云台控制系统的研究与设计

科技信息　０　ＩＴ论坛０　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２０１　１年第３期　

云台控制系统的研究与设计　魏崇毓　（青岛科技大学信息学院　韩永亮　山东青岛２６６０６１）　【摘要】在视频监控系统中，云台控制系统占有主导作用，云台控制的三要素为：协议、地址、波特率，因此在云台控制系统设计当中．掌握　好这三个方面是实现功能完成的重要条件，本文介绍了云台控制协议ＰＥＬＣＯ—Ｄ，通过串口通信，并基于Ｗｉｎｄｏｗｓ下的Ｖｃ＋＋平台下，实现了　对云台和镜头各种工作的控制．论述了系统的主要功能结构及编码实现。　【关键词】串口通信；云台；Ｖｃ＋＋；ＰＥＬＣＯ—Ｄ　０　引言　在现在的实时视频监控系统当中．为了扩大监控范围，改善监控　视野，可以借助于云台．把摄像机装在云台上，通过云台转动带动摄像　机旋转，同时可以控制摄像头镜头的参数，云台在监控系统中起着关　键的作用，它直接反映监控系统的技术指标。　１　系统构成　系统由云台、解码器和计算机组成．计算机通过串日ＲＳ２３２并利　用ＲＳ２３２／ＲＳ４８５转换器与解码器相连接．云台和云台解码器之问通过　控制电缆相连．选定ＰＥＬＣＯ—Ｄ协议为控制云台的通信协议．云台控　制系统设备连接示意图如图１所示：　

图１　云台控制系统设备连接示意图　２　系统设计　在云台控制系统中，计算机通过串口向解码器发送数据，通过解　码器翻译成电平指令使得云台或摄像机执行相应的动作。解码器对各　项操作进行了编码，它封装了底层细节。使得计算机只负责发送代表　各种动作的编码就可以完成相应的操作。解码器开发商提供的相关协　议就是提供了编码与操作的关系。本系统所采用的解码器使用的协议　是ＰＥＬＣＯ—Ｄ协议　２．１　ＰＥＬＣＯ—Ｄ协议　ＰＥＬＣＯ—Ｄ协议的数据格式为：１位起始位、８位数据、１位停止　位，无效验位。波特率：２４００Ｂ／Ｓ。ＰＥＬＣＯ—Ｄ协议采用一个数据包的格　式传输，所有数据均采用十六进制，一般用于矩阵和其它设备之问的　通信。它的格式如表１：　表１　ＰＥＬＣＯ—Ｄ协议数据格式　Ｂｙｔｅ　１　Ｂｙｔｅ　２　Ｂｙｔｅ　３　Ｂｙｔｅ　４　Ｂｙｔｅ　５　Ｂｙｔｅ　６　Ｂｙｔｅ　７　同步字　地址码　命令字１　命令字２　数据１　数据２　校验码　２．１．１该协议中所有数值都为十六进制数：　２．１．２同步字节始终为ＦＦＨ：　２．１３地址码为摄像机的逻辑地址号。地址范围：００Ｈ～ＦＦＨ：　２．１．４命令字１、命令字２表示指令码，执行不同的动作；　２．１．５数据码１、２分别表示水平、垂直方向速度ｆＯ０—３ｆｈ），ｆｆｈ表示　“ｔｕｒｂｏ”速度：　２．１．６校验码＝ｒｏｏｄ　ｆ（字节２十字节３＋字节４＋字节５＋字节６）／　ＩＯＯＨ］。　ＰＥＬＣＯ—Ｄ协议解析：其中命令字１和命令字２设置如表２所示：　表２　ＰＥＬＣＯ—Ｄ协议命令字１和命令字２设置　Ｂｉｔ　７　Ｂｉｔ　６　Ｂｉｔ　５　Ｂｉｔ　４　Ｂ＇ｔ　３　Ｂｉｔ　２　Ｂｉｔ　１　Ｂｉｔ　ｉ　命令字　Ｓｅｎｃｅ　为０　为Ｏ　自动／手　摄像机打　光圈　光圈　焦斟　码　动扫描　开／关闭　关闭　打开　托　命令字　焦距　视角　视角　下　上　左　有　为（　拉远　变宽　变窄　其中数据１ｆ表１中）表示镜头左右平移的速度，数值从￥００ｆ停止１　￣ｔＪ￥３Ｆ（高速１，另外还有一个值是￥ＦＦ，表示最高速；数据２表示镜头Ｊ一　下移动的速度，数值从￥【Ｊ（】（停止）到￥３Ｆ（最高速）；校验码是指Ｂｙｔｅ２到　Ｂｙｔｅ６这５个数的和ｆ若超过２５５则除以２５６然后取余数）　注：ｐｅｌｃｏ—ｄ地址码缺省是１。　２．２云台解码器的设置和技术指标　２．２．１手动自检功能设置　解码器有一组４位和一组８位拨码开关．此开关选择的都是：：进　制代码，即拨到“ＯＮ”代表“１”，拨到“ＯＦＦ”代表…０’．开机前，将４他拨　码开关全部拨到“ＯＮ”状态，８为拨码开关的１、２、３、４、５、６每　一　位都拨　到“ＯＮ”时分别代表云台上、下、左、右、自动、辅助功能。　将４为拨码开关全部拨到“ＯＮ”状态．８位拨码开关的第８位拨到　“ＯＮ”，此时８位拨码开关的１、２、３、４、５、６每一位拨到“ＯＮ”时分别代　表镜头光圈开、光圈关、焦距远、焦距近、变倍大、变倍小功能。没嚣列　表如表：表中１表示ＯＮ位置，０表示ＯＦＦ位置　２．２．２解码器地址设置　每一个解码－器在系统中都必需有一个唯一的地址号码供系统识　别，改变ＩＤ中的１—８号端子，就能设置解码器的地址号码。解码设嚣　参考表，需要说明的是本解码器在自动匹配时可提供２５６个地址　２．２．３通讯协议和波特率设置　选择解码器在不同的通讯协议下：Ｅ作．应根据实际情况选择波特　率。ＰＥＣＬＯ—Ｄ协议的波特率设定位２４００Ｂ／Ｓ。改变ＩＤ中的７、８号端　子，就能设置解码器的波特率值，波特率的选择是为ｒ使解码器与控　制设备之间有相同的数据传输速度。　２．３界面设计　本云台控制系统实现的开发环境是基于ｗｉｎｄｏｗｓ平台下的Ｖｉｓ・　ａｌ　Ｃ＋＋６．０。进入ＶＣ＋＋开发环境，建立一个名称为ｓｅｒｉａｌＣｏｍ的ＭＦＣ　１　程。创建云台控制系统界面，　设置对话框ｌｌ】为　ＩＤＤＳＥＲＩＡＬＣＯＭＤＩＡＬＯＧ。控制界面如图２所示：　

围圈园　ｒ　１　Ｌ～　Ｉ　ｌ　ｔ　Ｌ～　Ｊ　图２云台控制界面　２．４部分代码实现介绍　２．４．１打开串口　打开串口可由ＣｒｅａｔｅＦｉｌｅ函数实现，部分代码实（下转第２２页　

８７　２０１１年第３期　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　Ｏ本刊重稿。　科技信息　

基本信息和安装信息，互感器基本信息和安装信息和对应计量点的二　次回路信息。这些信息的添加是以对应的组件为核心，在该图元上自　行定制了对应的组件服务Ｈ，实现了组件的互操作性和数据的动态显　示功能。　

３评论　图２—５变电站网络接线图定位效果图　本文利用前沿技术设计了可视化电网的定位和信息显示的平台，　并且作为陕西电力的试点项目，已经在商洛供电公司完成了试点工　作，并且获得了丰富的试验经验，为后续的推广奠定了良好的基础。预　计在今后的推广使用后，能够实现电能计量资产全过程定位管理和电　网ｊｌ蛊测管理（包括母线，线路的平衡监测和设备状态监测），实现分线、　分级和分区的监测管理任务。该项目的开发，从一定程度上减轻了电　力人的劳动强度．提高管理效率和工作质量。　运用知识可视化综合集成的开发理念．实现了隐性知识显性化共　享，组件化项目的开发，组件颗粒的共享和自主性应用等技术　。由于　电网涉及面较广，内部关联复杂，尚有许多问题有待进一步深入研究　与解决。其中存在有待深入研究的问题。　【参考文献】　［Ｉ］施诺，译．组件级编程［Ｍ】．北京：清华大学出版社，２００３．　［２］邱万彬，张国杰，裘鸿林．Ｊａｖａ中的组件复用相关技术叨．计算机应用，２００５，２５　（１）：７３－７５．　［３］胡喜玲．面向组件对象的软件需求协同分析的研究田．计算机与网络，２ｏｏ４（７）：　１９－２０．　［４］陈建勋，张子鹤，马于涛，夏学知．基于软件体系结构的组件集成框架叨．计算　机工程．２００４，３０（２２）：６９—７１．　［５］张永进，李弘，马增辉．基于ＯｐｅｎＷＦＥ工作流管理系统的研究咖．计算机工程　与应用。２００５，３０：１８３—１８４．　［６］罗军刚，解建仓，张永进，李弘．ｅＸｏ　Ｐｌａｔｆｏｒｍ：企业信息门户的实现叨．计算机　应用研究，２００６（２）：１４２—１４５．　［７］解建仓，张永进．面向水利信息化的中间件技术及其支持服务平台咖．中国水　利，２００５，５２７（５）：３５—３９．　［８］国家电网公司，组编．《国家电网公司输变电工程通用设计３３￣Ｖ／１００ｋＷ　３５ｋＷ１０ｋＶ电能计量装置分册》，北京：中国电力出版社，２００８，４．　［９］张云勇，张智江，刘韵洁，李国杰．适用于下一代网络的中间件技术研究田．北　京航空航天大学学报，２００４，３０（１１）：１０６ｌ一１０６５．　作者简介：周军，兰州理工大学电气工程及自动化，专业毕业，现工作于宁　夏电能计量检定中　。　田学民，西安理工大学水利水电学院硕士研究生毕业，现工作于宁夏发电　集团六盘山热电厂计划经营部。　※资助项目：国家８６３（２００５ＡＡ１１３１５０。２００２ＡＡ１１３１５０）。　［责任编辑：翟成梁］　

（上接第８７页）现如下　ｍ＿ｈＣｏｍ　＝　ＣｒｅａｔｅＦｉｌｅ　（Ｌ”ＣＯＭ１“，　ＧＥＮＥＲＩＣ—ＲＥＡＤ　ｌ　ＧＥＮＥＲＩＣ—ＷＲＩＴＥ，０，　ＮＵＬＬＯＰＥＮ＿ＥＸＩＳＴＩＮＧ，ＦＩＬＥ—ＦＬＡＧ＿ＯＶＥＲＬＡＰＰＥＤ，ＮＵＬｌ；　２．４．２完成一个按钮“ｕｐ”事件处理函数，用于执行云台向上转动的功　能　ｖｏｉｄ　ＣｓｅＩｉａｌＣｏｍＤｌｇ：：０ｎＢｎＣｌｉｃｋｅｄＵｐ０　｛　ｉｆ（ｍ＿ｈＣｏｍ＝＝ＩＮＶＡＬＩＤ＿ＨＡＮＤＬＥ＿ＶＡＬＵＥ）／／确保串口已打开　ｒｅｔｕｒｎ；　ｉｎｔ　ｔｅｍｐ［７］＝｛２５５，１，０，８，０，２５５，８）；　，／根据ＰＥＬＣＯ—Ｄ协议的十六进制数组转化的十进制数组，　ｃｈａｒ　ｓｔｒ［８］，　ｓｅｎｄｂｕｆ；　）　２．４．３发送数据　ｉｆ『！ＷｒｉｔｅＦｉｌｅ（ｍ＿ｈ　ＲｅｓｅｔＥｖｅｎｔ（ｏｖ．ｈＥｖｅｎｔ）；　２．４．４退出系统　ｖｏｉｄ　ＣｓｅｒｉａｌＣｏｍＤｌｇ：：ＯｎＢｎＣ１ｉｃｋｅｄＥｘｉｔＯ　｛　ｉｆ（ｍ＿ｈＣｏｍ！＝ＩＮＶＡＬＩＤ—ＨＡＮＤＬＥ—ＶＡＬＵＥ）　＆０ｖ））　ＣｌｏｓｅＨａｎｄｌｅ（ｍ＿ｈＣｏｍ）；　ＯｎＯＫ（）；　）　３小结　本章主要介绍了云台相关的知识，包括云台控制协议、云台解码　器的种类和使用，根据特定环境，选择了适合本文设计的控制协议，搭　建了一个云台控制系统，在指出了云台控制系统的关键技术后，利用　ＶＣ＋＋６．０平台设计出了一种云台控制系统人机界面，实现了云台上、　下、左、右的转动。　【参考文献】　［１］程志华．利用串口通信的云台控制系统的实现叨．中国科技论文，２００８．　［２］求是科技．串并１３开发技术工程应用实例导航【Ｍ】．人民邮电出版社，２００７．　［３］ＰＥＬＣＯ公司，Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　Ｍａｎｕａｌ，‘Ｄ’Ｐｒｏｔｏｃｏｌ［Ｄ］．１９９９，３．　［４］张美琪，胡国文．高性能云台控制协议的设计及编程实现叨．安防科技，２００８，８，　作者简介：韩永亮（１９８５一），男，青岛科技大学信息学院硕士研究生，主要　从事通信电子线路方向的研究。　

（上接第１０８页）当ＧＰＳ中任意两点间的直线距离小于１０ｋｉｎ时比较　适宜：　４．２该方法受到全站仪测边精度的影响很大，实测边长时一定要考　虑各种常数，尤其注意所使用棱镜常数必须通过实测得到，因为每台　仪器使用不同的棱镜时常数是不一样的，故不能随意使用；　４＿３选择起算点时一定要选择观测条件好、易于保存的两个或多个　［责任编辑：曹明明］　

相邻点，而且使全站仪所测边位于整个网的较优位置。　４．４　ＧＰＳ外业观测时做好观测时间的选择，精确对中，观测时段遘足　规范要求，保证ＧＰＳ网的内部符合精度及同、异布环和基线质量　［责任编辑：常鹏飞］