基于嵌入式WEB的電站數據動(dòng)態(tài)監控軟件設計

摘要：采用ARM11微處理器SC6410結合485及以太網(wǎng)通信構建了嵌入式Linux上的WEB服務(wù)器，實(shí)現了對太陽(yáng)能發(fā)電站監測系統的動(dòng)態(tài)數據采集、分析、處理、存儲和顯示。實(shí)際長(cháng)期運行表明，該系統能夠穩定完整地監測現場(chǎng)設備運行狀況，具有系統運行占用資源少、不需要額外的客戶(hù)端、用戶(hù)界面友好等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：嵌入式Web服務(wù)器；Linux；ARM；Appweb

監控系統分2種，C／S模式和B／S模式。C／S模式需要在PC安裝客戶(hù)端，在嵌入式系統上還需要安裝服務(wù)端，這在設計上不僅加大了開(kāi)發(fā)工作量，而且還得配備專(zhuān)用電腦，但有時(shí)候在工業(yè)現場(chǎng)上是沒(méi)有辦法做到的。而B(niǎo)／S模式則顯得其靈活性和成本低廉性。首先在B／S模式下面我們只需要開(kāi)發(fā)單個(gè)WEB應用，客戶(hù)端和服務(wù)端程序都不需要。其次還可以用具備瀏覽器的終端設備來(lái)隨時(shí)隨地瀏覽察看和控制后端設備。另外還可以省下其他監控硬件設備，有效降低了成本，增強整套系統市場(chǎng)競爭力。
綜合考慮本系統采用B／S方式。監控系統以ARM11微處理器(SC6410)為硬件核心，嵌入式Linux為軟件核心的綜合平臺方案。在此平臺上設計了基于Linux嵌入式Web太陽(yáng)能監控系統。此監控系統以Ajax為網(wǎng)頁(yè)前端通訊方式，Cgi進(jìn)程、Php進(jìn)程、485進(jìn)程為后端數據處理方式。監控系統只存設備上運行，在和設備聯(lián)網(wǎng)的任何地方，儀通過(guò)瀏覽器就可以直接監控太陽(yáng)能設備，打破了距離的限制，提高了軟件的保密性。

1 監控系統的硬件結構
監控系統硬件分為核心板和底板2個(gè)部分。核心板使用S3C6410處理器，外擴128MB SDRAM和256MB FLASH外部存儲器。底板采用的是RS4 85采集接口，3線(xiàn)RS232串口，SD卡存儲接口以及以太網(wǎng)控制器和RJ45組成的以太網(wǎng)接口，硬件結構如圖1所示。

RS485通訊接口按照協(xié)議把太陽(yáng)能設備參數讀取并發(fā)送主控芯片(S3C6410)。主控芯片接受485采集數據并存放Sqlite3數據庫。經(jīng)程序處理、分析后的數據在網(wǎng)頁(yè)上以動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)和表格形式顯示，除此之外實(shí)現網(wǎng)頁(yè)上發(fā)送指令修改太陽(yáng)能設備參數。該監控系統完成參數以表格和曲線(xiàn)等多種形式的展示以及太陽(yáng)能設備參數的配置，極大方便了客戶(hù)，提高了客戶(hù)使用友好性。

2 監控系統運行環(huán)境移植
2．1 嵌入式CGI的C庫移植
2．1．1 下載cgic205．tar．gz
下載地址：http：／／www．boutell．com／cgic／#0btain
2．1．2 解壓
解壓壓縮文件到／home／cgic／目錄
#tar -czvf cgic205．tar．gz
#cd cgic205
2．1．3 編譯
修改其makefile里面的編譯參數
CC=arm-linux-gcc
AR=arm-linux-ar
RANLIB=arm-linux-ranlib。
#make
拷貝libcgic．a(chǎn)庫到設備／usr／lib／目錄下。
2．2 嵌入式數據庫Sqlite3移植
2．2．1 下載sqlite3-autoconf-3070900．tar．gz
下載地址：http：／／www．sqlite．org／download．html
2．2．2 解壓
解壓壓縮文件到／home／sqlite3／目錄
#tar -czvf sqlite3-autoconf-3070900．tar．gz
#cd sqlite3-autoconf-3070900
2．2．3 編譯
#．／configure ＼
--host=arm-linux- ＼
--prefix=／opt／sqlite3／install3．7．4 ＼
--disable--tc ＼
#make
#make install
拷貝／opt／sqlite3／install3．7．4目錄下lib和bin文件到設備上對應目錄。
2．3 WEB服務(wù)器Appweb軟件移植
2．3．1 下載Appweb3．3．0．tar．gz
下載地：http：／／appwebserver.org／downloads／appweb／download．ejs
2．3．2 解壓
解壓文件到／home／appweb／目錄
#tar -czvf appweb3．3．0．tar．gz
#cd appweb3．3．0
2．3．3 編譯
#．／configure ＼
--prefix=／home／my ＼
--target=arm-sc6410-linux ＼
--build=i686-pc-linux ＼
--enable-log ＼
--static ＼
--port=80 ＼
--with-php=／home／cgi-php； ＼
#make TRACE=1
#make ROOT_DIR=／home／my install
在／home／cgi-php目錄里面要有編譯好的php5動(dòng)態(tài)庫，編譯的Appweb服務(wù)器才會(huì )支持php功能。
拷貝home／my目錄里面的文件到設備對應目錄，同時(shí)拷貝php動(dòng)態(tài)庫到／usr／lib目錄，至此監控系統運行環(huán)境移植完畢。
2．3．4 驗證Appweb服務(wù)器
編寫(xiě)以下代碼并保存為文件test．php，放至設備／www／目錄下

在PC機瀏覽器地址上輸入設備地址：192．168．0．80／test．php．如果瀏覽器網(wǎng)頁(yè)中顯示“ok php”，就證明嵌入式Appweb帶php開(kāi)發(fā)功能且支持Sqlite3數據庫軟件運行環(huán)境已經(jīng)移植完畢?，F在Web服務(wù)器能支持Cgi和Php這兩項功能，而類(lèi)似boa，shttpd等嵌入式Web只是支持Cgi，在后臺的處理上功能比較弱，不能完成較復雜的數據處理。

3 監控系統軟件的設計與實(shí)現
監控系統軟件基于Linux操作系統，主要分為Cgi模塊、Php模塊、485進(jìn)程模塊。Cgi模塊主要是要負責密碼驗證、修改、以及發(fā)送消息給485掃描進(jìn)程進(jìn)行對太陽(yáng)能設備參數進(jìn)行配置。Php模塊主要負責從數據庫中提取出數據分析、處理后送給前臺。485進(jìn)程模塊主要是自定義通訊協(xié)議，掃描在線(xiàn)太陽(yáng)能逆變器來(lái)獲取其基本屬性參數并且經(jīng)過(guò)處理后存放在設備sqlite3數據庫里，一切圖形顯示和圖表顯示以及參數修改等數據全部是從數據庫中取得。監控系統軟件架構及其功能模塊如圖2所示。

3．1 監控系統軟件設計技術(shù)
3．1．1 軟件通訊技術(shù)
軟件通訊方式是Ajax，她是結合了Java技術(shù)、XML以及JavaScriDt等編程技術(shù)，可以讓開(kāi)發(fā)人員構建基于Java技術(shù)的Web應用，并打破了使用頁(yè)面重載的慣例。用戶(hù)可以創(chuàng )建接近本地桌面應用的直接、更豐富、更動(dòng)態(tài)的Web用戶(hù)界面。
3．1．2 軟件Javascipt基礎庫
整個(gè)系統軟件前端軟件開(kāi)發(fā)主要是基于Jayascipt的庫JQuery。她簡(jiǎn)化了前端開(kāi)發(fā)的工作，提供了豐富的函數接口。
3．1．3 軟件曲線(xiàn)顯示插件技術(shù)
系統曲線(xiàn)顯示部分主要是由Flot插件來(lái)完成的。Flot是一個(gè)非常強大的利用js來(lái)畫(huà)出圖表的jquery插件，并且支持幾乎所有主流瀏覽器，包括IE6+。在本系統中主要采用此插件來(lái)完成歷史和實(shí)時(shí)曲線(xiàn)的繪制。
3．1．4 軟件圖表顯示插件技術(shù)
系統圖表顯示部分主要是由JGrid插件實(shí)現。她能完成大部分常用工作的表格和分頁(yè)功能的表單，在本系統中主要用來(lái)顯示和實(shí)時(shí)更新在線(xiàn)太陽(yáng)能設備的基本參數。
3．2 監控系統軟件Cgi模塊
Cgi模塊分為前端和后端兩個(gè)部分，前端主要是html元素的編寫(xiě)和布局以及相關(guān)元素對應事件函數的編寫(xiě)，后端是負責處理html網(wǎng)頁(yè)傳送過(guò)來(lái)的數據并且處理完畢返回給網(wǎng)頁(yè)調用函數需要的數據，網(wǎng)頁(yè)利用得到的數據更新原來(lái)網(wǎng)頁(yè)上的數據。圖3是Cgi功能模塊。

3．2. 1 Cgi前端編程
Html網(wǎng)頁(yè)js函數提交數據有post和get兩種方式，本系統采用方式是post方式。前臺(html)調用cgi程序實(shí)例：


Cgi程序通過(guò)cgic庫提供的api函數獲取從前臺網(wǎng)頁(yè)傳過(guò)來(lái)的數據{ID：addr，Value：value}，處理數據后依需求發(fā)送消息給485進(jìn)程，并查詢(xún)數據庫檢查命令是否設置成功，當然也有獨立的查詢(xún)數據庫來(lái)驗證密碼或者修改密碼之類(lèi)的操作。
3．2．2 Cgi后端編程

3．3 監控系統軟件Php模塊
Php模塊從數據庫提取需要的數據整理處理后以JSON格式發(fā)送前臺。圖4是Php功能模塊。

3．3．1 Php前端編程
這個(gè)部分和Cgi部分是一樣的，編寫(xiě)調用Php模塊js函數。
3．3．2 后端php編程



4 運行效果
測試滿(mǎn)足實(shí)際現場(chǎng)需求，如圖5和圖6以及圖7所示。

5 結束語(yǔ)
文中介紹了基于A(yíng)RM嵌入式電站動(dòng)態(tài)數據監控的一種新設計方案，給出了詳細的硬件和軟件組成和設計實(shí)現，并且針對電站數據的實(shí)時(shí)顯示和歷史數據的查詢(xún)以及電站基本參數的配置等核心問(wèn)題，提出了一套可靠的設計方法，實(shí)際長(cháng)期運行證明該監控軟件運行穩定、實(shí)際占用資源少、界面易于操作、符合現場(chǎng)要求，具有十分廣泛的應用前景。