基于B/S和C/S混合模式的嵌入式服務器在廣域污染源自動監控系統中的應用*

方 鵬

(長江職業學院，湖北 武漢 430074)

基于B/S和C/S混合模式的嵌入式服務器在廣域污染源自動監控系統中的應用*

方 鵬

(長江職業學院，湖北 武漢 430074)

隨著我國經濟的不斷發展，環境污染問題日益嚴重，已經得到了國家相關部門的重視。本文在S3C2410硬件平臺上，構建了基于C/S和B/S混合模式的嵌入式服務器廣域污染源自動監控系統，實現了環境監測的信息化發展。

B/S和C/S混合模式；嵌入式服務器；廣域污染源自動監控系統

隨著我國環境污染源的不斷擴大，由點源污染逐漸向著面源污染發展，并且各種污染相互疊加，對人體健康、食品安全及生態系統造成了非常嚴重的威脅。環境保護問題是一項非常重要的問題，關系到社會的可持續發展和人類生存發展及生活質量的提高，因此應加強環境治理。當前，在環境治理過程中，由于污染源不易控制，管理十分瑣碎，增大了環境治理的難度。環境監測系統是環境污染治理中的重要組成部分，我國在環境監測過程中一般采用人工采樣的方式，環境信息的獲取和處理手段相對落后，信息技術水平很低，不能滿足我國環境保護事業的發展需求。

我國環境監測中采用的傳統監測方法為C/S模式，可實現環境的集中控制，客戶端通過專業的監控軟件完成環境監控的各項任務。隨著環境問題的日益嚴重，對環境監測也提出了更高的要求，需要環境監測部門提供最新的環境變化情況，供人們進行查詢；但是，基于C/S模式架構需要安裝專業的客戶端軟件才能對內容進行瀏覽，因此不能滿足對外公共服務的需求。而采用B/S模式基于Web技術設計的監控系統，只要用戶使用通用的Web瀏覽器就可以完成復雜的環境監測任務，但是其數據傳輸速度比較慢；因此，本文設計了基于B/S和C/S混合模式嵌入式廣域污染源自動監控系統[1-3]。

1 嵌入式廣域污染源自動監控系統

嵌入式系統通常由3個部分組成，分別為嵌入式操作系統、嵌入式硬件設備和用戶應用程序。因為嵌入式操作系統能夠合理分配多個任務，并且嵌入式硬件設備具有功耗低、成本低、體積小、穩定性高和可靠性強的特點，所以應用嵌入式系統能夠使整個系統的穩定性和運行速度得到提高。廣域污染源自動監控系統采用嵌入式進行設計，系統的操作系統采用Linux，其功能十分強大，系統的硬件監控平臺采用嵌入式微處理器S3C2410。

在設計嵌入式廣域污染源自動監控系統時，根據B/S架構和C/S架構的不同特點，廣域污染源自動監控系統中環境監測數據的傳輸采用C/S模式，該部分數據的實時性要求較高，是系統的核心，可實時對網內的所有數據進行采集、傳輸和入庫，查詢數據庫的相應控制參數，實現對污染源自動監控系統的控制。廣域污染源自動監控系統的數據瀏覽采用B/S模式，客戶端通過瀏覽器發出訪問請求，Web服務器接收請求，并將HTML及各種腳本反饋給客戶端瀏覽器，通過瀏覽器了解系統的相應運行狀態及各種監測數據。基于B/S與C/S混合模式的廣域污染源自動監控系統信息處理模型如圖1所示[4]。

圖1 混合模式信息處理模型

2 總體結構

嵌入式廣域污染源自動監控系統的核心部分是服務器的實現，服務器功能主要通過B/S技術和C/S技術實現，通過以太網互聯多個嵌入式服務器，使用服務總線實現和Internet公眾網的連接，形成監控服務系統，在遠端計算機就可以實現對現場環境數據采集設備的診斷、監控、管理、測試和維護等，對外提供服務。 采集到的環境信息通過現場監控程序發送到應用服務器，并定時將采集到的信息存入數據庫服務器中；將Socket的服務器端封裝在應用服務器中，Socket的客戶端應用封裝在Active X控件中，通過Active X控件實時顯示監控界面，嵌入Web監測主頁，瀏覽器訪問網頁時自動下載控件，通過Socket交換數據實現客戶端與服務器之間的實時監控功能；查詢系統歷史數據時，用戶通過Web瀏覽器提出請求，Web服務器接收并處理，查詢數據庫服務器，將查詢結果以網頁的形式發送到瀏覽器[5-6]。

根據系統需要實現的功能，C/S和B/S混合模式從下向上可以分為3部分，即現場控制層、中間服務器層和客戶層。C/S和B/S混合模式整體結構如圖2所示。

圖2 C/S和B/S混合模式整體結構

1)現場控制層。該層的主要功能是根據監控中心的要求實時采集各種環境信息，并對這些信息進行處理，通過網絡將這些信息存入數據庫中，接收環境監控中心下達的控制指令并執行。

2)中間服務器層。該層的主要功能是傳遞系統數據和在網絡上發布環境監測數據，環境現場控制層通過TCP/IP協議將環境監測數據發送到中間服務器層，建立相應的web服務器站點。與Internet的相連通過HTTP協議實現，最終將監測到的環境信息發布在網絡上。

3)遠程訪問客戶層。遠程訪問用戶通過Internet網絡，在瀏覽器中輸入網址就可以通過瀏覽器查看相關環境監測內容。

3 系統軟件的功能模塊

廣域污染源自動監控系統的總體功能就是啟動系統之后，根據各種存儲配置信息完成初始化工作，啟動數據自動采集程序進行環境監測數據的采集和處理，一旦發生異常情況即發出警報，同時，啟動B/S服務器，發布環境監測信息，完成系統的公共服務需求；然后，啟動C/S服務器，對現場數據進行分析研究，同時控制現場設備和實現系統的維護。系統實現的具體功能如下。

1)數據采集功能。數據采集功能是廣域污染源自動監控系統的基礎功能，系統根據環境監控中心的指令，周期性采集各種環境數據，然后對這些數據進行預處理，轉化成實際有意義的信息存儲于系統中。系統提供多種通信接口接入采集儀器，通過通信協議完成和采集儀器的信息交換。

2)實時數據發布功能。系統采集到的數據包括環境各種監測數據、儀器的運行狀態及時鐘校準等信息。B/S服務器以網頁的形式將實時數據發布到網絡上，并實時刷新，用戶通過Web瀏覽器對這些信息進行訪問；C/S服務器將監測到的實時數據通過通信傳送到監控客戶端軟件。

3)歷史數據查詢功能。為了預測環境的今后發展情況，系統要具備歷史數據的查詢功能。用戶可以通過查詢有效數據中的任一時間段內的監測數據和任意一個時間點的監測數據，并將這些數據以曲線和圖表的形式呈現給客戶，從而預測環境今后的變化情況。

4)遠程實時控制功能。遠程實時控制功能主要對環境信息采集設備的控制，遠程用戶通過相應的web頁面或者是專用的監控軟件進行控制。現場的B/S服務器和C/S監控服務器通過網絡接收控制命令，然后發布命令讓系統中相應的機構去完成這些操作，并將結果返回至B/S客戶端瀏覽器或者是C/S監控客戶端軟件。

5)系統配置功能。該系統結構完整，并且具有擴展性，因此需要配置很多參數，包括監控參數、設備運行參數和采集參數等。這些參數存儲在EEPROM中，以便需要時進行調用，遠程用戶可以通過監控軟件或者是Web頁面向服務器提交參數配置，并根據請求對這些參數進行更改。

6)系統管理功能。主要包括2個方面：一方面是對系統存儲的環境監測信息文件進行分類、刪除和上傳下載等工作；另一方面是系統在網絡環境下工作，需要對服務器的端口和網絡地址等進行網絡管理。

7)系統安全功能。為了提高系統的安全性能，需要加強系統的權限管理，在Web服務器中應用會話管理機制可提高系統的安全性能；監控服務器中的通信協議數據包通過加入授權密碼字段可提高數據的安全性。

4 系統軟件實現

4.1 B/S系統的功能實現

本系統采用的Web瀏覽器為Internet 5.0以上版本，采用IIS實現Web服務器，采用ASP技術實現程序開發，應用ASP對界面進行設置，實現數據庫的連接及顯示數據變化曲線等。客戶端軟件開發好后，在IIS上設置文檔目錄、IP地址等，并進行發布，用戶通過瀏覽器和服務器實現交互操作。

4.2 混合模式中C/S的設計與實現

系統中的數據庫采用SQL SERVER 2012，客戶端軟件采用VB 6.0實現。客戶端軟件和以太網的通信通過調用API函數實現，其通信過程為客戶端創建socket，連接服務器，接收或發送數據，斷開連接。系統在對數據進行采集時，其時間間隔為300 ms，主要措施有：1)以日期為名稱，每天建1個存儲時間表，用于存儲當天采集的系統檢測數據;2)在誤差范圍內對環境數據進行采集時，不存儲連續相近的采集數據，只是對采集時間進行更新；3)在服務器相對空閑期間，進行分類、整理監測數據等；4)設定每月的特定時間來整理數據庫，并對相應數據進行備份。

本系統采用ADO方式，通過結構化查詢語言SQL對數據庫進行操作，可以實現在客戶機和服務器之間傳送請求和進行響應的任務。SQL命令與標準的VB代碼結合，通過ADO(active data object)驅動程序連接到數據庫。

5 結語

基于B/S和C/S混合模式的嵌入式服務器廣域污染源自動監控系統，包括了本地的數據傳送及Internet的數據發布2部分，是廣域污染源自動監控系統的較好實現方式，其充分利用了B/S和C/S的優勢，保證了系統的開放性與數據通信的可靠性。

[1] 徐波，胡乃聯，張培科．基于C/S和B/S混合模式的黃金礦山生產信息管理系統[J]．機電與自動控制，2008(6)：36-38.

[2] 何繼發．基于B/S模式的煤礦安全生產網絡數據庫系統的研究[J]．科技信息，2008(17)：53.

[3] 姜麟，蔡翔云，張慶，等．開發基于WEB技術的工業信息遠程實時監測系統[J]．計算機應用研究，2000(7)：28.

[4] 楊輝，王建新．基于C/S和B/S結構的高校教務管理系統的設計與實現[J]．湖南工業大學學報，2009，23(6)：69-72．

[5] 雍殉．基于We的辦公自動化系統的設計與實現[J]．山西廣播電視大學學報，2009(5)：49-50．

[6] 李艷芳. 多層網絡中基于資源優化的配置方式[J].新技術新工藝，2014(9)：91-93.

*湖北省教育科學“十二五”規劃項目2014年度課題資助項目(2014B392)

責任編輯李思文

ResearchonApplicationofEmbeddedServerintheAutoMonitoringSystemofWide-areaPollutionSourcesbasedonB/SandC/SStructures

FANG Peng

(Changjiang Professional College, Wuhan 430074，China)

As china's economy continues developing, the growing problem of environmental pollution has been the relevant state departments. In the paper, based on the S3C2410 hardware platform, built embedded server in the auto monitoring system of wide-area pollution sources of B/S and C/S structures, and information technology development environmental monitoring.

B/S and C/S structures, embedded server，the auto monitoring system of wide-area pollution sources

TN 915.04

：B

方鵬(1974-),男，講師，副主任，主要從事數據庫和信息管理等方面的研究。

2014-01-30