摘要：本文主要介紹了溫室遠程監測系統的硬件結構和具體的軟件實現。給出了以客戶機／服務器模式為基礎，以溫室為監控對象的遠程監控軟件設計，討論了用MSComm控件實現數據采集和用Winsock控件實現C/S通信的關鍵技術。
　　關鍵詞：遠程監控；C/S；溫室；數據采集
　　0引言
　　目前，我國是設施園藝栽培面積最大的國家，溫室設施的關鍵技術是環境控制，其目的是提高控制作業精度。將計算機網絡和通信技術應用于溫室監測系統，通過分布于不同地理位置的溫室監測儀器現場采集數據，并將現場數據實時地傳送給計算機，便于技術人員及時對設備的運行進行監控，并且能夠實現關鍵設備的集中管理和分析，將提高溫室操作人員的工作效率，開發這樣一套具有特色的溫室遠程監控系統，無論是經濟上還是技術上，都有積極的現實意義。
　　1 系統硬件結構
　　系統的總體框圖如圖1.1所示
　　
　　1.1數據采集硬件結構
　　溫室參數監測儀是以單片微處理器為核心，可實現對各個監測點溫室運行參數的測量與記錄主要包括溫度、濕度、光照、CO2等參數，實現數據采集功能。并通過I/O接口電路，對執行機構發出控制信號，來調節溫室的各參數，其框圖如圖1.1所示。
　　考慮到溫室終端數量多，分布廣的因素，數據采集采用RS-485雙層總線結構。集中控制器與儀表間采用RS-485總線結構，集中控制器作為主機，監測儀表作為從機。數據庫服務器與集中控制器也是采用RS-485總線結構，數據庫服務器作為主機，集中控制器作為從機。由于PC機只帶有RS-232接口，集中控制器用的是RS-485接口，兩者的通信接口標準形式不同，不能直接連接使用，因此加入一個RS232/485轉換器。
　　1.2C/S結構
　　溫室遠程監控系統設計中的問題主要集中在通信結構設計上，考慮到溫室遠程監控系統中監測儀表的數量較多，通信的數據量較大，如果采用傳統的單機控制，同一計算機控制眾多下位機，這就要求較高性能的計算機，受到存儲容量和CPU速度的限制，所以采用客戶機/服務器結構（如圖1.3所示）。客戶機/服務器結構可以方便地增加客戶機或服務器，采用開放系統,能夠擺脫對于專門系統的依賴,應用程序便于移植。
　　
　　圖1.3客戶/服務器結構
　　服務器端可由多臺不同功能的服務器組成，服務器端可以連上一個區域的溫室監測儀。服務器端的主要任務是要實時的接收現場溫室監測儀傳送的數據，并接受客戶端發送過來的請求命令，并將溫室監測儀傳送過來的數據傳送到用戶端。其次，出于網絡安全的考慮，服務器端還要進行用戶的身份鑒定和權限設置，來區分管理專家和普通用戶。它能提供網絡共享資源和負責網絡的安全管理。系統中提供給各個工作站的共享數據都存放在服務器中，存儲各種聯網數據和定時數據。用于個人操作環境的計算機，提供各類操作的人機界面，并可以根據需要設置專門用途。客戶端分普通用戶和管理專家，通過不同的密碼和權限，瀏覽各項數據、圖形、報表。普通用戶只能查看一定的數據，而管理專家不但可以訪問服務器，查看溫室的實時參數和歷史參數，更重要的是能通過網絡與網絡服務端進行遠程控制操作。
　　2系統軟件實現
　　系統軟件實施分服務器和客戶機兩塊，主要實現實時數據采集、遠程通訊、實時顯示數據、數據存儲、查詢歷史數據、報表輸出等功能。系統的軟件總體框圖如圖2.1。
　　
　　2.1數據采集模塊
　　VB或VC提供了通信控件MSCOMM，該控件可設置串行通信的數據發送和接收,對串口狀態及串行通信的信息格式和協議進行設置。它提供了一系列標準通信命令的接口，可以用它創建全雙工的、事件驅動的、高效實用的通信程序。每個通信控件對應一個串口,如果要訪問多個通信口,則要設計多個通信控件。
　　MSComm處理數據的方式有事件驅動(Event—driver)、查詢法(Inquire)兩種，在使用事件驅動法設計程序時，每當有新字符到達、端口狀態變化或發生錯誤時，MSComm控件將激發OnComm事件，而應用程序在捕獲該事件后，通過檢查MSComm控件的CommEvent屬性可以獲知所發生的事件或錯誤，從而采取相應的操作。這種方法的優點是程序響應及時，可靠性高；而查詢法則是每當應用程序執行完某一串行口操作后，將不斷檢查MSComm控件的CommEvent屬性以檢查執行結果或者檢查某一事件是否發生。考慮到可靠性和響應的快速性，數據采集程序采用事件驅動。
　　2.2C/S通信模塊
　　1) 基本原理
　　國際標準化組織（ISO）創建了ISO（OpenSystemInterconnection,開放式系統互連）模型，OSI模型被分解為層，每層都不需要依賴于操作系統或其他因素。分層方法可以建立在其他層現有協議基礎上，將開發工作集中在自己的適用層上。
　　在計算機與計算機之間交換信息需要遵循某種協議,當今最為通用的應當是TCP／IP協議了。Winsock控件工作在傳輸層，在這一層上，TCP／IP協議包括TCP(傳輸控制協議)和UDP（數據報協議）兩種：TCP協議適用于那些對于數據的可靠性要求比較高的情況；UDP協議適用于對數據可靠性要求不高而對速度要求比較高的情況。在溫室監測系統中，系統要求實時監測的數據必須可靠的從服務器端傳送到客戶端，所以在這里必須選用TCP傳輸協議。數據傳輸協議（TCP）允許創建和維護遠程計算機的連接。連接這兩臺計算機就可彼此進行數據傳輸。
　　2) 具體實現
　　Winsock控件對用戶來說是不可見的，它提供了訪問TCP和UDP網絡服務的方便途徑。通過設置控件的屬性并調用其方法就可輕易連接到一臺遠程計算機上去，并且還可以雙向交換數據。利用套接字控件（Winsock）可以與遠程計算機建立連接，套接字由IP地址，端口和端口號組成。客戶端程序主動向處于網絡監聽狀態服務器端程序發起連接，利用套接字

　　構筑一條TCP鏈路．通信前首先要知道服務器計算機名或者IP地址（RemoteHost屬性），還要知道進行“偵聽”的端口（RemotePort屬性），然后調用Connect方法。客戶斷設置一個收聽端口（LocalPort屬性）并調用Listen方法。當客戶計算機需要連接時就會發生ConnectionRequest事件。為了完成連接，可調用ConnectionRequest事件內的Accept方法。建立連接后，任何一方計算機都可以收發數據。為了發送數據，可調用SendData方法。當接收數據時會發生DataArrival事件。調用DataArrival事件內的GetData方法就可獲取數據。Winsock控件連接流程圖如圖2.2所示。
　　2.3數據庫模塊
　　數據庫設計的基本原則是實用性,冗余度小,獨立性強,可兼容性，存取快速方便，安全性好。VisualBasic事實上可以支持各種數據庫，只要在系統中安裝了該種數據庫的驅動，VB就可以直接打開擴展名為MDB的Access數據庫。在面向對象對象的數據庫設計中，最簡單的映射模型就是將邏輯分析中的類映射成數據庫中的表。通過分析設計溫室監控系統客戶端數據庫表單包含：監測站點管理表，用戶信息表，實時數據表（動態表，由程序每天創建一個以日期為名的表），登陸日志表，查詢日志表，越限信息表，通信故障表，日統計數據表，周/月統計數據表。服務器數據庫表單包括：實時數據表，客戶端管理表（用于查看客戶通信連接。）VB中可以用ADO和ADOX訪問數據庫，結合DataGrid控件和Mschart控件實現數據庫實時數據顯示和實時圖形顯示，方便客戶端技術人員查看溫室實時運行狀態。另外還可以進行歷史數據和圖形的查詢。
　　3實驗結果
　　遠程監控系統的工作過程如下：服務器選擇監測儀號，設置串口，然后打開串口接收實時數據，按下通信按鈕后，設置端口號開始監聽，等待客戶端連接。遠程客戶首先運行客戶端程序，按照提示輸入用戶密碼，再輸入服務器IP地址和端口號，等待連接狀態，若成功連接，服務器開始轉發數據，客戶端接收數據實時數據顯示和圖形顯示。通過系統調試和試驗表明，遠程溫室監控系統能夠全天不間斷地采集環境指標，用戶可以足不出戶通過互聯網實時監測溫室環境的動態變化過程，通過觀測數據可監控到溫室環境的重要變化特征以及一些重要的調控過程。
　　4結論
　　溫室的遠程監測系統是一個復雜的網絡系統，是設施農業技術、計算機網絡、通迅技術等諸多方面的技術融合。基于C/S模式的溫室遠程監測系統能夠充分地利用同種設備的故障數據，實現故障診斷的自學習，大幅減少專家人力資源，提高故障診斷能力，能夠最大限度地縮短溫室故障的修復時間，減少損失。由于時間、經驗和多方面條件的限制，系統仍有許多地方有待提高和改善，進一步可考慮B/S（瀏覽器與客戶機）模式來進行溫室實時監測。
　　
　　參考文獻
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