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华中科技大学硕士学位论文水质监控系统中视频采集的设计与实现姓名：肖鸣申请学位级别：硕士专业：软件工程指导教师：黄立群20061025华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘摘 要要 论文设计了一种水质监控系统，系统由 eBox、GPRS Modern、水质监控设备、摄像头和计算机控制中心这几个部分组成eBox 是一个装有 Windows CE 操作系统的嵌入式设备并提供多种接口，装在它上面的 GPRS Modern 通过 Internet 和计算机控制中心进行通信eBox 通过串口获得水质监控设备的水污染数据,通过通用串行总线获得摄像头取得的图像数据，并把这些数据发送给计算机控制中心计算机控制中心再通过程序来处理这些发送过来的数据，并根据分析的结果做出相应的动作 在对系统实现涉及的相关技术讨论的基础上，论文详细的讨论了 Windows CE下 USB 设备的驱动程序开发；并实现了水质监控系统中视频采集的功能，即USB 摄像头驱动程序的实现摄像头驱动程序的整体结构分为模型设备驱动程序MDD 层和依赖平台的驱动程序 PDD 层，在 MDD 层中主要包括视频流接口的入口函数和 Windows CE要支持 USB 设备所必须的入口函数；在 PDD 层中实现了所有与硬件直接通信的函数供 MDD 层调用。

详细分析了 USB 设备驱动程序的三个入口函数：USBDeviecAttach, USBInstallDriver 和 USBUninstallDriver 的实现过程，以及视频流接口入口函数的实现过程 众所周知虽然地球上的水资源很丰富，但能供人们使用的淡水资源其实很匮乏人们不仅应该节约用水更应该防止对本来就很匮乏的淡水资源的污染所以该课题的研究具有十分重要的应用价值 关键词：关键词： 计算机控制中心 通用串行总线 模型设备驱动程序 依赖平台的驱动程序 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abstract This paper have designed a kind of Water Quality Online Monitor System, this system is comprised of following components: eBox, GPRS Modern, detect instrument, camera and Monitoring Center. eBox is the hardware package housing the Water Quality Online Monitor System gets the water quality data from detect instrument by COM interface, the picture from camera by USB bus, communicates with central computer through GPRS modern via Internet, and alarms something exception. This unit runs a customized Windows CE Image. When the Monitoring Center receives the data from eBox, it processes those data and gives instruction to the eBox and give alarm when necessary. At first this paper compendiously introduces the structure of Water Quality Online Monitor System; after that this paper illuminates how to design and program driver of USB device under Windows CE in deeply and implements the vedio capture of Water Quality Online Monitor System. This USB camera driver is divided into MDD (Model Device Driver) layer and PDD (Platform Dependent Driver) layer, in MDD layer include all the vedio stream interface functions and all the USB entry functions which Windows CE needs to support USB device; in PDD layer implement all the function with commucate with the camera to support MDD layer. Discuss how to implement the USB three entry functions: USBDeviecAttach, USBInstallDriver, USBUninstallDriver and the vedio stream interface functions. As well known, although there are abundant of water resource, the fresh water resource is absent in fact. So people should not only save water but also need prevent water to be polluted. Form this sight, develop this system is valuable. Keywords: Monitoring Center Universal Serial Bus Model Device Driver Platform Dependent Driver 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 本论文属于 □保密 ，在 年解密后适用本授权书 □不保密 （请在以上方框内打“√”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪绪 论论 随着计算机硬件技术的迅猛发展，各式各样的嵌入式设备和外围设备不断地涌现出来。

如何将其有效的结合起来更好地造福人类已经成为一个公共的趋势众所周知虽然地球上的水资源很丰富，但能供人们使用的淡水资源其实是很匮乏的在淡水资源匮乏的地球，加强防止对淡水资源的污染就显得尤为重要因此利用现有的设备和技术来搭建一个监控水质的系统就显得十分地有意义 1.1 课题的来源、目的和意义课题的来源、目的和意义 1.1.1 课题来源 1.1.1 课题来源 地球上的水似乎取之不尽，其实就目前人类的使用情况来看，只有淡水才是主要的水资源，而且只有淡水中的一小部分能被人们使用在全球水资源中陆地淡水仅占 6%，其余 94% 为海洋水而在陆地淡水中，又有 77.2%分布在南北极，22.4%分布在很难开发的地下深处，仅有 0.4 的淡水可供人类维持生命并且水是难以替代的资源，人类要找到一种理想的水替代品，要比寻找石油和木材等资源的替代品困难得多，尽管许多缺水国家已经开始海水淡化工作，但目前在资金和技术上都还远远无法解决水资源短缺问题[1] 而在另一方面人类的活动会使大量的工业、农业和生活废弃物排入水中，使水受到污染目前，全世界每年约有 4200 多亿立方米的污水排入江河湖海，污染了5.5 万亿立方米的淡水，这相当于全球径流总量的 14%以上。

许多河流、湖泊的水已不再适于人类生活使用，地下水也在不同程度上受到污染五百多年以前，人们就认为饮用流经大城市的河水是危险的，而工业化，人口增长以及新的有毒化学品，使情况愈来愈糟排水系统的铺设和清洁剂的使用有增无减，使我们的水道和湖泊中磷酸盐含量日益增多这种过度营养导致藻类迅猛繁殖消耗水中的氧，使鱼类死亡，生态系统恶化由于工业上不妥善处理汞化合物和其它重金属，也造成严重的水污染汞通过食物链的进程逐渐集中，最后对吃鱼的鸟或人类造成严重的神经华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2 损坏[2] 我国本来就是一个缺水国家，全国 600 多个城市目前大约有一半的城市缺水，而水污染使缺水形势显得更为严峻日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重的负面影响，而且还严重地威胁到城乡居民的饮水安全和人民群众的健康因此加强对水污染的监督，防止人们对原本就稀缺的水资源的污染就显得尤为重要[3] 1.1.2 课题目的课题目的 20 世纪 70 年代以来，尽管我国在水染防治方面做了很多工作，但水污染的发展趋势仍未得到有效控制，许多江、河、湖泊、水库的水质仍在下降。

如何强化监督管理，有效的控制工业，农业，以及生活废水排放到江河湖海就显得尤为重要随着当今计算机的迅猛发展，计算机的应用也渗入了社会的方方面面本课题旨在通过借助现有计算机的先进技术，开发出一套由 eBox, GPRS Modern, 水质监控设备，摄像头，计算机控制中心这几个部分组成水质监控系统来有效的控制污水的排放 1.1.3 课题意义课题意义 水，是生命之源人的生命离不开水人体中所含的水分约占体重的 65%，如果人体损失 10%以上的水分，就会导致死亡人不吃东西一般能活两周，如果三四天不进水就难以生存 然而，地球上水资源的短缺和水污染的现实，已经给人类敲响了警钟：明天，地球上可能真的没水喝尽管地球上有许许多多的江、河、湖泊与海洋，但是，人类可以利用的水资源并不丰富在世界总储水量中，97%是海水，而海水是不能直接饮用的人只能喝淡水，灌溉必须用淡水，工业生产也使用淡水当人类将目光转向淡水的时候，这才发现，地球上的淡水很少，只占总水量的 2.5%，最多不超过3%有人打了这样一个比方：如果将全世界的淡水总量当作 100 升，则其中只有半茶勺可供人类随时使用，其他都在地下或空气、土壤和南北两极的冰雪中。

这样看来，便于人类取用的淡水，只占极少的部分，不到总水量的 0.5%而这些水存在于华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 3 江河湖泊及地表浅层，浅层地下水要通过打井才。