翟娟 譚公禮 曹國華

摘要：本文以消防設(shè)施中的消防水泵為研究對象，設(shè)計了一種消防水泵遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理系統(tǒng)，此系統(tǒng)采用了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，Webserver、CGI、SQLhe數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，具有對消防水泵運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測、處理、傳輸、Web顯示、存儲等功能。通過系統(tǒng)測試表明，該系統(tǒng)能夠滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理的要求。

關(guān)鍵詞：Webserver；CGI；SQLite；消防水泵

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.3969/j.issn.l003-6970.2017.08.011

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)的不斷加快，各種高層建筑物大量的涌現(xiàn)[1，2]。為了避免火災(zāi)的發(fā)生，大部分建筑內(nèi)都設(shè)置了大量的消防設(shè)施[3，4]。但是在日常的管理與使用中，消防部門往往只重視火災(zāi)來臨時消防設(shè)備能否使用，忽視了定期的管理與維護(hù)等監(jiān)督工作，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生后，消防設(shè)備不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用，從而造成重大損失。因此為了確保消防設(shè)備在任何時刻下都能工作，《城市消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》要求，必須對各個區(qū)域的消防設(shè)備的工作狀況進(jìn)行監(jiān)控，對設(shè)備長期的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與統(tǒng)計。

本文選用消防水泵為研究對象，設(shè)計一種消防水泵遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理系統(tǒng)，他的設(shè)計理念是管理中心能夠?qū)崟r監(jiān)控某區(qū)域范圍內(nèi)消防水泵的運(yùn)行狀況，查詢消防水泵的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程控制消防水泵啟動與停止等。一旦在巡檢期間發(fā)現(xiàn)有故障，系統(tǒng)就能識別故障，管理人員就能第一時間進(jìn)行維修。因此研究消防水栗的遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理系統(tǒng)具有非常重要的意義。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計

本系統(tǒng)主要對消防水栗的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理與控制，監(jiān)控終端放置于建筑內(nèi)消防設(shè)備房間，通過中央處理器、RS485總線、以太網(wǎng)模塊，結(jié)合計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和自動化控制等技術(shù)，遠(yuǎn)程分析水泵運(yùn)行數(shù)據(jù)，若運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題，管理人員即可及時發(fā)現(xiàn)。圖1為本監(jiān)控系統(tǒng)的總體框架圖。

系統(tǒng)的前端由采集和控制兩個模塊組成。主要測量參數(shù)有：流量、壓力、三相電流、三相電壓、轉(zhuǎn)速、消防水泵的開停狀態(tài)、揚(yáng)程。采集部分含有傳感器和A/D轉(zhuǎn)換，傳感器負(fù)責(zé)采集模擬量，由A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，交由ARM9處理器進(jìn)行計算處理?？刂颇K主要負(fù)責(zé)控制消防水泵的電機(jī)啟停，由于水栗在運(yùn)行過程中要保持恒定水壓，所以本系統(tǒng)采用模糊控制算法實(shí)現(xiàn)水泵恒壓出水。

本文的遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺是基于Lmux平臺搭建Web服務(wù)器，設(shè)計SQLite數(shù)據(jù)庫，在嵌入式WEB服務(wù)器和SQLite數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，編寫完整的CGI應(yīng)用程序?；赥CP/IP和HTTP通訊協(xié)議，結(jié)合計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和WEB技術(shù)，用戶可以通過Internet在瀏覽器監(jiān)視并控制消防水栗的運(yùn)行，以及對定期巡檢記錄查詢，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問本地數(shù)據(jù)。

2 Web Server

2.1 Web Server的工作原理

We bServer以TCP/IP協(xié)議作為底層通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)客戶與服務(wù)器之間的HTTP請求與響應(yīng)，并分配IP地址，因此Web Server的工作可視為兩個部分：Web瀏覽器和Web服務(wù)器，主要是后者在工作。CGI技術(shù)使水泵的網(wǎng)頁數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)動態(tài)實(shí)時監(jiān)控的效果，圖2為Web服務(wù)器的工作流程。

消防水泵的運(yùn)行參數(shù)表被存放在ARM9內(nèi)部，若管理員在電腦的瀏覽器上輸入監(jiān)控中心的網(wǎng)址，Web服務(wù)器就會接到請求并給予應(yīng)答信息，即向管理員的電腦瀏覽器上返回他所需的網(wǎng)頁信息。為了后續(xù)查詢歷史數(shù)據(jù)方便，還需將請求的HTML文件轉(zhuǎn)成C語言的數(shù)組文件，然后存放在SQ Lite數(shù)據(jù)庫中。本系統(tǒng)的登錄頁面需要進(jìn)行安全性設(shè)計，一旦有用戶訪問Web服務(wù)器時，只有被授權(quán)注冊過的用戶才能有登錄權(quán)限，所以在用戶登錄時，需要與數(shù)據(jù)庫里的已注冊數(shù)據(jù)表進(jìn)行比較，驗(yàn)證合格方可登陸。本系統(tǒng)的控制頁面是對消防水泵的啟停狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。在編程時，水栗的運(yùn)行參數(shù)用特殊字符表示。當(dāng)Web控制器發(fā)送網(wǎng)頁給客戶端時，就將采集到的數(shù)據(jù)值替換那些特殊字符，這就實(shí)現(xiàn)了消防水栗的運(yùn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實(shí)時顯示。

2.2 CGI接口

CGI（公共網(wǎng)關(guān)接口）是服務(wù)器與其他程序之間的橋梁工具，它能夠處理網(wǎng)頁的表單信息，與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接，把處理結(jié)果返回給客戶端，使原來的靜態(tài)網(wǎng)頁具有很強(qiáng)的交互功能。

本系統(tǒng)的CGI程序是介于消防水泵和Web服務(wù)器之間，負(fù)責(zé)處理客戶端瀏覽器提交的表單信息，處理完畢后傳遞給Web服務(wù)器，Web服務(wù)器把CGI程序處理的結(jié)果反饋給瀏覽器；另外CGI應(yīng)用程序可以與SQLite數(shù)據(jù)庫連接，用來調(diào)用歷史數(shù)據(jù)。主要有四個步驟：瀏覽器向Web服務(wù)器發(fā)送HTTP請求；Web服務(wù)器調(diào)用CGI程序；CGI應(yīng)用程序處理請求；Web服務(wù)器返回處理結(jié)果。

由于本系統(tǒng)監(jiān)控的數(shù)據(jù)量都是動態(tài)的，如水泵電流電壓，水壓，流量等，而一般Web服務(wù)器只能反饋靜態(tài)網(wǎng)頁，因此CGI可以幫助Web服務(wù)器執(zhí)行一些外部應(yīng)用程序，并將產(chǎn)生的結(jié)果和靜態(tài)的HTML網(wǎng)頁、圖像等一起，發(fā)送給Web瀏覽器。圖3是CGI的工作原理架構(gòu)圖。

3 SQ Lite數(shù)據(jù)庫

3.1 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

本文的SQ Lite數(shù)據(jù)庫具有對消防水栗的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和存儲，系統(tǒng)登錄信息的檢索和讀取等功能。

SQLite數(shù)據(jù)庫常用的3個An函數(shù)是：open（）、exec（）、close（）。以實(shí)時運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)庫為例，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫的步驟一般為：（1）創(chuàng)建一個名為Test.db的數(shù)據(jù)庫；（2）創(chuàng)建名為data的數(shù)據(jù)庫表；（3）建立索引；（4）插入記錄；（5）用select命令查詢記錄；（6）關(guān)閉數(shù)據(jù)庫。

根據(jù)消防水泵遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理系統(tǒng)的功能，我們設(shè)計了以下三個數(shù)據(jù)庫：用戶信息、實(shí)時運(yùn)行參數(shù)和消防水泵啟停狀態(tài)。數(shù)據(jù)表如下：

（1）用戶數(shù)據(jù)庫

用戶大體可有兩類：一為普通用戶，二為管理員。但是數(shù)據(jù)庫內(nèi)都基本都含賬號密碼和權(quán)限等信息。表1為本文設(shè)計的用戶數(shù)據(jù)表。

（2）實(shí)時運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)庫表2為消防水栗的監(jiān)測參數(shù)表，數(shù)據(jù)類型都是float。

（3）消防水栗啟停狀態(tài)數(shù)據(jù)庫本系統(tǒng)的控制部分是對水栗啟停控制，表3為數(shù)據(jù)表，數(shù)據(jù)類型為integer，關(guān)-0，開-1。

3.2 數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)

管理員用戶查詢消防水泵運(yùn)行數(shù)據(jù)時，首先選擇要查詢的條件，然后CGI應(yīng)用程序讀取串口數(shù)據(jù)，向data表寫入數(shù)據(jù)；最后函數(shù)讀取data表數(shù)據(jù)，發(fā)送到瀏覽器上顯示，圖1為數(shù)據(jù)查詢顯示流程圖。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

管理員用戶在PC機(jī)的瀏覽器中輸入網(wǎng)址，點(diǎn)擊登錄按鈕，進(jìn)入用戶登錄的頁面，用戶必須輸入正確的用戶名和密碼，進(jìn)行身份驗(yàn)證，此時CGI程序連接數(shù)據(jù)庫，查找user表，CGI將用戶提交的信息與數(shù)據(jù)庫表中存儲的信息進(jìn)行比較并返回查詢結(jié)果，如果用戶輸入的數(shù)據(jù)是合法的，則進(jìn)入監(jiān)控主頁，否則登錄失敗。圖2是系統(tǒng)主界面，圖3是實(shí)時監(jiān)控數(shù)據(jù)界面。

5 結(jié)語

本文研究基于Web Server的消防水泵遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時監(jiān)控某區(qū)域范圍內(nèi)消防水栗的運(yùn)行狀況，可查詢消防水栗的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程控制消防水栗啟動與停止等功能。本文著重介紹了Web Server、CGI、SQ Lite數(shù)據(jù)庫的設(shè)計。但是目前僅對消防水泵進(jìn)行了遠(yuǎn)程監(jiān)控的研究，而火災(zāi)時風(fēng)機(jī)也起到有很大的作用，所以后續(xù)要增加對風(fēng)機(jī)的研究。