方 鵬

(長江職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430074)

基于B/S和C/S混合模式的嵌入式服務(wù)器在廣域污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用*

方 鵬

(長江職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430074)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，已經(jīng)得到了國家相關(guān)部門的重視。本文在S3C2410硬件平臺(tái)上，構(gòu)建了基于C/S和B/S混合模式的嵌入式服務(wù)器廣域污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境監(jiān)測(cè)的信息化發(fā)展。

B/S和C/S混合模式；嵌入式服務(wù)器；廣域污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)

隨著我國環(huán)境污染源的不斷擴(kuò)大，由點(diǎn)源污染逐漸向著面源污染發(fā)展，并且各種污染相互疊加，對(duì)人體健康、食品安全及生態(tài)系統(tǒng)造成了非常嚴(yán)重的威脅。環(huán)境保護(hù)問題是一項(xiàng)非常重要的問題，關(guān)系到社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展和人類生存發(fā)展及生活質(zhì)量的提高，因此應(yīng)加強(qiáng)環(huán)境治理。當(dāng)前，在環(huán)境治理過程中，由于污染源不易控制，管理十分瑣碎，增大了環(huán)境治理的難度。環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是環(huán)境污染治理中的重要組成部分，我國在環(huán)境監(jiān)測(cè)過程中一般采用人工采樣的方式，環(huán)境信息的獲取和處理手段相對(duì)落后，信息技術(shù)水平很低，不能滿足我國環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展需求。

我國環(huán)境監(jiān)測(cè)中采用的傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法為C/S模式，可實(shí)現(xiàn)環(huán)境的集中控制，客戶端通過專業(yè)的監(jiān)控軟件完成環(huán)境監(jiān)控的各項(xiàng)任務(wù)。隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)也提出了更高的要求，需要環(huán)境監(jiān)測(cè)部門提供最新的環(huán)境變化情況，供人們進(jìn)行查詢；但是，基于C/S模式架構(gòu)需要安裝專業(yè)的客戶端軟件才能對(duì)內(nèi)容進(jìn)行瀏覽，因此不能滿足對(duì)外公共服務(wù)的需求。而采用B/S模式基于Web技術(shù)設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)，只要用戶使用通用的Web瀏覽器就可以完成復(fù)雜的環(huán)境監(jiān)測(cè)任務(wù)，但是其數(shù)據(jù)傳輸速度比較慢；因此，本文設(shè)計(jì)了基于B/S和C/S混合模式嵌入式廣域污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)[1-3]。

1 嵌入式廣域污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)通常由3個(gè)部分組成，分別為嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式硬件設(shè)備和用戶應(yīng)用程序。因?yàn)榍度胧讲僮飨到y(tǒng)能夠合理分配多個(gè)任務(wù)，并且嵌入式硬件設(shè)備具有功耗低、成本低、體積小、穩(wěn)定性高和可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)，所以應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)能夠使整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運(yùn)行速度得到提高。廣域污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)采用嵌入式進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的操作系統(tǒng)采用Linux，其功能十分強(qiáng)大，系統(tǒng)的硬件監(jiān)控平臺(tái)采用嵌入式微處理器S3C2410。

在設(shè)計(jì)嵌入式廣域污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)B/S架構(gòu)和C/S架構(gòu)的不同特點(diǎn)，廣域污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸采用C/S模式，該部分?jǐn)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求較高，是系統(tǒng)的核心，可實(shí)時(shí)對(duì)網(wǎng)內(nèi)的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸和入庫，查詢數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的控制。廣域污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)瀏覽采用B/S模式，客戶端通過瀏覽器發(fā)出訪問請(qǐng)求，Web服務(wù)器接收請(qǐng)求，并將HTML及各種腳本反饋給客戶端瀏覽器，通過瀏覽器了解系統(tǒng)的相應(yīng)運(yùn)行狀態(tài)及各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)?；贐/S與C/S混合模式的廣域污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)信息處理模型如圖1所示[4]。

圖1 混合模式信息處理模型

2 總體結(jié)構(gòu)

嵌入式廣域污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分是服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)，服務(wù)器功能主要通過B/S技術(shù)和C/S技術(shù)實(shí)現(xiàn)，通過以太網(wǎng)互聯(lián)多個(gè)嵌入式服務(wù)器，使用服務(wù)總線實(shí)現(xiàn)和Internet公眾網(wǎng)的連接，形成監(jiān)控服務(wù)系統(tǒng)，在遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)采集設(shè)備的診斷、監(jiān)控、管理、測(cè)試和維護(hù)等，對(duì)外提供服務(wù)。 采集到的環(huán)境信息通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控程序發(fā)送到應(yīng)用服務(wù)器，并定時(shí)將采集到的信息存入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中；將Socket的服務(wù)器端封裝在應(yīng)用服務(wù)器中，Socket的客戶端應(yīng)用封裝在Active X控件中，通過Active X控件實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控界面，嵌入Web監(jiān)測(cè)主頁，瀏覽器訪問網(wǎng)頁時(shí)自動(dòng)下載控件，通過Socket交換數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器之間的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能；查詢系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)時(shí)，用戶通過Web瀏覽器提出請(qǐng)求，Web服務(wù)器接收并處理，查詢數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，將查詢結(jié)果以網(wǎng)頁的形式發(fā)送到瀏覽器[5-6]。

根據(jù)系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能，C/S和B/S混合模式從下向上可以分為3部分，即現(xiàn)場(chǎng)控制層、中間服務(wù)器層和客戶層。C/S和B/S混合模式整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 C/S和B/S混合模式整體結(jié)構(gòu)

1)現(xiàn)場(chǎng)控制層。該層的主要功能是根據(jù)監(jiān)控中心的要求實(shí)時(shí)采集各種環(huán)境信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行處理，通過網(wǎng)絡(luò)將這些信息存入數(shù)據(jù)庫中，接收環(huán)境監(jiān)控中心下達(dá)的控制指令并執(zhí)行。

2)中間服務(wù)器層。該層的主要功能是傳遞系統(tǒng)數(shù)據(jù)和在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)控制層通過TCP/IP協(xié)議將環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到中間服務(wù)器層，建立相應(yīng)的web服務(wù)器站點(diǎn)。與Internet的相連通過HTTP協(xié)議實(shí)現(xiàn)，最終將監(jiān)測(cè)到的環(huán)境信息發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)上。

3)遠(yuǎn)程訪問客戶層。遠(yuǎn)程訪問用戶通過Internet網(wǎng)絡(luò)，在瀏覽器中輸入網(wǎng)址就可以通過瀏覽器查看相關(guān)環(huán)境監(jiān)測(cè)內(nèi)容。

3 系統(tǒng)軟件的功能模塊

廣域污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的總體功能就是啟動(dòng)系統(tǒng)之后，根據(jù)各種存儲(chǔ)配置信息完成初始化工作，啟動(dòng)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集程序進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集和處理，一旦發(fā)生異常情況即發(fā)出警報(bào)，同時(shí)，啟動(dòng)B/S服務(wù)器，發(fā)布環(huán)境監(jiān)測(cè)信息，完成系統(tǒng)的公共服務(wù)需求；然后，啟動(dòng)C/S服務(wù)器，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，同時(shí)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的維護(hù)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的具體功能如下。

1)數(shù)據(jù)采集功能。數(shù)據(jù)采集功能是廣域污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能，系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境監(jiān)控中心的指令，周期性采集各種環(huán)境數(shù)據(jù)，然后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，轉(zhuǎn)化成實(shí)際有意義的信息存儲(chǔ)于系統(tǒng)中。系統(tǒng)提供多種通信接口接入采集儀器，通過通信協(xié)議完成和采集儀器的信息交換。

2)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)布功能。系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)包括環(huán)境各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、儀器的運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)鐘校準(zhǔn)等信息。B/S服務(wù)器以網(wǎng)頁的形式將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上，并實(shí)時(shí)刷新，用戶通過Web瀏覽器對(duì)這些信息進(jìn)行訪問；C/S服務(wù)器將監(jiān)測(cè)到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過通信傳送到監(jiān)控客戶端軟件。

3)歷史數(shù)據(jù)查詢功能。為了預(yù)測(cè)環(huán)境的今后發(fā)展情況，系統(tǒng)要具備歷史數(shù)據(jù)的查詢功能。用戶可以通過查詢有效數(shù)據(jù)中的任一時(shí)間段內(nèi)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和任意一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)以曲線和圖表的形式呈現(xiàn)給客戶，從而預(yù)測(cè)環(huán)境今后的變化情況。

4)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制功能。遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制功能主要對(duì)環(huán)境信息采集設(shè)備的控制，遠(yuǎn)程用戶通過相應(yīng)的web頁面或者是專用的監(jiān)控軟件進(jìn)行控制。現(xiàn)場(chǎng)的B/S服務(wù)器和C/S監(jiān)控服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)接收控制命令，然后發(fā)布命令讓系統(tǒng)中相應(yīng)的機(jī)構(gòu)去完成這些操作，并將結(jié)果返回至B/S客戶端瀏覽器或者是C/S監(jiān)控客戶端軟件。

5)系統(tǒng)配置功能。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整，并且具有擴(kuò)展性，因此需要配置很多參數(shù)，包括監(jiān)控參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和采集參數(shù)等。這些參數(shù)存儲(chǔ)在EEPROM中，以便需要時(shí)進(jìn)行調(diào)用，遠(yuǎn)程用戶可以通過監(jiān)控軟件或者是Web頁面向服務(wù)器提交參數(shù)配置，并根據(jù)請(qǐng)求對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行更改。

6)系統(tǒng)管理功能。主要包括2個(gè)方面：一方面是對(duì)系統(tǒng)存儲(chǔ)的環(huán)境監(jiān)測(cè)信息文件進(jìn)行分類、刪除和上傳下載等工作；另一方面是系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下工作，需要對(duì)服務(wù)器的端口和網(wǎng)絡(luò)地址等進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理。

7)系統(tǒng)安全功能。為了提高系統(tǒng)的安全性能，需要加強(qiáng)系統(tǒng)的權(quán)限管理，在Web服務(wù)器中應(yīng)用會(huì)話管理機(jī)制可提高系統(tǒng)的安全性能；監(jiān)控服務(wù)器中的通信協(xié)議數(shù)據(jù)包通過加入授權(quán)密碼字段可提高數(shù)據(jù)的安全性。

4 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

4.1 B/S系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)采用的Web瀏覽器為Internet 5.0以上版本，采用IIS實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)器，采用ASP技術(shù)實(shí)現(xiàn)程序開發(fā)，應(yīng)用ASP對(duì)界面進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的連接及顯示數(shù)據(jù)變化曲線等?？蛻舳塑浖_發(fā)好后，在IIS上設(shè)置文檔目錄、IP地址等，并進(jìn)行發(fā)布，用戶通過瀏覽器和服務(wù)器實(shí)現(xiàn)交互操作。

4.2 混合模式中C/S的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫采用SQL SERVER 2012，客戶端軟件采用VB 6.0實(shí)現(xiàn)?？蛻舳塑浖鸵蕴W(wǎng)的通信通過調(diào)用API函數(shù)實(shí)現(xiàn)，其通信過程為客戶端創(chuàng)建socket，連接服務(wù)器，接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，斷開連接。系統(tǒng)在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集時(shí)，其時(shí)間間隔為300 ms，主要措施有：1)以日期為名稱，每天建1個(gè)存儲(chǔ)時(shí)間表，用于存儲(chǔ)當(dāng)天采集的系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù);2)在誤差范圍內(nèi)對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集時(shí)，不存儲(chǔ)連續(xù)相近的采集數(shù)據(jù)，只是對(duì)采集時(shí)間進(jìn)行更新；3)在服務(wù)器相對(duì)空閑期間，進(jìn)行分類、整理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等；4)設(shè)定每月的特定時(shí)間來整理數(shù)據(jù)庫，并對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。

本系統(tǒng)采用ADO方式，通過結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，可以實(shí)現(xiàn)在客戶機(jī)和服務(wù)器之間傳送請(qǐng)求和進(jìn)行響應(yīng)的任務(wù)。SQL命令與標(biāo)準(zhǔn)的VB代碼結(jié)合，通過ADO(active data object)驅(qū)動(dòng)程序連接到數(shù)據(jù)庫。

5 結(jié)語

基于B/S和C/S混合模式的嵌入式服務(wù)器廣域污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，包括了本地的數(shù)據(jù)傳送及Internet的數(shù)據(jù)發(fā)布2部分，是廣域污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的較好實(shí)現(xiàn)方式，其充分利用了B/S和C/S的優(yōu)勢(shì)，保證了系統(tǒng)的開放性與數(shù)據(jù)通信的可靠性。

[1] 徐波，胡乃聯(lián)，張培科．基于C/S和B/S混合模式的黃金礦山生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)[J]．機(jī)電與自動(dòng)控制，2008(6)：36-38.

[2] 何繼發(fā)．基于B/S模式的煤礦安全生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究[J]．科技信息，2008(17)：53.

[3] 姜麟，蔡翔云，張慶，等．開發(fā)基于WEB技術(shù)的工業(yè)信息遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]．計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2000(7)：28.

[4] 楊輝，王建新．基于C/S和B/S結(jié)構(gòu)的高校教務(wù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，23(6)：69-72．

[5] 雍殉．基于We的辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．山西廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2009(5)：49-50．

[6] 李艷芳. 多層網(wǎng)絡(luò)中基于資源優(yōu)化的配置方式[J].新技術(shù)新工藝，2014(9)：91-93.

*湖北省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃項(xiàng)目2014年度課題資助項(xiàng)目(2014B392)

責(zé)任編輯李思文

ResearchonApplicationofEmbeddedServerintheAutoMonitoringSystemofWide-areaPollutionSourcesbasedonB/SandC/SStructures

FANG Peng

(Changjiang Professional College, Wuhan 430074，China)

As china's economy continues developing, the growing problem of environmental pollution has been the relevant state departments. In the paper, based on the S3C2410 hardware platform, built embedded server in the auto monitoring system of wide-area pollution sources of B/S and C/S structures, and information technology development environmental monitoring.

B/S and C/S structures, embedded server，the auto monitoring system of wide-area pollution sources

TN 915.04

：B

方鵬(1974-),男，講師，副主任，主要從事數(shù)據(jù)庫和信息管理等方面的研究。

2014-01-30