基于物聯(lián)網(wǎng)的計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)研究

張 輝

（周口職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 周口 466000）

引言

基于物聯(lián)網(wǎng)的計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計過程中應(yīng)重點進行整體架構(gòu)、通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件的設(shè)計，開發(fā)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與數(shù)據(jù)讀取處理模塊、報警模塊等，提升計算機監(jiān)控系統(tǒng)運行水平，充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)中的作用。

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)就是進行物物相連的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將各類感知技術(shù)相互整合，通過傳感器技術(shù)實時性采集數(shù)據(jù)信息，將網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)作為載體，開發(fā)相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，通過互聯(lián)網(wǎng)將物體實時信息準(zhǔn)確傳遞，拓寬信息交互的范圍。同時物聯(lián)網(wǎng)還具備智能化處理特點，不僅可以進行傳感器的連接，還能有效進行物體控制，對各種類型的信息內(nèi)容都能有效分析和處理，確保能夠符合應(yīng)用要求[1]。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)整體架構(gòu)的設(shè)計

基于物聯(lián)網(wǎng)的計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計過程中應(yīng)重點進行系統(tǒng)整體架構(gòu)的設(shè)計，遵循實時性、可靠性、擴展性、經(jīng)濟性的基本原則，采用DCS技術(shù)確保系統(tǒng)能夠進行集中化管理與分散性控制，在各個監(jiān)控的區(qū)域設(shè)置數(shù)量、規(guī)格、性能符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，確保對每一類對象都能嚴(yán)格監(jiān)督，利用現(xiàn)代化的通信技術(shù)和設(shè)備、系統(tǒng)等傳輸相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，借助應(yīng)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(shù)、ISM無線技術(shù)與紅外技術(shù)等準(zhǔn)確采集監(jiān)控數(shù)據(jù)信息，有效控制對應(yīng)的器件，通過CAN總線和應(yīng)用軟件相互進行數(shù)據(jù)的交互，利用GSM模塊發(fā)送報警信息，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實時性、遠程性進行系統(tǒng)的控制。在整體系統(tǒng)框架中主要分為遠程訪問與控制層次、報警管理層次、數(shù)據(jù)庫管理層次、統(tǒng)計分析層次、權(quán)限管理層次，其中的報警管理層次主要就是報警等級的設(shè)置、報警處理，統(tǒng)計分析層次就是對歷史數(shù)據(jù)信息、實時性數(shù)據(jù)信息進行分析，做好數(shù)據(jù)報表的處理工作。權(quán)限管理的層次則是進行用戶權(quán)限方面的管理、系統(tǒng)參數(shù)與監(jiān)控對象參數(shù)的設(shè)置[2]。

2.2 數(shù)據(jù)感控裝置的設(shè)計

基于物聯(lián)網(wǎng)的計算機監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)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(shè)備達到預(yù)期的工作目的。

1）數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計。數(shù)據(jù)感知裝置中的數(shù)據(jù)采集模塊，主要設(shè)計合理的采集措施：其一，自助進行采集措施和模塊的設(shè)計。自主研發(fā)設(shè)計的數(shù)據(jù)采集模塊，可以將mcu設(shè)置成為芯片的部分，在芯片中設(shè)計A/D轉(zhuǎn)換模塊，通過CAN總線通信的形式采集電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)、功率數(shù)據(jù)等，同時采用超聲波采集模塊與微控芯片技術(shù)完善測距的功能，便于采集測距的數(shù)據(jù)信息[3]；其二，購買市場中的數(shù)據(jù)采集模塊，按照計算機監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用需求、功能需求等，購買市場中符合要求的數(shù)據(jù)采集模塊，提高數(shù)據(jù)采集的效果。

2）重點設(shè)計設(shè)備控制的模塊。由于以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的計算機監(jiān)控系統(tǒng)是利用感控層設(shè)備實現(xiàn)，設(shè)備控制模塊的控制功能，并且應(yīng)用層的軟件可通過CAN總線等通信技術(shù)發(fā)出控制命令，因此應(yīng)按照物聯(lián)網(wǎng)背景下的計算機監(jiān)控系統(tǒng)實際情況設(shè)計設(shè)備控制的模塊。首先，自主性進行設(shè)備控制功能的設(shè)計，利用先進的無線類型和有限類型技術(shù)措施進行處理，通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)將各類命令傳送到模塊內(nèi)部，之后模塊會對感知層次的設(shè)備進行有效控制。其次，可以購買市場領(lǐng)域中符合計算機監(jiān)控系統(tǒng)運行需求的設(shè)備控制模塊，在使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計計算機監(jiān)控系統(tǒng)的過程中進行設(shè)備控制模塊的自主研發(fā)設(shè)計。

2.3 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計

基于物聯(lián)網(wǎng)的計算機監(jiān)控系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)層次應(yīng)用作用在于為感控層次與應(yīng)用層次提供通信服務(wù)，為增強通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用效果應(yīng)做好以下設(shè)計工作：其一，合理設(shè)計遠程通信功能，采用現(xiàn)代化遠程通信軟件，利用互聯(lián)網(wǎng)進行遠程訪問，只需要將遠程通信軟件安裝在服務(wù)器上，即可利用現(xiàn)代化的瀏覽器設(shè)備全面查詢各類信息內(nèi)容和數(shù)據(jù)內(nèi)容；其二，應(yīng)重點針對傳感器節(jié)點進行設(shè)計，可將CAN總線設(shè)置在傳感器節(jié)點通信系統(tǒng)中，實現(xiàn)串行通信、雙向通信和多點通信的目的[4]。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的計算機監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)

3.1 監(jiān)控軟件的開發(fā)

采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，應(yīng)開發(fā)現(xiàn)代化的監(jiān)控軟件，確保監(jiān)控軟件直接面向系統(tǒng)管理工作人員、遠程用戶提供服務(wù)，直觀性顯示感控層設(shè)備數(shù)據(jù)信息，準(zhǔn)確反映感控層設(shè)備運作的狀況。

1）重點開發(fā)客戶端的軟件。首先，客戶端軟件應(yīng)具有動態(tài)化展現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的功用，其中的串口通信部分、通信的線路部分能夠向著下位機設(shè)備發(fā)送各類數(shù)據(jù)信息方面的請求，動態(tài)性進行信息的采集。其次，客戶端軟件應(yīng)具備歷史數(shù)據(jù)信息查詢功能顯示功能與報表導(dǎo)出功能，軟件系統(tǒng)能夠按照各類請求內(nèi)容進行數(shù)據(jù)的查詢，通過圖表和折線圖等各類方式等顯示歷史數(shù)據(jù)信息，將用戶所需要的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)出到表格內(nèi)，便于用戶進一步分析處理數(shù)據(jù)。最后，客戶端軟件應(yīng)具備系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定功能，可按照各類工作環(huán)境選擇感控層模塊，明確通信方式和協(xié)議，設(shè)定相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)、修改管控層器件的工作參數(shù)[5]。

2）數(shù)據(jù)庫軟件的開發(fā)。基于物聯(lián)網(wǎng)的計算機監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫屬于核心部分，合理開發(fā)數(shù)據(jù)庫軟件直接影響整體系統(tǒng)運行效果，因此在計算機監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)的過程中應(yīng)按照系統(tǒng)功能需求、數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)用途等，開發(fā)數(shù)據(jù)信息存儲類型、報警類型的軟件?？紤]到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部需要進行感控數(shù)據(jù)的存儲，而感控的設(shè)備可以感知的數(shù)據(jù)類型、規(guī)模等會直接影響整體系統(tǒng)的運用范圍，因此，可以按照具體的應(yīng)用對象，自由性選擇使用各類傳感器設(shè)備。

3.2 數(shù)據(jù)讀取和處理功能的開發(fā)

基于物聯(lián)網(wǎng)的計算機監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)的過程中，合理進行數(shù)據(jù)讀取和處理功能的開發(fā)勢在必行，從而實現(xiàn)功率數(shù)據(jù)、開關(guān)量數(shù)據(jù)等讀取、預(yù)處理。

1）數(shù)據(jù)讀取功能的開發(fā)。如若物聯(lián)網(wǎng)感知層的數(shù)據(jù)信息主要是利用自主設(shè)計的智能化傳感器節(jié)點采集處理，就要利用CAN總線網(wǎng)絡(luò)處置，通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議接收感控層的數(shù)據(jù)信息。如若數(shù)據(jù)信息是來源于數(shù)據(jù)采集的模塊，就應(yīng)先進行ActiveX控件的加載，之后將控件設(shè)置在程序界面內(nèi)，如代碼：

EDA9015.OpenPort（Val（TXTpORT），InputMode，Btl），EDA模塊串口設(shè)置

EDA9015.HEX_ReaDdataVal（TxtAddress），Val（TxtLc），EDA通信模式

其中的HEX_ReaDdata主要就是采用十六進制的通信方式，兩個參數(shù)分別就是模塊地質(zhì)和采集量程。在此過程中如果Val（TxtLc）是1，那么就代表著所讀取的類型屬于電壓數(shù)據(jù)值，范圍在0～1 V之間，如若數(shù)值是20，那么就代表著所讀取的類型是電流數(shù)據(jù)值，范圍是0～20 A，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(shù)據(jù)的采集操作。但是需要注意，EDA電流、電壓數(shù)據(jù)采集模塊，實踐過程中的數(shù)值是所讀取數(shù)值的兩倍，同時還需通過CAN總線網(wǎng)絡(luò)傳輸所采集的數(shù)據(jù)信息。

2）數(shù)據(jù)處理功能的開發(fā)。由于數(shù)據(jù)采集功能所收集的信息主要就是電壓類型和電流類型的數(shù)值，相關(guān)人員很難全面、快速掌握信息所表達的內(nèi)容，所以在整體系統(tǒng)開發(fā)期間，需要開發(fā)設(shè)置能夠進行數(shù)據(jù)的簡單處理系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)收集之前可以預(yù)先標(biāo)定其中的內(nèi)容，系統(tǒng)按照數(shù)值的標(biāo)定情況做出動作，例如：EDA數(shù)據(jù)采集模塊所獲得的信息內(nèi)容是電流類型的指標(biāo)，需要在其中設(shè)置傳感器設(shè)備，便于準(zhǔn)確、全面檢測分析溫度數(shù)據(jù)信息，如果在其中的信息內(nèi)顯示數(shù)據(jù)是7.652 mA，但是此類數(shù)據(jù)并非用戶所需要的溫度數(shù)據(jù)值，因此需要進行數(shù)據(jù)信息的預(yù)處理，按設(shè)置溫度和電流的轉(zhuǎn)換公式Tme=I*6.25-45（℃），在數(shù)據(jù)采集之前將數(shù)據(jù)標(biāo)定成為6.25，通過-45可以將溫度數(shù)值轉(zhuǎn)變成為2.825℃。當(dāng)前在EDA數(shù)據(jù)采集模塊應(yīng)用的過程中，可以進行電流模擬量、電壓模擬量的一次函數(shù)處理和二次函數(shù)處理，能夠滿足用戶的數(shù)據(jù)采集和處理分析的需求。

3.3 CAN總線通信功能的開發(fā)

當(dāng)前我國在汽車方面、醫(yī)療方面與工業(yè)自動化發(fā)展領(lǐng)域中已經(jīng)開始重點使用此類技術(shù)，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(lián)網(wǎng)的計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中使用的是CAN總線技術(shù)，能夠確保高優(yōu)先級數(shù)據(jù)信息優(yōu)先進行傳輸、低優(yōu)先等級數(shù)據(jù)信息暫時停止傳輸，按照技術(shù)應(yīng)用的此類特點可優(yōu)化改善下位機設(shè)備的布局形式，利用低地址也就是高優(yōu)先級的等級處理重要數(shù)據(jù)節(jié)點，保證重要數(shù)據(jù)信息能夠優(yōu)先進行傳輸。為充分發(fā)揮CAN總線技術(shù)的作用價值，應(yīng)積極開發(fā)相關(guān)的通信模塊，使用CAN2.0B版本的通信協(xié)議，其中涉及到的幀格式主要就是11位標(biāo)準(zhǔn)類型、29位擴展類型的兩種形式。通信功能開發(fā)的過程中優(yōu)先選擇應(yīng)用11位的標(biāo)準(zhǔn)類型幀格式，通過短幀進行數(shù)據(jù)信息的傳輸處理，每一幀的有效字節(jié)數(shù)量在0～8個之間，而由于每一幀的字節(jié)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(jié)尾的部分還能自動化進行校驗處理，可以降低數(shù)據(jù)傳輸問題的發(fā)生率，一旦某個節(jié)點發(fā)生了非常嚴(yán)重的錯誤，就能夠自動化將錯誤節(jié)點關(guān)閉，不會對其他節(jié)點的正常應(yīng)用造成不利影響。在應(yīng)用總線通信技術(shù)之前還需對系統(tǒng)全面進行初步處理，根據(jù)模塊的類型、通信狀況，科學(xué)設(shè)置驗收類型和掩蔽類型的碼值，然后配置相應(yīng)的寄存器，主要為：0X00000000和0XFFFFFFF，如果隱蔽碼值是1，那么就代表忽略這個位的濾波數(shù)據(jù)值，因此這個設(shè)置代表著可以接受全部數(shù)據(jù)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 報警功能的開發(fā)

報警功能指的就是利用某些頻率實現(xiàn)報警監(jiān)測的目的，有報警信息就能立即發(fā)出警報動作。在開發(fā)報警模塊的過程中，應(yīng)預(yù)先在報警提醒的模塊內(nèi)設(shè)置來源信息、動作信息、等級信息、內(nèi)容信息等，軟件可以自動化進行前期設(shè)置參數(shù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)內(nèi)容的對比研究，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)超出了參數(shù)或是低于參數(shù)，就可以按照具體的風(fēng)險等級情況做出相對應(yīng)的報警提醒。在GSM短信模塊開發(fā)的過程中，應(yīng)將其當(dāng)作報警模塊中的核心組成部分，GSM模塊可準(zhǔn)確調(diào)制所接收的數(shù)據(jù)信息，通過信令通道發(fā)送信息，在發(fā)送短信期間可利用信令通道直接創(chuàng)建連接，將短信內(nèi)容發(fā)送到預(yù)先設(shè)定的短信服務(wù)中心，最后發(fā)送給目標(biāo)用戶，做出相應(yīng)的處理。

4 結(jié)語

基于物聯(lián)網(wǎng)的計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的過程中，應(yīng)做好系統(tǒng)整體架構(gòu)的設(shè)計、數(shù)據(jù)感控裝置的設(shè)計、通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計等工作，同時還需按照計算機監(jiān)控系統(tǒng)的特點和情況，開發(fā)報警模塊、監(jiān)控軟件，增強計算機監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用性能。