梁 紅

(河北環(huán)境工程學(xué)院，河北秦皇島066000)

基于WEB的通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究

梁 紅

(河北環(huán)境工程學(xué)院，河北秦皇島066000)

通過(guò)對(duì)視頻監(jiān)控技術(shù)、信息采集技術(shù)以及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)進(jìn)行深入研究，提出了基于WEB的通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)?；赪EB的三層體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了從用戶管理控制到業(yè)務(wù)邏輯處理最后到現(xiàn)場(chǎng)信息采集的一體化管理模式，同時(shí)為了更好地實(shí)現(xiàn)電源監(jiān)控系統(tǒng)真正可行的“五遙”，對(duì)現(xiàn)有的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出了一套高效的信息采集裝置。

WEB;通信電源;遠(yuǎn)程監(jiān)控

隨著我們對(duì)信息交互依賴程度的日益加深，通信系統(tǒng)成為影響我們生活的主要系統(tǒng)之一。一個(gè)良好的、正常工作的通信系統(tǒng)是維護(hù)我們正常通信的基礎(chǔ)設(shè)施。在通信系統(tǒng)中，通信電源是整個(gè)系統(tǒng)的能源核心，通信電源的正常工作為通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了有力的保障。現(xiàn)在主要的通信基站的通信電源大多設(shè)計(jì)為蓄電池和市電系統(tǒng)共同供電，但是隨著蓄電池的老化以及一些其他意外的發(fā)生，通信電源系統(tǒng)隨著時(shí)間的推遲故障的概率會(huì)顯著提升，因此需要對(duì)通信電源系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控管理。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，通信電源管理系統(tǒng)由最初的人工巡邏轉(zhuǎn)換為“四遙”管理?！八倪b”技術(shù)雖然解放了大量的人力資源，但是由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性導(dǎo)致對(duì)于通信電源系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)人值守。隨著視頻技術(shù)的逐步成熟，將遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用到通信電源系統(tǒng)成為業(yè)界共識(shí)。

遠(yuǎn)程監(jiān)控的引入不同于其他監(jiān)控系統(tǒng)的引入，遠(yuǎn)程監(jiān)控引入后會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備產(chǎn)生的信息量成指數(shù)倍的增長(zhǎng)，因此傳統(tǒng)的信息傳輸方案難以滿足該需求。筆者對(duì)現(xiàn)有的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信ZigBee技術(shù)、遠(yuǎn)端通信的WiFi技術(shù)以及通過(guò)WEB服務(wù)框架進(jìn)行信息的處理可以提高系統(tǒng)的監(jiān)控水平。

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用了以遠(yuǎn)程分布式監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)模型進(jìn)行進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，就要使處于遠(yuǎn)端的管理人員可以方便、快捷、高效地觀察、分析和處理通信電源現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備[1]。因此從功能上本系統(tǒng)可以分為三大模塊：現(xiàn)場(chǎng)的信息采集模塊、長(zhǎng)距離的信息傳輸模塊和遠(yuǎn)端的控制管理模塊，具體的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本系統(tǒng)采用的控制模型是分布式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型。如圖1所示，首先將區(qū)域內(nèi)的通信基站進(jìn)行整體編號(hào)。每一個(gè)編號(hào)內(nèi)的通信電源系統(tǒng)作為控制子系統(tǒng)，每一個(gè)子系統(tǒng)均是一個(gè)完備的通信電源控制系統(tǒng)，在子系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)設(shè)備以ZigBee協(xié)議進(jìn)行相互通信，并且每個(gè)子系統(tǒng)中存在一個(gè)具有無(wú)線功能的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)可以將本子系統(tǒng)內(nèi)的信息匯總以WiFi協(xié)議發(fā)送到云端進(jìn)行處理?？蛻舳丝梢酝ㄟ^(guò)訪問(wèn)云端的服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工作狀態(tài)的獲取，并且可以在遠(yuǎn)端通過(guò)發(fā)送命令給云端服務(wù)器，再通過(guò)無(wú)線的方式傳送至現(xiàn)場(chǎng)子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制管理。

圖1 系統(tǒng)整體框架圖

2 通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

通信電源的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的是要實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)方面：首先是通過(guò)攝像頭等視頻設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的360°實(shí)時(shí)采集，其次是實(shí)現(xiàn)大量視頻數(shù)據(jù)的有效傳輸。為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，筆者從通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的硬件和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行深入研究，分別設(shè)計(jì)了一種完善的信息采集方案和高效可靠的信息壓縮傳輸方案。

2.1 信息采集方案設(shè)計(jì)

為了突顯本課題的重點(diǎn)，筆者重點(diǎn)研究了視頻系統(tǒng)的信息采集方案。通過(guò)對(duì)攝像器件傳感器的研究發(fā)現(xiàn)，為了更好地呈現(xiàn)現(xiàn)象的狀況需要在系統(tǒng)中布置手動(dòng)變焦的攝像頭和自動(dòng)變焦的攝像頭。通過(guò)比較，低顯彩色轉(zhuǎn)黑白的22倍自動(dòng)變焦球型攝像頭和手動(dòng)變焦機(jī)式攝像頭組合可以滿足系統(tǒng)需求。

采集到信息后首先需要進(jìn)行的便是信息處理，本系統(tǒng)采用兩路復(fù)合信號(hào)輸入轉(zhuǎn)一路超級(jí)信號(hào)輸出的方式進(jìn)行信號(hào)傳輸控制。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有傳輸電路進(jìn)行研究，提出了如圖2所示的信號(hào)傳輸電路。

本設(shè)計(jì)采用的DSP視頻處理芯片為TI公司生產(chǎn)的高性能視頻處理芯片TMS320DM642，該芯片具有高效的浮點(diǎn)計(jì)算能力。由于視頻信號(hào)的輸入范圍僅為輸出范圍的四分之三，因此要在輸入和輸出之間添加電阻進(jìn)行分壓處理。如圖2所示，本電路圖通過(guò)R1、R2和R3、R4兩個(gè)15和45 Ω的電阻實(shí)現(xiàn)分壓處理，從而將視頻輸入范圍提升至與輸出范圍一致的1 Vpp。

圖2 視頻信號(hào)輸入輸出電路

為了減輕數(shù)據(jù)傳輸端的傳輸壓力，對(duì)視頻采集數(shù)據(jù)采用基于MPEG-4的視頻壓縮技術(shù)，采用的主要方案是將采集信息分為背景層和前景層兩部分進(jìn)行處理，通過(guò)最大化的模糊背景層，來(lái)保證信息的質(zhì)量，同時(shí)也降低了數(shù)據(jù)的傳輸量。

2.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目前大多數(shù)控制系統(tǒng)是基于C/S(客戶端/服務(wù)器模式)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的，C/S模式的程序客戶端開(kāi)發(fā)難度大并且難以實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器的實(shí)時(shí)性訪問(wèn)，并且當(dāng)程序升級(jí)時(shí)需要對(duì)每一個(gè)客戶端進(jìn)行升級(jí)服務(wù)[2]。因此本系統(tǒng)決定采用B/S(瀏覽器/服務(wù)器)結(jié)構(gòu)模式，通過(guò)瀏覽器直接訪問(wèn)服務(wù)器，方便系統(tǒng)的升級(jí)和信息的更新操作。

從本質(zhì)上而言B/S結(jié)構(gòu)是三層C/S結(jié)構(gòu)在WEB服務(wù)上的應(yīng)用特例。本系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)如圖3所示，該結(jié)構(gòu)將高層顯示、中間邏輯層和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層分為相對(duì)獨(dú)立的單元。

圖3 B/S三層體系結(jié)構(gòu)

如圖3所示，顯示邏輯表示即系統(tǒng)的表示層，該層次位于系統(tǒng)中的用戶端即WEB瀏覽器。主要功能是用來(lái)生成用戶顯示界面，負(fù)責(zé)獲取用戶的輸入數(shù)據(jù)以及向用戶展示服務(wù)器信息處理結(jié)果。中間層是事物處理邏輯表示層，是系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯層，其主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)接收數(shù)據(jù)的處理以及存儲(chǔ)操作，負(fù)責(zé)接受用戶的任務(wù)請(qǐng)求以及向用戶提供擴(kuò)展程序與數(shù)據(jù)庫(kù)連接的服務(wù)。最后一個(gè)模塊便是數(shù)據(jù)層，該層次主要負(fù)責(zé)的是數(shù)據(jù)的高速存儲(chǔ)與讀取操作。本層設(shè)備位于云端，采用云端的分布式存儲(chǔ)設(shè)備實(shí)現(xiàn)，其主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)用戶請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的增刪改查操作。

3 總結(jié)

通信電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控是通信電源系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的方向，筆者針對(duì)現(xiàn)有的通信電源監(jiān)控模式進(jìn)行研究，提出利于WEB的通信電源遠(yuǎn)程監(jiān)控方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的有效監(jiān)控管理。為了提高監(jiān)控水平與監(jiān)控質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的可視化監(jiān)控管理，設(shè)計(jì)了一套有效的組合監(jiān)控方案并提出了基于MPEG-4的視頻壓縮方案。除此之外，還應(yīng)用了基于B/S模式的服務(wù)機(jī)制，便捷了系統(tǒng)的升級(jí)服務(wù)。

[1]習(xí)陳帥,林明秀.一種基于WEB和OPC技術(shù)的分布式遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào),2003,26(2):65-67.

[2]王文亮,路一平.基于Web的通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].電源技術(shù),2010(7):598-599.

Research on telecommunication power supply remote monitoring system based on WEB

LIANG Hong
(Hebei Environmental Engineering Institute,Qinhuangdao Hebei 066000,China)

With the deep research on video monitoring technology, information gathering technology and data transmission technology, the telecommunication power supply based on WEB was proposed. The three-layer architecture of the system based on WEB achieves the integrated management mode from user management to business logic processing and the field information collection. And at the same, in order to better achieve"five remote",a truly feasible power monitoring system,a set of more efficient information collection device based on the

existing remote monitoring system was put forward.

WEB;communication power;remote monitoring

TM 73

A

1002-087 X(2017)07-1076-02

2016-12-09

秦皇島市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計(jì)劃(201602A042)

梁紅(1979—)，女，吉林省人，講師，工學(xué)碩士，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)。