基于3G网络的电子皮带秤远程监控系统设计

摘要

随着我国生产工业自动化的飞速发展，电子皮带秤作为一种高精度、高性能的计量设备被广泛用于煤矿、码头、冶金、电力等行业。为了增加产量和能效，往往都是多台皮带秤同时工作。恶劣的现场环境和现场大量重复的记录大大增加了企业的人力成本。而且在电子皮带秤连续的工作情况下，皮带经常会出现跑偏、撕裂、打滑等现象，这不仅影响了电子皮带秤测量的精度，而且严重情况下，还会导致生产现场的安全事故发生。因此，为了降低企业劳动力成本，减少生产现场的安全隐患，对电子皮带秤的运行情况和现场工况进行实时监测很有必要。
　　由于计算机处理能力和网络带宽的飞速提高，我国进入了第三代无线视频监控时代。本论文在深入研究当前3G网络对工业现场的无线监控基础上，考虑现场多台皮带秤同时工作的情况，提出了一种基于Profibus现场总线加3G网络的电子皮带秤远程监控系统设计方案。本设计分为三个模块：下位机现场采集板、通过Profibus现场总线连接现场采集板的上位机、以及3G远程监控终端。为了减少3G流量资费，本文基于C/S网络模型设计。当用户通过3G远程监控终端发出查看现场信息请求时，上位机接收到用户请求，将控制命令发给下位机采集板，并且打开相应电子皮带秤周围的摄像头，进行视频信息的采集和传输。但是，当现场出现异常情况时，上位机会以短信方式提醒用户3G终端，主动请求开启下位机视频监控，将现场故障信息及时反馈给用户。
　　硬件设计上，下位机采集板选用LPC2138主芯片，连接上各种传感器输入接口，通过Profibus总线接口与上位机进行通信。上位机采用了三星公司研发的一款ARM9内核的S3C2440主芯片，外接 USB摄像头和3G上网卡，以Profibus主站方式接收下位机信息并通过3G无线传输方式接入Internet网络，将信息传给用户远程监控终端。用户远程监控设备采用3G手机或者PC机。
　　软件设计上，下位机采集板采用实时性优良的uCOS-II操作系统，以多任务方式实时采集各传感器输入信息。上位机采用嵌入式开源软件Linux操作系统，接收下位机信息，并且通过Linux内核V4L2接口进行视频采集，构建Mjpg-streamer视频服务器，通过Socket网络编程将信息传输给远程监控终端。
　　通过利用以上各种嵌入式软硬件技术，最终使得用户可以通过本系统来实现对电子皮带秤现场工况的远程监控，记录现场数据并防止安全事故的发生。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1. 1 引言

1. 2 国内外研究发展及分析

1. 3 课题研究目的及意义

1. 4 论文主要工作及组织结构

第2章 系统总体方案设计

2. 1 电子皮带秤的工作原理

2. 2 电子皮带秤常见问题与分析

2. 3 系统关键技术点及解决方案

2. 4 系统总体实现框架

2. 5 下位机采集板总体设计

2. 6 上位机总体设计

2. 7 远程终端与上位机的通信设计

第3章 系统硬件平台设计

3. 1 下位机采集板硬件电路设计

3. 2 上位机硬件电路设计

第4章 下位机程序设计

4.1 uCOS-II操作系统平台构建

4. 2 信号检测程序设计

4. 3 电机转速控制程序设计

第5章 上位机程序设计

5. 1 L inux操作系统平台构建

5. 2 L inux设备驱动的开发

5.3 Mjpg-streamer视频服务器的移植

5. 4 3G网络平台构建

第6章 远程终端程序设计

6. 1 整体框架设计

6. 2 皮带秤信息监控程序设计

6. 3 无线视频监控程序设计

第7章 总结与展望

7. 1 总结

7. 2 展望

致谢

参考文献