基于C/S架構的高速公路清掃車遠程監控系統設計

摘要：垃圾清掃車是高速公路清潔維護的重要工具，但目前監管人員數量與設備數量相差較多，而一人多機的管理容易造成公路養護等成本加大。鑒于此，利用Mysql創建監控系統數據庫，使用C#語言和VS2019搭建遠程監控平臺，設計出基于C/S架構的高速公路清掃車遠程監控系統，從而可以實時監測清掃車的各種數據及車輛位置，能夠及時發現問題、解決問題，在施工參數出現異常時監管人員可以不受地域限制通過遠程監控平臺得到系統的報警提示，為清掃車的清掃提供高質量的保障。

關鍵詞：C/S架構；遠程監控；清掃車；實時監測；C#語言

中圖分類號：TP311；TH17 " "文獻標志碼：A " "文章編號：1671-0797（2023）02-0025-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.02.008

0 " "引言

在“十四五”規劃中，環境保護仍是未來發展的重中之重。隨著人們消費水平的不斷提高，資源和環境壓力逐漸增大，針對道路清掃，傳統的手工洗刷方式不僅勞動強度大，而且灰塵多、效率低，對環境危害極大，同時也威脅著環衛工人的身體健康。因此，繼續采用人工方式進行道路清掃是不現實的，而且這種方法也不適用于大面積的道路清掃。未來，道路清掃的趨勢是用機械化程度更高的電動清掃車代替人力[1]，從而有效提升清掃效率，減少污染，保護道路環境。

在清掃車進行道路清掃時，利用人工進行監管，通過人工傳遞信息，存在速度慢、工作效率低等問題，無法實時監督清掃車的清掃質量。因此，有必要運用遠程監控技術，在清掃車上安裝傳感器等硬件，實時采集每一臺清掃車清掃裝置的清掃數據、運行數據，從而使監管人員在監控平臺上就能進一步了解清掃車的情況[2-4]。

1 " "系統部署架構的選擇

1.1 " "C/S部署架構

C/S即Client/Server，由客戶端和服務端兩個部分組成。用戶在進入客戶端使用其現有功能時，需要客戶端向服務器端發送請求，服務器端接收到請求會及時處理，處理完成后對客戶端發送響應。在C/S結構中，應用程序分為兩部分：服務器部分和客戶機部分。服務器部分提供多個用戶共享的信息與功能，執行后臺服務，如控制共享數據庫的操作等；客戶機部分為用戶所專有，負責執行前臺功能，在出錯提示、在線幫助等方面都有強大的功能，并且可以在子程序間自由切換。C/S結構在技術上已經很成熟，它的主要特點是交互性強、具有安全的存取模式、響應速度快、利于處理大量數據。C/S最大的優點就是其客戶端可以支持非常多的技術，其功能自然而然就非常豐富。但是其局限性也比較明顯，需要安裝其程序才能使用，所以它只適用于特定的用戶群；它的維護成本較高，進行更新時，既要更新服務端，又要更新客戶端[5]。

1.2 " "B/S部署架構

B/S是對Browser/Server的簡稱，由瀏覽器和服務器端兩個部分組成。用戶可以通過瀏覽器向服務器端發送HTTP請求，服務器端接收并處理請求，然后向瀏覽器發送響應。B/S架構的最大優點就是不用安裝特定的軟件，可以隨時通過瀏覽器進行查看；另外，B/S架構開發簡單，成本低，維護比C/S架構方便許多，并且其分布性強，可以在任何地方進行操作，客戶端零維護，系統的擴展非常容易，只要有一臺能上網的電腦就能使用。B/S架構最大的缺點就是通信開銷大，系統和數據的安全性較難保障，并且響應速度較慢[6]。

1.3 " "部署架構選擇

C/S結構在技術上已經很成熟，并且相較于B/S架構具有更安全的存取模式，獲取實時數據快于B/S架構，同時也可以處理大量數據。而針對清掃車的遠程監控，由于用戶群固定，因此決定選用C/S部署架構。

2 " "遠程監測系統的總體方案設計

2.1 " "系統總體結構設計

如圖1所示，本遠程監控系統由傳感器、控制器、DTU、服務器以及監控平臺組成。

遠程監控系統的流程可以分為如下4個部分：

（1）數據采集過程：數據采集模塊主要由傳感器和控制器組成，不同功能的傳感器安裝在清掃車不同的位置上，將在清掃車上采集到的數據傳遞給控制器，控制器對這些模擬信號進行A/D轉換（模/數轉換）后將數字信號發送到無線數傳模塊DTU上，等待發送給遠端的服務器。

（2）數據傳輸過程：選擇的無線數據傳輸模塊DTU擁有4G和GPS兩個模塊，GPS模塊用來接收清掃車的衛星定位數據，4G模塊負責將從控制器發送過來的數據和GPS模塊接收到的定位數據通過4G網絡傳遞到服務器上。

（3）數據存儲過程：將集成了4G模塊的DTU發送過來的數據通過4G網絡發送并存儲到遠程監控中心的服務器里。

（4）數據顯示過程：用戶登錄遠程監控中心平臺，通過Internet網絡向服務器發送請求數據并將服務器響應的數據顯示在監控中心平臺上，從而可以進行遠程監控和查詢管理。

2.2 " "系統監控需求分析

（1）清掃車的清掃裝置一般分為兩個部分：盤刷和滾刷。

1）盤刷是清掃車不可或缺的工作裝置，它具有清掃低密度垃圾、擴大清掃面積的功能。對于盤刷，需要監控的參數包括：

第一，盤刷高度。盤刷在工作的時候，要可以向外伸展和向下降落；但在未工作時，應將盤刷收回，并且距離路面要有一定的高度，以避免盤刷刷毛受到磨損從而影響使用壽命，同時避免影響其他車輛行駛。

第二，盤刷接地壓力。盤刷要有一定的接地壓力，且接地壓力最好可調。接地壓力會影響盤刷的清掃效果，遇到不同類型的垃圾，選擇不同的接地壓力，可以減少刷毛的磨損，提高清掃效率。

第三，盤刷轉速。盤刷轉速對于清掃效率起著十分重要的作用，轉速過低，會出現漏掃現象，過快則會將清掃的垃圾拋出，因此保持與車速相對應的盤刷轉速十分重要。

2）滾刷用于再次清掃由盤刷清掃后聚集在一起的垃圾，并且將這些垃圾上拋至垃圾箱的入口處。對于滾刷，需要監控的參數包括：

第一，滾刷高度。滾刷與盤刷相似，在不工作的時候，為了避免滾刷刷毛受到磨損以及影響其他車輛行駛，需要距離路面有一定高度。

第二，滾刷轉速。在清掃車行駛的過程中，滾刷的轉速也尤為重要，關乎是否能把垃圾清掃進入導料板。

（2）因為清掃車是由電機驅動，所以需要監控動力系統的參數，具體包括驅動電機轉速、動力電池余電量等。

（3）需要監控車輛行駛狀態，具體參數包括車輛行駛速度、車輛位置等。

3 " "遠程監控中心平臺的搭建

3.1 " "數據庫設計

數據庫是用來存儲和管理數據的倉庫，能將數據按照一定的規則進行存放，因此，設計利用數據庫對設備狀態數據和施工參數數據進行長時間的儲存和修改。常見的關系型數據庫有Mysql、SqlServer等。因為Mysql性能卓越、服務穩定，很少出現異常宕機；自主性強、使用成本低；軟件體積小，安裝使用簡單，且易于維護，安裝及維護成本低，所以本文選擇了Mysql軟件對數據庫進行設計。通過對系統需求的分析，將數據庫劃分為以下三類：用戶基本信息數據庫、車輛行駛與工作裝置數據庫、車輛實時位置數據庫。

根據不同的要求，對每一個數據庫創建相應的信息表，例如車輛實時位置，可以在監控平臺展現出車輛當前時間所在的位置。建立的GPS定位信息表如圖2所示。

3.2 " "遠程監控平臺搭建

搭建遠程監控中心平臺是為了可以實時顯示清掃車的運行狀態、電機的狀態、清掃裝置狀態參數、清掃車位置等信息。對每一個數據庫創建相應的信息表之后，利用VS2019和C#語言來開發遠程監控中心平臺的各個模塊功能。用戶登錄后進入監控中心的主界面，主界面模塊主要有數據實時顯示、服務器設置、運行軌跡顯示、歷史數據查詢、報警系統等選項卡。軟件功能模塊如圖3所示。

4 " "試驗效果分析

將文中所設計的遠程監控系統應用到清掃車監測中，在進行試驗時，服務器與無線數據傳輸模塊以及遠程監控中心軟件連接正常，并且能夠實時顯示數據，實現了清掃車清掃數據的遠程監控。當遠程監控中心發現清掃裝置參數異常時，將由報警裝置發出報警信號，監控中心進行彈窗提醒監測人員。監控畫面如圖4所示。

5 " "結語

清掃車作為道路清潔的主要工具，提高其清掃效率顯得尤為重要。將遠程監控系統應用到清掃車上，采用不同種類的傳感器對其運行參數進行檢測，監測人員在監控中心進行監控，可以實時查看清掃車清掃的區域，實時了解清掃裝置的狀態，從而判斷清掃車的清掃質量是否達到要求，這無疑間接提升了清掃車的清掃效率。

[參考文獻]

[1] YANG Q L，ZHOU Y，YING K M，et al.Study on Cleaning Performance of Small Road Sweeper Vehicle[C]// Proceedings of the 2018 3rd International Conference on Electrical，Automation and Mecha

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[5] 黃文博，燕楊.C/S結構與B/S結構的分析與比較[J].長春師范學院學報（自然科學版），2006，25（4）：56-58.

[6] 林偉婷.C/S與B/S架構技術比較分析[J].科技資訊，2018，16（13）：15-16.

收稿日期：2022-09-28

作者簡介：姜夢煒（1998—），女，陜西安康人，碩士，研究方向：遠程監控系統。