互聯(lián)網(wǎng)溫濕度分布式監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)分析

楊豐華，沈綠楠

（1.聯(lián)想移動互聯(lián)科技（廈門）有限公司，福建 廈門 361005；2.廈門大學(xué)，福建 廈門 361005）

互聯(lián)網(wǎng)溫濕度分布式監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)分析

楊豐華1，沈綠楠2

（1.聯(lián)想移動互聯(lián)科技（廈門）有限公司，福建 廈門 361005；2.廈門大學(xué)，福建 廈門 361005）

傳統(tǒng)的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方式已經(jīng)無法滿足其實(shí)際發(fā)展需求，相關(guān)部門需要積極應(yīng)用現(xiàn)代化分布式的監(jiān)控方式，文章通過對互聯(lián)網(wǎng)溫濕度分布式監(jiān)控系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計，進(jìn)而對監(jiān)控中心與軟件進(jìn)行設(shè)計，創(chuàng)新設(shè)計方式，提高系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，優(yōu)化工作機(jī)制。

互聯(lián)網(wǎng)；溫濕度分布式監(jiān)控系統(tǒng)；應(yīng)用措施

1 互聯(lián)網(wǎng)溫濕度分布式監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計措施

當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際使用中還存在一些問題，難以保證其使用效果，無法利用科學(xué)的方式對其進(jìn)行處理。因此，需要積極應(yīng)用先進(jìn)的溫濕度分布式監(jiān)控系統(tǒng)，對其進(jìn)行全面的設(shè)計處理。

首先，需要制定完善的多路溫濕度模擬量系統(tǒng)，使用溫濕度變送器設(shè)備，將其轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量，利用總線傳輸方式，將其傳輸?shù)街骺刂破飨到y(tǒng)中。然后通過主控制器系統(tǒng)，對互聯(lián)網(wǎng)的溫濕度進(jìn)行集中的監(jiān)控處理，保證可以將數(shù)據(jù)信息動態(tài)化地上傳到主控計算機(jī)設(shè)備中。需要利用主控計算機(jī)設(shè)備中的監(jiān)控軟件，對溫濕度的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行儲存，科學(xué)設(shè)計數(shù)據(jù)查詢口，保證監(jiān)控部門可以更好地查詢數(shù)據(jù)信息。

其次，需要通過溫濕度變送器設(shè)備，對溫度進(jìn)行全面的檢測，將模擬量轉(zhuǎn)變成為數(shù)字量，直接傳輸?shù)街骺刂破髟O(shè)備中。同時，需要在主控制器設(shè)備中，全面設(shè)計以太網(wǎng)協(xié)議，將其作為通信轉(zhuǎn)換設(shè)備，以便于開展相關(guān)控制活動。對于分布式系統(tǒng)而言，就是由多個主控制器設(shè)備組合而成，在集中管理的情況下，可以對互聯(lián)網(wǎng)各個系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，保證溫濕度監(jiān)控工作的全面性與可靠性，逐漸提高系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。因此，在實(shí)際設(shè)計的過程中，需要引入多臺主控制器設(shè)備，利用多級分布設(shè)計方式對其進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)溫濕度監(jiān)控工作。

2 硬件設(shè)計措施

在應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)溫濕度分布式監(jiān)控系統(tǒng)期間，需要做好硬件設(shè)計工作，按照相關(guān)要求，選擇數(shù)據(jù)采集卡硬件，基于PC總線的板卡種類很多，其分類方法也有很多種。按照板卡處理信號的不同可以分為模擬量輸入板卡（A/D卡）、模擬量輸出板卡（D/A卡）、開關(guān)量輸入板卡、開關(guān)量輸出板卡、脈沖量輸入板卡、多功能板卡等。其中多功能板卡可以集成多個功能，如數(shù)字量輸入/輸出板卡將模擬量輸入和數(shù)字量輸入/輸出集成在同一張卡上。根據(jù)總線的不同，可分為PXI/ CPCI板卡和PCI板卡。具體設(shè)計措施包括以下兩點(diǎn)。

2.1 變送器設(shè)施的設(shè)計措施

溫濕度變送器設(shè)備主要包括：單機(jī)片部件、溫度檢測芯片部件、濕度檢測芯片部件、加熱與制冷繼電器部件等。在實(shí)際設(shè)計期間，相關(guān)設(shè)計者需要根據(jù)相關(guān)要求，對其進(jìn)行全面的處理。首先，需要將檢測數(shù)據(jù)結(jié)果傳輸?shù)綔囟葯z測芯片部件與濕度電容部件中，通過模擬量的轉(zhuǎn)換，將其換為數(shù)字信號，然后將其傳輸?shù)浆F(xiàn)場總線控制器中。其次，主控制器在接收數(shù)據(jù)之后，需要發(fā)出指令，對各類繼電器設(shè)備進(jìn)行全面的管理與控制，保證溫濕度控制工作滿足相關(guān)規(guī)定。同時，在實(shí)際控制工作中，需要對繼電器控制設(shè)備開關(guān)部分進(jìn)行全面的設(shè)計，保證其控制質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)定。

2.2 主控制器的設(shè)計措施

主控制器設(shè)備屬于系統(tǒng)的核心通信結(jié)構(gòu)，也是分布式監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。因此，在實(shí)際設(shè)計期間，需要針對單機(jī)片部件、時鐘芯片部件等進(jìn)行全面的處理，保證設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)定。首先，需要利用主控制器設(shè)備對溫濕度變動器進(jìn)行處理，在二者相互連接的情況下，將接頭接入以太網(wǎng)，保證工作質(zhì)量。同時，可以選擇微控制器單機(jī)片開展相關(guān)管理與控制工作，在接入嵌入式協(xié)議的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行簡化處理，因此提高UDP協(xié)議的可靠性與準(zhǔn)確性。其次，需要將主控制器與計算機(jī)設(shè)備連接在一起，利用IP協(xié)議的方式，將系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)相互銜接，利用主控制器的協(xié)議共享方式，實(shí)現(xiàn)無線通信工作。在此期間，需要對主控制器中的以太網(wǎng)部件進(jìn)行更換處理，利用無線模塊開展相關(guān)工作，不需要對變送器設(shè)備進(jìn)行改變，在降低成本的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)其擴(kuò)展效果。

3 軟件設(shè)計措施

在設(shè)計互聯(lián)網(wǎng)溫濕度分布式監(jiān)控系統(tǒng)軟件的過程中，需要制定完善的設(shè)計方案，做好管理軟件與監(jiān)控中心軟件的設(shè)計工作，保證其使用質(zhì)量滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，逐漸優(yōu)化工作機(jī)制，使其向著更好的方向進(jìn)步。具體設(shè)計措施包括以下幾點(diǎn)。

3.1 監(jiān)控管理軟件的設(shè)計措施

對于監(jiān)控系統(tǒng)而言，監(jiān)控管理軟件較為重要，屬于整個系統(tǒng)的核心體系，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的處理。設(shè)計者需要根據(jù)相關(guān)設(shè)計要求，科學(xué)建設(shè)溫濕度監(jiān)控模塊、查詢統(tǒng)計與遠(yuǎn)程模塊、互聯(lián)網(wǎng)接口模塊等，保證軟件系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量滿足相關(guān)規(guī)定。

對于主控計算機(jī)設(shè)備而言，可以將其與多個主控制器設(shè)備相互連接，為了保證連接效果，設(shè)計者需要對通信協(xié)議進(jìn)行全面的改善，利用UDP，IP協(xié)議的改善方式，提高通信效果。在此期間，設(shè)計者需要科學(xué)設(shè)計后臺管理軟件系統(tǒng)，在其中設(shè)置主控制器設(shè)備與計算機(jī)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，保證可以實(shí)時獲取互聯(lián)網(wǎng)溫濕度數(shù)據(jù)信息，以便于對其進(jìn)行處理。設(shè)計者需要完善監(jiān)控管理軟件的功能。首先，需要將其與主控制器之間相互連接，實(shí)現(xiàn)智能化設(shè)備通信協(xié)議，在實(shí)時通信的情況下，更好地控制與管理主控制器設(shè)備。其次，此類系統(tǒng)可以對主控制器設(shè)備進(jìn)行全面管理，并對傳感器進(jìn)行控制。最后，可以對監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)與其歷史數(shù)據(jù)等進(jìn)行公開化處理，面向用戶顯示各類信息。

3.2 監(jiān)控中心軟件設(shè)計措施

在對監(jiān)控中心軟件進(jìn)行設(shè)計的過程中，設(shè)計者需要科學(xué)構(gòu)建主控計算機(jī)設(shè)備的構(gòu)架模式，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的監(jiān)控工作，在多級結(jié)構(gòu)分布式監(jiān)控的情況下，提高系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定性。首先，設(shè)計者需要科學(xué)開展主控制器嵌入式的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計工作，建立獨(dú)立的監(jiān)控管理機(jī)制。其次，需要設(shè)計監(jiān)控中心系統(tǒng)，保證其工作質(zhì)量滿足相關(guān)規(guī)定。對于主控制器監(jiān)控系統(tǒng)而言，需要將其與計算機(jī)設(shè)備聯(lián)系在一起，設(shè)計專門的管理軟件與中心軟件，保證可以實(shí)時對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)督與控制，獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，在計算機(jī)設(shè)備與監(jiān)控中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互的情況下，對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時地處理，逐漸提高監(jiān)控中心軟件系統(tǒng)的建設(shè)效果。

對于監(jiān)控中心軟件而言，需要設(shè)計者全面分析其設(shè)計要求，根據(jù)監(jiān)控管理軟件架構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，全面開展監(jiān)控中心系統(tǒng)的設(shè)計工作。在此期間，需要保證軟件使用中，不能直接與主控制器設(shè)備交互信息，只能與監(jiān)控管理軟件系統(tǒng)之間交互數(shù)據(jù)，全面完成分布式的監(jiān)控任務(wù)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。且在構(gòu)架模式中，需要針對監(jiān)控管理軟件進(jìn)行分析，可以有效增強(qiáng)其工作成效。同時，需要利用科學(xué)的方式將其與主控計算機(jī)設(shè)備的工作模式相互比較，在全面比較的情況下，可以及時發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，采取有效措施解決問題。例如：主控計算機(jī)設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中，在接收溫濕度變送器設(shè)備數(shù)據(jù)之后，可以立即將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心服務(wù)器系統(tǒng)中，同時，可以在全面解析數(shù)據(jù)之后對監(jiān)控中心軟件下達(dá)命令，保證指令工作效果。

3.3 通信協(xié)議的設(shè)計措施

對于主控制器而言，需要科學(xué)開展通信協(xié)議的設(shè)計工作，保證系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。在設(shè)計通信協(xié)議期間，可以利用MODBUS通信協(xié)議與嵌入式的IP通信協(xié)議對其進(jìn)行處理，獲取智能化的設(shè)備協(xié)議。設(shè)計者可以將MODBUS通信協(xié)議與總線連接在一起，以便于對變送器設(shè)備進(jìn)行處理。在設(shè)計主控計算機(jī)設(shè)備與控制器設(shè)備之間的通信協(xié)議期間，需要科學(xué)應(yīng)用IP通信協(xié)議的設(shè)計方式對其進(jìn)行處理，在全面控制的情況下，提高設(shè)備的使用質(zhì)量與可靠性。同時，可以利用智能化設(shè)備協(xié)議方式，開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，提高產(chǎn)品通用性與可靠性。例如：設(shè)計者將智能化的設(shè)備協(xié)議與主控計算機(jī)設(shè)備、控制器設(shè)備連接在一起，提高其通信質(zhì)量。另外，可以將控制器作為協(xié)議轉(zhuǎn)換器，以便于對互聯(lián)網(wǎng)溫濕度進(jìn)行全面監(jiān)控。

3.4 溫度控制實(shí)際流程

在互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)溫度過高現(xiàn)象的時候，就會將信號反饋到監(jiān)管中心，由監(jiān)管中心對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，然后將其傳遞到軟件中心，在軟件中心做出決策之后，將數(shù)據(jù)傳遞到主控制器與計算機(jī)系統(tǒng)中，在最短時間之內(nèi)查明互聯(lián)網(wǎng)溫濕度過高的原因，采取有效措施對其進(jìn)行處理。相關(guān)機(jī)構(gòu)需要科學(xué)應(yīng)用monitor與control軟件系統(tǒng)，合理開展監(jiān)控活動，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效果。在實(shí)際控制期間，需要通過數(shù)據(jù)的收集，對系統(tǒng)運(yùn)行溫濕度進(jìn)行判斷，及時開展反饋活動，利用反饋方式對其進(jìn)行處理，提高系統(tǒng)的建設(shè)質(zhì)量。

3.5 監(jiān)控軟件與監(jiān)控中心的關(guān)系

監(jiān)控軟件與監(jiān)控中心之間呈現(xiàn)相輔相成的關(guān)系，在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的過程中，可以支持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。二者之間在連接之后，形成一個整體，主要內(nèi)容較為豐富，可以通過科學(xué)的方式對其進(jìn)行處理。在檢測期間，互聯(lián)網(wǎng)溫度檢測結(jié)果為30 ℃，濕度檢測結(jié)構(gòu)為20%，需要對其進(jìn)行全面處理，提高系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。

4 結(jié)語

在互聯(lián)網(wǎng)溫濕度分布式監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際設(shè)計的過程中，相關(guān)部門需要制定完善的設(shè)計方案，根據(jù)相關(guān)要求，全面開展審核與管理工作，保證軟硬件設(shè)計質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)定，通過監(jiān)控中心軟件與管理系統(tǒng)，對其進(jìn)行全面控制，增強(qiáng)系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

[1]劉明，方嬌莉，尹業(yè)華，等.基于互聯(lián)網(wǎng)的溫濕度分布式監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].信息技術(shù)，2013（11）：103-105，113.

[2]楊洪濤，牛明強(qiáng)，王嵐晶，等.基于LabVIEW和物聯(lián)網(wǎng)的分布式家庭智能監(jiān)控系統(tǒng)[J].安徽理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013（4）：55-61.

[3]梁影.醫(yī)用多點(diǎn)冷藏監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用研究[C].武漢：2013中華醫(yī)學(xué)會醫(yī)學(xué)工程學(xué)分會學(xué)術(shù)年會，2013.

Realization analysis of temperature and humidity distributed monitoring system of Internet

Yang Fenghua1, Shen Lyunan2
（1.Lenovo Mobile Internet Technology（Xiamen）Co., Ltd., Xiamen 361005, China; 2.Xiamen University, Xiamen 361005, China）

The construction methods of traditional temperature and humidity monitoring system has been unable to meet its actual development needs, the relevant departments need to actively apply the modern distributed monitoring methods. This paper designs the hardware and software of temperature and humidity distributed monitoring system of Internet, and then designs the monitoring center and software, innovates the design method, so as to improve the running quality of the system and optimize the working mechanism.

Internet; temperature and humidity distributed monitoring system; application measures

楊豐華（1982— ），男，河南信陽人，碩士，中級工程師；研究方向：嵌入式系統(tǒng)。