分布式無線集群監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、第22卷第1期2005年1月計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件ComputerApplicationsandSoftwareVol122,No.1Jan.2005分布式無線集群監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)蔡賢資李宇輝劉建偉31232(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院(華南師范大學(xué)計(jì)算機(jī)系廣州510642)廣州510631)(廣州維德科技有限公司廣州510630)摘要本文簡述了分布式無線集群調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法,分別完成各個(gè)基站的數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)顯示和控制的功能。,達(dá)到異地實(shí)時(shí)調(diào)度的目的,具有良好的實(shí)用性。關(guān)鍵詞集群網(wǎng)關(guān)多線程RS232DIMPLEMENTATIONOFSURVEILLANCESYSTEMBASEDONDISTR

2、IBUTEDWIRELESS2TRUNKCaiXianziLiYuhuiLiuJianwei12123(SchoolofSciences,SouthChinaAgricultureUniversity,Guangzhou510642)3(DepartmentofComputer,SouthChinaNormalUniversity,Guangzhou510631)(GuangzhouWeideTechnologiesLtd,Guangzhou510630)AbstractThispaperintroducesthedesignofasurveillancesystembasedondistri

3、butedwireless2trunk.Itimplementedthedatacollection,statusdisplayandcontrollingofthestationsthroughthecommunicationwithtrunkcontrollerbyRS232.Forachievingreal2timedispatchingandsurveillance,systemusesagatewaytocommunicatewithallochthonousandheterogeneoussystems.KeywordsTrunkingGatewayMultithreadingRS

4、2321引言無線集群通信系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各種行業(yè),如交通,公安和航海等,它具有成本低見效快的特點(diǎn)。但對分散的集群基站和通信進(jìn)行管理以及監(jiān)控是必不可少的。我們根據(jù)實(shí)際需要,基于Windows,用Borland的Delphi5開發(fā)了一套對多區(qū)無線集群通信系統(tǒng)4進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度的管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對集群通信的實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)度管理,具有良好的實(shí)用性。進(jìn)行通信,獲取指定基站通信的所有數(shù)據(jù),控制并監(jiān)控通信過程,并接收由控制器傳來的語音數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)聽和錄音。3系統(tǒng)基本功能模塊311用戶呼叫調(diào)度臺(tái)可以直接撥號(hào)呼叫指定用戶進(jìn)行通信。呼叫分為單呼和組呼兩種。單呼是由系統(tǒng)集群控制器直接分配一個(gè)專用信道給通話雙方,通話雙方

5、獨(dú)占信道直到通話完畢。組呼則是所有通話用戶共享一個(gè)信道,實(shí)現(xiàn)多方通信。單呼和組呼指令通過一個(gè)分界數(shù)來區(qū)分。調(diào)度臺(tái)控制面板提供了快捷呼叫和查找呼叫功能,調(diào)度員可以隨意為呼叫按鈕指定號(hào)碼或組。2系統(tǒng)工作原理312監(jiān)聽與錄音為了監(jiān)控所有系統(tǒng)通話,調(diào)度臺(tái)實(shí)時(shí)顯示通話狀態(tài)信息。調(diào)度員可以選擇信道監(jiān)聽指定通話信息,同時(shí)可以把相應(yīng)通話的起止時(shí)間、通話雙方ID、隊(duì)號(hào)等信息和語音數(shù)據(jù)一起保存到調(diào)度臺(tái)硬盤,日后可以按指定組合條件進(jìn)行回放。圖1系統(tǒng)工作原理示意圖313接警接警是調(diào)度臺(tái)的高優(yōu)先級(jí)事務(wù),當(dāng)有緊急呼叫時(shí),系統(tǒng)會(huì)即時(shí)用語音提示調(diào)度員進(jìn)行處理,并把接警處理通過集群控制器通知其他調(diào)度臺(tái)。收稿日期:2003-09

6、-04。蔡賢資,講師,主研領(lǐng)域:網(wǎng)絡(luò)多媒體應(yīng)用。如圖1所示,整個(gè)通信系統(tǒng)由若干個(gè)基站組成,類似無線電話基站,每個(gè)基站負(fù)責(zé)一個(gè)區(qū)域,用戶接入最近的基站進(jìn)行通信。調(diào)度系統(tǒng)則通過檢測分配給不同基站的控制信道,獲取當(dāng)前各個(gè)信道的通信情況。集群控制器TC(TrunkController)完成信道分配與監(jiān)控,每個(gè)調(diào)度臺(tái)微機(jī)通過RS232通信口與控制器56314調(diào)度臺(tái)與基站互連計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件2005年基站和調(diào)度臺(tái)是低耦合的關(guān)系,每個(gè)調(diào)度臺(tái)都有一個(gè)ID,每個(gè)基站都有一個(gè)系統(tǒng)碼。在權(quán)限允許的前提下,每個(gè)調(diào)度臺(tái)都可以與指定的基站關(guān)聯(lián),即可以切換到指定控制信道進(jìn)行監(jiān)控。ReadFile,WriteFile和Clo

7、seHandle。(2)開發(fā)工具提供的控件或第三方控件。如Mscomm、Sp2comm和async32等。315用戶管理這部分包括管理用戶參數(shù)信息和權(quán)限,設(shè)置畫板呼叫關(guān)聯(lián)等。由于系統(tǒng)用戶并不太多,系統(tǒng)采用了Borland的Paradox數(shù)據(jù)庫,各個(gè)調(diào)度臺(tái)可以通過導(dǎo)入導(dǎo)出共享數(shù)據(jù)。316系統(tǒng)設(shè)置系統(tǒng)設(shè)置包括設(shè)置調(diào)度臺(tái)身份參數(shù)、基站參數(shù)、接警臺(tái)參數(shù)、COM口參數(shù)、回落時(shí)間、完畢后,對于可視化開發(fā)工具而言,通信控件是較好的選擇,系統(tǒng)采用的是Spcomm控件,其屬性BaudRate,ByteSize,StopBits,Parity2check和CommName分別用于設(shè)置波特率,數(shù)據(jù)位數(shù),停止位數(shù),校

8、驗(yàn)和通信口,方法StartComm,WriteCommData,Stopcomm分別用于打開端口,接收數(shù)據(jù)通過事件OnRe2ceiveData完成。COM:=CurrentComPort;通信口SBaudRate:=9600;波特率SMSPort.Bytesize:=8;數(shù)據(jù)位SMSPort.StopBits:=1;停止位SMSPort.ParityCheck:=true;校驗(yàn)SMSPort.Startcomm;啟動(dòng)4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)411指令協(xié)議設(shè)計(jì)調(diào)度系統(tǒng)與集群控制器之間的通信幀格式如下:幀分界符命令串?dāng)?shù)據(jù)域長度數(shù)據(jù)域校驗(yàn)碼幀分界符發(fā)送ID:=idSHL3;以下是指令參數(shù)整合idh:=(idand

9、Sff00)shr8;idl:=(idandS00ff);intrPFIX:=(PFIX2200)ORS80;STRpCoPY(BUF,intrCallUser);bufintrHeaderLen+1:=intrPFIX;bufintrHeaderLen+2:=idh;bufintrHeaderLen+3:=idl;bufintrHeaderLen+4:=0;bufintrHeaderLen+5:=SEPERATOR;添加分界符SMSport.WriteCommData(buf,9);發(fā)送數(shù)據(jù)幀分界符:區(qū)分通信幀的開始和結(jié)束標(biāo)志。命令串:通信過程中雙方所用的命令和響應(yīng)信息,按發(fā)送方向,分成PC

10、toTC和TCtoPC兩類,用于控制器和計(jì)算機(jī)之間的通信與應(yīng)答。關(guān)鍵指令集包括如下12條指令:格式,以字節(jié)為單位(SP為分界符,GTC為屬性字節(jié),ID為識(shí)別碼,SYS為系統(tǒng)碼,PFIX為前綴號(hào),CHAN為通道號(hào))SP11H09HB1HGTC1GTC8SPSP31H09HA1HGTC1GTC8SPSP11H02HB3HCHANSPSP31H09HA6HGTC1GTC8SPSP31H02HA4H00HSPSP11H02HB2HCHANSPSP31H05HA0HPEIXIDHIDL00HSPSP31H0EHA5HSYSHSYSLCHAN1CHAN2PEIXIDHIDLGID1HGID1LGID2HG

11、ID2LGID3HGID3LSPSP11H02HB3HCHAN1SPSP11H02HB3HCHAN2SPSP31H02HA3H00HSPSP00H08H55HPEIXIDHIDLGID1HGID1LGID2HGID2LGID3HGID3LSP指令名intrNotLocalGTCIntrLocalGTCintrLockCtrlChanintrCallSchedulorintrReleaseChan1IntrGTCOverintrCallUserintrChangeStationintrOnlineListenintrOnlineListenGenintrReleaseChan2intrSendS

12、chdulorID說明非本地通信本地通信控制信道鎖定呼叫調(diào)度信道釋放通知通話完畢用戶呼叫基站更換專用信道監(jiān)聽公共信道監(jiān)聽主動(dòng)信道釋放調(diào)度臺(tái)ID確認(rèn)接收RS232的數(shù)據(jù)SetLength(S,BufferLength);Move(Buffer,PChar(S),BufferLength);Move(Buffer,RecvBufBufIndex+1,BufferLength);讀入指令檢測緩沖if(BufIndex+BufferLength)<=MaxBufSizethenBufIndex:=BufIndex+BufferLength;Process;指令處理為了避免處理大量猝發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)生指

13、令丟棄,指令處理采用的是預(yù)緩沖匹配識(shí)別方式,所有指令預(yù)先讀入緩沖區(qū),然后用指令解釋器根據(jù)分界符進(jìn)行指令分割匹配執(zhí)行。413多線程處理系統(tǒng)為了加強(qiáng)并行處理能力,對上下位機(jī)的串口通信,協(xié)議網(wǎng)關(guān)通信,指令解釋執(zhí)行,監(jiān)聽與錄音分別建立單獨(dú)的線程進(jìn)行處理,大大提高了系統(tǒng)的效率。線程之間通過共享數(shù)據(jù)區(qū)交換數(shù)據(jù)。串口通信線程負(fù)責(zé)接收集群控制器的指令或狀態(tài)數(shù)據(jù),接收時(shí)首先對幀數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性檢測,通過檢測后把幀數(shù)據(jù)放在緩沖區(qū)的指令隊(duì)列中,重置互斥開關(guān),并發(fā)消息通知指令解釋器來讀取數(shù)據(jù)。若該線程接收到優(yōu)先權(quán)高的指令(緊急指令),則把該指令插入隊(duì)列首位。同樣,網(wǎng)關(guān)通信線程接收協(xié)議網(wǎng)關(guān)發(fā)送過來的指令幀,通過完整性檢測

14、后也把指令入隊(duì)。指令解釋器從緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù),并進(jìn)行指令分解。如果指令有效則執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作,包括向TC和協(xié)議網(wǎng)關(guān)發(fā)送指令,數(shù)據(jù)加工,狀態(tài)顯示和指示監(jiān)聽與錄音線程工作等。緩沖區(qū)通過互斥開關(guān)SW來實(shí)現(xiàn)讀寫共享。整個(gè)處理流程如圖2所示。(下轉(zhuǎn)第123頁)數(shù)據(jù)域長度:標(biāo)識(shí)當(dāng)前通信幀的數(shù)據(jù)域長度。校驗(yàn)碼:用于當(dāng)前通信幀的校驗(yàn),使用奇偶校驗(yàn)。系統(tǒng)支持3種信道接口方案:MPT1343,321和CPS。412串口通信實(shí)現(xiàn)相當(dāng)部分的工控設(shè)備都提供RS232通信支持,此設(shè)計(jì)中調(diào)度臺(tái)也是采用RS232接口與集群控制器進(jìn)行通信,缺省波特率為9600?；赪indows的串口通信實(shí)現(xiàn)一般有如下兩種:(1)利用API函數(shù)。

15、在Windows中,對串口的打開、讀取、寫入和關(guān)閉都是以文件流的方式進(jìn)行,相應(yīng)的函數(shù)是CreateFile,第1期支建偉等:一種改進(jìn)的JPEG算法研究123別為標(biāo)準(zhǔn)JPEG推薦的亮度和色度量化表。將上述矯正后的量化表作為最終的量化表,對圖像進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)JPEG壓縮形成完全符合JPEG格式的壓縮文件。本算法的解碼過程與標(biāo)準(zhǔn)JPEG解碼過程完全相同,可以看出它也是標(biāo)準(zhǔn)JPEG編碼過程的逆過程。6結(jié)束語本文提出了切匹雪夫多項(xiàng)式改善DCT變換的方法,并對其理論基礎(chǔ)進(jìn)行了深入的分析,但在算法的實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化上還有很多工作要做,還需對算法進(jìn)一步細(xì)化,將其逐步實(shí)現(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)JPEG算法在圖像壓縮中依然被廣泛使用,但從它

16、的一些不足著眼,開發(fā)更多性能更好的并且與標(biāo)準(zhǔn)JPEG算法完全兼容的算法也不失為一種思路。5實(shí)驗(yàn)和討論為了更好地利用標(biāo)準(zhǔn)JPEG壓縮算法的成熟性,僅僅就自適應(yīng)量化器進(jìn)行了微機(jī)仿真,采用中等復(fù)雜度的標(biāo)準(zhǔn)圖像,相同壓縮比條件下對比了不同算法的信噪比,結(jié)果表明自適應(yīng)JPEG壓縮算法的峰值信噪比有所提高。例如:自適應(yīng)壓縮算法壓縮倍數(shù)分別為1610144,2618414;PSRN(db)分別為4119701,391標(biāo)準(zhǔn)JPEG算法壓縮倍數(shù)分別為1518138,2614410;(別為4117417,3911634(Y量均方差加權(quán)和的方法)變換的方法,闡時(shí)了它的可行性,當(dāng)然切匹雪夫多項(xiàng)式變換用于圖像壓縮有待進(jìn)

17、一步完善。用自適應(yīng)方法壓縮圖像并重建的圖像較標(biāo)準(zhǔn)JPEG算法重建的圖像細(xì)節(jié)保留更多,方塊效應(yīng)明顯降低。(上接第56頁)獻(xiàn)1,J信號(hào)處理,Vol18,No.22,數(shù)字圖像壓縮編碼技術(shù)及其C語言程序例M,學(xué)苑出版社,199413RamaswamyA.,Amixedtransformapproachforefficientcompressionofmedicalimage.IEEETransonMedImage.1996,15(3):343352.4鐘玉琢、沈洪、冼偉栓編著,多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用M,大連理工大學(xué)出版社,200015捷沙飛等編著,實(shí)用圖像分析與處理技術(shù)M,電子工業(yè)科學(xué)出版社,1995

18、16戚飛虎等,模式識(shí)別與圖像處理M,上海交通大學(xué)出版社,19901現(xiàn)遠(yuǎn)地實(shí)時(shí)呼叫,擴(kuò)展集群通信有效范圍,又可避免異構(gòu)指令集和指令集版權(quán)問題。在通信實(shí)現(xiàn)上我們選用了NMUDP控件,代碼如下:NMUDPGW.RemoteHost:=RemoteIP;遠(yuǎn)程主機(jī)IPNMUDP.GWocalPort:=LocalPosrt;本地端口NMUDPGW.RemotePort:=RemortPort:遠(yuǎn)程端口IntrStream:=TMemoryStream.Create;建立流try圖2系統(tǒng)指令處理流程IntrStream.Write(IntrSendTxt1,FrameLen);寫數(shù)據(jù),IntrSendTxt為指令緩沖,FrameLen為幀長NMUDPGW.SendStream(IntrStream);發(fā)送流finally414分布處理分布處理包括對本地分布基站和異地異構(gòu)集群系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控管理。對于本地基站,由于它們是分布在不同的地方,需要對各個(gè)基站進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度。調(diào)度臺(tái)為各個(gè)基站分配不同的控制信道,并通過切換(輪詢或指定)到不同的信道與基站之間通過約定的控制指令進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和調(diào)度控制。異地異構(gòu)系統(tǒng)由于地域問題,無法直接通過無線方式進(jìn)行通信。另外,異地系統(tǒng)也有可能采用不同的指令集,要捆綁集成就需要一個(gè)中間轉(zhuǎn)換器來模擬中間件2實(shí)現(xiàn)連接。我們設(shè)計(jì)了一個(gè)專用的協(xié)議網(wǎng)關(guān)來連接異地異構(gòu)集