李瑋 張煥國 吳喜

摘要：監(jiān)控中心的通信基礎(chǔ)為串口通信，Visual C++提供了串口通信控件MSComm，通過對(duì)此控件的屬性和事件進(jìn)行相應(yīng)的編程操作，可以輕松的實(shí)現(xiàn)串口通信。并在此基礎(chǔ)上完成照明中心管理軟件設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：軟件設(shè)計(jì)；監(jiān)控管理；Visual C++

中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)23-5605-04

照明監(jiān)控功能模塊主要實(shí)現(xiàn)開關(guān)燈控制，是本監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，它將實(shí)現(xiàn)對(duì)照明監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理，完成對(duì)遠(yuǎn)程的開關(guān)燈及其遠(yuǎn)端燈組調(diào)整的控制等功能。監(jiān)控報(bào)表管理模塊主要由報(bào)表明細(xì)，報(bào)警明細(xì)和報(bào)表匯總等部分注冊(cè)，可以直接查詢監(jiān)控中的詳細(xì)信息。電費(fèi)電量控制功能模塊由電量和電費(fèi)的查詢功能組成，電量電費(fèi)查詢分別設(shè)置了日電量、日電費(fèi)、月電量、月電費(fèi)等的查詢，方便管理者能一目了然的查詢電量電費(fèi)的使用情況。監(jiān)控員注冊(cè)管理主要是開通監(jiān)控員的管理權(quán)限，需要進(jìn)入系統(tǒng)后才能注冊(cè)，這樣避免隨意注冊(cè)，方便管理。數(shù)據(jù)庫管理子模塊由數(shù)據(jù)庫備份、數(shù)據(jù)庫還原、數(shù)據(jù)庫初始化組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的管理與維護(hù)。

1軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

照明監(jiān)控管理軟件的結(jié)構(gòu)大致可分為：照明監(jiān)控功能模塊、監(jiān)控報(bào)表管理模塊、電費(fèi)電量監(jiān)控功能模塊、監(jiān)控員注冊(cè)管理模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊等。本軟件的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1照明監(jiān)控系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

開關(guān)燈控制：本部分是系統(tǒng)的主界面。直接選中要開關(guān)的燈組進(jìn)行操作即可。并且能直觀的監(jiān)測(cè)到當(dāng)前教室的電流電壓。

報(bào)表明細(xì)查詢：包含了樓號(hào)、教室、日期、開燈時(shí)間、關(guān)燈時(shí)間、電壓值、電流值、電量、電費(fèi)和報(bào)警時(shí)間?？梢匀娴牧私饷块g教室中照明情況。并設(shè)定查詢功能，可以方便查詢要找的教室等。

報(bào)警查詢：包含了日期、教室和報(bào)警級(jí)別。也可以根據(jù)需要查詢相關(guān)內(nèi)容。

報(bào)表匯總查詢：包含了樓號(hào)、教室、月份、本月開燈時(shí)長(zhǎng)、本月平均電壓、本月平均電流、本月電量、本月電費(fèi)和報(bào)警次數(shù)等，也有查詢功能。

電量電費(fèi)監(jiān)控模塊：主要是方便監(jiān)控人員對(duì)電量電費(fèi)的實(shí)時(shí)查詢。

數(shù)據(jù)庫備份：主要針對(duì)電費(fèi)電量數(shù)據(jù)庫進(jìn)行備份，以防重要數(shù)據(jù)丟失。

數(shù)據(jù)庫還原：防止誤操作將重要數(shù)據(jù)庫刪除，在需要的情況下將其還原。

數(shù)據(jù)庫初始化：此操作不能隨便使用，必須在監(jiān)控中心改裝升級(jí)時(shí)使用。

2數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

一個(gè)好的數(shù)據(jù)庫是每個(gè)成功系統(tǒng)不可分割的一部分，因?yàn)檎彰鞅O(jiān)控系統(tǒng)中需存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息量不大，所以本系統(tǒng)采用Micro? soft Access數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫的名稱sjkinfo。并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)表分別為：電燈信息表、監(jiān)控員信息表、教室信息表、電費(fèi)電量信息表、教室開燈情況信息表等，用于存儲(chǔ)不同的信息。

3照明監(jiān)控系統(tǒng)軟件串口通信

3.1串口通信初始化

對(duì)串口通信進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先要對(duì)串口進(jìn)行初始化設(shè)定，確定串口號(hào)，以及傳輸?shù)牟ㄌ芈?、校?yàn)位、數(shù)據(jù)位、停止位等。因此串口初始化是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的第一步，其串口參數(shù)的設(shè)置與獲取如圖2所示。

3.2串口數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)通信模塊主要完成串口數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。串口數(shù)據(jù)的發(fā)送主要是完成下位機(jī)向監(jiān)控中心傳送一次采集到的數(shù)據(jù)值。發(fā)送數(shù)據(jù)的程序流程圖如圖3所示。

串口數(shù)據(jù)的接收主要完成接收監(jiān)控中心發(fā)來的命令，監(jiān)控中心是每隔一定時(shí)間從下位機(jī)讀取數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)設(shè)定時(shí)間間隔為2s。因此下位機(jī)從監(jiān)控中心讀取控制命令也最多2s一次。如果監(jiān)控中心發(fā)送了控制命令，下位機(jī)則在2s時(shí)間內(nèi)肯定能收到；如果2s內(nèi)沒有收到命令信息，那么可以認(rèn)為命令為發(fā)送或丟失。下位機(jī)讀串口數(shù)據(jù)程序流程圖如圖4所示。

4監(jiān)控中心數(shù)據(jù)管理模塊設(shè)計(jì)

監(jiān)控中心主要是完成與下位機(jī)的數(shù)據(jù)通信，監(jiān)控各個(gè)教室燈組的開關(guān)情況，顯示并儲(chǔ)存從下位機(jī)模塊采集到的電壓、電流等數(shù)據(jù)，并將下位機(jī)模塊送來的電壓、電流數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)置的閾值作比較，如果超過閾值范圍監(jiān)控屏幕上將顯示告警提示，除此之外監(jiān)控中心還應(yīng)該有各種查詢?cè)O(shè)置功能。

在本監(jiān)控系統(tǒng)中，一旦監(jiān)控軟件打開進(jìn)行工作，監(jiān)控中心需要時(shí)刻監(jiān)控下位機(jī)的工作狀態(tài)，如果下位機(jī)運(yùn)行不正?；蛲ㄐ啪€路出現(xiàn)故障，都應(yīng)該出現(xiàn)報(bào)警、本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中約定下位機(jī)每個(gè)2s向監(jiān)控中心報(bào)送一次電壓、電流數(shù)據(jù)。如果下位機(jī)正常運(yùn)行，監(jiān)控中心應(yīng)該2s內(nèi)收到下位機(jī)傳送來的數(shù)據(jù)。可以在軟件內(nèi)設(shè)置一個(gè)2s的定時(shí)器，如果2s內(nèi)沒有收到下位機(jī)傳來的數(shù)據(jù)則出現(xiàn)報(bào)警信息。程序流程圖如圖5所示。

4.1登錄模塊設(shè)計(jì)

運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)首先運(yùn)行的是登錄界面，登錄模塊的功能是判斷用戶是否是合法用戶，是保障系統(tǒng)安全的第一道關(guān)卡。

在系統(tǒng)登錄過程中不同的用戶有不同的權(quán)限，權(quán)限分為三級(jí)，根據(jù)不同的級(jí)別。用戶登錄進(jìn)系統(tǒng)后對(duì)系統(tǒng)的操作不同。如權(quán)限值為0，那么用戶進(jìn)入系統(tǒng)能夠?qū)ο到y(tǒng)中的所有模塊進(jìn)行操作；如權(quán)限值為1，那么用戶對(duì)系統(tǒng)中的部分模塊可以操作，涉及到串口設(shè)置等這樣會(huì)影響系統(tǒng)運(yùn)行的模塊不能操作；如果權(quán)限值為2，那么只能對(duì)主頁面上燈組的開關(guān)進(jìn)行操作。

4.2主窗體設(shè)計(jì)

主窗體應(yīng)該向用戶展示程序常用的功能，使得用戶對(duì)程序有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。主要包含以下內(nèi)容：菜單欄包含：系統(tǒng)操作、監(jiān)控報(bào)表管理、電量電費(fèi)查詢、監(jiān)控員管理、數(shù)據(jù)庫管理、幫助等內(nèi)容。系統(tǒng)中的所有內(nèi)容都包含在監(jiān)控系統(tǒng)的菜單欄中。為了使系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，系統(tǒng)也設(shè)計(jì)了工具欄，顯示出常用的功能，如：系統(tǒng)登錄、常用報(bào)表查詢、監(jiān)控員注冊(cè)等模塊，可以方便操作人員使用。主頁面為需要監(jiān)控的樓宇標(biāo)簽和各個(gè)教室的開關(guān)燈情況。狀態(tài)欄在系統(tǒng)的最底部主要包含登錄系統(tǒng)當(dāng)前用戶和當(dāng)前日期等信息。

監(jiān)控系統(tǒng)的核心功能是檢測(cè)控制每個(gè)教室的照明燈組，本系統(tǒng)開始運(yùn)行后就開始檢測(cè)燈組的開關(guān)狀態(tài)：如果檢測(cè)到燈組是打開狀態(tài)則監(jiān)控?zé)艚M顯示為綠色，如果系統(tǒng)檢測(cè)到燈組是關(guān)閉狀態(tài)則監(jiān)控?zé)艚M顯示紅色。監(jiān)控中心能夠直接查看各個(gè)教室開燈情況，也能直接監(jiān)控其電壓電流值，我國民用電壓標(biāo)準(zhǔn)值為220V±10%，如果出現(xiàn)電壓電流過大或過小，其顯示值將變紅，以示報(bào)警。系統(tǒng)除了檢測(cè)功能外，還可以對(duì)各個(gè)教室的燈組進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，每個(gè)燈組旁有一個(gè)多選框用來控制燈組的開關(guān)情況，選中表示開燈，燈組顯示為綠色；未選表示關(guān)燈，燈組顯示為紅色。除了個(gè)別燈組的開關(guān)情況外，為了方便監(jiān)控員操作，還設(shè)計(jì)了整棟大樓燈組的全開或全關(guān)按鈕。

4.3注冊(cè)模塊設(shè)計(jì)

注冊(cè)模塊是一個(gè)完善的管理系統(tǒng)必不可少的部分，主要用于預(yù)防非法用戶惡意登錄系統(tǒng)并對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改破壞，給監(jiān)控中心造成不可挽回的損失。只有監(jiān)控中心管理者才能通過注冊(cè)模塊對(duì)指定的人員進(jìn)行注冊(cè)，使其可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的操作，可以大大提高監(jiān)控系統(tǒng)的安全性。

監(jiān)控員注冊(cè)模塊中是通過向數(shù)據(jù)表中直接添加數(shù)據(jù)即可達(dá)到實(shí)現(xiàn)用戶注冊(cè)的目的，當(dāng)操作人員單擊“提交”按鈕時(shí)系統(tǒng)應(yīng)該判斷輸入的用戶名是否和數(shù)據(jù)表中的用戶重復(fù)，如果重復(fù)則彈出提示窗口；再判斷兩次密碼輸入是否一致，如果不一致需要彈出提示窗口要求重新輸入，成功后則往數(shù)據(jù)表中插入用戶名、密碼和權(quán)限信息。如果用戶名已存在那么注冊(cè)時(shí)會(huì)提醒該用戶已存在，請(qǐng)重新輸入注冊(cè)名信息。

從用戶權(quán)限模塊運(yùn)行界面可知：用戶分為三等級(jí)：監(jiān)控中心主任、監(jiān)控中心技術(shù)人員和監(jiān)控中心操作人員。每個(gè)級(jí)別的人員對(duì)監(jiān)控軟件的使用權(quán)限不同。監(jiān)控中心主任可以操作系統(tǒng)軟件中的所有數(shù)據(jù)管理模塊。監(jiān)控中心技術(shù)人員可以操作除數(shù)據(jù)庫管理和監(jiān)控員管理的其他模塊。監(jiān)控中心操作人員只能使用主頁面中的開關(guān)燈操作和檢測(cè)。這樣的安排主要是防止監(jiān)控系統(tǒng)被非專業(yè)人員誤操作而導(dǎo)致系統(tǒng)錯(cuò)誤。

4.4監(jiān)控報(bào)表管理模塊設(shè)計(jì)

監(jiān)控報(bào)表管理模塊，主要是查看監(jiān)控?cái)?shù)值的明細(xì)、報(bào)警、匯總等查詢。有利于監(jiān)控人員分析照明監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。報(bào)表明細(xì)的存儲(chǔ)主要以教室為單位，及時(shí)存儲(chǔ)當(dāng)時(shí)的電壓電流和是否有報(bào)警值。

報(bào)警查詢以教室為查詢單位，實(shí)時(shí)的監(jiān)控并報(bào)警校園中某間教室的報(bào)警情況。我國民用電壓標(biāo)準(zhǔn)值為220v，電壓使用可以正負(fù)百分之十。短路故障會(huì)造成電流瞬間變大、開路故障會(huì)使得無電流通過，我們通過響應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行測(cè)定并實(shí)時(shí)報(bào)警。如果網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)無響應(yīng)狀態(tài)，可能會(huì)造成無法遠(yuǎn)程控制各間教室燈組開關(guān)和無法檢測(cè)到燈組的運(yùn)行狀態(tài)。所以根據(jù)不同的開關(guān)狀態(tài)設(shè)定不痛的報(bào)警值。分別為：短路故障：101，開路故障102，網(wǎng)關(guān)無響應(yīng)：103，其他故障：104。

報(bào)表匯總是以月份和教室為單位，可以清楚的看每個(gè)月每間教室的開燈時(shí)長(zhǎng)、平均電壓、平均電流、電量電費(fèi)和報(bào)警次數(shù)等情況?？梢钥焖俨樵兠块g教室的照明使用情況。

4.5電量電費(fèi)查詢模塊設(shè)計(jì)

日電費(fèi)查詢、月電費(fèi)查詢、日電量查詢、月電量查詢的模塊主要讀取智能電表中的電量電費(fèi)。

4.6數(shù)據(jù)庫管理模塊設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)的日常使用過程中，數(shù)據(jù)庫損壞或數(shù)據(jù)庫丟失的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，為了避免該現(xiàn)象對(duì)監(jiān)控中心造成的影響，本系統(tǒng)中加入了數(shù)據(jù)庫維護(hù)模塊，操作人員可以通過該模塊對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行備份、還原及初始化等操作，從而大大提高了用戶數(shù)據(jù)的安全性。本系統(tǒng)采用的是Access數(shù)據(jù)庫，在這類數(shù)據(jù)庫中備份數(shù)據(jù)就是將源數(shù)據(jù)庫復(fù)制到相應(yīng)的文件夾中，而還原數(shù)據(jù)庫即備份操作的逆過程，即將備份好的數(shù)據(jù)庫復(fù)制到現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫所在的文件夾中，對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫進(jìn)行覆蓋操作以達(dá)到還原的目的。

5結(jié)束語

該文主要完成監(jiān)控中心管理軟件的設(shè)計(jì)。首先明確監(jiān)控中心軟件的體系結(jié)構(gòu)。本操作軟件使用的是Access數(shù)據(jù)庫，根據(jù)該數(shù)據(jù)庫特點(diǎn)設(shè)計(jì)出符合監(jiān)控軟件的數(shù)據(jù)表并作出相關(guān)連接。本監(jiān)控系統(tǒng)必需和I/O模塊連接，因此，也要實(shí)現(xiàn)軟件的串口通信設(shè)計(jì)。最后使用數(shù)據(jù)管理模塊化設(shè)計(jì)完成監(jiān)控軟件的制作。

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