[发明专利]一种煤层气远程监测系统

权利要求书

1.一种煤层气远程监测系统，其特征在于包括：

采集端，所述采集端分为硬件和ARM中运行的软件，实现采集开采现场的实时图像信息，经处理后判断是否有异常情况发生，并与服务器保持通信的功能；

组网系统；以及

服务器，包括服务器监控端软件，用于现场监控情况发送到监控端后能够以人理解的方式显示出来，并对异常情况的自动报警；所述采集端的硬件包括红外摄像机、电源模块、路由器、ARM处理器以及外围接口电路的组成，所述红外摄像机采用FW18J-V2型号摄像机，将监控现场实时图像信息由光信号转换为电信号，所述电源模块由太阳能电池板及蓄电池组成，实现稳定的电源供应，所述ARM处理器为Exynos4412芯片，所述外围接口电路主要为各种接口电路，视频解码电路以及通信控制电路，所述接口电路扩展了网口、usb、BNC、UART接口，所述视频解码电路采用的芯片为TVP5150，将模拟信号转换为数字信号，实现所述红外摄像机与所述ARM处理器的数据连接，所述通信控制电路采用芯片为DM9621ANP芯片，控制以太网数据的传输；所述采集端的所述路由器由四信F3425型工业级别的路由器，使用3G网络；所述ARM中运行的软件实现采集图像、异常检测、数据通信的功能，采用C语言，运行于ARM搭载的Linux系统上并采用多线程技术，包括主线程，图像采集处理线程，图像发送线程，命令接收线程，看门狗线程，其中，所述主线程实现参数、内存分配初始化，开启看门狗线程，设置网络通信参数，开启监听，等待连接，此时，图像采集处理线程与图像发送线程并未建立，系统等待上位机连接发送命令后才开始正常工作，如果程序出现故障进入无限循环或一直等待，则程序将自动重启，如果采集端完全瘫痪，软件看门狗将失效，无法重启整个系统，此时需要硬件看门狗重启整个采集端，命令接受线程是软件系统正常工作的入口，采集端随时等待上位机的连接请求，建立连接后，接收到上位机命令，并开启图像采集处理线程与图像发送线程，命令接收线程采用epoll模型，图像采集处理线程包括对相机的初始化，图像存储内存的分配以及图像的采集处理部分，通过摄像机采集到的图片经格式转换后传入ARM中，经过算法处理后，如果发现异常情况，则将该帧图片压缩并检查发送线程是否空闲，如果发送线程空闲，则将压缩后的图片压入发送缓冲区并告知发送线程将其上发到监控端；如果所检测图片未发现异常，但到达计时时间，则将该图片压缩并检查发送线程是否空闲，如果发送线程空闲，则将压缩后的图片压入发送缓冲区并告知发送线程将其上发到监控端；图像发送线程与图像采集处理线程采用互锁机制，确保数据发送的准确性；所述组网系统采用虚拟专用网络技术，即3G技术下的VPN技术，在采集端配置具有VPN功能的无线路由器，每个采集端可以看作一个VPN客户端，监控端则作为VPN服务器，路由器为客户端ARM分配静态IP地址，实现数据的准确传输，30个客户段地址分配，分配一定的隧道IP地址范围，同时设置用户名、密码，指定VPN服务器地址，系统中采用监控端静态IP作为服务器地址，VPN服务器中需添加组成员，通过与客户端用户名、密码、隧道IP验证后建立与客户端的通信隧道，所述VPN网卡为双网卡设计，当客户端向服务器发送数据时，VPN网关检查目的地址为服务器地址则将数据报进行VPN封装，此时数据包目的地址为服务器VPN外网关地址，通过英特网发送至服务器VPN网关，检查数据包来自客户端VPN网关，则按VPN协议解包，将数据包发送至服务器电脑，此时，服务器获得的数据类似于从客户端直接获得；所述服务器包括：

(1)登陆模块：用户登录验证功能，保证系统的安全运行，防止非工作人员操作使用；

(2)预览模块：对井站画面的显示功能，选择同时监视的井站数目以及选择监控特定的井站；

(3)配置模块：文件保存路径的设置，用户注册、注销管理，远程控制井站功能；

(4)回放模块：回放井站监控画面，方便工作人员实现对井站以往情况的回顾，方便监控工作进行；

(5)日志模块：系统工作日志以及报警日志的存储查看功能；所述服务器的数据库存储模型采用ER概念模型表现记录对象的关系和属性，其中，用户信息包含用户名与登陆密码，对图像具有查看权限，对日志具有存储和查看权限；图像信息包含图像名称、存储位置、属性三个部分，其中属性分为图像来源、采集时间、是否异常三个部分；日志信息包含日志名称、类型、存储位置三个部分，类型分为工作日志和报警信息两个部分；井站信息包含窗口编号、IP地址、设备名称三个部分，井站采集端上传的图片，由监控软件分析显示并存储，同时记录日志信息；所述登陆模块的用户验证对话框对应CDlgLogin类继承自MFC对话框类，包括CString字符串类型的两个成员变量m_usrPwd和m_usrName，用户验证对话框的显示通过系统的主对话框类CameraServerDlg类实现；所述预览模块包括菜单栏、井站设备树、预览窗口、日志信息显示窗口，其中菜单栏为MFC的CMenu类包含预览、回放、日志、配置、窗口数、注销菜单项，通过在主对话框类中声明菜单类成员函数m_Menu，并在主对话框初始化函数中调用菜单项加载命令和显示命令来绘制菜单栏，实现各个模块之间的切换功能，预览窗口对应的CDlgOutput类继承自基类CDialog类，包含窗口编号、句柄、窗口图像、套接字等成员变量，每一个显示窗口即为一个CDlgOutput类的对象，实现多窗口的切换； 井站设备树主要实现对井站的管理，四个井站分为一组，按设备IP地址最后两位排列划分； 日志信息显示窗口实现日志信息的实时显示，方便工作人员及时查看系统工作状态；所述回放模块创建新的线程函数SearchPic(LPVOID pParam)，通过单击菜单栏中回放菜单项的打开按钮，通过菜单类的COMMAND消息，打开回放对话框，并通过设定察看时间，站点号来搜索记录的图像数据，系统工作是接收到的图片数据的记录时间、存储路径、站点号、存储名称都记录与picture_Tb表中；所述日志模块分为日志信息与报警信息两部分，通过Dlglog类对话框中的类型选择对话框实现日志信息与报警信息的切换，设定好查看的时间间隔后，通过对访问log_Tb表，查找符合条件的信息并显示；所述配置模块设计分为本地配置、用户管理、远程配置三个部分，对应于Dlgconfig 类的对话框模块，所述本地配置主要对基本参数进行设置，所述用户管理主要包含新用户的注册及已有用户信息的删除，所述远程配置是对现场站点发送命令实现读取图片或重启设备。