基于FPGA的实验设备图像网络监控设计

来源 :大连工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:mixiaoya2008
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实验仪器和设备,往往是科学研究与理论考证进行应用实践的重要物理基础。关系着科研水平的提高,甚至会成为决定科研成败的关键。为加强实验设备管理及提高实验设备的工作效率,现代社会迫切的需要对实验设备进行远程监测及对设备远程管理,这是适应现代化社会高效工作,能对突发事件快速做出应对决策的基本要求及发展趋势。传统的实验仪器设备管理及使用中没有远程监测和指导功能。一般情况下,实验设备的使用由人工调度,缺乏对具体实际使用情况的了解,有时会造成管理混乱。其次设备运行情况,全部采用人工记录方法,势必会耗费许多人力资源,并且当实验设备运行出现问题时候,很难在第一时间内得到解决问题的办法。这些都不利于实验设备的管理和使用。后来,随着计算机及网络传输技术的发展及运用普及,计算机软件管理系统越来越多的运用于实验仪器和设备,可以实现远距离的监测管理及远程在线指导功能。其基本原理是通过远程监测计算机与实验设备主机直接进行网络通信,双方通过软件互相调用对方计算机的数据。这种方法存在有很大的网络安全风险:实验设备中储存的试验数据以及资料通常具有很高的科研价值及商业开发经济价值,注入许多研究人员的心血,如果丢失或遭到破坏将会造成巨大的科研和经济损失,如果贸然直接采用现在的网络管理系统方法将会面临网络上现有的各种病毒、木马、网络恶意攻击等。一旦遭到蓄意入侵或操作失误造成网络安全防护瘫痪将会面临数据被盗取或破坏的巨大风险。为了实现既能通过网络传输远距离对实验设备及仪器进行监测和管理,又能避免计算机之间直接网络通讯所带来的风险。本文设计一种方法,即通过获取实验设备显示的图像,通过网络视频编码器传输给远程监测计算机,从而对实验设备实时的监测。反过来,远程监测计算机对实验设备的指示信息,可以由远程监测计算机通过上位软件把需要在实验设备显示文字通过网络传输给FPGA汉字图像生成装置,生成对应文字图像并通过VGA自动切换器,实时的显示在实验设备显示屏上,从而实现远程监测计算机对现场实验设备进行远程管理功能。通过控制实验设备显示的办法也可实现对实验操作进行指导。这种方法网络端不会接入实验设备主机,更不会通过网络端对实验设备主机进行数据调取,从而确保试验数据的安全。其核心是通过FPGA汉字图像生成装置,作为网络端和实验设备显示的中间桥梁。网络端经过FPGA汉字图像生成装置后信号会由网络信号转换为VGA信号,这样网络端和实验设备主机没有任何连接。其中VGA自动切换装置可以自动切换实验设备主机与FPGA汉字图像生成装置传输的VGA信号,在正常情况实验设备显示的是设备主机传输的图像。实践表明远程计算机通过网络端连接FPGA汉字图像生成装置,再由该装置输出图像,避免网络端直接接入实验设备主机,从而消除网络端侵入实验设备系统植入病毒或木马的风险,从根本上排除实验设备主机信息遭到从网络端带来的破坏。
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