動態Web變異信息實時遠程監測系統設計

梁志宏

摘 要： 設計動態Web變異信息實時遠程監測系統，其包括監控端、嵌入式Web服務器以及遠程監控客戶端。監控端通過AT89S51單片機采集現場環境溫度、濕度以及煙霧度等數據并對部件進行調控。系統通過Web服務器端對監控端獲取的數據進行分析，若發現動態Web變異數據，則說明現場部件存在異常問題，向監控端和遠程客戶端傳遞報警信號。遠程客戶端用戶采用IE瀏覽器實時監測Web變異信息。系統通過XML以及HTML等語言實現嵌入式Web服務器功能，并給出系統監控端的軟件構建過程。實驗結果說明，所設計監測系統的監測效率和精度都較高，并且魯棒性強。

關鍵詞： 動態Web變異信息； 遠程監測； 系統設計； 數據傳遞

中圖分類號： TN911?34； TP273 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）11?0014?04

Design of real?time remote monitoring system for dynamic Web variation information

LIANG Zhihong

（China Southern Power Grid Co.， Ltd.， Guangzhou 510623， China）

Abstract： A real?time remote monitoring system for dynamic Web variation information was designed， in which there are monitoring terminal， embedded Web server and remote monitoring client. The monitoring terminal acquires the data of site environmental temperature， humidity and smoke degree through AT89S51 to control its components. The data obtained by the monitoring terminal is analyzed in the system through Web server. If the dynamic Web variation data is discovered， it means that the site component is abnormal， and the alarm signal is send to the monitoring terminal and remote client. The users at the remote client monitor the Web variation information in real time by means of IE browser. The embedded Web server function is realized with XML， HTML and other languages. The software construction process of the system monitoring terminal is given. The experimental result shows that the monitoring system has high monitoring efficiency， high accuracy and strong robustness.

Keywords： dynamic Web variation information； remote monitoring； system design； data transmission

0 引 言

隨著信息技術的快速發展，Web技術在監控領域的應用價值逐漸提升。動態Web信息遠程監測系統可通過遠程客戶端對現場部件發出管理命令，確保生產的順利運行，增強企業生產力和競爭力[1]。而傳統基于物聯網的監控系統中的遠程控制端同企業信息網間的數據無法進行有效傳遞，同時存在動態Web變異信息監測誤差高的缺陷，使得網絡中的數據安全性降低，數據容易受到攻擊和竊取，導致監控系統的性能大大降低[2]。因此，設計一個更安全、更高效的動態Web變異信息實時遠程監測系統具有重要意義。

1 動態Web變異信息實時遠程監測系統設計

1.1 系統總體結構

本文基于嵌入式Web服務器設計動態Web變異信息實時遠程監測系統，其總體結構如圖1所示。其中，系統的監控端對現場環境數據進行采集和傳輸，并且對現場部件進行管理；USB攝像頭用于采集現場視頻數據；嵌入式Web服務器實現現場環境數據和視頻數據的采集、操作和存儲，同時對數據操作結果進行分析，若發現變異信息，則傳遞出警報信號[3]，同時將監控端反饋的數據采用以太網傳遞到遠程客戶端；遠程客戶端用戶采用IE瀏覽器對現場進行監控。

系統模塊的功能如下：

（1） 數據采集和部件管理功能。系統監控端可對現場環境數據進行采集和傳輸，并且對現場部件的強電部件和遙控部件進行管理和報警。現場環境數據主要為環境溫度、濕度以及煙霧度等。

（2） RS 485 串口通信功能模塊。RS 485接口是監控端同Web服務器間進行信息溝通的紐帶，監控端采用RS 485串口總線將采集到的現場數據傳遞給Web服務器。

（3） 遠程網絡訪問控制功能。系統通過瀏覽器端/服務器端（Brower/Server）的結構，采用以太網接入部件，將嵌入式Web服務器同客戶端PC機連接[4]。遠程客戶端可采用IE瀏覽器訪問遠程數據并且完成遠程管理。

（4） 遠程視頻監控功能。系統通過嵌入式Web服務器端中的USB攝像頭獲取監控現場圖像，通過UDP網絡傳輸協議將視頻數據反饋給遠程客戶端[5]，確保客戶端用戶通過IE瀏覽器完成監控現場視頻的及時監測。

（5） 報警功能。系統通過Web服務器端對監控端獲取的數據進行分析，若發現動態Web變異數據，則說明現場部件存在異常情況，此時在監控端和遠程客戶端都傳遞出報警信號。

1.2 系統的硬件結構

1.2.1 監控端的硬件結構

監控端的硬件結構如圖2所示。

從圖2中可以看出，監控端采用AT89S51單片機采集現場環境溫度、濕度以及煙霧度等數據并對部件進行調控。監控端中的紅外收發電路對空調等遙控部件的紅外信號進行處理，并且將處理后的結果保存到嵌入式Web服務器中。系統中的遠程客戶端會向監控端傳遞出控制指令，實現對遙控部件的控制。溫度、濕度傳感器可采集現場環境的溫度和濕度信號[6]。煙霧傳感器對現場環境的煙霧指標進行檢測，若超標，則輸出該接點。其中，濕度信號是被測量線性變化的模擬信號，應進行A/D變換，再通過單片機進行采集。當報警電路在嵌入式Web服務器發現監控端反饋的環境數據為變異數據時，向遠程客戶端用戶傳遞出報警信號，其電路連接圖如圖3所示。

1.2.2 嵌入式Web服務器的硬件結構

系統中的嵌入式Web服務器硬件采用FS2410開發平臺，其中集成了ARM9系列的S3C2410微處理器，64 MB的SDRAM和FLASH，RS 232和RS 485串口，并采用以太網控制芯片CS8900擴展成的10 MB以太網接口，其硬件結構如圖4所示。

S3C2410的核心處理器為ARM920T，其耗能量較低，可工作在203 MHz頻率下運行不同的操作系統，并且完成大規模的數據處理工作。其中的64 MB SDRAM以及FLASH用于存儲現場監控數據，RS 485串口可實現監控端間數據的交互，以太網口可完成監控端同客戶端間信息的交流[7]，USB可獲取監控現場的視頻信息。

2 動態Web變異信息實時遠程監測系統實現

2.1 嵌入式Web服務器實現

嵌入式Web服務器可實現現場數據監測部件以及數據集成部件的原始設置、動態控制。其通過Linux網絡環境下的SOCKET以及HTTP等技術[8]封裝用戶申請，同時將封裝后的信息反饋給現場采集部件。

2.1.1 嵌入式Web服務器運行機制

嵌入式Web服務器運行過程中，其主進程通過TCP/IP不間斷操作模塊，對網絡中的用戶申請進行檢測，將自身狀態變換成阻塞，監聽客戶端的連接申請。獲取申請信息后塑造新線程，用新線程操作連接申請，同時反饋阻塞狀態[9]。申請處理線程通過HTTP消息操作模塊對HTTP POST申請進行解析，同時將解析結果反饋給消息操作模塊，得到申請服務的類型和相關參數，具體流程如圖5所示。

圖5 嵌入式Web服務器程序流程圖

2.1.2 嵌入式Web服務器的實現

基于圖5描述的Web服務器程序流程圖，系統通過QT/Embedded，XML以及HTML等語言實現嵌入式Web服務器功能。該服務器操作界面由系統介紹、初始化配置、動態監控和退出構成。系統介紹描述了動態Web變異信息實時遠程監測系統的設計目標、功能以及操作流程，該部分采用HTML語言塑造的靜態網頁。而其他部分采用XML封裝手段以及XSLT解析手段塑造動態網頁。

動態監控對系統運行狀態實時檢索，對動態Web變異信息監測過程進行控制，對監控端傳遞的數據進行分析，獲取動態Web變異信息。該過程需要同系統中的XML文件進行動態交互。系統中的定時器依據固定間隔時間，將不同部件的運行情況存儲到XML文件內，如果用戶對部件的運行狀態進行檢索，則通過XSLT解析XML文件，采用嵌入式Web服務器將解析結果（也就是最終獲取的動態Web變異信息）呈現在瀏覽器中的頁面上，方便用戶查看。

定時器間隔kurm時間通過QT/Embedded內中的QDOM類對存儲部件運行狀態的XML文件進行調整。其中，Emoment類的聲明為：

class Emoment{

public：

Emoment（）；

?QTime（）；

reenonRune（）const；

Int drive（int msec，reensshot=FALSE）；

void stop（）；

}；

2.2 監控端的軟件結構

監控端的軟件需要實現溫度、濕度數據以及煙霧狀態的采集，驅動MAX144采集UPS電壓和濕度信號，規劃合理的紅外接收以及傳遞程序，實現嵌入式Web服務器的有效通信，完成部件的控制和變異信息報警，具體的流程圖如圖6所示。

圖6 監控端軟件結構

3 實驗分析

通過實驗驗證所設計的動態Web變異信息實時遠程監測系統的性能優劣。實驗在Xen虛擬機內的Hadoop平臺上完成測試。實驗環境中存在5臺虛擬機，其中1臺為主控機，其他為節點機。

實驗一：對某物流公司的現場監測系統進行分析，采用Websitew Watcher工具對物流現場的Web變異信息進行檢查，并分別采用本文系統和傳統物聯網監測系統對該物流系統進行一個月的監測，結果用表1描述。

分析表1可得，本文監測到的物流現場Web變異信息的平均準確率為95.70%，而傳統物聯網監測系統的平均準確率為87.06%，可以看出本文系統具有較高的監測精度，能夠確保物流運輸的順利運行，提高企業經濟效益。

實驗二：檢測不同監測系統的報警靈敏度，分別采用本文監測系統和傳統物聯網監測系統對實驗環境中不同節點機的Web變異信息進行監測，結果如表2所示。

表2描述了網絡環境中不同部件出現動態Web變異的警告信息，可以看出發出的時間、對應的虛擬機序號和IP地址。依據該Web變異信息，用戶可通過遠程控制端瀏覽器查看對應的現場部件，進而及時調整和維修，確保系統正常運行。

圖7和圖8分別描述了在四組實驗中本文監測系統以及傳統物聯網監測系統的報警時延，可以看出本文系統報警時間同檢測出Web變異信息的時間基本一致，并且隨著虛擬機數量的增加，報警時延也會不斷增加，說明本文系統具有較高的監測效率和魯棒性。而傳統物聯網監測系統的報警時延遠遠高于本文系統，并且變化幅度較高，魯棒性較差。

4 結 論

本文設計了動態Web變異信息實時遠程監測系統，系統的監控端對現場環境數據進行采集和傳輸，并且對現場部件進行管理。嵌入式Web服務器實現現場環境數據和視頻數據的采集、操作和存儲，同時對數據操作結果進行分析，若發現變異信息，則傳遞出警報信號，并將監控端反饋的數據傳遞到遠程客戶端，確保遠程客戶端用戶采用IE瀏覽器對現場進行監控。實驗結果說明，所設計監測系統的監測效率和精度都較高，并且魯棒性也較高。

參考文獻

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