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基于Web的嵌入式远程监控技术的研究

作　者: 沈佳栋
导　师: 唐明浩
学　校: 东华大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 嵌入式Web服务器 嵌入式Internet uClinux 无线网络技术
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


随着科学技术的发展,远程监控系统已发展成为一个基于Internet的、综合的、信息密集、操作人性化的智能化系统。目前,现场监控多采用现场总线对设备进行连接、监控,随着网络技术的发展和市场需求的变化,监控设备实现网络化管理已经成为一种必然的趋势。应用嵌入式Internet技术的监控系统更是监控领域新的发展趋势。本文结合嵌入式技术、Web技术,从嵌入式远程监控系统出发,结合监控系统可扩展性、分布式、实时性等要求,对嵌入式远程监控系统中的Internet技术、构建做了深入的研究,并给出了一个嵌入式智能楼宇安防监控系统模型。本文主要展开了以下几方面的研究:1)从技术发展的角度,对当今的远程监控系统的发展、技术现状和设计方案进行了分析和比较,并且在此基础上研究设计了一种基于嵌入式Web服务器的远程监控系统。该系统采用ARM系列嵌入式处理器以及嵌入式Internet技术和计算机网络技术来实现Web服务器在局域网乃至Internet网上对现场设备的实时监控功能。2)在深入研究嵌入式web服务器技术的基础上,针对嵌入式远程监控设备响应时间慢、实时性低等缺陷,对服务器在重负载情况下的响应性能进行研究与改善,结合运用缓存技术大大提高了嵌入式web服务器的响应时间;并且提出了一种基于集群高可用性和高可扩展性相混合的算法。经实验仿真,大大提高了服务器在高负载情况下的吞吐量和响应时间。本文基于这些问题做了一些有意义的探索。3)综合分析嵌入式设备在工业和家庭中应用前景后,将无线传感网技术引入到监控系统中,充分发挥无线传感网和远程监控的抗干扰性能强、便携、系统灵活的优点。然后从嵌入式远程监控系统在智能楼宇安全防范系统中应用出发,运用嵌入式Internet技术、计算机网络技术和无线网络技术,搭建了一个监控模型,给出了监控系统在各种监控环境下的可视化页面。综上所述,本文研究了嵌入式远程监控相关技术,针对嵌入式web服务器在高负载情况下响应能力差这一缺陷做了深入的探讨,提出了改进算法。并运用matlab对算法进行仿真测试,结果达到预期的目标。本文的研究对嵌入式远程监控技术与无线技术结合做了有益的探讨,能在一定程度上解决嵌入式监控系统在工业上应用的瓶颈。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 研究背景  10
  1.2 远程监控技术发展现状  10-12
  1.3 嵌入式远程监控系统研究意义  12
  1.4 本文研究内容  12-14
第二章 嵌入式远程监控系统的构建  14-20
  2.1 远程监控系统的网络接入  14-16
    2.1.1 目前已有的远程监控系统  14-15
    2.1.2 嵌入式设备接入以太网的方法研究  15-16
  2.2 现阶段嵌入式远程监控系统总体设计方案研究  16-17
  2.3 基于嵌入式Web技术的远程监控方案的提出  17-19
  2.4 本章小结  19-20
第三章 基于uClinux的嵌入式Web服务器的实现  20-61
  3.1 嵌入式uClinux操作系统内核分析  20-23
    3.1.1 uClinux的架构  20-21
    3.1.2 内核源文件组织结构  21-22
    3.1.3 内存管理  22-23
  3.2 uClinux实时性改善  23-25
    3.2.1 uClinux实时性分析  23-24
    3.2.2 RTLinux分析  24
    3.2.3 RTlinux的调度处理机制  24-25
    3.2.4 RTlinux的实现  25
  3.3 Boot Loader设计实现  25-27
  3.4 uClinux在硬件平台上的实现技术  27-32
  3.5 嵌入式Web服务器的软件设计与实现  32-38
    3.5.1 嵌入式Web服务器构建  33-34
    3.5.2 TCP/IP技术  34-35
    3.5.3 IP  35-36
    3.5.4 TCP  36-37
    3.5.5 UDP  37-38
  3.6 HTTP  38
  3.7 Socket  38-40
  3.8 基于RTL8019的以太网驱动技术  40-46
    3.8.1 RTL8019工作流程  41-42
    3.8.2 以太网驱动程序  42-44
    3.8.3 网络数据的收发  44-46
  3.9 嵌入式Web服务器的实现  46-59
    3.9.1 Boa简介  46-47
    3.9.2 Boa的实现  47-49
    3.9.3 静态页面实现  49-51
    3.9.4 动态页面实现  51-53
    3.9.5 Boa Web服务器测试  53-55
    3.9.6 基于CGI技术的自动刷新机制  55-59
  3.10 本章小结  59-61
第四章 嵌入式远程监控系统性能研究与改进  61-79
  4.1 Web服务器页面显示速度  61-63
  4.2 代理缓存技术  63-67
    4.2.1 浏览器缓存  64-65
    4.2.2 代理缓存服务器  65-67
  4.3 基于集群技术的嵌入式web服务器性能改进  67-74
    4.3.1 集群概述  67-68
    4.3.2 集群种类  68
    4.3.3 高可用性集群  68-70
    4.3.4 高可扩展性集群  70-71
    4.3.5 嵌入式web服务器集群算法的改进  71-74
  4.4 改进后的嵌入式Web服务器性能测试  74-78
    4.4.1 未使用缓存技术时的嵌入式Web服务器测试  74-76
    4.4.2 使用缓存技术后的嵌入式Web服务器测试  76-77
    4.4.3 基于集群技术嵌入式Web服务器性能测试  77-78
  4.5 本章小结  78-79
第五章 智能楼宇安防远程监控系统的设计与实现  79-97
  5.1 智能楼宇中安全防范远程监控系统  79-87
    5.1.1 现场执行层无线组网模式分析  84-85
    5.1.2 现场执行层无线通信标准  85-86
    5.1.3 现场执行层与应用层通信  86-87
  5.2 智能楼宇安全防范系统各模块的设计与实现  87-95
    5.2.1 用户登录界面的实现  88-89
    5.2.2 用户认证界面  89-91
    5.2.3 消防模块的实现  91-92
    5.2.4 空调系统模块的实现  92-95
    5.2.5 系统联动控制模块  95
  5.3 小结  95-97
第六章 总结与展望  97-99
  6.1.总结  97-98
  6.2.展望  98-99
参考文献  99-104
附录一 程序  104-108
附录二 设备图  108-109
攻读硕士期间参加的项目和发表的论文  109-110
致谢  110

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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