基于网络的远程测控系统的研究

1 引 言

随着电子通信技术和计算机网络技术的不断发展，控制系统的结构逐步由集中控制系统转向以网络技术为核心的网络控制系统。通过使用专用或者通用的计算机网络代替传统控制系统中的点对点结构，实现数据库，传感器、控制器和执行器等系统组件之间的互连，所有的硬件实时工作信息和控制器的信息以及数据库的数据可以都通过计算机网络传输，而系统的估计、测量、分析、诊断和控制等功能可以分布在不同的网络节点中分布执行。基干Internet的远程测控系统实现了数据共享，具有信息传递快捷和交互性强等特点，推动着控制技术向着网络化、分布性和开放性的方向发展。

2 远程测控系统方案

2.1 远程测控系统构成

本文从系统方便性和安全性和信息的实时性这三个方面考虑，远程测控系统从结构上分为三部分，一部分是网络部分，用户通过手机或浏览器访问服务器它们之间通过Internet进行通信，第二部分是远程工业设备与服务器的通信部分，第三部分就是服务器以及数据库资料部分，其系统结构示意图见图1：

图1 系统工作原理

2.2 远程测控系统功能特性

服务器侧控系统以客户端/服务器的模式组成，服务器负责和用户的网络请求及工业设备硬件的通信，同时还在服务器端开发数据库系统，供管理者查询、分析和维护。作为客户端的管理机可以向服务器发送请求命令，获取正在运行的设备的各项实时参数并且可以让服务器根据各项数据来判断此设备是否运转正常。而管理者还可以根据不同的目的执行不同的操作，对干熟悉当前设备的管理者可以对数据库进行判断，维护和修改。

2.3 远程测控系统通信方案

在服务器与设备的连接方面，拟通过串口线来完成服务器与设备之间的连接。串行口不同于并行口之处在于它的数据和控制信息是一位接一位串行地传送下去。虽然绝对速度会慢一些，但传送距离较井行口更长，因此长距离的通信应使用串行口。管理员进入服务器的测控系统软件后可以选择被控对象，此时服务器已经在定期为数据库更新各项数据的数值，人们就可以查看到数据库中取出的该设备的各项参数值。通信服务器系统通过创建一个基于串口的输入输出流和远程被控对象进行连接，连接建立后，服务器管理端程序即可分析各项数值，同时也启动了数据接收线程以定期获得远程被控对象的相关数据，从而可以通过网络构成闭环，为高效分析与控制服务提供了保障。

3 远程测控系统软件设计

远程侧控系统软件设计按照功能划分主要有两个部分：服务器响应网络的相关软件设计，基于LabVIEW虚拟仪器的控制器设计。网络部分的核心，是服务器子系统。服务器端负责完成三方面功能，一是响应用户的网络请求、数据的读取与通信，二是数据获取，分析与监测，发现异常数据出现时进行报警或关闭设备等处理工作，三是数据库设计、管理与维护。被控设备上软件方面除了对控制指令进行解码、执行外，主要实现远程服务器端和设备以硬件之间的串口协议与控制功能。这种信息编码是建立在双方都可识别的基础之上，双方都向对方提供可靠的编码，以满足网络控制系统对数据的可靠性和正确性的要求。同时两端的串口还可以设定流量，提供流量控制，双方都提供了固定大小的发送接收缓冲区，接收方只允许发送方发送自己所能接受的数据量，防止快发慢收所可能造成的接收缓冲区溢出的故漳。

3.1 数据通信模块

服务器在设备工作与连接成功之后，根据数据库中的用户信息判断其此用户是否登录，若是则将此服务器可提供的设备列表给使用者选择。服务器可以根据需要与设备建立连接，它可以直接读取数据库中的用户、产品信息和设备使用和操作的历史数据，也可以向设备发送控制查询指令，而用户发出的指令及设备返回的数据均通过服务器保存和转发。远程通信带来的主要问题体现在两方面，就是网络延时和数据的有效性的问题。当网络延时过长，服务器会职能判断设备的工作情况，来根据工作情况来代替管理者传输测控指令，或者关闭异常的设备。为了保证数据有效性，采用了同步获取数据的方法，去与其他进程互斥，这样尽可能保证数据的准确性有效性!出了安令性考虑，可以考虑对服务器和家电设备之间的数据通信进行数据加密处理。

3.2 数据库管理模块

数据库主要功能是存储客户端的信息，保存信息家电运行数据和操作的历史记录，方便技术人员对信息家电的维护工作。数据库采用MYSQL开发服务器端免费的数据库管理系统。根据客户端的类型分为两部分，一部分面向一般人员的基本信息库，包括技术人员的用户名、密码、操作权限等信息，另一部分则是面向设备管理者的设备参数及设备使用情况的信息。

3.3 局域网管理机软件设计

作为一个远程测控系统，服务器端应具备提供远程登录、远程数据库操作设备的实时测量和控制等基本功能。远程测控系统对于用户来说，应使其数据库中纷繁的数据对干用户来讲是清晰透明的，因此良好的用户界面是其所必需的。监测软件除了提供实时监侧外，及时给出报警信息也是很重要的一个方面口当检测到有异常数据时进行实时报警。报警也可以采用分级机制，以信号灯提示、响铃提示、强行断电保护等方式实现。信息家电设备故障的断定，主要是依赖于数据库中存储的参数规范表。当检测到设备运行参数越界时，本监测系统采取与设备自身历史运行数据，和管理者设定的定限值来进行综合比较的方式完成数据分析，然后再做出报警决断。

4 结 语

本文拟为工业设备生产管理者与使用者分析开发一套远程测控系统，使用基于LabVIEW的虚拟仪器软件来模拟设备硬件，通过串口协议实现通信。利用B/S与C/S服务模式和数据库技术，这样设备管理人员就可以轻松通过Internet便捷的实现跨地域设备检侧，分析和维护，达到资源共享、数据可比和节省维护费用的目的。