干涉型光纤传感器信息处理系统的研究与设计

摘要

在“平安城市”建设目标和“科技强警”战略方针的推动下，安全防范产业不仅在国民经济上增速显著，而且在技术创新上也不断有新的成果突破。本文以日趋严峻的安全形势为背景，以设计干涉型光纤传感器的报警信息处理系统为目标，研究了光纤干涉传感技术的探测原理，总结了智能信息处理的系统结构及技术应用。
　　 实时系统能够在规定的时间内对输入的信号或事件做出正确的响应，RT-Thread操作系统可以在使用很少系统资源的情况下实现对单一事件、多重事件、同步或异步事件的正确处理和执行，提高信息处理系统的实时处理能力。基于RT-Thread的远程网络监控系统能够及时接收嵌入式数据信息处理设备输出的防区状态信息，并依靠其优越的响应速度将防区报警信息实时呈现到可视化操作界面上。同时，RT-Thread操作系统自带的LwIP网络协议栈、GUI图形组件也为系统网络通信的可靠性和视图界面较好的显示效果提供了有效保障。因此，课题提出一种应用嵌入式设备来实现远程控制、信息处理和视图监控的解决方案，并以此为中心展开研究工作。
　　 论文先是研究了干涉型光纤传感器的探测原理和周界光纤入侵探测系统的工作原理，在此基础上探讨了干涉型光纤传感器信息处理系统的设计方案，并重点介绍了报警信息处理系统的硬件设计和组成单元。
　　 其次，课题通过RT-Thread实时操作系统和TCP网络通信协议，实现了报警信息处理系统对干涉型光纤入侵探测系统防区状态的高效监测和实时管理。系统的软件设计在移植RT-Thread到STM32的基础上，开发了与操作系统兼容的外部设备驱动程序，从而完成了系统的网络通信和UI应用程序;通过调用系统和设备接口函数，开发了基于RT-Thread的报警信息处理系统。该系统不仅实现了对防区状态和设备工作的实时监控，而且拥有高效的线程调度管理机制、可靠的网络通信服务和较好的UI视觉效果。
　　 经过系统测试的验证，开发的网络通信和数据交互程序，满足了系统网络通信性能的要求;设计的报警信息处理系统，实现了防区状态的实时更新、系统管理的有效设置、报警记录的查询显示等功能。此外，针对系统网络程序间数据交互的可靠性和UI交互界面的工作性能进行了分析和改进。
　　 本论文完成的报警信息处理系统的设计，不仅集成度高、稳定性强，且拥有智能化、网络化、便携性和界面友好等特性。系统的这些新特性正是与智能信息处理系统的发展方向相一致。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 课题的研究现状

1．3 智能信息处理的发展方向

1．4 本论文的主要工作

第2章 光纤传感器信息处理系统的设计组成

2．1 光纤入侵探测系统功能概述

2．1．1 干涉型光纤传感器探测原理

2．1．2 周界入侵探测系统工作原理

2．2 信息处理系统的硬件设计方案

2．2．1 嵌入式数据信息处理设备组成结构

2．2．2 报警信息处理系统的硬件设计

2．3 本章小结

第3章 报警信息处理系统的软件设计

3．1 RT-Thread在STM32中的移植

3．1．1 嵌入式实时操作系统比较

3．1．2 RT-Thread在STM32上的移植

3．2 RT-Thread下设备驱动程序的开发

3．2．1 I/O设备驱动程序的设计方法

3．2．2 串口设备驱动的开发

3．2．3 网卡设备驱动程序的设计

3．2．4 LCD液晶显示驱动的开发

3．2．5 RTC时钟驱动的编写

3．3 基于RT_Thread的网络通信设计

3．3．1 LwIP的应用线程设计

3．3．2 TCP Client网络通信任务

3．3．3 报警信息的处理过程

3．4 基于RT-Thread的UI应用设计

3．4．1 GUI后台服务程序的设计

3．4．2 线程间通信及消息传送的实现

3．4．3 客户端线程的事件处理程序

3．5 信息管理界面的设计实现

3．5．1 开机启动显示

3．5．2 实时监控视图

3．5．3 系统管理视图

3．5．4 报警记录视图

3．6 本章小结

第4章 系统测试分析及改进

4．1 测试试验环境

4．2 系统测试分析

4．2．1 防区状态信息管理的测试

4．2．2 任务执行稳定性测试

4．2．3 网络通信性能测试

4．2．4 信息调控有效性测试

4．2．5 UI界面操作性能测试

4．3 存在问题及改进方案

4．3．1 测试存在的问题分析

4．3．2 网络通信可靠性改进方案

4．3．3 报警信息管理界面的改进方案

4．4 本章小结

第5章 总结和展望

5．1 工作总结

5．2 下一步的工作

致谢

参考文献

附录