基于WEB的通信電源的遠程監控研究與實(shí)現

隨著(zhù)IT技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了各行各業(yè)，局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互連網(wǎng)的普遍實(shí)施， 多數單位有了自己的網(wǎng)站，各系統也建立了自己的網(wǎng)絡(luò )。因此，對系統的可靠性要求也提高了。

　　 傳統的UPS電源往往是等到機器出現了故障，不能正常供電，才由值班人員去查找故障所在，這樣勢必耗費很多寶貴的時(shí)間，而且很多場(chǎng)合也是不允許的。隨著(zhù)微 處理器CPU和監控軟件的引入，大大增加了UPS的自檢功能。多數UPS都配備了自己的監控軟件，當UPS故障時(shí)，監控軟件就可以通過(guò)面板上的液晶顯示 屏，將故障的部位或器件顯示出來(lái)，大大節省了時(shí)間。

　　 隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的普及，用戶(hù)又向UPS提出了更高的要求：UPS應具有無(wú)人值守功能，并且不但具有自檢功能，還應具有聯(lián)網(wǎng)功能，即，不但在網(wǎng)上可以隨時(shí)觀(guān)察 UPS的各項運行參數，而且在市電或UPS故障時(shí)，可以向服務(wù)器、工作站等發(fā)出信息，同時(shí)也可以打電話(huà)、發(fā)傳真或尋呼等手段通知值班人員。反過(guò)來(lái)，網(wǎng)絡(luò )技 術(shù)以及信息技術(shù)的發(fā)展為UPS通信電源的網(wǎng)絡(luò )化監控提供了可能，而建立在WEB上的納入工廠(chǎng)整體信息化的遠程監控系統，才是未來(lái)發(fā)展的方向。

　　 以數據庫為中心的監控方案

　　 傳統的監控方法基本上都是以數據庫為中心的解決方案，其中的控制網(wǎng)絡(luò )可以是各種現場(chǎng)總線(xiàn)，也可以是其它工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )，各個(gè)控制節點(diǎn)通過(guò)它進(jìn)行通訊，監控機 通過(guò)發(fā)射電臺對電源運行狀況進(jìn)行監測，收集現場(chǎng)信息，經(jīng)處理后傳送給實(shí)時(shí)數據庫服務(wù)器；Web服務(wù)器根據客戶(hù)端瀏覽器發(fā)來(lái)的HTTP請求，通過(guò)服務(wù)器擴展 模塊，從實(shí)時(shí)數據庫中獲取數據，然后傳回給客戶(hù)端瀏覽器進(jìn)行顯示?？梢钥闯?，整個(gè)過(guò)程都是圍繞著(zhù)實(shí)時(shí)數據庫服務(wù)器展開(kāi)的。這種方法在實(shí)際應用中存在許多不 足。例如，相對于監測功能，控制功能的實(shí)現比較困難，編程上難度較大，特別是安全性方面如認證、加密。為解決實(shí)時(shí)性問(wèn)題，一般采用輪詢(xún)方式，由客戶(hù)瀏覽器 定時(shí)刷新網(wǎng)頁(yè)，而這會(huì )導致效率低下，有些系統也采用事件觸發(fā)方式，利用數據庫服務(wù)器的觸發(fā)器功能主動(dòng)推(push)數據，但它一般要求Web服務(wù)器與數據 庫服務(wù)器位于同一臺機器上，不便于系統擴展; 數據庫服務(wù)器是整個(gè)系統的核心，需處理Web服務(wù)器與監控機的請求，工作負載很重，有可能成為系統性能瓶頸。這些不足之處隨著(zhù)應用模型的擴大顯得越來(lái)越明 顯，需要新的解決方案。

　　 WEB監控系統

　　 基于Web的電源遠程監控系統，一般可分為3個(gè)子系統：即現場(chǎng)監測與控制子系統；數據存儲與轉發(fā)子系統；客戶(hù)端接收與命令發(fā)送子系統?，F場(chǎng)子系統負責采集 各個(gè)現場(chǎng)控制節點(diǎn)的運行狀況數據，然后傳遞給中間層子系統；中間層子系統是一個(gè)中介系統，由工控機、Web服務(wù)器和實(shí)時(shí)數據庫服務(wù)器組成。工控機通過(guò)電臺 發(fā)射信號向現場(chǎng)采集數據，Web服務(wù)器通過(guò)服務(wù)器擴展技術(shù)如CGI、ISAPI等完成與客戶(hù)子系統以及現場(chǎng)子系統的交互；客戶(hù)子系統是用戶(hù)直接與之交互的 部分，它接收用戶(hù)的輸入，從中間層子系統獲取監測數據或向其發(fā)送控制命令。

　　 現場(chǎng)信號采集模塊選用研華ADAN4017。研華系列的數據采集模塊是一套內置微處理器的智能傳感器對計算機接口模塊，它們可以通過(guò)一套簡(jiǎn)單的ASCII 格式的命令來(lái)控制并可以以RS485通信協(xié)議傳輸數據，它有信號濾波A/D、D/A轉換、數據比較以及數字通信功能。模塊上沒(méi)有設置開(kāi)關(guān)來(lái)配置參數和定標 矯正，只能接受來(lái)自主機的命令，來(lái)改變模擬量輸入范圍、熱電偶或熱電阻輸入。所有模塊的配置參數包括I/O地址、通信速率、奇偶校驗，校驗和高低報警均可 以遠程設置。另外看門(mén)狗定時(shí)器的超強功能可以使系統運行失敗時(shí)重新啟動(dòng)模塊。

　　 因為RS-486網(wǎng)絡(luò )具有低噪讀傳感器方式，所以模塊可以放置在靠近噪聲源的地方利用ADAM的RS-485接收模塊，最多可以連接256個(gè)數據采集模塊到一個(gè)RS-485多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )上。主機通過(guò)RS-232/RS-485轉化模塊經(jīng)串口連到485網(wǎng)絡(luò )上。

　　 系統中，工控機的功能與前面描述所不同的是它不但與實(shí)時(shí)數據庫服務(wù)器進(jìn)行通信，而且還通過(guò)套接字Socket與應用服務(wù)器通信，即它將采集到的數據傳給數 據庫服務(wù)器的同時(shí)還接收來(lái)自應用服務(wù)器發(fā)出的控制命令。當用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)系統時(shí)，通過(guò)瀏覽器向Web服務(wù)器發(fā)出HTTP請求，然后ActiveX控件隨同 HTML文件下載到客戶(hù)端并由瀏覽器解釋執行，ActiveX控件與應用服務(wù)器建立Socket連接，用戶(hù)進(jìn)行監控操作只要通過(guò)ActiveX控件的界面 就可以進(jìn)行了。

　　 Socket編程

　　 應用程序之間的數據交換是數據通信的重要問(wèn)題，在TCP/IP網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下的應用程序是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )編程界面Socket實(shí)現的。Socket通常又稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò )套 接字，利用Socket進(jìn)行通信有兩種方式：第一種是流方式，也稱(chēng)為面向連接的方式。在這種方式下，每一次完整的數據傳輸都要經(jīng)過(guò)建立連接、使用連接、終 止連接的過(guò)程。在數據傳輸過(guò)程中，各數據分組不攜帶目的地址而且內容相同。TCP協(xié)議采用的就是這種方式。第二種是數據報方式，又稱(chēng)為無(wú)連接方式。在這種 方式下，每個(gè)分組都攜帶完整的目的地址，各分組在系統中獨立傳送。無(wú)連接服務(wù)不能保證分組的先后順序，不進(jìn)行分組出錯的恢復與重傳，不保證傳輸的可靠性 UDP協(xié)議提供無(wú)連接的數據報服務(wù)。

　　使用Socket進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )通信程序設計和其它客戶(hù)機/服務(wù)器模式通信應用程序設計過(guò)程一樣，客戶(hù)機程序(進(jìn)程)發(fā)送請求給服務(wù)器(進(jìn)程)，服務(wù)器進(jìn)程對客戶(hù)機的請求作出響應，并產(chǎn)生結果。

　　客戶(hù)/服務(wù)器模式在操作過(guò)程中采取的是主動(dòng)請求方式，首先服務(wù)器方要先啟動(dòng)，并根據請求提供相應服務(wù)。

　　服務(wù)器方

　　1.打開(kāi)一通信通道并告知本地主機，它愿意在某一公認地址上接收客戶(hù)請求；

　　2.等待客戶(hù)請求到達該端口；

　　3.接收到重復服務(wù)請求，處理該請求并發(fā)送應答信號。接收到并發(fā)服務(wù)請求，要激活一新進(jìn)程來(lái)處理這個(gè)客戶(hù)請求。新進(jìn)程處理此客戶(hù)請求，并不需要對其它請求作出應答。服務(wù)完成后，關(guān)閉此新進(jìn)程與客戶(hù)的通信鏈路，并終止。

　　4.返回第二步，等待另一客戶(hù)請求； 5.關(guān)閉服務(wù)器。

　　?客戶(hù)方

　　1.打開(kāi)一通信通道，并連接到服務(wù)器所在主機的特定端口；

　　2.向服務(wù)器發(fā)送服務(wù)請求報文，等待并接收應答;繼續提出請求；

　　3.請求結束后關(guān)閉通信通道并終止。

　　從上面所描述過(guò)程可知：

　　1.客戶(hù)與服務(wù)器進(jìn)程的作用是非對稱(chēng)的，因此編碼不同。

　　2.服務(wù)進(jìn)程一般是先于客戶(hù)請求而啟動(dòng)的。只要系統運行，該服務(wù)進(jìn)程一直存在，直到正?；驈娖冉K止。

　　微軟公司聯(lián)合其他軟硬件廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)了Windows下的網(wǎng)絡(luò )接口-Windows　Socket，這樣開(kāi)發(fā)人員就可以在Windows下 方便的編寫(xiě)基于圖形界面的網(wǎng)絡(luò )程序。在使用VC進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)，可以利用MFC提供的CAsyncSocket類(lèi)和CSocket類(lèi)，它們都封裝了 Windows　Socket　API。CAsyncSocket類(lèi)幾乎是一一對應地封裝了Windows?Socket?API，該類(lèi)使得我們可以使用 面向對象的方式進(jìn)行Socket編程，而且可以非常方便地調用其它MFC對象，CSocket類(lèi)則提供了一個(gè)較高級的Socket支持，它運用了MFC的 序列化類(lèi)來(lái)提供和傳輸Socket對象，使用這兩個(gè)不同的類(lèi)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，各有優(yōu)缺點(diǎn)。在靈活性方面，CAsyncSocket類(lèi)接近于直接調用 Windows　Socket　API，靈活性較大。而CSocket類(lèi)要求通信的兩個(gè)程序必須能同時(shí)識別MFC序列化協(xié)議，靈活性較小。在開(kāi)發(fā)的復雜程 度方面，CAsyncSocket類(lèi)需要開(kāi)發(fā)者處理各種數據類(lèi)型，比較復雜。CSocket類(lèi)則在MFC的序列化類(lèi)的基礎上不需要開(kāi)發(fā)者處理各種數據類(lèi) 型，所以比較簡(jiǎn)單。最后在系統資源消耗方面，CAsyncSocket類(lèi)不需要為每個(gè)連接建立各自的連接線(xiàn)程，系統資源消耗的少。而CSocket類(lèi)則需 要為每個(gè)連接建立各自的連接線(xiàn)程，連接數目多時(shí)系統資源消耗較多。

　　當服務(wù)器端與客戶(hù)端建立起通信時(shí)，客戶(hù)端就可以動(dòng)態(tài)地獲得服務(wù)器端傳送過(guò)來(lái)的各種信息，而它也可以發(fā)送各種控制指令給應用服務(wù)器，使之作出相應的處理。最后，由于監控機上運行的監控軟件會(huì )以日志的方式不斷的寫(xiě)入數據庫，因此，監控人員有也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器讀取數據庫的數據來(lái)獲得監控軟件的運行狀況信息。

　　安全性問(wèn)題

　　在客戶(hù)端中，可以對操作對象設置訪(fǎng)問(wèn)權限，同時(shí)給操作者分配訪(fǎng)問(wèn)優(yōu)先級和安全區，當操作者的優(yōu)先級小于對象的訪(fǎng)問(wèn)優(yōu)先級或不在對象的訪(fǎng) 問(wèn)安全區內時(shí)，該對象為不可訪(fǎng)問(wèn)，即要訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)有優(yōu)先級設置的對象，要求先具有訪(fǎng)問(wèn)優(yōu)先級，而且操作者的操作安全區須在對象的安全區內時(shí)，方能訪(fǎng)問(wèn)。操作 者的操作優(yōu)先級級別從0-999，每個(gè)操作者和對象的操作優(yōu)先級級別只有一個(gè)。系統安全區共有64個(gè)，用戶(hù)在進(jìn)行配置時(shí)，每個(gè)用戶(hù)可選擇除無(wú)以外的多 個(gè)安全區，即一個(gè)用戶(hù)可有多個(gè)安全區權限，每個(gè)對象也可有多個(gè)安全區權限。除無(wú)以外的安全區名稱(chēng)可由用戶(hù)按照自己的需要進(jìn)行修改，以此來(lái)保障系統的安 全運行。在軟件運行過(guò)程中，優(yōu)先級大于900的用戶(hù)還可以配置其他操作者，為他們設置用戶(hù)名、口令、訪(fǎng)問(wèn)優(yōu)先級和安全區。只要用戶(hù)定義了一記錄報警和事件 文件，在運行時(shí)，用戶(hù)的登錄、注銷(xiāo)和對變量的操作等事件都記錄在報警事件文件中。

　　結論

　　現實(shí)生活中的一切電子設備離開(kāi)了電源就無(wú)從談?wù)９ぷ?，尤其在信息化高速發(fā)展的今天，停電所帶來(lái)的經(jīng)濟損失是無(wú)法估量的。因此，研究如何提供穩定可靠的電源，是很有經(jīng)濟和現實(shí)意義的。