- 相關(guān)推薦
基于IP技術(shù)的智能監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架及裝置研究
摘要：本文針對IP技術(shù)和控制技術(shù)相結(jié)合的發(fā)展趨勢，提出了一種基于IP技術(shù)的智能監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架的實現(xiàn)方法，討論了該系統(tǒng)的構(gòu)架原則和特點，設(shè)計了相應(yīng)的監(jiān)控裝置的硬件實現(xiàn)方案，并進行了實驗研究，對于開發(fā)一種具有較好開放性、靈活的擴展性和方便易用的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)作了有益的探索。
關(guān)鍵詞：智能監(jiān)控 TCP/IP協(xié)議 以太網(wǎng) 控制網(wǎng)
0引言
當(dāng)前自動化領(lǐng)域內(nèi)的一個新趨勢是基于以太網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)測控架構(gòu)由于其優(yōu)良的測控特性，正逐漸被廣泛采用，并取代傳統(tǒng)的串行通信而成為自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信的主流。目前該領(lǐng)域的開發(fā)和研究特點主要表現(xiàn)在：①傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)測控技術(shù)在適應(yīng)性、開放性、復(fù)雜性和價格成本方面的局限性日益受到挑戰(zhàn)，而以太網(wǎng)具有的高速、大容量、開放性和適應(yīng)性強的優(yōu)點與現(xiàn)代測控領(lǐng)域的要求相適應(yīng)，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用于智能測控領(lǐng)域[1-2]；②基于IP的Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)很成熟，有完善的協(xié)議體系和豐富的應(yīng)用層開發(fā)工具，采用基于IP的測控技術(shù)可以在很大程度上解決各種測控設(shè)備和計算機設(shè)備通過異種或同種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的問題，為構(gòu)造開放式測控系統(tǒng)提供有力支持，大大增加系統(tǒng)通信的靈活性 [3-6]；③基于TCP/IP的測量、控制和管理一體化技術(shù)發(fā)展非常迅速，測、控、管一體化技術(shù)不同于單純的測控技術(shù)和信息管理技術(shù)，而是依托一個高效率、開放性的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將測量、控制和信息管理結(jié)合起來，通過系統(tǒng)各要素之間充分協(xié)調(diào)配合，使系統(tǒng)整體達到最優(yōu)目標(biāo)[7-8]。
可見，對以TCP/IP和以太網(wǎng)為代表的開放式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行研究，并將其應(yīng)用于自動化測控系統(tǒng)，有助于開辟智能測控技術(shù)和IP技術(shù)相結(jié)合的新的研究領(lǐng)域，對其原理和應(yīng)用進行研究具有較大的研究價值。
1基于IP技術(shù)的智能監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建原則
系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)建的目的是為了實現(xiàn)遠(yuǎn)程化、智能化的測控目標(biāo)，并在此前提下確定系統(tǒng)的工作原理和系統(tǒng)實現(xiàn)的硬件基礎(chǔ)，完成上述任務(wù)的前提是確定系統(tǒng)的構(gòu)建原則。
本文主要基于室內(nèi)智能照明控制、室內(nèi)環(huán)境調(diào)控的應(yīng)用場合，將基于IP的測控技術(shù)結(jié)合以太網(wǎng)技術(shù)的特點來設(shè)計一種可行的系統(tǒng)構(gòu)架及裝置的實現(xiàn)方法，并進行實驗研究。
基于以上所述，本文確定了以下基于IP的智能監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架原則：
⑴ 系統(tǒng)應(yīng)該具有較豐富的接口類型 把軟件和硬件兩方面結(jié)合起來考慮，建立與應(yīng)用相適合的接口和規(guī)范，接口的類別主要有串行數(shù)據(jù)接口（用于擴展流量計、電度表和溫度濕度計等測量儀表）、開關(guān)量輸出接口（擴展控制信號輸出）、狀態(tài)輸入接口（用于擴展工作信號、報警信號和故障信號等狀態(tài)傳感器）、信號輸入接口（直接擴展傳感測量電路）、網(wǎng)絡(luò)接口（用于擴展遠(yuǎn)程通信）等；
⑵ 系統(tǒng)的裝置應(yīng)具有網(wǎng)絡(luò)直接接入功能 監(jiān)控裝置內(nèi)部嵌入以太網(wǎng)通信接口和驅(qū)動程序，不需要采用專門的計算機作代理服務(wù)器或網(wǎng)關(guān)，通過監(jiān)控裝置可以在任何可連接Internet的地方訪問被控設(shè)備；
⑶ 系統(tǒng)的設(shè)計遵循模塊化的思想 在硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)上采用模塊化思想，不僅便于開發(fā)調(diào)試，而且增加了系統(tǒng)靈活性，為進一步的功能改變和系統(tǒng)擴充提供條件；
⑷ 具有比較經(jīng)濟的使用和維護成本 產(chǎn)品成本經(jīng)濟易于在用戶中快速普及，有機會被各種類型的用戶使用，在性能上得到不斷改進從而最終被用戶接受；
⑸ 系統(tǒng)的安裝、配置和操作簡明 簡明的特性使得即使是非專業(yè)的計算機操作人員使用起來也沒有較大困難，監(jiān)控裝置在設(shè)置好相關(guān)參數(shù)后能即插即用，終端操作和監(jiān)視界面也應(yīng)直觀、簡明、友好。
2 系統(tǒng)構(gòu)架模型設(shè)計
基于以上原則，設(shè)計了圖1所示的基于IP的網(wǎng)絡(luò)化智能監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)架，圖中描述了測量、控制設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)相互連接組成一個系統(tǒng)的關(guān)系，整個系統(tǒng)構(gòu)架基本分為以下三個網(wǎng)絡(luò)層次：
第一網(wǎng)絡(luò)層次 是各被控設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)化智能監(jiān)控裝置連成一個監(jiān)控網(wǎng)。各傳感器送來的狀態(tài)信號通過裝置的輸入端口輸入，供單片機處理、傳送；控制指令由輸出端口輸出到設(shè)備的執(zhí)行控制機構(gòu)；串行接口作為設(shè)備與監(jiān)控裝置進行數(shù)據(jù)交換的擴展接口和連接微機的虛擬控制臺接口；
第二網(wǎng)絡(luò)層次 是區(qū)域以太網(wǎng)（局域網(wǎng)）。在這一層次中，同屬一個單位（或部門）的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等連成一個局部區(qū)域內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)，有較高的安全性，網(wǎng)絡(luò)的配置、管理及用戶的設(shè)備都可以明確地加以管理，網(wǎng)絡(luò)中用戶的身份是確定的；
第三網(wǎng)絡(luò)層次 是Internet網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這是一個全球范圍的廣域網(wǎng)，這個網(wǎng)絡(luò)將全球其他連在其上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備聯(lián)成一個整體，聯(lián)網(wǎng)的任何計算機終端設(shè)備可以通過Internet互相進行資源訪問，是實現(xiàn)真正的遠(yuǎn)程監(jiān)控必須依賴的媒介。在第二層次和第三層次之間設(shè)置局域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和防火墻，可對不必要的數(shù)據(jù)流量進行隔離。
采用上述體系結(jié)構(gòu)具有如下特點：
⑴ 網(wǎng)絡(luò)化智能監(jiān)控裝置成為一個監(jiān)控信息匯集平臺。 監(jiān)控裝置是第一層次和第二層次的銜接點，其對輸入的普通模擬信號進行辯識并處理，然后進行編碼并通過網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)遠(yuǎn)方的請求，同時監(jiān)控裝置也可對接收自網(wǎng)絡(luò)的有效數(shù)據(jù)指令進行解釋，以決定在相應(yīng)的端口輸出操作信號。通過這個平臺的處理和轉(zhuǎn)換，普通的設(shè)備不需處理復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，就可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)測控；
⑵ 該體系結(jié)構(gòu)能更高效地使用網(wǎng)絡(luò)資源
【基于IP技術(shù)的智能監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架及裝置研究】相關(guān)文章：
基于DIRECTSHOW技術(shù)的MPEG4編碼IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計03-07
基于RFID的石油運輸車閥門監(jiān)控裝置的研究03-07
智能機柜監(jiān)控系統(tǒng)03-04
基于DSP的智能座椅系統(tǒng)的設(shè)計03-07
基于PLC的閘門監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計03-07
基于單片機的電力監(jiān)控系統(tǒng)交流采樣技術(shù)的實現(xiàn)03-18
基于計算機網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用研究12-06