基于多源傳感器的室內監控系統設計與實現

向 娟，杜 鑫，黃遞全

（1.國家測繪地理信息局 重慶測繪院，重慶 400015）

基于多源傳感器的室內監控系統設計與實現

向 娟1，杜 鑫1，黃遞全1

（1.國家測繪地理信息局 重慶測繪院，重慶 400015）

應用典型的B/S架構，采用富應用端開發、多源數據動態展現、數據庫實時訪問等物聯網關鍵技術，設計開發基于多源傳感器的室內監控系統。通過對溫度、濕度、空氣潔凈度、粉塵濃度、風速等多源傳感器數據的多形式動態展現，實現對室內環境狀況的實時監控和歷史數據查詢等。

多源傳感器；B/S架構；室內監控；物聯網

傳感器能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求[1]。隨著信息技術的發展，傳感器種類繁多，對傳感器的數據統一采集、數據規范化造成困難，這就需要新的傳感器數據采集技術[2]。傳感器數據采集技術具有智能獲取、傳輸和處理信息的功能，它將系統和各個節點有機地連成一個整體，起到互相協同的作用，是遠程監控系統的基礎[3]。隨著我國信息技術的迅猛發展以及傳感器技術的不斷完善，如今已經具備了實現基于網絡技術進行遠程監測的硬件基礎，同時在軟件方面實時監測、遠程監測等單元技術也有了一定的成果和經驗[4]。目前人們對室內管理智能化的需求已日趨明顯，為了適應人們快節奏的生活方式，設計出室內監控系統[5-7]是非常必要而且可行的。本文將進行基于多源傳感器的室內監控系統的方案設計，技術方案將從實際出發，基于網絡技術，基于多源傳感器進行相應的設計，最終實現基于多源傳感器的室內監控系統。

1 系統設計

1.1 系統總體架構

室內環境時刻變化，可以利用多源傳感器對室內的溫度、濕度、空氣潔凈度、風速等進行監控，形成傳感器數據傳遞到數據中心，然后通過服務形式發布到Web端構建一體化室內監控系統。

基于多源傳感器的室內監控系統采用典型的B/S架構，利用富應用技術，使用純HTML結合JavaScript進行開發。其中采用了dojo類庫進行自定義框架的開發，采用ArcGIS JavaScript API調用底圖服務。Web端通過服務從數據中心數據庫獲取實時傳感器數據并通過各種形式展現給用戶。基于多源傳感器的室內監控系統設計總體架構如圖1所示。

圖1 基于多源傳感器的室內監控系統總體架構

1.2 系統核心功能設計

室內監控系統主要實現3方面功能：終端設備的信息顯示及操作管理，多傳感器實時數據的動態展示，多傳感器歷史數據的查詢及回放。

1）室內監控點的基本信息管理。室內監控點基本信息采集來源于GPS定位信息，每個室內監控點關聯著多種傳感器實時數據和實時視頻信息。

2）多源傳感器實時數據的動態展示。在地圖上根據GPS信息實現監控終端的實時定位展示，并對傳感器有效信息進行實時展現，包括溫度、濕度、空氣潔凈度、粉塵濃度、風速等傳感器信息，主要采用基礎文字描述、多儀表盤一覽、實時折線圖等方式展現。

3）多源傳感器歷史數據的查詢及回放。通過時間設定進行多源傳感器歷史數據查詢，調用歷史數據進行回放。

2 系統功能實現

前端界面采用分欄式設計，主要包括左側的終端設備欄、下側的終端狀態欄、地圖主界面等。界面左側邊欄實現了室內監控點的基本信息管理，每個室內監控點關聯著多種傳感器實時數據和實時視頻信息。系統界面如圖2所示。

圖2 系統界面

1）多源傳感器數據實時動態展現。首先進行多源傳感器信息管理，以概要文本的方式顯示該監控點傳感器的實時數據，若數值超限則會高亮標紅相應的傳感器數據。同時，提供相應設備的查詢及查看操作，其中包括查看儀表盤、查看傳感器實時折線圖、查看實時視頻、查看歷史折線圖、視頻回放、路徑回放等功能。多源傳感器信息管理如圖3所示。

圖3 多源傳感器信息管理

在進行多源傳感器信息查看時，也可采用儀表盤的形式，實時展現多個傳感器數據，實現多個數據的擬物化，具有很好的直觀一覽性。儀表盤一覽如圖4所示。

也可以采用折線圖形式。折線圖以時間為橫軸，以傳感器具體數值為縱軸。以折線圖的形式實時顯示接收到的數據情況，可以更加直觀地了解各種傳感器數據的變化趨勢。傳感器數據實時折線圖如圖5。

圖4 儀表盤一覽

圖5 傳感器數據實時折線圖

2）多源傳感器歷史數據的查詢及回放。用戶選擇時間段，檢索該傳感器在該時間段的觀測數據，通過折線圖的方式展示一段較長時間內的數據變化情況，并可通過滑動圖表中的滑塊來詳細觀察某一小段時間內的具體變化情況。

歷史視頻的查詢播放是對某個視頻某時間段的視頻進行回放。用戶通過選擇時間段，檢索該時間段內的相關視頻播放。

3 關鍵技術總結

1）多源數據的有機集成。監控系統將多種數據源有機集成，提供綜合的操作及展示功能。其中采用的數據包括地圖數據、實時視頻流數據、后臺服務提供的監控點GPS及各種傳感器數據。

2）實時數據多形式展現。傳感器實時數據采用多種展現形式：文本展現、儀表盤、數據實時折線圖等。尤其是使用儀表盤和實時折線圖，使得展現效果更加直觀，配合前端合理的交互及可視化，具有較好的用戶體驗。

3）前端采用富應用端，模塊化編程。采用前端富客戶端技術，在功能操作上可最少依賴后臺的服務邏輯，只需要調用后臺數據并進行動態渲染，根據交互需要完成多種動態及生動的展示效果，具有很強的靈活性與定制性；模塊化編程，通過使用前端框架，減少系統耦合，使功能模塊的開發獨立方便且可重用，能快速適應需求的變化。

4 結 語

系統建設完成了基于多源傳感器的室內監控系統，實現了對室內監控點位置信息、傳感器數據等信息的實時監控，并將監控數據通過多種形式（文字，圖表，視頻）展現給用戶。系統作為物聯網關鍵技術的重要應用，實現了對室內傳感器終端的統一管理，為后臺數據分析及交互查詢展示提供應用支持。通過對室內環境的監測，將室內信息通過網絡與人進行交互，實現遠程監控。隨著人們生活節奏的加快，這種遠程室內監控系統會應用更加廣泛。

[1] 孫圣和．現代傳感器發展方向[J]．電子測量與儀器學報,2009(1):1-10

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[5] 張新耀,馮啟朋,霍鵬,等．基于無線傳感器網絡的室內監控系統[J]．中國高新技術企業,2012(30):30-32

[6] 陳燕華,李燕,歐競．基于無線傳感器網絡的室內監控系統[J]．重慶電力高等專科學校學報,2013(5):43-46

[7] 楊峰,朱凱,徐昕軍,等．面向物聯網的室內ZigBee監控系統設計[J]．計算機測量與控制,2014(5):1 439-1 441

P208

B

1672-4623（2016）06-0028-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.06.009

向娟，碩士，工程師，主要從事GIS開發應用研究。

2015-04-30。

項目來源：國家測繪地理信息局2014年基礎測繪科技資助項目。