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管道漏磁检测实时数据压缩算法的实现

作　者: 张双楠
导　师: 杨理践
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: ARM 嵌入式处理器 Linux操作系统 LZW编码
分类号: TP29-A2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 98次
引　用: 2次
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内容摘要

漏磁检测是长距离油气输送管道进行在线检测的主要方法。应用管道漏磁在线检测装置可以及时检测出管道的缺陷,预防管道泄漏事故的发生。由于存储漏磁检测数据所用电子硬盘存储数据量少,因此需要有实时的数据采集、压缩、存储系统。本文开发了基于ARM(Advanced RISC Machines,高级精简指令集计算机)的嵌入式为核心的处理器平台,用于实现管道漏磁检测数据的实时采集、压缩与存储。论文提出了一种新型的以ARM处理器为核心的系统设计方案。针对漏磁检测无损压缩的目的、应用及漏磁检测原理和漏磁检测数据特征的研究,利用了LZW算法和Hash表的理论,提出了对漏磁检测数据进行实时无损压缩的算法。实时无损压缩算法采用了LZW算法对漏磁检测数据进行无损压缩,Hash表算法管理LZW算法的字符串表的方法。最后基于ARM硬件平台嵌入Linux操作系统,开发了基于Linux的采集设备驱动程序,并应用嵌入式技术实现了系统应用软件完成漏磁数据的采集、压缩与存储。利用嵌入式ARM处理器的优势,进行软硬协同设计;利用ARM处理器的数据采集模块,提高了系统的运算能力和可靠性,Linux操作系统的使用提高了前端数据的采集精度,简化了与外围设备的通信,进一步缩短了开发周期,降低了开发成本,同时漏磁检测数据实时压缩算法满足2倍以上的压缩比,实时压缩数据。针对系统设计实现的各功能模块,分别给出了验证方法及结果。实验表明:各功能模块运行稳定、性能良好,可以应用于管道漏磁检测数据压缩系统中。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-19
  1.1 管道漏磁检测数据压缩的背景及意义  11-12
  1.2 管道在线检测技术的基本方法  12
  1.3 国内外管道漏磁检测技术发展状况  12-14
  1.4 管道漏磁检测系统介绍  14-16
    1.4.1 漏磁检测原理  14-15
    1.4.2 管道漏磁在线检测系统的基本结构  15-16
  1.5 国内外在管道检测数据压缩领域的研究概况  16-17
    1.5.1 国外管道检测数据压缩领域的研究概况  16-17
    1.5.2 国内管道检测数据压缩领域的研究概况  17
  1.6 论文的主要内容及章节安排  17-19
第二章漏磁检测数据数据压缩系统整体设计  19-23
  2.1 漏磁检测数据压缩系统设计意义和方案  19-20
  2.2 漏磁检测数据压缩系统系统层次划分  20
  2.3 漏磁检测数据压缩系统的硬件平台  20-21
  2.4 漏磁检测数据压缩系统的软件平台  21
  2.5 漏磁检测数据压缩系统工作流程  21-22
  2.6 本章小结  22-23
第三章嵌入式系统及ARM体系结构  23-32
  3.1 嵌入式系统概述  23-25
    3.1.1 嵌入式系统的定义  23-24
    3.1.2 嵌入式系统的硬件/软件特征  24
    3.1.3 嵌入式操作系统  24-25
  3.2 ARM的体系结构  25-26
  3.3 ARM微处理器的应用领域  26
  3.4 RISC体系结构  26-27
  3.5 ARM微处理器的特点  27-28
  3.6 ARM微处理器系列  28-29
  3.7 ARM微处理器的编程模型  29-31
    3.7.1 ARM微处理器的工作状态  29
    3.7.2 ARM体系结构的存储器格式  29-30
    3.7.3 指令长度与数据类型  30
    3.7.4 处理器模式  30-31
    3.7.5 寄存器组织  31
    3.7.6 ARM微处理器的指令结构  31
  3.8 本章小结  31-32
第四章嵌入式Linux系统的设计  32-42
  4.1 嵌入式Linux系统的定制及编译  32-36
    4.1.1 嵌入式Linux系统的定制  33-35
    4.1.2 嵌入式Linux的编译  35-36
  4.2 设备驱动原理分析  36-41
    4.2.1 设备驱动基础  36-38
    4.2.2 设备类型  38-40
    4.2.3 Linux设备驱动的特点  40-41
  4.3 本章小结  41-42
第五章数据采集与存储部分的设计  42-50
  5.1 S3C2410 A/D转换控制寄存器的说明  42-44
  5.2 S3C2410中A/D转换驱动程序的设计  44-48
    5.2.1 A/D驱动程序的底层操作函数  44-46
    5.2.2 A/D驱动程序的I/O控制模块  46-48
  5.3 存储部分的设计  48-49
  5.4 本章小结  49-50
第六章数据压缩编码技术的研究  50-64
  6.1 数据压缩的意义  50-51
  6.2 数据压缩技术  51-60
    6.2.1 游程编码  52-53
    6.2.2 哈夫曼编码(Huffman)  53-54
    6.2.3 算术编码(AC)  54
    6.2.4 预测编码  54-55
    6.2.5 无损小波变换的基本理论  55-58
    6.2.6 LZW算法  58-60
  6.3 选择LZW算法的原因  60-62
  6.4 Hash表的原理  62-63
    6.4.1 Hash表的基本概念  62-63
    6.4.2 Hash表处理冲突的方法  63
  6.5 本章小结  63-64
第七章漏磁检测数据的压缩算法的实现  64-73
  7.1 数据处理系统的总体结构  64-65
  7.2 漏磁检测数据压缩算法的软件实现过程  65-70
    7.2.1 数据的输入和输出  65-66
    7.2.2 压缩的实现  66-67
    7.2.3 输出代码  67-68
    7.2.4 解压缩  68-70
  7.3 实验结果分析  70-72
  7.4 本章小结  72-73
第八章结论  73-74
参考文献  74-77
附录A 漏磁检测数据采集程序  77-82
附录B 漏磁检测数据压缩程序  82-86
附录C 漏磁检测数据解压缩程序  86-90
在学研究成果  90-91
致谢  91

管道漏磁检测实时数据压缩算法的实现

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