遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是信息網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的產(chǎn)物，它通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)和Internet，把分布于各地的智能儀表系統(tǒng)互聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備間的遠(yuǎn)程信息交互，完成遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制任務(wù)。將Web技術(shù)應(yīng)用到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，可以提供比傳統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控更為強(qiáng)大的功能。用戶只需要通過(guò)普通的瀏覽器，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備的監(jiān)視、控制、診斷、測(cè)試和配置。借助以太網(wǎng)和Internet技術(shù)，把嵌入式系統(tǒng)連接到Internet上，就可以方便、低廉地把信息傳送到世界的任何一個(gè)地方。本文將利用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)和遠(yuǎn)程通信技術(shù)將遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用于通信電源控制的領(lǐng)域。

　　1  動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)的分析

　　動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)，簡(jiǎn)稱DDE，是一種Windows系統(tǒng)中進(jìn)程間的通信機(jī)制，建立在Windows 內(nèi)部的消息處理機(jī)上，其實(shí)質(zhì)為各應(yīng)用程序間通過(guò)共享內(nèi)存來(lái)交換信息。

　　目前，很多的工控軟件如iFix、RSVIEW32都支持DDE 功能。通過(guò)DDE 功能實(shí)現(xiàn)組態(tài)軟件與其它應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)交換，可以擴(kuò)展組態(tài)軟件的功能。Net-DDE 可以擴(kuò)展組態(tài)軟件的網(wǎng)絡(luò)功能，在Web中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。iFix 軟件使用操作系統(tǒng)提供的NetDDE服務(wù)器與客戶支持，用NetDDE 從一個(gè)遠(yuǎn)程DDE 服務(wù)器中獲取信息，NetDDE 地址語(yǔ)言不同于普通的DDE 編址，通過(guò)NetDDE 用于傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的語(yǔ)法為:

　　這里的computername 是服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)或工作站的名字，NetDDE＄是保留名，它確定用Net-DDE 進(jìn)行能夠數(shù)據(jù)傳輸，Netshare 是共享名，代表一組本地的應(yīng)用程序名& 主題名。項(xiàng)是用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)莫?dú)立部分。本系統(tǒng)用iFix 作為服務(wù)器，NetDDE 的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)語(yǔ)法*享名為"＄DMDATA.DDE"，在共享名中應(yīng)用程序的名字DMDDE，主題的名字為DATA。

　　2  遠(yuǎn)程通信技術(shù)的分析

　　TCP/IP通信協(xié)議是一套工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，它是Internet最基本的協(xié)議，以它為基礎(chǔ)組建的Internet是目前國(guó)際上規(guī)模最大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，Internet的廣泛應(yīng)用，使得TCP/IP成了事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP實(shí)際上是由不同層次上的多個(gè)協(xié)議組合而成的協(xié)議組。

　　其協(xié)議族層次如圖1 所示。

　　其中TCP (TransmissiON Control Protocol ，傳輸控制通信協(xié)議)、UDP (User Datagram Protocol ，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)是TCP/IP在傳輸層上的協(xié)議都使用IP作為網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議。

　　當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅鼙仨氉屛挥跀?shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾浴⒖煽刂菩院涂煽啃詴r(shí)，TCP 協(xié)議是當(dāng)然的選擇。例如文件傳輸、遠(yuǎn)程登陸等;當(dāng)強(qiáng)調(diào)傳輸性能而不是數(shù)據(jù)的完整性時(shí)，例如音頻、多媒體應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢等，可靠性由應(yīng)用程序提供，高效率的UDP 是最好的選擇。

圖1  TCP/IP協(xié)議圖

　　3  通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　對(duì)于通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控中心人員而言，能方便地將自己的控制信息實(shí)時(shí)地傳遞給所關(guān)心的設(shè)備，并以直觀、快捷的方式獲取所關(guān)心設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù)和信息是最理想的。因此，本文主要分析了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。

　　3 .1  硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　本文設(shè)計(jì)的的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2 所示。系統(tǒng)的硬件主要由兩大部分組成:嵌入式Web服務(wù)器、底層傳感器和控制器設(shè)備。嵌入式Web服務(wù)器是硬件系統(tǒng)的核心。上層瀏覽器與嵌入式Web服務(wù)器之間是基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信，底層嵌入式Web服務(wù)器與設(shè)備之間的通信都是以嵌入式Web服務(wù)器為核心的，并且由嵌入式Web服務(wù)器將上層與傳感器和控制器設(shè)備通信聯(lián)系在一起，構(gòu)成一個(gè)能實(shí)現(xiàn)完整功能的系統(tǒng)。

　　傳感器對(duì)被控對(duì)象的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)Web服務(wù)器將狀態(tài)信息反饋給用戶?？刂破鹘邮誛eb服務(wù)器發(fā)給它的命令信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。以嵌入式Web服務(wù)器為節(jié)點(diǎn)，將嵌入式Web服務(wù)器通過(guò)RJ45 接入局域網(wǎng)，再為每個(gè)嵌入式Web服務(wù)器分配一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)私有的IP 地址，可以實(shí)現(xiàn)在局域網(wǎng)內(nèi)訪問(wèn)每個(gè)嵌入式Web服務(wù)器，從而對(duì)它下面的設(shè)備或過(guò)程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　　欲實(shí)現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)*問(wèn)嵌入式Web服務(wù)器，現(xiàn)場(chǎng)局域網(wǎng)可以通過(guò)ADSL 專線、DDN 數(shù)據(jù)專線、ATM寬帶接入等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，這樣就能獲取一個(gè)或一組真實(shí)的InternetIP 地址(固定IP)，為每個(gè)嵌入式Web服務(wù)器分配一個(gè)固定IP 地址，即可在遠(yuǎn)程訪問(wèn)這些嵌入式Web服務(wù)器。此種Internet接入方式的缺點(diǎn)是IP 地址的需求量非常大，成本很高。比較好的辦法是在現(xiàn)場(chǎng)連成局域網(wǎng)，通過(guò)網(wǎng)關(guān)(Gateway)與外部連接。這樣，內(nèi)部嵌入式Web服務(wù)器及其下面的子系統(tǒng)與外部Internet就隔離開來(lái)，對(duì)系統(tǒng)的安全提供了保障。網(wǎng)關(guān)功能類似一個(gè)路由器，這種網(wǎng)關(guān)不用PC資源，要求比較簡(jiǎn)潔，用戶可以在遠(yuǎn)程用瀏覽器通過(guò)網(wǎng)關(guān)與嵌入式Web服務(wù)器連接，這樣可以遠(yuǎn)程控制各個(gè)嵌入式Web服務(wù)器。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)局域網(wǎng)上也可以掛接多個(gè)用戶瀏覽器，可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)設(shè)備或過(guò)程的工作狀態(tài)。

圖2  基于嵌入式Web服務(wù)器的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

　　3.2軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)任務(wù)包括嵌入式Web服務(wù)器程序設(shè)計(jì)和網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)。其中主要是嵌入式Web服務(wù)器程序設(shè)計(jì)。此程序包括以下幾個(gè)組成部分:系統(tǒng)定義與設(shè)置(包括開發(fā)工具的設(shè)置、方式地址、條件定義、變量、等式、宏定義等)、中斷服務(wù)程序、主程序和多個(gè)子程序。按功能分，主要分成以下幾大模塊:系統(tǒng)初始化模塊、TCP/IP協(xié)議棧模塊、Internet通信應(yīng)用程序模塊、底層設(shè)備通信模塊、中斷服務(wù)程序模塊。由于系統(tǒng)要完成控制與狀態(tài)監(jiān)測(cè)這兩個(gè)主要功能，數(shù)據(jù)通信是雙向的，所以Internet通信應(yīng)用程序模塊、底層設(shè)備通信模塊、中斷服務(wù)程序模塊又各自劃分兩個(gè)子模塊。

　　系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖3 所示。

圖3  系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖

　　為了說(shuō)明原理而避免重復(fù)描述，下面的設(shè)計(jì)中，底層設(shè)備專指智能傳感器和控制器。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，這由系統(tǒng)初始化模塊完成。TCP/IP協(xié)議棧是本軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，其它所有模塊均建立在此基礎(chǔ)上。欲實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶對(duì)設(shè)備的控制，需要如下軟件模塊:Web服務(wù)器接收遠(yuǎn)程控制命令模塊，Web服務(wù)器向底層設(shè)備發(fā)控制命令模塊，中斷服務(wù)程序發(fā)送信息模塊。Web服務(wù)器接收遠(yuǎn)程控制命令模塊是Internet通信應(yīng)用程序模塊的一個(gè)子模塊。嵌入式Web服務(wù)器通過(guò)此模塊接收遠(yuǎn)程用戶發(fā)出的控制命令。之后，系統(tǒng)調(diào)用Web服務(wù)器向底層設(shè)備發(fā)送控制命令模塊。此模塊是底層設(shè)備通信模塊的一個(gè)子模塊。例如:欲實(shí)現(xiàn)對(duì)某被控對(duì)象的遠(yuǎn)程控制，要求嵌入式Web服務(wù)器向控制器發(fā)送命令和數(shù)據(jù)，控制器接收到正確的命令和數(shù)據(jù)后執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)該被控對(duì)象進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的目的。在嵌入式Web服務(wù)器與底層設(shè)備進(jìn)行通信時(shí)，需要以固定的時(shí)間間隔重復(fù)執(zhí)行中斷服務(wù)程序，實(shí)現(xiàn)以固定的波特率收發(fā)數(shù)據(jù)。在Web服務(wù)器向底層設(shè)備發(fā)送控制命令時(shí)，多次執(zhí)行的是中斷服務(wù)程序發(fā)送信息模塊，它是中斷服務(wù)程序的一個(gè)子模塊。

　　欲將底層設(shè)備的狀態(tài)信息發(fā)送給遠(yuǎn)程的用戶，需要如下軟件模塊:中斷服務(wù)程序接收信息模塊，Web服務(wù)器接收底層設(shè)備反饋信息模塊，Web服務(wù)器向遠(yuǎn)程用戶發(fā)送信息模塊。在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶對(duì)被控對(duì)象的監(jiān)測(cè)與控制時(shí)，嵌入式Web服務(wù)器對(duì)底層設(shè)備發(fā)出的狀態(tài)信息與通信成敗信息進(jìn)行接收、識(shí)別與處理，這由Web服務(wù)器監(jiān)測(cè)底層設(shè)備的信息來(lái)實(shí)現(xiàn)。而中斷服務(wù)程序接收信息模塊是用來(lái)以固定的格式和波特率接收底層設(shè)備發(fā)出的信息。嵌入式Web服務(wù)器檢測(cè)出底層設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)后，應(yīng)能將控制成敗信息和設(shè)備狀態(tài)信息反饋給遠(yuǎn)程用戶，代表設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)的指示開關(guān)狀態(tài)應(yīng)正確，這由Web服務(wù)器向遠(yuǎn)程用戶發(fā)送信息模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　4  小 結(jié)

　　本文全面介紹了基于Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的信息通信、數(shù)據(jù)交換和總體設(shè)計(jì)方案，利用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)的遠(yuǎn)程通信技術(shù)設(shè)計(jì)了基于Web平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式，充分體現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控的特點(diǎn)。