嵌入式WEB技術在交通監控系統中應用研究?
（1.安徽交通職業技術學院信息工程系，安徽 合肥? 230051?
2.西南交通大學經濟管理學院 四川 成都 610031）?
摘? 要：本文主要討論異構網絡無縫聯接嵌入式WEB服務器的軟硬件設計以及關鍵技術的實現。它包括嵌入式Linux操作系統移植、嵌入式Web服務器設計、數據庫移植和主要功能的實現方法。利用EWS技術和Internet相結合的方法, 實現對交通信息采集、交通狀況監視、交通控制、信息發布和通信的交通數據的遠程監控。?
關鍵詞：嵌入式WEB技術；交通監控系統；EWS系統?
Application Research of Embedded Web Technology in Traffic monitoring System
(1.Department of Information engineering, AnHui Communications Vocational & Technical? College, Hefei 230051,China?
?? 2.School of Economics Management, South-West Jiaotong University Chengdu,Sichuan 610031,China)?
Abstract: The paper mainly discuss design of hardware & software for embedded web server with Heterogeneous network seamless connectivity and implement of key technology. It contains transplantation of embedded Linux operating system, design of embedded web server, transplantation of database and implementing method of main functions. Remote monitoring is realized to traffic information collection, monitoring traffic conditions, traffic control, information published and communication of traffic data by using combining EWS technology with Internet .?
?Key Words: embedded web technology; traffic monitoring system; EWS system?
1．引言?
隨著我國經濟的快速發展，交通運輸尤其是高速公路運輸越來越成為國民經濟和日常生活一個極其重要的組成部分，為解決道路和路口的交通阻塞，減少事故，建立現代化的智能交通指揮控制系統是非常必要的，而視頻監控和路況信息傳送又在此系統中擔任重要的角色。依靠科技來解決城市交通管理問題已成為人們的共識。先進成熟的視頻監控系統作為智能交通的重要組成部分，擔負圖像采集、現場抓拍、事后取證等重要的任務。根據現在交通監控的實際需要，一般會在高速公路、交通路口、車站、收費站等重點部位安裝監控系統，然后將信息一并送入監控中心。?
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圖-1? 嵌入式視頻監控系統示意圖?
目前,交通管理監控系統都是采用工控機作為上位機,然后配置專用的監控組態軟件,這種方法不僅成本高、效率低,而且系統升級麻煩,需要對管理人員進行專門培訓，且受時空和地域的限制，一些公共信息不能共享。為此,本文提出一種利用嵌入式WEB技術和Internet相結合的方法實現對交通管理監控系統進行遠程監控,使管理者可以不受時空和地域限制,通過Internet，利用Web瀏覽器便可完成對交通管理的遠程實時監控如圖-1所示,有效克服了傳統本地監控的費時費力以及設備維護困難的缺陷，提高交通管理效能。?
2．系統功能?
嵌入式Web交通監控系統是以嵌入式Web技術為核心，結合交通信息采集、交通狀況監視、交通控制、信息發布等交通監管功能，對通信的交通數據進行獲取、存儲、管理、傳輸、分析和顯示，以提供交通管理者或決策者對交通狀況現狀進行決策和研究。例如當車輛闖紅燈時，電子警察系統通過地感線圈感應到車輛信號，檢測器被觸發，同時由信號燈控制器發出“紅燈”信號也給控制系統發出另一信號，兩者同時具備時，照相機動作，拍攝違章車輛圖像，獲取車輛闖紅燈的相關監控信息。再例如利用雷達測速儀向道路來車方向發射雷達波束，再接收汽車的反射的回波，通過回波分析測定汽車車速，如車速超過設定值，則指令相機拍攝，獲取車輛超速的相關監控信息。將這些路況監控的信息，利用異構網絡無縫聯接嵌入式網關的軟硬件設計以及關鍵技術的實現,接入嵌入式Web服務器,它們之間的連接可以用串行口、并行口、USB等實現。現場監控端完成對目標區的交通狀況監視的檢測,并將檢測結果通過嵌入式Web服務器實時傳送至web界面,使監控人員無論在哪里,只要連接至Internet網絡,便可對目標區域進行監控和管理[1]。同時也可提供公共出行信息服務。其系統結構如圖-2所示。?
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圖-2系統結構 ?
3．系統組成?
系統是由EWS硬件和軟件系統以及交通監控系統組成，如圖-3所示。?
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???????????????????????????????????? 圖-2?? 系統組成?
系統的硬件主要由三大部分組成:嵌入式Web服務器、總線控制器、監控系統。總線控制器首先對交通監控的區域進行規劃，確定每個監控點所對應的嵌入式WEB服務器（EWS），然后根據相應的監控量，來確定EWS的硬件結構和軟件系統[4,5]。
3.1 EWS硬件系統?
EWS硬件系統包括嵌入式微型處理器、FLASH、ROM存儲器、DRAM存儲器、以太網接口、前端應用系統的硬件和總線控制器。如圖-4所示?
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圖-4? EWS硬件系統?
3.2 EWS軟件系統?
EWS的軟件系統包括HTTP引擎，TCP/IP協議，CGI腳本，虛擬文件系統，配置模塊，安全模塊，應用程序接口模塊，嵌入式操作系統，嵌入式應用程序，接口驅動，嵌入式數據庫SQLite。?
3.3 監控系統?
監控系統有紅外攝像儀，電子警察，視頻監視儀，雷達測速儀等以及總線控制器。這些監控設備把交通信息采集、交通狀況監視、交通控制信息通過總線控制器傳輸到EWS, 然后通過Internet，Web瀏覽器便可完成對交通管理的遠程實時監控。?
4．系統實現?
4.1 EWS配置與設計?
4.1.1 EWS軟件設計?
在EWS設計中，對操作系統的選擇是至關重要的。考慮到本系統的實際需求以及其穩定性和可靠性，我們選擇uClinux操作系統。?
uClinux是Linux版本的一個分支，uClinux的含義就是Micro-Control-Linux針對微控制領域而設計的Linux系統。它主要針對無MMU的處理器設計，支持多任務，具有完備的TCP/IP協議棧并支持多種網絡協。uClinux還支持多種文件系統[2,3]。?
首先我們選用Linux 2.4.20進行內核與設備驅動程序的剪裁和移植。配置uCLinux和處理器、編譯器補丁,建立交叉編譯環境,內核剪裁主要是對硬件平臺、文件系統、網絡協議等的配置。再移植Web Server,Telnet daemon等常用的應用程序。通過剪裁,得到精簡后的內核,保留串口控制臺和常用命令工具等,這樣可以通過Telnet經過身份認證后登錄到系統上,通過命令行的方式了解系統資源和網絡的使用情況。通常壓縮內核到FLASH,啟動時解壓到RAM中運行。采用romfs文件系統、flat可執行文件格式。選用精簡的運行時庫uCLibc。其典型的驅動程序包括控制臺終端、串口設備、包含文件系統的塊設備驅動。在驅動程序的開發調試中采用uCLinux模塊動態加載技術,將驅動編譯進內核,啟動時直接加載，同時支持動態鏈接uCLibc庫。然后再移植SQLite嵌入式數據庫。如圖-5。?
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應用程序? |
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LIUNX 內核? |
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BOOTLOADER? |
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硬件設備? |
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圖-5 EWS軟件系統示意圖 ?
4.1.2 EWS硬件配置?
嵌入式系統采用Samsung S3C44B0X處理器，Flash采用64M的K9F1208U0M，SDRAM采用32M的HY57V561620，Ethernet以太網芯片采用CS8900A。配置了RS232型標準接口和USB1.1標準接口、多個4線串口可擴展連接多個外圍設備,I /O接口豐富,便于根據實際需要擴展。如圖-6所示。?
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圖-6? EWS硬件配置?
4.2 數據庫SQLite設計?
交通監控系統中有大量的外場設備，對一些監控的數據要給予持久保存，為此，我們選用嵌入式數據庫SQLite。可以較為方便地應用于嵌入式系統中。SQLite雖然是個輕量級的關系數據庫，卻保留了數據庫的大部分特征，支持多表和索引、事務、視圖、觸發和一系列的用戶接口及驅動。通過調用C語言的API接口，訪問SQLite數據庫。主要是對3個API函數的調用。一是打開數據庫，二是操作數據庫，三是關閉數據庫。其程序片段如下：?
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