向 娟，杜 鑫，黃遞全

（1.國(guó)家測(cè)繪地理信息局 重慶測(cè)繪院，重慶 400015）

基于多源傳感器的室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

向 娟1，杜 鑫1，黃遞全1

（1.國(guó)家測(cè)繪地理信息局 重慶測(cè)繪院，重慶 400015）

應(yīng)用典型的B/S架構(gòu)，采用富應(yīng)用端開(kāi)發(fā)、多源數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)展現(xiàn)、數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)訪問(wèn)等物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)基于多源傳感器的室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)溫度、濕度、空氣潔凈度、粉塵濃度、風(fēng)速等多源傳感器數(shù)據(jù)的多形式動(dòng)態(tài)展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)環(huán)境狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控和歷史數(shù)據(jù)查詢等。

多源傳感器；B/S架構(gòu)；室內(nèi)監(jiān)控；物聯(lián)網(wǎng)

傳感器能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求[1]。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，傳感器種類繁多，對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集、數(shù)據(jù)規(guī)范化造成困難，這就需要新的傳感器數(shù)據(jù)采集技術(shù)[2]。傳感器數(shù)據(jù)采集技術(shù)具有智能獲取、傳輸和處理信息的功能，它將系統(tǒng)和各個(gè)節(jié)點(diǎn)有機(jī)地連成一個(gè)整體，起到互相協(xié)同的作用，是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)[3]。隨著我國(guó)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展以及傳感器技術(shù)的不斷完善，如今已經(jīng)具備了實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的硬件基礎(chǔ)，同時(shí)在軟件方面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)等單元技術(shù)也有了一定的成果和經(jīng)驗(yàn)[4]。目前人們對(duì)室內(nèi)管理智能化的需求已日趨明顯，為了適應(yīng)人們快節(jié)奏的生活方式，設(shè)計(jì)出室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)[5-7]是非常必要而且可行的。本文將進(jìn)行基于多源傳感器的室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，技術(shù)方案將從實(shí)際出發(fā)，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，基于多源傳感器進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)基于多源傳感器的室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

室內(nèi)環(huán)境時(shí)刻變化，可以利用多源傳感器對(duì)室內(nèi)的溫度、濕度、空氣潔凈度、風(fēng)速等進(jìn)行監(jiān)控，形成傳感器數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)據(jù)中心，然后通過(guò)服務(wù)形式發(fā)布到Web端構(gòu)建一體化室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)。

基于多源傳感器的室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)采用典型的B/S架構(gòu)，利用富應(yīng)用技術(shù)，使用純HTML結(jié)合JavaScript進(jìn)行開(kāi)發(fā)。其中采用了dojo類庫(kù)進(jìn)行自定義框架的開(kāi)發(fā)，采用ArcGIS JavaScript API調(diào)用底圖服務(wù)。Web端通過(guò)服務(wù)從數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫(kù)獲取實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)并通過(guò)各種形式展現(xiàn)給用戶?；诙嘣磦鞲衅鞯氖覂?nèi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于多源傳感器的室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)

1.2 系統(tǒng)核心功能設(shè)計(jì)

室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)3方面功能：終端設(shè)備的信息顯示及操作管理，多傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)展示，多傳感器歷史數(shù)據(jù)的查詢及回放。

1）室內(nèi)監(jiān)控點(diǎn)的基本信息管理。室內(nèi)監(jiān)控點(diǎn)基本信息采集來(lái)源于GPS定位信息，每個(gè)室內(nèi)監(jiān)控點(diǎn)關(guān)聯(lián)著多種傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)視頻信息。

2）多源傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)展示。在地圖上根據(jù)GPS信息實(shí)現(xiàn)監(jiān)控終端的實(shí)時(shí)定位展示，并對(duì)傳感器有效信息進(jìn)行實(shí)時(shí)展現(xiàn)，包括溫度、濕度、空氣潔凈度、粉塵濃度、風(fēng)速等傳感器信息，主要采用基礎(chǔ)文字描述、多儀表盤一覽、實(shí)時(shí)折線圖等方式展現(xiàn)。

3）多源傳感器歷史數(shù)據(jù)的查詢及回放。通過(guò)時(shí)間設(shè)定進(jìn)行多源傳感器歷史數(shù)據(jù)查詢，調(diào)用歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行回放。

2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

前端界面采用分欄式設(shè)計(jì)，主要包括左側(cè)的終端設(shè)備欄、下側(cè)的終端狀態(tài)欄、地圖主界面等。界面左側(cè)邊欄實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)監(jiān)控點(diǎn)的基本信息管理，每個(gè)室內(nèi)監(jiān)控點(diǎn)關(guān)聯(lián)著多種傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)視頻信息。系統(tǒng)界面如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)界面

1）多源傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)展現(xiàn)。首先進(jìn)行多源傳感器信息管理，以概要文本的方式顯示該監(jiān)控點(diǎn)傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，若數(shù)值超限則會(huì)高亮標(biāo)紅相應(yīng)的傳感器數(shù)據(jù)。同時(shí)，提供相應(yīng)設(shè)備的查詢及查看操作，其中包括查看儀表盤、查看傳感器實(shí)時(shí)折線圖、查看實(shí)時(shí)視頻、查看歷史折線圖、視頻回放、路徑回放等功能。多源傳感器信息管理如圖3所示。

圖3 多源傳感器信息管理

在進(jìn)行多源傳感器信息查看時(shí)，也可采用儀表盤的形式，實(shí)時(shí)展現(xiàn)多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)數(shù)據(jù)的擬物化，具有很好的直觀一覽性。儀表盤一覽如圖4所示。

也可以采用折線圖形式。折線圖以時(shí)間為橫軸，以傳感器具體數(shù)值為縱軸。以折線圖的形式實(shí)時(shí)顯示接收到的數(shù)據(jù)情況，可以更加直觀地了解各種傳感器數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)。傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)折線圖如圖5。

圖4 儀表盤一覽

圖5 傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)折線圖

2）多源傳感器歷史數(shù)據(jù)的查詢及回放。用戶選擇時(shí)間段，檢索該傳感器在該時(shí)間段的觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)折線圖的方式展示一段較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)變化情況，并可通過(guò)滑動(dòng)圖表中的滑塊來(lái)詳細(xì)觀察某一小段時(shí)間內(nèi)的具體變化情況。

歷史視頻的查詢播放是對(duì)某個(gè)視頻某時(shí)間段的視頻進(jìn)行回放。用戶通過(guò)選擇時(shí)間段，檢索該時(shí)間段內(nèi)的相關(guān)視頻播放。

3 關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)

1）多源數(shù)據(jù)的有機(jī)集成。監(jiān)控系統(tǒng)將多種數(shù)據(jù)源有機(jī)集成，提供綜合的操作及展示功能。其中采用的數(shù)據(jù)包括地圖數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)視頻流數(shù)據(jù)、后臺(tái)服務(wù)提供的監(jiān)控點(diǎn)GPS及各種傳感器數(shù)據(jù)。

2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)多形式展現(xiàn)。傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采用多種展現(xiàn)形式：文本展現(xiàn)、儀表盤、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)折線圖等。尤其是使用儀表盤和實(shí)時(shí)折線圖，使得展現(xiàn)效果更加直觀，配合前端合理的交互及可視化，具有較好的用戶體驗(yàn)。

3）前端采用富應(yīng)用端，模塊化編程。采用前端富客戶端技術(shù)，在功能操作上可最少依賴后臺(tái)的服務(wù)邏輯，只需要調(diào)用后臺(tái)數(shù)據(jù)并進(jìn)行動(dòng)態(tài)渲染，根據(jù)交互需要完成多種動(dòng)態(tài)及生動(dòng)的展示效果，具有很強(qiáng)的靈活性與定制性；模塊化編程，通過(guò)使用前端框架，減少系統(tǒng)耦合，使功能模塊的開(kāi)發(fā)獨(dú)立方便且可重用，能快速適應(yīng)需求的變化。

4 結(jié) 語(yǔ)

系統(tǒng)建設(shè)完成了基于多源傳感器的室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)室內(nèi)監(jiān)控點(diǎn)位置信息、傳感器數(shù)據(jù)等信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)多種形式（文字，圖表，視頻）展現(xiàn)給用戶。系統(tǒng)作為物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的重要應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)室內(nèi)傳感器終端的統(tǒng)一管理，為后臺(tái)數(shù)據(jù)分析及交互查詢展示提供應(yīng)用支持。通過(guò)對(duì)室內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測(cè)，將室內(nèi)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與人進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。隨著人們生活節(jié)奏的加快，這種遠(yuǎn)程室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)應(yīng)用更加廣泛。

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P208

B

1672-4623（2016）06-0028-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.06.009

向娟，碩士，工程師，主要從事GIS開(kāi)發(fā)應(yīng)用研究。

2015-04-30。

項(xiàng)目來(lái)源：國(guó)家測(cè)繪地理信息局2014年基礎(chǔ)測(cè)繪科技資助項(xiàng)目。