论文摘要
随着经济和科技的不断发展以及人们安防意识的不断提高,整个社会对安防监控需求不断增加,如何满足人们对监控的需求并以最小的代价给人们带来最好的监控成为当代监控系统的研究方向。安防监控的技术也在不断的创新发展,功能也越来越强大,并逐步走向小型化、低功耗化、智能化和实用化。本文正是在这样的背景下,提出一种关于廉价实用型的嵌入式实验室监控系统的设计方案,主要是针对那些需要安防监控又不想付出很大代价的普通实验室,当然也可以将本监控系统扩展到其它监控应用上。本系统是按照积木式方法设计的,由管理员手机终端、中央节点和多个实验室监控前端构成,也可以在中央节点之上添加一个服务器来管理多个中央节点。中央节点与各个监控前端之间通过无线网络传输数据,网络拓扑为具有路由传输的增强型星型网络。中央节点可以接收来自各个前端的报警信息并以短信或彩信的方式通知管理员；也可以接收并执行由管理员通过短信下达的命令信息；还为管理员提供了直接控制和管理整个监控系统的人机交互功能。监控前端一方面实时采集实验室的温湿度信息、危险性气体浓度信息、门禁控制信息、图像信息和红外传感器信息,并对信息进行分析检测如果有移动物体则向中央节点报警并传输JPEG图像信息,如果是其他数据异常则产生报警；另一方面执行由中央节点下达的命令信息。为了实现系统的廉价实用性,本文重点对无线网络传输协议和图像采集压缩两个关键技术进行了研究：1、设计了适用于低功耗、低传输速率条件下可以传输图像信息的无线网络传输协议,该协议通过对滑动窗口协议、点协调和分布协调传输方式的改进和灵活运用,可以更加充分的利用网络信道资源。2、设计了基于FPGA,集摄像头初始化、图像数据采集、图像压缩、内存共享控制于一体的图像处理模块,在对图像压缩的核心一维快速DCT变换中,本设计实现了JEONG算法,并对乘法器模块和流水线时序进行了调整和改进使得整个图像压缩模块使用的器件数目更少,整体性能更好,成本更低。通过使用以上技术实现一个廉价实用型的监控系统,整个系统运行所需的功耗小甚至可以考虑使用电池供电,同时系统的功能强大且管理代价小,管理人员可以在全球范围内对监控系统漫游监控管理,这样的设计将更加符合普通实验室的监控需求。