譚翠萍

（內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術學院，呼和浩特 010050）

0 引言

所謂B/S結(jié)構(gòu)，即瀏覽器/服務器結(jié)構(gòu)，是互聯(lián)網(wǎng)技術不斷發(fā)展的產(chǎn)物，主要是由表示層、功能層以及數(shù)據(jù)層三層構(gòu)成的[1]。所謂分布式空調(diào)系統(tǒng)，也叫做集散空調(diào)系統(tǒng)，是對空調(diào)的運行進行集中管理以及分散控制的一種計算機系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代化科學技術的迅猛發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)影響力的日益擴大，工業(yè)自動化水平也有了很大程度的提升，借助分布式控制系統(tǒng)來實時監(jiān)控并有效管理空調(diào)的運行成為當前的一大熱點課題；與此同時，借助WEB技術以及瀏覽器/客戶端結(jié)構(gòu)實施遠程監(jiān)控也受到各個領域企業(yè)的高度重視和廣泛關注，并在企業(yè)自動化生產(chǎn)發(fā)展中發(fā)揮著不容忽視的重要作用[2]。

1 基于B/S分布式空調(diào)系統(tǒng)的設計方案

1.1 基于B/S分布式空調(diào)系統(tǒng)硬件方案

本分布式空調(diào)系統(tǒng)主要是由過程檢測級、現(xiàn)場控制級、中央管理級以及遠程監(jiān)控級等四部分構(gòu)成。其中，過程檢測級位于分布式空調(diào)系統(tǒng)最前面，主要包括傳感器、變送器以及相應的執(zhí)行機構(gòu)等部分，充當?shù)氖菣z測元件及執(zhí)行器；一系列的智能調(diào)節(jié)儀表以及測量模塊共同構(gòu)成了現(xiàn)場控制級，其主要作用是收集、處理并控制所有現(xiàn)場過程信號；中央控制計算機是中央管理級的主要部件，通過RS-422、RS-485或ISA總線連接到現(xiàn)場控制級，其主要作用是對試驗情況實施動態(tài)監(jiān)控，對試驗數(shù)據(jù)進行管理，進而生成與之對應的曲線或報表，除此之外，還通過將相應的控制指令發(fā)送到下位測控級的方式實現(xiàn)對分布式空調(diào)系統(tǒng)運行的有效控制[3]；企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)中相應的遠程監(jiān)控計算機是遠程監(jiān)控級的主要組成部分，利用TCP/IP協(xié)議開展與中央控制計算機的通信，以獲取與試驗相關的信息，準確掌握試驗進展情況?；贐/S分布式空調(diào)系統(tǒng)的硬件方案如圖1所示。

圖1 基于B/S分布式空調(diào)系統(tǒng)的硬件方案示意圖

1.2 基于B/S分布式空調(diào)系統(tǒng)軟件方案

基于B/S分布式空調(diào)系統(tǒng)軟件是由中央管理級實時控制軟件以及遠程控制級實施監(jiān)控軟件兩部分構(gòu)成的，中央管理級實時控制軟件一個線程的任務是及時向遠程控制級實時監(jiān)控軟件傳輸所收集到的相關數(shù)據(jù)。

1）中央管理級實時控制軟件。實時性及多任務性是中央管理級實時控制系統(tǒng)的主要性能。所謂實時性，主要強調(diào)的是時間對于控制系統(tǒng)中的重要性，務必確保在既定的時間內(nèi)開展控制行為，并在規(guī)定的時間內(nèi)完成，并依照時序要求將信號發(fā)送出去；所謂多任務性，主要指的是數(shù)個獨立或者半獨立的任務在系統(tǒng)中同時存在，各自負責處理既定的信號，同時控制與之對應的設備及過程。根據(jù)上述闡述不難看出，實時控制系統(tǒng)對實時性的要求極高，與此同時，系統(tǒng)實時性在很大程度上主要是受任務管理的影響。

選擇Windows 2000操作系統(tǒng)運行測控系統(tǒng)。利用單進程多線程技術開展中央管理級實施控制軟件的設計工作，單純從Windows操作系統(tǒng)分析，線程之間區(qū)別不大，然而在MFC方面，線程則包括使用者界面線程以及工作者線程兩種，其最大的不同之處體現(xiàn)在前者增加了消息隊列。每一個使用者界面線程便構(gòu)成一個系統(tǒng)主線程，主要負責執(zhí)行與消息循環(huán)相關的操作，并對人機交互命令進行處理；工作者線程主要任務是對后臺工作進行處理。筆者在此所闡述的基于B/S分布式空調(diào)系統(tǒng)設計方案主要包括實時采集及控制、實時數(shù)據(jù)存儲、實時監(jiān)控、串口通訊以及遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)存儲等五個線程。其中，對實時性要求最高的是實時采集及控制線程，該線程還負責將所收集到的數(shù)據(jù)向其他線程進行傳輸，所以，該線程具有最高的優(yōu)先級。中央管理級實時控制軟件結(jié)構(gòu)詳見下圖所示。

圖2 中央管理級實時控制軟件結(jié)構(gòu)示意圖

2）基于B/S結(jié)構(gòu)的遠程監(jiān)控級實時監(jiān)控軟件。所謂B/S結(jié)構(gòu)，也就是瀏覽器/服務器結(jié)構(gòu)，是隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展而出現(xiàn)的，該結(jié)構(gòu)在一定程度上對之前的C/B結(jié)構(gòu)進行了改進，改進之處主要體現(xiàn)在：在之前的客戶/服務器結(jié)構(gòu)基礎之上新增加了中間層，中間層主要用來負責實現(xiàn)之前屬于客戶機的功能，這個新增加的中間層就是WEB服務層。由此可知，B/S結(jié)構(gòu)主要包括表示層、功能層以及數(shù)據(jù)層三層，其中，表示層也就是用戶界面，功能層也就是WEB服務器，數(shù)據(jù)層也即是數(shù)據(jù)庫服務器。瀏覽器/服務器結(jié)構(gòu)與之前的客戶/服務器結(jié)構(gòu)相比較而言，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下兩方面：第一，對于用戶端而言，所需要的瀏覽器軟件只有一個，比較常見的瀏覽器軟件有IE，這樣實現(xiàn)了統(tǒng)一的界面，操作難度也大大降低；第二，客戶端不用安裝專用的軟件，只需要對WEB服務器的軟件進行更新便可以達到系統(tǒng)升級的目的，這就給系統(tǒng)的維護提供了極大的便利；最后，瀏覽器/服務器結(jié)構(gòu)所使用的是標準的TCP/IP通信協(xié)議以及HTTP協(xié)議，具有較高的廣域網(wǎng)基礎，擴展性能優(yōu)越，可以較為輕松的實現(xiàn)多用戶監(jiān)控以及信息共享。

2 關鍵技術分析

2.1 數(shù)據(jù)存儲

筆者在此所探討的數(shù)據(jù)主要指的是實時采集的數(shù)據(jù)，也就是各個時間點現(xiàn)場數(shù)據(jù)的綜合，涉及到各個監(jiān)測點的數(shù)值以及時間戳[4]。中央控制軟件中數(shù)個線程均會利用到實驗數(shù)據(jù)、控制狀態(tài)參數(shù)以及報警信息等，因此，筆者在分布式空調(diào)系統(tǒng)設計方案中將其歸入到共享數(shù)據(jù)范疇，同時利用臨界區(qū)來對共享數(shù)據(jù)的安全性提供保障。出于確保線程執(zhí)行效率不斷提升的考慮，要保證各個線程所生產(chǎn)的副本大小與共享數(shù)據(jù)相一致，在對共享數(shù)據(jù)進行讀取的過程中[5]，將共享區(qū)視為內(nèi)存塊，同時在副本中對其進行復制，之后立刻退出共享資源，執(zhí)行相應的任務。為確保傳輸過程中數(shù)據(jù)的準確性不受影響，線程相互間選用事件同步。對于所保存的數(shù)據(jù)資料，主要采取二進制文件以及數(shù)據(jù)庫文件兩種管理方式。其中，二進制文件系統(tǒng)可以實現(xiàn)較高的存儲效率，并且文件相對較小，所以，筆者在此選擇該管理方式，這樣可以更加便利的查詢中央控制軟件中的動態(tài)趨勢曲線；除此之外，選擇MS SQL SERVER數(shù)據(jù)庫文件對相關數(shù)據(jù)進行保存，這樣可以為遠程實時監(jiān)控WEB網(wǎng)頁創(chuàng)造有利條件[6]。

對于中央控制軟件的數(shù)據(jù)采集模塊做收集到的相關數(shù)據(jù)，首先需要由遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)存儲線程進行復制，之后，在通過遠程監(jiān)控數(shù)據(jù)存儲線程將其在MS SQL SERVER 2000數(shù)據(jù)庫中進行保存。在VC中利用ADO技術實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的連接，同時動態(tài)生成以試驗起始時間為表名的數(shù)據(jù)庫文件，試驗數(shù)據(jù)通過帶參數(shù)的存儲過程進行保存。應用程序與數(shù)據(jù)庫之間開展新型交流的方式主要有兩種，一種是在應用程序中寫入T-SQL語句，之后開展針對數(shù)據(jù)庫的相關操作；另外一種就是在存儲過程中寫入T-SQL語句，針對數(shù)據(jù)庫的操作主要是通過調(diào)取應用程序中的存儲過程來實現(xiàn)。利用存儲過程能夠在很大程度上為更改和升級應用程序提供便利條件，不僅如此，通過存儲過程還能夠?qū)崿F(xiàn)對網(wǎng)絡通信量的有效控制，促進運行特性的進一步提升。主要原因在于：對于用戶而言，若通過應用程序?qū)-SQL語句發(fā)送到服務器，T-SQL語句發(fā)送的主要途徑主要是網(wǎng)絡，同時在每次的運行過程中都需要進行重新編譯；但是，若利用存儲過程來進行T-SQL語句的發(fā)送[7]，便可以借助一個語句將這些T-SQL語句從應用程序中調(diào)取出來并按照要求進行運行，每個存儲過程都會由SQL SERVER進行編譯處理，進而得到一個可以單獨執(zhí)行的一組T-SQL語句，在首次執(zhí)行該存儲過程的情況下，將會在數(shù)據(jù)庫內(nèi)存中存儲這一計劃，這樣，該計劃就可以被反復利用，更重要的是，在運行存儲過程的時候，SQL SERVER也不會對應用程序進行重新編譯。

2.2 WEB頁面實時刷新

WEB頁面自動刷新的實現(xiàn)。實時監(jiān)控頁面可以對數(shù)據(jù)庫中的相關數(shù)據(jù)信息進行調(diào)取，并且利用VBSCRIPT確保數(shù)據(jù)庫有效連接、查詢以及顯示等順利實現(xiàn)；不僅如此，還會將HTML的REFRESH標記添加在文件的開頭位置，并將WEB頁面進行自動刷新的時間添加到CONTENT當中，WEB頁面自動刷新的時間單位是秒。整個文件都會在每次的WEB頁面自動刷新過程中執(zhí)行連接數(shù)據(jù)庫、查詢及顯示，一旦數(shù)據(jù)庫中相關數(shù)據(jù)出現(xiàn)變動，WEB頁面可以及時將該變化反饋給用戶[8]。

畫面閃爍問題的解決。遠程監(jiān)控軟件的顯示方式主要有數(shù)據(jù)表格實時顯示以及流程圖動態(tài)顯示兩種，對于頁面刷新來說，如果未經(jīng)任何處理，就會存在頁面閃爍現(xiàn)象，導致這一問題的主要原因就是頁面資源在瀏覽器中的重新載入，尤其是在頁面資源包含有圖片、ACTIVEX控件或者是JAVAAPPLET的情況下，頁面閃爍問題將會變得更加嚴重。筆者在此所闡述的基于B/S分布式空調(diào)系統(tǒng)在選擇流程圖動態(tài)顯示方式的情況下，因為其中包含有JPG圖片資源，因此，如果不進行適當?shù)奶幚?，在進行頻率較高的刷新的情況下就很難看清楚畫面內(nèi)容。為了確保實現(xiàn)理想的顯示效果，筆者對服務器端ASP程序進行了一定的完善，主要是對流程圖動態(tài)顯示進行了適當?shù)膭澐?，這樣就得到流程圖畫面部分以及實時測量數(shù)據(jù)部分，針對二者分別制作與之相應的頁面，在此將其稱作為畫面頁面以及數(shù)據(jù)頁面；之后對二者進行集成。畫面頁面只負責顯示，數(shù)據(jù)頁面主負責定時刷新，同時負責向畫面頁面?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)，這樣畫面閃爍問題便得以妥善解決。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著科學技術的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)影響力的擴大，工業(yè)自動化水平明顯提升，借助分布式控制系統(tǒng)來實時監(jiān)控并有效管理空調(diào)的運行成為當前的一大熱點課題?；贐/S分布式空調(diào)系統(tǒng)具有極大的發(fā)展空間。

[1] 張書濤, 劉延斌, 賈晨輝, 仲志丹. 復雜設備的網(wǎng)絡化遠程監(jiān)控及故障診斷系統(tǒng)[J]. 河南科技大學學報(自然科學版). 2010, (06).

[2] 岳寶華. 基于嵌入式Linux的多線程遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J]. 信陽農(nóng)業(yè)高等?？茖W校學報, 2008, (01).

[3] 郝令培, 江宇, 鄭宏瑞, 郭利波. 電信機房監(jiān)控數(shù)據(jù)采集器軟件的設計與實現(xiàn)[J]. 煤炭科學技術, 2007, (11).

[4] 尉學軍, 劉躍. 基于Web的B/S結(jié)構(gòu)實時監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 貴州工業(yè)大學學報(自然科學版), 2002, (05).

[5] 曹小華, 陶德馨, 周強. 基于無線網(wǎng)絡的多機網(wǎng)絡化監(jiān)控系統(tǒng)研究[J]. 武漢理工大學學報(交通科學與工程版),2007, (02).

[6] 王志勇, 巴力登, 石磊. 基于B/S結(jié)構(gòu)下分布式控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控[J]. 工業(yè)控制計算機, 2006, (04).

[7] 趙成, 朱同坤, 曹小華. 基于無線局域網(wǎng)的港口機械監(jiān)控系統(tǒng)研究[J]. 中國水運(理論版), 2006, (04).

[8] 賈永振, 劉載文, 段長明, 馬永宏. 基于WEB的遠程實時監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)技術[J]. 微計算機信息, 2006, (22).