嵌入式系统在闸门控制中的应用

系统的核心硬件平台选用基于PⅢ处理器以上的高性能嵌入式5.25英寸微型系统板,其自带2个外设部件互连（PCI） 插槽 ,可外接一个32通道的DI/DO卡用做闸门启闭机的控制,一个4通道的视频捕捉卡用做闸门现场状态的监控;2个 RS2232的串行通信口,外接 RS2485 的转换器后可分别连接闸位和水位传感器,采集实时数据;一个集成开发环境（IDE）接口,可接一个64MB的文档对象模型（DOM）存储卡,作为嵌入式操作系统、控制程序和采集数据的存储介质;以及板载加速图形端口（AGP）显卡,可外接液晶显示器（LCD）,用做闸门控制系统的显示输出和操作界面。
3 　闸门控制系统的开发
在对嵌入式Linux操作系统定制完成以后 ,就可基于定制平台完成一个具有完备闸门控制功能的用户软件。完整的闸门信息管理系统由视频采集压缩模块、水情测控模块和闸门控制算法模块组成。
3.1 　视频采集压缩模块
视频采集压缩模块的核心是由采集芯片BT878组成的PCI总线硬件卡,有1路/卡、4路/卡2种,通过组合可以实现多路视频输入和实时压缩。系统选择4路视频捕捉卡并加装云台,对采集到的视频信号采用画面平均分割的方式同时显示 ,也可选择只显示指定的视频通道,并提供基本的显示调节和云台远程操作功能,以此提供对闸门及河道的本地和远程视频监视功能。
3.2 　水情测控模块
水情测控模块的主要任务是完成水位监测、闸门升高及运行情况监测、闸门运行开环/闭环控制、流量和过流水量的计算以及图表的生成。闸门的控制除了计算机智能控制以外 ,同时还采用双重手（本地和集中）控制 ,确保闸门控制万无一失。在此模块中,既要提供良好的人机交互界面,又要提供实时的流量与水量关系图表。
在设计中,水情测控子系统主要由数据采集卡、水位传感器、闸位传感器、闸门控制单元、闸门本地集中控制柜和嵌入式主机构成。
1）数据采集卡通过 PCI总线与主机连接 ,传感器通过控制线直接与数据采集卡连接。主机定时采集水情数据,并交给应用程序后台进行计算、存储 ,以便在需要显示时立即生成相应的关系曲线。
2）各闸门控制单元通过控制线与DI/DO卡相连接。主机通过向DI/DO卡发出脉冲信号实现对闸门的控制。手动应急控制采用2种方式:一是通过外置控制器集中对各闸门进行升、降、停的控制;二是通过闸门控制单元上的控制按钮完成闸门的升、降、停的控制。
3.3 　闸门控制算法模块[4]
闸门控制系统属于典型的大滞后、多相关因素的非线性系统,本设计采用模糊专家系统的算法方案对其进行智能控制。基本的控制流程[5]如图2所示。

4 　结语
基于嵌入式Linux 操作系统开发的闸门控制系统,比传统的控制方式降低了功耗、提高了可靠性,减小了整个系统的体积,便于安装调试,同时,使水资源利用率达到最优。更重要的是,在整个软件平台上拥有自主知识产权。