中北大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 吉志麗 林 都 閆 穎

國(guó)投大同能源有限責(zé)任公司 王衛(wèi)國(guó)

1.引言

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)走進(jìn)千家萬戶，成為生活、工作和學(xué)習(xí)不可缺少的條件。遠(yuǎn)程監(jiān)控已逐漸被應(yīng)用到政府、教育、醫(yī)療、生產(chǎn)以及治安等眾多的領(lǐng)域。

在遠(yuǎn)程視頻測(cè)控系統(tǒng)的構(gòu)建中，視頻采集是一個(gè)必不可少的模塊。通過視頻，客戶端可以隨時(shí)很方便的觀察到現(xiàn)場(chǎng)的情況，實(shí)時(shí)針對(duì)狀況發(fā)出控制命令。本文介紹運(yùn)用控件技術(shù)在虛擬儀器LABVIEW軟件開發(fā)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在硬件系統(tǒng)中客戶端PC運(yùn)用TCP/IP通信對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控端PC發(fā)出控制命令，遠(yuǎn)程監(jiān)控端PC通過得到客戶端PC發(fā)布的控制命令，利用數(shù)據(jù)采集卡輸出控制信號(hào)進(jìn)行操作。

2.1 采集卡

數(shù)據(jù)采集卡是采用海凱聰2013年2月份上市的一款帶USB接口的采集卡，實(shí)時(shí)監(jiān)控/錄像回放全D1，支持720X576高清分辨率，4路視頻輸入，4路音頻輸入。

2.2 控制操控機(jī)構(gòu)

在控制操控機(jī)構(gòu)中利用模擬輸出通道對(duì)電源總開關(guān)進(jìn)行控制，模擬輸出的電壓接入繼電器，從而完成對(duì)遠(yuǎn)程閥門，開關(guān)的控制。

3.系統(tǒng)軟件

本課題設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)傳輸方案主要采用TCP協(xié)議，運(yùn)用圖像化軟件LabVIEW中的Vision Acquisition Software編寫完整的TCP使用控件。在這個(gè)設(shè)計(jì)模塊巾，主要是將服務(wù)器采集得到的圖像信息傳輸給客戶端，所以傳輸部分是重中之重。又因?yàn)槭遣捎肨CP協(xié)議，所以可以直接調(diào)用寫好的TCP開啟、TCP寫入、TCP讀取和TCP關(guān)閉等功能，再進(jìn)行相應(yīng)的連接即可。

3.1 總體框圖

軟件部分分為兩部分：服務(wù)端和客戶端。需要運(yùn)用LABVIEW軟件設(shè)計(jì)出可執(zhí)行的流程圖。具體設(shè)計(jì)如下圖1。

圖1 可執(zhí)行的流程圖

3.2 視頻圖像顯示及采集模塊

要達(dá)到在視頻傳輸?shù)耐瑫r(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的目的，軟件設(shè)計(jì)中的視頻模塊和數(shù)據(jù)采集模塊必須要實(shí)現(xiàn)并行且獨(dú)立執(zhí)行，在LABVIEW軟件中設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立的循環(huán)程序，分別由不同的布爾控件進(jìn)行控制，這樣就可以同時(shí)采集視頻和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。圖像采集程序框圖見圖2。

圖2 圖像采集程序框圖

3.3 視頻監(jiān)控設(shè)計(jì)

在視頻監(jiān)控模塊中，主要的任務(wù)是將服務(wù)器采集到的圖像信息傳輸給客戶端。又由于采用TCP協(xié)議，可直接調(diào)用寫好的TCP開啟、TCP寫人、TCP讀取和TCP關(guān)閉等功能，再進(jìn)行相應(yīng)的連接即可。TCP/IP傳輸?shù)牟糠质亲址?，所以服?wù)器端在采集圖像完畢后需將采集到的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成字符串，才能進(jìn)行進(jìn)行傳輸。同時(shí)，在傳輸過程，一旦客戶機(jī)或服務(wù)器中任一方發(fā)生中斷，整個(gè)通信過程立刻結(jié)束，同時(shí)提供了發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)的處理程序，如圖3所示。

圖3

3.4 視頻保存模塊設(shè)計(jì)

在現(xiàn)代遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，圖像保存的模塊是不可缺少的。利用LABVIEW中的圖片寫人文件函數(shù)控件，并調(diào)用WebcamFlat to picture.vi和Picture to Pixmap.vi函數(shù)，再調(diào)用具體的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)定和保存路徑就可以實(shí)現(xiàn)。

4.系統(tǒng)總體評(píng)價(jià)

利用圖像虛擬軟件LABVIEW使得無線視頻傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單，人機(jī)交互界面更加直觀美觀。本系統(tǒng)平臺(tái)上還可以進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì)研究，比如圖像清晰度設(shè)置，自動(dòng)保存等。

[1]張亮.數(shù)字視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控[J].現(xiàn)代通信.2001(10)：22-23.

[2][美]布魯姆.LABVIEW編程樣式[M].劉章發(fā)，依法臻，等譯.北京：電子工業(yè)出版社，2009.6.

[3]Beau Williamson.Developing IP Multicast Networks(Volume 1).USA：CISCO pr.

[4]盧選民，張?jiān)?，史浩?分布式智能監(jiān)控系統(tǒng)視頻多畫面顯示的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2000(3).

[5]劉清瑞，成海彥.采用因特網(wǎng)進(jìn)行電力實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信的試驗(yàn)研究[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2001，25(20)：67-68.