周 超

(銅陵學(xué)院 電氣工程學(xué)院，安徽 銅陵 244000)

作為高校開展教學(xué)科研工作的重要場(chǎng)所，當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)室管理普遍采用非自動(dòng)化、以紙張文件為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)方式，管理人員定期巡視記錄實(shí)驗(yàn)室環(huán)境工況，效率低下。針對(duì)上述不足，基于嵌入式技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)多終端實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控系統(tǒng)，采用ARM微處理器和各類傳感器采樣處理實(shí)驗(yàn)室環(huán)境信息和控制指令，應(yīng)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息傳輸[1-6]。為提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，提供了多終端監(jiān)控方式，管理人員可以通過(guò)瀏覽器或上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，發(fā)生異常時(shí)會(huì)進(jìn)行聲光報(bào)警并通過(guò)短信方式主動(dòng)通知用戶。該系統(tǒng)簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)管理人員的重復(fù)性操作，提高管理機(jī)制的安全性，降低意外帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)包括采集前端、數(shù)據(jù)處理中心和客戶端3個(gè)部分，如圖1所示。① 采集前端用于采集各類信息，包括實(shí)驗(yàn)室環(huán)境信息(溫濕度、光照等)和輔助信息(三軸加速度等)，前端將上述信息處理打包后通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸給處理中心，同時(shí)接收來(lái)自處理中心的控制指令。采集前端具備遠(yuǎn)控模式和自動(dòng)控制模式兩類，默認(rèn)情況處于自動(dòng)控制模式，此時(shí)采集前端自行對(duì)環(huán)境信息進(jìn)行監(jiān)控，如溫度值偏高則啟動(dòng)風(fēng)扇設(shè)備調(diào)節(jié)溫度，超出閾值則通過(guò)LED、蜂鳴器等做聲光報(bào)警。當(dāng)接收到控制指令時(shí)，切換到遠(yuǎn)控模式。為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需要考慮處理中心發(fā)生故障的情況，若在遠(yuǎn)控模式下采集前端不能正常接收指令則自行切換到自動(dòng)控制模式；② 數(shù)據(jù)處理中心，包括基于EXYnos4412處理器的FS4412控制板和PC機(jī)，接收采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并對(duì)采樣前端設(shè)備進(jìn)行控制，采用了兩種策略保證了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性：一種是存儲(chǔ)到移植Linux系統(tǒng)并搭建了嵌入式Web服務(wù)器的FS4412控制板數(shù)據(jù)庫(kù)中；另一種是存儲(chǔ)到運(yùn)行LabVIEW上位機(jī)程序的PC機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中。一旦出現(xiàn)異常情況，處理中心通過(guò)GPRS模塊主動(dòng)向用戶發(fā)送短信通知；③ 客戶端，提供了瀏覽器訪問(wèn)Web服務(wù)和LabVIEW上位機(jī)程序的監(jiān)控方式。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 采集前端

2.1.1 硬件設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集前端實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息和輔助信息采集、數(shù)據(jù)打包傳輸和控制指令執(zhí)行等核心功能。采集前端結(jié)構(gòu)如圖2所示。硬件資源及功能包括：① 采用DHT11的溫濕度采樣電路，該設(shè)備采用單總線方式通信，時(shí)序要嚴(yán)格參照datasheet進(jìn)行。由于總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總是上一次的采樣值，所以要連續(xù)讀兩次才能獲得當(dāng)前的溫濕度信息；② 采用MMA7455L的三軸加速度采樣電路，通過(guò)測(cè)量空間加速度信息，可以有效監(jiān)測(cè)地震等突發(fā)事件；③ 采用ISL29003的光照采樣電路，該光敏器件內(nèi)部集成了15 bit的ADC，減小了電路元器件的使用。三軸與光敏傳感器都采用IIC總線傳輸數(shù)據(jù)，IIC地址分別是0X1B和0X44，LPC11C14的PIN15、PIN16引腳是用于IIC通信的SCL與SDA，傳輸數(shù)據(jù)占一個(gè)字節(jié)；④ 采用ESP8266的WIFI通信電路；⑤ 隔離電路，為提高系統(tǒng)的可靠性，環(huán)境傳感器采樣端與處理器間加入隔離電路提高系統(tǒng)的可靠性，采用基于iCouple技術(shù)的ADuM5404數(shù)字隔離器。電路設(shè)計(jì)時(shí)要考慮抑制噪聲與紋波的影響，在ADuM5404的VDD1、GND1和VISO、GNDISO間至少要并聯(lián)2個(gè)電容，推薦采用0.1 μF和10 μF，其中0.1 μF使用陶瓷電容，因?yàn)榫哂休^低的ESR，并且在畫PCB的時(shí)候，陶瓷電容到電源走線的長(zhǎng)度不要超過(guò)2 mm；⑥ 攝像頭電路，攝像頭采用OV7670，每個(gè)像素占2個(gè)字節(jié)，圖片分辨率240*320，每幅圖片占用的空間大小為240*320*2= 153 600字節(jié)。攝像頭模塊中采用的FIFO型號(hào)為AL422B，其容量384 K字節(jié)，滿足空間要求[7]；⑦ 核心處理器及外圍電路，處理器采用基于ARM Cortex-M0內(nèi)核的低功耗、低成本的32位處理器LPC11C14，最高主頻可達(dá)到50 MHz。其在數(shù)據(jù)處理、功耗和抗干擾性等方面能夠滿足前端數(shù)據(jù)采集的需求；⑧ LED和蜂鳴器電路(用于報(bào)警指示)；⑨ 風(fēng)扇電路等。

圖1 實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖2 采集前端硬件組成

2.1.2 軟件設(shè)計(jì)

采集前端與處理中心之間的數(shù)據(jù)交互通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，程序流程如圖3所示。

(1)上電初始化采集前端的硬件資源，如GPIO、UART、SPI等。配置中斷處理函數(shù)、定時(shí)器等，默認(rèn)采集前端處于自控模式。

(2)初始化完成后進(jìn)行輪詢判定，在沒有接收到來(lái)自無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的控制指令(外部中斷)時(shí)，執(zhí)行各類信息采集、打包傳輸?shù)炔僮鳎簩?duì)溫濕度信息，微處理器發(fā)出一次開始信號(hào)，傳感器DHT11響應(yīng)后從低功耗狀態(tài)切換到高速狀態(tài)，采樣傳輸40位數(shù)據(jù)，觸發(fā)下一次操作；對(duì)光照信號(hào)，初始化IIC總線和ISL29003引腳，因?yàn)镻IN15和PIN16默認(rèn)是GPIO的P0.4和P0.5，所以初始化時(shí)要設(shè)置IOCON寄存器，之后設(shè)置敏感值并讀取光照數(shù)值。 自動(dòng)控制模式下的采集前端自發(fā)監(jiān)測(cè)環(huán)境數(shù)據(jù)，在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)啟動(dòng)風(fēng)扇或蜂鳴器等設(shè)備。

(3)當(dāng)接收到來(lái)自無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)時(shí)，中斷處理函數(shù)接收控制指令并執(zhí)行操作，采集前端切換到遠(yuǎn)程控制模式，數(shù)據(jù)采集正常進(jìn)行。

(4)為保證監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，需要對(duì)可能發(fā)生的異常進(jìn)行估計(jì)并提前設(shè)計(jì)好應(yīng)對(duì)措施。考慮到處理中心可能發(fā)生故障的情況，當(dāng)采集前端在30 s內(nèi)不能正常接收控制指令時(shí)，自行從遠(yuǎn)程控制模式切換到自動(dòng)控制模式，對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)并判定是否異常以及是否運(yùn)行風(fēng)扇、蜂鳴器等設(shè)備。

2.2 數(shù)據(jù)處理中心

2.2.1 FS4412控制板

FS4412移植并運(yùn)行Linux系統(tǒng)，功能如下：① 移植SQLite存儲(chǔ)來(lái)自采樣端的數(shù)據(jù)；② 向采樣端發(fā)送控制指令；③ 對(duì)采樣信息進(jìn)行判定并進(jìn)行報(bào)警指示；④ 移植BOA構(gòu)建Web服務(wù)器，向客戶端提供Web服務(wù)；⑤ 當(dāng)發(fā)生異常狀況，通過(guò)GPRS向用戶發(fā)送短信。程序核心包括數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)分析線程和消息處理線程等。數(shù)據(jù)接收線程接收來(lái)自無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)(消息頭ST+正文)，根據(jù)ST判斷消息類型：A表示輔助信息，E表示環(huán)境信息，為避免數(shù)據(jù)丟失，讀取正文時(shí)要睡眠500 ms。之后插入到數(shù)據(jù)緩存鏈表，喚醒數(shù)據(jù)分析線程，判斷緩存鏈表是否為空，不為空則表示有新的數(shù)據(jù)，讀取鏈表，如果是環(huán)境信息且數(shù)值沒有超出閾值，加入數(shù)據(jù)庫(kù)鏈表并喚醒數(shù)據(jù)庫(kù)線程更新數(shù)據(jù)庫(kù)。如果環(huán)境信息異常則喚醒短信發(fā)送、蜂鳴器等線程實(shí)現(xiàn)報(bào)警提示，數(shù)據(jù)接收與分析線程流程如圖4所示。消息處理線程處理來(lái)自客戶端的控制指令，用戶通過(guò)客戶端控制風(fēng)扇、蜂鳴器等設(shè)備，修改溫濕度數(shù)據(jù)的閾值。這些控制指令首先送入消息隊(duì)列，本文定義了風(fēng)扇控制、LED控制、蜂鳴器控制、閾值設(shè)置等消息類型，Switch函數(shù)對(duì)不同的消息類型做不同處理，消息處理線程流程如圖5所示。

圖3 采集前端程序流程圖 圖4 數(shù)據(jù)接收與分析線程流程圖

(1)SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)

本文應(yīng)用場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)具備如下特點(diǎn)：① 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量不大，需要頻繁讀/寫磁盤文件，未來(lái)有數(shù)據(jù)移植的需求；② 沒有超大數(shù)據(jù)集、高流量和高并發(fā)訪問(wèn)的需求。SQLite是一種類似微軟Access的文件型數(shù)據(jù)庫(kù)，這類數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)是以文件形式表示數(shù)據(jù)庫(kù)，不需要額外配置，備份操作簡(jiǎn)單。主要API有sqlite3_open、close和exec，操作簡(jiǎn)單，滿足數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的需求，所以采用SQLite提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。SQLite移植較為簡(jiǎn)單，首先去官網(wǎng)下載解壓源碼(sqlite-autoconf-3070602)，本文采用一臺(tái)運(yùn)行Ubuntu的PC進(jìn)行編譯工作。進(jìn)入目錄創(chuàng)建sqlite_insatll目錄，打開makefile文件，找到DPACKAGE_STRING行，刪除空格并保存，執(zhí)行make make install，編譯后的sqlite3文件保存在sqlite_install目錄中，把sqlite3拷貝到數(shù)據(jù)中心Linux系統(tǒng)的/usr/bin目錄下，同時(shí)把PC端/usr/lib庫(kù)中的libsqlite3.so.o和libsqlite3.so.o.8.6兩個(gè)文件也拷貝到數(shù)據(jù)中心Linux系統(tǒng)的/usr/lib目錄下，執(zhí)行copy命令時(shí)要加-arf參數(shù)，完成移植。數(shù)據(jù)庫(kù)線程流程如圖6所示。主程序初始化后啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)線程，創(chuàng)建存儲(chǔ)針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)操作的數(shù)據(jù)庫(kù)鏈表，之后進(jìn)入循環(huán)等待狀態(tài)，接收到喚醒信號(hào)則開始數(shù)據(jù)庫(kù)鏈表的判定操作，如果鏈表頭的內(nèi)容為空，則再次進(jìn)入等待狀態(tài)，等待下一次的喚醒。如果鏈表頭的內(nèi)容不為空，則讀取表頭內(nèi)容并調(diào)用相關(guān)函數(shù)完成SQLite操作，完成后釋放節(jié)點(diǎn)空間，如此循環(huán)。sqlite_thread是數(shù)據(jù)庫(kù)線程，task_sqlite函數(shù)用于判定節(jié)點(diǎn)信息并執(zhí)行相關(guān)操作。

(2)Web服務(wù)

BOA是一款代碼只有約60 KB的單任務(wù)Web服務(wù)器，很適合嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，支持CGI，能夠fork CGI進(jìn)程執(zhí)行客戶端請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)交互功能。Web服務(wù)原理如下：管理人員在客戶端打開瀏覽器連接到處理中心的Web服務(wù)器，這時(shí)打開了一個(gè)Socket虛擬文件，通過(guò)Socket以GET或POST的方式基于HTTP協(xié)議向Web服務(wù)器提交請(qǐng)求。Web服務(wù)器接收并分析請(qǐng)求，處理不同的事務(wù)，返回請(qǐng)求的相關(guān)線程或頁(yè)面文檔。下載解壓源代碼，進(jìn)入src目錄，執(zhí)行./configure生成makefile，采用flex和yacc進(jìn)行make編譯，執(zhí)行Arm-non-linux-gnueabi-strip命令瘦身，完成編譯。為保證Web服務(wù)的正常啟動(dòng)，需要修改boa.conf文件中的Group、User、ScriptAlias、DocumentRootWeb、ServerName和AccessLog等參數(shù)。之后把編譯好的boa文件拷貝到數(shù)據(jù)中心Linux系統(tǒng)的/etc/boa目錄下，把Ubuntu的mime.types文件拷貝到數(shù)據(jù)中心Linux系統(tǒng)的/etc目錄，相關(guān)頁(yè)面文件拷貝到www目錄下，啟動(dòng)boa線程提供Web服務(wù)。

圖5 消息處理線程流程圖

圖6 數(shù)據(jù)庫(kù)線程流程圖 圖7 短信流程和效果圖

(3)Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

處理中心與客戶端通過(guò)Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)配置步驟如下：①移植驅(qū)動(dòng)，采用Marvell公司的8686芯片，從官網(wǎng)下載sd8686.bin和sd8686_helper.bin文件，拷貝到linux/fireware目錄下，執(zhí)行make menu config配置內(nèi)核，make zImage編譯內(nèi)核；②移植wpa_supplicant，下載wpa_supplicant和openssl的源代碼，編譯移植openssl和wpa-supplicant，其中openssl需要wpa_supplicant提供的openssl-版本號(hào)-tls-extensions.patch補(bǔ)丁文件，編譯后的wpa_cli和wpa_supplicant文件拷貝到bin目錄下；③無(wú)線連接，編寫域名和無(wú)線配置文件resolv.conf和wpa_psk_tkip.conf，創(chuàng)建wpa_supplicant目錄，執(zhí)行ifconfig配置IP地址、route add配置網(wǎng)關(guān)、wpa_supplicant連接無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，wpa_cli status查看網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)。

(4)短信發(fā)送

GPRS[8-9]模塊通過(guò)AT指令實(shí)現(xiàn)短信發(fā)送，具有文本和PDU兩種模式，前者實(shí)現(xiàn)容易但僅支持英文文本，所以選擇支持中文文本的PDU模式。操作流程和效果如圖7所示。① 硬件初始化，這里用到串口引腳，發(fā)送AT指令測(cè)試連通性；② 模式設(shè)置，選擇PDU(AT+CMGF=0)，設(shè)置信息長(zhǎng)度(AT+CMGS=信息長(zhǎng)度)；③ 發(fā)送短信，包括中心號(hào)碼段、收信方號(hào)碼段和信息段3部分內(nèi)容。中心號(hào)碼段是0891683100501505F0，其中91表示國(guó)際化，683100501505F0的奇偶位反轉(zhuǎn)得到8613000551500，86表示中國(guó)地區(qū)，13000551500是中心號(hào)碼，如果號(hào)碼位數(shù)是奇數(shù)要在末尾加F補(bǔ)齊，所以13000551500就變成了683100501505F0，加上91字段變成91683100501505F0，共計(jì)16位，除以2得8，8的16進(jìn)制表示是08，最終得到了0891683108501505F0。收信方號(hào)碼段是1100+0D91+ 68XXXXXXXXXXXX+000800，1100和000800是收信方號(hào)碼段的固定前綴與后綴，68XXXXXXXXXXXX與上述中心號(hào)碼段的處理是一樣的，表示的是短信的接收手機(jī)號(hào)。0D91中91表示接收方設(shè)備是手機(jī)，0D是十進(jìn)制的13，因?yàn)?6XXXXXXXXXXX接收手機(jī)號(hào)是13位。最后是以Unicode編碼的信息段，也就是在手機(jī)上看到的短信內(nèi)容。比如短信內(nèi)容為“1號(hào)實(shí)驗(yàn)室溫度異常”，Unicode編碼為36位的003153F75B9E9A8C5BA46E295EA65F025E38，除以2得18,18的16進(jìn)制表示是12，所以信息段最終編碼為12003153F75B9E9A8C5BA46E295EA65F025E38，3部分內(nèi)容組合完成PDU模式的短信發(fā)送功能[10]。

2.2.2 PC機(jī)

考慮到本文對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求比較簡(jiǎn)單，且實(shí)驗(yàn)室PC機(jī)性能較為落后，采用SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)，這里涉及到兩種針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作：采樣數(shù)據(jù)在SQLite的存儲(chǔ)和LabVIEW監(jiān)控程序?qū)?shù)據(jù)庫(kù)的讀取。因?yàn)镻ython內(nèi)置了sqlite3，所以基于python實(shí)現(xiàn)SQLite的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

(1) Windows端SQLite配置應(yīng)用

不同于嵌入式應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)驗(yàn)室已有PC機(jī)安裝了WIN7 32位系統(tǒng)，SQLite配置應(yīng)用流程如下：① 數(shù)據(jù)庫(kù)安裝：在sqlite.org官網(wǎng)下載SQLite安裝包，分別是precompiled binaries for windows和shell壓縮包，前者對(duì)應(yīng)不同位的windows版本。創(chuàng)建一個(gè)目錄文件夾把解壓后的sqlite3.def、sqlite3.dll和sqlite3.exe，將三個(gè)文件放到同一個(gè)目錄下。② 配置測(cè)試：將sqlite3.exe的目錄途徑添加到環(huán)境變量PATH中，在cmd環(huán)境下輸入sqlite3.exe測(cè)試。③ 新建數(shù)據(jù)庫(kù)與表：sqlite3.命令用來(lái)創(chuàng)建新的SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)：sqlite3 DatabaseName.db該文件將被SQLite引擎用作數(shù)據(jù)庫(kù)，創(chuàng)建成功后將提供一個(gè)sqlite>提示符。一旦數(shù)據(jù)庫(kù)被創(chuàng)建，可以使用.database命令檢查是否在數(shù)據(jù)庫(kù)列表中。CREATE TABLE語(yǔ)句用于創(chuàng)建表，tables 命令來(lái)驗(yàn)證表是否已成功創(chuàng)建。④ 對(duì)數(shù)據(jù)表的操作：sql語(yǔ)言。

(2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(python)

PC機(jī)接收無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸來(lái)的環(huán)境信息并存儲(chǔ)到SQLite中，步驟如下：① 連接數(shù)據(jù)庫(kù)：導(dǎo)入sqlite3模塊，調(diào)用sqlite3的connect方法連接數(shù)據(jù)庫(kù)；② 創(chuàng)建表：創(chuàng)建cursor變量，調(diào)用execute方法，傳入create語(yǔ)句創(chuàng)建數(shù)據(jù)表，并運(yùn)行commit方法執(zhí)行操作；③ 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽：導(dǎo)入socket模塊，設(shè)置好IP地址和端口號(hào)，創(chuàng)建socket變量，調(diào)用bind和listen方法綁定網(wǎng)絡(luò)地址、端口和最大連接數(shù)。之后調(diào)用accept和recv方法即可接收來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)；④ Insert操作：執(zhí)行execute(insert into表名)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到SQLite中。

LabVIEW需要借助其他方式才能進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)操作，常用的有：① NI官方提供的LabVIEW sql toolkit工具包；② 微軟的ActiveX與ADO控件，基于sql語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)；③ C++編寫的dll(Dynamic Link Library)庫(kù)；④ labsql等插件實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)。本文因選擇了SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)，采用第3種方法。Sqlite3提供的sqlite3.dll內(nèi)封裝了數(shù)據(jù)庫(kù)操作VIs：sqlite3_open.vi、sqlite3_prepare.vi、sqlite3_step.vi、sqlite3_finalize.vi和sqlite3_close.vi，步驟如下：首先打開數(shù)據(jù)庫(kù)文件，聲明要執(zhí)行的SQL操作，這里是讀取操作，之后執(zhí)行聲明的SQL語(yǔ)句，操作完成銷毀SQL聲明并關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)。sqlite3.dll調(diào)用過(guò)程中需要注意如下兩點(diǎn)：CLF(Call Library Function)節(jié)點(diǎn)配置時(shí)，考慮到如若調(diào)用函數(shù)返回時(shí)間較長(zhǎng)可能導(dǎo)致LabVIEW不能執(zhí)行線程中的其他任務(wù)的情況，最好把DLL設(shè)置成“在任意線程中運(yùn)行”，前提要保證該DLL能同時(shí)被多個(gè)線程安全調(diào)用；調(diào)用規(guī)范一般選擇“普通C調(diào)用”，但如果是API(Application Programming Interface)，要選擇stdcall(WINAPI)。

2.3 客戶端

圖8 基于HTML的監(jiān)控頁(yè)面

客戶端提供了通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)Web服務(wù)器和LabVIEW上位機(jī)程序兩種方式，瀏覽器訪問(wèn)的監(jiān)控頁(yè)面基于HTML編寫，其核心是表單，通過(guò)CGI程序解釋處理表單。用戶通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)服務(wù)器，實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境工況并根據(jù)需求發(fā)送控制指令進(jìn)行控制的輸入信息，并在服務(wù)器中進(jìn)行處理，向?yàn)g覽器反饋信息。包括登錄頁(yè)面、控制頁(yè)面、環(huán)境信息頁(yè)面、實(shí)時(shí)監(jiān)控頁(yè)面和歷史記錄頁(yè)面等，如圖8所示。采樣前端接收的每條控制指令占一個(gè)字節(jié)，按位控制，格式定義如下：命令=實(shí)驗(yàn)室編號(hào)+設(shè)備編號(hào)+操作，如表1所示。

表1 操作參數(shù)表

LabVIEW監(jiān)控程序如圖9(a)所示，應(yīng)用LabVIEW的web service提供了瀏覽器訪問(wèn)功能，點(diǎn)擊工具->web發(fā)布工具，啟動(dòng)web server，本文要發(fā)布動(dòng)態(tài)Vis，選擇monitor函數(shù)，web用戶可以請(qǐng)求Vi控制權(quán)獲取控制Vi的功能。為保證該功能的正確使用，在配置時(shí)要注意幾下3點(diǎn)：① 瀏覽器切換到兼容模式；② web發(fā)布選擇內(nèi)嵌模式；③ 服務(wù)器配置選擇SSL，查詢主機(jī)上的證書信息，訪問(wèn)效果如圖9(b)所示。

圖9 基于labview的監(jiān)控上位機(jī)

3 結(jié) 語(yǔ)

本文基于嵌入式技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)了多終端的實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控系統(tǒng)，采用LPC11C14設(shè)計(jì)采樣前端收集實(shí)驗(yàn)室環(huán)境信息，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，處理中心采用兩種存儲(chǔ)策略保證了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性。客戶端通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)Web服務(wù)器或LabVIEW監(jiān)控程序?qū)崟r(shí)觀察實(shí)驗(yàn)室工況，根據(jù)需要控制采集前端的風(fēng)扇、蜂鳴器等設(shè)備。測(cè)試表明：多終端的監(jiān)控手段有效提升了效率，多存儲(chǔ)策略提高了可靠性，達(dá)到智能化管理的要求。