嵌入式系統(tǒng)在閘門(mén)控制中的應(yīng)用

系統(tǒng)的核心硬件平臺(tái)選用基于PⅢ處理器以上的高性能嵌入式5.25英寸微型系統(tǒng)板,其自帶2個(gè)外設(shè)部件互連（PCI） 插槽 ,可外接一個(gè)32通道的DI/DO卡用做閘門(mén)啟閉機(jī)的控制,一個(gè)4通道的視頻捕捉卡用做閘門(mén)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)的監(jiān)控;2個(gè) RS2232的串行通信口,外接 RS2485 的轉(zhuǎn)換器后可分別連接閘位和水位傳感器,采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）接口,可接一個(gè)64MB的文檔對(duì)象模型（DOM）存儲(chǔ)卡,作為嵌入式操作系統(tǒng)、控制程序和采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì);以及板載加速圖形端口（AGP）顯卡,可外接液晶顯示器（LCD）,用做閘門(mén)控制系統(tǒng)的顯示輸出和操作界面。
3 　閘門(mén)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)
在對(duì)嵌入式Linux操作系統(tǒng)定制完成以后 ,就可基于定制平臺(tái)完成一個(gè)具有完備閘門(mén)控制功能的用戶軟件。完整的閘門(mén)信息管理系統(tǒng)由視頻采集壓縮模塊、水情測(cè)控模塊和閘門(mén)控制算法模塊組成。
3.1 　視頻采集壓縮模塊
視頻采集壓縮模塊的核心是由采集芯片BT878組成的PCI總線硬件卡,有1路/卡、4路/卡2種,通過(guò)組合可以實(shí)現(xiàn)多路視頻輸入和實(shí)時(shí)壓縮。系統(tǒng)選擇4路視頻捕捉卡并加裝云臺(tái),對(duì)采集到的視頻信號(hào)采用畫(huà)面平均分割的方式同時(shí)顯示 ,也可選擇只顯示指定的視頻通道,并提供基本的顯示調(diào)節(jié)和云臺(tái)遠(yuǎn)程操作功能,以此提供對(duì)閘門(mén)及河道的本地和遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視功能。
3.2 　水情測(cè)控模塊
水情測(cè)控模塊的主要任務(wù)是完成水位監(jiān)測(cè)、閘門(mén)升高及運(yùn)行情況監(jiān)測(cè)、閘門(mén)運(yùn)行開(kāi)環(huán)/閉環(huán)控制、流量和過(guò)流水量的計(jì)算以及圖表的生成。閘門(mén)的控制除了計(jì)算機(jī)智能控制以外 ,同時(shí)還采用雙重手（本地和集中）控制 ,確保閘門(mén)控制萬(wàn)無(wú)一失。在此模塊中,既要提供良好的人機(jī)交互界面,又要提供實(shí)時(shí)的流量與水量關(guān)系圖表。
在設(shè)計(jì)中,水情測(cè)控子系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集卡、水位傳感器、閘位傳感器、閘門(mén)控制單元、閘門(mén)本地集中控制柜和嵌入式主機(jī)構(gòu)成。
1）數(shù)據(jù)采集卡通過(guò) PCI總線與主機(jī)連接 ,傳感器通過(guò)控制線直接與數(shù)據(jù)采集卡連接。主機(jī)定時(shí)采集水情數(shù)據(jù),并交給應(yīng)用程序后臺(tái)進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ) ,以便在需要顯示時(shí)立即生成相應(yīng)的關(guān)系曲線。
2）各閘門(mén)控制單元通過(guò)控制線與DI/DO卡相連接。主機(jī)通過(guò)向DI/DO卡發(fā)出脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)閘門(mén)的控制。手動(dòng)應(yīng)急控制采用2種方式:一是通過(guò)外置控制器集中對(duì)各閘門(mén)進(jìn)行升、降、停的控制;二是通過(guò)閘門(mén)控制單元上的控制按鈕完成閘門(mén)的升、降、停的控制。
3.3 　閘門(mén)控制算法模塊[4]
閘門(mén)控制系統(tǒng)屬于典型的大滯后、多相關(guān)因素的非線性系統(tǒng),本設(shè)計(jì)采用模糊專家系統(tǒng)的算法方案對(duì)其進(jìn)行智能控制?；镜目刂屏鞒蘙5]如圖2所示。

4 　結(jié)語(yǔ)
基于嵌入式Linux 操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的閘門(mén)控制系統(tǒng),比傳統(tǒng)的控制方式降低了功耗、提高了可靠性,減小了整個(gè)系統(tǒng)的體積,便于安裝調(diào)試,同時(shí),使水資源利用率達(dá)到最優(yōu)。更重要的是,在整個(gè)軟件平臺(tái)上擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。