长江河道采砂监测系统的设计与实现

论文摘要

长江是沿岸地区经济发展的重要支柱,是长江水运交通的主动脉。但近些年,长江中下游河道乱采滥挖江砂问题越来越突出,严重威胁了长江河道的安全以及长江防洪。由于长江中下游河道范围广,江砂被盗采的地点多,执法人员只能盲目的巡逻长江河道,在实际执法过程中,有相当数量的非法采砂事件难以实时发现和处理。随着嵌入式技术、无线通讯技术、多媒体技术的不断发展,传统的PC机加视频压缩卡的监测系统方案,由于本身的局限性,已不能满足某些应用的要求。目前,嵌入式系统应用于视频监测领域已成为发展趋势,基于嵌入式技术的网络视频监测系统具有良好的应用与发展前景。本文所开发的监测系统是根据实际工程需要开发设计的,采用了现代嵌入式系统发展的先进成果,以Intel公司性价比较高的XScale系列处理器芯片PXA272作为硬件系统核心,定制并移植了Windows XP Embedded操作系统,配以视频压缩功能模块,并结合GPS、CDMA、无线网桥和摄像头等设备,构建远程实时监测系统。本文首先介绍了采砂船监测系统的开发背景以及相关技术,得出研究本课题的重要性和必要性;其次介绍系统的总体设计方案以及各个区域控制子系统的详细设计方案,包括处理器的选型、外围电路的设计、视频压缩模块的设计、备用定位模块的设计等;再次,详细介绍了Windows XP Embedded操作系统的移植流程以及基于EVC的应用程序开发,包括网络管理,多线程编程,串口通讯,无线网桥接收的信号强度以及视频压缩等,实现了远程实时定位、多路视频实时监测采砂人员采砂作业的功能,并且随时对采砂人员发送语音指示命令;最后,对该项目进行了认真细致的测试,确保把一个可靠、准确、灵活的系统交付给最终用户。本文己完成项目的要求,项目已经验收完毕,目前在鄂赣交界处长江沿岸的采砂船、执法船以及执法车安装运行,反馈效果良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文的背景与研究意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 视频监测系统的发展趋势
• 1.4 论文主要工作及组织结构
• 1.4.1 论文主要工作
• 1.4.2 论文组织结构
• 2 采砂监测系统总体设计方案
• 2.1 相关应用技术
• 2.2 系统整体设计方案
• 2.3 系统各模块方案设计
• 3 系统硬件设计与实现
• 3.1 硬件平台总体设计
• 3.2 核心电路板的设计
• 3.2.1 核心处理器部分的设计
• 3.2.2 存储器接口设计
• 3.2.3 辅助电路接口设计
• 3.3 扩展电路板的设计
• 3.3.1 串行接口设计
• 3.3.2 以太网接口设计
• 3.3.3 SD卡接口设计
• 3.3.4 音频接口设计
• 3.3.5 视频压缩模块设计
• 3.3.6 备用定位模块设计
• 4 系统软件平台的设计与实现
• 4.1 嵌入式操作系统的选择
• 4.2 Windows XP Embedded开发环境的建立
• 4.3 Windows XP Embedded系统的定制移植
• 4.3.1 识别目标设备上的硬件
• 4.3.2 初始化配置以及添加组件
• 4.3.3 检查组件的相关性
• 4.3.4 生成系统镜像
• 5 应用软件设计与实现
• 5.1 应用软件设计流程
• 5.2 EVC环境下的多线程编程以及Winsock编程
• 5.2.1 多线程编程
• 5.2.2 Winsock编程
• 5.3 定位模块的实现
• 5.3.1 GPS数据解析
• 5.3.2 GPS数据发送
• 5.4 读取无线网桥RSSI值的实现
• 5.4.1 SNMP基本原理
• 5.4.2 管理信息库MIB
• 5.4.3 读取RSSI值
• 5.5 视频编码压缩模块的实现
• 5.6 备用定位模块的实现
• 5.7 通信协议的制定
• 6 系统测试方案
• 6.1 定位模块的测试
• 6.2 视频监测模块的测试
• 6.3 备用定位模块的测试
• 6.4 系统整机运行测试
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢