基于TCP/IP的實(shí)時(shí)監控系統設計與實(shí)現

2、監控系統組成和體系結構

2.1監控系統的基本組成和結構
   
電源設備通過(guò)協(xié)議轉換器將采集到的數據傳到監控中心，監控中心再將數據存入數據庫，以方便隨時(shí)查詢(xún)。監控系統的組成如圖1所示。

　　
圖1監控系統的組成

2.2監控系統的網(wǎng)絡(luò )結構
  
通信電源集中監控系統是由不同層次、不同功能的計算機和通信設備組成的一個(gè)計算機網(wǎng)絡(luò )，采用Internet的數據傳輸模式，監控中心對各支局進(jìn)行不間斷的巡檢，向串口服務(wù)器發(fā)送數據采集、遙測和遙控指令，串口服務(wù)器接受指令后將各監控模塊采集的設備運行的各種參數和實(shí)時(shí)數據轉化為服從TCP/IP協(xié)議的數據，發(fā)送回監控中心，存入數據庫服務(wù)器以支持遠程數據瀏覽和查詢(xún)及數據統計工作，如設備出現故障可自動(dòng)報警，其監控網(wǎng)絡(luò )結構如圖2所示。

　　
圖2監控網(wǎng)絡(luò )結構

　　2.3監控系統的軟件結構
 
       通訊電源監控系統的界面如圖3所示，其模塊組成如圖4所示。

　　
圖3 通訊電源監控系統的主界面

　　
圖4 通訊電源監控系統的功能模塊

基礎設定模塊是用于人員的權限設置，監控中心和各局站的參數設置；實(shí)時(shí)監控模塊主要是監測電源相關(guān)運行數據，例如電流、電壓等，設備出現故障可進(jìn)行聲音和圖像告警；數據采集模塊是完成通信電源監測數據的采集并將其寫(xiě)入數據庫；數據庫維護模塊則是完成數據庫的管理；曲線(xiàn)圖表模塊是采用曲線(xiàn)的方式顯示通信電源在某一段時(shí)間范圍的實(shí)時(shí)數據，如電壓、電流的變動(dòng)情況；數據查詢(xún)模塊可根據用戶(hù)要求查詢(xún)通信電源的實(shí)時(shí)運行數據、告警信息、遙控命令、月統計和值班狀況等信息，并可輸出相關(guān)報表。

3、通信協(xié)議設計與實(shí)現
    
二十一世紀是一個(gè)以網(wǎng)絡(luò )為核心的信息時(shí)代，TCP/IP Internet協(xié)議簇已經(jīng)成為計算機工業(yè)中開(kāi)放系統互聯(lián)的事實(shí)上的標準。

3.1監控系統通信協(xié)議要求

監控系統的底層由硬件組成，為了更好的傳輸數據，將二進(jìn)制數據轉換為網(wǎng)絡(luò )數據流，這一過(guò)程由串口服務(wù)器完成。
    
監控系統智能設備接入方式主要有直接接入方式和協(xié)議轉換器接入方式。協(xié)議轉換器簡(jiǎn)化監控系統前端處理過(guò)程，提高系統總體實(shí)時(shí)性。本系統采用的協(xié)議轉換器即為串口服務(wù)器。
    
監控系統通訊協(xié)議對系統的性能影響非常大。制定協(xié)議主要考慮對監控量的數量和類(lèi)別的要求；對實(shí)時(shí)性的要求；對可靠性的要求；對協(xié)議的可擴充性、兼容性的要求；對適用性的要求。通訊協(xié)議要無(wú)二義性，通訊協(xié)議必須能夠提供可靠的、高效的通訊。

3.2通信協(xié)議的設計

為了統一智能設備通訊協(xié)議，方便接入監控系統，原電信總局于1999年頒布了《通信局（站）電源、空調及環(huán)境集中監控管理系統前端智能設備通訊協(xié)議》（中國電信交換[1999]625號）作為標準協(xié)議，2003年信息產(chǎn)業(yè)部又以該協(xié)議為基礎制定監控系統智能設備通信協(xié)議的行業(yè)標準。
    
作為通訊電源的統一通訊標準，這一協(xié)議得到了廣泛的應用。假設我們要傳遞的信息為00，則其信息幀的基本格式如下：

這種方式處理簡(jiǎn)單,僅用一條命令就可以獲取大量的信息，但當監控系統僅需要了解其中少量數據內容時(shí)，許多無(wú)用的卻依然占據著(zhù)傳輸時(shí)間的數據，勢必降低了效率。
    
因此很多公司有自己的通訊協(xié)議，他們直接采用二進(jìn)制編碼，即網(wǎng)絡(luò )流中的數據不是ACSII格式的數據，而是數據本身，并且盡量減少冗余的數據。

3.3通信協(xié)議的實(shí)現過(guò)程
    
本系統的智能設備采用協(xié)議轉換器 （串口服務(wù)器）方式接入，傳輸協(xié)議采用《智能設備通訊協(xié)議》和企業(yè)自定義的傳輸協(xié)議（由于涉及企業(yè)的技術(shù)保密要求，本文中沒(méi)作介紹），編程語(yǔ)言為C#，編程環(huán)境為Microsoft Visual Studio .NET 2003。

在Internet中，TCP連接是常見(jiàn)的方式，用這種連接方式可以方便地在互聯(lián)網(wǎng)中傳遞數據，只要事先知道串口服務(wù)器的IP地址和端口，實(shí)現通訊協(xié)議的程序如下：

　　TcpClient myClient; //TCP連接套接字
       NetworkStream myStream; //獲取網(wǎng)絡(luò )流
       public bool ConectStation(string ip,int port)
       {
       //連接局站函數，連接成功返回true，失敗則返回false
       try
       {
       myClient= new TcpClient(ip,port);
       myStream="myClient".GetStream();
       return true;
       }
       catch
       {
       return false;
       }
       }

由于采用串口服務(wù)器，只需將傳輸數據的ASCII碼轉換為網(wǎng)絡(luò )數據流，即可利用TCP/IP協(xié)議的可靠連接TCP連接傳輸二進(jìn)制流，程序如下：

String stationNo; //局站號
       String version; //版本號
       AsyncCallback outcallback="new" AsyncCallback(this.OnCompleteWrite); //網(wǎng)絡(luò )流傳輸的異步調用
       public void SetDChksum (); //求CHKSUM
       public void StartSend()
       {
       char soi=(char)0x7E; //開(kāi)始字節
       char eoi=(char)0x0D; //結束字節
       string check="version"+stationNo+commandCode; //版本號＋局站號＋命令代碼，需進(jìn)行校驗
       string send="soi"+check+SetDChksum(check)+eoi; //發(fā)送數據字符串
       byte[] outbuffer="Encoding".ASCII.GetBytes(send); //將數據字符串轉化成字節數據流
       try
       {
       myStream.BeginWrite(outbuffer,0,outbuffer.Length,outcallback,null);
       }
       catch
       {
       //發(fā)送數據失敗的數據處理
       }
       }

4結束語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)的快速發(fā)展，為通信電源監控系統的進(jìn)一步發(fā)展和完善提供了條件。本系統正是結合這些最新技術(shù)，實(shí)現了對通信電源的遙測、遙信和遙控，并實(shí)現了對通信電源運行數據的遠程Web瀏覽。本系統已在實(shí)際通訊電源監控中采用，收到了良好的效果。

參考文獻：

[1] 賈繼偉等編著(zhù).通信電源的科學(xué)管理與集中監控.北京:人民郵電出版社,2004.8
[2] (美)Jesse Liberty編著(zhù),劉基誠譯.C#程序設計.北京:中國電力出版社,2002.5
[3] Kris Jamsa等 .NET Web服務(wù)解決方案應用編程 北京：電子工業(yè)出版社 2003
[4] Matthew MacDonald. ASP.NET完全手冊. 北京：電子工業(yè)出版社，2003