动态Web变异信息实时远程监测系统设计
梁志宏
摘 要： 设计动态Web变异信息实时远程监测系统，其包括监控端、嵌入式Web服务器以及远程监控客户端。监控端通过AT89S51单片机采集现场环境温度、湿度以及烟雾度等数据并对部件进行调控。系统通过Web服务器端对监控端获取的数据进行分析，若发现动态Web变异数据，则说明现场部件存在异常问题，向监控端和远程客户端传递报警信号。远程客户端用户采用IE浏览器实时监测Web变异信息。系统通过XML以及HTML等语言实现嵌入式Web服务器功能，并给出系统监控端的软件构建过程。实验结果说明，所设计监测系统的监测效率和精度都较高，并且鲁棒性强。
关键词： 动态Web变异信息； 远程监测； 系统设计； 数据传递
中图分类号： TN911?34； TP273 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）11?0014?04
Design of real?time remote monitoring system for dynamic Web variation information
LIANG Zhihong
（China Southern Power Grid Co.， Ltd.， Guangzhou 510623， China）
Abstract： A real?time remote monitoring system for dynamic Web variation information was designed， in which there are monitoring terminal， embedded Web server and remote monitoring client. The monitoring terminal acquires the data of site environmental temperature， humidity and smoke degree through AT89S51 to control its components. The data obtained by the monitoring terminal is analyzed in the system through Web server. If the dynamic Web variation data is discovered， it means that the site component is abnormal， and the alarm signal is send to the monitoring terminal and remote client. The users at the remote client monitor the Web variation information in real time by means of IE browser. The embedded Web server function is realized with XML， HTML and other languages. The software construction process of the system monitoring terminal is given. The experimental result shows that the monitoring system has high monitoring efficiency， high accuracy and strong robustness.
Keywords： dynamic Web variation information； remote monitoring； system design； data transmission
0 引 言
隨着信息技术的快速发展，Web技术在监控领域的应用价值逐渐提升。动态Web信息远程监测系统可通过远程客户端对现场部件发出管理命令，确保生产的顺利运行，增强企业生产力和竞争力[1]。而传统基于物联网的监控系统中的远程控制端同企业信息网间的数据无法进行有效传递，同时存在动态Web变异信息监测误差高的缺陷，使得网络中的数据安全性降低，数据容易受到攻击和窃取，导致监控系统的性能大大降低[2]。因此，设计一个更安全、更高效的动态Web变异信息实时远程监测系统具有重要意义。
1 动态Web变异信息实时远程监测系统设计
1.1 系统总体结构
本文基于嵌入式Web服务器设计动态Web变异信息实时远程监测系统，其总体结构如图1所示。其中，系统的监控端对现场环境数据进行采集和传输，并且对现场部件进行管理；USB摄像头用于采集现场视频数据；嵌入式Web服务器实现现场环境数据和视频数据的采集、操作和存储，同时对数据操作结果进行分析，若发现变异信息，则传递出警报信号[3]，同时将监控端反馈的数据采用以太网传递到远程客户端；远程客户端用户采用IE浏览器对现场进行监控。
系统模块的功能如下：
（1） 数据采集和部件管理功能。系统监控端可对现场环境数据进行采集和传输，并且对现场部件的强电部件和遥控部件进行管理和报警。现场环境数据主要为环境温度、湿度以及烟雾度等。
（2） RS 485 串口通信功能模块。RS 485接口是监控端同Web服务器间进行信息沟通的纽带，监控端采用RS 485串口总线将采集到的现场数据传递给Web服务器。
（3） 远程网络访问控制功能。系统通过浏览器端/服务器端（Brower/Server）的结构，采用以太网接入部件，将嵌入式Web服务器同客户端PC机连接[4]。远程客户端可采用IE浏览器访问远程数据并且完成远程管理。
（4） 远程视频监控功能。系统通过嵌入式Web服务器端中的USB摄像头获取监控现场图像，通过UDP网络传输协议将视频数据反馈给远程客户端[5]，确保客户端用户通过IE浏览器完成监控现场视频的及时监测。
（5） 报警功能。系统通过Web服务器端对监控端获取的数据进行分析，若发现动态Web变异数据，则说明现场部件存在异常情况，此时在监控端和远程客户端都传递出报警信号。
1.2 系统的硬件结构
1.2.1 监控端的硬件结构
监控端的硬件结构如图2所示。
从图2中可以看出，监控端采用AT89S51单片机采集现场环境温度、湿度以及烟雾度等数据并对部件进行调控。监控端中的红外收发电路对空调等遥控部件的红外信号进行处理，并且将处理后的结果保存到嵌入式Web服务器中。系统中的远程客户端会向监控端传递出控制指令，实现对遙控部件的控制。温度、湿度传感器可采集现场环境的温度和湿度信号[6]。烟雾传感器对现场环境的烟雾指标进行检测，若超标，则输出该接点。其中，湿度信号是被测量线性变化的模拟信号，应进行A/D变换，再通过单片机进行采集。当报警电路在嵌入式Web服务器发现监控端反馈的环境数据为变异数据时，向远程客户端用户传递出报警信号，其电路连接图如图3所示。
1.2.2 嵌入式Web服务器的硬件结构
系统中的嵌入式Web服务器硬件采用FS2410开发平台，其中集成了ARM9系列的S3C2410微处理器，64 MB的SDRAM和FLASH，RS 232和RS 485串口，并采用以太网控制芯片CS8900扩展成的10 MB以太网接口，其硬件结构如图4所示。
S3C2410的核心处理器为ARM920T，其耗能量较低，可工作在203 MHz频率下运行不同的操作系统，并且完成大规模的数据处理工作。其中的64 MB SDRAM以及FLASH用于存储现场监控数据，RS 485串口可实现监控端间数据的交互，以太网口可完成监控端同客户端间信息的交流[7]，USB可获取监控现场的视频信息。
2 动态Web变异信息实时远程监测系统实现
2.1 嵌入式Web服务器实现
嵌入式Web服务器可实现现场数据监测部件以及数据集成部件的原始设置、动态控制。其通过Linux网络环境下的SOCKET以及HTTP等技术[8]封装用户申请，同时将封装后的信息反馈给现场采集部件。
2.1.1 嵌入式Web服务器运行机制
嵌入式Web服务器运行过程中，其主进程通过TCP/IP不间断操作模块，对网络中的用户申请进行检测，将自身状态变换成阻塞，监听客户端的连接申请。获取申请信息后塑造新线程，用新线程操作连接申请，同时反馈阻塞状态[9]。申请处理线程通过HTTP消息操作模块对HTTP POST申请进行解析，同时将解析结果反馈给消息操作模块，得到申请服务的类型和相关参数，具体流程如图5所示。
图5 嵌入式Web服务器程序流程图
2.1.2 嵌入式Web服务器的实现
基于图5描述的Web服务器程序流程图，系统通过QT/Embedded，XML以及HTML等语言实现嵌入式Web服务器功能。该服务器操作界面由系统介绍、初始化配置、动态监控和退出构成。系统介绍描述了动态Web变异信息实时远程监测系统的设计目标、功能以及操作流程，该部分采用HTML语言塑造的静态网页。而其他部分采用XML封装手段以及XSLT解析手段塑造动态网页。
动态监控对系统运行状态实时检索，对动态Web变异信息监测过程进行控制，对监控端传递的数据进行分析，获取动态Web变异信息。该过程需要同系统中的XML文件进行动态交互。系统中的定时器依据固定间隔时间，将不同部件的运行情况存储到XML文件内，如果用户对部件的运行状态进行检索，则通过XSLT解析XML文件，采用嵌入式Web服务器将解析结果（也就是最终获取的动态Web变异信息）呈现在浏览器中的页面上，方便用户查看。
定时器间隔kurm时间通过QT/Embedded内中的QDOM类对存储部件运行状态的XML文件进行调整。其中，Emoment类的声明为：
class Emoment{
public：
Emoment（）；
?QTime（）；
reenonRune（）const；
Int drive（int msec，reensshot=FALSE）；
void stop（）；
}；
2.2 监控端的软件结构
监控端的软件需要实现温度、湿度数据以及烟雾状态的采集，驱动MAX144采集UPS电压和湿度信号，规划合理的红外接收以及传递程序，实现嵌入式Web服务器的有效通信，完成部件的控制和变异信息报警，具体的流程图如图6所示。
图6 监控端软件结构
3 实验分析
通过实验验证所设计的动态Web变异信息实时远程监测系统的性能优劣。实验在Xen虚拟机内的Hadoop平台上完成测试。实验环境中存在5台虚拟机，其中1台为主控机，其他为节点机。
实验一：对某物流公司的现场监测系统进行分析，采用Websitew Watcher工具对物流现场的Web变异信息进行检查，并分别采用本文系统和传统物联网监测系统对该物流系统进行一个月的监测，结果用表1描述。
分析表1可得，本文监测到的物流现场Web变异信息的平均准确率为95.70%，而传统物联网监测系统的平均准确率为87.06%，可以看出本文系统具有较高的监测精度，能够确保物流运输的顺利运行，提高企业经济效益。
实验二：检测不同监测系统的报警灵敏度，分别采用本文监测系统和传统物联网监测系统对实验环境中不同节点机的Web变异信息进行监测，结果如表2所示。
表2描述了网络环境中不同部件出现动态Web变异的警告信息，可以看出发出的时间、对应的虚拟机序号和IP地址。依据该Web变异信息，用户可通过远程控制端浏览器查看对应的现场部件，进而及时调整和维修，确保系统正常运行。
图7和图8分别描述了在四组实验中本文监测系统以及传统物联网监测系统的报警时延，可以看出本文系统报警时间同检测出Web变异信息的时间基本一致，并且随着虚拟机数量的增加，报警时延也会不断增加，说明本文系统具有较高的监测效率和鲁棒性。而传统物联网监测系统的报警时延远远高于本文系统，并且变化幅度较高，鲁棒性较差。
4 结 论
本文设计了动态Web变异信息实时远程监测系统，系统的监控端对现场环境数据进行采集和传输，并且对现场部件进行管理。嵌入式Web服务器实现现场环境数据和视频数据的采集、操作和存储，同时对数据操作结果进行分析，若发现变异信息，则传递出警报信号，并将监控端反馈的数据传递到远程客户端，确保远程客户端用户采用IE浏览器对现场进行监控。实验结果说明，所设计监测系统的监测效率和精度都较高，并且鲁棒性也较高。
参考文献
[1] 冯阳，周龙.动态Web技术在远程监控系统中的应用[J].软件导刊，2015，14（10）：57?59.
[2] 黄雷，文国军，张奥东.基于Web的非开挖钻机远程监控系统[J].自动化仪表，2016，37（4）：82?85.
[3] 何剑锋，罗敏，何月顺，等.一种基于ARM?Linux的Web远程放射源实时视频监控系统[J].中国测试，2014，40（5）：100?103.
[4] 阳林，张飞，李昊.输电线路人工观冰和覆冰监测预警系统的比较[J].西安工程大学学报，2016，30（1）：73?78.
[5] 雷鸣，陆仪启，周翠英，等.亚热带季风气候条件下高边坡稳定性远程实时监测系统[J].中山大学学报（自然科学版），2015，54（1）：30?36.
[6] 艾红，张素凯.生理参数监测和远程监护系统的研究[J].现代电子技术，2016，39（8）：150?154.
[7] 贾建科.基于GPRS和Internet的河流水情实时远程监测系统研究[J].现代电子技术，2016，39（6）：132?135.
[8] 于天光，于建欣，李春玉.地铁工程施工安全远程实时监测信息管理系统[J].中外公路，2014，34（5）：203?206.
[9] 吴建宁，黄河清，唐浩，等.面向无线传感网的社区远程医疗实时生理参数监测系统[J].计算机系统应用，2014，23（2）：77?85.
摘 要： 设计动态Web变异信息实时远程监测系统，其包括监控端、嵌入式Web服务器以及远程监控客户端。监控端通过AT89S51单片机采集现场环境温度、湿度以及烟雾度等数据并对部件进行调控。系统通过Web服务器端对监控端获取的数据进行分析，若发现动态Web变异数据，则说明现场部件存在异常问题，向监控端和远程客户端传递报警信号。远程客户端用户采用IE浏览器实时监测Web变异信息。系统通过XML以及HTML等语言实现嵌入式Web服务器功能，并给出系统监控端的软件构建过程。实验结果说明，所设计监测系统的监测效率和精度都较高，并且鲁棒性强。
关键词： 动态Web变异信息； 远程监测； 系统设计； 数据传递
中图分类号： TN911?34； TP273 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）11?0014?04
Design of real?time remote monitoring system for dynamic Web variation information
LIANG Zhihong
（China Southern Power Grid Co.， Ltd.， Guangzhou 510623， China）
Abstract： A real?time remote monitoring system for dynamic Web variation information was designed， in which there are monitoring terminal， embedded Web server and remote monitoring client. The monitoring terminal acquires the data of site environmental temperature， humidity and smoke degree through AT89S51 to control its components. The data obtained by the monitoring terminal is analyzed in the system through Web server. If the dynamic Web variation data is discovered， it means that the site component is abnormal， and the alarm signal is send to the monitoring terminal and remote client. The users at the remote client monitor the Web variation information in real time by means of IE browser. The embedded Web server function is realized with XML， HTML and other languages. The software construction process of the system monitoring terminal is given. The experimental result shows that the monitoring system has high monitoring efficiency， high accuracy and strong robustness.
Keywords： dynamic Web variation information； remote monitoring； system design； data transmission
0 引 言
隨着信息技术的快速发展，Web技术在监控领域的应用价值逐渐提升。动态Web信息远程监测系统可通过远程客户端对现场部件发出管理命令，确保生产的顺利运行，增强企业生产力和竞争力[1]。而传统基于物联网的监控系统中的远程控制端同企业信息网间的数据无法进行有效传递，同时存在动态Web变异信息监测误差高的缺陷，使得网络中的数据安全性降低，数据容易受到攻击和窃取，导致监控系统的性能大大降低[2]。因此，设计一个更安全、更高效的动态Web变异信息实时远程监测系统具有重要意义。
1 动态Web变异信息实时远程监测系统设计
1.1 系统总体结构
本文基于嵌入式Web服务器设计动态Web变异信息实时远程监测系统，其总体结构如图1所示。其中，系统的监控端对现场环境数据进行采集和传输，并且对现场部件进行管理；USB摄像头用于采集现场视频数据；嵌入式Web服务器实现现场环境数据和视频数据的采集、操作和存储，同时对数据操作结果进行分析，若发现变异信息，则传递出警报信号[3]，同时将监控端反馈的数据采用以太网传递到远程客户端；远程客户端用户采用IE浏览器对现场进行监控。
系统模块的功能如下：
（1） 数据采集和部件管理功能。系统监控端可对现场环境数据进行采集和传输，并且对现场部件的强电部件和遥控部件进行管理和报警。现场环境数据主要为环境温度、湿度以及烟雾度等。
（2） RS 485 串口通信功能模块。RS 485接口是监控端同Web服务器间进行信息沟通的纽带，监控端采用RS 485串口总线将采集到的现场数据传递给Web服务器。
（3） 远程网络访问控制功能。系统通过浏览器端/服务器端（Brower/Server）的结构，采用以太网接入部件，将嵌入式Web服务器同客户端PC机连接[4]。远程客户端可采用IE浏览器访问远程数据并且完成远程管理。
（4） 远程视频监控功能。系统通过嵌入式Web服务器端中的USB摄像头获取监控现场图像，通过UDP网络传输协议将视频数据反馈给远程客户端[5]，确保客户端用户通过IE浏览器完成监控现场视频的及时监测。
（5） 报警功能。系统通过Web服务器端对监控端获取的数据进行分析，若发现动态Web变异数据，则说明现场部件存在异常情况，此时在监控端和远程客户端都传递出报警信号。
1.2 系统的硬件结构
1.2.1 监控端的硬件结构
监控端的硬件结构如图2所示。
从图2中可以看出，监控端采用AT89S51单片机采集现场环境温度、湿度以及烟雾度等数据并对部件进行调控。监控端中的红外收发电路对空调等遥控部件的红外信号进行处理，并且将处理后的结果保存到嵌入式Web服务器中。系统中的远程客户端会向监控端传递出控制指令，实现对遙控部件的控制。温度、湿度传感器可采集现场环境的温度和湿度信号[6]。烟雾传感器对现场环境的烟雾指标进行检测，若超标，则输出该接点。其中，湿度信号是被测量线性变化的模拟信号，应进行A/D变换，再通过单片机进行采集。当报警电路在嵌入式Web服务器发现监控端反馈的环境数据为变异数据时，向远程客户端用户传递出报警信号，其电路连接图如图3所示。
1.2.2 嵌入式Web服务器的硬件结构
系统中的嵌入式Web服务器硬件采用FS2410开发平台，其中集成了ARM9系列的S3C2410微处理器，64 MB的SDRAM和FLASH，RS 232和RS 485串口，并采用以太网控制芯片CS8900扩展成的10 MB以太网接口，其硬件结构如图4所示。
S3C2410的核心处理器为ARM920T，其耗能量较低，可工作在203 MHz频率下运行不同的操作系统，并且完成大规模的数据处理工作。其中的64 MB SDRAM以及FLASH用于存储现场监控数据，RS 485串口可实现监控端间数据的交互，以太网口可完成监控端同客户端间信息的交流[7]，USB可获取监控现场的视频信息。
2 动态Web变异信息实时远程监测系统实现
2.1 嵌入式Web服务器实现
嵌入式Web服务器可实现现场数据监测部件以及数据集成部件的原始设置、动态控制。其通过Linux网络环境下的SOCKET以及HTTP等技术[8]封装用户申请，同时将封装后的信息反馈给现场采集部件。
2.1.1 嵌入式Web服务器运行机制
嵌入式Web服务器运行过程中，其主进程通过TCP/IP不间断操作模块，对网络中的用户申请进行检测，将自身状态变换成阻塞，监听客户端的连接申请。获取申请信息后塑造新线程，用新线程操作连接申请，同时反馈阻塞状态[9]。申请处理线程通过HTTP消息操作模块对HTTP POST申请进行解析，同时将解析结果反馈给消息操作模块，得到申请服务的类型和相关参数，具体流程如图5所示。
图5 嵌入式Web服务器程序流程图
2.1.2 嵌入式Web服务器的实现
基于图5描述的Web服务器程序流程图，系统通过QT/Embedded，XML以及HTML等语言实现嵌入式Web服务器功能。该服务器操作界面由系统介绍、初始化配置、动态监控和退出构成。系统介绍描述了动态Web变异信息实时远程监测系统的设计目标、功能以及操作流程，该部分采用HTML语言塑造的静态网页。而其他部分采用XML封装手段以及XSLT解析手段塑造动态网页。
动态监控对系统运行状态实时检索，对动态Web变异信息监测过程进行控制，对监控端传递的数据进行分析，获取动态Web变异信息。该过程需要同系统中的XML文件进行动态交互。系统中的定时器依据固定间隔时间，将不同部件的运行情况存储到XML文件内，如果用户对部件的运行状态进行检索，则通过XSLT解析XML文件，采用嵌入式Web服务器将解析结果（也就是最终获取的动态Web变异信息）呈现在浏览器中的页面上，方便用户查看。
定时器间隔kurm时间通过QT/Embedded内中的QDOM类对存储部件运行状态的XML文件进行调整。其中，Emoment类的声明为：
class Emoment{
public：
Emoment（）；
?QTime（）；
reenonRune（）const；
Int drive（int msec，reensshot=FALSE）；
void stop（）；
}；
2.2 监控端的软件结构
监控端的软件需要实现温度、湿度数据以及烟雾状态的采集，驱动MAX144采集UPS电压和湿度信号，规划合理的红外接收以及传递程序，实现嵌入式Web服务器的有效通信，完成部件的控制和变异信息报警，具体的流程图如图6所示。
图6 监控端软件结构
3 实验分析
通过实验验证所设计的动态Web变异信息实时远程监测系统的性能优劣。实验在Xen虚拟机内的Hadoop平台上完成测试。实验环境中存在5台虚拟机，其中1台为主控机，其他为节点机。
实验一：对某物流公司的现场监测系统进行分析，采用Websitew Watcher工具对物流现场的Web变异信息进行检查，并分别采用本文系统和传统物联网监测系统对该物流系统进行一个月的监测，结果用表1描述。
分析表1可得，本文监测到的物流现场Web变异信息的平均准确率为95.70%，而传统物联网监测系统的平均准确率为87.06%，可以看出本文系统具有较高的监测精度，能够确保物流运输的顺利运行，提高企业经济效益。
实验二：检测不同监测系统的报警灵敏度，分别采用本文监测系统和传统物联网监测系统对实验环境中不同节点机的Web变异信息进行监测，结果如表2所示。
表2描述了网络环境中不同部件出现动态Web变异的警告信息，可以看出发出的时间、对应的虚拟机序号和IP地址。依据该Web变异信息，用户可通过远程控制端浏览器查看对应的现场部件，进而及时调整和维修，确保系统正常运行。
图7和图8分别描述了在四组实验中本文监测系统以及传统物联网监测系统的报警时延，可以看出本文系统报警时间同检测出Web变异信息的时间基本一致，并且随着虚拟机数量的增加，报警时延也会不断增加，说明本文系统具有较高的监测效率和鲁棒性。而传统物联网监测系统的报警时延远远高于本文系统，并且变化幅度较高，鲁棒性较差。
4 结 论
本文设计了动态Web变异信息实时远程监测系统，系统的监控端对现场环境数据进行采集和传输，并且对现场部件进行管理。嵌入式Web服务器实现现场环境数据和视频数据的采集、操作和存储，同时对数据操作结果进行分析，若发现变异信息，则传递出警报信号，并将监控端反馈的数据传递到远程客户端，确保远程客户端用户采用IE浏览器对现场进行监控。实验结果说明，所设计监测系统的监测效率和精度都较高，并且鲁棒性也较高。
参考文献
[1] 冯阳，周龙.动态Web技术在远程监控系统中的应用[J].软件导刊，2015，14（10）：57?59.
[2] 黄雷，文国军，张奥东.基于Web的非开挖钻机远程监控系统[J].自动化仪表，2016，37（4）：82?85.
[3] 何剑锋，罗敏，何月顺，等.一种基于ARM?Linux的Web远程放射源实时视频监控系统[J].中国测试，2014，40（5）：100?103.
[4] 阳林，张飞，李昊.输电线路人工观冰和覆冰监测预警系统的比较[J].西安工程大学学报，2016，30（1）：73?78.
[5] 雷鸣，陆仪启，周翠英，等.亚热带季风气候条件下高边坡稳定性远程实时监测系统[J].中山大学学报（自然科学版），2015，54（1）：30?36.
[6] 艾红，张素凯.生理参数监测和远程监护系统的研究[J].现代电子技术，2016，39（8）：150?154.
[7] 贾建科.基于GPRS和Internet的河流水情实时远程监测系统研究[J].现代电子技术，2016，39（6）：132?135.
[8] 于天光，于建欣，李春玉.地铁工程施工安全远程实时监测信息管理系统[J].中外公路，2014，34（5）：203?206.
[9] 吴建宁，黄河清，唐浩，等.面向无线传感网的社区远程医疗实时生理参数监测系统[J].计算机系统应用，2014，23（2）：77?85.
