基于Web的豬舍遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

王雪亮　高惠芳　李小龍

摘要：為了實現(xiàn)對養(yǎng)豬場的智能化管理，設(shè)計并實現(xiàn)了基于Web的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)使用MyEclipse作為開發(fā)工具，MySQL作為數(shù)據(jù)庫，Tomcat作為Web 服務器，在Spring、Hinernate、Struts2三大框架基礎(chǔ)上開發(fā)完成。用戶通過瀏覽器訪問系統(tǒng)，可查看豬舍內(nèi)的視頻監(jiān)控和環(huán)境參數(shù)，并發(fā)送控制指令控制下位機以調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù)，從而實現(xiàn)對豬場的實時監(jiān)控管理。

關(guān)鍵詞：Web遠程監(jiān)控；視頻監(jiān)控；ActiveX插件；環(huán)境參數(shù)

DOIDOI：10.11907/rjdk.172398

中圖分類號：TP319

文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2018）003010004

英文摘要Abstract：In order to realize the intelligent management of pig farm， a remote monitoring system based on Web is designed and implemented.The system uses MyEclipse as a development tool， MySQL is used as a database and uses Tomcat as a Web server to be developed on the basis of the three major frameworks of Spring， Hinernate， and Struts2. Users visit the system through browser to check the video monitoring and environmental parameters in the piggery， and send control commands to control the environment parameters of the lower computer， so as to realize the realtime monitoring and management of pig farms.

英文關(guān)鍵詞Key Words：Web remote monitoring； video surveillance； ActiveX plugin； environment parameters

0引言

豬舍環(huán)境對生豬的生長、繁殖和健康起著重要作用，針對大規(guī)模養(yǎng)殖中豬舍環(huán)境惡劣的現(xiàn)象，本文設(shè)計了一種基于Web的豬舍環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)[13]。此系統(tǒng)包括現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)監(jiān)控[4]和視頻監(jiān)控，其目的在于創(chuàng)造一個適宜的豬舍環(huán)境，同時方便顧客了解豬場生豬飼養(yǎng)情況，讓大家吃上放心豬肉。

如今大多數(shù)解決方案都是基于C/S結(jié)構(gòu)設(shè)計的，用戶只有在特定位置并且打開專用客戶端才能查看豬場環(huán)境。B/S（瀏覽器/服務器）架構(gòu)是隨著Internet的興起，對C/S（客戶端/服務器）結(jié)構(gòu)的一種改進。B/S架構(gòu)分為三層結(jié)構(gòu)：表示層、應用層、數(shù)據(jù)層。表示層負責用戶事務的顯示，應用層負責對用戶的操作進行事務處理，數(shù)據(jù)層為應用層提供相應數(shù)據(jù)。利用B/S架構(gòu)可以在任意一臺可接入互聯(lián)網(wǎng)的計算機上實現(xiàn)豬場環(huán)境的遠程監(jiān)控。系統(tǒng)實現(xiàn)了環(huán)境參數(shù)和視頻監(jiān)控的顯示，解決了只顯示單一環(huán)境參數(shù)的問題[56]，從而使用戶對豬場有更直觀的了解。

網(wǎng)頁部分包括登錄頁面、當前環(huán)境參數(shù)顯示和控制頁面、歷史數(shù)據(jù)查詢頁面、視頻監(jiān)控頁面。每個豬舍都安裝了攝像頭，每個攝像頭對應的IP、端口都保存在數(shù)據(jù)庫中，用戶可以根據(jù)需要在前端頁面進行攝像頭的切換。為了實現(xiàn)無刷新下的數(shù)據(jù)更新，Web前端采用Ajax異步數(shù)據(jù)交互技術(shù)與服務器進行通信。利用監(jiān)控攝像機提供的SDK開發(fā)出ActiveX控件[7]，并將控件嵌入到網(wǎng)頁中，以供在瀏覽器端進行視頻監(jiān)控顯示。

現(xiàn)在基本上所有的PC客戶端都安裝有瀏覽器，所以將前端監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控視頻傳輸?shù)絎eb服務器上，由用戶通過瀏覽器進行訪問，獲取視頻監(jiān)控的數(shù)據(jù)[89]，則不需要單獨在客戶端安裝軟件。同時對于視頻播放控件的更新，只用將更新后的控件放在Web服務器上，瀏覽器則會對用戶進行提示，用戶確定后瀏覽器即會自動下載安裝更新到本地客戶端，減少了用戶操作步驟，提升了用戶體驗。

1系統(tǒng)設(shè)計

1.1系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

系統(tǒng)的功能模塊劃分為4部分，如圖1所示。

（1）用戶管理。實現(xiàn)了系統(tǒng)的用戶登錄認證工作以及對于不同用戶的角色權(quán)限管理工作。一般用戶不用注冊，直接訪問監(jiān)控頁面即可；管理員賬戶需要注冊、登錄才能訪問控制頁面，并可以查看有權(quán)限要求的攝像機。

（2）實時監(jiān)控。實現(xiàn)從前端監(jiān)控設(shè)備獲取視頻監(jiān)控信號，提供實時視頻監(jiān)控的查看功能。根據(jù)IP、端口調(diào)用對應攝像機，查看不同豬舍的監(jiān)控視頻；將前端監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控視頻傳輸?shù)絎eb服務器上，網(wǎng)頁嵌入ActiveX控件，通過接口調(diào)用由用戶通過瀏覽器進行訪問；還可根據(jù)需要添加、刪除攝像機。

（3）環(huán)境參數(shù)顯示。主要實現(xiàn)的功能是當前數(shù)據(jù)的實時顯示，需要顯示的數(shù)據(jù)包括溫度、濕度、光照強度、二氧化碳濃度、氨氣濃度和硫化氫氣體濃度，并將歷史數(shù)據(jù)以曲線圖形式直觀地呈現(xiàn)給用戶。

（4）控制部分。能夠在網(wǎng)頁上遠程控制現(xiàn)場設(shè)備的開啟，控制模式分為手動和自動兩種模式。

1.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)總體框架如圖2所示，本系統(tǒng)運用了主流的MVC軟件開發(fā)模式和JavaBean+Struts2+Spring+Hibernate+Jsp系統(tǒng)架構(gòu)。采集的數(shù)據(jù)能夠動態(tài)、實時地顯示在頁面上，同時在網(wǎng)頁上實現(xiàn)監(jiān)控視頻的實時顯示，在數(shù)據(jù)庫錄入攝像機的IP和端口實現(xiàn)攝像機切換。系統(tǒng)在正常工作的情況下，能夠在網(wǎng)頁上查看歷史數(shù)據(jù)，并將歷史數(shù)據(jù)以曲線圖形式直觀地顯示出來，以便更好地掌握豬舍環(huán)境的變化。

2系統(tǒng)實現(xiàn)

本系統(tǒng)為實現(xiàn)客戶端使用瀏覽器訪問Web服務器功能，使用了B/S模式?？蛻魴C使用瀏覽器訪問部署在服務器上的平臺系統(tǒng)，按提示下載CA認證根證書并安裝。瀏覽器自動將ActiveX控件下載安裝到客戶端。安裝完畢后，用戶即可通過該控件與視頻監(jiān)控前端通信，獲取實時視頻監(jiān)控信息，從而實現(xiàn)相關(guān)功能。本系統(tǒng)使用的前端監(jiān)控設(shè)備為海康威視公司生產(chǎn)的監(jiān)控設(shè)備。該設(shè)備帶有配套的視頻監(jiān)控存儲服務器和相關(guān)功能的SDK包，本系統(tǒng)只需根據(jù)該SDK包進行二次開發(fā)，編寫ActiveX控件調(diào)用其SDK包中的接口方法，即可獲取該前端監(jiān)控設(shè)備上的監(jiān)控視頻信號實現(xiàn)實時預覽，之后在Web頁面上的相應位置嵌入ActiveX控件代碼。

2.1視頻監(jiān)控模塊實現(xiàn)

因為本系統(tǒng)視頻實時監(jiān)控模塊終端采用的是?？低暤脑O(shè)備，所以AetiveX控件的開發(fā)都是直接調(diào)用該公司提供的SDK包內(nèi)的各種接口函數(shù)，ActiveX控件的執(zhí)行流程如圖3所示。

瀏覽器在解析頁面時，如果發(fā)現(xiàn)有ActiveX控件的嵌入代碼，會檢查ActiveX控件的安全性，如果安全，則會提示用戶下載該控件，下載完成后即按照與控件打包在一起的控件安裝文件INF的指示進行安裝。頁面中嵌入ActiveX控件的代碼為：

width="400" height="300">

var humid=msg.huanjingcanshulist[0].humid；

var light=msg.huanjingcanshulist[0].light；

var co2=msg.huanjingcanshulist[0].co2；

var h2s=msg.huanjingcanshulist[0].h2s；

var nh3=msg.huanjingcanshulist[0].nh3；

MYM（"#temp"）.val（temp）；

MYM（"#humid"）.val（humid）；

MYM（"#light"）.val（light）；

MYM（"#co2"）.val（co2）；

MYM（"#h2s"）.val（h2s）；

MYM（"#nh3"）.val（nh3）；}，

error：function（）{alert（"查詢失??！"）；}}）； }

監(jiān)控視頻的查看則調(diào)用嵌入頁面的ActiveX控件實現(xiàn)。在查詢歷史環(huán)境頁面輸入框輸入開始時間與結(jié)束時間，點擊查看歷史數(shù)據(jù)時，Ajax和后臺通信查詢這段時間的歷史記錄，利用Struts2的Struts2jsonPlugin.jar插件返回JSON數(shù)據(jù)，前端頁面fusioncharts框架利用返回的JSON數(shù)據(jù)繪制曲線圖，使用戶能直觀地查看這段時間內(nèi)的豬場環(huán)境。服務器端查詢并返回JSON數(shù)據(jù)代碼如下：

List

Listlishico2list=（List）jianKongDao1.chaXunlishishuju（begintime，endtime）；

//接下來把查詢字段封裝到map集合，轉(zhuǎn)換成JSON格式。遍歷list集合封裝到map集合

if（lishico2list ！= null && lishico2list.size（）>0）{

for（HuanJingCanShu obj： lishico2list）{

xxx}}

JSONObject jso = new JSONObject（）；

jso.accumulate（"lishihs2list"， resList）；

HttpServletResponse response = ServletActionContext.getResponse（）；

xxx

outputStream.write（jso.toString（）.getBytes（"utf-8"））；

outputStream.close（）；

3系統(tǒng)測試

在配置完Tomcat服務器后，需要在瀏覽器上輸入網(wǎng)址，測試Web服務器是否能正常工作。本系統(tǒng)登錄頁面加入了用戶身份驗證，當輸入的用戶名或密碼錯誤時會提示輸入錯誤，并且系統(tǒng)登錄失敗。

通過登錄頁面進入本系統(tǒng)后跳轉(zhuǎn)到環(huán)境頁面，環(huán)境頁面上能夠顯示當前各環(huán)境參數(shù)值，通過點擊控制模式按鈕，可以選擇自動控制或手動控制。頁面能夠正常顯示和發(fā)送控制信號，說明整個軟件系統(tǒng)正常工作。

歷史數(shù)據(jù)頁面使用Fusioncharts對各個歷史環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)進行繪圖，并使用曲線圖展示出來，使用戶對歷史環(huán)境一目了然。這里輸入開始時間、結(jié)束時間，點擊歷史溫度按鈕曲線圖如圖7所示。

進行視頻監(jiān)控測試時，進入視頻監(jiān)控頁面安裝好ActiveX控件后，頁面即出現(xiàn)視頻監(jiān)控小窗，說明ActiveX控件成功安裝。用戶選擇在不同攝像頭下播放按鈕，前端監(jiān)控設(shè)備則會把實時監(jiān)控數(shù)據(jù)傳遞給Web服務器，由Web服務器再發(fā)送到客戶機的瀏覽器上。

4結(jié)語

本文設(shè)計并實現(xiàn)了基于Web的遠程豬舍監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)采用MySQL作為數(shù)據(jù)庫，Tomcat作為Web服務器，并使用Spring、Hinernate、Struts2三大框架對系統(tǒng)進行搭建。系統(tǒng)以網(wǎng)頁作為數(shù)據(jù)顯示和控制的主頁面，主要采用Ajax異步數(shù)據(jù)交互技術(shù)實現(xiàn)與后臺通信；使用ActiveX控件對?？倒镜那岸吮O(jiān)控設(shè)備進行二次開發(fā)，調(diào)用其提供的接口函數(shù)，完成實時監(jiān)控視頻的預覽功能；對監(jiān)控系統(tǒng)的Web前端頁面進行了設(shè)計和實現(xiàn)，主要使用Javascript語言調(diào)用ActiveX控件對象的響應函數(shù)。用戶通過瀏覽器訪問系統(tǒng)，可查看豬舍內(nèi)的視頻監(jiān)控和環(huán)境參數(shù)，并可發(fā)送控制指令控制下位機調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù)，從而實現(xiàn)了用戶隨時隨地對豬舍的查看與控制。

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責任編輯（責任編輯：黃?。?