摘 要： 隨著信息技術的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的普及，溫室控制技術正向著信息化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展。開發(fā)出一種針對溫室環(huán)境監(jiān)測的基于Web的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能夠通過Internet遠程控制、瀏覽數(shù)據(jù)、修改和設置參數(shù)，進行溫室環(huán)境的異地和遠距離監(jiān)控管理，而且也可應用于工業(yè)的其他領域。
關鍵詞： Web；遠程監(jiān)控；VB． Net；設計
近年來，隨著公共Internet網(wǎng)絡的普及和遠程控制策略的完善，基于Internet的通信手段在遠程監(jiān)控技術上的應用發(fā)展迅猛?；贗nternet的遠程監(jiān)控系統(tǒng)通過廉價的TCP/IP和Ethernet連接克服了工業(yè)網(wǎng)絡的弊端，大大降低了網(wǎng)絡的建設與維護成本，并廣泛地延伸人類的工作空間，為溫室控制技術向著信息化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展提供了可能[1]。
1 系統(tǒng)硬件設計
本文設計的溫室遠程監(jiān)控系統(tǒng)硬件電路以AT89S52單片機為核心，通過RS232/485與串口聯(lián)網(wǎng)服務器ZNE-200T相連，并通過該模塊實現(xiàn)RS232協(xié)議與TCP/IP協(xié)議的相互轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)串口設備的網(wǎng)絡化；信息的數(shù)據(jù)采集由LT/W/S溫濕度傳感器、LT/G光照度傳感器、VC1008二氧化碳濃度傳感器以及傳感器信號處理轉(zhuǎn)換（A/D）電路構成；輸出控制由光隔、繼電器、執(zhí)行器件構成；人機對話功能主要采用8位LED、20位按鍵來實現(xiàn)[2]。系統(tǒng)硬件總體結(jié)構如圖1所示。
2 系統(tǒng)軟件設計
2.1 上位機軟件設計
2.1.1 Web應用程序服務器設計
Web應用程序服務器采用MS-IIS（Microsoft Internet Information Server）技術，網(wǎng)絡發(fā)布模塊采用ASP.NET技術實現(xiàn)B/S（Brower/Server）體系結(jié)構。用戶操作則通過客戶端瀏覽器（Brower）實現(xiàn)，主要事務在服務器端（Server）實現(xiàn)，數(shù)據(jù)存儲、提取則在數(shù)據(jù)庫服務器端實現(xiàn)，形成三層結(jié)構。在這種結(jié)構中，該系統(tǒng)的一次完整運行應為：用戶登錄，即通過瀏覽器向網(wǎng)絡上的Web應用程序服務器發(fā)出請求，Web應用程序服務器對瀏覽器的請求進行處理，將用戶操作主頁面返回到瀏覽器；用戶進行數(shù)據(jù)查詢參數(shù)的輸入、采集系統(tǒng)的參數(shù)修改等操作，完成后向Web應用程序服務器發(fā)出提交請求；服務器對瀏覽器的數(shù)據(jù)提交請求進行處理，即進行數(shù)據(jù)分析計算、數(shù)據(jù)庫存取、動態(tài)頁面生成等工作；最后Web應用程序服務器將模型運行結(jié)果返回到客戶端瀏覽器。
2.1.2 數(shù)據(jù)庫服務器程序設計
在數(shù)據(jù)庫服務器的設計中，考慮到數(shù)據(jù)的安全及Web應用程序服務器的升級與維護，本系統(tǒng)采取系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務器與Web應用程序服務器相分離的措施。數(shù)據(jù)庫采用MS SQLServer2000，為系統(tǒng)提供易于維護的、穩(wěn)定的支持[1]。溫室數(shù)據(jù)庫（Greenhouse）主要包含數(shù)據(jù)表T_info和指令表T_C。其中T_info數(shù)據(jù)表包括各種傳感器的數(shù)據(jù)、采集時間以及執(zhí)行機構的開關狀態(tài)，指令表T_C包括設定當前溫度、濕度、光照、二氧化碳的上下限、各傳感器的數(shù)據(jù)采樣間隔等。智能終端（單片機）數(shù)據(jù)采集模塊和Web應用程序服務器上的網(wǎng)絡發(fā)布模塊都以溫室數(shù)據(jù)庫為中心，為Internet用戶提供數(shù)據(jù)查詢及相關服務。
2.1.3 通信模塊的設計
基于VB．Net的Socket對象是客戶端和服務器端進行后臺通信的根本，Socket是為計算機提供的一個通信端口，可以通過這個端口與任何一個具有Socket的計算機進行通信。應用程序在網(wǎng)絡上傳輸、接收的信息都通過這個端口來實現(xiàn)。VB．Net對原有的Socket類和相關的方法進行了一系列封裝，使程序變得更加簡單。其面向連接的Socket編程模型示意圖如圖2所示。
Socket對象的屬性和方法。Bind方法：使Socket與一個lP地址綁定；Listen方法：將Socket置于偵聽狀態(tài)；Accept方法：創(chuàng)建的Socket以處理傳人的連接請求；Connect方法：建立遠程連接；Send方法：將數(shù)據(jù)發(fā)送到連接的Socket；Receive方法：接收來自Socket的數(shù)據(jù)；Close方法：強制Socket關閉；Available屬性：獲取已經(jīng)從網(wǎng)絡接收且可供讀取的數(shù)據(jù)；Blocking屬性：獲取或設置一個值，該值表示Socket是否處于阻塞；Local endpoint屬性：獲取本地終結(jié)點；Protocol type屬性：獲取Socket的協(xié)議類型；Remote endpoint屬性：獲取遠程結(jié)點；Socket type屬性：獲取Socket的類型。
使用Socket對象按4個步驟進行：（1）程序建立一個Socket；（2）程序必須按要求配置Socket；（3）程序必須按Socket要求通過此協(xié)議發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；（4）程序關閉此Socket。
2.1.4 用戶界面設計
本系統(tǒng)界面設計采用中文Windows環(huán)境下的圖形界面，界面友好，并根據(jù)系統(tǒng)分析確定目標和功能，采用模塊化設計方法，主要包括登錄頁面、網(wǎng)絡連接模塊、數(shù)據(jù)查看模塊、終端控制模塊、終端參數(shù)設置模塊、本地參數(shù)模塊和使用幫助模塊等，每一個模塊完成一項獨立功能，但模塊與模塊之間通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)相互關聯(lián)。系統(tǒng)主界面如圖3所示。
2.2 下位機軟件設計
2.2.1 智能采集終端系統(tǒng)主程序設計
智能采集終端主程序是整個下位機系統(tǒng)的主程序，它是系統(tǒng)程序的框架，控制著單片機系統(tǒng)按預定操作方式運轉(zhuǎn)。其主要作用是能及時響應來自系統(tǒng)內(nèi)部的各種服務請求，有效地管理系統(tǒng)自身軟硬件及人機對話設備與系統(tǒng)中其他設備交換信息，并在系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障時，及時作出相應處理。
系統(tǒng)主程序的組成主要取決于測控系統(tǒng)的組成模塊以及系統(tǒng)的硬件配備與功能，其主要的工作流程為：系統(tǒng)上電后開始進入初始化狀態(tài)，然后進行數(shù)據(jù)采集，把采集的結(jié)果與事先設定參數(shù)值相比較，如果超出設定的上下限范圍，將驅(qū)動執(zhí)行機構進行處理，否則判斷有無鍵盤中斷，若有，執(zhí)行中斷服務程序；若沒有，再判斷是否有串口中斷；若有，則執(zhí)行串口中斷服務子程序，最后返回。流程圖如圖4所示。
2.2.2 驅(qū)動執(zhí)行機構子程序設計
在設計驅(qū)動執(zhí)行子程序設計中，本系統(tǒng)采取以溫度為主，同時輔以考慮濕度、光照、二氧化碳濃度的控制方法。首先，將實時采集的溫度值和設定的溫度值上下限進行比較，低于下限溫度就關閉降溫和降濕設備并開啟加熱設備；反之，就開啟降溫和降濕設備并關閉加熱設備。然后接下來將實時采集的濕度和設定的濕度值進行比較，低于下限值就關閉降溫設備并開啟加濕設備；反之，開啟降溫設備并關閉加濕設備。完成之后，下一步就是對比光照值，開啟或者關閉補光設備；最后，對比CO2濃度，低于下限值就關閉降溫設備并開啟CO2施肥設備；反之，關閉CO2施肥設備并開啟降溫設備。
2.2.3 鍵盤/顯示系統(tǒng)子程序
在單片機控制系統(tǒng)中，鍵盤/顯示系統(tǒng)常用來監(jiān)視和分析鍵盤輸入的命令和數(shù)據(jù)以及顯示被控系統(tǒng)的工作狀態(tài)。鍵盤/顯示系統(tǒng)是單片機不可缺少的部件，它常由硬件電路和軟件程序組成。軟件程序主要由動態(tài)顯示子程序、鍵盤掃描子程序和求鍵值子程序等組成。本系統(tǒng)主要完成：設定溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度等參數(shù)的上下限；可強行執(zhí)行溫室內(nèi)空調(diào)、濕控裝置、鈉燈、排氣扇等開關操作；瀏覽實時采集的數(shù)據(jù)。
溫室環(huán)境監(jiān)測遠程監(jiān)控系統(tǒng)以硬件電路AT89S52單片機為核心，通過協(xié)議的相互轉(zhuǎn)換實現(xiàn)串口設備的網(wǎng)絡化，再輔以上位機和下位機的軟件編程能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度的網(wǎng)絡監(jiān)測和管理，具有一定的應用價值。
參考文獻
[1] 孫忠富，仝乘風.基于WEB和RS-485總線的分布式遠程環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].中國農(nóng)學通報，2006（2）：392-394.
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[3] 吳越勝，孫巖.Web編程高級教程[M].北京：清華大學出版社，2004.
[4] 譚明佳.基于ASP．NET的學校MIS設計與實現(xiàn)[J].湖北民族學院學報（自然科學版），2005（3）.