基于云平臺的遠(yuǎn)程環(huán)保在線監(jiān)測系統(tǒng)研究及實(shí)現(xiàn)

岑曦，羅曉瓊

（百色職業(yè)學(xué)院，廣西百色，533000）

0 引言

在科學(xué)技術(shù)文明發(fā)展的推動(dòng)下，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)廣泛的融入到各個(gè)領(lǐng)域，而且在線監(jiān)測系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，云計(jì)算技術(shù)的有效結(jié)合越來越密切，但由于傳統(tǒng)在線監(jiān)測系統(tǒng)，通常部署在工業(yè)現(xiàn)場。在實(shí)際運(yùn)行的過程中，受到的影響現(xiàn)在要嚴(yán)重，為了能夠有效解決這些不足，并使得其范圍更為廣泛，則應(yīng)該加強(qiáng)對遠(yuǎn)程環(huán)保在線監(jiān)測系統(tǒng)研究的重視，并通過云平臺的建立，有效的將其伸縮性及高效性特點(diǎn)發(fā)揮，從而能夠建立數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)分布式處理等各個(gè)環(huán)節(jié)工作，最大化發(fā)揮云平臺在線監(jiān)測系統(tǒng)的效果。

1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

云平臺環(huán)保遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)，主要分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層，而且傳統(tǒng)架構(gòu)主要是對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，傳輸監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)受多種因素影響，導(dǎo)致其具有一定的局限性，不利于各項(xiàng)工作的完善與創(chuàng)新（圖1為系統(tǒng)總體架構(gòu)方案）。由于監(jiān)測系統(tǒng)涉及到的內(nèi)容相對比較多，儲存量也在不斷增大，對其需求必須要得到完善，避免承受能力無法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，而導(dǎo)致遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)受到一定的影響，而對于監(jiān)測本身并無要求來講，可以有效的依賴云平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的儲存及處理，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，從而避免產(chǎn)生較為嚴(yán)重的限制與影響。針對各個(gè)層級的應(yīng)用來講，還需要注重做好更為全面的分析，確保可以有效的對各項(xiàng)工作進(jìn)行完善，最大化發(fā)揮系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)的效果。首先，感知層現(xiàn)場傳感器將采集的水質(zhì)及臭氧發(fā)生器的數(shù)據(jù)通過OPC協(xié)議傳輸，并且在實(shí)際應(yīng)用的過程中，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。而針對網(wǎng)絡(luò)層來講，其在實(shí)際運(yùn)行的過程中主要涉及到數(shù)據(jù)儲存的處理，而且通過云服務(wù)器中數(shù)據(jù)庫的儲存，可以掌握各項(xiàng)歷史數(shù)據(jù)，為后續(xù)的應(yīng)用提供工作幫助。對于應(yīng)用層來講，可以在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上對各項(xiàng)工作進(jìn)行分析，并有效的進(jìn)行整體優(yōu)化，為后續(xù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)打下良好基礎(chǔ)，避免受到一定的限制而導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行[1]。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)方案

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

■2.1 現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)

現(xiàn)場數(shù)據(jù)需要通過OPC協(xié)議作為數(shù)據(jù)采集協(xié)議，并通過OPC服務(wù)器傳輸數(shù)據(jù)，通過采用所開發(fā)的客戶端對各環(huán)節(jié)工作進(jìn)行優(yōu)化，這樣可以最大化發(fā)揮系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效果，解決傳統(tǒng)系統(tǒng)運(yùn)行所面臨的問題，而且在此環(huán)節(jié)實(shí)際開展設(shè)計(jì)的過程中，還需要對各層協(xié)議內(nèi)容有了一定了解，通過現(xiàn)場布設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至云平臺當(dāng)中來實(shí)現(xiàn)環(huán)保遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)都要完善，而針對數(shù)據(jù)采用TCP套接字進(jìn)行傳輸，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)完成傳輸?shù)耐瑫r(shí)，還可以接電話和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男Ч?，這樣可以從底層設(shè)備采集使用套接字進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而能夠交數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨⒗镌艻P地址當(dāng)中，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析及解析處理，并且可以將數(shù)據(jù)儲存到阿里云數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。

■2.2 阿里云數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的儲存，涉及到的內(nèi)容相對較多，而且需要依賴于云平臺數(shù)據(jù)庫，使用云平臺數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及儲存，可以有效保障數(shù)據(jù)儲存的效果，為數(shù)據(jù)增加了基礎(chǔ)平臺，從而能夠保證數(shù)據(jù)在后續(xù)應(yīng)用管理的過程中效果最大化發(fā)揮。而且在查詢的過程中，可以直接在服務(wù)器對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，遠(yuǎn)程客戶端需要客戶對數(shù)據(jù)直接進(jìn)行讀取，并且在實(shí)際應(yīng)用的過程中還需要注重分析，確保可以在現(xiàn)有的基礎(chǔ)，做好更全面的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的有效設(shè)計(jì)。不僅如此，針對阿里云數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)來講，需要涉及到較多的技術(shù)，而且在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中必須要注重各個(gè)界面的優(yōu)化，這樣可以確保在數(shù)據(jù)不斷增加的背景下能夠有效保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)的高效性[2]。

圖2 主要設(shè)計(jì)思路

3 系統(tǒng)的顯示設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的顯示界面在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，根據(jù)實(shí)際情況合理的運(yùn)用多種界面設(shè)計(jì)模式，這樣可以通過云平臺可視化服務(wù)，直接在瀏覽器輸入網(wǎng)址登錄后進(jìn)行觀測，從而能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行全面測試，并有助于運(yùn)用到日后的環(huán)境監(jiān)測及保護(hù)當(dāng)中。而針對多種見面的運(yùn)用來講，可以根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，完全模擬工業(yè)現(xiàn)場的實(shí)際情況，從而能夠通過報(bào)警歷史數(shù)據(jù)查詢及數(shù)據(jù)的優(yōu)化等各環(huán)節(jié)工作，最大化保證數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的高效性，減少多元化因素影響的同時(shí)，可以全面發(fā)揮，保證界面設(shè)計(jì)能夠?yàn)楹罄m(xù)工作的運(yùn)行提供工作幫助。

■3.1 可視化界面設(shè)計(jì)

云平臺數(shù)據(jù)可視化作為便捷的現(xiàn)場數(shù)據(jù)可視化軟件可以有效的與阿里云服務(wù)器數(shù)據(jù)庫直接連接，但由于數(shù)據(jù)的傳輸作為云平臺服務(wù)器局域網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行，具有良好的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)，為工業(yè)現(xiàn)場監(jiān)控提供更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，而且在實(shí)際運(yùn)用多元化技術(shù)進(jìn)行插入語優(yōu)化的過程中，必須要對各項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的重視，這樣可以在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上對各項(xiàng)工作進(jìn)行全面分析，最大化發(fā)揮數(shù)據(jù)優(yōu)化的效果，而且在此環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，還應(yīng)該注重分析，掌握可視化界面設(shè)計(jì)過程中所面臨的問題，并在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化與創(chuàng)新。

■3.2 web界面設(shè)計(jì)

web界面設(shè)計(jì)主要就是在瀏覽器上完成，而且界面顯示過程，能夠更為準(zhǔn)確通過設(shè)計(jì)優(yōu)化可以與云數(shù)據(jù)庫，直接進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示，并且通過歷史數(shù)據(jù)的查詢報(bào)警，可以最大化完善各項(xiàng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用，減少多元化因素影響，為服務(wù)器的設(shè)計(jì)與日后優(yōu)化提供更多有力幫助，從而能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測[3]。

■3.3 服務(wù)器設(shè)計(jì)

由于系統(tǒng)的可靠性分析云平臺服務(wù)器在試運(yùn)營的過程中會受多元化因素影響，所以為了能夠防止云服務(wù)出現(xiàn)故障，則必須要建立一套完整的服務(wù)器，從而對各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)提出了更多要求，而且針對環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測來講，需要加強(qiáng)對污水處理在線監(jiān)控系統(tǒng)的重視，通過云平臺服務(wù)器的監(jiān)測若出現(xiàn)故障，則需要對數(shù)據(jù)采集儲存和客戶端數(shù)據(jù)讀取產(chǎn)生影響，導(dǎo)致在故障發(fā)生時(shí)客戶端讀取數(shù)據(jù)失敗，而且在短時(shí)間內(nèi)無法保證數(shù)據(jù)的有效儲存。所以，為了能夠有效解決數(shù)據(jù)讀取失敗這些問題，則必須要加強(qiáng)分析，確?？梢酝ㄟ^備用服務(wù)器的運(yùn)用，有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫，并加強(qiáng)對故障檢測的重視，確?？梢员Ｕ戏?wù)器，處于健康監(jiān)測的緩解，而且通過備用服務(wù)器可以對端口進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證數(shù)據(jù)的正常傳輸，避免產(chǎn)生消費(fèi)調(diào)研的影響，從而在端口監(jiān)測時(shí)發(fā)現(xiàn)web服務(wù)器是否處于正常狀態(tài)，一旦受到影響相對比較嚴(yán)重，需要根據(jù)實(shí)際情況對服務(wù)器進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移設(shè)置，并采用虛擬IP地址和IP地址映射的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)移，從而通過多種技術(shù)的優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的完善。除此之外，針對此環(huán)節(jié)工作的開展來講，由于具有一定的難度而且涉及到的技術(shù)相對比較多，所以工作人員在實(shí)際開展的過程中，需要加強(qiáng)對自身責(zé)任的重視，確?？梢匀嬲莆誻eb監(jiān)測展示設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的要點(diǎn)，并通過云計(jì)算和云平臺等關(guān)鍵技術(shù)的分析來保證系統(tǒng)設(shè)備，通信協(xié)議的高效性并通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)研究，最大化發(fā)揮各項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢，從而使得遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)得到保障。不僅如此，針對此環(huán)節(jié)都要設(shè)計(jì)來講，為了能夠有效實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，還應(yīng)該注重做好更為全面的分析，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上對當(dāng)前數(shù)據(jù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行優(yōu)化，最大化保障各項(xiàng)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定運(yùn)行，避免產(chǎn)生過于嚴(yán)重的影響而不利于后期設(shè)計(jì)工作的開展。

4 系統(tǒng)集成測試與實(shí)際應(yīng)用

■4.1 底層數(shù)據(jù)通信測試及應(yīng)用

為了能夠更加準(zhǔn)確的測試底層現(xiàn)場開發(fā)補(bǔ)錄數(shù)據(jù)的情況，在實(shí)際運(yùn)用的過程中可以通過模擬軟件向開發(fā)主張模擬發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣可以全面保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并通過主站程序代碼讀取從站地址、位置及設(shè)計(jì)編碼的情況進(jìn)行優(yōu)化，從而借助虛擬串口軟件，為主站和從站之間建立通訊，從而能夠掌握此環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)，提高系統(tǒng)應(yīng)用的效果。而且針對PC協(xié)議設(shè)備來講，在實(shí)際開發(fā)的過程中，可以通過PC客戶端來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并采用新型模擬器作為數(shù)據(jù)的提供，從而能夠保證數(shù)據(jù)研究的效果，解決各項(xiàng)工作開展所面臨的問題。

■4.2 云端服務(wù)器功能測試及應(yīng)用

針對云端服務(wù)器功能測試及應(yīng)用來講，為了能夠最大發(fā)揮應(yīng)用的效果，則必須要做好各位全面的分析，尤其針對自定義數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的通訊測試及應(yīng)用，針對項(xiàng)目現(xiàn)場設(shè)備個(gè)性化定制及開發(fā)，分析環(huán)保遠(yuǎn)程監(jiān)測在線系統(tǒng)的運(yùn)行情況，從而能夠通過有效的分析，從數(shù)據(jù)的整理及路由器將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫朔?wù)器當(dāng)中，這樣可以全面保證數(shù)據(jù)監(jiān)測的效果，而且通過連接成功會彈出數(shù)據(jù)顯示界面，這樣可以掌握各種傳感器、臭氧發(fā)生器及電源板的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而為接口測試提供有利幫助，保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)對穩(wěn)定運(yùn)行，減少多元化因素影響。除此之外，針對數(shù)據(jù)庫測試及應(yīng)用來講，由于此環(huán)節(jié)工作開展的過程中，需要云端服務(wù)器在接收到現(xiàn)場遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)之后對其進(jìn)行儲存，這樣可以將其準(zhǔn)確的保留到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，為后續(xù)的應(yīng)用提供的幫助。而且，針對web服務(wù)器功能檢測及應(yīng)用來講，不僅需要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上對其應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)還需要加強(qiáng)對未來工作展望的重視，由于在線監(jiān)測系統(tǒng)面臨著監(jiān)測對象企業(yè)分散數(shù)據(jù)的處理，而且對安全性有著一定的要求。所以，為了能夠全面保證系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性，則必須要做好更為全面的分析，更為徹底的實(shí)現(xiàn)分布式接入監(jiān)管，從而能夠整合開發(fā)一套具備兼容性和擴(kuò)展性的中間件，并且在監(jiān)測系統(tǒng)中加入監(jiān)控功能，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最完善，從而能夠利用云計(jì)算的特性被環(huán)保在線監(jiān)測系統(tǒng)的建立提供的幫助，而且系統(tǒng)數(shù)據(jù)流量正在不斷增大，通過云平臺對有效建立，可以實(shí)現(xiàn)云儲存及云計(jì)算服務(wù)的相結(jié)合，解決系統(tǒng)負(fù)載均勻、穩(wěn)定性、安全性等一系列性的問題。

5 結(jié)語

針對遠(yuǎn)程環(huán)保在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究，必須要基于云平臺開展研究，通過其實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫管理等各環(huán)節(jié)工作，而且對于遠(yuǎn)程在線監(jiān)測系統(tǒng)的創(chuàng)新，必須要合理的將分布式結(jié)構(gòu)及多種結(jié)構(gòu)融入到各環(huán)節(jié)，這樣可以最大化發(fā)揮技術(shù)設(shè)計(jì)的效果，從而能夠通過數(shù)據(jù)的采集，對環(huán)境保護(hù)在線監(jiān)測情況有著充足的了解，從而通過各項(xiàng)工作的落實(shí)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開放性特點(diǎn)增加系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，解決系統(tǒng)跨網(wǎng)所面臨的問題，使得數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性得到保障，為日后的順利運(yùn)行打下良好基礎(chǔ)，避免受到多種因素限制而導(dǎo)致系統(tǒng)應(yīng)用面臨更多問題。