面向工业现场的嵌入式实时综合监控系统的设计

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随着嵌入式技术的不断成熟与发展,嵌入式系统已经越来越广泛地应用于工业生产中的各个环节当中,对工业生产现场的在线监控已经成为了其中的一个重要的应用领域。通过对工业现场各种信息的收集、处理和分析,可以准确地对工业现场环境,设备的运行状态等进行实时的监控,从而提高生产工作效率,增强生产安全保障,节省能耗,提高经济效益。 传统的监控系统一般都是通过工业计算机来进行信号采集和处理,并通过工业总线进行传输。这些系统监控手段单一,且在实时性,稳定性,体积,成本等方面都与市场的要求有相当大的差距。随着视频压缩软硬件技术的不断发展,面向工业现场的视频监测已经具备成熟条件,人们可以通过获取视频图像对生产现场情况有最直观和全面的掌握。与此同时,伴随着3G浪潮的到来,无线传输技术必将更广泛地应用于监控系统中去,使监控系统的使用更加灵活。 本文讨论了一个面向工业现场的嵌入式实时综合监控系统——EIMCS。EIMCS可以实时地对工业现场以及生产设备进行视频图像和各类传感器信号的实时采集和处理,并通过Internet和CDMA公众无线网进行远程传输,提供给远程的监控者。 文中首先介绍了对EIMCS系统功能需求的分析,并在此基础上讨论了系统的器件选型方案,进而提出了系统的软硬件总体设计方案,然后具体介绍了EIMCS中三个重要的功能子系统——视频采集与处理子系统、多通道信号采集与处理子系统以及远程通信子系统的设计。 文中对EIMCS的实时调度特性需求进行了分析,并据此提出了一种适合本系统中混合任务集的实时调度算法。算法首先利用带宽预留机制将系统中的非周期任务转化为周期任务,然后采用一种与EDF相似的策略求解满足所有硬实时任务时限的调度,最后采用分枝界限法对调度进行优化,以获得使所有软实时任务lateness最小的调度结果。 文中最后介绍了对系统进行的运行测试,并对系统的性能进行了分析与评价。
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