文物监控系统方案设计参考示范文档格式.docx
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此终端设备高速、可靠、便于携带，最终实现文物监控的现代化管。
1.3硬件设计
1.硬件设备：
传感器设备，PCI数据采集卡，基于Andriod平台手持终端设备
2.硬件原理图:
手持终端设备视频采集设备
传
CPU
输线
调理电路
检波器
缆
数据采集卡
传送到控制中心
音频采集设备
图1硬件原理图
（1）控制中心
控制中心硬件主要是由工业控制计算机和信号采集卡组成。
工业控制计算机通过对数据采集卡PCI-1713的控制来实时的获取现场信号，并对所采集的信号进行二次处理，来区分行人、自行车、汽车等正常信号和文物盗窃者所使用的洛阳铲、探铲、撬铲等作案工具信号的不同，控制中心进行判断并对异常信号进行报警。
本方案的控制计算机采用APOLLO150L宽T温加固式便携机，CPU采用IntelCeleron、内存/硬盘为SDRAMDDR/EIDESC、S黑I色1.44MB黑色笔记本光驱、具有2个USB2.0接口、2个串行口、1个并口、可拆卸的105键键盘、配有鼠标、显示器为15.0″分辨率为1024×
768的高亮度、宽视角450流明高亮度LCD、电源为AC220V±
15%1U200W或者250WAT、X工作温度在﹣25℃～60℃、工作相对湿度20～90％。
全金属外壳，高强度铝合金结构，机箱四角独特的防震动橡胶垫，机箱内部软驱、硬盘减震橡胶圈更适合在不同恶劣环境条件下使用。
内部8个全长卡的空间，能最大限度地满足对空间扩展的需求。
可以在任何恶劣环境下安全高效完成您所需的移动测控任务。
数据采集与控制系统是在硬件板卡/远程采集模块的基础上借助软件来控制整个系统的工作，包括采集原始数据、分析数据、给出结果等
本方案的信号采集卡采用PCI数据采集卡PCI-1713，其主要参数如下：
·
32路单端或16路差分模拟量输入，或组合输入方式
12位A/D转换分辨率
A/D转换器的采样速率可达100KS/s
卡上4096采样FIFO缓冲器
2,500VDC隔离保护
每个输入通道的增益可编程·
支持软件、内部定时器触发或外部触发采样模式
（2）监测点
监测点主要由检波器、调理电路、视频采集设备和音频采集设备等部分组成。
组成框图如下：
检波器把物理量转变为电量，通过调理电路对电信号进行放大、变换、滤波等处理，视频和音频采集设备对现场状况进行监控，便于控制中心做出更好的判断。
1）本方案采用河北赛赛尔俊峰物探装备有限公司的SG-10检波器，其主要参数如下：
失真度≤0.075%（0°
～15°
）
假频（Hz）≥240
自然频率（Hz）10±
2.5%（0°
开路阻尼0.68±
5%
阻尼常数（ΩHz）4925
灵敏度（V/m/sec）22.8±
2.5%
线圈电阻（Ω）350
悬体质量（g）8.4（0.29oz）
线圈最大位移（mm）1.78（0.07in）p-p
直径（mm）27.4（1.08in）
长度（mm）30.15（1.19in）
质量（g）78（2.74oz）
工作温度-40℃～90℃
2）调理电路所采用精密仪用放大器INA114该系统调理电路中采用外接滑动变阻器的前置放大器INA114，将信
号增益值在1～10000之间任意放大，益于信号波形的观察及分析处理。
INA114是一种通用仪用放大器，尺寸小精度高价格低廉可用于电桥
热电偶数据采集RTD传感器和医疗器等。
INA114只需一个外部电阻就可以设置1至10000之间任意增益值，内部输入保护能够长期受±
40V，失调电压低（50uA）,漂移小（0.25uA/℃），共模抑制比高（G=1000是为50dB），用激光进行调整，可以在±
2.25V的电压下工作，使用电池或5V单电源系统，静态电流最大为3mA。
INA114采用8引脚塑料封装或SQL-16表面封装贴件，使用温度为-40℃～+80℃。
INA114的主要电气参数：
电源电压：
±
18V
输入电压范围:
±
40V
工作温度：
－40℃～＋125℃
存储温度：
节点温度：
＋150℃
引脚温度（软焊，10s）：
＋300℃
INA114精密仪用放大器精度高、增益范围大、性能优良、价格低廉非常适合于精密仪器的使用。
3）A1205S-1W电源模块
该电源模块用于将12V电压转换成前置放大器所需要的5V电压。
双输出DC/DC电源模块适应于输入电压比较稳定，输出电压要求不高的小信号隔离和直流电压变换等电路，如单片机供电、初级运放电路、AD与DA
转换器等数字电路或要求不高的模拟电路。
其工作温度：
－40℃～＋85℃；
输出额定功率：
1～2W（可根据用户需要调节）：
定电压输入：
（5V,12V,24V）；
非稳压输出：
（±
5V,±
12V,±
15V）此电源性能稳定，可靠性高。
（3）Android手持终端设备
Android要求系统CPU至少为ARM9200MH才z能运行DalvikJava虚拟机，该手持终端的设计选择Samsung公司的ARM11S3C641嵌0入式处理器为核心，其主频为533MHz/667MH，z最高达800MHz。
S3C6410是基于16/32-bitRISC内核的低成本、低功耗、高性能微处理器解决方案，采用64/32-bit内部总线架构，内部集成多个功能强大的硬件加速器。
S3C6410的外部存储器接口能力极佳，能够满足Andriod应用程序的开发需求。
文物监测系统中，终端要完成接收数据、处理数据、保存数据、显示
数据等功能。
其硬件设计以S3C6410嵌入式处理器为核心，结合Wi-Fi
软件系统采用WindowsAXPPI作为操作系统平台，符合用户的操作习惯
串口通信模块
在Eclipse环境下利用java语言编程键盘鼠标输入设备外部存储设备
1.系统界面
文物监测系统控制中心的设计中，为保证操作简单且能够方便直观地
读取数据，良好的人机界面设计是必不可少的。
该终端的应用程序界面设计中采用对功能菜单的分类来分别设计相应的界面。
该监测系统中，终端应用程序要实现的主要界面有：
登陆主界面，主功能选择菜单，下属子菜单，数据显示界面四大部分，
实现该系统操作界面的具体步骤如下：
打开Android项目里的res\layout目录，用xml语言来编辑设计程序界面。
首先确定界面的布局，嵌套ViewGroup的LinearLayout和RelativeLayou进行布局，调整android:
layout_width、android:
layout_height、android:
background、android:
padding、android:
orientation、android:
gravity等参数值，以达到满意的整体布局效果。
然后在ViewGroup布局中添加View控件：
textview、button，根据实际需要调整各控件的android:
id、android:
layout_height、android:
layout_width、android:
text、android:
textSize等参数值。
通过调整布局排列，控件位置，字体大小，最终完成对Android应用程序UI的布局。
2．数据采集卡编程模块对数据采集板卡的进行编程使用的方式主要有以下三种：
软件触发方式，中断方式，DMA方式。
软件方式：
实际上就是采用系统提供的时钟在毫秒级的精确等级上，通过对寄存器的查询来实现数据采集，由于其采集速度比较慢，因此多用于低速数据采集场合。
中断传输方式：
使用中断传输方式，你需要编写中断服务程序（ISR），将板卡上的数据传输到预先定义好的内存变量中，每次A/D转换结束后，
EOC信号都会产生一个硬件中断，然后由中断服务程序（ISR）完成数据传输。
在使用中断传输方式时，必须制定中断级别。
DMA数据传输方式：
尽管应用比较复杂，但由于不需要CPU的参与
DMA（DirectMemoryAccess）方式特别适合应用于大量数据的高速采集。
同中断方式一样，在使用DMA方式传输方式时必须指定DMA级别，需要对板卡上的DMA控制寄存器操作，并且对Intel8237DMA控制其进行操作，因此，强烈建议您使用驱动来实现这种方式。
应用DMA数据传输方式实现采集卡编程的运行界面如下图所说示：
图4运行界面
3.数据通信
（1）串口通信模块
1）串口通信编程思想
2）串口通信协议
串口通信程序中为什么要编制通信协议呢？
为什么要进行数据处理？
回答：
为了按规定格式发送用户所需要数据，并且从接收到的数据中提取出所需的信息。
用户层的通信协议的编制必须遵循的基本原则：
1）数据包必须有包头：
包头是供接收方判断一个数据包开始传输的重要标志，接收方从接受到得数据中判断接收到了包头，就认为接受的数据已经开始，真正的数据信息马上就会到达。
包头字符必须有别于数据信息，这种特征是数据包中其他数据没有的，否则就会引起混乱。
2）非定长数据包必须有包尾。
所谓非定长，是指没有指明数据报的长度。
对于非定长的数据包，接受方只能根据包尾标志判断数据包是否结束。
同包头一样，包尾字符也应该是有别于数据信息，这种特征是数据包中其它数据没有的，否则也会引起混乱。
3）定长数据包应该指明长度。
对于长度不变的数据包，数据长度可以事先约定，也可以在数据包中的约定位置定义；
对于长度可变的数据包，则必须每次在数据包中的指定位置说明。
4）一般应该对数据进行校验。
串口通信底层协议已经设置了奇偶校验
方式，在用户层加入校验，可以对数据进行进一步的排错，更好的保证数据的正确性，因为在重要的场合，数据出错可能引发严重的后果。
（2）Wi-Fi模块
Wi-Fi全称WirelessFidelity，又称802.11b标准，它的最大优点是传输速度较高，可以达到1Mbps；
另外它的有效距离也很长，同时也与已有的各种802.11DSSS设备兼容。
Wi-Fi是一个无线网络通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟拥有。
以下是Wi-Fi的类和接口，实现一些常见的操作：
1）ScanResult
主要用来描述已检测出的接入点，包括接入点的地址、接入点的名称、身份认证、频率、信号强度等信息。
2）WifiConfiguration
WiFi网络的配置，包括安全配置等。
3）WiFiInfo
WiFi无线连接的描述，包括接入点、网络连接状态、隐藏的接入点、
IP地址、连接速度、MAC地址、网络ID、信号强度等信息。
4）WiFiManager
提供了管理WiFi连接的大部分API，它主要包括以下内容：
•已经配置好的网络的清单。
这个清单可以查看和修改，而且可以修改个别记录的属性。
•当活动中有活动的Wi-Fi网络时，可以建立或者关闭这个链接，而且可以查询有关网络状态的动态信息。
•对接入点的扫描结果包含足够的信息来解决需要与什么接入点建立连接。
•还定义了许多常量来表示Wi-Fi状态的改变。
由于Wi-Fi的频段在世界范围内是无需任何电信运营执照的免费频段，因此WLAN无限设备提供了一个世界范围内可用的、费用极其低廉且数据带宽极高的无线空中接口。
用户可以在Wi-Fi覆盖区域内快速浏览网页，随时随地的接听、拨打电话。
由于Wi-Fi在国内覆盖范围越来越广泛，所以无论我们身处何地都可以尽情的使用我们的掌上设备，方便快捷的网上冲浪了。
（3）Socket编程模块
Socket网络编程有两种主要的操作方式：
面向连接的和无连接的。
面向连接的Socket（TCP协议）操作就像一部电话，必须建立一个连接和呼叫。
所有的命令到达时的顺序与它们出发时的顺序是一样的,它的可靠性比较强但是效率相对无连接的较低。
无连接的Socket（UDP协议）操作就像是一个邮件投递，没有什么保证，多个邮件到达时的顺序可能与出发时的顺序不一样，此操作是快速的高效的，但是数据安全性不佳。
★创建服务器（中继器端）的步骤：
1）指定端口实例化一个Serversocket；
2）调用Serversocket的accept（）以在等待连接期间造成阻塞；
3）获取位于该底层Socket的流以进行读写操作；
4）将数据封装成流；
5）对Socket进行读写；
6）关闭打开的流。
★创建客户端（手持终端）的步骤：
1）通过IP地址和端口号实例化Socket请求连接服务器；
2）获取Socket上的流以进行读写；
3）把流包装进BufferredRead/PrintWriter的实例；
4）对Socket进行读写；
5）关闭打开的流。
4．数据库模块
SQLite，是一款轻型的数据库，遵守ACID的关联式数据库管理系统，它的设计目标是嵌入式的，它占用资源非常的低，在嵌入式设备中，可能只需要几百K的内存就够了。
它能够支持Windows/Linux/Unix等主流的操作系统，同时能够跟很多程序语言相结合，比如Tcl、C#、PHP、Java
等，还有ODBC接口，同样比起Mysql、PostgreSQL这两款开源世界著名的数据库管理系统来讲，它的处理速度比他们都快。
手持终端接收到文物监控系统发送数据后需要在本地对数据进行分析归类并保存在SQLite数据库中，以便后期的调用查询。
在该终端的应用程序设计中采用Android系统内置的SQLite数据库，该数据库提供了添加（insert）、删除（delete）、查询（query）、修改（update）等基本操作。
应用程序通过SQLite创建私有的数据库以存储复杂的结构化数据，在
Android设备中数据库位于/data/data/databases文件夹。
该应用程序设计中，通过调用辅助类SQLiteOpenHelper来创建、打开、更新和升级数据库。
SQLiteOpenHelper类的实现由调用其子类：
onCreate（SQLiteDatabase）,onUpgrade（SQLiteDatabase,int,int）来完成，其中SQLiteDatabase提供create,delete,executeSQLcommands等方法来管理和操作SQLite数据库。
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