基于系统集成技术实现中央控制系统的设计开发与应用

1 引 言

本文介绍的系统集成技术（SI，System Integration）是一门新兴技术。在大型系统中（如全国联网）采用相应的控制软件将几个独立的中央控制系统通过 Internet 或专用网络相互连接起来， 成为网络化的中央控制系统，可实现远程控制、资源共享、影音互传和相互监控。以此构建一个大型集中控制的、实时的、现代化的、综合性的多媒体视听集成系统，为指挥决策、生产调度提供实时准确的多媒体信息。

2 系统集成技术

2.1系统集成概念

所谓系统集成，就是通过结构化的综合布线系统和计算机网络技术，将各个分离的设备（如个人电脑、音视频设备）、功能和信息等集成到相互关联的、统一和协调的系统之中，使资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理。系统集成实现的关键在于解决系统之间的互连和互操作性问题，它是一个多厂商、多协议和面向各种应用的体系结构。这需要解决各类设备、子系统间的接口、协议、系统平台、应用软件等与子系统、建筑环境、施工配合、组织管理和人员配备相关的一切面向集成的问题。

2.2 系统集成的分类

系统集成包括设备系统集成和应用系统集成。系统集成还包括构建各种WIN和LINUX的服务器，使各服务器间可以有效的通信，给客户提供高效的访问速度。

（1）设备系统集成 也可称为硬件系统集成、在大多数场合简称系统集成，或称为弱电系统集成，以区分于机电设备安装类的强电集成。设备系统集成也可分为智能建筑系统集成、计算机网络系统集成、安防系统集成。

（2）应用系统集成 以系统的高度为客户需求提供应用的系统模式，以及实现该系统模式的具体技术解决方案和运作方案，即为用户提供一个全面的系统解决方案。应用系统集成已经深入到用户具体业务和应用层面，在大多数场合，应用系统集成又称为行业信息化解决方案集成。应用系统集成可以说是系统集成的高级阶段，独立的应用软件供应商将成为核心。

3 中央控制系统

3.1中央控制系统的组成

中央控制系统通过人性化的人机界面，开放式的可编程控制平台，交互式的控制结构，实现了设备的互连和集中控制。其核心设备是中央控制主机，它采用内嵌式处理器，可编程逻辑阵列电路，内置大容量内存及 Flash，提供多路独立可编程 RS-232控制接口，可以收发 RS-485、RS422 格式数据，有独立可编程IR红外发射口和多数字I/O 输入输出控制口，带保护电路 ，有多路强电、弱电继电器控制接口，有远程TCP/IP网络控制口，内嵌红外学习器，提供可扩展多功能插槽和多个网络控制接口，可任意扩展模块。并且，现在的中控系统都支持第三方控制协议。作为一个完整的中央控制系统应该包括（1）用户界面，（2）中央控制主机，（3）各类接口，（4）各种受控设备，（5）通信网络。如下面实图：

图1 中央控制系统结构

3.2 中央控制系统的构造步骤

构造一个人性化，智能化的中央控制系统要先从设计理念开始入手，设计出一个简单易懂的控制系统，是中央控制系统人性化的标志。然后通过严密的搭建硬件，搭建硬件时需要处理好各种接口之间的转换和连接，做到转换稳定连接牢固，然后开始设计用户界面和编辑底层软件，把编辑的好的程序传输到中央控制主机中，在进行初步调试和精密调试，最后整理各种相关的材料制作说明书。这样一个完整的中央控制系统就生成了。

3.2.1设计理念

根据具体的需求和一定的条件因素设计出合理的方案，在设计时依据下图的步骤，然后在各个环节的进行详细的设计。考察好环境，根据环境和用户的需求，选择合适的硬件设备，再根据硬件的条件选择线缆和接口类型，然后在依据施工规范把硬件设备连接起来，构成硬件系统，最后根据硬件系统开发出适合这些硬件设备的程序。

3.2.2 硬件连接

硬件连接是否稳定牢固，直接关系到中央控制系统的稳定性。处于中央控制系统中的各种设备有着不同的接口类型，根据这些接口要选择合适的部件。音频设备接口类型有RCA、XLR-3、PHOENIX-3、3.5mm Stereo以及压线方式等，视频设备中接口类型有BNC、HD15、YRY、HDMI、RCA等，网络设备中的接口类型有BNC、RJ45、SC、ST、MDI等，控制设备接口类型有RS-232、RS-422、RS-485、红外、RF等。大部分接口部件在连接到线缆时都需要通过电烙铁用焊锡加以焊接，以增强其耐用性。按照一定的规范将各种硬件设备合理的连接起来，如上图1所示，这时用户就可以通过用户界面对各种硬件设备加以控制和调度。

图2 设计理念图

3.2.3 软件开发

软件的开发过程依据科技部平台中心展示系统大屏显示控制程序展开叙述，开发过程中包括用户界面的设计、底层程序的开发、调试底层程序。

（1）用户界面设计

用户界面的设计采用了当今世界先进的pro/Engineer设计工具，它是个图形化开发环境，通过按钮、页、文本、和图片等来完成图形界面的编辑。通过定义与控制程序逻辑符号相应的join number号实现操作。界面的设计目标是人性化，即界面要显而易懂，使用户可以很方便的进行人机对话。用户界面可以设计到专业的触摸屏上，也可以设计成WEB浏览器页面的形式，通过通信网络进行控制。科技部平台中心展示系统的用户界面设计如图3，这是一个在触摸屏上设计的界面，点击界面上的按钮就会跳转的相应的控制子界面。

（2）控制程序的开发

中央控制系统控制程序使用是符号控制程序设计语言SIMPL-windows （Symbol Intensive MasterProgramming Language ）进行开发， 它是一个可视化的面向对象的控制系统应用程序开发工具， 并且提供了系统所必需的编程、配置、测试和调试等功能， 实现了用户界面和受控设备群之间的通信。SIMPL 窗口的配置模块允许用户选择控制系统、用户界面、网络设备和需要安装的受控设备。对这些硬件分配端口地址、网络标识号和 IP 地址。

图3 设计软件界面图

控制程序的开发实际上就是编写一些SIMPL-windows中已经具有的逻辑模块，将逻辑命令通过编辑好的逻辑模块传到底层的程序中。这些逻辑模块类似与函数，类库或控件。以大屏控制程序来做以说明。由触摸屏触发的逻辑命令传给Buffer函数，命令在这个函数进行缓冲、变化，然后传递到底层程序中，底层程序会根据大屏设备的状态，将逻辑命令发给大屏设备，使大屏设备完成用户的信号切换等操作。程序如图4：

图4 设计程序流向图

（3）底层程序的开发

中央控制系统底层程序的开发采用的是SIMPL+，它是一种类似C语言一样的语言，图4中的DVPHD 6-Windows-Switcher就是一个底层的程序，是用SIMPL+语言编写的一个宏，用来将逻辑命令发给硬件设备。

（4）调试系统

首先要将写好的底层程序进行调试，然后把调试好的底层程序放到中央控制系统的程序中，等到程序中其他的逻辑函数、类、宏，全部编辑完成，进行整个系统的连调，调试包括串口代码、红外代码、逻辑指令以及硬件的稳定性。当系统全部调试完毕，系统可以稳定运行。整个系统就算构造完成。

4 结 论

中央控制系统是系统集成的具体应用，这篇文章借助实际的工程项目通过软件和硬件两个方面详细的介绍了中央控制系统的构成。中央控制系统未来的发展方向是智能控制系统，将和无线移动通信紧密的联系的在一起，随时随地都可以通过用户界面对受控设备进行控制。

责任编辑：gt