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摘要：本文介绍了一种能够对钢筋混凝土检测仪进行远程监控并且回传数据的装置。目前世界上绝大部分大型桥梁都是钢筋混凝土结构，对建成时间久或者新建成、受台风地震等灾害影响的桥梁，为了检查其安全性能是否符合标准，有专用的钢筋混凝土检测仪对其进行检测。为了解决大桥底部检测难以实时监控的问题，开发了该传输与控制系统，可在检测桥梁底部时实现实时监控，并且能够实时传回数据进行分析。本文网络版地址：http：//www.eepw.com.cn/article/248892.htm
关键字：嵌入式系统；远程控制；文件传输；视频监控
DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2014.6.007
引言
随着时代的发展，越来越多的特大特高桥梁和高层建筑出现在了我们的生活之中，给人们的生活带来了巨大的便利。但近几年频频发生的大桥垮塌事故让我们对这些建筑的安全性产生了怀疑。事实上，只要定期对建筑进行检测和维护，这些事故是完全可以避免的。但是由于大桥高度高、跨度大，对桥底面的检测十分困难。于是相关机构研制出了可贴于大桥底面行走的机器人，装载上钢筋混凝土检测仪，可以对大桥底部进行检测。但是目前的检测仪都只能手持控制，所以只能每次行走完成之后取下设备，然后读取数据进行分析，这样设备在桥下运行时就有很大的不确定性，不知道设备在桥下的运行情况，难以及时发现、处理意外情况。本装置的研制就是为了解决这个问题，当检测人员携带开启无线热点功能的PC在桥面行走时，桥下的改造后检测仪通过连接到PC热点，检测人员就能对设备在桥下的情况实现实时监测，远程控制并实时获取检测数据。
系统示意图如图1。
本文采用友善之臂公司出品的tiny6410开发板，该开发板使用三星S3C6410处理器，搭载嵌入式Linux操作系统，以北京智博联科技有限公司生产的型号为ZBL—R800的多功能混凝土钢筋检测仪（以下简称“检测仪”）为改造对象，在完全不影响其功能的前提下，通过对其进行简单的改造，实现对检测仪的远程操作、监控和数据回传。该检测仪主要由两部分组成，主机和传感器。在主机侧面有连接传感器的数据接口，电源接口和一个USB接口，其中USB接口插上U盘后可以将检测数据存储在U盘中。
通常状态下，开关断开，输出端输出高电平，当按键按下时，开关闭合，输出端输出一个低电平。为了实现远程控制的功能，我们需要使用开发板接管键盘，及开发板接收到命令之后，通过ioctl（）函数使开发板上的GPIO口输出对应的高低电平，直接送给键盘，实现按键这个过程。如图5所示。
控制命令的发送利用Socket通信实现，Socket作为支持TCP/IP的网络通信的基本操作单元，能够以很简单的方式实现网络上不同主机之间的通信。Windows操作系统的Socket支持流套接字和数据报套接字，应用程序调用Windows Sockets的API实现相互通信。Windows Sockets又利用下层的网络通信协议功能和操作系统调用实现实际的通信过程。
图6是一个Socket通信的基本过程，所有平台的Socket通信大体上都是按照这个模式，或者稍加改进来实现的。
实现Socket通信，通常采用C/S模式，即大家熟知的客户机和服务器结构，至少需要一组Socket程序。在本系统中，将Socket服务器设置在开发板上，可以自定义接受来自哪些客户端的连接请求，以实现更灵活的使用。而且将其设置为开机自动启动，以随时待命，接受连接请求，不需要手工启动。Socket客户机设置在PC客户端上，可以从PC上发送指令，实现远程控制。四键模拟键盘如图7。
每一个按钮对应一条指令，每按下一个按钮，相应的指令被发送给开发板上的客户机程序，客户机接收到指令后再由处理程序进行相应的处理，然后通过开发板的接口把指令输出到检测仪的键盘接口，实现相应的操作。经过测试，点击按钮之后，开发板能够立即接收到指令，并做出相应的反应，基本做到零延迟，能够满足远程实时控制对低时延的要求。
2 视频监控
视频监控有很多种实现方式，但是考虑到实现难度和PC客户端的开发难度，在MJPG-streamer开源项目的基础上进行进一步开发来实现是一个简单易行的方法。MJPGstreamer是一个轻量级的视频服务器软件，使用C语言开发，运行于Linux操作系统上，可以从摄像头获取jpeg图像，然后从PC上通过网络浏览器实时查看摄像头内容。
通过修改MJPG-streamer的源代码，进行交叉编译后，其可以运行在嵌入式Linux开发板上。运行后便可以通过PC的网络浏览器浏览摄像头的内容。并且对摄像头进行一些简单的控制（需要摄像头支持）。
在PC客户端开发中，通过使用WebBrowser控件调用开发板上的包含视频的网页来显示监控画面。显示效果如图8。
可以看到监控画面的质量较好，经过测试，在局域网环境下，VGA（640×480）分辨率时，画面平均时延50ms左右，平局帧率18帧左右，画面流畅清晰，完全能够满足需求。
3 数据回传
需要实时地将检测仪获取的数据传回到桥面上的计算机中进行分析，所以需要设计一个文件传输系统。在本系统中，以FTP协议为基础，编写一个FTP系统。该FTP系统采用被动式FTP，在这种方式的FTP系统中，命令连接和数据连接都由客户端发起。系统中服务器设置在嵌入式开发板上，客户端集成在PC客户端中。
开发板已安装FTP服务器，开机后一直处于侦听状态，等待客户端的连接。当PC客户端中的FTP启动时，会向服务器发送连接请求，服务器首先验证用户名和密码，验证成功后则建立连接，然后客户端发起传输数据请求，服务器响应请求，从而完成数据传输。
一个实际可用的FTP系统至少应该具有文件目录显示、文件下载、文件上传和文件删除这四个基本功能，如图9所示。 PC客户端基于微软公司的.Net平台，使用C#语言开发。微软公司出品的.NET Framework提供了十分丰富的网络编程接口和封装好的类库，使开发过程变得简单。首先利用FtpWebRequest类的Create方法创建FTP连接，验证用户名密码后连接创建成功，同时利用GetResponse方法获取服务器的反馈信息。当需要上传、下载和删除文件时，还是利用FtpWebRequest，只是将其Method属性设置为WebRequestMethods.Ftp. UploadFile，WebRequestMethods.Ftp. DownloadFile和WebRequestMethods. Ftp.DeleteFile，然后向服务器发起请求，服务器便会响应相应的请求。服务器每次响应请求之后，都返回当前的目录下的文件列表，供PC客户端显示。
“返回上级目录”功能比较特殊，当用户双击“返回上级目录”后，将保存当前路径的变量中当前路径的最后一级删除，生成新的当前路径，然后用新的当前路径向服务器发送显示文件列表请求，达到显示上一级目录的目的。
经测试，使用PC客户端能够顺利选择文件夹和文件，并下载、上传和删除文件，具备一个实用的FTP系统的基本功能，能够满足该系统的需求。FTP下载文件界面如图10所示。
4 总结
利用本文中的装置，可以以很小的代价为普通的钢筋混凝土检测仪添加远程视频监控和数据回传功能，能够对检测仪在桥下的运行状态进行监控，并实时获取检测仪的检测数据，能够大大地拓展普通钢筋混凝土检测仪的使用环境。而且可以根据需要，进行功能的添加和删除，二次开发简单方便。总体说来，该系统简单可靠，成本低廉，使用方便，具有一定的实用价值，值得推广。
参考文献：
[1]王海军.嵌入式Linux设计与应用教程[M].上海：上海交通大学出版社，2012
[2]蔡安妮.多媒体通信技术基础[M].北京：电子工业出版社，2012
[3] 梁斌玉.叩响C#之门[M].北京：电子工业出版社，2009
[4]邓博文，钟志.基于MJPG-streamer的远程视频监控系统的实现[R/OL].[2013-03-07] http：//www.paper.edu.cn/releasepaper/ content/201303-239
[5]黄孝建.多媒体技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2010
关键字：嵌入式系统；远程控制；文件传输；视频监控
DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2014.6.007
引言
随着时代的发展，越来越多的特大特高桥梁和高层建筑出现在了我们的生活之中，给人们的生活带来了巨大的便利。但近几年频频发生的大桥垮塌事故让我们对这些建筑的安全性产生了怀疑。事实上，只要定期对建筑进行检测和维护，这些事故是完全可以避免的。但是由于大桥高度高、跨度大，对桥底面的检测十分困难。于是相关机构研制出了可贴于大桥底面行走的机器人，装载上钢筋混凝土检测仪，可以对大桥底部进行检测。但是目前的检测仪都只能手持控制，所以只能每次行走完成之后取下设备，然后读取数据进行分析，这样设备在桥下运行时就有很大的不确定性，不知道设备在桥下的运行情况，难以及时发现、处理意外情况。本装置的研制就是为了解决这个问题，当检测人员携带开启无线热点功能的PC在桥面行走时，桥下的改造后检测仪通过连接到PC热点，检测人员就能对设备在桥下的情况实现实时监测，远程控制并实时获取检测数据。
系统示意图如图1。
本文采用友善之臂公司出品的tiny6410开发板，该开发板使用三星S3C6410处理器，搭载嵌入式Linux操作系统，以北京智博联科技有限公司生产的型号为ZBL—R800的多功能混凝土钢筋检测仪（以下简称“检测仪”）为改造对象，在完全不影响其功能的前提下，通过对其进行简单的改造，实现对检测仪的远程操作、监控和数据回传。该检测仪主要由两部分组成，主机和传感器。在主机侧面有连接传感器的数据接口，电源接口和一个USB接口，其中USB接口插上U盘后可以将检测数据存储在U盘中。
通常状态下，开关断开，输出端输出高电平，当按键按下时，开关闭合，输出端输出一个低电平。为了实现远程控制的功能，我们需要使用开发板接管键盘，及开发板接收到命令之后，通过ioctl（）函数使开发板上的GPIO口输出对应的高低电平，直接送给键盘，实现按键这个过程。如图5所示。
控制命令的发送利用Socket通信实现，Socket作为支持TCP/IP的网络通信的基本操作单元，能够以很简单的方式实现网络上不同主机之间的通信。Windows操作系统的Socket支持流套接字和数据报套接字，应用程序调用Windows Sockets的API实现相互通信。Windows Sockets又利用下层的网络通信协议功能和操作系统调用实现实际的通信过程。
图6是一个Socket通信的基本过程，所有平台的Socket通信大体上都是按照这个模式，或者稍加改进来实现的。
实现Socket通信，通常采用C/S模式，即大家熟知的客户机和服务器结构，至少需要一组Socket程序。在本系统中，将Socket服务器设置在开发板上，可以自定义接受来自哪些客户端的连接请求，以实现更灵活的使用。而且将其设置为开机自动启动，以随时待命，接受连接请求，不需要手工启动。Socket客户机设置在PC客户端上，可以从PC上发送指令，实现远程控制。四键模拟键盘如图7。
每一个按钮对应一条指令，每按下一个按钮，相应的指令被发送给开发板上的客户机程序，客户机接收到指令后再由处理程序进行相应的处理，然后通过开发板的接口把指令输出到检测仪的键盘接口，实现相应的操作。经过测试，点击按钮之后，开发板能够立即接收到指令，并做出相应的反应，基本做到零延迟，能够满足远程实时控制对低时延的要求。
2 视频监控
视频监控有很多种实现方式，但是考虑到实现难度和PC客户端的开发难度，在MJPG-streamer开源项目的基础上进行进一步开发来实现是一个简单易行的方法。MJPGstreamer是一个轻量级的视频服务器软件，使用C语言开发，运行于Linux操作系统上，可以从摄像头获取jpeg图像，然后从PC上通过网络浏览器实时查看摄像头内容。
通过修改MJPG-streamer的源代码，进行交叉编译后，其可以运行在嵌入式Linux开发板上。运行后便可以通过PC的网络浏览器浏览摄像头的内容。并且对摄像头进行一些简单的控制（需要摄像头支持）。
在PC客户端开发中，通过使用WebBrowser控件调用开发板上的包含视频的网页来显示监控画面。显示效果如图8。
可以看到监控画面的质量较好，经过测试，在局域网环境下，VGA（640×480）分辨率时，画面平均时延50ms左右，平局帧率18帧左右，画面流畅清晰，完全能够满足需求。
3 数据回传
需要实时地将检测仪获取的数据传回到桥面上的计算机中进行分析，所以需要设计一个文件传输系统。在本系统中，以FTP协议为基础，编写一个FTP系统。该FTP系统采用被动式FTP，在这种方式的FTP系统中，命令连接和数据连接都由客户端发起。系统中服务器设置在嵌入式开发板上，客户端集成在PC客户端中。
开发板已安装FTP服务器，开机后一直处于侦听状态，等待客户端的连接。当PC客户端中的FTP启动时，会向服务器发送连接请求，服务器首先验证用户名和密码，验证成功后则建立连接，然后客户端发起传输数据请求，服务器响应请求，从而完成数据传输。
一个实际可用的FTP系统至少应该具有文件目录显示、文件下载、文件上传和文件删除这四个基本功能，如图9所示。 PC客户端基于微软公司的.Net平台，使用C#语言开发。微软公司出品的.NET Framework提供了十分丰富的网络编程接口和封装好的类库，使开发过程变得简单。首先利用FtpWebRequest类的Create方法创建FTP连接，验证用户名密码后连接创建成功，同时利用GetResponse方法获取服务器的反馈信息。当需要上传、下载和删除文件时，还是利用FtpWebRequest，只是将其Method属性设置为WebRequestMethods.Ftp. UploadFile，WebRequestMethods.Ftp. DownloadFile和WebRequestMethods. Ftp.DeleteFile，然后向服务器发起请求，服务器便会响应相应的请求。服务器每次响应请求之后，都返回当前的目录下的文件列表，供PC客户端显示。
“返回上级目录”功能比较特殊，当用户双击“返回上级目录”后，将保存当前路径的变量中当前路径的最后一级删除，生成新的当前路径，然后用新的当前路径向服务器发送显示文件列表请求，达到显示上一级目录的目的。
经测试，使用PC客户端能够顺利选择文件夹和文件，并下载、上传和删除文件，具备一个实用的FTP系统的基本功能，能够满足该系统的需求。FTP下载文件界面如图10所示。
4 总结
利用本文中的装置，可以以很小的代价为普通的钢筋混凝土检测仪添加远程视频监控和数据回传功能，能够对检测仪在桥下的运行状态进行监控，并实时获取检测仪的检测数据，能够大大地拓展普通钢筋混凝土检测仪的使用环境。而且可以根据需要，进行功能的添加和删除，二次开发简单方便。总体说来，该系统简单可靠，成本低廉，使用方便，具有一定的实用价值，值得推广。
参考文献：
[1]王海军.嵌入式Linux设计与应用教程[M].上海：上海交通大学出版社，2012
[2]蔡安妮.多媒体通信技术基础[M].北京：电子工业出版社，2012
[3] 梁斌玉.叩响C#之门[M].北京：电子工业出版社，2009
[4]邓博文，钟志.基于MJPG-streamer的远程视频监控系统的实现[R/OL].[2013-03-07] http：//www.paper.edu.cn/releasepaper/ content/201303-239
[5]黄孝建.多媒体技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2010