5.程序调试

可以先用串口调试工具软件测试TC35短信收发功能，然后编写程序，固化芯片。TC35在实际数据收发时一定要有足够等待时间，否则工作时会有丢失短消息的现象。

参考文献

[1]姜志海.单片计原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2010，1.