实验室监控管理系统的设计与实现

科技广场

总第180期

实验室监控管理系统的设计与实现

蔡运木梁（北京理工大学珠海学院计算机学院，广东珠海519000）

摘要：随着快速发展的网络时代，无论是在生活还是在教育等领域，网络远程监控都有着深刻和重要的应用，伴随着人们需求的提高，传统的监控设备已经逐步被人们所淘汰。因此，为了提高生产效率和生活质量，人们需要一些新的网络监控系统。本文设计了一个实验室监控管理系统，主要采用C语言、Java和JavaScript进行开发，便于实时监控实验室的情况，也可了解学生在实验室的学习进度。关键词：实验室；管理；监控中图分类号：TP391

文献标识码：A

文章编号：1671-4792（2016）11-0021-04

DOI:10.13838/j.cnki.kjgc.2016.11.005

DesignandImplementationofLaboratoryMonitoring

ManagementSystem

CaiYunliang

（DepartmentofComputer，BeijingInstituteofTechnology，GuangdongZhuhai519000）

Abstract：WiththerapiddevelopmentoftheInternet，networkremotemonitoringhasgainedprofoundinfluenceandinthefaceofrisinglivingstandard，importantapplicationindifferentfieldslikedailylifeandeducation.However，

traditionalmonitoringequipmentcannotsatisfypeople'sdemands.Therefore，inordertoimprovetheproducingeffi-ciencyandthequalityoflife，weneedanewnetworkmonitoringsystem.Todesignalaboratorymonitoringmanage-wemainlyuseC，JavaandJavaScriptinthedevelopment.Withthissystem，wecannotonlyeasilymentsystem，

monitorthelabinrealtime，butalsoexaminestudent'slearningprocessinthelaboratory.Keywords：Laboratory；Management；Monitoring

0引言

随着硬件设备的不断更新以及嵌入式技术的不断提高，嵌入式设备逐渐被各个行业所应用。实验室监控管理系统是用传统的摄像头监控设备使摄像头连接开发板，然后在PC机上面看到监控画面，而本系统是一款远程监控设备，通过WiFi连接硬件摄像头设备，建立数据库，通过网络协议http、udp、tcp在网页获取到监控视频的信息，通过视频解码器解析出来就可以监控到摄像头所拍摄的画面。1系统功能设计

对于整个设计，可以实现以下功能：

（1）用户进行在线监控，随时可以查看实验室情况。

（2）可以有多个摄像头，监控不同的地方。（3）可以通过网页查看。（4）可以录屏和截图。

（5）不同权限，分为超级管理员、管理员、普通用户。

（6）超级管理员拥有最高权限，可以使用所有功能。

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（7）管理员拥有部分权限，可查看的视频监控个数有限，可管理普通用户。2系统硬件设计

2.1树莓派2代（raspberrypi2）

树莓派2代硬件实物如图一所示，内设BCM2836处理器，内含4个Cortex-A7架构核心，900MHz的主频，其中VideoCoreIV为该处理器图形核心，配备了1GB内存、RJ45网口、多个USB接口、1个HDMI接口等，可支持轻量版SnappyUbuntuCore和ARMv7Debian等ARMGNU/Linux操作系统。

图一树莓派2代实物图

2.2无线网卡

本系统选用EDUPEP-N8508GS无线网卡，其采用REALTEK8188/8192芯片，

支持11n标准，传输速率可高达150Mbps。此外还支持软件WPS功能，快速设定无线加密，支持常用的无线网路安全机制，可防止资料被窃取。

2.3摄像头

设计监控管理系统，摄像头是必不可少的，由于经济等因素，本文选用了iMac一体机内置摄像头，其可改USB摄像头支持树莓派。3软件设计

3.1视频编解码

M-JPEG是一个单纯的帧内压缩。它包含了大—22—

面积单一色彩平滑变化，帧的压缩比较好，但与复杂的纹理、

细纹（如文本）区域容易产生噪声。此外，M-JPEG的压缩效果与视频的时域复杂度无关。所以本项目主要以M-JPEG进行编码，HTTP协议进行图像传输，图像处理流程如图二所示。

图二系统编码流程图

3.2模块间通信

通信协议：TCP、UDP、HTTP。

说明：服务器端的Listen（监听）端口，如果有一个连接请求，客户端的问题连接到服务器端（连接）的请求，服务器端客户端回接受（接受）消息，连接建立。服务器端和客户端可以相互通过发送通信。

对于一个全功能的Socket，必须包含以下的基

本结构，它的工作有以下四个基本步骤：

（1）创建Socket。

（2）打开连接到Socket的输入/输出流。（3）按照一定的协议对Socket进行读/写操作。（4）关闭Socket。

3.3实验室监控管理系统模块3.3.1登录模块设计

用户登录实现分以下几个步骤：首先是由用户输入的保存和检索看到的信息不存在于数据库中的用户输入的信息，如果它存在于是否有从数据库返回正确的结果，如果不正确就返回错误的结果。如果结果数据库中存在就显示登录成功，如果数据库中不存在就显示失败请重新登录。系统登录流程如图三所示。

图三系统登陆流程图

3.3.2用户管理模块

用户管理界面如图四所示。管理员登陆后对用户进行新增管理，首先新增用户基本信息，接着根据用户类型授予用户相应权限，关联到相应监控设备监控组里。

图四用户管理界面

3.3.3实验室管理模块

管理员可以新增实验室并且对实验室进行分类处理，同时可以添加相应的监控设备，可以添加整层楼的实验监控为一平台，或者单独的实验室。例如：添加知行楼5层，刚可以直接在一些平台上添加监控，也可以添加知行楼5层502室为单独平台。

实验室管理模块核心代码:/*查找实验室*/

@RequestMapping(\"/selectLabb\")

publicModelAndViewselectLabb(@Request-ParamIntegeridKey){

ModelAndViewmav=newModelAndView();mav.addObject(\"labb\labbDAO.findLabbByPri-maryKey(idKey));

mav.setViewName(\"labb/viewLabb.jsp\");

returnmav;}

/*查找实验室摄像头

*/

@RequestMapping(\"/selectLab\")

publicModelAndViewselectLab(@Request-ParamIntegeridKey){

ModelAndViewmav=newModelAndView();mav.addObject(\"labbs\labbService.loadLabbs());

mav.addObject(\"labb\labbDAO.findLabbByPri-maryKey(idKey));

mav.setViewName(\"cam.jsp\");returnmav;}

3.4系统测试

3.4.1主控板及监控硬件连接测试

设备树莓派登陆数据，采用ssh进行登陆测试。如正常登陆，证明wifi模块已成功连接且系统正常启动。连接USB监控摄像头，对设备是否正常加载进行测试。

3.4.2视频采集数据测试

启动视频采集编码程序，对视频数据进行联调测试，如图五所示。如果数据正常采集且在传输当

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中，格式为YUV/MJPEG320x240像素，15侦/秒。

图五视频采集数据测试

4结束语

通过反复测试，本系统能较好的实现实验室监控，具有一定的参考价值和研究意义，在后续的工作中可以进一步加入图像识别算法，进行人员数量和人员身份的辨别。

[3]王志军，杨延军.开放式教学实验室实时监控系统[J].实验室研究与探索，2011，30（01）：158-159，180.

[4]侯雪梅.利用远程监控系统辅助实验室管理的研究[J].实验室研究与探索，2012，31（11）：157-159.

[5]陆玲霞，严明贵.一种新型的实验室安防监控系统[J].实验技术与管理，2012，29（12）：207-211，220.

参考文献

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[2]李宗宝.基于Web的远程实验室监控系统研究[D].扬州：扬州大学，2009.

作者简介

蔡运木梁（1982—），男，广东陆丰人，初级职称，主要研究方向：计算机硬件与实验室管理。

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