模塊化巡檢監(jiān)控平臺(tái)的搭建

王靜婉

（國(guó)家新聞出版廣電總局641臺(tái)，福建 泉州 362100）

模塊化巡檢監(jiān)控平臺(tái)的搭建

王靜婉

（國(guó)家新聞出版廣電總局641臺(tái)，福建 泉州 362100）

智能儀表的多樣化和普及化，極大地方便了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程讀取和監(jiān)控。模塊化智能儀表結(jié)合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以方便地構(gòu)成一個(gè)監(jiān)控管理平臺(tái)。文章以國(guó)家新聞出版廣電總局641臺(tái)機(jī)房巡檢監(jiān)控系統(tǒng)為實(shí)例，從軟硬件兩個(gè)方面介紹系統(tǒng)搭建的過程。

智能儀表；應(yīng)用程序開發(fā)；巡檢監(jiān)控平臺(tái)

當(dāng)前不同功能的智能儀表種類繁多，電信號(hào)采集、物理量信號(hào)采集、圖像采集、標(biāo)簽識(shí)別等，其最終被轉(zhuǎn)化為電信號(hào)被傳輸?shù)浇K端進(jìn)行處理。根據(jù)系統(tǒng)的需求，選擇需要的功能，人們可以搭建多功能的系統(tǒng)。

無論智能儀表采用何種工作原理工作，其最終與計(jì)算機(jī)通信的方式是固定的。計(jì)算機(jī)總線通信有串行通信和并行通信兩種。常見的串行總線有USB通用串行總線，RS232串口，RS485，RJ45網(wǎng)絡(luò)通信等，常見的并行總線有PCI，IEEE 488等。

為方便開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)，在項(xiàng)目中盡量采用相同廠家或相同通信協(xié)議的設(shè)備。當(dāng)無法做到時(shí)，必須根據(jù)具體設(shè)備的具體通信協(xié)議來編寫程序。本文通過集合多種外部設(shè)備，利用編程平臺(tái)Visual Studio.NET結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行二次開發(fā)。

1 模塊化功能設(shè)計(jì)

為了保障設(shè)備安全工作萬無一失，機(jī)房在設(shè)備原有保障基礎(chǔ)上，附加了很多監(jiān)控設(shè)備及巡視管理手段等。如機(jī)房溫濕度監(jiān)控、無線測(cè)溫、水位水路監(jiān)測(cè)、故障報(bào)警、巡視簽到、門禁等。不同機(jī)房，根據(jù)不同需求，選擇需要的功能模塊進(jìn)行搭建。

本系統(tǒng)主要的功能需求有。

（1）采集設(shè)備及附屬設(shè)備工作狀態(tài)、液位、弧光檢測(cè)等參數(shù)信號(hào)。

（2）建立巡視簽到功能。根據(jù)發(fā)射機(jī)的運(yùn)行任務(wù)，手動(dòng)設(shè)置或自動(dòng)設(shè)置巡視任務(wù)。在巡視線路上安裝多個(gè)解讀器，值班人員手持具有個(gè)人身份識(shí)別的標(biāo)簽刷卡簽到。

（3）采集環(huán)境溫濕度參數(shù)。

（4）人機(jī)界面包含設(shè)備參數(shù)的狀態(tài)顯示，記錄刷卡信息，建立任務(wù)完成情況和統(tǒng)計(jì)巡視情況表、設(shè)備參數(shù)設(shè)置等。

2 機(jī)房巡檢監(jiān)控平臺(tái)的硬件結(jié)構(gòu)

根據(jù)以上功能需求，我們采用了以下設(shè)備來搭建，其硬件結(jié)構(gòu)連接如圖1所示。

（1）無線溫濕度儀，用于監(jiān)測(cè)發(fā)射機(jī)房的溫濕度，采用了無線射頻信號(hào)中繼，RS232串口通信方式。

（2）8路開關(guān)量輸入輸出、4路模擬量輸入的IO設(shè)備，用于采樣監(jiān)控發(fā)射機(jī)的參數(shù)，采用了通用串行總線（Universal Serial Bus，USB）的通信協(xié)議。

（3）跨網(wǎng)關(guān)用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（User Datagram Protocol，UDP）讀卡器，用于巡視任務(wù)的簽到，利用射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）原理工作，通信采用UDP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，基于局域網(wǎng)的供電系統(tǒng)（Power Over Ethernet，POE）供電。

圖1 巡檢監(jiān)控系統(tǒng)外設(shè)連接

3 機(jī)房巡檢監(jiān)控平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)采用了Visual Studio 2010開發(fā)平臺(tái)，利用其強(qiáng)大的面對(duì)對(duì)象設(shè)計(jì)及豐富的類庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出多種設(shè)備的聯(lián)合通信工作平臺(tái)。軟件編程主要解決以下幾個(gè)重點(diǎn)。

3.1 外部設(shè)備通信

3.1.1 串口通信

在Visual Studio.NET中面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)使得對(duì)串口通信的編寫變得極為簡(jiǎn)單，可以采用.NET的SerialPort實(shí)現(xiàn)，以下是SerialPort控件的串口初始化。

如在接收數(shù)據(jù)的事件中，SerialPort1.Read（數(shù)組名）用于讀取串口數(shù)據(jù)。SerialPort1.write（數(shù)組名）用于向串口寫數(shù)據(jù)。Close（），open（）函數(shù)用來開關(guān)串口。

3.1.2 網(wǎng)絡(luò)通信

IP網(wǎng)絡(luò)交互分為兩大類：面向連接的交互傳輸控制協(xié)議（Transmission Control Protocol，TCP）與面向無連接的交互UDP。Visual Studio.NET中有Socket類庫(kù)，應(yīng)用程序可以通過TCPClient，TCPListener和UDPClient類使用TCP和UDP服務(wù)。UDP是面向無連接的，其具有單播和廣播兩種方法[1]。

UDPClient類使用字節(jié)數(shù)組保存UDP數(shù)據(jù)文報(bào)。只需要使用一個(gè)端口和對(duì)應(yīng)的IP地址，便可以使用Send方法向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，使用Receive方法接收傳入的數(shù)據(jù)文報(bào)。以下文為例，建立了一個(gè)名稱為xunshi的UDPClient的服務(wù)器端程序案例。

3.1.3 API函數(shù)調(diào)用

應(yīng)用程序編程接口是提供方已經(jīng)集成化好的功能函數(shù)，這些函數(shù)在二次開發(fā)中可以方便地直接使用。使用時(shí)，先引用提供的包含該API函數(shù)的dll頭文件，對(duì)API函數(shù)進(jìn)行聲明，后即可對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。

3.2 多線程工作

當(dāng)以多線程的方式工作時(shí)，為每種設(shè)備建立一個(gè)線程，各設(shè)備獨(dú)立工作，保證數(shù)據(jù)處理的效率。當(dāng)不同線程需要產(chǎn)生數(shù)據(jù)交互時(shí)，可以使用全局變量來解決。當(dāng)需要跨線程調(diào)用控件時(shí)，則需要使用委托來實(shí)現(xiàn)。為執(zhí)行巡視的時(shí)間任務(wù)，采用Timer控件，建立時(shí)間線程，每間隔一段時(shí)間刷新當(dāng)前時(shí)間的任務(wù)和數(shù)據(jù)。

3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)的存儲(chǔ)區(qū)，承擔(dān)信息的交互存儲(chǔ)。本文采用了微軟的SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.4 軟件程序框圖

圖2描述了該巡檢監(jiān)控系統(tǒng)的程序完整流程。應(yīng)用程序啟動(dòng)后，經(jīng)過初始化，建立時(shí)間主線程。在時(shí)間間隔的觸發(fā)下，不斷刷新任務(wù)。發(fā)射機(jī)狀態(tài)IO線程用于處理發(fā)射機(jī)狀態(tài)信號(hào)，顯示發(fā)射機(jī)狀態(tài)，同時(shí)通過狀態(tài)信號(hào)建立巡視任務(wù)。讀卡器采集線程，不斷偵聽端口，讀取采集到的刷卡簽到信號(hào)，用于任務(wù)完成情況的判斷。最后通過串口線程發(fā)送讀取命令，接收當(dāng)前溫濕度信號(hào)，刷新顯示。這個(gè)過程中，配合數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的功能。

圖2 機(jī)房巡檢監(jiān)控平臺(tái)程序框圖

4 結(jié)語

以上便是一個(gè)基于多樣化智能儀表的自主開發(fā)應(yīng)用程序平臺(tái)。在這類平臺(tái)的建立中，主要解決外部設(shè)備與計(jì)算機(jī)的通信編程，以及多線程的工作，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)，可以很好地建立起一個(gè)多功能的系統(tǒng)。

[1]鄭阿奇.Visual C#.網(wǎng)絡(luò)編程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

Construction of the modular inspection and monitoring platform

Wang Jingwan
（641 Platform of State Administration of Press and Publication Administration of Radio, Film and Television, Quanzhou 362100, China）

The diversification and popularization of intelligent instruments, greatly improves the remote reading and monitoring of field data. The combination of modular Intelligent instruments combined with computer systems can easily constitute a monitoring platform.In this paper, the monitoring and control system in our machine room of 641 Platform of State Administration of Press and Publication Administration of Radio is taken as an example to introduce the process of building the system from two aspects of software and hardware.

intelligent instrument; application development; inspection and monitoring platform

王靜婉（1987— ），女，福建泉州人，學(xué)士，工程師；研究方向：廣播發(fā)送。