分布式嵌入式计算系统关键技术研究

随着物联网、人工智能、云计算等技术的快速发展,分布式嵌入式计算系统在各个领域的应用越来越广泛。分布式嵌入式计算系统是一种将计算任务分布在多个嵌入式设备上,通过网络进行通信和协作的计算系统,具有灵活性强、可靠性高、可扩展性好等优点,是当前计算机领域的研究热点。因此,本文围绕分布式嵌入式计算系统的关键技术进行研究,为该领域的发展提供理论支持。

分布式嵌入式文件系统的设计

针对当前航空电子分布式嵌入式计算机目前采用NFSV3协议网络文件系统,存在单点故障、服务器性能瓶颈,以及嵌入式环境各种资源受限等约束等问题,提出了基于集群架构的分布式嵌入式文件系统方案。总体架构定义了客户端-元数据服务器-数据服务器分布式文件管理集群架构,透明访问设计采用了精简三级统一路径名和文件服务接口子集;分布式通信设计采用了基于DDS的RPC服务框架,分块及布局管理设计采用表驱动的动态分配方式实现了文件的分块和多副本管理,元数据服务器容错设计采用HA高可用主从数据库方式实现主从元数据服务器状态的实时同步。最后通过搭建分布式嵌入式计算机测试环境,验证了原型系统的功能和性能。

基于LCM的分布式嵌入式消息通信中间件设计

为了满足工业控制计算机在野外作业装备的分布式嵌入式系统任务迁移需求,设计了一种网络通信中间件方案。基于LCM的发布订阅模式框架以及中心节点的消息通信中间件,从而强化了LCMLite的多线程处理能力和消息通信中间件功能。该中间件能够促进任务迁移过程中各参与方之间的互动流程,并解决应用任务迁移后的网络通信续接和消息丢失问题。据测试结果,对于需要处理大量消息流量的场景,该网络通信中间件在消息传输方面的时间消耗非常少。

嵌入式机房多功能模块智能监控系统设计

为充分提高大型机房智能化运维能力,及时排除各种异常情况,实现高精度、低功耗的系统设计目标;提出基于嵌入式的机房多功能模块智能监控系统设计方法;设计针对机房空间的传感信号采集层、数据传输层、后台监控层的多层系统架构;硬件结构设计了用户登录模块、传感器运行模块、数据记录模块和监控显示模块,4个功能模块在多层架构下工作;软件部分通过数据传输程序连接终端设备与云计算中心,利用数据处理程序完成功能模块参数设置,完成嵌入式机房运行数据自动监控,针对系统的功耗问题,设计了微结构级功耗模型,降低系统功耗;实验结果表明:所设计系统容错率在80%以上,数据采集精度高,当浓度超过100 ppm时,自动对烟雾超标情况启动报警装置;可以实时响应接入设备,及时获取预警信息,功耗低,平均响应时间均在2.8 s以下,实现嵌入式机房自动智能监控。

基于嵌入式系统的分布式系统设计

随着经济的不断发展,工程建设项目不断增加。想要提升这些项目的建设质量,应定期检测工程结构状态,及时发现其中存在的缺陷。为更好地监测工程结构状态,设计基于嵌入式系统的分布式系统。

基于嵌入式软PLC分布式控制系统设计

为了确保PC端主机所生成指令程序满足PLC控制原则,使PLC编程器的逻辑编译能力得到保障,提高指令编码准确性,设计基于嵌入式软PLC分布式控制系统;根据软PLC定义标准,确定系统结构的组成形式,再通过分析工作执行机制的方式,完成对嵌入式软PLC系统的技术基础研究;在分布式体系中,同时开发I/O驱动程序与PLC执行程序,并联合下级PLC编程器设备,确定CODESYS工程组件的实时运行状态,完成分布式控制系统的I/O组件设计;按照实时内核的进入与退出模式,定义分时映像区取值范围,借助数据库主机中存储的控制指令执行程序,求解指令逻辑栈表达式,实现对软PLC驱动模式的规范,完成基于嵌入式软PLC分布式控制系统设计;实验结果表明;实验所选10条指令程序的PC端输出结果均满足PLC控制原则,在保障PLC编程器逻辑编译能力方面具有突出作用价值,且能够有效提高指令编码准确性。

面向嵌入式系统的分布式日志系统设计

针对集中式日志管理系统无法满足复杂嵌入式系统日志采集、存储、检索的需求,ELK技术栈无法直接兼容嵌入式平台的问题,提出一种面向嵌入式系统的分布式日志系统。首先,构建了能够采集嵌入式系统中不同类型硬件节点、应用状态和日志,并输出标准统一信息日志生成模块,然后利用FileBeat输入输出特性将日志和状态分别转存到Elasticsearch和Redis,最后完成嵌入式系统硬件和应用状态日志分析,能够兼容X86、ARM、DSP平台的硬件状态和应用状态、日志记录与分析。

基于CAN总线的分布式嵌入式远程监控系统研制

介绍了针对通信用多逆变模块电源设备的远程监控要求 ,利用 CAN总线与底层多逆变模块连接、通过 Web服务器连入 Internet的嵌入式远程监控系统。本系统授权用户可在 Internet任意一点应用浏览器访问该系统 ,实现对底层设备群的监控和管理。该系统也可以移植应用到楼宇自动化。

基于嵌入式RTOS的分布式监控系统的设计

介绍在基于51系列微控制器的分布式监控系统中,为满足系统的实时性要求,提高系统的稳定性和可靠性,将嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ用于微控制器软件设计,将系统各个功能模块划分成不同优先级的任务,采用多任务占先式运行机制代替传统的单任务顺序运行机制,满足了系统的实时性要求,同时使系统的可靠性和可维护性都得到了很大的提高。

基于数据库标签感知分片的制造过程测量数据分布式存储

针对零件在线测量过程中多种测量仪器无法协同存储、仪器内数据查询聚合困难等问题,对多工序测量仪器集群的数据分布式存储和共享方法进行了研究。首先,在多个嵌入式测量仪器中,移植非关系型数据库集群对零件数据进行了分布式存储,简化了零件数据存储模型;然后,引入标签感知分片(tag-aware sharding),实现了零件不同工序测量数据的分类存储目的;最后,使用多个搭载嵌入式Linux系统的树莓派3B+开发板作为测量仪器系统平台,搭建了基于MongoDB数据库的在线测量分布式存储集群,通过大量测试数据验证了该集群在多节点存储时数据分布均匀、性能稳定;将存储集群与企业制造执行系统(MES)进行了对接,其可以实时监控分析零件测量数据,快速汇总所有测量节点内的工序数据并生成报表。研究结果表明:当集群中数据量达到7.2×10^(5)条时,单节点查询响应速度稳定在125 ms~208 ms范围内,相比哈希分片,其最高提升了88.15%;多节点协同查询响应速度为1308 ms,相比“升序键+搜索键”方案,其提升了了61.64%;多个测量节点内,1×10^(5)个零件数据聚合统计仅需5 s左右。该存储集群可以监控零件生产情况,在减少零件制造误差、提高制造效率和质量方面具有重要作用。

嵌入式PC为节点的分布式监控系统的实现

描述了一个以嵌入式PC为控制节点的分布式监控系统,系统基于现场总线连接,用Modem实现通信,节点用嵌入式PC实现。给出了系统结构,分析了节点工作原理及接口电路,并讨论了软件开发。

基于分布式环境的实时嵌入式系统监控框架

针对实时嵌入式系统应用过程中任务的可计算性并不能代表实时任务的正确性这一特性，该文提出了一种合理的系统监控体系结构模型。它实现了基于策略的监控管理，能够为运行中的实时系统提供性能的保证和错误的监测，并具有跨平台、跨系统的通用性能。

基于嵌入式Web智能监控的物联网系统设计

阐述针对嵌入式Web智能监控物联网系统进行设计,包括系统需求分析、架构设计、视频监控模块设计,以及安全与稳定性设计。确保系统实现实时响应、高性能、可靠安全及灵活可扩展的功能。

探究机电设备的嵌入式远程监控系统设计

文章探究了机电设备的嵌入式远程监控系统的设计。该系统基于嵌入式处理器、嵌入式操作系统和用户应用软件等组成,旨在实现对机电设备的远程监测和控制。通过采用Android操作系统终端设备、VB+SQL+SOCKET框架以及SQLite微型数据库等技术,设计和实现了一个功能完善的嵌入式远程监控系统。通过测试证明了系统在通信方面的稳定性和可靠性。

自动缝纫机嵌入式控制系统的质量保障与监控

传统的自动缝纫机主要依靠人工操作,生产效率低下、质量不稳定。而基于嵌入式控制系统的自动缝纫机,通过集成了多种传感器和控制器,能够实现对缝纫机的全方位监控和调控,从而提高生产效率和产品质量。因此,对自动缝纫机工作的质量保障与监控具有重要的理论和实际意义。文章分析了自动缝纫机嵌入式控制系统存在的质量问题,并提出了保障质量的措施和质量监控方法。

基于嵌入式的药品稳定性试验箱远程监控系统设计

药品稳定性试验箱在药品领域中的关键作用日益凸显,然而传统的设备管理方式存在效率低、维护成本高等问题。为解决这一问题,设计了一种基于嵌入式的药品稳定性试验箱远程监控系统。该系统可实时监控试验箱的温度、湿度、加热器和制冷器等运行状态信息,巡视人员通过App可远程实时监控,有效提高管理效率,降低维护成本。

基于CAN总线的分布式嵌入式远程监控系统开发

本文介绍了利用CAN总线接口与现场控制模块连接、以嵌入式系统为核心的远程监控系统。本系统上层通过Web服务器连入Internet，允许授权用户在Internet任意一点应用浏览器访问该系统，实现对下层设备群的监控。该系统在工厂底层设备网络、楼宇自动化等远程监控场合有着广泛应用的前景。

干涉型分布式光纤振动传感周界安防监测系统研究

针对长距离、大范围周界安防的需求,设计了复合干涉型分布式光纤振动传感周界安防系统。研究了光纤干涉方式实现振动传感的机理,为克服传统干涉结构两路传感光纤需等长且相互隔离的问题,提出采用Sagnac与Mach Zehnder复合光路结构,通过测量干涉光强的变化还原调制光信号中的振动信号,实现对入侵行为的感知。实验结果证明,本系统的频率响应范围在100 Hz~20 kHz,可良好还原外界振动信号,在20 km的测试距离内,可灵敏感知外界扰动。

基于B/S架构的分布式电源并网监控系统设计

为提高DER并网运行的可靠性和经济性,设计了一套基于B/S架构的分布式电源并网监控系统。针对家庭式DER监控灵活性较差这一问题,进行了监控平台的设计、Boa服务器与CGIC标准库的移植,在此基础上建立了Mini SQL嵌入式数据库和编写了Web界面。该监控系统采用B/S架构,能够节约监控主站与专用网络的建设成本,在保障DER安全可靠运行的同时可将运行参数直观地显示在Web界面。最后在分布式电源并网工程技术研究中心进行试验,结果表明该系统能够有效地监控分布式电源并网运行。

分布式发电环境下的嵌入式电力负荷管理系统设计与实现

把分布式电源作为一个可控负荷,通过设计新型嵌入式管理终端,将传统的电力负荷管理终端和新的分布式电源监控相结合,把分布式电源纳入配电网自动化系统的负荷管理,并实现分布式电源和负荷的本地监控。设计并完成嵌入式管理终端和本地监控中心的软硬件开发:接入点测控单元以DSP TMS320F2407为核心,实现对接入点的遥测、遥信、遥控、网络通信等功能;嵌入式管理终端以AT91RM9200处理器为核心,包括下层通信、上层通信、负荷管理、远方抄表、电能量分析、发电管理、分布式电源接入点管理等功能模块;本地监控中心软件分为前置处理、实时数据服务、历史数据库以及人机交互界面。通过搭建实验测试平台证明该系统满足可靠、规范的通信、控制管理,与现有系统兼容等需求。