摘 要：传统的远程监控系统一般采用C/S 模型的方式，针对大型设备，成本高。文章采用SOC 芯片C8051F020 和10M 自适应网络芯片RTL8019AS 接口的方案，在单片机中嵌入了精简的TCP/IP 协议栈，构建了基于Web 的单片机远程监控系统软、硬件平台，在此基础上实现了基于单片机的数据采集和远程监控，所实现的系统具有成本低廉、操作方便、可靠等优点。

　　1. 引言

　　单片机系统以其简单、高效的特点，在工业控制和日常生活中应用越来越广泛。目前大多数单片机系统是以51 单片机为核心，与检测、伺服、显示设备配合起来实现监控功能。

　　然而，这些监控系统的数据传输多采用RS-232、RS-485 以及各种现场总线，这些方式有些通信速度不够快，有些距离不够远，且各种总线之间难于实现互连和互操作。以太网作为目前应用最为广泛的局域网，在工业自动化和过程控制领域得到了越来越多的应用。同时，随着Internet 的普及，现代通信技术的进步，基于TCP/IP 和Client/Server 架构的分布式监控技术也日趋成熟。把嵌入式系统连接到Internet 上，就可以方便、低廉地把信息传送到世界的任何一个地方。

　　图1 传统远程监控系统模型

　　图2 单片机监控系统模型

　　传统的远程监控系统一般采用C/S 模型的方式，主要针对大型的设备进行监控。对于如摄像头图象监控﹑家用仪表﹑门禁控制系统等小型的设备的监控就需要采用低成本的方案。

　　鉴于此，在低成本的单片机系统上移植精简的TCP/IP 协议簇，实现对于小型设备远程监控是最佳选择。该系统以Web 方式实现，用户可以在任何一台装有浏览器的PC 机上进行远程监视与控制，具有价格低廉、操作方便、界面友好等优点。传统的远程监控系统模型与本系统采用的模型如图1 和图2 所示。

【详情参阅：基于Web的单片机远程监控系统设计方案】

二、基于GSM模块TC35T的无线远程监控

　　GSM系统是目前基于时分多址技术的移动通信体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统，GSM的短信息系统以其快捷方便而且廉价的特点拥有广泛的用户，同时也为远程监控提供了一种新的技术手段。利用GSM短信息（SMS）进行远程监控具有投资少、成本低、可靠性高等特点，在一些对操作和监控的实时性要求不高的情况下具有很高的性价比。

　　无线GSM通信模块TC35T

　　TC35T是SIEMENS公司推出的GSM专用调制解调器，主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块、闪存、ZIF连接器、天线接口六部分组成，可完成语音、数据、短消息以及传真的传送。TC35T具有标准的工业接口和完整的SIM卡阅读器，因此使用非常简单，其结构如图1所示。

　　GSM远程监控原理和实现

　　GSM远程监控系统由控制端和受控端两部分组成，如图2所示，控制端可以是手机，也可以用TC35T模块和PC组成。

【详情参阅：基于GSM模块TC35T的无线远程监控】

三、基于SMS的智能家居远程监控系统

　　1 引言

　　随着生活节奏的加快，生活水平的提高，人们对现代家居的安全性、智能性、舒适性和便捷性提出了更高的要求。智能家居控制系统就是适应这种需求而出现的新事物，正朝着智能化、远程化、小型化、低成本等方向发展。如今手机已经十分普及，如何让普通百姓只需要增加少量投入便可以通过手机远程遥控自己家中的电器设备，远程查看设备或安防系统状况。同时，一旦家中发生煤气泄露、火灾、被盗等安全事故时能够立即获知警报，及时处理。为此本文提出了一种基于SMS 和Atmega128 的智能家居远程监控系统。

　　2 系统结构及工作原理

　　本文所设计的智能家居远程监控系统由CP U 模块、短信收发模块、电源模块、时钟模块、LCD 显示模块、键盘模块、驱动模块、无线收发模块、检测模块等模块组成，如图1 所示。系统的工作原理如下：用户通过手机将控制或查询命令以短信的形式通过GSM 网发送到短信收发模块，CPU 再通过串口将短信读入内存，然后对命令分析处理后作出响应，控制相应电器的开通或关断，实现了家电的远程控制。CPU 定时检测烟感传感器、CO 传感器、门禁系统的信号，一旦家中发生煤气泄露、火灾、被盗等险情时，系统立即切断电源、蜂鸣器警报并向指定的手机发送报警短信，实现了家居的远程监视。为了达到更人性化的设计，当用户在家时可通过手持无线遥控器控制各个家电的通断，通过自带的小键盘设定授权手机号码、权限和设定系统的精确时间等参数。 LCD 用来实时显示各电器状态和各个传感器的状态。

　　图1 系统结构框图

　　3 硬件系统设计

　　CPU 选用Atmega128 单片机，它是基于AVR RISC结构的8 位低功耗CMOS 微处理器，具有性价比高、功耗小、可靠性高等特点。短信收发模块选择厦门桑荣公司的Saro310 GSM Modem.传感器选择香港嘉永公司的SS-168 烟感探测报警器、HD-111 家用CO 探测报警器。它们在检测到危险信号时输出开关量信号，能及时准确地向CPU 发出报警信号。LCD 显示模块选用LCD12864 带中文字符型液晶显示屏，它自带汉字字库， 只用查询中文字库表便能实现LCD 的中文显示， 占用CPU 管脚少，只需三个管脚便能完成通讯和控制。

【详情参阅：基于SMS的智能家居远程监控系统】

四、高等病房远程监控系统解决方案

　　一、概述

　　闭路电视监控系统正日益受到人们的广泛重视和应用，其产品的种类和档次也越来越多。根据医院的要求，本着高水准、高质量，提高产品的性能价格比，在设计上充分体现建设者的意图，同时考虑到今后使用者的使用、维护、保养的方便性，设计了该系统的总体方案。本方案分为两部分：病房呼叫系统和病房监护系统 。

　　二、系统架构

　　高等病房远程监控系统设计方案系统架构

　　三、系统功能

　　系统主要由两部分软件组成，第一为系统管理软件，基于WEB方式，主要用于护士管理病人，包括向系统添加新住院病人，出院登记;病人家属远程登入系统，在线观看病人现场情况;医生在医院或家中观看病人情况，系统管理员添加护士、医生进入系统等操作。第二为监控软件，主要用于护士对所有病人的集中监控，一个电脑画面可以同时显示16个画面，可以设置10组，可以设定循环时间，在10个组中切换。 并且当病人需要呼叫医生时可以按一个按钮，改按钮接到服务器上，护士的电脑上将显示该病人的画面，同时可以与该病人对话。

【详情参阅：高等病房远程监控系统解决方案】

五、基于Android智能家居远程监控系统设计

　　摘要：目前，远程视频监控系统已成为智能家居的重要组成部分。智能监控系统基于Android操作系统平台，以平板式计算机作为客户端，通过HTTP协议从IP摄像机下载监控图片，并利用多种算法对家中各房间或不同角度的情况进行智能监控。

　　近年来，视频监控系统已在制造企业、物业管理、无人职守终端、银行、交通、仓库等领域得到广泛应用。当家庭中有特别需要关注的物体和区域时，家庭的主人可在其所处的家庭环境中安装摄像头，通过网络远程观察其状况，当发生意外情况时也可通过网络监控事态的进展。随着智能移动终端的广泛普及，同时由于其特有的便携性和易于接入网络的特性，移动终端成为动态监控和现场监控的理想选择。

　　本文设计的视频监控系统客户端设备为Android平板电脑，该客户端从IP摄像机获取实时的监控图片，根据不同场景用不同算法来判断家中有无人员出入，标注关注对象并智能跟踪，辨别各房间的照明情况及电视、计算机等家电的使用情况，可同时实现4路智能监控。

　　1 监控平台介绍

　　1.1 客户端平台介绍

　　客户端采用Android 智能操作系统，Android 是Google公司于2007年11月5日发布的基于Linux平台的开源手机操作系统的名称。该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成，底层 Linux内核只提供基本功能，其他的应用软件则由各公司自行开发，部分程序以Java编写。

　　2011年初数据显示，仅正式上市2年的 Android操作系统已超越称霸10年的Symbian系统，跃居全球最受欢迎的智能手机平台。现在，Android系统不仅应用于智能手机，也在平板电脑市场急速扩张。同时，Android智能手机操作系统具有5大优势：开放性、摆脱运营商的束缚、丰富的应用选择、开发商不受任何限制和无缝结合的 Google应用。

　　1.2 IP摄像机介绍

　　IP摄像机是一种可产生数字视频流，并将视频流通过有线或无线网络进行传输的设备，其不需要额外的软硬件，便可以将活动的数字图像直接传输到互联网上，使在世界各地的计算机都可以通过浏览器观看实时活动数字图像。IP摄像机支持TCP/IP，SMTP E-mail，HTTP以及其他Internet协议，支持诸如Windows，Unix，Mac及OS/2等多种操作系统。

　　该设计采用海康威视公司的DS-2DM1-502型网络中速智能球型摄像机，支持客户端通过HTTP协议下载监控图片和H.264码流。

　　2 程序设计原理及实现

　　2.1 客户端设计原理

　　该设计采用Android系统的平板电脑为客户端，客户端的软件流程如图1所示。

　　系统的具体实现大体分为两部分：与IP摄像机连接，获取所需视频流；根据监控场景做出相应判断及响应。

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六、基于3G通信网的移动机器人远程监控的设计与实现

　　3G是第三代移动通信技术，结合了无线通信技术和互联网等多媒体技术。随着3G技术的发展，它在声音和数据的传输速度上有很大提升，并能够在全球范围内实现无线漫游。其数据传输高速、永远在线、覆盖范围广等优点，有效地解决了移动机器人采用有线或者无线远程控制所带来的信息传输和控制距离等方面的瓶颈问题，使远程救援机器人、仿真机器人、家庭保姆机器人等移动机器人技术在大数据量实时传输方面多了一种可利用的解决方案。

　　1 系统总体架构

　　本系统主要用来将移动机器人所采集到的视频数据通过3G网络传给服务器，再将服务器的控制信号传给电机驱动板，以驱动移动机器人平台运动，总体架构如图 1 所示。摄像头OV9650采集的视频图像经过JPEG压缩后，存入缓存区，当服务器监听到客户端的接入请求后，再将缓存区的数据通过网络传输给客户端的监控界面进行显示；当需要控制机器人行动时，客户端的控制按钮发送控制信息给服务器，服务器通过程序解析后控制底层电机驱动器，驱动机器人平台运动。

　　
图1 系统总体架构图

　　系统硬件平台核心处理器采用S3C6410，它基于ARM1176JZF—S内核，是一个16／32位RISC微处理器，其内部集成了强大的硬件加速器，包括音视频处理、2D加速等，为2．5G和3G通信服务提供了优化的硬件性能，工作频率最高可达677 MHz；采用2 GB NAND Flash，主要用于存放内核代码、应用程序、文件系统和数据资料；DDRSDRAM采用两片128 MB K4X51163PE芯片；摄像头采用CMOS图像传感器OV9650，最高输出130万像素（1300×1 024），具有高敏感度、低功耗、支持多种常用的图像格式输出、支持自动图像控制等优点。

　　Linux作为一种类Unix操作系统，具有稳定健壮、低成本、高性能、互操作性好和源代码开放等特点。而其良好的内核结构，以及可裁剪的特性，满足了嵌入式应用的差异性需求，使其在嵌入式系统领域占有一席之地。本系统中采用的Linux内核为3．0．1版本，文件系统采用 YAFFS2，Bootloader选用uboot。

　　2 系统软件设计

　　2.1 视频数据的采集与传输

　　视频数据的采集通过Linux中视频设备OV9650的驱动以及Video for Linux提供的相应接口完成。为了方便，将视频采集的相关信息封装到以下结构体中：

　　采集程序通过函数init_s3c6410（struct vdIn*vd，char*device，int width，int height）来完成对摄像头以及采集参数的初始化，并通过函数s3c6410_Grab（struetvdIn*vd）完成对图像的抓取，用JPEG压缩算法对采集到的图像进行压缩，图像格式为RGB565。

【详情参阅：基于3G通信网的移动机器人远程监控的设计与实现】
 

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