基于B/S架構(gòu)的智能設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

深圳供電局有限公司 陳華鋒 廖家敏

伴隨互聯(lián)網(wǎng)的深入推廣,以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢(shì)及嵌入式系統(tǒng)支持,可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制,大大提高控制效率及質(zhì)量。以下對(duì)一種B/S架構(gòu)的控制系統(tǒng)分析,作為一種遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),其將智能化設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng),在控制主機(jī)位置設(shè)置網(wǎng)站,用戶可通過(guò)網(wǎng)站網(wǎng)頁(yè)操作,實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備遠(yuǎn)程控制。該系統(tǒng)充分利用B/S架構(gòu)的優(yōu)勢(shì),控制操作便捷、原理簡(jiǎn)單,控制效果穩(wěn)定。

伴隨信息技術(shù)不斷發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)也不斷成熟,智能設(shè)備的遠(yuǎn)程控制可以為人們生活及工作帶來(lái)莫大便利,借助網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程連接設(shè)備,可對(duì)設(shè)備運(yùn)行操控、監(jiān)控,提高生產(chǎn)生活效率,也營(yíng)造更具有科技化的生活氛圍。智能設(shè)備系統(tǒng)在生產(chǎn)生活區(qū)域設(shè)置小型局域網(wǎng),控制中心連接到外網(wǎng),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制[1]。對(duì)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,大多采用C/S模式,必須在移動(dòng)終端安裝專門軟件,才可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。故采用B/S架構(gòu)實(shí)施遠(yuǎn)程控制,用戶以手機(jī)、電腦連接到互聯(lián)網(wǎng),很方便的打開(kāi)網(wǎng)頁(yè),對(duì)智能設(shè)備監(jiān)控、操作。

1 遠(yuǎn)程系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)屬于現(xiàn)代控制技術(shù)及圖形技術(shù)在遠(yuǎn)程控制軟硬件系統(tǒng)中融合的體現(xiàn)。其逐漸向簡(jiǎn)單、便捷、無(wú)縫連接、高性價(jià)比方向發(fā)展[2]。遠(yuǎn)程控制技術(shù)從傳統(tǒng)模擬信息傳輸?shù)綌?shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化,以TCP/IP協(xié)議支持發(fā)展的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)在更多生產(chǎn)生活中得到廣泛應(yīng)用[3]。此類設(shè)備以軟件架構(gòu)為特征,用戶針對(duì)自身權(quán)限訪問(wèn)服務(wù)器,獲取對(duì)應(yīng)控制權(quán)限內(nèi)容。隨著時(shí)代的進(jìn)步,信息化社會(huì)逐漸成熟,高新技術(shù)也得到了快速的成長(zhǎng)空間,遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)逐漸向嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)的方向發(fā)展。一段時(shí)間以來(lái),我國(guó)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)在進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)時(shí)基本上都是采用的C/S架構(gòu),這種架構(gòu)屬于服務(wù)器與客戶之間建立聯(lián)系的架構(gòu),在應(yīng)用C/S架構(gòu)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,不光需要對(duì)控制端系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),同時(shí)還需要設(shè)計(jì)與系統(tǒng)相匹配的專用客戶端,在安裝遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的客戶端之后才能實(shí)現(xiàn)對(duì)電子設(shè)備的遠(yuǎn)程控制,這種設(shè)計(jì)不僅為遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的日常維護(hù)的困難,還在軟件升級(jí)上帶來(lái)了相對(duì)繁瑣工作量,增加了維護(hù)成本。雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制,但是也在實(shí)際應(yīng)用中使工作效率大打折扣。

近年來(lái)我國(guó)部分學(xué)者著重對(duì)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的架構(gòu)進(jìn)行研究,經(jīng)過(guò)科學(xué)技術(shù)的提高,在C/S架構(gòu)基礎(chǔ)上研究出新的B/S架構(gòu)。這種B/S架構(gòu)是C/S架構(gòu)的進(jìn)階版,它屬于服務(wù)器與瀏覽器之間的架構(gòu),不再需要專門設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的客戶端,也不需要額外下載對(duì)應(yīng)的客戶端系統(tǒng)軟件,可通過(guò)任意一個(gè)瀏覽器對(duì)系統(tǒng)的Web服務(wù)器進(jìn)行訪問(wèn),通過(guò)系統(tǒng)控制頁(yè)面,可以直接實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制,滿足正常的操作需求。與此同時(shí),在基于B/S架構(gòu)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)日常維護(hù)中,僅需要維護(hù)系統(tǒng)即可,降低運(yùn)維成本,相比原本的C/S架構(gòu)系統(tǒng),在實(shí)際應(yīng)用上更加的便捷,還可以大大提高實(shí)際工作效率。基于B/S架構(gòu)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)通過(guò)Web服務(wù)器與瀏覽器的連接,體現(xiàn)出其系統(tǒng)具備較為優(yōu)越的跨平臺(tái)性,同時(shí)豐富了自身系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。正因如此,B/S架構(gòu)在其他的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,也得到了廣泛的應(yīng)用。

2 關(guān)于B/S架構(gòu)技術(shù)

B/S架構(gòu)作為瀏覽器與服務(wù)器之間的架構(gòu),其架構(gòu)技術(shù)圍繞瀏覽器展開(kāi),使用瀏覽器,訪問(wèn)服務(wù)器,獲取操作權(quán)限。和C/S架構(gòu)相比,采用B/S架構(gòu)的訪問(wèn)速度更突出,操作更便捷。文章設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)圍繞B/S架構(gòu),以網(wǎng)站控制設(shè)備運(yùn)作[4]。以ASP.NET技術(shù)支持網(wǎng)站開(kāi)發(fā),用Microsoft Visual Studio 2008工具,由以ASP.NET提供編程類庫(kù)的,為Web提供程序模型。使用以ASP.NET開(kāi)發(fā),和開(kāi)發(fā)軟件程序類似,可以克服程序員開(kāi)發(fā)難度,對(duì)網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)較簡(jiǎn)單[5]。本文設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)單獨(dú)開(kāi)發(fā)為動(dòng)態(tài)臨鏈接庫(kù),之后以ASP.NET調(diào)動(dòng)內(nèi)部程序,實(shí)現(xiàn)頁(yè)面對(duì)智能設(shè)備的有效控制。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)硬件選擇

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是整個(gè)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中最主要的操作平臺(tái),主要包括界面控制模塊、參數(shù)控制模塊和報(bào)警模塊。界面控制模塊包括界面登錄設(shè)置、主控界面設(shè)計(jì)等;參數(shù)控制模塊包括參數(shù)采集設(shè)置、參數(shù)調(diào)控設(shè)置、參數(shù)統(tǒng)計(jì)設(shè)置等;報(bào)警模塊包括故障提醒、故障類型判斷設(shè)置、歷史故障分析等。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì),能夠使客戶端的用戶輕易的通過(guò)瀏覽器網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行操作,方便用戶可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的控制。與此同時(shí),網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)能夠?yàn)榭蛻舳擞脩籼峁┒嘣?wù),在滿足用戶需求的同時(shí),使用戶及時(shí)獲取設(shè)備信息,了解設(shè)備運(yùn)行參數(shù),實(shí)現(xiàn)真正的遠(yuǎn)程控制。選擇合適的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。在節(jié)省人力物力投入的而同時(shí),還可以有效的提高遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的工作效率。就當(dāng)前市場(chǎng)上可用于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的主要包括Window系統(tǒng)、Unix系統(tǒng)、NetWare系統(tǒng)和Linux系統(tǒng)等。隨著時(shí)代的變遷以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的升級(jí),Unix系統(tǒng)和NetWare系統(tǒng)由于體系結(jié)構(gòu)不合理與硬件要求較低,實(shí)用性慢慢減弱,在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的市場(chǎng)中占有率逐漸下降。因此在Window系統(tǒng)與Linux系統(tǒng)中,本文選擇更適用于大型服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)的Windows NT系統(tǒng),采用該系統(tǒng)最高版本W(wǎng)indows 2000 Server系統(tǒng)作為本文設(shè)計(jì)的基于B/S架構(gòu)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)庫(kù)是遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),它直接關(guān)系到系統(tǒng)能否成功的根據(jù)數(shù)據(jù)信息做出反應(yīng)。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的穩(wěn)定性關(guān)乎遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用性能。建立良好的數(shù)據(jù)庫(kù)能夠?qū)h(yuǎn)程控制系統(tǒng)中的所有運(yùn)行數(shù)據(jù)及操作信息參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理與傳輸。當(dāng)前市場(chǎng)上可用于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的類型較多,其中Microsoft SQL Server2000數(shù)據(jù)庫(kù)是在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),具有穩(wěn)定性高、數(shù)據(jù)完整度高和方便安裝的特點(diǎn),能夠?qū)崿F(xiàn)在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中與與Web服務(wù)器的無(wú)縫連接。

3.2 智能家居設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

以智能家居設(shè)備為例,設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),可分為通過(guò)ZigBee構(gòu)成的本地網(wǎng)、USB設(shè)備及控制主機(jī),如圖1所示。

圖1 智能設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of the structure of the remote control system for smart devices

控制系統(tǒng)的難點(diǎn)在于對(duì)USB設(shè)備設(shè)計(jì)及Web頁(yè)面通過(guò)USB對(duì)設(shè)備的控制程序設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)以56角CYY68013A為USB設(shè)備芯片,其集成通信接口及8051內(nèi)核,便于USB通信設(shè)計(jì)。此外,該芯片設(shè)獨(dú)立USB接口管腳,分別為DMINUS、DPLUS,可直接連接USB線纜,由三組I/O接口連接到ZigBee設(shè)備,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。

選取CYPRESS的51單片機(jī)編程為芯片固件程序,提供子函數(shù),可以向主機(jī)傳遞VID、PID。之后對(duì)網(wǎng)頁(yè)Interface接口配置,同時(shí)完成對(duì)Endpoint端點(diǎn)配置。對(duì)固件程序做好調(diào)度,從而完成主機(jī)及ZigBee的數(shù)據(jù)通信穩(wěn)定。為確保用戶在網(wǎng)頁(yè)上可以利用USB設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制,在網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)上,考慮到控制及通信的人機(jī)交互,需要在網(wǎng)頁(yè)實(shí)現(xiàn),故程序?qū)SB設(shè)備的控制以專門的USB驅(qū)動(dòng)程序支持,驅(qū)動(dòng)程序?qū)YPRESS的EZ-USB通用的INF(驅(qū)動(dòng)程序文件)得到。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)將動(dòng)態(tài)的程序封裝為動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)內(nèi)文件,文件格式為DLL,之后在ASP.NET頁(yè)面的代碼中,將動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)內(nèi)數(shù)據(jù)、函數(shù)調(diào)用,實(shí)現(xiàn)對(duì)USB設(shè)備的控制。具體流程如圖2所示。

圖2 連接流程示意圖Fig.2 Schematic diagram of the connection process

網(wǎng)站采用Microsoft Visual Studio 2008支持,在軟件操作界面中,點(diǎn)擊“文件”,在下拉菜單中選擇“新建”,選擇“網(wǎng)站”為新建項(xiàng)目,在新建項(xiàng)目中選擇ASP.NET類型,創(chuàng)建新項(xiàng)目。網(wǎng)站的編程語(yǔ)言為C#,未確保網(wǎng)站對(duì)USB設(shè)備的有效控制,還需要完善以下步驟:一方面,將USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)內(nèi)的USBdev.dll文件存入主機(jī)系統(tǒng)性文件夾--System32內(nèi),確保網(wǎng)站程序運(yùn)行后,對(duì)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)內(nèi)的函數(shù)自動(dòng)調(diào)用;另一方面,在頁(yè)面代碼中融入動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中函數(shù),導(dǎo)入網(wǎng)頁(yè)的程序語(yǔ)句,便于調(diào)用。以語(yǔ)句中函數(shù)scan_device()及dev_open()為例分析,具體如下:

完成一系列步驟之后,對(duì)頁(yè)面編程,可以對(duì)已經(jīng)準(zhǔn)備好的驅(qū)動(dòng)程序函數(shù)直接調(diào)用,用于和USB設(shè)備構(gòu)建通信關(guān)系。和USB構(gòu)建通信關(guān)系,才可向智能設(shè)備發(fā)送指令、了解運(yùn)行狀態(tài)、讀取信息。主要是智能化設(shè)備種類不同、應(yīng)用方向不同,其各自的參數(shù)也各不相同,故主機(jī)控制及USB通信,必須制定專門的指令格式,對(duì)多種智能設(shè)備控制。具體的指令參數(shù)包含:操作對(duì)象特征(ID)、指令的類型、操作參數(shù)、操作類型等。實(shí)際操作過(guò)程中,指令格式可以針對(duì)控制需求不同,靈活調(diào)整。網(wǎng)站頁(yè)面的設(shè)計(jì),主要針對(duì)用戶智能設(shè)備數(shù)量、種類、用途進(jìn)行設(shè)計(jì),以VS2008的多種頁(yè)面控件,設(shè)置便于用戶操作及理解的簡(jiǎn)潔界面,提高系統(tǒng)可操作性。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)圍繞B/S加工,設(shè)計(jì)一款針對(duì)多種智能設(shè)備的遠(yuǎn)程網(wǎng)頁(yè)控制系統(tǒng),采取ASP.NET控制USB設(shè)備,確保Web及硬件設(shè)備的之間通信穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),采用該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,其各個(gè)環(huán)節(jié)技術(shù)成熟,且系統(tǒng)性能穩(wěn)定,無(wú)需大量成本投入,可推廣應(yīng)用于人們的日常生活及工作。系統(tǒng)網(wǎng)頁(yè)界面整潔、簡(jiǎn)單,操作方便,通過(guò)普通的上網(wǎng)瀏覽網(wǎng)頁(yè),即可對(duì)多種智能化設(shè)備操作,老人、小孩也可以輕松掌握控制方法。且伴隨現(xiàn)代化信息技術(shù)不斷成熟,以網(wǎng)頁(yè)系統(tǒng)為支持的控制方式可以得到進(jìn)一步擴(kuò)張,如流媒體、云技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析等。通過(guò)網(wǎng)頁(yè)網(wǎng)站對(duì)智能化設(shè)備控制,必須考慮到私人信息的安全性和保密性,這將成為智能設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的研究重點(diǎn)。

引用

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