B/S模式雷達遠程監控系統設計

張懷才，姚振東

（成都信息工程學院，四川 成都 610225）

0 引言

X波段小型天氣雷達在天氣預報和災害性天氣預警、監測、跟蹤以及災情評估等方面發揮著重要作用。美國在“Weather Radar Technology Beyond NEXRAD”報告中指出，X波段近距離(100 km以內)小型雷達具有更好的降水物探測能力和更好的結果，不會產生象大功率長波長雷達由于地球曲率造成的遠端偏高空資料（低空無法探測）的缺陷[1-2]。同時，在民航機場的天氣保障中，這種雷達仍然是很好的選擇[3]。

然而，作為與雷達系統交互的運行控制的軟件系統多為本地控制模式，雖能滿足用戶的一般要求，但隨著工控系統對網絡化控制需求的日益提高，雷達系統的運行控制亦須向網絡化方向邁進[4]。本系統設計是在參考綜合氣象觀測站的發展歷程的基礎上，基于雷達運行控制的便捷性要求而提出的。眾所周知，計算機技術和網絡技術的不斷發展帶動了大型設備的監測技術的深遠變化,并逐步向實時、遠程和網絡化的方向發展。C/S(Client/Server，客戶端/服務器)和B/S(Browser/Server，瀏覽器/服務器)是現有的遠程監測系統的主要模式。其中，B/S模式的監控系統中，用戶工作界面是通過瀏覽器來實現，因此具有很好的跨平臺性；而主要事務邏輯在服務器端實現，這就使得維護人員就可以把主要精力放在服務器的更新維護上，而不必像C/S模式那樣重新協調客戶端。因此，目前基于Web的B/S模式的遠程實時監控系統是工業自動化領域研究的熱點問題和發展方向[5-6]。文章在參照綜合氣象觀測站發展規律的基礎上，通過引用工控領域的遠程控制方法，最終初步實現了雷達系統監控的網絡化。

1 系統框架與功能簡介

基于Web的雷達遠程監控系統由客戶端和服務器兩大部分組成。客戶端用于完成人機交互，功能之一是接收用戶的操作請求并發送至服務器；功能之二是接收服務器端發來的數據并給與實時動態顯示；服務器端則用于響應客戶端的操作請求，調用相應的Web服務頁，通過協調USB接口和數據庫系統獲取用戶請求的基數據，之后完成對基數據的封裝，將最終的可伸縮矢量圖形（SVG，Scalable Vector Graphics）格式的數據發送給客戶端。客戶端與服務器的基本通信通過Windows Server 2003自帶互聯網信息服務（IIS，Internet Information Services）互聯網信息服務器完成，IIS是用戶與雷達監控服務器信息溝通的橋梁。雷達數據的生成與用戶指令的執行暫時由雷達數據仿真版實現。整個系統框架如圖1所示。

圖1 系統框

2 系統模塊的實現方法

2.1 系統的客戶端實現

用戶通過客戶端完成對雷達系統的遠程監控。客戶端負責接收用戶的雷達操作指令，并對其加以處理發送至服務器；服務器響應了用戶請求之后，將 SVG格式的回波數據、方位數據等發送給客戶端，之后客戶端腳本程序利用文檔對象模型（DOM，Document Object Model）接口對這些實時數據進行動態處理，通過改變SVG中界面元素屬性進行實時刷新顯示，使客戶端通過瀏覽器就能實時監控雷達設備的數據掃描以及工作情況。客戶端工作過程如圖2所示。

客戶端腳本程序使用Javascript設計，Javascript是一種基于對象和事件驅動客戶端腳本語言，并且具備一定的安全性。同時，Javascript廣泛用于客戶端Web開發，常用來實現HTML網頁的動態交互功能[7]，比如響應用戶的各種操作等。其主要操作流程如圖3所示。

圖2 客戶端組成

圖3 Javascript工作流程

客戶端開發主要使用 SVG技術。與位圖不同,SVG圖不是用大量的單個像素建立圖像,而主要通過數學公式對物體形狀描述,從而記錄圖形信息,并根據圖形信息進行繪制。它是一種基于XML文檔的開放的矢量圖形描述語言,用于描述二維矢量圖形以及矢量與點陣混合圖形的標志語言。SVG定義了六種基本形狀以及一些繪圖指令,包括直線、斜線、圓弧和貝塞曲線等繪圖路徑指令,這六種基本形狀和路徑根據需要進行排列組合,就可以完成所需監控界面的繪制[8]。

SVG元素是指示如何繪制圖像的一些指令,而SVG閱讀器則用于解釋這些指令，并把SVG圖像在指定設備上顯示出來,同時 SVG可以使用樣式表CSS、Script腳本和DOM進行控制。SVG作為新一代的圖形處理技術主要優勢如圖4所示[8]。

圖4 SVG技術優勢

2.2 系統服務器平臺的搭建

雷達系統服務器是在IIS平臺上搭建完成的，IIS是一個World Wide Web server，雷達用戶與系統服務器的基本網絡通信都是由 IIS完成的。另外，IIS是Windows Server2003系統自帶的網絡開發平臺，就使得整個系統的開發成本較低，便于推廣和應用。本設計中，服務器端主要用于響應客戶端的操作請求，調用相應的Web服務頁，通過協調USB接口和數據庫系統獲取用戶請求的基數據，之后完成對基數據的封裝，將最終的SVG格式的數據發送給客戶端。Web服務程序主要由數據采集服務程序、方位幀服務程序以及回波數據服務程序三大部分組成。數據采集服務程序通過USB接口控制雷達數據仿真板，下達掃描命令，上傳回波數據，并將相應數據按照一定規則存放至數據庫中；方位幀服務程序和回波數據服務程序則負責從數據庫系統中讀取方位信息以及回波信息，完成數據封裝后按照掃描順序發送給客戶端。三大服務程序協調運行，根據客戶端的用戶請求，完成雷達數據的采集、存儲和分發等工作，服務器平臺結構如圖5所示。

圖5 服務器端結構組成

2.3 系統后臺數據庫設計

本系統以SQL Server 2000為平臺進行數據庫的設計。在雷達運行控制服務頁的協調下，數據庫向上為雷達系統服務器提供實時數據，向下讀取雷達數據仿真板的雷達基數據，并按一定的格式存放在相應的數據表。考慮到系統的規模和實時性要求，選擇了數據庫系統與雷達系統服務器集成在一起的開發方式，這樣當服務器要訪問數據庫時，只需訪問本地磁盤上的數據文件即可，提高了系統的存取雷達基數據的速度，進而保證了雷達系統遠程監控的實時性。

3 實驗與結果分析

遵循上述論文中系統各部分的實現方法，按照先模塊后系統的調試思路，逐個調試成功后，最后進行系統聯調，雷達用戶遠程監控畫面如圖6所示（PPI掃描四分之一圓周時的圖像）。

圖6 系統運行結果

圖6中右下角三角符號為雷達掃描的開始/停止按鈕，處于水平位置的線為雷達掃描線。點擊開始按鈕，掃描線以一定的速率旋轉，數據仿真板產生的PPI回波數據動態顯示在掃描線掃過的范圍，實現了雷達系統的遠程監控。本系統經過多次測試，表現出較好的穩定性。

4 結語

本系統結合基于合眾達 SEED_DEC2812開發的雷達數據仿真板，在 VisualStudio2008的ASP.NET平臺上利用C#語言、SVG技術以及SQL Server2000數據庫，實現了基于Web的B/S雷達遠程監控系統，初步實現了雷達系統運行控制的網絡化。經測試，系統對現場設備環境的監控有良好的人機交互性、可靠性和實時性。另外，B/S模式的Web遠程監控系統應用前景十分廣闊，在廣泛的工業領域中實現信息網絡和控制網絡融合，達到真正意義的遠程監控，對未來“物聯網”的發展也有一定的現實意義[9]。

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