張 僖

(上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院，上海 201418)

開放式實訓(xùn)中心是深化實驗教學(xué)改革的一種重要途徑。對實訓(xùn)中心各設(shè)備運行狀態(tài)和實驗人員信息的實時監(jiān)測，以及依據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)信息對實訓(xùn)中心進(jìn)行日常管理，提高實訓(xùn)中心的開放性和管理效率十分必要［1-2］。為解決這一問題，本文設(shè)計了一種基于B/S+C/S的實訓(xùn)中心管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用門禁系統(tǒng)控制人員進(jìn)出，對實訓(xùn)中心的環(huán)境、進(jìn)出人員及使用設(shè)備的信息，實驗設(shè)備的運行狀態(tài)，實驗設(shè)備電源等進(jìn)行點到點的監(jiān)控;同時，管理系統(tǒng)配以良好的交互界面，實訓(xùn)中心管理人員僅用網(wǎng)頁瀏覽即可完成實訓(xùn)中心的日常管理、數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計、查詢以及設(shè)備管理，從而提高了整個實訓(xùn)中心的管理效率。

1 實訓(xùn)中心管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能

1.1 C/S模式和B/S模式

C/S模式是指“客戶端/服務(wù)器”模式，通常服務(wù)器是安裝了大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的高性能計算機(jī)，而客戶端則是有特定功能，需要安裝專用的客戶端軟件，用戶通過客戶端軟件對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作管理。

B/S模式是指“瀏覽器/服務(wù)器”模式，用戶通過個人計算機(jī)的上網(wǎng)瀏覽器對服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

本系統(tǒng)采用SQL2000作為數(shù)據(jù)庫，Web程序采用ASP架構(gòu)，客戶端軟件在VC環(huán)境下編寫。

1.2 系統(tǒng)功能

模塊組合式自控類開放實訓(xùn)中心共分A、B、C三個區(qū)，有28個標(biāo)準(zhǔn)實訓(xùn)平臺。實訓(xùn)中心的管理系統(tǒng)可實現(xiàn)學(xué)生進(jìn)出的考勤管理，平臺電源的點到點控制，完成實訓(xùn)中心運行過程中各類信息的統(tǒng)計和管理以及安防管理。

1.3 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)含有:門禁子系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)子系統(tǒng)、傳感器數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、安防子系統(tǒng)、語音播報模塊子系統(tǒng)、服務(wù)器、GSM模塊和LED點陣顯示屏等。

系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)有:服務(wù)器客戶端程序、Web程序和PLC程序，各軟件模塊共享服務(wù)器數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)

2.1 門禁系統(tǒng)

門禁系統(tǒng)的身份驗證功能是管理系統(tǒng)實現(xiàn)智能化的關(guān)鍵，包含進(jìn)門讀卡器，道閘，門禁控制器和電磁鎖。

門禁系統(tǒng)具備獨立的門禁管理功能，實訓(xùn)中心的工作人員和學(xué)生可憑授權(quán)卡刷卡進(jìn)出實訓(xùn)中心;此外，還專門配有28個具有獨立IP地址的非接觸式IC讀卡器。門禁系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與服務(wù)器相連，由廠商提供的ICardService進(jìn)程服務(wù)訪問服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫，將各讀卡器所讀取的卡信息實時寫入數(shù)據(jù)庫。

2.2 電源管理系統(tǒng)

電源管理系統(tǒng)實現(xiàn)實訓(xùn)平臺電源的點到點控制，采用西門子 S7-200 PLC作為核心控制器［3-4］。PLC通過以太網(wǎng)和服務(wù)器相連，通過KEPServerEX服務(wù)器軟件讀寫服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫。電源管理系統(tǒng)工作流程是服務(wù)器客戶端程序從服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中讀出IC讀卡器的狀態(tài)并做比對。若卡片為授權(quán)卡，客戶端程序告知PLC此卡有效，PLC通過繼電器控制線路開啟與讀卡器匹配的實訓(xùn)平臺電源。

PLC還可將實訓(xùn)平臺運行狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫，供Web程序查詢和記錄。此外，電源管理系統(tǒng)除了控制實訓(xùn)平臺的電源，還控制各工作區(qū)的照明電源。

2.3 軟件設(shè)計

整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用B/S+C/S的架構(gòu)。

1)Web程序設(shè)計

系統(tǒng)的Web程序采用ASP+SQL2000的架構(gòu)，可實現(xiàn)用戶網(wǎng)上登錄和管理［5，6］。根據(jù)登錄用戶的類型，Web程序提供兩種登錄頁面。

(1)學(xué)生的登錄頁面，可查詢當(dāng)前各實訓(xùn)平臺的工作狀態(tài)，是否有實訓(xùn)平臺處于空閑狀態(tài);

(2)管理人員的登錄頁面如圖2所示，可實現(xiàn)IC卡的申請、授權(quán)和注銷操作;查詢和強制改變實訓(xùn)平臺的工作狀態(tài);查詢和統(tǒng)計用戶使用實訓(xùn)平臺的數(shù)據(jù)信息，查詢和統(tǒng)計各實訓(xùn)平臺的運行數(shù)據(jù);顯示當(dāng)前各傳感器的實時數(shù)據(jù);添加、刪除和修改LED點陣顯示屏的顯示內(nèi)容;發(fā)送各類通知短信;實現(xiàn)監(jiān)控視頻的播放、錄像和回放。

圖2 系統(tǒng)管理頁面

為保證實訓(xùn)中心內(nèi)各設(shè)備的安全，Web程序中嵌入了視頻監(jiān)控系統(tǒng)［7-8］。該系統(tǒng)采用DVR+Web控制程序的工作方式，DVR的硬盤可以記錄實訓(xùn)中心四個攝像頭一個星期所拍數(shù)據(jù)，Web程序可實現(xiàn)管理人員通過因特網(wǎng)完成DVR的各種操作和設(shè)置，實現(xiàn)視頻的播放、記錄和回放。

2)服務(wù)器客戶端程序

服務(wù)器客戶端系統(tǒng)集成程序在VC環(huán)境下編寫，包括如下主要功能模塊。

(1)控制LED點陣屏的顯示信息，LED點陣屏文本信息由服務(wù)器客戶端程序動態(tài)刷新，顯示內(nèi)容有溫度、濕度和工作臺數(shù)量等監(jiān)控數(shù)據(jù);

(2)TTS語音播放，服務(wù)器客戶端程序可將文本信息直接轉(zhuǎn)化為語音信息進(jìn)行播放;

(3)實現(xiàn)IC卡的申請、授權(quán)和注銷操作;

(4)采集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)終端和各有線傳感器數(shù)據(jù);

(5)將采集的各類數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，從數(shù)據(jù)庫中讀取控制所需數(shù)據(jù);發(fā)布各類通知短信;

(6)管理系統(tǒng)具備火災(zāi)報警功能。當(dāng)煙霧傳感器產(chǎn)生報警信號時，傳感器通過PLC開關(guān)量輸入端口將報警信號送至服務(wù)器數(shù)據(jù)庫。服務(wù)器客戶端程序收到報警信號后，通過GSM模塊向管理人員或消防單位發(fā)出火災(zāi)報警短信。

2.4 傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

為增強實訓(xùn)中心的示范性，在管理系統(tǒng)中集成了傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)分為傳感器數(shù)據(jù)有線采集和傳感器數(shù)據(jù)無線采集。

傳感器數(shù)據(jù)有線采集是用PLC的模擬量模塊和帶變送功能的流量計、三相功率表相連完成。PLC將采集后的數(shù)據(jù)寫入服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫，管理人員可以通過Web瀏覽器實時查看實訓(xùn)中心當(dāng)前的用水量和用電量。

傳感器數(shù)據(jù)無線采集則是引入物聯(lián)網(wǎng)概念，采用帶ZigBee通訊的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集傳感器數(shù)據(jù)［9］。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器和服務(wù)器主機(jī)通過串口相連，網(wǎng)絡(luò)中有3個終端節(jié)點。服務(wù)器客戶端程序采集終端節(jié)點的溫度、濕度和光亮數(shù)據(jù)，并寫入到數(shù)據(jù)庫中，供Web程序查詢和記錄;同時，采集到的溫度、濕度數(shù)據(jù)還發(fā)送到LED點陣顯示屏。

2.5 管理系統(tǒng)中的信息統(tǒng)計

為了增加實訓(xùn)中心的利用率，提高實訓(xùn)中心的管理效率，管理系統(tǒng)加入了信息統(tǒng)計功能，并可實現(xiàn)報表打印。實訓(xùn)中心采用了一卡一臺的管理模式，當(dāng)有人員進(jìn)入實訓(xùn)中心后，管理系統(tǒng)會對用戶卡的信息數(shù)據(jù)及各實訓(xùn)平臺當(dāng)前運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)信息做記錄，并實時公布在Web頁面上，供管理人員和學(xué)生查詢;而管理人員也可用視頻監(jiān)控系統(tǒng)隨時觀看實訓(xùn)中心的監(jiān)控視頻，了解當(dāng)前實訓(xùn)中心的人數(shù)，設(shè)備使用狀況。數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計系統(tǒng)采用B/S系統(tǒng)架構(gòu)，服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫為SQL2000數(shù)據(jù)庫。管理系統(tǒng)首先通過門禁系統(tǒng)將IC讀卡器的數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)庫，Web程序根據(jù)輸入的卡數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)的有效性，若卡有效，則由電源管理系統(tǒng)將與卡對應(yīng)的實訓(xùn)平臺電源接通;此后Web程序會不斷掃描數(shù)據(jù)庫，檢測卡是否一直在卡槽內(nèi)，直到卡移除。整個運行過程中所涉及的卡用戶信息，實訓(xùn)平臺的工作時間等數(shù)據(jù)會被記錄在數(shù)據(jù)庫內(nèi)，管理人員可以通過Web程序查詢數(shù)據(jù)庫中某段時間內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果掌握實訓(xùn)平臺的利用率及持卡人的出勤率等管理數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

基于B/S+C/S的實訓(xùn)中心管理系統(tǒng)結(jié)合了C/S模式、B/S模式的各自優(yōu)點，并將門禁系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)嵌入于web程序。通過現(xiàn)場采集的實際數(shù)據(jù)，控制實訓(xùn)中心各終端，并生成各類信息數(shù)據(jù)報表，為實訓(xùn)中心的管理提出了一種全新的管理模式。

該系統(tǒng)已投用近一年，經(jīng)過一段時間的運行證明，系統(tǒng)可有效提高實訓(xùn)中心的利用率和管理效率，實現(xiàn)了智能管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控。

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