段大恒，孟云玲

（淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽淮北 235000）

·應(yīng)用技術(shù)研究·

設(shè)備遠程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用分析

段大恒，孟云玲

（淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽淮北 235000）

分析了常用的工業(yè)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的特點，并在此基礎(chǔ)上提出了“監(jiān)控中心——IP交換服務(wù)器——監(jiān)控現(xiàn)場”模式的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。

設(shè)備；互聯(lián)網(wǎng)；遠程監(jiān)控

1 概述

設(shè)備遠程監(jiān)控是指在與被控制設(shè)備地理位置相距很遠的地方對設(shè)備進行監(jiān)測和控制，其目的是使設(shè)備維護管理人員不到現(xiàn)場即可了解設(shè)備運行情況，必要時改變設(shè)備運行狀態(tài)，減少設(shè)備維護費用。目前常用的遠程監(jiān)控有：傳統(tǒng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)。

（1）傳統(tǒng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)

在互聯(lián)網(wǎng)誕生之前，遠程監(jiān)控系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)傳輸使用的通信網(wǎng)絡(luò)是專用網(wǎng)絡(luò)或公用電話網(wǎng)。專用網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域范圍有限，建立網(wǎng)絡(luò)所需成本較高；公用電話網(wǎng)覆蓋的地區(qū)范圍雖大，但通信費用太高，特別跨地區(qū)時產(chǎn)生的是長途電話費，監(jiān)控成本很高，速度也很慢?？梢哉f，制約傳統(tǒng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸就是缺少一個覆蓋面廣、通信成本低且速度足夠快的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。

（2）互聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)

互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)及其飛速發(fā)展，為建立新的遠程監(jiān)控系統(tǒng)提供了堅實基礎(chǔ)?；ヂ?lián)網(wǎng)覆蓋面極廣，幾乎覆蓋了世界的各個角落；通信成本很低，不存在異地通信成本差異；速度也較快；除了傳輸文本數(shù)據(jù)流之外，還可以同時傳輸音頻、視頻，遠程監(jiān)控更加方便。更重要的是，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展?jié)摿薮?，是目前及今后最理想的?shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。目前工業(yè)控制領(lǐng)域常用的互聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)一般是基于Web Server方式。系統(tǒng)的基本工作原理：（1）在Web服務(wù)器上保存包含現(xiàn)場監(jiān)控圖形用戶界面（GUI）的HTML頁面和用于完成監(jiān)控功能的相關(guān)組件；（2）用戶通過現(xiàn)場客戶瀏覽器訪問相應(yīng)的Web服務(wù)器，下載現(xiàn)場監(jiān)控HTML頁面和相關(guān)組件；（3）位于監(jiān)控現(xiàn)場的客戶瀏覽器可以對設(shè)備進行直接監(jiān)視與控制，其他客戶瀏覽器則通過Web服務(wù)器間接與設(shè)備進行交互。這種結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點：（1）基于Web的分布式應(yīng)用可簡單有效地實現(xiàn)異地遠程多用戶管理；（2）系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境與應(yīng)用環(huán)境分離，便于系統(tǒng)管理與升級；（3）應(yīng)用環(huán)境為標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器如IE等，簡化了較為復(fù)雜的GUI的開發(fā)；（4）擴展性較好，便于集成其他功能如E-mail，BBS等，可以簡便地構(gòu)造一個監(jiān)測環(huán)境。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)缺點是對作為中心節(jié)點的Web服務(wù)器可靠性要求很高；且如果訪問量過大，服務(wù)器性能將迅速下降。

通過以上分析可知：常用的遠程監(jiān)控系統(tǒng)存在不足之處，現(xiàn)設(shè)計并實現(xiàn)一種不同于Web Server方式的互聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)直接利用較為底層的網(wǎng)絡(luò)通信編程接口實現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了監(jiān)控中心——IP交換服務(wù)器——監(jiān)控現(xiàn)場模式的整體系統(tǒng)架構(gòu)，中心和現(xiàn)場可建立直接連接，數(shù)據(jù)傳輸不通過服務(wù)器；在Windows平臺上設(shè)計并實現(xiàn)該系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)包含4個部分：Internet接入設(shè)備、現(xiàn)場監(jiān)控端、監(jiān)控中心端和IP交換服務(wù)器。

（1）Internet接入設(shè)備：負責(zé)將監(jiān)控現(xiàn)場和監(jiān)控中心接入Internet，可以是Modem、ISDN或其他可用的上網(wǎng)設(shè)備；

（2）現(xiàn)場監(jiān)控端：包括現(xiàn)場監(jiān)控計算機和現(xiàn)場監(jiān)控軟件，除了可以和現(xiàn)場設(shè)備控制層一起組成獨立的現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)之外，也負責(zé)與遠程監(jiān)控中心交互，協(xié)助中心完成設(shè)備的遠程監(jiān)控任務(wù)；

（3）監(jiān)控中心端：包括監(jiān)控中心計算機和監(jiān)控中心軟件，負責(zé)對多臺現(xiàn)場設(shè)備進行集中管理，監(jiān)測在線設(shè)備狀態(tài)，排除設(shè)備故障；可遠程提取現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，進行分析，形成設(shè)備運行分析報表；監(jiān)控中心的位置一般比較靈活，可以在企業(yè)內(nèi)部設(shè)立專門的固定監(jiān)控中心；若需要經(jīng)常來外出，也可以利用便攜式電腦形成移動監(jiān)控中心；

（4）IP交換服務(wù)器：包括服務(wù)器計算機和IP交換服務(wù)軟件，負責(zé)完成具有相同標(biāo)識的在線現(xiàn)場和監(jiān)控中心之間的IP交換任務(wù)，并將監(jiān)控現(xiàn)場在線狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至監(jiān)控中心。一般是先向ISP申請靜態(tài)IP地址之后，將IP交換服務(wù)器交由ISP代為維護管理，當(dāng)然也可由企業(yè)自行維護管理，位置一般比較固定。此服務(wù)器應(yīng)為專業(yè)級的硬件服務(wù)器，確保運行的穩(wěn)定可靠。

專門建立IP交換服務(wù)器的原因在于IP地址分配的動態(tài)性?；ヂ?lián)網(wǎng)通信是以TCP／IP協(xié)議為基礎(chǔ)的，任何一臺上網(wǎng)設(shè)備在Internet上的唯一標(biāo)識就是標(biāo)準(zhǔn)的IP地址，因此，現(xiàn)場監(jiān)控計算機和中心監(jiān)控計算機通過互聯(lián)網(wǎng)建立連接的前提條件是至少一方知道另一方的IP地址。然而，由于一般IP地址都是動態(tài)分配的，所以每次上網(wǎng)時計算機具有的IP地址可能都不一樣，若要建立連接則必須手工輸入IP地址，使用極不方便。為解決這一問題，專門建立了具有靜態(tài)IP地址的IP交換服務(wù)器，欲建立連接的雙方上網(wǎng)后先與服務(wù)器連接，通過服務(wù)器獲取對方IP地址，然后再利用此IP地址建立連接。

3 系統(tǒng)建立及運行分析

申請靜態(tài)IP地址，建立IP交換服務(wù)器，并保證服務(wù)器24＊7小時在線，隨時提供IP交換服務(wù)。

設(shè)備制造商在企業(yè)內(nèi)設(shè)立遠程監(jiān)控中心，并配備相應(yīng)的監(jiān)控中心端系統(tǒng)，并保證系統(tǒng)24＊7小時在線，隨時監(jiān)測在線現(xiàn)場設(shè)備。

幫助設(shè)備用戶建立現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，用戶需要在線服務(wù)時可接入Internet，與遠程監(jiān)控中心建立連接。

一旦監(jiān)控中心和現(xiàn)場通過IP交換服務(wù)器獲取了對方的IP地址，即可建立直接的數(shù)據(jù)傳輸通道，其后的實時運行狀態(tài)數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)均直接由現(xiàn)場傳輸?shù)街行模辉僖蕾嘔P交換服務(wù)器。

4 安全性設(shè)計

（1）服務(wù)器安全性

IP交換服務(wù)器安全性主要是指服務(wù)器不被非授權(quán)用戶訪問，且能夠防止常見Internet攻擊手段造成的服務(wù)器崩潰。采取的策略有：（1）防火墻技術(shù)。防火墻是防止從網(wǎng)絡(luò)外部訪問本網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備，這樣的設(shè)備通常是單獨的計算機、路由器或防火墻盒（專有硬件設(shè)備），它們充當(dāng)訪問網(wǎng)絡(luò)的唯一入口點，并且判斷是否接受某個連接請求。只有來自授權(quán)主機的連接請求才被處理，而剩下的連接請求被丟棄。（2）數(shù)據(jù)幀校驗。中心和現(xiàn)場發(fā)送到IP交換服務(wù)器的請求是以數(shù)據(jù)幀方式，按照一定協(xié)議格式發(fā)送的，此協(xié)議是不公開的、專門設(shè)計的、有特定校驗規(guī)則的數(shù)據(jù)幀格式；IP交換服務(wù)器處理服務(wù)請求的時候，將不符合協(xié)議校驗規(guī)則的請求幀丟棄。（3）不公開IP交換服務(wù)器靜態(tài)IP地址和服務(wù)端口號。由于服務(wù)器只提供特定的IP交換服務(wù)，不提供一般網(wǎng)站服務(wù)器提供的web服務(wù)，普通用戶無法獲知服務(wù)器IP地址及服務(wù)端口號，也不可能對服務(wù)器進行訪問或攻擊，因此只允許授權(quán)用戶獲取此IP地址和端口號也是提高服務(wù)器安全性的有效手段。

（2）中心和現(xiàn)場端安全性

中心和現(xiàn)場端安全性主要是指防止非授權(quán)用戶使用中心和現(xiàn)場端軟件系統(tǒng)，非法獲取系統(tǒng)數(shù)據(jù)并獲得IP交換服務(wù)器的服務(wù)。由于中心和現(xiàn)場端軟件系統(tǒng)均是運行在計算機上的應(yīng)用系統(tǒng)，因此其安全性首先取決于計算機系統(tǒng)安全性；其次是通過自身的口令系統(tǒng)，防止非授權(quán)用戶非法使用系統(tǒng)。

5 數(shù)據(jù)存儲策略

（1）監(jiān)控現(xiàn)場端數(shù)據(jù)存儲

監(jiān)控現(xiàn)場端位于設(shè)備運行現(xiàn)場，需要存儲的數(shù)據(jù)主要包括歷史數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)、運行日志、監(jiān)控畫面文件、系統(tǒng)配置文件等，其日常運行維護主要由設(shè)備用戶完成。從用戶技術(shù)水平和系統(tǒng)維護的簡單性考慮，采取以下數(shù)據(jù)存儲方式：（1）故障數(shù)據(jù)和運行日志等：數(shù)據(jù)量不多，采用小型數(shù)據(jù)庫存儲，便于查看和分析；監(jiān)控中心——IP交換服務(wù)器——監(jiān)控現(xiàn)場模式；（2）歷史數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)量很大，采用文本數(shù)據(jù)文件方式存儲；（3）監(jiān)控畫面文件和系統(tǒng)配置文件：數(shù)據(jù)量較少，采用二進制文件方式存儲。

（2）監(jiān)控中心端數(shù)據(jù)存儲

監(jiān)控中心端位于設(shè)備制造商企業(yè)內(nèi)部，需要存儲的數(shù)據(jù)主要包括設(shè)備用戶信息、現(xiàn)場歷史數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)、運行日志、監(jiān)控畫面文件、系統(tǒng)配置文件等，其日常運行維護主要由設(shè)備制造商企業(yè)技術(shù)人員完成。采取以下數(shù)據(jù)存儲方式：（1）設(shè)備用戶信息：數(shù)據(jù)量較多，采用中型或大型數(shù)據(jù)庫存儲，便于查看和編輯；（2）現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)量較多，采用中型或大型數(shù)據(jù)庫存儲，便于查看和分析；（3）現(xiàn)場歷史數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)量極大，中心需要時可直接提取現(xiàn)場歷史數(shù)據(jù)文件，采用文本數(shù)據(jù)文件方式存儲；（4）監(jiān)控畫面文件和系統(tǒng)配置文件：數(shù)據(jù)量較多，采用二進制文件方式存儲；（5）運行日志：數(shù)據(jù)量不多，采用小型數(shù)據(jù)庫存儲，便于查看和分析。

（3）IP交換服務(wù)器數(shù)據(jù)存儲

IP交換服務(wù)器位于設(shè)備制造商企業(yè)內(nèi)部或Internet服務(wù)供應(yīng)商（ISP）提供的專用機房內(nèi)，需要存儲的數(shù)據(jù)主要是運行日志和一些配置文件。（1）運行日志：數(shù)據(jù)量不多，采用小型數(shù)據(jù)庫存儲，便于查看和分析；（2）系統(tǒng)配置文件：數(shù)據(jù)量較少，采用二進制文件方式存儲。

6 系統(tǒng)開發(fā)平臺和工具

（1）操作系統(tǒng)平臺

目前系統(tǒng)采用MS Windows系列平臺。

監(jiān)控現(xiàn)場：MS Windows XP或Windows2003Professional；

監(jiān)控中心：MS Windows XP或Windows2003Server；

IP交換服務(wù)器：MS Windows2003Advanced Server；

（2）數(shù)據(jù)庫平臺

目前系統(tǒng)采用MS系列關(guān)系型數(shù)據(jù)庫平臺。

監(jiān)控現(xiàn)場：由于采用數(shù)據(jù)文件的方式存儲歷史數(shù)據(jù)，因此需要存儲到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)量不大，此外為了簡化系統(tǒng)維護，采用比較簡單的小型數(shù)據(jù)庫MS Access；

監(jiān)控中心：由于中心要管理成百上千的用戶，需要存儲到數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)量較大，并可能組成監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)；監(jiān)控中心技術(shù)人員計算機水平一般較高，因此采用功能較強的中大型數(shù)據(jù)庫MS SQL Server2000；

IP交換服務(wù)器：目前僅提供IP交換和狀態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，暫時不需要數(shù)據(jù)庫。

（3）開發(fā)語言和平臺

編程語言采用C＋＋；開發(fā)平臺采用MS Visual C＋＋6.0。主要有以下幾點原因：（1）C＋＋代碼高效快速。特別由于系統(tǒng)監(jiān)控現(xiàn)場端采用了COM技術(shù)，而此技術(shù)與C＋＋的結(jié)合非常緊密；（2）C＋＋代碼具有良好的可移植性。這便于系統(tǒng)以后向其他操作系統(tǒng)平臺移植；（3）VC是與Windows操作系統(tǒng)緊密結(jié)合的開發(fā)工具；（4）VC的集成開發(fā)環(huán)境功能強大，使用方便，MFC庫大大降低了編程難度；（5）多年來大量利用VC開發(fā)的應(yīng)用證明了其是穩(wěn)定、可靠的開發(fā)工具。

7 結(jié)束語

本文對遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行了介紹和分析。對監(jiān)控中心——IP交換服務(wù)器——監(jiān)控現(xiàn)場的結(jié)構(gòu)與工作原理實現(xiàn)的規(guī)劃策略，簡單易行，有很好的推廣前景。

［1］梁莉，李強.基于TCP／IP通信的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)［J］.計算機系統(tǒng)應(yīng)用，2001（7）.

［2］馬燕，祥勇.基于Client／Server的遠程監(jiān)控技術(shù)［J］.電子技術(shù)，2001（10）.

［3］孫勝杰，李必信.一種基于監(jiān)控需求的Web服務(wù)運行時監(jiān)控方法［J］.東南大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2009（4）.

TP273

A

1671-8275（2012）01-0116-02

2011-11-02

段大恒（1966-），男，安徽淮北人，淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院高級工程師。研究方向：電氣控制技術(shù)。孟云玲（1965-），女，安徽淮北人，淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授。研究方向：計算機網(wǎng)絡(luò)。

訾興建