面向监控应用的嵌入式网络技术研究

[摘要]随着嵌入式网络技术的快速发展，基于Linux的嵌入式Internet系统的应用，已成为当前监控领域研究发展的主要趋势。嵌入式Internet在监控系统中的应用，突破了传统监控系统体系结构的限制，不仅大幅度提升了监控系统的可扩展性，还有效降低了监控系统运行的成本费用。基于此，本文结合嵌入式技术，阐述了监控网络与Internet的集成发展趋势，在此基础上，分析了嵌入式Internet的监控网络结构以及基于Linux的嵌入式Internet技术。

[关键词]嵌入式系统；Web技术；监控系统

引言

随着信息时代的到来，Internet技术的应用不断成熟。在全球范围内，以太网与TCP/IP协议己成为事实标准。其中，监控系统各个层次的需求，通过TCP/IP协议的以太网能获得较大满足。在此情况下，嵌入式网络技术逐渐被应用到监控领域内。

1、嵌入式技术分析

嵌入式技术主要强调其应用性，根据实际需求及相关标准合理剪裁软硬件，以形成专门的计算机系统的一项技术。嵌入式系统包含相关支撑硬件、嵌入式操作系统及嵌入式微处理器等。相比于PC系统，嵌入式系统的成本费用较低，并且电量消耗较少，具备较高的稳定性与实时性，其应用空间非常广阔。嵌入式技术的发展，从一定程度上讲，为嵌入式网络监控系统的研发与应用创造了有利条件，是嵌入式网络监控系统得以实现的前提。

2、监控网络与Internet的集成发展趋势

2.1实现现场监控系统与管理信息系统的衔接。以太网在管理网络体系中的应用，让用户的控制网络与信息网络有机融合，促进了永固信息化的集成。监控体系内以太网的应用，让不同身份及级别的用户在通用浏览器上，只需进行身份认证后，便可及时了解监控范围内的设备工作相关信息。并且，构建设备运行档案数据库，能实现对设备运行全过程的有效监控与管理。

2.2具有更高的通信带宽。随着工业自动化水平的提升，各领域的用户对远程监控设备提出了更高的要求，要求监控设备既要提供较为完整的监控数据信息等，还要能完成监控视频与音频的传送。因此，为了满足用户的监控网络应用需求，必须具有更高的通信宽带。现阶段，现场总线的传输速率通常在1-2Mb/s，还无法支持更多设备的使用。而以太网的传输速度在10-100Mb/s，相对而言更加快速、稳定。此外，新研发出来的以光纤为主干的以太网传输速率高达1Gb/s，在以太网原本的传输速率上，有质的飞跃，能充分满足迅速扩大的数据通信需求。

2.3监控系统的成本降低。监控系统整体成本费用的下降主要体现在以下几个方面：第一，当前网络设备大多支持以太网的通信，并且这些设备的成本不高；第二，大多数用户在以太网网络操作方面，都有一定认知，并具备一定的操作技能，熟悉其监控系统所需时间与精力相对较少；第三，随着以太网监控系统扩展性的不断提升，其应用所需花费的成本与代价也会相对不断降低。因此，基于以太网技术的监控系统相比于以往的监控系统，在其成本花费上，会大幅度降低。

2.4更高的稳定性。当前，Internet的主干网络大多为光纤网络，光纤在抗噪音干扰方面，具备较强抵御能力，其应用让以太网在设备发出高噪声的情况下，也能很好地完成实时监控任务。因而，相比于现场总线技术，基于以太网的控制网络擁有较多应用优势。此外，随着科技水平的提升，交换式以太网技术与宽带以太网技术越来越成熟，在实时控制方面，基于以太网的控制网络性能不断被完善，稳定性获得较大提升。

3、嵌入式Internet的监控网络结构

基于嵌入式Internet的远程设备监控系统，主要是将网络信息技术与设备信息采集、控制技术融合，在现场设备上安装相应的远程监控仪器，通过网络化监控仪器的安置，建立检测点，通过Internet网络根据上传于网络的设备状态数据，实现对设备思维实时远程监控。在这个过程中，相关用户可通过客户端浏览器，对监控设备的数据信息进行直接的访问与控制。在对外服务方面，嵌入式系统主要分为两大部分，即嵌入式Web服务器与面向现场设备的实时测控模块。在这个过程中，由现场测控模块实现对设备实时状态信息的搜集，在嵌入式Web服务器获取后，对信息数据进行处理，再传输至Internet，并对客户端浏览器的连接请求作出及时响应，在接收到控制信息的同时，传送至现场设备测控模块。嵌入式Web服务器的研发与应用，让底层信息对Internet的直接传送成为实现，并且还能使嵌入式控制系统与通用浏览器的有效交互，形成B/S结构，让嵌入式Internet的功能得到最大开发。

4、面向监控应用的嵌入式Web服务器的设计

4.1嵌入式Web服务器原理。嵌入式Web服务器的构建基础为TCP/IP协议栈，其中需要达成HTTP、TCP以及UDP等协议。嵌入式Web服务器存在IP地址，能在接通网络的情况下，在Internet中连入相关设备。在实现HTTP协议的基础上，所有客户机均可建立与嵌入式Web服务器之间的连接。并且，在设备与Web浏览器之间，存在由嵌入式Web服务器提供的统一GUI接口，其兼容各个类型的Web浏览器，让用户可在不同地区通过客户端，对设备状况进行无障碍的监控管理。

4.2面向监控应用的嵌入式Web服务器模型的设计分析。基于Socket通信机制的Web服务器，主要通过服务器端，建立相关的监控连接请求，实现与浏览器之间的通信。在系统资源方面，由于基于Linux的嵌入式系统存在一定的局限性，因而通常需要采用多路复用I/O并发服务器模型，构建满足需求的嵌入式Web服务器，实现多线程处理及相关的事件驱动机制。另外，嵌入式Web服务器模型的设计是在当前Linux环境下，根据现有的TCP/IP栈进行的，所以其主要是在嵌入式系统模拟环境下，实现的基于Linux的对多个事件及多个HTTP处理连接的响应，其主程序结构为：

Int mian（int argc，char**argv）

{/*初始化分配64KB的空间给主进程，对每个请求分配SBK空间*/

Bopen（NULL，（64*1024），B--USE-MALLOC）；

signal（SIGPIPE，SIG-1GN）；

/*初始化websevrer*/

if（init twebs（）<0）{

return一1；}

/*无限的事件服务循环*/

hwile（！finished）{

if（socketReady（一l）//socketselect（一l，1000））{

Socketprocess（-l）；：//处理请求}

websCgiCleanup（）；//清除CGI程序列表

emfschedProcesso；//清除循环队列中的任务}

/*关闭socket模块，回收己分配的存储空间*/

websCloseSevre（）；

socketClose（）；

bclose（）；

return 0；}

总之，在嵌入式Web系统中，在进行多任务的并行处理时，可借助Linux内核的事件调度轮盘，并通过执行合适的任务，来实现多任务并行处理机制。

作者简介

国威（1985.01-），女，现职称：工程师，学历：本科，研究方向：计算机科学与技术。