论文部分内容阅读
摘 要：本文是根据因特网（Internet）网絡的自动化设备的远程监控系统，通过网络对设备进行异地监测和控制。本系统硬件主要包括：计算机监控使能终端，局域网络设备，基于ARM的CAN/TCP协议嵌入式网络服务器和各智能CAN节点。软件部分是基于因特网网络和数据库开发的C/S结构的监控平台。
关键词：因特网 局域网 远程监控
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）（03）（c）-0014-02
最近几十年，科学技术突飞猛进的发展，企业联盟和虚拟企业也相继出现，因此对自动控制领域有了更深层次的要求，于是，远程监控技术这一新的技术诞生了。远程控制技术就是将Internet技术和现场监测控制结合起来的一种技术，通俗的说就是将现场采集到的信息通过因特网传输的控制中心的一种复合型技术。远程监控技术的出现也在很大程度上解决了很多大型企业的管理和安全问题，一定程度上提高了企业的时效性。本课题是基于Internet网络的远程监控技术，由于该系统具有简单易用、可实现无限互联、易于再次扩展、覆盖范围广等特点，因此在高新开发技术中具有巨大潜能。
1 远程监控系统的总体结构
本课题是一种把嵌入式智能体、远程监控、网络传感器等相关技术集于一体的综合管理系统，在工业装备的控制和监测中体现的尤为明显。从组成结构上主要包括监控中心（上位机）、网络服务器以及现场信息采集终端（CAN节点）。其结构图如图1所示。
监控中心（上位机）是由VC++结合数据库技术编写，主要功能是监测现场设备，将现场采集到的数据信息通过Internet网络存储到数据库中，并进一步根据需要对向终端发送控制指令。网络服务器主要的作用是完成以太网和CAN总线之间的协议转换工作。数据采集终端，即CAN节点的作用是采集现场的数据，并负责将采集到的信息发送到因特网进而发送到上位机，同时响应应来自上位机的控制指令，并完成相应的动作。
本系统的硬件组成上，主要包括：局域网设备、基于CAN/TCP协议的网络服务器、监控终端以及CAN节点。从软件的角度本系统主要分为：上位机控制程序、外围设备的驱动程序、数据采集程序、网络通信程序、数据库程序。
2 系统硬件设计
嵌入式系统的硬件主要包括处理器、存储器和外围设备三部分，它具有复杂性和多样性等特点。由于嵌入式开发的对象是具体的应用，并且各个项目实现的硬件环境也具有针对性的特点，所以开发嵌入式必须根据具体的应用环境配置、设计和调试[1]。
核心板主要包括微处理器S3C2410A、随机存储器（SDRAM）和FLASH。其中，SDRAM即为操作系统和运行程序的空间，FLASH用来保存移植的操作系统和应用程序的代码。外围板包括系统电源、CAN模块、以太网模块、JTAG模块和串口。电源模块用于输入5 V电压，提供3.3 V和1.8 V输出的直流供电。CAN模块用来收集和发送CAN总线上传输的数据，以太网模块用来连接互联网和硬件系统，JTAG和串口用来开发、调试和后期维护嵌入式服务器电路板，这些模块都是为了满足后续软件实现交叉编译方式而加入的。嵌入式服务器的硬件系统结构图如图2所示。
3 系统软件设计
本课题在设计远程监控平台的过程中，涉及到很多步骤，综合起来主要有五大阶段，分别为。
（1）需求分析阶段。在该阶段中，可以比较准确、及时地了解并分析用户的某些需求，因此它是远程监控平台设计过程中最基础的阶段，同时也是必不可少的。
（2）总体设计阶段。通过对前一阶段获取的用户需求加以综合、归纳与整理，形成一个与具体系统相独立的总概念模型，它是整个远程监控平台设计的关键阶段。
（3）各个部分具体实现阶段。在该阶段中，借助具体的开发语言、工具及运行环境，并依据总体设计的结构达到预期目标，同时建立各部分对应实现的功能，并对应用程序进行多次运行和调试，直到无误为止。
（4）系统集成阶段。这部分的主要工作是是对各部分实现的功能进行系统集成和整体测试，并根据测试所得结果进行相应的修改和完善，修改完毕之后再次试运行。
（5）系统运行与维护阶段。再次试运行成功以后，即可进行正式运行操作，整个系统在运行的过程中，很可能会出现一系列错误或非错误但不完善的问题，必须针对这些问题进行修改和调整将其全部解决。如图3所示。
在连接创建的过程中，必须与嵌入式服务器的网络进行连接，只有这样，这两者之间才有可能正常通信，如果两者未建立连接关系，则通信失败。正确连接之后，下一步的工作是获取现场设备的运行状态信息，这样正确设计接收模块就显得尤为重要，使用Socket来接收数据需要下面三个步骤：（1）监听网络，同意网络连接申请（即连接）。（2）获取用于接收数据的Socket实例以接收远程主机发送来的控制码等数据信息。（3）根据远程主机发送来的控制码，断开网络连接，并将资源进行清除。接收数据流程图如图4所示。
4 结语
在课题中，把CAN总线和嵌入式因特网技术结合之后应用到远程监控系统中，从而使得测控网络的全分散、全数字化得以实现，此外，它还解决了因特网和现场底层设备的无缝连接问题。在此过程中，远程监控平台通过嵌入式服务器对CAN总线上的智能设备进行访问，记录其在各个时刻的控制运行状态和参数，并把所获得的数据录入到数据库中以便于后续访问和获取。此外，网络数据库还支持智能CAN节点的动态配置与重构。
参考文献
[1]任明伟.基于ARM的嵌入式视频采集与远程传输系统的设计与实现[D].河北大学硕士论文，2011.
[2]王天辉.基于ARM嵌入式网关的设计[D].河北大学硕士论文，2009.
[3]苏海霞.基于Internet的自动化设备远程监控系统设计[D].河北大学硕士论文，2010.
关键词：因特网 局域网 远程监控
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）（03）（c）-0014-02
最近几十年，科学技术突飞猛进的发展，企业联盟和虚拟企业也相继出现，因此对自动控制领域有了更深层次的要求，于是，远程监控技术这一新的技术诞生了。远程控制技术就是将Internet技术和现场监测控制结合起来的一种技术，通俗的说就是将现场采集到的信息通过因特网传输的控制中心的一种复合型技术。远程监控技术的出现也在很大程度上解决了很多大型企业的管理和安全问题，一定程度上提高了企业的时效性。本课题是基于Internet网络的远程监控技术，由于该系统具有简单易用、可实现无限互联、易于再次扩展、覆盖范围广等特点，因此在高新开发技术中具有巨大潜能。
1 远程监控系统的总体结构
本课题是一种把嵌入式智能体、远程监控、网络传感器等相关技术集于一体的综合管理系统，在工业装备的控制和监测中体现的尤为明显。从组成结构上主要包括监控中心（上位机）、网络服务器以及现场信息采集终端（CAN节点）。其结构图如图1所示。
监控中心（上位机）是由VC++结合数据库技术编写，主要功能是监测现场设备，将现场采集到的数据信息通过Internet网络存储到数据库中，并进一步根据需要对向终端发送控制指令。网络服务器主要的作用是完成以太网和CAN总线之间的协议转换工作。数据采集终端，即CAN节点的作用是采集现场的数据，并负责将采集到的信息发送到因特网进而发送到上位机，同时响应应来自上位机的控制指令，并完成相应的动作。
本系统的硬件组成上，主要包括：局域网设备、基于CAN/TCP协议的网络服务器、监控终端以及CAN节点。从软件的角度本系统主要分为：上位机控制程序、外围设备的驱动程序、数据采集程序、网络通信程序、数据库程序。
2 系统硬件设计
嵌入式系统的硬件主要包括处理器、存储器和外围设备三部分，它具有复杂性和多样性等特点。由于嵌入式开发的对象是具体的应用，并且各个项目实现的硬件环境也具有针对性的特点，所以开发嵌入式必须根据具体的应用环境配置、设计和调试[1]。
核心板主要包括微处理器S3C2410A、随机存储器（SDRAM）和FLASH。其中，SDRAM即为操作系统和运行程序的空间，FLASH用来保存移植的操作系统和应用程序的代码。外围板包括系统电源、CAN模块、以太网模块、JTAG模块和串口。电源模块用于输入5 V电压，提供3.3 V和1.8 V输出的直流供电。CAN模块用来收集和发送CAN总线上传输的数据，以太网模块用来连接互联网和硬件系统，JTAG和串口用来开发、调试和后期维护嵌入式服务器电路板，这些模块都是为了满足后续软件实现交叉编译方式而加入的。嵌入式服务器的硬件系统结构图如图2所示。
3 系统软件设计
本课题在设计远程监控平台的过程中，涉及到很多步骤，综合起来主要有五大阶段，分别为。
（1）需求分析阶段。在该阶段中，可以比较准确、及时地了解并分析用户的某些需求，因此它是远程监控平台设计过程中最基础的阶段，同时也是必不可少的。
（2）总体设计阶段。通过对前一阶段获取的用户需求加以综合、归纳与整理，形成一个与具体系统相独立的总概念模型，它是整个远程监控平台设计的关键阶段。
（3）各个部分具体实现阶段。在该阶段中，借助具体的开发语言、工具及运行环境，并依据总体设计的结构达到预期目标，同时建立各部分对应实现的功能，并对应用程序进行多次运行和调试，直到无误为止。
（4）系统集成阶段。这部分的主要工作是是对各部分实现的功能进行系统集成和整体测试，并根据测试所得结果进行相应的修改和完善，修改完毕之后再次试运行。
（5）系统运行与维护阶段。再次试运行成功以后，即可进行正式运行操作，整个系统在运行的过程中，很可能会出现一系列错误或非错误但不完善的问题，必须针对这些问题进行修改和调整将其全部解决。如图3所示。
在连接创建的过程中，必须与嵌入式服务器的网络进行连接，只有这样，这两者之间才有可能正常通信，如果两者未建立连接关系，则通信失败。正确连接之后，下一步的工作是获取现场设备的运行状态信息，这样正确设计接收模块就显得尤为重要，使用Socket来接收数据需要下面三个步骤：（1）监听网络，同意网络连接申请（即连接）。（2）获取用于接收数据的Socket实例以接收远程主机发送来的控制码等数据信息。（3）根据远程主机发送来的控制码，断开网络连接，并将资源进行清除。接收数据流程图如图4所示。
4 结语
在课题中，把CAN总线和嵌入式因特网技术结合之后应用到远程监控系统中，从而使得测控网络的全分散、全数字化得以实现，此外，它还解决了因特网和现场底层设备的无缝连接问题。在此过程中，远程监控平台通过嵌入式服务器对CAN总线上的智能设备进行访问，记录其在各个时刻的控制运行状态和参数，并把所获得的数据录入到数据库中以便于后续访问和获取。此外，网络数据库还支持智能CAN节点的动态配置与重构。
参考文献
[1]任明伟.基于ARM的嵌入式视频采集与远程传输系统的设计与实现[D].河北大学硕士论文，2011.
[2]王天辉.基于ARM嵌入式网关的设计[D].河北大学硕士论文，2009.
[3]苏海霞.基于Internet的自动化设备远程监控系统设计[D].河北大学硕士论文，2010.