基于物聯網的計算機監控系統設計與開發

封帥博

關鍵詞 物聯網 計算機監控系統 設計 開發

基于物聯網的計算機監控系統設計應重點進行整體架構、通信網絡監控軟件的設計，開發數據庫系統與數據讀取處理模塊、報警模塊等，以提升計算機監控系統運行水平，充分發揮物聯網技術在計算機監控系統設計開發中的作用。

1物聯網

物聯網就是進行物物相連的網絡系統，物聯網技術將各類感知技術相互整合，通過傳感器技術實時性采集數據信息，將網絡信息技術作為載體，開發相應的物聯網系統，使得物體和物體之間、人類和物體之間進行通信，以互聯網屬于基礎部分與核心部分，通過互聯網將物體實時信息準確傳遞，拓寬信息交互范圍。同時，物聯網還具備智能化處理性能，不僅可以進行傳感器連接，還能有效進行物體控制，對各種類型的信息內容都能有效分析和處理，確保能夠滿足應用要求[1] 。

2基于物聯網的計算機監控系統設計

2.1系統架構設計

基于物聯網的計算機監控系統設計過程中應重點進行系統整體架構的設計，遵循實時性、可靠性、擴展性、經濟性的基本原則，采用DCS 技術確保系統能夠進行集中化管理與分散性控制，在各個監控的區域設置數量、規格、性能符合標準的設備，確保對每一類對象都能嚴格監督，利用現代化的通信技術和設備、系統等傳輸相關的數據信息，借助應用軟件集中化進行感控裝置的管理。在此過程中，感控裝置可以利用有線技術、ISM 無線技術與紅外技術等準確采集監控數據信息，有效控制對應器件，通過CAN 總線和應用軟件相互進行數據的交互，利用GSM 模塊發送報警信息，通過互聯網技術實時性、遠程性進行系統的控制。在整體系統框架中主要分為遠程訪問與控制層次、報警管理層次、數據庫管理層次、統計分析層次、權限管理層次。其中，報警管理層次主要是報警等級的設置、報警處理;統計分析層次是對歷史數據信息、實時性數據信息進行分析，做好數據報表的處理工作;權限管理層次則是進行用戶權限方面的管理、系統參數與監控對象參數的設置[2] 。

2.2數據感控裝置設計

基于物聯網的計算機監控系統中數據感控裝置位于感控層，能夠有效進行各類信息的感知，通過信息感知類型和控制類型的設備達到預期的工作目的。為確保計算機監控系統中的數據感知裝置應用效果，建議采用現代化的智能芯片、傳感器技術，開發設計各類智能化的傳感器件，組成多元化的傳感網絡系統，完善數據感知功能、數據采集功能、設備控制功能，健全數據感控的數據采集模塊與設備控制模塊。

（1）數據采集模塊設計數據感知裝置中的數據采集模塊主要設計合理的采集措施：其一，自助進行采集措施和模塊的設計。自主研發設計的數據采集模塊可以將mcu 設置成芯片的部分，在芯片中設計A/ D 轉換模塊，通過CAN 總線通信的形式采集電壓數據、電流數據、溫度數據、濕度數據、功率數據等，同時采用超聲波采集模塊與微控芯片技術完善測距功能，便于采集測距的數據信息[3] ;其二，購買數據采集模塊，按照計算機監控系統的應用需求、功能需求等，購買市場中符合要求的數據采集模塊，增強數據采集效果。

（2）重點設計設備控制模塊由于以物聯網為基礎的計算機監控系統是利用感控層設備實現，設備控制模塊的控制功能，并且應用層的軟件可通過CAN 總線等通信技術發出控制命令，因此應按照物聯網背景下計算機監控系統的實際情況設計設備控制模塊。其一，自主性進行設備控制功能的設計，利用先進的無線類型和有限類型技術措施進行處理，通過數據傳輸的系統將各類命令傳送到模塊內部，之后模塊會對感知層次的設備進行有效控制;其二，可以購買市場領域中符合計算機監控系統運行需求的設備控制模塊，如購買現代化的繼電器控制模塊，不僅能夠讀取繼電器設備運行狀態的數據信息以及對繼電器設備的動作進行控制，還能采用有線通信網絡的控制方式，增強數據信息采集的穩定性和精確度。自主研發設計的設備控制模塊只需要利用串口通信線路就能夠采集控制數據信息，數據信息采集的誤差度低，因此建議在使用物聯網技術設計計算機監控系統的過程中進行設備控制模塊的自主研發設計。

（ 3）通信網絡系統設計基于物聯網的計算機監控系統中網絡層次應用作用在于為感控層次與應用層次提供通信服務，為增強通信網絡系統的應用效果應做好以下設計工作：其一，合理設計遠程通信功能，采用現代化遠程通信軟件，利用互聯網進行遠程訪問，只需將遠程通信軟件安裝在服務器上，即可利用現代化的瀏覽器設備全面查詢各類信息內容和數據內容;其二，應重點針對傳感器節點進行設計，可將CAN 總線設置在傳感器節點通信系統中，實現串行通信、雙向通信和多點通信[4] 。

3基于物聯網的計算機監控系統開發

3.1監控軟件開發

采用物聯網技術進行計算機監控系統的設計，應開發現代化的監控軟件，確保監控軟件直接面向系統管理工作人員、遠程用戶提供服務，直觀性顯示感控層設備數據信息，準確反映感控層設備的運行狀況。

（1）重點開發客戶端軟件

此類軟件屬于整體系統中為人員提供操作服務的重要部分，在實際開發期間，應確保整體的軟件具備操作便利性的優勢，所有的功能非常簡單。首先，客戶端軟件應具有動態化展現數據信息的功用，其中的串口通信部分、通信的線路部分能夠向下位機設備發送各類數據信息方面的請求，動態性進行信息的采集。其次，客戶端軟件應具備歷史數據信息查詢功能、顯示功能與報表導出功能，軟件系統能夠按照各類請求內容進行數據的查詢，通過圖表和折線圖等各類方式等顯示歷史數據信息，將用戶所需要的數據信息導出到表格內，便于用戶進一步分析處理數據。最后，客戶端軟件應具備系統參數的設定功能，可按照各類工作環境選擇感控層模塊，明確通信方式和協議，設定相應的系統參數、修改管控層器件的工作參數[5] 。

（2）數據庫軟件開發

基于物聯網的計算機監控系統中數據庫屬于核心部分，合理開發數據庫軟件直接影響整體系統運行效果，因此在計算機監控系統開發的過程中應按照系統功能需求、數據類型和數據用途等，開發數據信息存儲類型、報警類型的軟件?？紤]到數據庫系統內部需要進行感控數據的存儲，而感控的設備可以感知的數據類型、規模等會直接影響整體系統的運用范圍，因此，可以按照具體的應用對象，自由選擇使用各類傳感器設備。而由于各類傳感器設備所采集的數據信息主要就是模擬量類型、數字量類型，使用有線方式、無線方式、紅外方式實現數據的采集，需要在客戶端軟件中調整與設定數據采集的頻率，加之所采集的數據信息是實際的物理量，客戶無法直接理解其含義，因此，在數據庫軟件中需要完善數據信息物理量轉換功能，將物理量轉換成為可直接理解的數值，便于準確進行數據信息的分析和處理。

基于物聯網的計算機監控軟件開發工作中可使用VB 軟件開發語言，其具有結構化特點、面向對象的特點、模塊化特點，是一種可視化的程序設計語言。

在軟件開發的過程中應以C/ S 和B/ S 架構為軟件架構體系，按照不同架構的適用范圍和特點合理進行監控軟件的開發。例如，C/ S 架構內有服務器系統、客戶端系統，前者可以為整體監控軟件的應用提供數據信息，后者則可以進行業務支持，兩者之間能夠進行信息交互，加之C/ S 架構具有獨立客戶端，能夠加快系統數據信息處理的速度，具有一定的信息交互優勢。而B/ S 架構的應用通常是使用一對多的模式或多對多的模式，可通過TCP / IP 開放性協議開發軟件，但是數據信息傳輸的安全性比C/ S 架構低。因此，基于物聯網的計算機監控系統開發過程中應使用C/ S架構的形式開發監控軟件。

3.2數據讀取和處理功能開發

基于物聯網的計算機監控系統開發的過程中，合理進行數據讀取和處理功能的開發勢在必行，從而實現功率數據、開關量數據等讀取、預處理。

（1）數據讀取功能開發若物聯網感知層的數據信息主要是利用自主設計的智能化傳感器節點采集處理，就要利用CAN 總線網絡處置，通過數據傳輸的協議接收感控層的數據信息。若數據信息是來源于數據采集的模塊，就應先進行ActiveX 控件的加載，之后將控件設置在程序界面內，如代碼：EDA9015. OpenPort （ Val （ TXTpORT）， InputMode，Btl），EDA 模塊串口設置EDA9015. HEX _ ReaDdata Val （ TxtAddress ）， Val（TxtLc），EDA 通信模式其中，HEX_ReaDdata 主要是采用十六進制的通信方式，兩個參數分別是模塊地質和采集量程。在此過程中，如果Val（TxtLc）是1，那么就代表所讀取的類型屬于電壓數據值，范圍是0V～1V;若數值是20，那么就代表所讀取的類型是電流數據值，范圍是0A ～ 20A。

如果選擇不同的模塊，簡單進行程序代碼的更改即可完成數據的采集操作。但是需要注意，EDA 電流、電壓數據采集模塊在實踐過程中的數值是所讀取數值的兩倍，同時需通過CAN 總線網絡傳輸所采集的數據信息。

（2）數據處理功能開發由于數據采集功能所收集的信息主要是電壓類型和電流類型的數值，相關人員很難全面、快速掌握信息所表達的內容，所以在整體系統開發期間，需要開發設置能夠進行簡單處理數據的系統，在數據收集之前可以預先標定其中的內容，系統按照數值的標定情況做出動作。例如，EDA 數據采集模塊所獲得的信息內容是電流類型的指標，需要在其中設置傳感器設備，便于準確、全面檢測分析溫度數據信息，如果在其中的信息內顯示數據是7.652mA，但是此類數據并非用戶所需要的溫度數據值，因此需要進行數據信息的預處理，按設置溫度和電流的轉換公式Tme =I?6.25-45（℃ ），在數據采集之前將數據標定成為6.25，通過?45 可以將溫度數值轉變成為2.825℃。當前，在EDA 數據采集模塊應用的過程中，可以進行電流模擬量、電壓模擬量的一次函數處理和二次函數處理，能夠滿足用戶的數據采集和處理分析的需求。

3.3CAN 總線通信功能開發

當前，我國在汽車方面、醫療方面與工業自動化發展領域已經開始重點使用此類技術，能夠支持一對一工作方式、一對多工作方式與廣播工作方式。由于在基于物聯網的計算機監控系統設計中使用的是CAN 總線技術，能夠確保高優先級數據信息優先進行傳輸、低優先等級數據信息暫時停止傳輸，按照技術應用的此類特點可優化改善下位機設備的布局形式，利用低地址即高優先級的等級處理重要數據節點，保證重要數據信息能夠優先傳輸。

為充分發揮CAN 總線技術的作用，應積極開發相關的通信模塊，使用CAN2.0B 版本的通信協議，其中涉及的幀格式主要是11 位標準類型、29 位擴展類型。通信功能開發的過程中，應最先選擇應用11 位的標準類型幀格式，通過短幀進行數據信息的傳輸處理，每一幀的有效字節數量在0～8 個之間，而由于每一幀的字節很短，所以不會輕易受到外界各類因素的干擾、影響，并且每一幀結尾的部分還能自動進行校驗處理，可以降低數據傳輸問題的發生率，一旦某個節點發生了非常嚴重的錯誤，就能夠自動化將錯誤節點關閉，不會對其他節點的正常應用造成不利影響。在應用總線通信技術之前，還需對系統全面進行初步處理，根據模塊的類型、通信狀況，科學設置驗收類型和掩蔽類型的碼值，然后配置相應的寄存器，主要為：0X00000000 和0XFFFFFFF，如果隱蔽碼值是1，那么就代表忽略個位濾波數據值，因此這個設置代表可以接受全部數據信息。在此過程中，波特率的使用需要選擇所有信息全部接收的措施，同時配置正常的工作模式。

3.4報警功能開發

報警功能指的是利用某些頻率實現報警監測的目的，一旦有報警信息就能立即發出警報動作。在開發報警模塊的過程中，應預先在報警提醒的模塊內設置來源信息、動作信息、等級信息、內容信息等，軟件可以自動化進行前期設置參數和監測數據內容的對比研究，如果發現數據超出了參數或是低于參數，就可以按照具體的風險等級情況做出相對應的報警提醒。在GSM 短信模塊開發的過程中，應將其當作報警模塊中的核心組成部分，GSM 模塊可準確調制所接收的數據信息，通過信令通道發送信息，在發送短信期間可利用信令通道直接創建連接，將短信內容發送到預先設定的短信服務中心，最后發送給目標用戶，做出相應的處理。

4結語

在基于物聯網的計算機監控系統設計的過程中，應做好系統整體架構的設計、數據感控裝置的設計、通信網絡的設計等工作，同時須按照計算機監控系統的特點和情況，開發報警模塊、監控軟件，以增強計算機監控系統的應用性能。