基于嵌入式的远程电源控制系统
沈阳 （南通威和船用配件有限公司，江苏南通２２６００２）
摘要：随着以太网技术的发展，远程电源监控在各个领域应用越来越广泛。提出了以以太网作为远程终端和前端服务器通讯
的介质，对远程嵌入式电源进行控制技术的研究。根据远程客户端采集信息，具体分析得出了对远程电源的控制要求，通过数
据库作为接口，和服务器控制程序进行通信，服务器程序通过循环检测数据库的信息，更新控制信息的变化，利用ＴＣＰ／ＩＰ协议， 通过以太局域网发送控制信号，实现对远程终端嵌入式电源的控制。设计了具体的信息采集流程，得到与实际需求相符合的控
制要求。
关键词：嵌入式系统；远程电源监控系统；以太网通信；数据库；信息采集
Ａ Ｒｅｍｏｔｅ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｎｉｔｏｒ Ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ
ＳＨＥＮ Ｙａｎｇ （ｉｖａｎｔｏｎｇ Ｆｌｄｅ／／＇ｔｙ Ｍａｒｉｎｅ Ｆｉｔｔｉｎｇｓ Ｃｏ．，ｚ Ｎａｎｔｏｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２２６００２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｒｅｍｏｔｅ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｖａｒｉｏｕｓ ｆｉｅｌｄｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ
ａ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｒｅｍｏｔｅ Ｐｏｗｅｒ ｗｈｉｃｈ ｕｓｅ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ａｓ ａ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｄｉａ ｏｆ ｒｅｍｏｔｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ ａｎｄ ｓｅｒｖｅｒ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔ０ ｔｈｅ
ｒｅｍｏｔｅ ｃｌｉｅｎｔ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｒｅｍｏｔｅ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏＩ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ａｓ ａ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，Ｄａｔａｂａｓｅ ｃｏｎｎｅｃｔｓ ｔｈｅ ｓｅｒｖｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｍｏｔｅ ｃｌｉｅｎｔ．Ｂｙ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｔａｂａｓｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｓｅｒｖｅｒ ｕｐｄａｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｈａｎｇｅｓ，ａｎｄ ｓｅｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｉｇｎａｌｓ ｂｙ ｔｈｅ ＴＣＰ／ＩＰ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｔｈｒｏｕｇｈ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ ＬＡＮ，ｔｈｅｎ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｔｈｅ ｒｅｍｏｔｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏ１．Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ
ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｅｍｏｔｅ Ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｅ ｗｉｌｌ ｂｅ ｓｔｏｒｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｄａｔａｂａｓｅ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｕｓｅｒｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｓｙｓｔｅｍ；Ｒｅｍｏｔｅ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｎｉｔｏｒ Ｓｙｓｔｅｍ；Ｅｔｈｅｒｎｅｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；Ｄａｔａｂａｓｅ；Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ
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２系统整体框架
２．１系统方案
基于嵌入式远程电源控制主要包括远程电源终端，信
息采集客户端，中心控制服务器，数据库四个部分组成， 整个系统框架如图ｌ所示。本文的重点远程信息数据采集，
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图１远程电源控制系统的总体框架图
２．２系统和其他系统之间的关系
本远程电源控制系统其他系统之间的关系如图２所示。
图２远程电源控制系统与其他系统的关系图 远程电源刷卡系统是建立在物理实验中心网络平台的
基础上。与物理实验中心的选课系统紧密联系。选课系统
是远程电源控制的一个基础。首先学生通过选课系统选择
了自己所要做实验，以及具体的实验时间。在每天凌晨，
物理实验中心的服务器会自动给当天选作实验的同学分配
对应的座位。远程电源控制系统根据服务器分配的名单来
决定是否开启或关闭远程电源终端。如果当天学生刷卡的
信息和选课的信息既服务器分配的信息相符合，那么远程
电源控制系统便根据这个同学的刷卡信息开启对应的电源
设备。
同时，远程电源控制系统数据库的建立还以一卡通中
心和教务处系统为依托，从一卡通中心获取一卡通卡内芯
片号和对应的学工号，从教务处系统获取学工号和对应的
学号。从而可以在数据库中建立一个学生的完整信息。 ２．３远程电源控制方案的研究
基于实际的应用环境，远程电源控制是面向应用的，
因此，开发过程中稳定性便成了设计过程中考虑的重要因
素。同时，该系统是建立的其他现有资源的基础上，资源
比较分散。该系统拥有三大数据库源，即一卡通中心数据
库，教务处数据库和试验中心选课系统数据库。所要控制
的资源包括远程电源终端设备，刷卡信息采集机和主服务
器。因此，合理地处理资源便成了系统设计的一个关键难
点。要将所有的资源整合在一起，同时在以后的开发和运
行中，即使部分模块出现问题也不影响整体的工作，不至
于使整个系统瘫痪。本系统采取了以数据库为中心，分模
块开发的思路。所有的信息调度，同步和汇总都是数据库
中完成。这样解决了资源分散多，各模块之间不相互影响 的难点…。
３系统硬件设计
３．１以太网
物理实验中心硬件环境决定以太网将是目前和未来控
制信息和数据信息传输的惟一硬件载体环境。同时以太网
技术作为一种局域网基本媒体接入技术，应用灵活、应用
简单，近年来得到飞速发展，各种技术都已经很成熟，可
以很方便地进行开发应用。所以，所有的软硬件开发都要 基于该网络条件考量［２．３１。
３．２基于嵌入式的远程电源终端设计
物理实验中心的刷卡系统远程电源控制模块是基
于ＡＲＭ嵌入式操作技术平台的。该模块应用周立功
ＺＮＥ２００Ｔ以太网串口转换模块来实现从以太网的信号到
电源控制开关信号的转变。其优势在于拓展简单方便，升
级快捷，支持以太网。这样可方便信息管理系统软件的编 写和硬件模块的部署调试［４．５１ｏ
本模块采用嵌入式核心板与二级板两层硬件开发模式， 即采用现有商业嵌入式核心处理板，并在其基础上设计制
作外部拓展电路来实现系统硬件功能 。由于本系统只需
要控制远程电源的开关，故外部电路可采用成熟的继电器
控制电路，而控制信号处理模块则可由嵌入式核心板来完
成。硬件电路模块图见图３。
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图ｊ远程电源终端框架图
硬件功能说明：
（１）根据以太网ＴＣＰ／ＩＰ输入信号控制对应的继电器
以实现对电源的开关。
（２）输入网口有输出的网口，可用于网线的级联。
（３）对继电器电路可以采样，并将信息以ＴＣＰ／ＩＰ形
式发回远程控制端。
（４）可以用手动方式开关电源。
４系统软件设计
在物理实验中心远程电源控制系统都是采用分层、分 ． 篡 蓑 需 誓 一理功能分开。现场的终端模块是用于控制电源的执行器件。＇
应用软件是对所有的远程终端进行管理，在必要的时候对
远程终端进行强制控制。每个单元的大量通讯和控制信息
被集成在服务器里，从而减少了开发单元的复杂度。同时
将采集的数据存进数据库，能够对历史数据更好保护。使
整个系统进行模块化设计。
远程电源控制应用软件是实时的，功能多样的，运行
可靠的软件系统。通过对系统按功能性进行解耦，进行分
块开发。整个软件系统以数据库为中心，通过数据库进行
信息调度、同步与汇总。整个软件系统由客户端的信息采
集，与服务器之间的通信，服务器的处理程序，数据库信
息的存取等组成。
（１）数据库模块。数据库模块主要对实时数据进行保
存和处理，对历史数据库进行维护、访问。完成数据的查
询、修改、设置、浏览等功能。是整个应用软件的基础。
数据库采用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＳＯＬ Ｓｅｒｖｅｒ ２０００的产品。数据库
是整个系统的核心，通过数据的存取和调用，作为系统其
他模块的接口，实现了系统的解耦，模块之间不需要直接
的调用，直接通过访问数据库的数据进行通信，数据库承
担了协调应用程序之间的通信。大大地方便了程序的开发，
也有利于系统今后的维护和升级 。
（２）网络通信模块。网络通信是整个系统设计的一个
重点，通过Ｐ Ｃ机的网络实现应用软件服务器程序和客户
端验证以及远程电源之间的通讯，反应网络中的情况，提
供数据使系统能得到足够的数据和资料进行处理，从而达‘
到控制的管理目标。应用程序中的网络通讯的开发环境是
Ｃ＋＋ｂｕｉｌｄｅｒ提供的ＩＮＤＹ控件，ＩＮＤＹ集成了ＴＣＰ／ＩＰ
协议，并且接口类型遵循的是阻塞模型，方便了编程。应
用软件可以看成整个系统网络中的一个站点，只是这个站
点有较强的数据处理功能，管理功能和图形显示功能，并
作为人机的一个借口Ｕ．ｓＩ。
（３）客户端信息采集模块。这个模块实现了信息的采集，
通过采集学生一卡通的信息来进行身份验证。首先学生刷
卡，客户端程序采集学生的一卡通信息，客户端与数据库
存储的数据对学生进行身份验证，如果信息相符则提示学
生做实验的信息，否则提示学生刷卡错误。该程序直接面
向学生，显示数据处理的结果，执行情况。是整个系统中
信息采集重要模块，实现学生和应用程序之间进行对话，
（４）服务器处理程序。这是整个系统进行处理的中心
模块，通过以太网得到客户端信息采集的数据，并根据相
应的数据进行信息处理，然后通过经过处理的信息来控制
远程电源终端的通断情况。服务器程序包含了对数据库的
访问，对数据进行处理，存取的功能。通过Ｃ＋＋面向对
象的编程思想，采用模块化的手法，设计了相应的类，通
一莩 某 采用
５结论
本系统利用嵌入式技术，将以太网的信号转换成开关
量信号，作为远程电源终端和以太网之间的接口，在此基
础上，进行服务器和远程电源终端之间的通信，在具体环
境中对于多层次、分布式的电源控制的具体方案进行了深
入的研究。对于使用一台服务器来控制多个相互独立的远
（（中国密码学发展报告２００９））
作译者：中国密码学会
ＩＳＢＮ号：９７８７ｌ２１ ｌ １２３７９
出版日期：２０１０－８－１
出版社：电子工业出版社 内容简介：
本书是中国密码学会成立以来的第三
期《中国密码学发展报告》 本期报告
的主题是“数学密码学”，我们邀请了有关专家就相关问题进行
了系统深入的探讨，共收集１２篇论文，从不同的角度展现给读
者密码学与相关数学分支的内在联系，读者可以了解到密码学与
０一 程电源终端设备，本文采用了以数据库中心的开发思路，
将所有的控制信息汇总在数据库中，由数据库协调所有应
用程序之间的通信。并使用了面向对象的设计方法，将各
个远程电源终端作为单独的对象，将远程电源的状态和操
作集中在一个对象里面，将控制信号作为对外的接口，与
控制应用软件进行通信。
本文远程电源控制软件是根据具体的控制要求来产生
具体的控制信号。具体的控制信号由远程终端采集学生的
刷卡信息和数据库中的信息进行比较得出。在远程信号采
集终端又进一步研究了和选课系统相联系的控制技术，以
选课系统的数据库信息为基础，设计了具体的信息采集流
程，得到与实际需求相符合的控制要求。固
参考文献：
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作者简介：沈阳（）９６ ７一），男，工程师。
收稿日期：２０１ Ｏ－０６—０４
数学“水乳交融”的共存、共生的过程：不只是数学为密码学
奠定了可靠的逻辑基础、提供了有效的研究工具；同时，密码
学的发展也丰富了数学理论的内容，为数学家提出了许多有挑
战性的课题。内容包括：信息论与密码学、序列与密码学、布
尔函数与密码学、组合数学与密码学、代数数论在编码和密码
学中的应用、ｇＳＡ密码体制的安全性分析综述、国内超椭圆曲线
密码体制的研究、概率统计与密码学、基于复杂性理论的密码
学若干问题探讨、符号计算与密码学、编码理论与密码学、非
线性系统与密码学
本书可供同内从事密码学和信息安全领域工作的研究人员参考。
对掌握密码学最新进展和最新发展动态具有重要的参考价值。