[实用新型]一种远程实验室控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种远程实验室控制器，属于信息技术领域中远程实验室控制平台。

背景技术

随着云计算的深入以及目前实验室硬件设备价格的攀升，云实验室也成为一种需求。用户不需亲临实验室，在远程即可访问实验室内开发板以及实验设备，并通过摄像头观看实验结果。云实验室中一个重要的设备是对实验室中已有设备、开发板的远程管理控制硬件平台，该平台可获取设备的状态信息，通过控制电源管理板完成对设备、开发板的上电/断电；通过摄像头向远程客户提供实验室现场情况，便于用户进行控制。

目前远程实验室控制平台，一般采用基于X86架构的服务器平台，为用户提供远程访问服务。图像采集部分一般采用外置图像采集卡，完成视频图像的采集，而视频图像的处理和压缩传输均由服务器端处理器完成，这样既增加了服务器的负担，降低了性能，又增加了系统的成本。同时因为网络带宽的差异，视频经常会有延时发生，不能实时观看现场实验的结果。同时目前基于X86的服务器平台一般只提供1-2个串口接口，因此往往需要额外购买串口集线盒 （Hub)，实现对多个开发板的访问控制，但可扩展的串口的数量也是固定的。并且有些特殊接口往往需要定制转接板，系统的局限性很大。

实用新型内容

实用新型目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本实用新型提供一种体积小、低成本、低功耗、配置灵活远程实验室控制器，其在单芯片内即可完成对实验室中已有设备、开发板的远程管理控制工作，该控制器可获取实验室设备或开发板的状态信息，通过控制电源管理板完成对设备或开发板的上电/断电；通过摄像头向远程客户提供实验室现场情况，便于用户进行控制。

技术方案：一种远程实验室控制器，其连接到实验室内的开发板或仪器设备，用于远程控制所述开发板或仪器设备，并可远程观看实验现场视频，该控制器包括：控制管理模块、视频图像处理模块、多用途接口模块、电源管理模块；

所述控制管理模块通过双核处理器实现，双核处理器包括第一处理器和第二处理器，其中所述第一处理器运行控制器所要求的操作系统，通过第一通用网络接口完成与远程用户的信息交互并获取网络带宽信息，所述第二处理器运行相应的控制管理规则，其脱离所述操作系统独立运行，通过第二通用网络接口与实验室内的部分开发板或仪器设备连接，完成对所述部分开发板或仪器设备的控制管理，通过AXI Interconnect 互联矩阵对所述视频图像处理模块、多用途接口模块、电源管理模块进行访问，并从第一处理器中获取实时网络带宽信息；其中第一通用网络接口、第二通用网络接口均为双核处理器的片内外设；

所述视频图像处理模块通过与其相连的多个摄像头采集实验室内的高清图像，并在所述视频图像处理模块中完成视频的拼接和缩放，将拼接和缩放后的视频图像通过AXI Interconnect 互联矩阵提供给控制管理模块中的第二处理器，再由所述第二处理器送至第一处理器，并通过第一通用网络接口传送到远程用户；所述多用途接口模块，提供可与实验室内的另一部分开发板或仪器设备连接的接口；

电源管理模块与片外电源及传感器扩展板连接，电源及传感器扩展板提供各开发板或仪器设备的电源接口，并提供了物理开关用于对各个开发板或仪器设备电源的开启/关断，电源管理模块对所述物理开关进行控制，其控制信号由用户通过网络传递给第二处理器；视频图像处理模块、多用途接口模块、电源管理模块均由现场可编程门阵列（FPGA）实现；双核处理器、AXI Interconnect 互联矩阵、现场可编程门阵列（FPGA）均在单一芯片内实现。

所述视频处理模块可完成视频图像的预处理，其包括多个摄像头视频图像的拼接，图像的放大缩小，并可根据用户带宽的情况重配置压缩算法模块，以确保图像传输的实时性。

所述多用途接口模块不仅提供多个串口、RS485、JTAG等通用接口，也可根据实验室设备情况，增加或减少这些通用接口，并可增加相应专用接口，增加了系统的灵活性。

所述电源管理模块与温度、电流、电压传感器连接，将各传感器检测到的各开发板或仪器设备的温度、电流、电压值交由第二处理器判断所监控的所述开发板或仪器设备是否处于过载或短路的状态，如所述开发板或仪器设备处于过载或短路，及时切断其电源。

有益效果：在单芯片中实现的控制器其功耗一般不超过10瓦，而基于服务器的设计方案系统功耗一般都在100瓦以上。因此本实用新型提供的远程实验室控制器在功耗上也实现了大量的降低。

附图说明

图1为本实用新型实施例的系统结构框图。