基于傳感器的遠程設備知識獲取系統的設計與實現

摘 要：越來越多的企業根據生產工作的需要，在某些特定場所部署了一些無人值守的遠程設備，以實現數據采集、告警、控制與知識發現等功能。本文提出了一種遠程設備知識獲取系統的設計與實現方式，該方式具有廣泛的適用性。

關 鍵 詞：遠程設備；知識獲取；多線程服務器

1.引言

隨著科學技術的發展，越來越多的現代化設備應用到生產領域中。在顯著提高企業的生產效率的同時，也給設備的維護帶來很多困難。生產線上關鍵生產設備的知識獲取將對企業的生產力產生重要的影響。目前遠程設備知識獲取技術的主流是應用Internet技術，在TCP/IP協議和WWW規范的支持下，合理組織軟件結構，使客戶端通過訪問網絡服務器來迅速獲取自己權限下的知識并及時做出響應。[1]

本文所設計的遠程設備知識獲取服務器系統可通過PC機對多臺基于傳感器本體的遠程設備進行知識獲取。本系統集合了總控服務控制、遠程實時管理與日志發布等多項功能，涵蓋總控服務器與傳感器之間串行通信程序編寫、遠程控制程序編寫、SQL數據庫操作與管理、WEB發布等方面。

2.遠程設備知識獲取系統的體系結構設計

2.1系統的拓撲結構

遠程設備上安裝的傳感器通過無線信號發射器，將獲取的知識通過無線通信基站發送給總控服務器。服務器在接到數據后，通過知識產生算法，將知識存入知識倉庫。工作人員通過監控終端遠程實時獲取遠程設備的知識。系統拓撲結構圖如圖1所示。

2.2 系統的工作流程

遠程設備知識獲取系統的工作流程如圖2所示。圖2中①表示遠程設備上的傳感器本體將采集到的數據發送到總控服務器；②表示知識產生算法根據接收到的數據生成知識并存放到知識倉庫中；③表示工作人員可以通過Internet遠程訪問設備知識信息；④表示工作人員可以通過遠程終端將控制命令發送給總控服務器；⑤表示總控服務器通過無線通信基站向遠程設備發送控制信號。[2]

3.遠程設備知識獲取服務器的設計與實現

3.1多線程服務器設計

支持并發訪問的服務器的實現方式有兩種：基于進程和基于線程。由于創建進程的代價要高于線程，并且進程之間的數據共享和通訊機制較復雜，因此基于線程的方式效率更高。但是如果采用對于設備的每一次請求創建一個線程的方式，那么在控制設備較多的情況下，線程頻繁創建和銷毀的代價是很高的。如果采用線程緩沖池的設計，在接收到設備請求后，隨機地選取一個空閑線程響應設備的請求，則可以得到較快的響應速度和較高的效率。[3]多線程服務器體系結構如圖3所示。

3.2通用緩沖池的具體實現

數據緩沖池采用先進先出的存取策略，使用一個隊列對象來實現。線程緩沖池使用一個鏈表類實現，以方便地創建和注銷線程。每個線程用一個Handler類的實例為每個設備提供服務。鏈表中每個節點是一個線程類ServerThread的實例，保存該線程的線程號和指向下一個ServerThread類的實例的引用，ServerThread類繼承Thread類。這樣設計的緩沖池，具有通用性，在設計具體的應用時，可以根據不同的需要創建新的Handler類的子類，即可對不同設備提供不同的服務。基于數據緩沖池和線程緩沖池的實現的服務器，其核心算法的Java語言實現如下所示：

class ServerThread extends Thread{

private static final int MAX_NUMBER=15；

private DataPool dataPool = DataPool.getAnInstance（）；

private ThreadPool threadPool = new ThreadPool（MAX_NUMBER）；

@Override

public void run（） {

while （！isShutdown） {

if（！isPaused）{

try {

Data

data = dataPool.getFirstData（）；

Handler handler = new Handler（data）

threadPool.execute（handler）；

} catch （IOException e） {

e.printStackTrace（）；

}

}

}

}

}

4.結束語

隨著企業設備信息化程度的提高，遠程設備知識獲取系統的研究與運用使得對智能生產設備的監控管理工作變得更加方便，并促進企業生產效率的提高。隨著移動互聯網技術的不斷發展和普及，遠程設備知識獲取技術必將成為企業生產過程中的一種必不可少的管理監控手段。

參考文獻

[1] 杜小勇，王琰，呂彬.語義網數據管理研究進展[J].軟件學報.2009，20（11）：2950-2964.

[2] 鐘秀琴，等.基于本體的幾何學知識獲取及知識表示[J].計算機學報.2010，33（1）：167-174.

[3] 李兵，黃珊，石曉軍. 通用遠程設備管理系統的設計與實現[J].微計算機信息.2011，27（11）：81-83.

Design and Implementation of Remote Device Knowledge Acquisition System Based on Sensors

Ren Changning， Zheng Dongxia， Li Xucheng

（Computer Science and Technology Dept， Dalian Neusoft Institute of Information， Dalian Liaoning 116023）

Abstract：According to the needs of the production，more and more enterprises deploy some unmanned remote device in certain places，in order to realize data acquisition，alarm，control，and knowledge discovery，and other functions.This paper proposes a way of remote device knowledge acquisition system design and implementation，it has extensive applicability.

Key Words：Remote device；Knowledge acquisition；Multi-thread server