方 鵬

(長江職業(yè)學院，湖北 武漢 430074)

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

方 鵬

(長江職業(yè)學院，湖北 武漢 430074)

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，環(huán)境污染問題日益嚴重，已經(jīng)得到了國家相關部門的重視。本文在S3C2410硬件平臺上，構建了基于C/S和B/S混合模式的嵌入式服務器廣域污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了環(huán)境監(jiān)測的信息化發(fā)展。

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

隨著我國環(huán)境污染源的不斷擴大，由點源污染逐漸向著面源污染發(fā)展，并且各種污染相互疊加，對人體健康、食品安全及生態(tài)系統(tǒng)造成了非常嚴重的威脅。環(huán)境保護問題是一項非常重要的問題，關系到社會的可持續(xù)發(fā)展和人類生存發(fā)展及生活質量的提高，因此應加強環(huán)境治理。當前，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落后，信息技術水平很低，不能滿足我國環(huán)境保護事業(yè)的發(fā)展需求。

我國環(huán)境監(jiān)測中采用的傳統(tǒng)監(jiān)測方法為C/S模式，可實現(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)控的各項任務。隨著環(huán)境問題的日益嚴重，對環(huán)境監(jiān)測也提出了更高的要求，需要環(huán)境監(jiān)測部門提供最新的環(huán)境變化情況，供人們進行查詢；但是，基于C/S模式架構需要安裝專業(yè)的客戶端軟件才能對內(nèi)容進行瀏覽，因此不能滿足對外公共服務的需求。而采用B/S模式基于Web技術設計的監(jiān)控系統(tǒng)，只要用戶使用通用的Web瀏覽器就可以完成復雜的環(huán)境監(jiān)測任務，但是其數(shù)據(jù)傳輸速度比較慢；因此，本文設計了基于B/S和C/S混合模式嵌入式廣域污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)[1-3]。

1 嵌入式廣域污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)通常由3個部分組成，分別為嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式硬件設備和用戶應用程序。因為嵌入式操作系統(tǒng)能夠合理分配多個任務，并且嵌入式硬件設備具有功耗低、成本低、體積小、穩(wěn)定性高和可靠性強的特點，所以應用嵌入式系統(tǒng)能夠使整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運行速度得到提高。廣域污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)采用嵌入式進行設計，系統(tǒng)的操作系統(tǒng)采用Linux，其功能十分強大，系統(tǒng)的硬件監(jiān)控平臺采用嵌入式微處理器S3C2410。

在設計嵌入式廣域污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)時，根據(jù)B/S架構和C/S架構的不同特點，廣域污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)中環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸采用C/S模式，該部分數(shù)據(jù)的實時性要求較高，是系統(tǒng)的核心，可實時對網(wǎng)內(nèi)的所有數(shù)據(jù)進行采集、傳輸和入庫，查詢數(shù)據(jù)庫的相應控制參數(shù)，實現(xiàn)對污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)的控制。廣域污染源自動監(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)出訪問請求，Web服務器接收請求，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)的相應運行狀態(tài)及各種監(jiān)測數(shù)據(jù)?；贐/S與C/S混合模式的廣域污染源自動監(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 總體結構

嵌入式廣域污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分是服務器的實現(xiàn)，服務器功能主要通過B/S技術和C/S技術實現(xiàn)，通過以太網(wǎng)互聯(lián)多個嵌入式服務器，使用服務總線實現(xiàn)和Internet公眾網(wǎng)的連接，形成監(jiān)控服務系統(tǒng)，在遠端計算機就可以實現(xiàn)對現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)采集設備的診斷、監(jiān)控、管理、測試和維護等，對外提供服務。 采集到的環(huán)境信息通過現(xiàn)場監(jiān)控程序發(fā)送到應用服務器，并定時將采集到的信息存入數(shù)據(jù)庫服務器中；將Socket的服務器端封裝在應用服務器中，Socket的客戶端應用封裝在Active X控件中，通過Active X控件實時顯示監(jiān)控界面，嵌入Web監(jiān)測主頁，瀏覽器訪問網(wǎng)頁時自動下載控件，通過Socket交換數(shù)據(jù)實現(xiàn)客戶端與服務器之間的實時監(jiān)控功能；查詢系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)時，用戶通過Web瀏覽器提出請求，Web服務器接收并處理，查詢數(shù)據(jù)庫服務器，將查詢結果以網(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)場控制層、中間服務器層和客戶層。C/S和B/S混合模式整體結構如圖2所示。

圖2 C/S和B/S混合模式整體結構

1)現(xiàn)場控制層。該層的主要功能是根據(jù)監(jiān)控中心的要求實時采集各種環(huán)境信息，并對這些信息進行處理，通過網(wǎng)絡將這些信息存入數(shù)據(jù)庫中，接收環(huán)境監(jiān)控中心下達的控制指令并執(zhí)行。

2)中間服務器層。該層的主要功能是傳遞系統(tǒng)數(shù)據(jù)和在網(wǎng)絡上發(fā)布環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，環(huán)境現(xiàn)場控制層通過TCP/IP協(xié)議將環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送到中間服務器層，建立相應的web服務器站點。與Internet的相連通過HTTP協(xié)議實現(xiàn)，最終將監(jiān)測到的環(huán)境信息發(fā)布在網(wǎng)絡上。

3)遠程訪問客戶層。遠程訪問用戶通過Internet網(wǎng)絡，在瀏覽器中輸入網(wǎng)址就可以通過瀏覽器查看相關環(huán)境監(jiān)測內(nèi)容。

3 系統(tǒng)軟件的功能模塊

廣域污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)的總體功能就是啟動系統(tǒng)之后，根據(jù)各種存儲配置信息完成初始化工作，啟動數(shù)據(jù)自動采集程序進行環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集和處理，一旦發(fā)生異常情況即發(fā)出警報，同時，啟動B/S服務器，發(fā)布環(huán)境監(jiān)測信息，完成系統(tǒng)的公共服務需求；然后，啟動C/S服務器，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行分析研究，同時控制現(xiàn)場設備和實現(xiàn)系統(tǒng)的維護。系統(tǒng)實現(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監(jiān)控系統(tǒng)的基礎功能，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)，然后對這些數(shù)據(jù)進行預處理，轉化成實際有意義的信息存儲于系統(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)實時數(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)測數(shù)據(jù)、儀器的運行狀態(tài)及時鐘校準等信息。B/S服務器以網(wǎng)頁的形式將實時數(shù)據(jù)發(fā)布到網(wǎng)絡上，并實時刷新，用戶通過Web瀏覽器對這些信息進行訪問；C/S服務器將監(jiān)測到的實時數(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。為了預測環(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)中的任一時間段內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)和任意一個時間點的監(jiān)測數(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，從而預測環(huán)境今后的變化情況。

4)遠程實時控制功能。遠程實時控制功能主要對環(huán)境信息采集設備的控制，遠程用戶通過相應的web頁面或者是專用的監(jiān)控軟件進行控制?，F(xiàn)場的B/S服務器和C/S監(jiān)控服務器通過網(wǎng)絡接收控制命令，然后發(fā)布命令讓系統(tǒng)中相應的機構去完成這些操作，并將結果返回至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)結構完整，并且具有擴展性，因此需要配置很多參數(shù)，包括監(jiān)控參數(shù)、設備運行參數(shù)和采集參數(shù)等。這些參數(shù)存儲在EEPROM中，以便需要時進行調(diào)用，遠程用戶可以通過監(jiān)控軟件或者是Web頁面向服務器提交參數(shù)配置，并根據(jù)請求對這些參數(shù)進行更改。

6)系統(tǒng)管理功能。主要包括2個方面：一方面是對系統(tǒng)存儲的環(huán)境監(jiān)測信息文件進行分類、刪除和上傳下載等工作；另一方面是系統(tǒng)在網(wǎng)絡環(huán)境下工作，需要對服務器的端口和網(wǎng)絡地址等進行網(wǎng)絡管理。

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

4 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)

4.1 B/S系統(tǒng)的功能實現(xiàn)

本系統(tǒng)采用的Web瀏覽器為Internet 5.0以上版本，采用IIS實現(xiàn)Web服務器，采用ASP技術實現(xiàn)程序開發(fā)，應用ASP對界面進行設置，實現(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上設置文檔目錄、IP地址等，并進行發(fā)布，用戶通過瀏覽器和服務器實現(xiàn)交互操作。

4.2 混合模式中C/S的設計與實現(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實現(xiàn)?？蛻舳塑浖鸵蕴W(wǎng)的通信通過調(diào)用API函數(shù)實現(xiàn)，其通信過程為客戶端創(chuàng)建socket，連接服務器，接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，斷開連接。系統(tǒng)在對數(shù)據(jù)進行采集時，其時間間隔為300 ms，主要措施有：1)以日期為名稱，每天建1個存儲時間表，用于存儲當天采集的系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù);2)在誤差范圍內(nèi)對環(huán)境數(shù)據(jù)進行采集時，不存儲連續(xù)相近的采集數(shù)據(jù)，只是對采集時間進行更新；3)在服務器相對空閑期間，進行分類、整理監(jiān)測數(shù)據(jù)等；4)設定每月的特定時間來整理數(shù)據(jù)庫，并對相應數(shù)據(jù)進行備份。

本系統(tǒng)采用ADO方式，通過結構化查詢語言SQL對數(shù)據(jù)庫進行操作，可以實現(xiàn)在客戶機和服務器之間傳送請求和進行響應的任務。SQL命令與標準的VB代碼結合，通過ADO(active data object)驅動程序連接到數(shù)據(jù)庫。

5 結語

基于B/S和C/S混合模式的嵌入式服務器廣域污染源自動監(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，是廣域污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)的較好實現(xiàn)方式，其充分利用了B/S和C/S的優(yōu)勢，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]．機電與自動控制，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)絡數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究[J]．科技信息，2008(17)：53.

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[5] 雍殉．基于We的辦公自動化系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]．山西廣播電視大學學報，2009(5)：49-50．

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

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

責任編輯李思文

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