基于Web的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究
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近年來隨著計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，遠程監(jiān)控系統(tǒng)獲得了飛速的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于工商業(yè)的各個方面，如生產(chǎn)、檢測、監(jiān)控等。而基于Web的遠程監(jiān)控系統(tǒng)是指通過Internet，使用TCP／IP技術(shù)，讓管理層或調(diào)度人員能夠看到生產(chǎn)現(xiàn)場的實時信息，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場的遠程調(diào)度、指揮決策以及對生產(chǎn)設(shè)備的遠程在線配置和故障診斷等。將Web技術(shù)應(yīng)用于遠程監(jiān)控系統(tǒng)，既減化了操作、延伸了管理范圍，又減少了軟件升級和維護費用。本文主要討論一個基于Web的遠程監(jiān)控方案在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用。
l 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)
基于Web的遠程監(jiān)控系統(tǒng)可分為現(xiàn)場監(jiān)控(智能終端)、監(jiān)控中心(包括通信模塊、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web服務(wù)器)和客戶三個子系統(tǒng)。智能終端一方面負責采集現(xiàn)場各設(shè)備的運行狀況數(shù)據(jù)，并傳送給監(jiān)控中心；另一方面接收監(jiān)控中心的控制命令，并采取相應(yīng)的動作。監(jiān)控中心通信模塊完成和現(xiàn)場控制器的數(shù)據(jù)傳送任務(wù)，Web服務(wù)器完成與客戶以及現(xiàn)場子系統(tǒng)的交互，數(shù)據(jù)庫則用于存儲現(xiàn)場得到的實時數(shù)據(jù)?？蛻糇酉到y(tǒng)由瀏覽器實現(xiàn)，是用戶直接與其交互的部分，它接受用戶的輸入，從監(jiān)控中心獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)或通過監(jiān)控中心發(fā)送控制命令。
在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要是以水的溫度、PH值、溶解氧和水位等為監(jiān)控對象，通過RS 485把現(xiàn)場監(jiān)控計算機與現(xiàn)場監(jiān)控儀連接起來，并通過Internet(或GPRS、無線、撥號上網(wǎng))連接遠程監(jiān)控計算機和現(xiàn)場監(jiān)控計算機，從而使遠程監(jiān)控計算機能夠隨時監(jiān)控現(xiàn)場實時狀況。整個系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
遠程監(jiān)控計算機監(jiān)視被控對象的現(xiàn)場參數(shù)變化情況和查詢部分歷史數(shù)據(jù)；現(xiàn)場監(jiān)控計算機根據(jù)遠程監(jiān)控計算機用戶的要求向遠程發(fā)送檢測到的實時數(shù)據(jù)和對現(xiàn)場監(jiān)控儀的自動化監(jiān)控；現(xiàn)場監(jiān)控儀的核心是可編程控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，實現(xiàn)對被監(jiān)控參數(shù)的測量。分別由被控參數(shù)對應(yīng)的傳感器檢測被控對象的實際數(shù)據(jù)，由調(diào)理電路放大，經(jīng)過隔離電路和A／D轉(zhuǎn)換以后上傳至PLC，經(jīng)PLC中的PID控制器計算出系統(tǒng)的控制量，控制量再由PLC的D／A轉(zhuǎn)換模塊或PLC的I／O口向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送控制信號。
2 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)模塊
遠程監(jiān)控系統(tǒng)軟件包括：現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)軟件、遠程服務(wù)軟件、Web頁面及Web應(yīng)用程序。
2．1 現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)軟件
現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)運行在現(xiàn)場監(jiān)控計算機中，其功能主要分為人機界面、實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理、通信模塊和系統(tǒng)維護五部分：人機界面將系統(tǒng)其他模塊的運行結(jié)果顯示給用戶，能夠使操作員準確、快速、方便地了解現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)的各種環(huán)境參數(shù)及設(shè)備的運行狀態(tài)，能夠及時地下達控制指令；實時監(jiān)控模塊負責現(xiàn)場監(jiān)控計算機同各傳感器、控制器的通信管理，它的功能是以動態(tài)和靜態(tài)的方式顯示實時監(jiān)測的參數(shù)，對檢測參數(shù)的電壓值分別根據(jù)其對應(yīng)的算法換算成實際溶解氧、溫度、PH值和水位，并定時從下位機讀取對應(yīng)參數(shù)的實際值，以及根據(jù)對養(yǎng)殖現(xiàn)場圖像的采集來判斷魚塘中生物的活動狀態(tài)和生存環(huán)境；網(wǎng)絡(luò)通信主要負責通過Internet連接，與服務(wù)器進行通信。這部分的基本原理是在現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備和服務(wù)器之間建立TCP／IP連接。
2．2 遠程服務(wù)軟件
遠程服務(wù)軟件主要包括遠程用戶界面、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、數(shù)據(jù)庫訪問模塊、系統(tǒng)管理模塊。網(wǎng)絡(luò)通信模塊同現(xiàn)場智能監(jiān)控設(shè)備層的網(wǎng)絡(luò)通信模塊交互數(shù)據(jù)，人機界面為系統(tǒng)配置和管理員提供友善的人機交互環(huán)境，數(shù)據(jù)庫訪問模塊將調(diào)用數(shù)據(jù)庫存儲過程，保存現(xiàn)場智能監(jiān)控設(shè)備層發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，同時為現(xiàn)場智能監(jiān)控設(shè)備層提供數(shù)據(jù)查詢功能，以便將用戶對現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)的更改通知現(xiàn)場智能監(jiān)控設(shè)備層。管理維護模塊主要負責系統(tǒng)配置和參數(shù)設(shè)置。
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