Page 41 - 网络电信2024年5月刊

基于光纤通信技术的实验室远程监控系统设计

杜惠娜 杜玉红
河南理工大学鹤壁工程技术学院

摘 要：针对现有实验室远程监控系统存在数据传输时延长、数据采集丢包率高的问题，提出基于
光纤通信技术的实验室远程监控系统设计。系统硬件主要包括核心控制模块、A/D转换模块、光纤收
发模块等；系统软件包括光纤线路8B/10B编解码、监控数据处理分析模型及监控数据分布式存储等设
计。通过对比实验证明所提系统的先进性，实验结果表明：所提系统可对实验室运行设备及危险品进行
良好监控，提升其信息化管理水平，且其传输时延较短，仅为17ms,数据传输数据包丢失率较低，小于
1.95%,具有较大的应用价值。

关键词：光纤通信;高校实验室;远程监控;FPGA芯片

一、引言 延迟。文献[3]基于ZigBee技术提出了一种实验室监控系统的设
计。该系统通过周期事件触发节点，完成了对信息的获取，并
高等学校实验室是高等院校从事科研、教学等活动的重要 对事件标志位进行了判定。通过对接收到的事件标记位的判定
场所，是现代科技的核心，其内包括各种实验设备，甚至还包 结果和ZigBee网络的指示信息，利用测距定位技术来确定事件
括一些剧毒、易燃易爆的危险品，如不对其进行科学管控，容 标志位，并根据实际需要选取相应的算法来完成距离测量，实
易引发实验品爆炸、泄露等危机，进而造成大量的财产损失。 现节点定位。该系统可对实验室进行远程监控，且数据采集丢
近年来，随着实验室规模的不断扩大，现有的管理技术难以对 包率较低，但其仍然存在传输时延较长的问题。
其进行科学管理，故应提升实验室的信息化管理水平。近年
来，远程监控技术被广泛应用在各行各业，我国也在开展关于 基于上述方法的不足，本次研究提出了一种基于光纤通
高校实验室远程监控系统的研究。 信技术的实验室远程监控系统。希望通过本文研究，可辅助实
验室完成实验设备、危险品的管理，提升实验室的智能管理水
传统的实验室远程监控系统难以对现有实验室进行科学 平。
管理，基于其存在的问题，相关学者已经开展了相关研究，并
得出一定研究成果。如文献[1]中根据实验室远程监控效果差的 二、实验室远程监控系统硬件设计
问题，基于光空间感知理论，建立了一个针对于实验室的远程
监控系统，选择CMOS USB接口摄像头实现实验室设备、环境的 2.1 硬件架构设计
监控，利用终端远程监控模块实现数据分析、处理等功能。该 为进一步缩短实验室远程监控系统数据传输时间、降低
系统在一定程度上改善监控系统的应用性能，但在应用的过程 数据采集丢包率，本次研究将光纤通信技术和数字化技术相结
中给，该系统的响应速度仍然较慢，无法满足应用要求，效果 合，进行系统的硬件设计，其结构如下所示。
未达预期；文献[2]介绍了一种应用于实验室远程监测的云计算
平台及分布式处理技术。该文章选择了树莓、多功能传感器及 图1 系统硬件架构图
处理器来实现硬件的设计，在云计算平台上实现了数据的采集
和数据的分离，然后通过分布式处理技术实现了数据的并行采
集，并通过数据库的方式实现了对监测数据的存储。该系统
应用过程中同样存在响应时间过长的问题，存在一定的数据

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