??? 關(guān)鍵詞:監(jiān)控系統(tǒng),告警,分布,網(wǎng)絡(luò)
本文介紹了一種分布式的倉庫監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法,該系統(tǒng)利用當(dāng)前計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了倉庫監(jiān)控管理的智能化、分布化和網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)上任何一臺(tái)與監(jiān)控主機(jī)相連的計(jì)算機(jī)都可作為監(jiān)控工作站進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控,同時(shí),監(jiān)控信息上網(wǎng)后可通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程發(fā)布。與傳統(tǒng)的防盜報(bào)警系統(tǒng)不同的是,本系統(tǒng)將領(lǐng)交庫房鑰匙、出入庫、卡機(jī)管理、報(bào)警處理、圖像監(jiān)控、值班管理、語音對(duì)講、庫房環(huán)境監(jiān)控、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)有機(jī)地結(jié)合起來,充分利用了數(shù)據(jù)、語音、圖像等多種媒體,使指揮人員迅速了解情況,在最短的時(shí)間內(nèi)作出正確決定,最大程度地提高了庫房的自動(dòng)化管理和指揮水平。本系統(tǒng)綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù),在監(jiān)控系統(tǒng)的功能和性能、系統(tǒng)可擴(kuò)展性、系統(tǒng)伸縮性、可維護(hù)性、以及系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性等多方面取得了突破。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是充分利用當(dāng)前計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控管理的分布化和網(wǎng)絡(luò)化,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
如圖1所示,整個(gè)系統(tǒng)由兩大部分構(gòu)成,一部分是由WWW(萬維網(wǎng))服務(wù)器、DB(數(shù)據(jù)庫)服務(wù)器、視頻服務(wù)器、監(jiān)控主機(jī)(工控機(jī))、監(jiān)控工作站和路由器構(gòu)成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控子系統(tǒng);另一部分是由現(xiàn)場控制單元、近端集線器、矩陣切換器等構(gòu)成的現(xiàn)場測控、防盜報(bào)警、語音對(duì)講和圖像監(jiān)控硬件子系統(tǒng)。監(jiān)控主機(jī)和近端集線器通過串口將這兩部分連接起來。近端集線器與現(xiàn)場監(jiān)控單元之間采用RS-485進(jìn)行連接,每臺(tái)近端集線器可連接64臺(tái)現(xiàn)場控制單元(即可連接64個(gè)監(jiān)控現(xiàn)場),現(xiàn)場控制單元?jiǎng)t與現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與控制設(shè)備相連接。由于倉庫位于山區(qū),現(xiàn)場情況復(fù)雜,485通信模塊與電路中全部采用了光電隔離,在數(shù)據(jù)線、視頻線、電源線上安裝了避雷器,為所有設(shè)備電源加裝了避雷器并做了接地,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)防雷擊的要求。
在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控子系統(tǒng)中,監(jiān)控工作站進(jìn)行監(jiān)控信息處理,其人機(jī)界面直觀易用,使用非常方便。監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控代理功能,一方面它代理局域網(wǎng)內(nèi)監(jiān)控工作站的監(jiān)控管理請(qǐng)求,另一方面它還響應(yīng)上級(jí)監(jiān)控網(wǎng)管中心的查詢和對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制,同時(shí),它將庫房狀態(tài)信息和設(shè)備故障信息上報(bào)監(jiān)控工作站及上級(jí)監(jiān)控網(wǎng)管中心。監(jiān)控主機(jī)配聲卡實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心和監(jiān)控現(xiàn)場的語音對(duì)講,視頻服務(wù)器配視頻采集卡接收矩陣切換器的圖像輸出并向網(wǎng)上發(fā)布。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(WWW、DB)負(fù)責(zé)監(jiān)控信息的存儲(chǔ)和發(fā)布。
這種體系結(jié)構(gòu)具有很好的擴(kuò)展性,可以方便地根據(jù)實(shí)際情況對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場進(jìn)行增加和刪改。同時(shí),系統(tǒng)具有靈活的網(wǎng)絡(luò)控制管理功能,網(wǎng)絡(luò)上任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)都可作為監(jiān)控工作站進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控,通過系統(tǒng)中設(shè)置的主從機(jī)機(jī)制,多個(gè)監(jiān)控工作站間能夠協(xié)調(diào)工作,同時(shí)通過路由器,多個(gè)監(jiān)控管理中心又可連接成更大甚至覆蓋全國的監(jiān)控管理網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控管理的層次化、網(wǎng)絡(luò)化和分布化。
2 系統(tǒng)硬件組成及設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件主要包括近端集線器,現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng),卡機(jī)和語音對(duì)講系統(tǒng),圖像傳輸系統(tǒng)等,下面分別加以介紹。
近端集線器是以單片機(jī)為核心的智能處理設(shè)備,它是連接監(jiān)控主機(jī)和現(xiàn)場控制單元的橋梁,監(jiān)控工作站的各種命令經(jīng)近端集線器的處理被發(fā)送到指定的現(xiàn)場控制單元,而現(xiàn)場控制單元的各種消息經(jīng)近端集線器上報(bào)到監(jiān)控主機(jī)。近端集線器采用查詢方式檢查各個(gè)現(xiàn)場監(jiān)控單元是否有事件上報(bào),在空閑時(shí)它向上發(fā)送設(shè)備診斷信息。近端集線器和現(xiàn)場監(jiān)控單元以及監(jiān)控主機(jī)之間通信速率均為9.6kbps。
除了一個(gè)串口上聯(lián)監(jiān)控主機(jī)外,近端集線器還設(shè)計(jì)有5個(gè)RS-485口,其中一個(gè)485口用來給現(xiàn)場監(jiān)控單元分配編號(hào)(每一個(gè)現(xiàn)場監(jiān)控單元在使用前必須分配有一個(gè)唯一的編號(hào),我們稱之為設(shè)備號(hào),并在系統(tǒng)中登記,實(shí)際上,近端集線器自己也有設(shè)備號(hào),同樣由系統(tǒng)軟件分配),其余4個(gè)485口用來連接現(xiàn)場監(jiān)控單元,每個(gè)485口最多可聯(lián)16個(gè)現(xiàn)場監(jiān)控單元(總線連接),最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)1.2km,這樣,一個(gè)近端集線器最多可聯(lián)64個(gè)現(xiàn)場監(jiān)控單元。通過使用近端集線器,系統(tǒng)的擴(kuò)展性變得非常好。
2.2 現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備
現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場監(jiān)控單元和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與控制設(shè)備如卡機(jī)、門磁、雙檢、溫濕度傳感器、語音告警器等組成,主要完成對(duì)各種信號(hào)的變換、采集、控制等功能。現(xiàn)場監(jiān)控單元也是以單片機(jī)為核心的智能控制設(shè)備,它接收近端集線器發(fā)來的控制命令并進(jìn)行控制,如控制電控鎖饋電、打開告警器等,同時(shí)可上報(bào)各種事件,如告警、碰卡、設(shè)備診斷事件(如卡機(jī)不工作)等。
2.3 卡 機(jī)
卡機(jī)是一種智能IC卡讀寫設(shè)備,它有上下兩個(gè)觸點(diǎn),連接在現(xiàn)場監(jiān)控單元的一個(gè)485口上。除了能進(jìn)行IC卡讀寫控制外,卡機(jī)內(nèi)部還內(nèi)置耳機(jī)、麥克風(fēng)等語音電路,可進(jìn)行語音對(duì)講。系統(tǒng)中對(duì)卡機(jī)上下兩個(gè)觸點(diǎn)功能作了不同定義,用卡碰上觸點(diǎn)可進(jìn)行開庫、值班、報(bào)火警等,碰下觸點(diǎn)可進(jìn)行對(duì)講、報(bào)盜警等。卡機(jī)工作時(shí)不停地循環(huán)檢測上下兩個(gè)觸點(diǎn),如果有碰卡則將相應(yīng)的事件上報(bào)與其相連的現(xiàn)場監(jiān)控單元,同時(shí),卡機(jī)可接收現(xiàn)場監(jiān)控單元發(fā)來的命令,如對(duì)卡寫編號(hào)、打開語音電路等。
2.4 圖像傳輸設(shè)備
我們?cè)谥攸c(diǎn)部位和庫房配置了攝像頭,現(xiàn)場采集的圖像經(jīng)調(diào)制發(fā)送至監(jiān)控中心,在監(jiān)控中心解調(diào)后送入矩陣切換器,圖像經(jīng)矩陣切換器輸出后上計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和電視墻。在監(jiān)控工作站上可啟動(dòng)圖像控制軟件進(jìn)行圖像切換(至電視墻各個(gè)監(jiān)視器、視頻服務(wù)器)和圖像控制(云臺(tái)和鏡頭控制)。
3 監(jiān)控管理軟件組成及設(shè)計(jì)
監(jiān)控管理軟件采用面向?qū)ο蠛湍K化相結(jié)合的設(shè)計(jì)思想,主要分為以下幾個(gè)部分:監(jiān)控工作站軟件,監(jiān)控代理,網(wǎng)上鑰匙審批,監(jiān)控圖像,語音對(duì)講,查詢統(tǒng)計(jì),遠(yuǎn)程發(fā)布。其中,前5個(gè)部分大多采用C/S(客戶/服務(wù)器)結(jié)構(gòu),每一個(gè)均為獨(dú)立的可執(zhí)行程序,采用VC++6.0開發(fā);后面2個(gè)部分采用B/S(瀏覽器/服務(wù)器)結(jié)構(gòu),采用DHTML(動(dòng)態(tài)HTML)和ASP(動(dòng)態(tài)服務(wù)器頁面)開發(fā)。WWW服務(wù)器采用的是Win2000Server IIS(Internet信息服務(wù)器)5.0,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用使用廣泛且穩(wěn)定可靠的MS SQLSERVER2000,數(shù)據(jù)庫接口采用ODBC(開放式數(shù)據(jù)庫互連)和ADO(高級(jí)數(shù)據(jù)對(duì)象),ODBC是一個(gè)在Windows環(huán)境下應(yīng)用程序訪問數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn),ADO則是Windows平臺(tái)下新的數(shù)據(jù)庫訪問接口,使用上更加簡單,效率更高。整個(gè)軟件系統(tǒng)運(yùn)行平臺(tái)為Win2000和Win98。監(jiān)控管理軟件結(jié)構(gòu)見圖2。
??? 下面我們逐一介紹監(jiān)控管理軟件的各組成部分。
??? (1)監(jiān)控工作站軟件
由上可知,監(jiān)控工作站軟件是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心,它主要由系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、出入庫管理、庫房環(huán)境監(jiān)測、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、值班管理、巡更管理、領(lǐng)交庫房鑰匙、IC卡管理、系統(tǒng)診斷等模塊組成,同時(shí),可手工或告警聯(lián)動(dòng)時(shí)啟動(dòng)監(jiān)控圖像、語音對(duì)講及查詢統(tǒng)計(jì)等模塊,該軟件采用事件驅(qū)動(dòng)的軟件設(shè)計(jì)方法,其控制流程如圖3所示。
??? 監(jiān)控工作站軟件具有以下主要功能:
??? ·報(bào)警聯(lián)動(dòng)實(shí)時(shí)處理。當(dāng)系統(tǒng)接收到報(bào)警信息后,監(jiān)控工作站軟件執(zhí)行告警聯(lián)動(dòng)功能,報(bào)警器響,報(bào)警地點(diǎn)燈、圖像、對(duì)講聯(lián)動(dòng),值班室顯示屏報(bào)警并顯示告警內(nèi)容和部位,監(jiān)控工作站軟件界面上相應(yīng)庫房圖標(biāo)顏色將變?yōu)閳?bào)警狀態(tài),并以聲音作提示,監(jiān)控圖像自動(dòng)切換到報(bào)警地點(diǎn)并打開庫房聲音。操作人員能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)警報(bào),查看核實(shí),當(dāng)確定為告警,可向應(yīng)急小分隊(duì)發(fā)出警報(bào)進(jìn)行處理。
·IC卡管理。本系統(tǒng)以IC卡管理為核心實(shí)現(xiàn)了綜合監(jiān)控管理,出入庫、報(bào)警、值班、巡邏等都要碰卡才能實(shí)現(xiàn)。我們采用的是美國鈕扣信息卡,其大小和一枚一角硬幣差不多,非常小巧,易于攜帶和保存,其內(nèi)置電池可使用10年以上。每個(gè)卡在使用前必須通過監(jiān)控中心卡機(jī)進(jìn)行授權(quán),系統(tǒng)中可授權(quán)的卡分為多種類型,如鑰匙卡、值班卡、倉庫卡、臨時(shí)卡等,不同的卡分配不同的權(quán)限(如入庫必須使用倉庫卡,使用其它卡會(huì)告警)。鑰匙卡是系統(tǒng)預(yù)先生成的一種卡,其它類型的卡必須通過鑰匙卡才能生成。不同人員攜帶相應(yīng)類型的卡,如倉庫管理員使用倉庫卡在卡機(jī)上碰卡可領(lǐng)庫房鑰匙、出入庫(解除庫房報(bào)警、打開庫房報(bào)警)、請(qǐng)求通話、報(bào)警(火警、盜警)等。
·數(shù)據(jù)庫管理功能。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫可對(duì)告警、領(lǐng)交鑰匙、出入庫、庫房環(huán)境狀態(tài)、值班、巡邏等進(jìn)行記錄,同時(shí),系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中設(shè)計(jì)了多種配置表,如設(shè)備編號(hào)表、設(shè)備配置表、圖像切換表等,通過各種配置表,軟件運(yùn)行完全基于數(shù)據(jù)庫,因此,系統(tǒng)擴(kuò)容或現(xiàn)有系統(tǒng)某些設(shè)備增加、改變,只需修改數(shù)據(jù)庫配置,完全不用修改程序,極大地方便了系統(tǒng)的維護(hù)管理。
·主從機(jī)切換功能。監(jiān)控工作站軟件提供了主從機(jī)兩種操作模式,整個(gè)系統(tǒng)中只有一個(gè)主機(jī),從機(jī)個(gè)數(shù)不限。主機(jī)平時(shí)運(yùn)行在監(jiān)控中心,擁有系統(tǒng)一切控制權(quán),從機(jī)一般安裝在庫領(lǐng)導(dǎo)以及上級(jí)監(jiān)控中心,從機(jī)擁有系統(tǒng)部分控制權(quán),經(jīng)過主機(jī)授權(quán),從機(jī)也可升級(jí)為主機(jī),當(dāng)主機(jī)不工作(退出)時(shí),所有從機(jī)會(huì)收到主機(jī)丟失告警,主機(jī)恢復(fù)工作后告警解除。
·系統(tǒng)自檢、自恢復(fù)功能。近端集線器、現(xiàn)場監(jiān)控單元、卡機(jī)、監(jiān)控工作站、監(jiān)控主機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)連接等資源設(shè)備不工作或斷電后系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警并反應(yīng)到系統(tǒng)界面上,一旦設(shè)備恢復(fù)工作,系統(tǒng)自動(dòng)解除報(bào)警。同時(shí),用戶也可手工實(shí)時(shí)查看各個(gè)設(shè)備工作狀態(tài)。
??? (2)監(jiān)控代理
監(jiān)控代理軟件實(shí)現(xiàn)兩方面的功能,一方面,它代理局域網(wǎng)內(nèi)監(jiān)控工作站的監(jiān)控管理請(qǐng)求,另一方面,它還響應(yīng)上級(jí)監(jiān)控網(wǎng)管中心的查詢和對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制,同時(shí),它將庫房狀態(tài)信息和設(shè)備故障信息上報(bào)監(jiān)控工作站及上級(jí)監(jiān)控網(wǎng)管中心。它和監(jiān)控工作站及上級(jí)監(jiān)控網(wǎng)管中心采用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議TCP/IP(傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議)進(jìn)行通信,和監(jiān)控硬件系統(tǒng)采用串口通信。該軟件設(shè)計(jì)充分利用了Windows系統(tǒng)多線程和消息通信機(jī)制,一個(gè)串口工作線程負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)視串口事件及向串口發(fā)送命令,主線程則負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收,兩個(gè)線程之間通過消息和事件命令隊(duì)列通信。
??? (3)監(jiān)控圖像和語音對(duì)講
監(jiān)控圖像軟件包括服務(wù)器端和客戶端兩部分,服務(wù)器端軟件運(yùn)行在視頻服務(wù)器上,它通過視頻采集卡將監(jiān)控現(xiàn)場圖像引入計(jì)算機(jī)并壓縮,然后向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送;客戶端軟件運(yùn)行在監(jiān)控工作站上,它從網(wǎng)上接收服務(wù)器端軟件發(fā)送的圖像信息并解壓顯示,客戶端軟件可以控制矩陣切換器進(jìn)行圖像切換,也可控制監(jiān)控現(xiàn)場攝像機(jī)鏡頭和云臺(tái)的動(dòng)作。圖像壓縮采用MPEG4,網(wǎng)絡(luò)傳輸采用多播方式,因此,非常節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬,同時(shí),客戶端數(shù)量不受限制,網(wǎng)絡(luò)視頻播放流暢、實(shí)時(shí)。
語音對(duì)講軟件運(yùn)行在監(jiān)控工作站上,可手工啟動(dòng)也可由監(jiān)控工作站軟件在告警聯(lián)動(dòng)時(shí)啟動(dòng),它的主要功能是打開庫房卡機(jī)聲音,以實(shí)現(xiàn)庫房和監(jiān)控中心通話。這兩部分軟件均從數(shù)據(jù)庫讀取配置信息,同時(shí),與監(jiān)控工作站軟件采用自定義的Windows消息進(jìn)行通信。
??? (4)網(wǎng)上鑰匙審批
網(wǎng)上鑰匙審批軟件是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的軟件模塊,它運(yùn)行在保管隊(duì)計(jì)算機(jī)上,保管隊(duì)計(jì)算機(jī)與監(jiān)控中心通過網(wǎng)絡(luò)連接。保管員要進(jìn)庫房作業(yè)須經(jīng)授權(quán)批準(zhǔn),否則,系統(tǒng)報(bào)警。保管隊(duì)長通過該軟件可授權(quán)保管員領(lǐng)哪些鑰匙,領(lǐng)鑰匙記錄自動(dòng)記錄在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。
(5)查詢統(tǒng)計(jì)和遠(yuǎn)程發(fā)布
??? 查詢統(tǒng)計(jì)軟件提供監(jiān)控信息的查詢統(tǒng)計(jì)和打印,用戶可根據(jù)時(shí)間、地點(diǎn)、人員等條件對(duì)報(bào)警記錄、IC卡登記記錄、領(lǐng)鑰匙記錄、進(jìn)出庫記錄、值班記錄、庫房溫濕度記錄進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)和打印。遠(yuǎn)程發(fā)布軟件主要是為廣域網(wǎng)(例如Internet)等窄帶用戶設(shè)計(jì)的,我們?yōu)閺V域網(wǎng)用戶提供了和監(jiān)控工作站軟件一致的用戶界面,廣域網(wǎng)用戶經(jīng)過認(rèn)證為合法用戶后就可打開監(jiān)控界面,可查看庫房狀態(tài)、告警、溫濕度、監(jiān)控圖像等信息。這兩部分均采用Brower/WWW/DB這種先進(jìn)的3層架構(gòu)模式。由于基于瀏覽器,因此免安裝,可在任何一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)機(jī)器上運(yùn)行。
B/S結(jié)構(gòu)程序的打印目前在技術(shù)上還是一個(gè)難點(diǎn),還沒有成熟通用的解決方案,我們這里采用的是和Word相結(jié)合的打印方式,這種方法的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)較為簡單,可充分利用Word強(qiáng)大靈活的打印機(jī)制,其缺點(diǎn)是客戶端需要安裝Word。
4 系統(tǒng)的安全性
系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了安全性,在IC卡的管理上,只有憑鑰匙卡才可生成其它類型的卡(鑰匙卡由庫領(lǐng)導(dǎo)持有,也就是說,要生成新卡必須得到領(lǐng)導(dǎo)的授權(quán));保管員在領(lǐng)庫房鑰匙時(shí)必須得到隊(duì)長的批準(zhǔn),同時(shí),保管隊(duì)長只能批準(zhǔn)他被授權(quán)管理的庫房鑰匙;
保管員在開庫時(shí)也只能打開他被授權(quán)開的庫房。入庫時(shí),兩名保管員必須各持一個(gè)授權(quán)開此庫的卡分別碰卡機(jī),庫房才能解除報(bào)警,離開庫房時(shí)單人碰卡設(shè)置報(bào)警。一切未經(jīng)授權(quán)的行為都將觸發(fā)系統(tǒng)報(bào)警,同時(shí),記錄在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。另外,遠(yuǎn)程發(fā)布的信息只有經(jīng)過認(rèn)證的用戶才可觀看。
5 結(jié)束語
經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行,本系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,使用方便,功能齊全,滿足了倉庫監(jiān)控管理的要求。該系統(tǒng)的使用為庫房物資的安全管理提供了科學(xué)的監(jiān)控手段,提高了倉庫應(yīng)付突發(fā)事件的快速反應(yīng)和處理能力;同時(shí),也為庫存物資的質(zhì)量監(jiān)測,指導(dǎo)庫房通風(fēng)降濕,提供了準(zhǔn)確的依據(jù)。
2 徐孝凱.?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)用教程(C/C++描述).北京:清華大學(xué)出版社,2001
3 橋 林,楊志剛.VISUALC++高級(jí)編程技術(shù)(MFC與多線程篇).北京:中國鐵道出版社,2000
評(píng)論
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