基于Web Server的消防水泵遠程監控系統

翟娟 譚公禮 曹國華

摘要：本文以消防設施中的消防水泵為研究對象，設計了一種消防水泵遠程監控與管理系統，此系統采用了計算機網絡，Webserver、CGI、SQLhe數據庫等技術，具有對消防水泵運行參數進行實時監測、處理、傳輸、Web顯示、存儲等功能。通過系統測試表明，該系統能夠滿足遠程監控與管理的要求。

關鍵詞：Webserver；CGI；SQLite；消防水泵

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.l003-6970.2017.08.011

引言

隨著我國經濟的快速發展，城市建設的不斷加快，各種高層建筑物大量的涌現[1，2]。為了避免火災的發生，大部分建筑內都設置了大量的消防設施[3，4]。但是在日常的管理與使用中，消防部門往往只重視火災來臨時消防設備能否使用，忽視了定期的管理與維護等監督工作，導致火災發生后，消防設備不能發揮其應有的作用，從而造成重大損失。因此為了確保消防設備在任何時刻下都能工作，《城市消防遠程監控系統技術規范》要求，必須對各個區域的消防設備的工作狀況進行監控，對設備長期的運行數據進行分析與統計。

本文選用消防水泵為研究對象，設計一種消防水泵遠程監控與管理系統，他的設計理念是管理中心能夠實時監控某區域范圍內消防水泵的運行狀況，查詢消防水泵的歷史運行數據，遠程控制消防水泵啟動與停止等。一旦在巡檢期間發現有故障，系統就能識別故障，管理人員就能第一時間進行維修。因此研究消防水栗的遠程監控與管理系統具有非常重要的意義。

1 系統總體方案設計

本系統主要對消防水栗的運行參數進行遠程監控管理與控制，監控終端放置于建筑內消防設備房間，通過中央處理器、RS485總線、以太網模塊，結合計算機網絡和自動化控制等技術，遠程分析水泵運行數據，若運行過程中出現問題，管理人員即可及時發現。圖1為本監控系統的總體框架圖。

系統的前端由采集和控制兩個模塊組成。主要測量參數有：流量、壓力、三相電流、三相電壓、轉速、消防水泵的開停狀態、揚程。采集部分含有傳感器和A/D轉換，傳感器負責采集模擬量，由A/D轉換成數字量，交由ARM9處理器進行計算處理。控制模塊主要負責控制消防水泵的電機啟停，由于水栗在運行過程中要保持恒定水壓，所以本系統采用模糊控制算法實現水泵恒壓出水。

本文的遠程監控平臺是基于Lmux平臺搭建Web服務器，設計SQLite數據庫，在嵌入式WEB服務器和SQLite數據庫的基礎上，編寫完整的CGI應用程序。基于TCP/IP和HTTP通訊協議，結合計算機網絡技術和WEB技術，用戶可以通過Internet在瀏覽器監視并控制消防水栗的運行，以及對定期巡檢記錄查詢，實現遠程訪問本地數據。

2 Web Server

2.1 Web Server的工作原理

We bServer以TCP/IP協議作為底層通訊協議，實現客戶與服務器之間的HTTP請求與響應，并分配IP地址，因此Web Server的工作可視為兩個部分：Web瀏覽器和Web服務器，主要是后者在工作。CGI技術使水泵的網頁數據實現動態實時監控的效果，圖2為Web服務器的工作流程。

消防水泵的運行參數表被存放在ARM9內部，若管理員在電腦的瀏覽器上輸入監控中心的網址，Web服務器就會接到請求并給予應答信息，即向管理員的電腦瀏覽器上返回他所需的網頁信息。為了后續查詢歷史數據方便，還需將請求的HTML文件轉成C語言的數組文件，然后存放在SQ Lite數據庫中。本系統的登錄頁面需要進行安全性設計，一旦有用戶訪問Web服務器時，只有被授權注冊過的用戶才能有登錄權限，所以在用戶登錄時，需要與數據庫里的已注冊數據表進行比較，驗證合格方可登陸。本系統的控制頁面是對消防水泵的啟停狀態進行遠程管理。在編程時，水栗的運行參數用特殊字符表示。當Web控制器發送網頁給客戶端時，就將采集到的數據值替換那些特殊字符，這就實現了消防水栗的運行數據的遠程實時顯示。

2.2 CGI接口

CGI（公共網關接口）是服務器與其他程序之間的橋梁工具，它能夠處理網頁的表單信息，與數據庫進行連接，把處理結果返回給客戶端，使原來的靜態網頁具有很強的交互功能。

本系統的CGI程序是介于消防水泵和Web服務器之間，負責處理客戶端瀏覽器提交的表單信息，處理完畢后傳遞給Web服務器，Web服務器把CGI程序處理的結果反饋給瀏覽器；另外CGI應用程序可以與SQLite數據庫連接，用來調用歷史數據。主要有四個步驟：瀏覽器向Web服務器發送HTTP請求；Web服務器調用CGI程序；CGI應用程序處理請求；Web服務器返回處理結果。

由于本系統監控的數據量都是動態的，如水泵電流電壓，水壓，流量等，而一般Web服務器只能反饋靜態網頁，因此CGI可以幫助Web服務器執行一些外部應用程序，并將產生的結果和靜態的HTML網頁、圖像等一起，發送給Web瀏覽器。圖3是CGI的工作原理架構圖。

3 SQ Lite數據庫

3.1 數據庫的設計

本文的SQ Lite數據庫具有對消防水栗的運行數據進行查詢和存儲，系統登錄信息的檢索和讀取等功能。

SQLite數據庫常用的3個An函數是：open（）、exec（）、close（）。以實時運行參數數據庫為例，創建數據庫的步驟一般為：（1）創建一個名為Test.db的數據庫；（2）創建名為data的數據庫表；（3）建立索引；（4）插入記錄；（5）用select命令查詢記錄；（6）關閉數據庫。

根據消防水泵遠程監控與管理系統的功能，我們設計了以下三個數據庫：用戶信息、實時運行參數和消防水泵啟停狀態。數據表如下：

（1）用戶數據庫

用戶大體可有兩類：一為普通用戶，二為管理員。但是數據庫內都基本都含賬號密碼和權限等信息。表1為本文設計的用戶數據表。

（2）實時運行參數數據庫表2為消防水栗的監測參數表，數據類型都是float。

（3）消防水栗啟停狀態數據庫本系統的控制部分是對水栗啟停控制，表3為數據表，數據類型為integer，關-0，開-1。

3.2 數據庫的實現

管理員用戶查詢消防水泵運行數據時，首先選擇要查詢的條件，然后CGI應用程序讀取串口數據，向data表寫入數據；最后函數讀取data表數據，發送到瀏覽器上顯示，圖1為數據查詢顯示流程圖。

4 系統實現

管理員用戶在PC機的瀏覽器中輸入網址，點擊登錄按鈕，進入用戶登錄的頁面，用戶必須輸入正確的用戶名和密碼，進行身份驗證，此時CGI程序連接數據庫，查找user表，CGI將用戶提交的信息與數據庫表中存儲的信息進行比較并返回查詢結果，如果用戶輸入的數據是合法的，則進入監控主頁，否則登錄失敗。圖2是系統主界面，圖3是實時監控數據界面。

5 結語

本文研究基于Web Server的消防水泵遠程監控與管理系統，該系統實現了實時監控某區域范圍內消防水栗的運行狀況，可查詢消防水栗的歷史運行數據，遠程控制消防水栗啟動與停止等功能。本文著重介紹了Web Server、CGI、SQ Lite數據庫的設計。但是目前僅對消防水泵進行了遠程監控的研究，而火災時風機也起到有很大的作用，所以后續要增加對風機的研究。