田流芳

摘 要：本文是根據(jù)因特網(wǎng)（Internet）網(wǎng)絡的自動化設備的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡對設備進行異地監(jiān)測和控制。本系統(tǒng)硬件主要包括：計算機監(jiān)控使能終端，局域網(wǎng)絡設備，基于ARM的CAN/TCP協(xié)議嵌入式網(wǎng)絡服務器和各智能CAN節(jié)點。軟件部分是基于因特網(wǎng)網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫開發(fā)的C/S結構的監(jiān)控平臺。

關鍵詞：因特網(wǎng) 局域網(wǎng) 遠程監(jiān)控

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）（03）（c）-0014-02

最近幾十年，科學技術突飛猛進的發(fā)展，企業(yè)聯(lián)盟和虛擬企業(yè)也相繼出現(xiàn)，因此對自動控制領域有了更深層次的要求，于是，遠程監(jiān)控技術這一新的技術誕生了。遠程控制技術就是將Internet技術和現(xiàn)場監(jiān)測控制結合起來的一種技術，通俗的說就是將現(xiàn)場采集到的信息通過因特網(wǎng)傳輸?shù)目刂浦行牡囊环N復合型技術。遠程監(jiān)控技術的出現(xiàn)也在很大程度上解決了很多大型企業(yè)的管理和安全問題，一定程度上提高了企業(yè)的時效性。本課題是基于Internet網(wǎng)絡的遠程監(jiān)控技術，由于該系統(tǒng)具有簡單易用、可實現(xiàn)無限互聯(lián)、易于再次擴展、覆蓋范圍廣等特點，因此在高新開發(fā)技術中具有巨大潛能。

1 遠程監(jiān)控系統(tǒng)的總體結構

本課題是一種把嵌入式智能體、遠程監(jiān)控、網(wǎng)絡傳感器等相關技術集于一體的綜合管理系統(tǒng)，在工業(yè)裝備的控制和監(jiān)測中體現(xiàn)的尤為明顯。從組成結構上主要包括監(jiān)控中心（上位機）、網(wǎng)絡服務器以及現(xiàn)場信息采集終端（CAN節(jié)點）。其結構圖如圖1所示。

監(jiān)控中心（上位機）是由VC++結合數(shù)據(jù)庫技術編寫，主要功能是監(jiān)測現(xiàn)場設備，將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)信息通過Internet網(wǎng)絡存儲到數(shù)據(jù)庫中，并進一步根據(jù)需要對向終端發(fā)送控制指令。網(wǎng)絡服務器主要的作用是完成以太網(wǎng)和CAN總線之間的協(xié)議轉換工作。數(shù)據(jù)采集終端，即CAN節(jié)點的作用是采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，并負責將采集到的信息發(fā)送到因特網(wǎng)進而發(fā)送到上位機，同時響應應來自上位機的控制指令，并完成相應的動作。

本系統(tǒng)的硬件組成上，主要包括：局域網(wǎng)設備、基于CAN/TCP協(xié)議的網(wǎng)絡服務器、監(jiān)控終端以及CAN節(jié)點。從軟件的角度本系統(tǒng)主要分為：上位機控制程序、外圍設備的驅動程序、數(shù)據(jù)采集程序、網(wǎng)絡通信程序、數(shù)據(jù)庫程序。

2 系統(tǒng)硬件設計

嵌入式系統(tǒng)的硬件主要包括處理器、存儲器和外圍設備三部分，它具有復雜性和多樣性等特點。由于嵌入式開發(fā)的對象是具體的應用，并且各個項目實現(xiàn)的硬件環(huán)境也具有針對性的特點，所以開發(fā)嵌入式必須根據(jù)具體的應用環(huán)境配置、設計和調(diào)試[1]。

核心板主要包括微處理器S3C2410A、隨機存儲器（SDRAM）和FLASH。其中，SDRAM即為操作系統(tǒng)和運行程序的空間，F(xiàn)LASH用來保存移植的操作系統(tǒng)和應用程序的代碼。外圍板包括系統(tǒng)電源、CAN模塊、以太網(wǎng)模塊、JTAG模塊和串口。電源模塊用于輸入5 V電壓，提供3.3 V和1.8 V輸出的直流供電。CAN模塊用來收集和發(fā)送CAN總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，以太網(wǎng)模塊用來連接互聯(lián)網(wǎng)和硬件系統(tǒng)，JTAG和串口用來開發(fā)、調(diào)試和后期維護嵌入式服務器電路板，這些模塊都是為了滿足后續(xù)軟件實現(xiàn)交叉編譯方式而加入的。嵌入式服務器的硬件系統(tǒng)結構圖如圖2所示。

3 系統(tǒng)軟件設計

本課題在設計遠程監(jiān)控平臺的過程中，涉及到很多步驟，綜合起來主要有五大階段，分別為。

（1）需求分析階段。在該階段中，可以比較準確、及時地了解并分析用戶的某些需求，因此它是遠程監(jiān)控平臺設計過程中最基礎的階段，同時也是必不可少的。

（2）總體設計階段。通過對前一階段獲取的用戶需求加以綜合、歸納與整理，形成一個與具體系統(tǒng)相獨立的總概念模型，它是整個遠程監(jiān)控平臺設計的關鍵階段。

（3）各個部分具體實現(xiàn)階段。在該階段中，借助具體的開發(fā)語言、工具及運行環(huán)境，并依據(jù)總體設計的結構達到預期目標，同時建立各部分對應實現(xiàn)的功能，并對應用程序進行多次運行和調(diào)試，直到無誤為止。

（4）系統(tǒng)集成階段。這部分的主要工作是是對各部分實現(xiàn)的功能進行系統(tǒng)集成和整體測試，并根據(jù)測試所得結果進行相應的修改和完善，修改完畢之后再次試運行。

（5）系統(tǒng)運行與維護階段。再次試運行成功以后，即可進行正式運行操作，整個系統(tǒng)在運行的過程中，很可能會出現(xiàn)一系列錯誤或非錯誤但不完善的問題，必須針對這些問題進行修改和調(diào)整將其全部解決。如圖3所示。

在連接創(chuàng)建的過程中，必須與嵌入式服務器的網(wǎng)絡進行連接，只有這樣，這兩者之間才有可能正常通信，如果兩者未建立連接關系，則通信失敗。正確連接之后，下一步的工作是獲取現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)信息，這樣正確設計接收模塊就顯得尤為重要，使用Socket來接收數(shù)據(jù)需要下面三個步驟：（1）監(jiān)聽網(wǎng)絡，同意網(wǎng)絡連接申請（即連接）。（2）獲取用于接收數(shù)據(jù)的Socket實例以接收遠程主機發(fā)送來的控制碼等數(shù)據(jù)信息。（3）根據(jù)遠程主機發(fā)送來的控制碼，斷開網(wǎng)絡連接，并將資源進行清除。接收數(shù)據(jù)流程圖如圖4所示。

4 結語

在課題中，把CAN總線和嵌入式因特網(wǎng)技術結合之后應用到遠程監(jiān)控系統(tǒng)中，從而使得測控網(wǎng)絡的全分散、全數(shù)字化得以實現(xiàn)，此外，它還解決了因特網(wǎng)和現(xiàn)場底層設備的無縫連接問題。在此過程中，遠程監(jiān)控平臺通過嵌入式服務器對CAN總線上的智能設備進行訪問，記錄其在各個時刻的控制運行狀態(tài)和參數(shù)，并把所獲得的數(shù)據(jù)錄入到數(shù)據(jù)庫中以便于后續(xù)訪問和獲取。此外，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫還支持智能CAN節(jié)點的動態(tài)配置與重構。

參考文獻

[1]任明偉.基于ARM的嵌入式視頻采集與遠程傳輸系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].河北大學碩士論文，2011.

[2]王天輝.基于ARM嵌入式網(wǎng)關的設計[D].河北大學碩士論文，2009.

[3]蘇海霞.基于Internet的自動化設備遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計[D].河北大學碩士論文，2010.