嵌入式系統(tǒng)在閘門控制中的應(yīng)用

系統(tǒng)的核心硬件平臺選用基于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個外設(shè)部件互連（PCI） 插槽 ,可外接一個32通道的DI/DO卡用做閘門啟閉機的控制,一個4通道的視頻捕捉卡用做閘門現(xiàn)場狀態(tài)的監(jiān)控;2個 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,采集實時數(shù)據(jù);一個集成開發(fā)環(huán)境（IDE）接口,可接一個64MB的文檔對象模型（DOM）存儲卡,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）,用做閘門控制系統(tǒng)的顯示輸出和操作界面。
3 　閘門控制系統(tǒng)的開發(fā)
在對嵌入式Linux操作系統(tǒng)定制完成以后 ,就可基于定制平臺完成一個具有完備閘門控制功能的用戶軟件。完整的閘門信息管理系統(tǒng)由視頻采集壓縮模塊、水情測控模塊和閘門控制算法模塊組成。
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,通過組合可以實現(xiàn)多路視頻輸入和實時壓縮。系統(tǒng)選擇4路視頻捕捉卡并加裝云臺,對采集到的視頻信號采用畫面平均分割的方式同時顯示 ,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)和云臺遠程操作功能,以此提供對閘門及河道的本地和遠程視頻監(jiān)視功能。
3.2 　水情測控模塊
水情測控模塊的主要任務(wù)是完成水位監(jiān)測、閘門升高及運行情況監(jiān)測、閘門運行開環(huán)/閉環(huán)控制、流量和過流水量的計算以及圖表的生成。閘門的控制除了計算機智能控制以外 ,同時還采用雙重手（本地和集中）控制 ,確保閘門控制萬無一失。在此模塊中,既要提供良好的人機交互界面,又要提供實時的流量與水量關(guān)系圖表。
在設(shè)計中,水情測控子系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集卡、水位傳感器、閘位傳感器、閘門控制單元、閘門本地集中控制柜和嵌入式主機構(gòu)成。
1）數(shù)據(jù)采集卡通過 PCI總線與主機連接 ,傳感器通過控制線直接與數(shù)據(jù)采集卡連接。主機定時采集水情數(shù)據(jù),并交給應(yīng)用程序后臺進行計算、存儲 ,以便在需要顯示時立即生成相應(yīng)的關(guān)系曲線。
2）各閘門控制單元通過控制線與DI/DO卡相連接。主機通過向DI/DO卡發(fā)出脈沖信號實現(xiàn)對閘門的控制。手動應(yīng)急控制采用2種方式:一是通過外置控制器集中對各閘門進行升、降、停的控制;二是通過閘門控制單元上的控制按鈕完成閘門的升、降、停的控制。
3.3 　閘門控制算法模塊[4]
閘門控制系統(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)計采用模糊專家系統(tǒng)的算法方案對其進行智能控制。基本的控制流程[5]如圖2所示。

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