淺談在機(jī)房監(jiān)控中嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)用論文
在計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用下，嵌入式系統(tǒng)扮演著重要角色.基于STM32嵌入式系統(tǒng)就是將實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，使其具有高性能的網(wǎng)絡(luò)化、智能化的技術(shù)特點(diǎn)，這樣的嵌入式系統(tǒng)在機(jī)房遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，將大大提升其技術(shù)性和可靠性，進(jìn)一步推動(dòng)了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在安全監(jiān)控、生產(chǎn)過程監(jiān)控等領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展，提高了其社會效益和經(jīng)濟(jì)效益.
1嵌入式系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)
嵌入式系統(tǒng)是用來控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置入式系統(tǒng)，是以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)，對系統(tǒng)功能、可靠性、成本、體積和功耗等方面實(shí)行嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng).嵌入式系統(tǒng)是一種專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，作為裝置或設(shè)備的一部分，主要包括硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件層.
通常意義上，我們所說的嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)控制程序存儲在ROM中的嵌入式處理器控制板.嵌入式系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在:系統(tǒng)內(nèi)核小(比如ARM系統(tǒng)的STM32分布式系統(tǒng)，內(nèi)核只有15 K，幾乎不占內(nèi)存，所以設(shè)計(jì)中經(jīng)常應(yīng)用此特點(diǎn)進(jìn)行較復(fù)雜的功能控制)、專用性強(qiáng)、系統(tǒng)精簡、高效實(shí)用性軟件輔助、嵌入式軟件要滿足互換性要求、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具和環(huán)境、使用壽命長、體積小不占用空間等.有了這些技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，使得嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加開放，更利于維護(hù)管理和更廣地?cái)U(kuò)展性能.
2基于STM32嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢
2.1正確的專業(yè)技術(shù)定位
嵌入式系統(tǒng)是多種技術(shù)的融合，它將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、電子技術(shù)和各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合，基于這一點(diǎn)決定了它必然具有技術(shù)與資金密集、產(chǎn)品與技術(shù)高度分散、創(chuàng)新余地很大的特點(diǎn).因此，引入嵌入式系統(tǒng)，必須給該系統(tǒng)一個(gè)正確的專業(yè)技術(shù)定位.Palm公司生產(chǎn)的具有Palm OS操作系統(tǒng)的產(chǎn)品之所以在PDA領(lǐng)域一度占據(jù)高達(dá)90%的份額，就是由于其立足于個(gè)人電子消費(fèi)品，著重發(fā)展圖形界面和多任務(wù)管理的原因.由于風(fēng)河的Vxworks具有其良好的可靠性和實(shí)時(shí)性，所以被廣泛地應(yīng)用在通信、軍事、航空、航天等高精尖技術(shù)領(lǐng)域中.
2.2利于開發(fā)成本低
嵌入式系統(tǒng)必須根據(jù)用戶對嵌入式產(chǎn)品的應(yīng)用需求對軟硬件進(jìn)行相對的裁剪，使產(chǎn)品的功能、成本、可靠性達(dá)到用戶的要求.因此，在能建立相對通用的軟硬件基礎(chǔ)上開發(fā)出適應(yīng)各種用戶需要的系統(tǒng)，是一種新的發(fā)展模式.STM32具有高性能、低成本、低功耗特性，片上資源豐富，處理能力強(qiáng)大.目前嵌入式系統(tǒng)的核心往往是一個(gè)只有幾字節(jié)到幾十字節(jié)(K)微內(nèi)核，需要根據(jù)實(shí)際的使用要求對功能擴(kuò)展或者裁減.由于微內(nèi)核能夠提供任務(wù)、線程、交互進(jìn)行通信以及內(nèi)存管理等服務(wù)，使得這種擴(kuò)展或者裁減能夠非常順利地進(jìn)行.
3基于STM32嵌入式系統(tǒng)在機(jī)房監(jiān)控中的系統(tǒng)構(gòu)架
3.1機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)總體構(gòu)架
一般而言，嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)架可以分成4個(gè)部分:處理器、存儲器、輸入輸出(I/O)和軟件.根據(jù)機(jī)房結(jié)構(gòu)的具體應(yīng)用和其特殊作用性，將嵌入式設(shè)備應(yīng)用軟件和操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)為緊密結(jié)合機(jī)構(gòu)，這也是嵌入式系統(tǒng)不同于一般PC操作系統(tǒng)的不同之處.基于 STM32嵌入式系統(tǒng)在機(jī)房監(jiān)控中的系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示，機(jī)房整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)包括配電系統(tǒng)、空調(diào)、消防等設(shè)備子系統(tǒng)、嵌入式設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和各站點(diǎn)監(jiān)控中心等.
3.2各組成設(shè)備的特點(diǎn)及相關(guān)技術(shù)應(yīng)用
如圖1所示，消防系統(tǒng)、空調(diào)指示器、漏水檢測等設(shè)備子系統(tǒng)都經(jīng)過專門規(guī)劃設(shè)置，在建筑承建期間被安裝在機(jī)房內(nèi)部的，它們之間通過數(shù)據(jù)傳感器或通信訊號建立聯(lián)系，并通過嵌入式設(shè)備端口及時(shí)上傳或反映實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，其中這些信息主要包括設(shè)置功能報(bào)警、實(shí)施檢測等功能.而嵌入式系統(tǒng)核心組件——嵌入式設(shè)備，不但要完成子系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)分析工作，還要將整理、處理后的信息存入數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)實(shí)際需要反饋給相關(guān)子系統(tǒng)，它的設(shè)置一般通過常用TCP/IP協(xié)議即可隨時(shí)訪問，工作人員不僅可通過LAN調(diào)用程序，而且還可通過WAN實(shí)施機(jī)房的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能.
4分析具體功能模塊技術(shù)應(yīng)用
基于STM32嵌入式系統(tǒng)在機(jī)房監(jiān)控中的應(yīng)用，主要實(shí)現(xiàn):日常管理監(jiān)控、系統(tǒng)管理檢測、系統(tǒng)運(yùn)行安全及門禁管理四大功能模塊.這四種功能模塊互相協(xié)調(diào)配合，共同對系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和實(shí)時(shí)保護(hù)，然而又各具權(quán)限，使四種功能獨(dú)立運(yùn)行，即使一種出現(xiàn)問題，不至于影響其他模塊功能.
4.1日常工作的管理監(jiān)控功能
首先工作人員根據(jù)權(quán)限可直接調(diào)用系統(tǒng)程序，包括監(jiān)控界面、日期時(shí)間畫面、有效界面的快進(jìn)和后退，特殊界面的放大和縮小等，正因?yàn)橛辛诉@些簡單的操控功能，使得我們可以及時(shí)查看設(shè)備運(yùn)行、員工工作情況等.其次可對遠(yuǎn)程界面進(jìn)行設(shè)置，如特殊性事件，日期標(biāo)注等形成重要記錄界面存儲于文件夾中，高效的實(shí)現(xiàn)各個(gè)界面切換，完成各個(gè)時(shí)間段不同工作狀態(tài)的監(jiān)測.再次，嵌入式系統(tǒng)還可對以往的界面進(jìn)行選擇性保留，刪除無用界面等操作，有效減少了設(shè)備運(yùn)行負(fù)擔(dān).這些功能的應(yīng)用大大節(jié)約了人員配備問題，實(shí)現(xiàn)了無人看守實(shí)時(shí)監(jiān)測并記錄的工作方式，提高了工作效率.
4.2系統(tǒng)管理檢測功能
系統(tǒng)管理檢測功能是建立在有效設(shè)備、系統(tǒng)運(yùn)行基礎(chǔ)之上.首先，系統(tǒng)可根據(jù)運(yùn)行需要，選擇性啟用設(shè)備，降低設(shè)備無功功率的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，也可通過添加、刪除設(shè)備功能，實(shí)現(xiàn)有目的的設(shè)備調(diào)度，緩解一機(jī)多用的不安全因素.其次，系統(tǒng)內(nèi)部自動(dòng)記錄程序狀態(tài)，它可根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況隨時(shí)記錄，做到時(shí)間間隔均勻、事件記錄完整、報(bào)表詳細(xì)等，提供準(zhǔn)確信息供管理層參考和評價(jià).再次，可根據(jù)需要，設(shè)置頻率自定功能，有效地監(jiān)督設(shè)備及系統(tǒng)運(yùn)行，遇到不正常情況，及時(shí)啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，并記錄非正常狀態(tài)，較少設(shè)備故障，提高系統(tǒng)安全系數(shù).
4.3系統(tǒng)運(yùn)行安全功能
嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行安全一方面指系統(tǒng)設(shè)置層面，另一方面指的是用戶授權(quán)權(quán)限.系統(tǒng)設(shè)置層面，指的是各級監(jiān)控中心，只能對本監(jiān)控點(diǎn)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行密碼設(shè)置和修改，而基于機(jī)房的整體嵌入式設(shè)備則無權(quán)限訪問和修改.用戶授權(quán)權(quán)限是指嵌入式設(shè)備總管理員，根據(jù)工作需要授權(quán)相關(guān)責(zé)任人，負(fù)責(zé)一些系統(tǒng)監(jiān)控、計(jì)算機(jī)調(diào)度等方面的工作，系統(tǒng)會將臨時(shí)責(zé)任人使用流程保存紀(jì)錄，并有效傳送到數(shù)據(jù)庫，完成執(zhí)行操作等.系統(tǒng)運(yùn)行安全功能實(shí)現(xiàn)了一臺小小嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)服務(wù)整個(gè)區(qū)域的管理操作成為可能，并提高了系統(tǒng)安全要求.
4.4門禁管理功能
門禁管理功能是嵌入式系統(tǒng)在機(jī)房監(jiān)控中的重要應(yīng)用，它的系統(tǒng)和嵌入式設(shè)備有大量的信息傳遞和數(shù)據(jù)交換，將其設(shè)計(jì)成單獨(dú)模塊，也是基于此功能，可以更方便管理人員進(jìn)行操控.一方面可根據(jù)管理員信息，例如指紋、面部特征、語言、姓名等進(jìn)行詳細(xì)確認(rèn)，并經(jīng)系統(tǒng)分析計(jì)入數(shù)據(jù)庫，有效地管理人員流動(dòng)和建立考勤系統(tǒng).另一方面，門禁管理也可通過不同時(shí)間段，進(jìn)入被監(jiān)控機(jī)房的記錄進(jìn)行查詢，及時(shí)了解員工工作信息，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)適應(yīng)性和安全生產(chǎn)的要求.
5結(jié)束語
研究嵌入式系統(tǒng)在機(jī)房監(jiān)控中的技術(shù)意義重大，它可實(shí)現(xiàn)日常管理監(jiān)控、系統(tǒng)管理檢測、系統(tǒng)運(yùn)行安全及門禁管理四大功能，而且它的構(gòu)建結(jié)構(gòu)簡單，開發(fā)利用成本低，符合我們未來電子技術(shù)的發(fā)展方向，也是組成計(jì)算機(jī)應(yīng)用的重要部分.隨著軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)會被應(yīng)用于更多領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)完善的遠(yuǎn)程監(jiān)控和信息安全功能.
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