基于Intranet/Internet的嵌入式IP监控系统的研究

傅文博,王 敏

(1.山西大同大学数学与计算机科学学院，山西大同 037009;2.中北大学电子与计算机科学技术学院，山西太原 030051)

1 嵌入式IP监控系统结构

基于Intranet/Internet的嵌入式IP监控系统，按照实现功能结构先后可划分为三层.具体是：1、远程监控层;2、智能控制层;3、现场智能设备层.

远程监控层是系统的前端部分，主要负责系统数据的上传与转发.在智能控制器中创建基于B/S架构的数据库，数据从监控端采集上传至服务器，通过路由与交换设备和互联网进行联接，从而使用户通过本地Browser对网络运行的整个状况以及现场进行全时、全程监控.

图1 监控系统的结构划分

从远程监控层采集到的数据汇集在智能控制层，智能控制层的主要工作就是进行策略的制定、对过程参数进行鉴定、安装设计组态.该层整个功能由是嵌入式控制器完成的.这一层能够实现总线接口的转换，协调节点流量等作用.

图2 嵌入式IP监控系统WEB服务器的硬件结构

智能设备层的主要工作就是现场设备的实时控制和实时处理.包括系统控制逻辑的具体实施，该层一般是通过系统总线的方式进行安装和管理.基本的要求是可靠、稳定并有一定的冗余度.由于采用了总线结构，新的设备可以简便地续接在新增的网络节点上.

2 嵌入式IP监控系统WEB服务器的硬件结构

整个硬件系统也由主机与外设两部分构成，主机中主要由CPU芯片、SDRAM内存构成，外设由MPEG-4音视频编码芯片、大容量硬盘、Flash芯片、以太网络接口组成.MPC8250是MOTOROLA公司推出的PowerPC嵌入式处理器的常用型号.对从摄像头传送过来的视频数据进行压缩和编码的工作主要由MPEG-4音视频编码芯片完成，如图2所示.MPEG-4标准是一个分层标准，根据网络拓扑结构、宽带以及对实际情况中对图像质量的要求，应选用不同的分层可扩展性编码方案.

3 嵌入式IP监控系统 WEB服务器的软件系统

软件系统的主要设计是WEB服务器的软件设计，其中包括两大部分，分别是嵌入式操作系统软件与应用软件.

3.1 嵌入式操作系统软件

嵌入式操作系统具有是一类专用的操作系统，有着诸多方面的优点，如系统实时性、硬件相关性、软件固态化等.常见的嵌入式操作系统有Linux、Windows CE等，它是在根据系统需要对主操作系统进行适量裁剪和实时处理.

3.2 应用软件

如图3所示，是应用软件的主体架构.常见到的有摄像机控制模块、视频调度与传输模块、CGI程序、存储管理与调度模块、嵌入式数据库MSQL、WEB服务器等几个重要部分组成.

图3 嵌入式IP监控系统WEB服务器的硬件结构

4 嵌入式IP监控系统容错性设计

容错是非常重要的设计环节，对可靠性的要求将根据不同的应用场合有所不同.影响可靠性的因素来自两个方面，一是设备硬件的可靠性，另一是软件的稳定性及容错性.

网络冗余能够很好的承担容错的任务.它的实现方法就是在智能控制层服务器和客户端重构第二个物理网络，对于相同的过程数据，系统能够提供两条网络路径，如果一个网络路径连接出现不可逆转的中断时，控制软件就能够自动地切换到另一个网络路径继续沿着网络断点坚持工作.

5 WEB服务器监控系统网络安全设计

第一，就是要进行内网、外网的逻辑隔离.这种隔离一般是通过路由、交换以至VLAN等多种形式以实现;第二，严格划定内部IP地址段落，全网的访问权限主机访问都必须使用内部IP地址.对Web服务器进行登录地址验证，以保证内部信息资源的安全;第三，严格控制访问密钥管理验证.加强用户名、口令及用户权限的审计力度.最后在系统中建立监护人制度.一个系统管理员下达远程控制指令时，要有网络监护人陪同，以防止出现误操作.

6 结论

嵌入式远程监控系统是现代信息技术的一项十分重要的应用.开展嵌入式研究有着明显的现实意义.嵌入式与微计算机技术、网络通信技术和监控设备的发展为远程监控的进步提供了良好的支撑条件.将嵌入式技术、Ethernet和国际互联网技术的紧密结合，使得通过互联网对嵌入式工业控制系统进行远程监控成为自动化系统一种新的实现方法.

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