基于系統(tǒng)集成技術(shù)實現(xiàn)中央控制系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)與應(yīng)用

1 引 言

本文介紹的系統(tǒng)集成技術(shù)（SI，System Integration）是一門新興技術(shù)。在大型系統(tǒng)中（如全國聯(lián)網(wǎng)）采用相應(yīng)的控制軟件將幾個獨立的中央控制系統(tǒng)通過 Internet 或?qū)Ｓ?a target="_blank">網(wǎng)絡(luò)相互連接起來， 成為網(wǎng)絡(luò)化的中央控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、資源共享、影音互傳和相互監(jiān)控。以此構(gòu)建一個大型集中控制的、實時的、現(xiàn)代化的、綜合性的多媒體視聽集成系統(tǒng)，為指揮決策、生產(chǎn)調(diào)度提供實時準(zhǔn)確的多媒體信息。

2 系統(tǒng)集成技術(shù)

2.1系統(tǒng)集成概念

所謂系統(tǒng)集成，就是通過結(jié)構(gòu)化的綜合布線系統(tǒng)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將各個分離的設(shè)備（如個人電腦、音視頻設(shè)備）、功能和信息等集成到相互關(guān)聯(lián)的、統(tǒng)一和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)之中，使資源達(dá)到充分共享，實現(xiàn)集中、高效、便利的管理。系統(tǒng)集成實現(xiàn)的關(guān)鍵在于解決系統(tǒng)之間的互連和互操作性問題，它是一個多廠商、多協(xié)議和面向各種應(yīng)用的體系結(jié)構(gòu)。這需要解決各類設(shè)備、子系統(tǒng)間的接口、協(xié)議、系統(tǒng)平臺、應(yīng)用軟件等與子系統(tǒng)、建筑環(huán)境、施工配合、組織管理和人員配備相關(guān)的一切面向集成的問題。

2.2 系統(tǒng)集成的分類

系統(tǒng)集成包括設(shè)備系統(tǒng)集成和應(yīng)用系統(tǒng)集成。系統(tǒng)集成還包括構(gòu)建各種WIN和LINUX的服務(wù)器，使各服務(wù)器間可以有效的通信，給客戶提供高效的訪問速度。

（1）設(shè)備系統(tǒng)集成 也可稱為硬件系統(tǒng)集成、在大多數(shù)場合簡稱系統(tǒng)集成，或稱為弱電系統(tǒng)集成，以區(qū)分于機(jī)電設(shè)備安裝類的強(qiáng)電集成。設(shè)備系統(tǒng)集成也可分為智能建筑系統(tǒng)集成、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成、安防系統(tǒng)集成。

（2）應(yīng)用系統(tǒng)集成 以系統(tǒng)的高度為客戶需求提供應(yīng)用的系統(tǒng)模式，以及實現(xiàn)該系統(tǒng)模式的具體技術(shù)解決方案和運(yùn)作方案，即為用戶提供一個全面的系統(tǒng)解決方案。應(yīng)用系統(tǒng)集成已經(jīng)深入到用戶具體業(yè)務(wù)和應(yīng)用層面，在大多數(shù)場合，應(yīng)用系統(tǒng)集成又稱為行業(yè)信息化解決方案集成。應(yīng)用系統(tǒng)集成可以說是系統(tǒng)集成的高級階段，獨立的應(yīng)用軟件供應(yīng)商將成為核心。

3 中央控制系統(tǒng)

3.1中央控制系統(tǒng)的組成

中央控制系統(tǒng)通過人性化的人機(jī)界面，開放式的可編程控制平臺，交互式的控制結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了設(shè)備的互連和集中控制。其核心設(shè)備是中央控制主機(jī)，它采用內(nèi)嵌式處理器，可編程邏輯陣列電路，內(nèi)置大容量內(nèi)存及 Flash，提供多路獨立可編程 RS-232控制接口，可以收發(fā) RS-485、RS422 格式數(shù)據(jù)，有獨立可編程IR紅外發(fā)射口和多數(shù)字I/O 輸入輸出控制口，帶保護(hù)電路 ，有多路強(qiáng)電、弱電繼電器控制接口，有遠(yuǎn)程TCP/IP網(wǎng)絡(luò)控制口，內(nèi)嵌紅外學(xué)習(xí)器，提供可擴(kuò)展多功能插槽和多個網(wǎng)絡(luò)控制接口，可任意擴(kuò)展模塊。并且，現(xiàn)在的中控系統(tǒng)都支持第三方控制協(xié)議。作為一個完整的中央控制系統(tǒng)應(yīng)該包括（1）用戶界面，（2）中央控制主機(jī)，（3）各類接口，（4）各種受控設(shè)備，（5）通信網(wǎng)絡(luò)。如下面實圖：

圖1 中央控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2 中央控制系統(tǒng)的構(gòu)造步驟

構(gòu)造一個人性化，智能化的中央控制系統(tǒng)要先從設(shè)計理念開始入手，設(shè)計出一個簡單易懂的控制系統(tǒng)，是中央控制系統(tǒng)人性化的標(biāo)志。然后通過嚴(yán)密的搭建硬件，搭建硬件時需要處理好各種接口之間的轉(zhuǎn)換和連接，做到轉(zhuǎn)換穩(wěn)定連接牢固，然后開始設(shè)計用戶界面和編輯底層軟件，把編輯的好的程序傳輸?shù)街醒肟刂浦鳈C(jī)中，在進(jìn)行初步調(diào)試和精密調(diào)試，最后整理各種相關(guān)的材料制作說明書。這樣一個完整的中央控制系統(tǒng)就生成了。

3.2.1設(shè)計理念

根據(jù)具體的需求和一定的條件因素設(shè)計出合理的方案，在設(shè)計時依據(jù)下圖的步驟，然后在各個環(huán)節(jié)的進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計?？疾旌铆h(huán)境，根據(jù)環(huán)境和用戶的需求，選擇合適的硬件設(shè)備，再根據(jù)硬件的條件選擇線纜和接口類型，然后在依據(jù)施工規(guī)范把硬件設(shè)備連接起來，構(gòu)成硬件系統(tǒng)，最后根據(jù)硬件系統(tǒng)開發(fā)出適合這些硬件設(shè)備的程序。

3.2.2 硬件連接

硬件連接是否穩(wěn)定牢固，直接關(guān)系到中央控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。處于中央控制系統(tǒng)中的各種設(shè)備有著不同的接口類型，根據(jù)這些接口要選擇合適的部件。音頻設(shè)備接口類型有RCA、XLR-3、PHOENIX-3、3.5mm Stereo以及壓線方式等，視頻設(shè)備中接口類型有BNC、HD15、YRY、HDMI、RCA等，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的接口類型有BNC、RJ45、SC、ST、MDI等，控制設(shè)備接口類型有RS-232、RS-422、RS-485、紅外、RF等。大部分接口部件在連接到線纜時都需要通過電烙鐵用焊錫加以焊接，以增強(qiáng)其耐用性。按照一定的規(guī)范將各種硬件設(shè)備合理的連接起來，如上圖1所示，這時用戶就可以通過用戶界面對各種硬件設(shè)備加以控制和調(diào)度。

圖2 設(shè)計理念圖

3.2.3 軟件開發(fā)

軟件的開發(fā)過程依據(jù)科技部平臺中心展示系統(tǒng)大屏顯示控制程序展開敘述，開發(fā)過程中包括用戶界面的設(shè)計、底層程序的開發(fā)、調(diào)試底層程序。

（1）用戶界面設(shè)計

用戶界面的設(shè)計采用了當(dāng)今世界先進(jìn)的pro/Engineer設(shè)計工具，它是個圖形化開發(fā)環(huán)境，通過按鈕、頁、文本、和圖片等來完成圖形界面的編輯。通過定義與控制程序邏輯符號相應(yīng)的join number號實現(xiàn)操作。界面的設(shè)計目標(biāo)是人性化，即界面要顯而易懂，使用戶可以很方便的進(jìn)行人機(jī)對話。用戶界面可以設(shè)計到專業(yè)的觸摸屏上，也可以設(shè)計成WEB瀏覽器頁面的形式，通過通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制。科技部平臺中心展示系統(tǒng)的用戶界面設(shè)計如圖3，這是一個在觸摸屏上設(shè)計的界面，點擊界面上的按鈕就會跳轉(zhuǎn)的相應(yīng)的控制子界面。

（2）控制程序的開發(fā)

中央控制系統(tǒng)控制程序使用是符號控制程序設(shè)計語言SIMPL-windows （Symbol Intensive MasterProgramming Language ）進(jìn)行開發(fā)， 它是一個可視化的面向?qū)ο蟮目刂葡到y(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)工具， 并且提供了系統(tǒng)所必需的編程、配置、測試和調(diào)試等功能， 實現(xiàn)了用戶界面和受控設(shè)備群之間的通信。SIMPL 窗口的配置模塊允許用戶選擇控制系統(tǒng)、用戶界面、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和需要安裝的受控設(shè)備。對這些硬件分配端口地址、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識號和 IP 地址。

圖3 設(shè)計軟件界面圖

控制程序的開發(fā)實際上就是編寫一些SIMPL-windows中已經(jīng)具有的邏輯模塊，將邏輯命令通過編輯好的邏輯模塊傳到底層的程序中。這些邏輯模塊類似與函數(shù)，類庫或控件。以大屏控制程序來做以說明。由觸摸屏觸發(fā)的邏輯命令傳給Buffer函數(shù)，命令在這個函數(shù)進(jìn)行緩沖、變化，然后傳遞到底層程序中，底層程序會根據(jù)大屏設(shè)備的狀態(tài)，將邏輯命令發(fā)給大屏設(shè)備，使大屏設(shè)備完成用戶的信號切換等操作。程序如圖4：

圖4 設(shè)計程序流向圖

（3）底層程序的開發(fā)

中央控制系統(tǒng)底層程序的開發(fā)采用的是SIMPL+，它是一種類似C語言一樣的語言，圖4中的DVPHD 6-Windows-Switcher就是一個底層的程序，是用SIMPL+語言編寫的一個宏，用來將邏輯命令發(fā)給硬件設(shè)備。

（4）調(diào)試系統(tǒng)

首先要將寫好的底層程序進(jìn)行調(diào)試，然后把調(diào)試好的底層程序放到中央控制系統(tǒng)的程序中，等到程序中其他的邏輯函數(shù)、類、宏，全部編輯完成，進(jìn)行整個系統(tǒng)的連調(diào)，調(diào)試包括串口代碼、紅外代碼、邏輯指令以及硬件的穩(wěn)定性。當(dāng)系統(tǒng)全部調(diào)試完畢，系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行。整個系統(tǒng)就算構(gòu)造完成。

4 結(jié) 論

中央控制系統(tǒng)是系統(tǒng)集成的具體應(yīng)用，這篇文章借助實際的工程項目通過軟件和硬件兩個方面詳細(xì)的介紹了中央控制系統(tǒng)的構(gòu)成。中央控制系統(tǒng)未來的發(fā)展方向是智能控制系統(tǒng)，將和無線移動通信緊密的聯(lián)系的在一起，隨時隨地都可以通過用戶界面對受控設(shè)備進(jìn)行控制。

責(zé)任編輯：gt