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“和韻?美聯墅”座落于四川省郫縣,項目總占地200畝,建筑面積26萬平方米,項目一期為多層花園洋房,近70000平方米,共504戶。成都市美聯蜀房地產開發有限公司注意到:視頻監控管理系統作為小區安全防范管理系統的核心組成部分,其技術的先進性、操作使用的簡便性以及系統的穩定性,直接關系到是否能為業主營造一個安全、舒適、祥和的生活環境,同時也是影響樓盤整體素質以及物業升值潛力的重要因素之一。
因此,從系統應用的實際需求出發,在綜合比較分析國內監控市場上各種監控模式及解決方案的基礎上,開發商決定采用基于網絡攝像機的第三代全數字網絡視頻監控管理系統。
項目需求
“和韻?美聯墅”第一期網絡視頻監控管理系統工程項目,按照實際需求規劃配置網絡攝像機,分別對小區內部樓道、停車場、小區周邊出入口等重要地點進行視頻圖像監控。
鑒于國內一些大型小區工程中所采用的基于硬盤錄像機的準數字視頻監控管理系統使用過程中的缺憾,對本期工程采用基于網絡攝像機實現全數字化的網絡視頻監控模式,無論開發商還是工程承建方,均提出了嚴格的技術性能、功能以及質量要求,并寄予較高的期望值,具體要求如下:
1、所選核心設備――網絡攝像機、網絡智能球必須具備公安部相關管理部門的檢測報告以及所在省公安廳的生產許可證,配套的網絡視頻監控管理軟件必須具有相關政府管理部門的認證證書。
2、系統前端網絡攝像機視頻圖像通過小區內部局域網實時傳輸至監控中心,傳輸及控制延遲時間應低于200毫秒。
3、基于小區內部局域網提供給監控系統的總帶寬和系統實際需要傳輸的圖像的路數,故在保證圖像質量的前提下(即達到352×288分辨率,25幀/秒/路的圖像質量效果),系統每路數字化壓縮后的圖像所占用帶寬不超過256K。
4、小區內部部分前端網絡攝像機和監控中心距離較遠,要完全避免因傳輸距離原因而出現視頻信號衰減的問題,最大限度地保障監控圖像的穩定性和清晰度,
5、系統可以實現與防盜探頭、紅外對射、門禁等其它子系統聯動報警的功能。
6、系統監控中心通過電腦實現高度智能化控制管理,包括前端網絡智能球的云臺鏡頭控制、多畫面同屏分割顯示、畫面分組自動輪巡切換、圖片抓拍、電子地圖等功能,提供實時、定時、報警觸發、隨時啟停等多種錄像模式以及對錄像資料的智能化快速回放查詢。
7、系統監控中心要求以電視墻方式實時顯示所有圖像,并且可以任意調用、放大指定的圖像、自動將報警對應的圖像切換到電視墻。
8、系統網內的主控管理電腦和經授權的電腦可以任意調用視頻圖像的錄像資料。
9、網絡攝像機產品廠家能夠提供設備二次開發協議,以方便系統后期功能擴容展。
10、在保證總體效果的前提下,系統總造價應不高于基于硬盤錄像機的準數字視頻保安監控管理模式的系統造價。
系統規劃
為將本系統建成行業內的典范工程,系統設計時除嚴格遵照《工業電視系統工設計規范》、《MPEG4視音頻編解碼標準――視聽對象的編碼(6部分)》、《100BASE-TX快速以太網接口標準》等國家相關技術規范標準外,還根據發展商對小區監控系統的實際要求,本著架構合理、安全可靠、產品主流、低成本、低維護量的系統實施目標,在系統總體設計上充分體現了以下幾方面的特點:
1、先進性:以先進、成熟的網絡監控技術進行組網,支持圖像和數據的實況傳輸及多路隨時隨地監控。
2、標準化和開放性:網絡協議采用符合ISO及其他標準,如:了CP/IP、HTTP等標準通訊協議,網絡設備符合國際和國家標準,同時充分考慮到用戶的潛在需求,提供相關報警信號的輸入輸出接口,具備報警信號與視頻錄像聯動、報警信號與控制輸出聯動等功能。
3、可靠性和可用性:選用高效可靠的監控模塊和成熟的編解碼技術,充分考慮監控系統在運行時的應變能力和容錯能力,采取硬件防死機看門狗、斷網緩存處理等手段確保整個監控系統的穩定性與可靠性。
4、安全性和保密性:核心設備――網絡攝像機和網絡智能球,可有效防止病毒入侵,后臺監控管理軟件采用用戶權限設定增強系統保密性和安全級。
5、操作管理的簡便性:監控管理通過圖形化的管理界面和簡潔的操作方式,直觀、便捷而高效,提供強大的監控管理功能。
6、實用性和經濟性:著眼于近期目標和長期的發展,選用適合于客戶的監控方式,用有限的投資構造一個性能最佳的網絡監控系統。
7、靈活性和可擴容性:采用模塊化設計,能夠平滑實現前端監控點擴容、中心擴容和分控臺擴容,并且可以充分利用前期資源,降低擴容投入成本,系統的擴充僅需在前端增加網絡攝像機、網絡智能球硬件設備或在監控中心增加電腦設備而無須任何復雜的過程,真正實現高度的可擴容性和靈活性。
根據本系統小區的實際監控點分布情況:監控點多而分散,監控點分布在小區各通道、小區進出口、小區停車場等,同時為縮短施工周期、降低布線和施工成本,結合英泰IPEYE網絡攝像機、網絡智能球的特點,系統總體布局如下:
1、本系統配備IPEYE網絡攝像機和網絡智能球,分別安放在各樓盤的通道,樓盤的進出口等,網絡攝像機和網絡高速球直接接入交換機進入小區現有的局域網,通過小區內部局域網向監控中心傳送。
2、本監控系統以小區內部星形結構100M以太網為傳輸媒介,該網絡以多模光纖為數據傳輸的主干線路,使用三級架構的交機模式。第二、三級交換機區域內的網絡攝像機、網絡智能球器通過非屏蔽雙絞線連入區域內的交換機,第三級交換機同第二級交換機之間以及第二級交換機同第一級交換機之間均使用光纖相連。
按照系統規劃要求,監控中心必須實現電視墻監看顯示功能:網絡攝像機和網絡智能球將前端的模擬信號數字化壓縮后傳輸至監控管理中心,再通過視頻解碼器將數字信號轉換成模擬信號顯示上傳到電視墻,并且通過網絡數字集中監控管理軟件中的強大數字矩陣功能將來前端每路的視頻圖像在電視墻上切換顯示,或報警后自動切當路圖像在電視墻上,并且能夠對任意一路視頻圖像進行調用、放大、抓拍、錄像、電子地圖調用等。
系統實施及運行情況
本系統自2007年5月1日開始進場施工,至5月15日完成設備的安裝調試工作并進入系統試運行狀態,由于系統架構的簡便
性使得工程施工難度大大降低,相比于原計劃工期提前了15個工作日。
在長達一個月半月的試運行過程中,系統各功能、性能指標參數完全達到或超過設計目標,系統運行穩定。而且,系統良好的人機操作環境界面讓小區物業管理部門的保安人員的監控管理工作更加得心應手。在實際安裝使用過程中,相比于傳統監控系統的解決模式本系統具有以下明顯特點:
1、充分利用現有的網絡資源作為數字化視頻信號以及控制信號的傳送路由,無須另行鋪設復雜的視頻電纜和控制信號線路,大大降低了施工難度和線材費用支出。
2、監控中心無須添置諸如畫面分割器、矩陣主機、報警主機等復雜的圖像控制管理設備,由于對視頻圖像進行了數字化處理,利用電腦作為中央監控主機,通過運行專門的監控管理軟件,即可實現多畫面分割輪巡顯示、多模式錄像、聯動報警等功能,而且系統將來的擴容也極其簡便。
3、在系統前端通過網絡攝像機和網絡智能球對視頻信號進行了數字化壓縮處理,并基于IP網絡進行視頻及控制信號的傳輸,信號抗干擾能力強衰減極低,而且能夠進行加密傳輸,除可以在本地局域網監控中心實時監控外,數千公里之外的監控電腦在授權情況下也能夠通過互聯網對遠程監控點的視頻圖像進行實時的監看、控制、配置和錄像查詢。
4、便于查找錄像信息。在傳統的模擬監控系統中,當出現問題時需要花大量時間觀看錄像帶才能找到現場記錄,而在數字視頻監控系統中,利用計算機建立的索引和獨有的書簽,輸入時間、地點、攝像機編號等檢索條件后在數秒中內就能找到需要的錄像信息資料,而且系統特有的遠程錄像資料檢索功能讓用戶在異地也可以方便地檢索回放監控中心的錄像資料。
5、提高了圖像質量與監控效率。利用計算機可以對不清晰的圖像進行去噪、銳化等處理,并且通過調整圖像大小以及借助顯示器的高分辨率,可以獲得相對清晰的高質量圖像,從而提高了監控效率。
6、實現真正集散式的多點監控,網絡上的任意計算機終端經授權后都可隨時監控某個網點的圖像,也可隨時根據需要訪問中心錄像數據庫回放監控錄像,實現真正的集散式監控。
7、系統易于管理維護。整個系統基于模塊化結構,體積小,且易于安裝、使用和維護。
【關鍵詞】網絡;遠程;視頻監控系統
1 現實需求
隨著社會經濟的快速發展,人們步人了信息化的21世紀。人們對安防系統工程也有了一個全新的認識,安防系統已深入到人們的生活工作之中,發揮著其特有的作用。人們希望能坐在辦公室內可以看到分布在全球各地的下屬企業的生產經營情況,希望在異地出差時,能隨時隨地的察看自己居室的安全情況;希望能在千里之外檢點目標的安全保衛情況等等。隨著信息化發展,網絡寬帶、計算機處理能力和存儲容量的快速提高,以及各種數字視頻壓縮、傳輸、存儲和播放技術的出現。使人們依托現有網絡實現遠程安防視頻監控成為可能,這也促使產生了第三代網絡遠程安防視頻監控系統[1]。引發了視頻監控行業的革命,使企業的監控信息可以走出集中調度室,擺脫了封閉和位置的限制。
2 網絡遠程安防視頻監控系統的實現模式
網絡遠程安防視頻監控技術是基于廣泛使用的傳輸控制協議/IP協議.通過專用的數字設備,把前端的模擬圖像信號轉化為數字圖像信號或直接將數字圖像信號聯入網絡,經過一定帶寬的網絡傳輸后,在后端通過管理軟件對多個視頻流進行統~管理,使得授權的用戶可以通過網絡看到網絡中任一個監控現場的實時圖像,并且可以控制前端設備的視角和焦距,或把數字圖像信號經解碼還原成模擬信號,進人中心電視墻,由保安人員實現實時監控。同時可以在后端完成對監控系統的管理任務,如存儲、檢索、回放、訪問權限、管理權限等。根據前端數字設備的選型,網絡遠程安防視頻監控系統有以下幾種實現模式[2]:
2.1 網絡攝像機模式。網絡攝像機是由普通攝像機與網絡前置數字轉換模塊集成在一起,即在攝像機內圖像實現模數轉化。網絡攝像可以通過網線直接接入網絡,可以隨意設定IP地址,每臺IP攝像機擁有一個IP地址,在網絡上可以通過管理軟件訪問任一臺1P攝像機,同時可以控制前端的云臺等設備,從而實現網絡的遠程監控。但目前網絡攝像機線數仍然較低(380線-420線左右),清晰度較不理想,同時圖像在后端無法還原成模擬信號無法實現上電視墻的功能。當網絡中只有EI時可以加裝-IP/E1網橋來實現遠程監控技術。
2.2 數字硬盤錄像機模式。該模式可應用于ADSL,PSTN,DDN,局域網等網絡。數字硬盤錄像機具有本地存儲、查詢、回放、控制前端的功能,同時將前端的模擬攝像機圖像經壓縮打包后,上送到遠端監控室,由遠端管理軟件調看。由于計算機處理器處理速度的影響,目前對于該模式下多路圖像的遠程實時監控較難實現,對于一路至四路圖像的網絡實時監控已在應用之中。數字硬盤錄像機雖然具備網絡連接功能,但其主要功能是把壓縮后的圖像通過網絡(或傳輸控制協議/IP)傳到另一端,使另一端可以看見。只是單機模式,無法實現大量終端同時觀看。
2.3 嵌入式視頻編解碼器模式。該模式主要用于E1接口網絡,也可以采用變通的結構設計,將視頻編解碼器換成視頻網橋直接接人局域網。前端攝像機的模擬信號通過現場嵌入式視頻編碼器進行編碼及硬件壓縮(壓縮格式有H.261,MPEG1,MPEG2,MPEG4),經過標準的2M EI中心也可以不配備解碼器,把視頻流直接送到視頻管理服務器。由服務器進行軟件解壓顯示及對前端實行各種控制功能。在中心可以實現對前端圖像的存儲、檢索、查詢、調用等功能。由于目前視頻編解器大都無法復用,只能對一路視頻實行編解,因而此模式投資較大,但該模式圖像效果最好,各種控制功能最齊全。
3 網絡遠程安防視頻監控系統功能
3.1 實時圖像監控:在遠程監控中心可以實時(25幀/秒以上)監視前端的所有圖像信息,即完成遠程圖像的接受、轉發、切換、實時監控、數據存儲等功能。
3.2 遠程控制:遠程控制中心的設備,可以通過網絡對前端的各種設備(包括云臺、鏡頭、燈光、雨刷等)進行控制;同時若具備報警功能的,還可以進行遠程報警的布撤防。
3.3 圖像管理:遠程監控中心可以對遠程傳回的實時圖像信息進行顯示、存儲、查詢、檢索、回放等操作;可以依據日期等進行檢索查詢回放,回放遠程前端的任一攝像機的歷史圖像,可實行逐幀、慢放、常速、快速等方式回放。對前端實時的圖像信息可實行定時錄像,報警觸發錄像或動態偵側錄像,以便日后對事件的回放查詢。
3.4 安全管理:遠程監控系統實行操作權限管理,按工作性質對每個操作人員賦予不同權限,系統登錄、操作進行權限查驗,系統所有重要操作,如登錄、控制、退出等,均應有操作記錄,系統可對操作記錄進行查詢和統計,所有操作記錄具有不可刪除和不可更改性。網絡安全保護,保證系統數據和信息不被竊取和破壞,系統保存的重要數據,具有不可刪除和更改性。
3.5 系統管理:系統具有較強的容錯性,不會因誤操作等原因而導致系統出錯和崩潰,系統具備自診斷功能,對設備、網絡和軟件運行進行在線診斷,發現故障,能顯示告警信息,系統具備數據備份與恢復功能以及遠程配置能力,系統可接人多種智能設備,采用全中文圖形化界面,提供對系統操作的在線中文幫助,自動生成運行日志,可查詢及以報表方式打印輸出。
3.6 網絡瀏覽:系統可以通過標準網絡瀏覽器利用網絡或遠程撥號方式瀏覽系統實時和歷史圖像,也可采用系統提供的客戶端瀏覽軟件實現此功能;瀏覽歷史圖像時,可根據時間,事件等信息進行。
4 網絡遠程安防視頻監控系統在城市供水
生產中的應用實例某供水企業擬對其所屬的8個無人值守泵站實行全天候監控,實時圖像均要傳回控制中心電視墻,由值班人員實行全天候監控。
由于8個無人值守泵站距離中心監控地點距離均在幾公里,最遠處達十幾公里;若采用模擬線路進行圖像傳輸,不僅布線工程量大,而且由于傳輸距離過長,信號衰減大太,且易受干擾,圖像質量會顯著下降。而網絡遠程監控系統正好克服了模擬閉路電視監控的局限性。由于監控中心到各泵站已建立起寬帶網絡,因而為節省開支,可以采用了網絡遠程監控系統來實現監控的各種功能,系統結構如圖五。考慮到各泵站前端監控點只有1至2個,且傳回監控中心的圖像要能夠還原成模擬信號上電視墻,為了節省投資,系統采用嵌入式視頻編解器模式。泵站前端的圖像信號通過BNC接入,視頻編碼器,然后通過RJ45將Jvo-100視頻編碼器連接到網絡,并為之設置一個IP地址。在監控中心通過視頻管理軟件直接可以瀏覽前端實時圖像,并可通過Jvo-100視頻解碼器對前端的數字圖像信號進行還原為模擬信號,然后通過視頻線及BNC頭連接到PEICO9740矩陣切換器,通過切換器將任一實時圖像切換到電視墻的任一臺電視,并對前端探頭,鏡頭,云臺實行控制。在中心可以利用視頻管理軟件完成對圖像的切換、存儲、查詢、檢索、回放等功能操作。
此外,可以將一些燈光及報警設備如雙鑒探頭、紅外檢測器的信號等通過編解器傳送到中心,實行燈光、報警、圖像聯動。從而形成較為完善的遠程安全監控系統。
5 結束語
網絡遠程安防視頻監控系統代表了監控行業的未來發展方向,隨著網絡信息的高速發展它將逐步取代模擬監控系統,廣泛應用于各行各業。
參考文獻:
【關鍵詞】無線傳感器;網絡;小區安防
引言
無線傳感器網絡是新一代的傳感器網絡,具有非常廣泛的應用前景,其發展和應用,將會給人類的生活和生產的各個領域帶來深遠影響。美國商業周刊和MIT技術評論在預測未來技術發展的報告中,都將無線傳感器網絡列為21世紀最有影響的21項技術和改變世界的10大技術之一。無線傳感器網絡以其低功耗、低成本、分布式和自組織的特點帶來了信息感知的一場變革。隨著人們生活水平的提高,人們對于家庭安防的要求也越來越高。近年來智能化的家庭安防越來越引起人們的重視。無線傳感器網絡的分布式、自組織的網絡性能和無線通信技術,為實現智能無線家庭安防提供了可能。
1 安防技術發展概況
經過多年的發展,智能小區家居智能化系統越來越成熟,功能越來越完善,安防報警系統已成為智能小區家居智能化重要組成部分。因此必須建立一個穩定、可靠、易操作的安防報警系統。穩定、可靠是指有警必報,無警不會誤報。易操作是指家庭成員可以對一些防盜點進行方便的操作。要達到穩定、可靠,必須做好硬件和軟件設計,要達到易操作必須在設計觀念上有所突破。
1.1智能家居的發展現狀
自從世界上第一幢智能建筑1984年在美國出現后,美國、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經濟比較發達的國家先后提出了各種智能家居的方案。智能家居在美國、德國、新加坡、日本等國都有廣泛應用。1998年5月新加坡舉辦的"98亞洲家庭電器與電子消費品國際展覽會"上,通過在場內模擬"未來之家"推出了新加坡模式的家庭智能化系統。它的系統功能包括三表抄送功能、安防報警功能、可視對講功能、監控中心功能、家電控制功能、有線電視接入、電話接入、住戶信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布線箱、寬帶網接入和統軟件配置等,這種"未來之家"家庭智能化系統,市場真正啟動尚需時日。目前在新加坡也有近30個社區(住宅小區)近5000戶的家庭采用了"家庭智能化系統",美國已有近四萬戶家庭安裝了這一類的"家庭智能化系統",將會有更多的住宅安裝上這一類高科技智能化系統產品。目前美國有一種占據市場主流的產品X-1O,銷售己超過1億個,設計戶型為單體別墅,應用多為舊房改造,僅在美國便有超過400萬個家庭在使用,但這些產品技術限制較多,并不適合在我國原樣照搬使用應用。
1.2 國內安防行業發展情況
近兩年來,安防行業又有了進一步的發展。在我國已加入WTO的形勢一下,積極探討安防行業的發展問題,對于維護社會治安穩定,促進經濟的繁榮,保障人民生活的幸福,具有非常重要而深遠的意義。我國安防行業是隨著社會主義市場經濟的發展而逐步成長起來的,改革開放以來,在國民經濟迅速發展,人民生活水平日益提高的推動下,安防行業出現了一個蓬勃發展的勢頭。尤其九五期間,我國住宅產業異軍突起,極大地促進了安防行業擴大產業規模。1998年起年產值近10億元的大型安防企業集團土市公司不斷涌現。迄今,己有專營或兼營的從業單位數千家,產品種類發展到10余類,100多個品種,從業人員數萬人。1999年初,統計部門針對7類安防產品生產企業進行3步統計,其中入侵探測器13家,防盜報警控制器74家,汽車防盜報警器22家,樓宇對講104家,防盜安全1366家,防盜保險柜245家,機械防盜鎖42家,其它類124家。象盼盼、美心、視得安、立林等品牌企業的市場份額不斷擴大,從一定程度上改變了我國安防產業的小而全的落后局面,激發了安防行業的活力。最近幾年統計數字顯示:中國安防產品行業平均以15%-30%的年增長率迅速成長。
2 系統的硬件結構和工作原理
2.1系統的硬件結構
該系統由一個報警主機和無線傳感器網絡節點組成。報警主機由基于S3C2410的32位嵌入式微控制器的開發平臺和無線通訊模塊組成。報警主機與無線傳感器網絡節點構成星型拓撲無線網絡。
利用S3C2410本身所具有的IIS接口,通過擴展UDA1341構成音頻處理模塊,實現了兩個通道的音頻輸入和一個通道的音頻輸出,報警主機通過IIS接口來交換音頻數據,音頻信號經過音頻功率放大后由音頻變壓器耦合進入電話線路以盡可能減小對雙音多頻DTMF(Dual Tone Multi Frequency)信號的影響。
振鈴檢測模塊首先將電話線的信號通過整流濾波后送入S3C2410的外部中斷輸入端,S3C2410根據不同的鈴音信號控制電話接口電路實現不同的操作,同時識別信號的類型和次數并提供給上層應用程序。當摘掛機控制模塊接收到CPU發出的摘掛機控制信號時,模塊中的繼電器接入或斷開一個300Ω電阻以實現自動摘掛機。
該系統中,DTMF編解碼電路采用MT88L89作為DTMF信號的編解碼核心器件。遠端用戶的電話按鍵產生的DTMF信號經耦合電容的隔直流后,由MT88L89接收并進行譯碼,結束后由中斷控制端發送中斷信號,通知CPU數據準備好以備讀取,MT88L89輸出的四位并行二進制數據通過Local Bus與CPU相連,此時CPU可獲取鍵值信息;CPU通過Local Bus向MT88L89依次發送要撥打的電話號碼,經MT88L89轉換為DTMF信號實現撥號功能。
2.2系統的工作原理
當發生盜情、火災、煤氣泄漏等安全隱患時,傳感器通過無線傳感器網絡向報警主機發射經數字編碼的報警信號。報警主機立即發出警笛聲,同時主動撥通用戶預先設置的電話號碼,將警情以語音的形式通知用戶。語音提示用戶以按鍵形式確認收到報警信息,智能電話報警器識別用戶按鍵的鍵值后確定下一步動作。系統還具有遠程布/撤防功能,即主人在身份驗證后,能通過電話遠程對系統進行布/撤防控制。具備被叫搶線功能,當用戶家中無人、電話占線或有人從外面打入電話企圖占住報警線路行竊,盜警發生時,系統會自動搶線撥號報警。2無線傳感器網絡節點設計在不同的應用中,無線傳感器網絡節點的組成不盡相同,但一般都由數據采集、數據處理、數據傳輸和電源這四部分組成[4]。被監測物理信號的形式決定了傳感器的類型。處理器通常選用嵌入式CPU,如Motorola公司的68HC16、C51系列單片機等。數據傳輸單元主要由低功耗、短距離的無線通信模塊組成,如訊通公司的PTR8000、ZigBee無線模塊等。
3 硬件選用
3.1處理器選用AT89C2051芯片作為無線傳感器網絡節點的處理器。并且采用I/O口模擬SPI口方式與nRF905通訊,配置存儲器接口也采用I/O口模擬。
3.2傳感器要求居家安全,應確保被監視的區域(陽臺、門窗、過道、金庫等)置于傳感器的敏感區域內。現有的傳感器產品很多,如紅外熱釋電探頭、微波多普勒效應探頭、微波紅外復用探頭等,用于檢測盜賊侵入很靈敏。離子煙感器和半導體氣敏傳感器用于監視火警及煤氣泄漏。
3.3無線通訊模塊MCU通過SPI總線配置PTR8000的內部寄存器和數據收發。PTR8000的SPI總線包括四個引腳:CSN(SPI使能)、SCK(SPI時鐘)、MISO(主入從出)和MOSI(主出從入)。SPI總線的每次操作都必須在使能引腳CSN的下降沿開始。CSN低電平有效,總線上的數據在時鐘的上升沿有效。MCU對SPI總線的操作不外乎兩種方式:讀和寫。在進行讀操作時,先把CSN置低,然后在MOSI數據線上輸出一個表示讀命令的字節,與此同時,PTR8000會在MISO數據線上輸出1字節表示狀態信息的數據,隨后輸出1字節地址,后面跟隨有效數據。在進行寫操作時比較簡單,MCU先把CSN拉低,然后在MOSI線上輸出寫命令字節和數據字節即可。
3.4電源在該系統中,nRF905為低電壓器件,電壓要求為3.3V,為了與之接口,AT89C2051也工作在3.3V(AT89C2051是寬電壓器件)電壓下。該系統用+5V電源供電,經過板上LT1117-3.3V轉換得到3.3V電源。
可以預見,隨著無線傳感器網絡技術的發展成熟,未來家庭安防、家居智能的應用前景會非常廣闊。
當前,很多發電廠的電氣自動化系統都是在傳統的分散控制系統的基礎上設計和修改的,通過100/10M交換機使操作人員及工程師能夠對廠用電、發電組、公用等不同的元器件進行監管。分散管理系統只能對各個元器件進行管理和控制,管理人員之間的分工監管不同的對象,這使得工作的效率低下,而利用電氣監控不僅可以使所有的監管人員和工程師監控所有元器件,在特殊的情況下,可以利用遠程進行監管,極大地提高了工作效率,保障了整個系統的安全。其系統的結構如圖1所示。
2升壓站網絡監控系統
2.1網絡監控系統的構成
網絡監控系統主要由站控層和間隔層兩層組成,通過雙以太網的結構,采用光纖或電纜作為傳輸介質,由于沒有前置的機層,使得整個系統能夠不斷地擴大,避免了發展瓶頸。升壓站的網絡監控系統通過測控網絡上獲取信息并上傳至調度中心,從而保障自動調度分配的需要。對于系統的站控層,主要的作用是設備監視、控制、測量、管理,負責站控層中的各個站點的數據傳輸和訪問請求。采用星型網絡拓撲結構,采用TCP/IP網絡傳輸協議,其傳輸速率達到100Mb/s以上。對于間隔層來說,主要有網絡設備、測控單元及保護信息單元等接口組成,其工作的單元各自獨立,這意味著即使站控層及其之間的網絡失效,間隔層中的工作單元仍然可進行正常的工作,間隔層之間的網絡傳輸介質通過屏蔽雙絞線,具有較強的抗電磁干擾能力,可以保障數據在復雜的磁場干擾環境下正常傳輸。目前,整個系統的硬件部分的可靠性已經達到了較高的水平,前沿的設備進行數據收集,并根據系統的指示將收集到的數據存儲、處理及發送至管理中心,中心將處理過的數據以圖像、聲音、文字或視頻的形式展示出來,以便管理人員進行查看和監控,對于預警信號或事故信號,及時提醒相關人員,以便第一時間采取措施進行管理和控制。另外,即使網絡傳輸的安全系數非常高,但也不能保障網絡傳輸不會出錯,對于間隔間來說,它可以直接對現場的設備進行操作,完成對斷路器、隔離器等設備的開關控制,起到二重保護的作用。
2.2網絡監控系統的組網方案
整個系統采用雙以太網并行工作的模式,在其設備上也采用冗余的配置方式,兩個工作站、2臺打印機、2臺主機、1臺五防主機、1臺工程師站、1臺保護管理機及多個網絡交換機組成。其組網方案如圖2所示。該組網方案采用開放式結構,便于系統的進一步升級和擴建。由于采用雙以太網結構,系統數據的傳輸可靠性高。通過雙操作員工作站的模式,使得雙機在切換時不丟失數據信息,對于事件的順序狀態記錄時間上連續,實現系統的真正無縫鏈接。
2.3網絡監控系統的相關裝置
(1)數據采集對于信息的采集信號主要有開關量、模擬量和脈沖量3種。對于數據的采集主要按照電氣設備發出信號的類型進行劃分,對于模擬量的采集主要采取定時采集、越限采集和回憶采集3種方式;而對于開關量主要按照事件順序記錄采集和設備異常采集。(2)數據存儲對于升壓站來說,要對數據進行存儲,以便于進行實時管理和歷史參考,采用通用數據庫工具,便于維護和管理。(3)智能保護一般的電網里都有繼電器或智能保護裝置,網絡監控系統中的智能保護裝置主要的功能是自動發電控制和自動電壓控制兩部分。(4)順序控制裝置對于升壓站來說,通過對斷路器、隔離開關、主變分接頭、電動接地開關、無功設備等的順序控制,可以實現數據的完整調度,保障整個系統的安全工作。
3系統間的網絡通信
(1)CANCAN是我國電力行業比較流行且認可的一種現場總線,其傳輸方式支持多主和單主兩種,數據傳輸過程中出現數據碰撞時,采用重發的方式來進行解決。其通信傳輸距離最遠為10千米,最高傳輸速率為1Mbps。(2)RS-485RS-485并不是嚴格意義上的現場總線,由于其簡單方便的特點,在我國應用的相對比較廣泛。其缺點是當一個節點出現故障時,整個總線將陷入癱煥。(3)Profibus西門子公司提出的現場總線,可用于實時性比較高的管理控制領域,該總線線路越長,其傳輸的速率越慢。由于數據的傳輸在總線上進行,保障數據的可靠傳輸,需要通過代碼的控制,其核心代碼如下所示。
4結語
關鍵詞 計算機;智能化;C/S模式;網絡監控系統
中圖分類號:TP3 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)05-0033-01
現代信息網絡和計算機技術的發展,在國家政治、經濟及軍事方面起到舉足輕重的作用。信息型社會的高標準、高要求,使人工式監控與管理計算機逐漸被淘汰,取而代之的是智能化網絡監控系統,其監控效果更加動態、實時、準確且高效。
1 網絡監控系統功能及目標
1.1 網絡監控系統的綜合功能
本系統主要采用了多層分布式C/S體系結構,同時又結合并發展了傳統網絡式防火墻、入侵檢測及黑客監控系統的眾多優點。整體系統由監控控制臺、數據中心服務器、運行于受控機上的監控以及網絡嗅探器四部分組成。多個監控可以被一個數據中心所管理應用,多個數據中心服務器也可以被一個監控控制所訪問,然后監控接收到由數據中心服務器轉發的控制臺指令。經過上述操作,網絡管理員可以實時動態地監控內部網絡計算機間、以及內、外部網絡間的一切通訊消息,同時應用集設計、報警、跟蹤、審核等功能于一體的智能化監控系統網絡。
1.2 網絡監控系統的設計目標
1)實時性。實時性的突出特點是活動時間性強和短暫有效地處理數據。它要求計算機網絡必須在特定時刻或時間里將自外部環境搜集來的信息,能夠及時地處理收集并作出相對反應;因此,網絡監控系統要求管理員可以隨時隨地接收到計算機實時監控的信息數據庫資料。高速網絡的一大優點是它能瞬間將敏感數據發送到內部網以外的目的地,在建立好外部網的非授權連接的同時,網絡監控程序可以及時、有效地發出警告,讓管理員采取有力措施來切斷此連接,避免外泄數據;一旦數據泄密或延誤了管理員反應時間,會導致敏感數據被盜取,造成嚴重網絡信息后果。
2)完備性。網絡監控系統完備性體現在,不能出現特定的某種網絡設備、計算機以及網絡協議。
3)通用性。計算機硬件因功能與型號多樣,令消費者在購買時需要謹慎而為。不同的內部網絡,對應的計算機機型、操作系統、網絡協議以及網絡設備也多種多樣。
4)靈活性。配置、擴充網絡監控系統方面離不開靈活性的應用。管理員一般會根據自身實際的需要,選擇有待改善的變更設置,便捷化添加新的服務功能。
2 計算機網絡監控系統設計
靈活地調用數量龐大的系統函數,使計算機的遠程鎖定、關機、重啟和注銷,鼠標與鍵盤的遠程實時控制、遠程鍵盤輸入信息的獲取、遠程文件的獲取與刪除、屏幕的實時動態監視、桌面的隱藏與顯示、DOS命令的遠程調用等成為現實。鑒于以上所述,大大緩解了網絡管理的壓力,促使管理員高效接收動態實時信息,實現智能化網絡管理。
3 網絡監控系統的關鍵技術所在
3.1 客戶端自動運行程序
這是一項被廣泛應用在病毒程序上的技術。使用此技術,可以在計算機啟動后自動修改程序文件屬性實現隱藏的效果。應當注意,此處涉及到注冊表的編寫,通常情況下,registry單元多數被添加到客戶端應用程序上,注冊表和文件屬性縮寫代碼在那之后必須完成注冊。
3.2 鼠標、鍵盤同步控制技術
Windows核心鉤子編程參與了鼠標、鍵盤同步控制和鍵盤輸入信息獲取的技術。鉤子的核心就是系統調用一段可以處理系統實時信息的程序,來達到程序順利植入系統的目的。鉤子的型號及功能多種多樣,它們都能截取、處理好相對應的動態實時信息。對應指定窗口發送的信息或特定事件一般會由鉤子直接影響下的應用程序截獲并處理完成。鉤子的監視窗口,其創建者沒有固定的限制對象。一般來說,本進程或其他進程都可以創建窗口。特定消息一旦發送出去并且到達目的窗口之前,鉤子會提前截獲該信息,順利得到對此消息的控制權。同一時間,鉤子函數可以對已經被截獲的消息進行修改、處理,當然也可以強行終止繼續傳輸此消息。
3.3 鼠標遠程同步控制的操作思想
系統所用的動態鏈接庫,是由服務端根據其情況專門編寫的。動態鏈接庫再結合dllmouse.dll調用函數,就可以獲得諸如鼠標的單、雙擊控制事件等的鼠標事件。鼠標事件在服務端發生時,客戶端程序應當實時接收到已經轉變成特征代碼的該鼠標事件,并且通過譯碼編譯出相應的事件,上述步驟的順利完成,可以幫助用戶實現鼠標的同步控制操作。
3.4 遠程鍵盤獲取輸入信息的操作思想
客戶端會根據特定的情況來編寫符合要求的鍵盤鉤子。通常情況下,客戶端每按一下鍵盤,隨之對應的是產生一個鍵盤事件,同時系統會將已經按下的鍵盤默認格式ASCII碼值轉化為相應的字符格式,然后服務端接口處就可以通過信息的傳送該方式來獲得客戶的案件字符。
4 獲取、刪除及植入遠程文件技術
在傳輸實時有效信息時,“查找文件”思想可以幫助用戶快速省時地將客戶端硬盤上的已經分配處理好的文件信息輸送到服務端接受處。用戶可以根據對方文件的絕對路徑在其硬盤上的顯示信息,和傳送的文件思想來收集對方的文件。值得注意的是,這種文件獲取方式一般不需要經過客戶端的同意。
實際上,植入與獲取遠程文件兩個技術在思想層次上是類似的,它們都需要指示服務端將要被傳送的文件進行格式的轉換,即變為文件流格式;并且自動默認地在遠程硬盤上保存此文件。客戶端中Windows API提供的刪除文件函數接受到需要被刪除的遠程文件的路徑,就是我們所說的刪除遠程文件的技術。
Windows核心編程的廣泛應用,促使用戶可以順利地獲取到客戶端上的進程信息,同時用戶也可以通過clientsocketl.socket把經過獲取處理后的信息發送給服務端。進程信息相對的促進了服務端對計算機進程的遠程管理。
5 結束語
本系統在相關網絡部門應用后,大大降低了使用者的投資成本,提高了網絡管理的效率,改善了網絡通信的品質,實現了網絡智能管理的操作。網絡技術的廣泛普及,使信息交流更加便捷,也令信息保密和安全的要求日益增多。因此,我們要積極探索計算機網絡發展技術,潛心研究前景廣闊的系統功能,使智能化監控系統更加完善。
參考文獻
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[2]孫潔,馬少坤.基于類庫的網絡監控軟件開發[J].河北冶金,2009.