基于因特网的远程监控系统

基于因特网的远程监控系统

王元丰

鹤壁市淇滨热力有限公司河南鹤壁458030

摘要：随着计算机网络技术的迅猛发展，因特网通信逐渐渗透到日常生活和工业控制的各个方面，其中基于Internet的远程监控技术引起了广泛关注。该技术是将因特网和现场监测控制相结合的一种技术，通俗的说就是使现场采集设备和控制中心的监控设备通过因特网交互信息的一种复合型技术。Internet是一个全球性通讯网络，基于它的监控系统可以很方便的对数量众多、分布广泛的多个设备进行远程控制，从而实现信息共享和统筹调度，极大地提高了企业管理的时效性和灵活性。该系统具有简单易用、可无限互联、易于扩展、覆盖范围广等特点，因此在高新工程技术开发中具有巨大潜能。

关键词：因特网；局域网；远程监控

1目前远程监控系统发展现状及分析

最近几十年，科学技术突飞猛进的发展，企业联盟和虚拟企业也相继出现，因此对自动控制领域有了更深层次的要求，于是，远程监控技术这一新的技术诞生了。远程控制技术就是将Internet技术和现场监测控制结合起来的一种技术，通俗的说就是将现场采集到的信息通过因特网传输的控制中心的一种复合型技术。远程监控技术的出现也在很大程度上解决了很多大型企业的管理和安全问题，一定程度上提高了企业的时效性。

1.1远程监控系统功能分析

远程监控系统有两种类型，一种是生产现场没有现场监控系统，而是将数据采集后直接送到远程计算机进行处理，这种远程监控与一般的现场监控没有多大的区别，只是数据传输距离比现场监控系统要远，其它部分则和现场监控系统相同；另一种是现场监控与远程监控并存。一般是采用现场总线技术将分布于各个设备的传感器、监控设备等连接起来，这样就从分立单元阶段进入了集成单元阶段，然后各个管理站点的服务再用局域网连接起来，这样就形成了企业内部网(Intranet)。由于建立了基本的网络信息基础结构，设备监测、维护技术进入了集成系统阶段，在一个单位的内部基本上实现了资源和信息共享。远程控制所实现的功能如下：

(1)采集与处理功能：主要是对生产过程的各种模拟或数字量进行检测、采样和必要的预处理，并且以一定的形式输出，如打印报表、显示屏和电视等，为生产人员提供详实的数据，帮助他们进行分析，以便了解生产情况；

(2)监督功能：将检测到的实时数据、还有生产人员在生产过程中发出的指令和输入的数据进行分析、归纳、整理、计算等二次加工，并分别作为实时数据和历史数据加以存储；

(3)管理功能：利用己有的有效数据、图像、报表等对工况进行分析、故障诊断、险情预测，并以声光电的形式对故障和突发事件报警；

(4)控制功能：在检测的基础上进行信息加工，根据事先决定的控制策略形成控制输出，直接作用于生产过程。

1.2远程监控系统的总体结构

监控中心（上位机）是由VC++结合数据库技术编写，主要功能是监测现场设备，将现场采集到的数据信息通过Internet网络存储到数据库中，并进一步根据需要对向终端发送控制指令。网络服务器主要的作用是完成以太网和CAN总线之间的协议转换工作。数据采集终端，即CAN节点的作用是采集现场的数据，并负责将采集到的信息发送到因特网进而发送到上位机，同时响应应来自上位机的控制指令，并完成相应的动作。硬件组成上，主要包括：局域网设备、基于CAN/TCP协议的网络服务器、监控终端以及CAN节点。从软件的角度本系统主要分为：上位机控制程序、外围设备的驱动程序、数据采集程序、网络通信程序、数据库程序。

1.3基于Internet的远程监控系统所具备的优点

该系统所用的传输通道是今天分布最广因特网，使用的协议是TCP/IP，该协议不依赖于任何特定的计算机硬件或操作系统，是开放的协议标准，所有支持该协议的网络都可以使用在其标准之上开发的远程控制产品。这就使基于这种通信协议的监控系统扩展性灵活性更高。另一方面，基于TCP/IP的因特网具有高可靠性，可提供连续不断的监测和低时延的通信，为信息交互提供了坚实的基础。

借助于远程监控可以将企业内部的信息网(Intranet)与控制网有效地连接起来，实现对生产、运营情况的随时掌握，把生产运营状况同企业的经营管理策略紧密结合，从而实现企业的综合自动化，可以建立网络范围内的监控数据和网上知识资源库。通过远程监控可以实现现场运行数据的实时采集和快速集中，获得现场监控数据，为远程故障诊断技术提供了物质基础；通过远程监控，技术人员无须亲临现场或恶劣的环境就可以监视并控制生产系统和现场设备的运行状态及各种参数，使受过专业训练的人员。虚拟。地出现在许多监控地点，方便地利用本地丰富的软硬件资源对远程对象进行高级过程控制，以维护设备的正常运营，从而减少值守工作人员，最终实现远端的无人或少人值守，达到减员增效的目的。

目前，越来越多的企业集团呈跨地域的发展趋势，利用网络技术实现远程监控，对企业降低生产成本，提高劳动生产率，提高企业产品的科技含量，以及增强企业的综合竞争实力等方面都具有十分重要的意义。

2系统硬件设计

嵌入式系统的硬件主要包括处理器、存储器和外围设备三部分，它具有复杂性和多样性等特点。由于嵌入式开发的对象是具体的应用，并且各个项目实现的硬件环境也具有针对性的特点，所以开发嵌入式必须根据具体的应用环境配置、设计和调试。

核心板主要包括微处理器S3C2410A、随机存储器（SDRAM）和FLASH。其中，SDRAM即为操作系统和运行程序的空间，FLASH用来保存移植的操作系统和应用程序的代码。外围板包括系统电源、CAN模块、以太网模块、JTAG模块和串口。电源模块用于输入5V电压，提供3.3V和1.8V输出的直流供电。CAN模块用来收集和发送CAN总线上传输的数据，以太网模块用来连接互联网和硬件系统，JTAG和串口用来开发、调试和后期维护嵌入式服务器电路板，这些模块都是为了满足后续软件实现交叉编译方式而加入的。

3系统软件设计

（1）需求分析阶段。在该阶段中，可以比较准确、及时地了解并分析用户的某些需求，因此它是远程监控平台设计过程中最基础的阶段，同时也是必不可少的。

（2）总体设计阶段。通过对前一阶段获取的用户需求加以综合、归纳与整理，形成一个与具体系统相独立的总概念模型，它是整个远程监控平台设计的关键阶段。

（3）各个部分具体实现阶段。在该阶段中，借助具体的开发语言、工具及运行环境，并依据总体设计的结构达到预期目标，同时建立各部分对应实现的功能，并对应用程序进行多次运行和调试，直到无误为止。

（4）系统集成阶段。这部分的主要工作是是对各部分实现的功能进行系统集成和整体测试，并根据测试所得结果进行相应的修改和完善，修改完毕之后再次试运行。

（5）系统运行与维护阶段。再次试运行成功以后，即可进行正式运行操作，整个系统在运行的过程中，很可能会出现一系列错误或非错误但不完善的问题，必须针对这些问题进行修改和调整将其全部解决。

在连接创建的过程中，必须与嵌入式服务器的网络进行连接，只有这样，这两者之间才有可能正常通信，如果两者未建立连接关系，则通信失败。正确连接之后，下一步的工作是获取现场设备的运行状态信息，这样正确设计接收模块就显得尤为重要，使用Socket来接收数据需要下面三个步骤：（1）监听网络，同意网络连接申请（即连接）。（2）获取用于接收数据的Socket实例以接收远程主机发送来的控制码等数据信息。（3）根据远程主机发送来的控制码，断开网络连接，并将资源进行清除。

结束语

远程监控平台通过嵌入式服务器对CAN总线上的智能设备进行访问，记录其在各个时刻的控制运行状态和参数，并把所获得的数据录入到数据库中以便于后续访问和获取。此外，网络数据库还支持智能CAN节点的动态配置与重构。

参考文献

[1]任明伟.基于ARM的嵌入式视频采集与远程传输系统的设计与实现[D].河北大学硕士论文，2011.

[2]王天辉.基于ARM嵌入式网关的设计[D].河北大学硕士论文，2009.

[3]苏海霞.基于Internet的自动化设备远程监控系统设计[D].河北大学硕士论文，2010.