电气工程及其自动化毕设论文-基于WEB的远程温度监控系统

毕毕 业业 设设 计计 中文题目中文题目基于基于 WEB 的远程温度监控系统的远程温度监控系统 英文题目英文题目WEB-based Remote Temperature Monitoring and Controlling System Design 院系：电气工程与自动化学院 年级专业：*级自动化 姓名：* 学号：* 指导教师：* 职称：讲师 201*年 *月 24 日 毕业设计（论文）诚信声明书毕业设计（论文）诚信声明书 本人郑重声明：在毕业设计（论文）工作中严格遵守学校有关规定，恪 守学术规范；我所提交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导 下独立研究、撰写的成果，设计（论文）中所引用他人的文字、研究成果， 均已在设计（论文）中加以说明；在本人的毕业设计（论文）中未剽窃、抄 袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改实验数据。 本设计（论文）和资料若有不实之处，本人愿承担一切相关责任。 学生签名： 年月日 I 基于 WEB 的远程温度监控系统 【摘【摘 要】要】随着信息技术、网络通讯技术的不断发展，远程监控技术在工业领域中应 用越来越广泛。为实现工业生产过程中对温度的实时、在线、远程监测与控制，本文对基 于 WEB 的远程温度监控系统进行了研发设计， 以远程温度监控系统的 WEB 管理平台为研 发设计对象。WEB 管理平台的设计是远程温度监控实现的关键。平台采用 Browser/Server 架构，通过现场设备对温度进行实时监控。本文对远程温度监控系统 WEB 管理平台的相 关技术进行研究分析，在技术分析的基础上对用户端和服务器之间的平台进行架设，并实 现 WEB 前端和后台数据库之间的动态交互。最后，完成具有监测与控制、统计、管理等 功能的 WEB 操作界面设计。系统测试结果表明，基于 WEB 的远程温度监控运行良好，达 到了对现场温度的实时、在线远程监测与控制目标。 【关键词】【关键词】WEB，在线监测，远程控制，Browser/Server 架构 II WEB-based Remote Temperature Monitoring and Controlling System Design AbstractWith the development of information technology and network communication technology, remote monitoring technology is widely used in industrial field. In order to accomplish the real-time, online, monitoring and controlling of temperature in the process of industrial production, this paper designs WEB-based remote temperature monitoring and controlling system, and it takes WEB management as the research object. The design of the WEB management platform is one of the key to achieve the remote temperature monitoring and controlling. Browser/Server structure is adopted for the platform, and the temperature is monitored by the field apparatus. This paper mainly analysis the related technology of WEB-based remote temperature monitoring and controlling system, and it sets up the platform between the client and the server, it achieves the dynamic interaction between the web and database. Finally, it accomplishes the design of WEB operation interface with the function of monitoring and controlling, statistics and management. This paper takes the WEB management platform of the remote temperature monitoring system as the research object, The results of the system test show that the WEB-based remote temperature monitoring and controlling has good feasibility, and it achieves the target of real-time, online remote monitoring and controlling of the temperature. KeywordsWEB, Online Monitoring, Remote Controlling, Browser/Server III 目录 第一章 绪论. 1 1.1 研究的背景及意义. 1 1.2 国内外研究现状. 1 1.3 远程监控系统的发展趋势. 2 1.4 论文的总体框架. 3 第二章 基于 WEB 的远程温度监控系统.5 2.1 基于 WEB 的远程温度监控系统的结构.5 2.2 系统监控现场的技术分析. 6 2.3 远程温度监控系统的工作模式. 7 第三章 基于 WEB 的远程温度监控系统数据库的设计.8 3.1 远程温度监控系统数据库的对比分析. 8 3.2 远程温度监控系统数据库和数据表的创建. 8 第四章 远程温度监控系统 WEB 管理平台的技术分析.11 4.1 WEB 服务器的对比分析11 4.2 网页的基本组成元素. 12 4.3 PHP 的技术分析.13 4.4 网页与 MySQL 的通讯 13 第五章 远程温度监控系统 WEB 管理平台的设计.16 5.1 登录页面. 16 5.2 监测页面. 17 5.3 控制页面. 18 5.4 统计页面. 19 第六章 远程温度监控系统 WEB 管理平台的调试.22 6.1 监测功能的调试. 22 6.2 控制功能的调试. 24 第七章 总结. 25 参考文献. 26 致谢. 28 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 1 页 第一章 绪论 1.1 研究的背景及意义 近年来，随着科学技术的飞速发展，各类生产生活服务设施的不断完善，计算机网络 技术和电子信息技术在科技领域的地位也越来越重，并且逐渐渗透到日常生活和工业生产 等众多领域。 现代工业对监控技术的要求越来越高， 以往的监测技术已经渐渐落后， 无法满足需求， WEB 远程监控技术的实现解决了当前迫切的要求。 由此， 本文设计了远程温度监控系统的 WEB 管理平台。温度监控系统是可以监控异地的设备，对现场的温度信息进行实时采集、 分析和存储。 系统采用的所有技术中， WEB 技术无疑是最重要的一环。 WEB 技术以 HTTP 技术为基础，作为一种应用性非常广泛的信息交互平台，WEB 技术具有易操作、跨平台等 优点。由于 IE 浏览器的兼容性并且对硬件的配置要求不高的特性，WEB 技术可以存在于 多个操作系统上，因此对于生产管理来说，只要将用户端连接到 Internet 或者用户内部的 局域网即可，数据便通过网络直观地反馈到系统，可以让用户异地进行远程操控。理性分 析，不管是 WEB 技术，或者其他相关科技，其发展的一大目的是为了方便用户的使用， 因此，用户无需掌握相关的 WEB 技术，也不必亲临监测现场获取数据的来源，只需通过 用户端浏览器就可了解工业现场温度信息，温度信息不仅能以文本形式呈现给用户，也可 通过表格图形界面的形式来呈现，用户便能全天候地指挥决策。 远程温度监控系统的具体作用可以从不同的层面进行分析。从应用层面来讲，该系统 可以及时预判现场情况，确保安全和效率，避免发生意外事故，造成不必要的资源浪费和 损耗。从技术层面来讲，该系统无需专人监控，也无需专门的布线，不仅直接节省了生产 成本，而且，工业控制自动化和信息化的推进，也使得 WEB 技术和监控技术的融合度越 来越高。当前，科学技术渐渐发展，越来越多的工业现场选用该项系统，这将对降低生产 成本，提高生产效率，提升自身的综合竞争力等多个方面都具有非常重要的意义。 1.2 国内外研究现状 目前，国内外都对远程温度监控系统展开了一定深度的研究。上世纪 70 年代初期， 远程监控系统处于初步发展阶段。系统中有若干个监测量和控制量都在同一台电脑上进 行。但是随着应用的深入，该模式逐渐显现出两个突出的问题，系统存在安全性不足和处 理速度慢的缺点。一台计算机同时进行数据采集和过程控制，这样，故障发生的频率越来 越高，进而使得系统崩溃；同时，因为要管理的数据和设备过多，处理速度自然缓慢。70 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 2 页 年代末，国际上出现了集散式控制系统。这一技术的出现最大程度上改善集中监控模式的 不足。它通过分散开来的数据采集，集中一起再进行控制的操作技术。80 年代，轮询式和 令牌式的监控系统是国际上的主流。进入 90 年代后，网络通讯领域中，已经开始局部使 用以太网。1997 年 1 月，美国斯坦福大学和麻省理工学院开展了一次合作。双方针对远程 监控系统的后续发展的研究召开了会议，而且受到其他领域行业的支持，比如波音、惠普 和英特尔等大型公司1。通过这些公司与其通力配合，最终推出了一款试验性系统，初步 实现了信息监控。与此同时，国际上的许多组织也逐渐加入该监控技术的推广活动中，并 以监控技术的成熟度为基础，制定了国际技术标准。 同时期，国内的科研领域也对远程监控系统开展了研究工作。1997 年，武汉理工大学 开展了关于智能网络数控系统的研究，并在两年之后年建立了远程监控系统的示范体系。 国内高校，诸如西安交通大学、合肥工业大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学等陆续成 立了相关的研究课题组，并取得先进的成果。例如，哈工大集中大部分科研力量针对计算 机化监测系统进行攻关；华中科技大学则在汽轮机这一方向着重研究，建立了远程监控技 术的站点2。国内的科研领域，通过近几十年的不断研究，在远程监控的技术层面上，并 不落后于国际社会，相对的，在某些方面的研究甚至处于世界领先地位。 1.3 远程监控系统的发展趋势 基于 WEB 的远程监控技术在现代的网络控制技术体系中，属于较为完善的一种，未 来有很大的发展前景。但在早期的发展过程中，尤其在制造业中，其发展速度较为缓慢。 远程温度监控技术大概可以分为 3 个不同的模式：单机模式；集中监测模式；大范围网络 远程监控模式。 单机监控从最开对单台设备进行监控，发展到对同类型设备进行监控，已经是一大进 步，但这只能再封闭的系统内进行，信息的开放性和交互性完全不能体现，因此无法得到 大规模的推广。集中式监控吸取单机对同类型设备监控的优点，从一对一发展到一对多， 即一台计算机监控多台计算机，同时也突破了系统的封闭性，在一定范围内实现了信息共 享，简化了系统的操作性，初步形成一个管理平台。大范围监控在以往的模式上进行深入 的拓展，分散式的节点监测使其间接形成一个局域网，因为各个节点之间的耦合度很小， 即使某个节点出现故障，只需对其单独进行维修即可。基于 WEB 的远程监控技术功能上 不仅能够一对多实时监控，而且实现了无人值守的技术要求。 虽然监控技术已经发展了近半个世纪，但仍然存在一些技术上的不足。比如网络通信 中多种结构的并存，究其原因，不同的监控系统应用在不同的局域网和操作平台上，而这 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 3 页 些平台之间通讯途径的解决是目前的当务之急，通过传统的方法通讯手段又会增加操作上 的复杂程度。另外一点，环境的多变也能一定程度上放大监控设备的不稳定，例如温湿度 的差别跨度大容易引起硬件设备上机械部位的敏感，从而导致该技术无法按照预期要求。 国内外对于远程监控技术的研究在不断深入中，逐渐解决了技术上的难点。网络通信 技术作为远程监控技术中最为关键的一部分， 在其发展历史上， 由于当时理论技术的欠缺， 使得系统只采用简单的 FTP 技术，导致数据的传输量，系统的可靠性和安全性大打折扣。 结合网络通讯技术可以弥补其技术存在的不足。如今早已突破技术屏障的温度监控技术， 已经具备了建设成本低廉，控制距离远，信息处理能力强，操作简易，适合大规模应用的 诸多优点，并且逐渐渗透到日常生活，工业生产和科学研究等不同的领域。 1.4 论文的总体框架 基于 WEB 的远程监控系统的结构框架如图 1-1 所示： 图 1-1 基于 WEB 的远程监控系统的总体框架 A 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 4 页 图 1-1 基于 WEB 的远程监控系统的总体框架 B 本文分为七章，第一章着重论述了基于 WEB 的远程温度监控系统的研究意义、国内 外研究现状和发展趋势；第二章对远程监控系统进行整体介绍分析；第三章主要介绍了系 统数据库及其设计； 第四章围绕监控系统的WEB管理平台展开技术分析， 分别介绍了WEB 服务器和网页语言；第五章重点介绍了管理平台网页的设计工作；第六章就系统的性能进 行调试、分析；第七章总结课题的研究工作，并阐述了系统的不足和优点。 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 5 页 第二章 基于 WEB 的远程温度监测控系统 2.1 基于 WEB 的远程温度监控系统的结构 远程温度监控技术是由计算机技术、网络技术和控制技术三种不同技术结合在一起 的，是集数据采集、数据监测和控制等功能于一体的技术。远程温度监控系统按照功能可 分为三层结构体系：现场监控层、数据库和 WEB 用户端2。 现场监控层是整个远程监控系统的基础，由硬件电路、单片机和传感器等设备在内的 硬件设施组成。单片机通过 LabVIEW 读取指令，控制着传感器对现场温度进行实时的信 息采集，进而上传至数据库服务器层。 数据库即 MySQL 数据库，数据库把现场监控层传输的数据进行处理存储，整合管理， 实现对参数的监测。数据库相当于现场监控层和 WEB 用户端之间的通讯桥梁，它接收来 自 WEB 浏览器层的数据库操作请求，继而向下位端的现场监控层发送控制指令，以此来 实现信息的共享和交互，最后把结果返回给 WEB 用户端。 WEB 用户端是远程温度监控的核心，包含 WEB 服务器和用户端，是整个监控系统面 对用户的窗口。用户端的信息来源和指令下达都基于 WEB 的可视界面，用户通过浏览器 上的身份验证，就可以进行各种信息获取和指令发送。WEB 服务器接受用户的请求，对现 场监控层下达操作指令，根据信息情况再将结果返回用户端。 基于 WEB 的远程监控系统的结构如图 2-1 所示： 图 2-1 远程监控系统的拓扑图 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 6 页 2.2 系统监控现场的技术分析 现场监控层作为系统的构建基础，为系统整体功能的的实现提供技术支持，在整个系 统中具有重要的作用。现场监控层包含下位机部分，而下位机部分则由单片机、传感器和 硬件电路等硬件设备组成，本节主要针对现场监控的硬件电路和 LabVIEW 软件进行分析。 硬件电路是现场监控部分下位机的重要组成部分之一，包含单片机主控制电路、温度 采集电路和显示电路。主控电路是整个电路的核心，单片机具备控制现场温度的采集、转 化、和发送等诸多功能。在温度采集电路中，硬件设备上的传感器直接与单片机进行内部 连接，完成温度的采集和数据的处理。系统将采集后的数据，通过十进制的转换，再由显 示电路将其显示， 也可呈现在 LabVIEW 语言编写的 VI 虚拟仪器面板上， 即图形用户界面。 LabVIEW 是一种图形化编辑语言。 它的主要作用体现在以下几个部分： 接收下位机上 传的数据、进行数据的处理及显示、将数据存入数据库、从数据库获取命令发送至单片机 以供 MCU 调用执行命令。LabVIEW 中利用 VISA 与单片机进行通信，获取单片机发送上 来的数据，同时也可以将命令语句通过串口发送给单片机进行执行。而 LabVIEW 将数据 存入数据库、从数据库获取命令，这些交互过程都必须通过 LabSQL 来完成。 LabSQL 是一个在 LabVIEW 的基础上开发的数据库工具包。它不仅是免费的软件，而 且由于优秀的跨平台性，使之兼容多种不同的数据库，包含 MySQL、Oracle 等。本文选择 MySQL 作为数据库，通过 SQL 语言，LabSQL 能访问 MySQL，以及根据要求对数据库进 行不同操作。LabSQL 的重要特点在于简单易懂，用户无需彻底掌握 SQL 语言的情况下， 只需要初步的学习就能进行简单的编程也可以对数据库进行访问和读写。 LabVIEW 图形化用户界面如图 2-2 所示： 图 2-2 LabVIEW 图形化用户界面 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 7 页 2.3 远程温度监控系统的工作模式 监控系统中，单片机根据设定的间隔时间，由单总线向传感器发送采集温度数据的命 令；通过 LabVIEW 处理温度信息，再将其上传到后台数据库；经由服务器向用户端传输 温度信息，用户端收到信息后，显示在浏览器上；这样用户就可以通过网络进行监控生产 过程中的各种运行参数和数据信息，用户可以异地远程监控现场信息并调度指令，既省时 又省力，降低了各种运营成本。因此数据的及时采集，实时传输，对于管理者来说，数据 的准确性有利于决策判断。而系统和资源的不断更新升级，对于可拓展性要求较高。 目前，工业网络的远程监测模式一般采用 B/S（浏览器/服务器）模式。B/S 模式运用 成熟的 WEB 技术，其最大的优点在于其为用户提供了良好的信息呈现功能，也统一了用 户端的界面风格。WEB 服务器可以把诸如文本、图形等信息集中呈现在查询界面上，方便 用户的使用，避免用户端软件升级附带的纷繁操作6。B/S 模式下，当用户端向 WEB 发送 请求，WEB 接收之后，转接给数据库，数据库再根据内部信息，验证指令的合法性。由于 网络技术的日渐成熟，B/S 模式可以多层覆盖，顾名思义就是，计算机上可以加载多层嵌 套的 B/S 监控模式。相对于单层 B/S 模式，多层结构在功能大同小异的情况下，提高了系 统的均衡性和灵活性。因为浏览器和服务器之间的传输信息量有限，多层结构修改了服务 器的应用逻辑和兼容性，实现系统的跨平台应用，也使系统具有较好的连接缓冲的性能， 可以满足不同管理需求。 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 8 页 第三章 基于 WEB 的远程温度监控系统数据库的设计 远程温度监控系统工作过程中，单片机根据用户下达的指令，控制传感器采集实时温 度数据，LabVIEW 接收下位机传输的数据，再上传至数据库，进行整理存储。因而，选取 性能优异的数据库作为系统的后台数据管理器，对于用户的信息获取和决策判断都具有十 分重要的意义。 作为开放性的平台， 远程监控系统支持 Windows 系统中不同类型的数据库。 常见的数据库有 MySQL 和 Oracle。 3.1 远程温度监控系统数据库的对比分析 MySQL 作为一款开放源码、免费的数据库管理系统。MySQL 支持标准的结构化查询 语言，提供了包括数据的存取、增加、修改、删除或更加复杂的数据操作，在 Windows 上 运行时不会与系统发生冲突，具有查询快速，功能齐全，管理方便，可靠性强等优点。对 于不同的操作系统，MySQL 提供了不同版本，而且版本不断更新，很多优秀的网站或工 业用局域网都是以 MySQL 作为后台数据库12。同样，Oracle 具有类似于 MySQL 的基本 功能。 Oracle 数据库适用性强，可应用于不同的开发环境，数据库分布性能好，操作简易。 相比 MySQL，虽然 Oracle 在处理大数据方面更稳定，处理速度更快，能更有效的存储程 序数据，但是价格昂贵是 Oracle 的一大缺点，不适合被大规模应用，而且 MySQL 优秀的 跨平台性使得用户在系统操作上更方便，避免了 Oracle 配置复杂带来的繁琐。 因此，选取 MySQL 作为远程温度监测系统的后台数据库，与 Apache、PHP 可以组成 性能优秀的开发环境。 3.2 远程温度监控系统数据库和数据表的创建 根据用户和系统信息存储的需求，可以在 MySQL 中建立多个数据库和数据表来分类 存储不同信息。通过 SQL 语句中的 create 权限建立数据库 rmcdb，rmcdb 数据库下建立多 个数据表，包括温度数据表 Temp_tb、登录数据表 Login_tb 和控制指令表 Command_tb。 数据库可以自由添加、删除和修改数据表，由此系统就在监控过程中能针对特定数据进行 存储、修改或调用，不会产生任何遗漏，提高了系统的可靠性12。远程监控系统和数据库 的关系如图 3-1 所示： 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 9 页 图 3-1 远程监控系统和数据库的关系图 （1）温度数据表管理 温度数据信息需要专门的参数数据表，将其与时间参数相对应。用户根据需求可以随 时调出数据并加以修改和保存。 温度数据表下设 3 个字段，如表 3-1 所示： 表 3-1 温度数据表 字段序号时间温度 字段名numtimetemp 类型INT（4）DATETIMEFLOAT（10） 属性NOT NULL PRIMARYKEY AUTO_INCRE MENT NOT NULL NOT NULL 在该数据表内可以删除、增加或者修改各个字段，但权限归管理者所有，用户只能读 取或调用其中的数据。当需要查看某一时刻的实时温度，用户可以通过查询方式调用上述 数据库中数据表的信息来进行确认；继而通过 LabVIEW 向现场监控设备下达控制指令。 （2）登录数据表管理 登录数据关系到系统的安全性，在数据库中建立额外的参数表，表中设置不同的字段 用于区分不同访问级别的用户。登录数据表设有 2 个字段，如表 3-2 所示： 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 10 页 表 3-2 登录数据表 字段用户名密码 字段名usernamepassword 类型VARCHAR(20)INT(10) 属性NOT NULL UNIQUE KEY NOT NULL 管理者也可自行增减表中的用户数量， 或者定期修改其密码， 保证系统的安全性。 WEB 服务器通过识别不同的用户名和密码来限制登陆者的访问权限。 （3）控制指令表管理 为了方便 LabVIEW 识别与发送指令，数据库增设一个指令参数表。该表只有一个整 型的字段用于存放指令（见表 3-3）。用户拥有指令发送和接收的权限。值得注意的是， 因为硬件设备的不足， LabVIEW 无法一次性读取控制数据表中的多个指令， 只能一次一个， 所以创建该数据库时，额外编写一个 SQL 语句，添加了删除功能，即每次下达指令时把先 前的数据一并删除，使得表中只有一个数据供 LabVIEW 读取。 表 3-3 控制指令表 字段指令 字段名command 类型INT(4) 属性NOT NULL MySQL 数据库作为 WEB 用户端与现场监控层的交互通道， 在监控系统中发挥着枢纽 的作用。用户根据监控需求可以自由搭建数据库，而无需通过 XML 或者 TXT 等第三方的 中转文件进行双方通讯。不仅提高了系统的灵活性，也使得后期的 WEB 网页开发和前端 的平台搭建变得更加简洁方便。 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 11 页 第四章 远程温度监控系统 WEB 管理平台的技术分析 WEB 管理平台的搭建为用户提供方便易用的可视化操作界面， 用户可以实时了解监测 现场的情况，支持用户异地远程对监测系统进行操控，从而根据信息及时决策。管理平台 不仅增强了温度数据的集中程度，也提高了信息处理的效率。监控系统 WEB 管理平台的 架设包括 WEB 服务器的搭建，WEB 网页的设计，WEB 网页与后台数据库的动态交互。 WEB 管理平台的结构示意如图 4-1 所示： 图 4-1 WEB 管理平台的结构图 4.1 WEB 服务器的对比分析 一个优秀的远程监控系统WEB管理平台需要一款性能优异的WEB服务器作为搭建基 础。目前，常见的 WEB 服务器有 Apache、IIS 和 Nginx。 Apache 是当前非常流行的 WEB 服务器软件之一，也是一款开放源码的网页服务器， 被广泛地使用在不同的计算机操作系统上。Apache 的核心是通过使用代码来实现的，支持 HTTP 通信协议。 现在的动态网站一般包含数据存储、 数据查询和用户请求的处理。 Apache 不仅是免费的软件，而且拥有很好的稳定性，WEB 服务器即使不停运转，服务器也不会出 现停机的状态5。 Nginx 拥有 Apache 相似的功能。Nginx 虽然占用比较小的服务器内存，处理速度快， 但是 nginx 更适合大型网站的开发，如新浪网、腾讯网等。而且 Nginx 容易产生系统漏洞， 稳定性不如 Apache，其配置过程也比较复杂。 同样，IIS 的扩展性相比 Apache 和 nginx 稍好，稳定性能与 Apache 相当，虽然 IIS 组 件是由 Windows 操作系统集成的，但其版本的安全性存在隐患。另外，昂贵的价格让越来 越多的用户选择 Apache 来搭建网站。 Apache 的配置过程中最重要的一项工作。指定好文件的根目录，把写好的 HTML 网 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 12 页 页或 PHP 网页放在根目录里， 即可在 WEB 浏览器上运行网页。 本文选择 IE 7.5 作为Apache 的搭建平台。Apache 的安装配置效果如图 4-2 所示： 图 4-2 Apache 的安装配置 4.2 网页的基本组成元素 众所周知， 网页设计归根结底就是网页语言的编写。 网页的基本组成元素包含 HTML、 CSS 和 JavaScript 这 3 种编辑语言。 HTML 是超文本标记语言， 也是网页设计的主要语言之一。 以 HTML 为基本元素来编 辑网页上的图片、音频和视频等不同的非文字形式，由它即可设计出一个标准的网页。 HTML 代码不仅可以在记事本里进行编写，还能在其他专业或非专业的编辑器上编写，但 是编辑的文件必须保存为.html 的格式。除此之外，还可以利用专门的 HTML 开发工具来 编写代码。随着用户需求的不断增加，HTML 渐渐地不能满足更多的文档样式的需求。 CSS 是层叠样式表的简称，在网页设计中完善了 HTML 在页面样式表现上的不足，添 加了页面格式化的功能， 随后也得到了更多的完善。 CSS 是目前唯一的网页排版样式标准， 可以在 HTML 语言中添加 CSS 代码，它能更改网页的布局，控制页面字体的变化，也可 实现页面格式的动态更新。网页中，CSS 主要功能是定位排版。 JavaScript 是一种内置类型的脚本语言。 CSS 在网页设计中依旧存在不足， 虽然信息呈 现足够，但是功能有限。其出现很好的解决了这一缺陷，得到了越来越多的应用；HTML、 CSS 和 JavaScript 三种语言互相搭配使用，可以实现一种实时，动态交互的页面功能。当 然，它也可以再 HTML 中直接编写代码，而且不经过 WEB 服务器直接对用户的输入做出 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 13 页 响应，类似弹框这样的页面功能。跨平台的优点让 JavaScrip 可以在任何计算机上执行。 HTML、CSS 和 JavaScript 的配套运用，用户可以根据具体要求与想法编写出完美实用的 网页19。 4.3 PHP 的技术分析 不同于 HTML、CSS 和 JavaScript 等，PHP 在 WEB 管理平台中最主要的作用是，将 WEB 前端与 MySQL 交互，实时上传数据到网页，供用户浏览调用。同时它可以接收或发 送 cookies，也能提高系统的安全性等。 PHP 作为多用途的脚本语言，集 Java、C 等其他语言之所长于一体，可以安装在 Windows 平台上，配合 WEB 服务器使用。PHP 能被 Apache 等不同种类的服务器支持，同 时也支持 MySQL 等不同类型的数据库10。PHP 最大的长处是，它可以配合 HTML 网页使 用，无需解析语义，是一种方便使用的网页语言。PHP 开发的管理平台中，Apache 作为系 统的服务器，MySQL 作为其后台数据库，用户可以直接使用相关系统。通过服务器用户 能访问 PHP 程序，但客户端查看不到其代码。 PHP 语法上与 C 语言相似，其代码可通过记事本或 Dreamweaver 专门工具来编写，通 常所说的 PHP 文件一般包含 HTML 标记和 JavaScript 代码段， 甚至还含有 CSS 文件。 PHP 文件也可以使用特殊的标签进行引用，无需依靠 HTML 语言来生成网页，其文件格式保存 为.php。 一个简易的 PHP 例子如下所示： 上述例子在网页中的运行结果是：你好！ 4.4 网页与 MySQL 的通讯 网页与 MySQL 的通讯即 PHP 语言与 MySQL 的动态连接。静态的数据库不能自动更 新，因此必须通过网页与 MySQL 数据库的通讯，在 WEB 前端实时更新数据。动态网页 的编写由 HTML 语言结合 PHP 来实现， PHP 语句把 MySQL 数据库的内容导入网页， WEB 服务器根据代码转换成相应的图像或文字。PHP 本身也是一种编程语言，不同于 HTML 语言的是，PHP 代码中的 CSS 和 JavaScript 语句必须转换成 PHP 语句，否则 WEB 服务器 无法识别，造成编写格式错误，网页无法显示13。 PHP 与 MySQL 的动态连接要有具体的步骤，首先必须验证用户名和密码，进而转到 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 14 页 MySQL 的操作页面；其次选择用户需要的某个数据表；然后通过查询权限选择数据；最 后通过嵌套 PHP 的 HTML 网页把数据库内容呈现在 WEB 前端。 PHP 网页与 MySQL 通讯 之后，具有的权限包括查询、修改和删除数据。 PHP 网页查询 MySQL 数据的示例代码如下： 其中，localhost 是主机名，username 为用户名，password 是密码。示例代码在网页上 运行的结果为选择 rmcdb 这个数据库，把 Temp_tb 这个数据表的内容呈现在网页上。如果 连接成功，系统就可操控数据库，反之，则无法连接到服务器。根据用户的需求，PHP 可 以永久连接 MySQL，不间断地获取 MySQL 数据，可以将其以不同的方式展示，比如把数 据调用成一目了然的折线统计图或者统计表。 相对的，PHP 不仅能够连接 MySQL 数据库获取数据，还能够删除数据库的内容，也 可以直接把用户的请求指令或者更新内容写入 MySQL 数据库中。与查询数据步骤不同的 是，删除和写入数据的 SQL 指令语句更改为 delete 语句和 insert 语句。这样，WEB 前端的 动态网页即可直接处理特定数据表里的内容，而无需用户通过 MySQL 数据库进入特定数 据表调用，简单方便。 PHP 网页删除和写入 MySQL 数据的示例代码如下： 代码运行的结果为，将控制指令表 command_tb 中的所有数据删除，再把字符串 abc 写入表中的 order 字段。 PHP 写入数据的过程就是用户下达指令的过程， 向 MySQL 写入数 据，下位端的单片机通过 LabVIEW 连接到 MySQL 获取指令字符串，进行格式转换，最后 执行控制指令，完成用户的监控需要。 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 16 页 第五章 远程温度监控系统 WEB 管理平台的设计 WEB 管理平台是用户和监控系统之间的通讯桥梁， 用户可以获取现场信息， 发送控制 指令。WEB 管理平台接受用户的请求，对现场监控层下达指令，监控层再按照用户的要求 工作，最后将数据信息返回用户端。网页作为 WEB 管理平台的显示界面，通过字体、图 片、音频或者视频的形式向用户传达信息。网页是一种根据 HTML 格式编写的文件，前文 提到的 PHP、HTML、CSS 和 JavaScript，是网页的主要编写语言17。一个基本的 WEB 网 页包括头文件、HTML 语言标签和主体内容，其余部分涵盖了 JS 脚本文件和 CSS 样式文 件。用户可以通过不同的样式对网页进行美化，提高页面的视觉体验性。WEB 管理平台的 用户端页面包含 4 个模块：登录页面、监测页面、控制页面和统计页面，其结构设计框架 如图 5-1 所示： 图 5-1 WEB 管理平台的设计框架 5.1 登录页面 用户登录页面是整个监控系统的展示橱窗，由登录框和背景图构成。登录页面的设计 比较简单，页面中间是用户登录框，登录框的样式、大小和位置排版都由网页代码决定。 登陆框下是一个响应登录操作的 button 按钮。 前文提到在 MySQL 数据库中创建一个登录数据表，用于存放用户名和密码。此外， 在网页中添加了判断用户信息的 session 语句，当输入的登录名与密码时，网页的 session 代码将其与数据库 Login_tb 表中的信息相比对，进而验证它的合法性。如果符合数据库里 的信息，用户即可直接进入监控系统，否则会被登陆页面拦截，显示用户名或密码错误。 值得强调的是，系统设置了不同级别的访问权限，分为普通用户和高级用户，按照不同级 别给予不同的操作功能。普通用户只能进入统计页面，查看远程监控系统的数据，无法进 入监测页面和控制页面来进行指令控制和后台操作；高级用户则拥有系统的所有功能。同 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 17 页 时， 该网页前端最大的优点之一在于系统的密闭性， 任何用户登录系统只能通过登录页面， 即使输入监测页面、控制页面或者统计页面的 IP，也无法直接访问，都会被系统拦截再跳 转到登录页面，必须登录才能访问，从而提高了整个 WEB 管理平台的安全性。 登录页面如图 5-2 所示： 图 5-2 用户登录页面 5.2 监测页面 登录验证之后，用户即可访问监测页面。监测页面的左上角是一个 Logo，右上角是网 页的 tab 样式按钮和退出系统的按钮。 监测网页里设有一个数据表和一个折线图，能够直观地呈现监控现场的实时温度数 据。功能上，数据表连接到 MySQL 中的 Temp_tb，读取了监控现场温度的统计数值和采 集时间。 然而因为采集模块硬件上的缺陷， 只能每隔一秒采集一次， 即一小时内可采集 3600 个温度数值，造成数据集成上的庞杂，数据表需要计算某个时段内温度的平均值，因此在 网页设计初期，必须添加一段读取 MySQL 数据平均值的 PHP 代码来满足这个要求。折线 图中，以时间为横坐标，以温度值为纵坐标，折线图的横纵坐标获取数值的方法与数据表 一致，都是通过 PHP 读取 MySQL 数据库里的数据，不同的是折线图的呈现效果。 监测页面最大的优点在于它拥有实时更新数据的功能，因为 WEB 网页和 MySQL 数 据库一直保持关联，只要数据一发生变化，监控页面刷新之后即可获取新数据，无需延时。 当然你可以在网页设置初期就编写自动刷新网页的代码，刷新时间可变，这样更加方便用 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 18 页 户的操作和调度指挥。 网页排版设计上，数据表居左，折线图居右，表格和曲线都以蓝色为基调，此外，数 据表增加了背景填充色，虚化了折线图，使得折线一目了然，网页也更加细致美观。 监测页面如图 5-3 所示: 图 5-3 数据监测页面 Tab 样式按钮右边是“退出系统”的按键，用户执行命令完毕选择关闭监控系统，点 击“退出系统”即可。从登陆页面开始，经过监测页面，再依次切换到控制页面和统计页 面，最后退出系统，成套系统配合使用，简洁方便，美观大方。CSS 文件定义 tab 的样式， 包含每个 tab 按钮的颜色、按钮的大小、宽度和位置。 5.3 控制页面 控制页面是远程监控系统的重要部分，其主要功能在于控制指令的发送。页面的布局 与监测页面类似，都可以通过 tab 按钮进行页面间的互相切换，用户按照需求可以随意转 到不同页面进行功能操作。 Tab 按钮下面就是整个系统的控制核心，指令发送按钮。按照温度数据采集和设备控 制的功能要求，一共设置 4 个控制按钮分别对应不同的指令，依次为：控制器的开始、停 止按钮和继电器的开始、停止按钮。当用户点击页面中控制器的开始按钮，现场单片机开 始工作，采集温度数值；反之，点击停止按钮，停止采集，现场设备处于待定状态。指令 的发送，通过网页嵌套的 PHP 语言的编写，将特定的指令发送到 MySQL 数据库中的 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 19 页 Command_tb 进行存储，再把之前的指令清空，为 LabVIEW 接下来读取数据提供便利， LabVIEW 通过识别数据库里的指令， 进而向单片机下达控制命令， 达到一个完整的控制过 程。虽然功能上比较简单，但命令的下达和执行方式，都依靠 MySQL 这一数据库服务器 层的转接功能，而无需通过 XML 或者 TXT 等中转文件的形式，额外通过 WEB 服务器来 对 LabVIEW 进行控制，在完全不影响使用的情况下，减轻 WEB 服务器的负担，加快其运 行效率。 每组按钮按功能区别进行归类排版，居于网页中间。在功能既定的情况下，控制按钮 采用光晕效果，不同的按钮配备不同的色调，以增强网页的美观程度。 控制页面如图 5-4 所示： 图 5-4 指令控制页面 5.4 统计页面 统计页面的设计， 是为了进一步的完善数据监测的功能， 对监测页面进行有益的补充， 提高了系统的完整性。统计页面也采用同样的 tab 样式按钮，页面分成 2 个模块：统计图 和定时刷新模块。 相比监测页面数据表和折线图对温度数据整体地分析，直观地呈现，统计图的作用则 在于针对某个节点数据进行分析，突出了节点数据的重要性。统计图采用虚化框的形式作 为数据呈现的载体。通过 HTML 代码，设置了虚化框的大小、位置和虚化程度，框里可以 直接填写温度数据或者文本信息。针对当日的温度，统计图里设置了最高温和最低温的区 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 20 页 间和节点，基于数据的完整性，又增添了平均温度，逐个地呈现在统计图里。最高温、最 低温和平均温度的获取，则通过内部编写的 PHP 代码，将统计页面与 MySQL 数据库的 Temp_tb 连接起来，进行计算，求得所需的数值，显示在网页上。由此远程温度监测系统 的数据分析进一步趋于完善，不仅能满足用户的任何信息的读取要求，也使得 WEB 浏览 器端的可拓展性变得更好。 统计框图里设有一个按钮，能够链接到前面的监测页面，方便了用户的操作。同时， 在网页设计前期，添加了日历代码，以文字的形式呈现在统计图上方，在网页设计上达到 锦上添花的效果。 统计页面如图 5-5 所示： 图 5-5 数据统计页面 统计页面最大的创新点在于设置了定时刷新的功能。定时刷新，顾名思义就是当用户 在网页中查看数据信息的时候，为了获取最新的数据需要不断刷新页面，造成操作上的繁 琐。基于此，定时刷新的功能很好的满足了用户的需求。在网页右侧设置一个时间输入框 和提交按钮，用户根据需求输入刷新时间，再点提交，网页就会响应请求，从而定时刷新 数据，方便用户的操作。定时刷新的代码包含输入框和按钮的代码，输入时间需要换算成 毫秒。 定时刷新按钮如图 5-6 所示： 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 21 页 图 5-6 定时刷新按钮 一个完整的监控系统 WEB 管理平台涵盖 WEB 服务器的配置， MySQL 数据库的搭建， 网页的设计，其中网页设计是 WEB 管理平台设计的核心，因为用户收发指令、获取信息 的途径都基于 WEB 可视化界面。 性能优异的 WEB 管理平台不仅包含精美的网页设计，还要具备完善的监控功能。基 于 WEB 的远程温度监控系统的网页管理平台是用户与监控现场的交互桥梁，用户通过 WEB 管理平台获取现场信息， 根据温度数据做出决策判断， 通过管理平台向现场设备发送 控制指令，达到一个监测和控制完整过程。从现代工业的角度出发，只有在监控技术的支 持下， WEB 管理平台才能对工业信息的集成处理和工业生产过程的控制发挥至关重要的作 用。 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 22 页 第六章远程温度监控系统 WEB 管理平台的调试 远程温度监测系统的 WEB 管理平台的设计工作基本完成，系统的监测和控制功能可 以完整的呈现在 WEB 浏览器上，满足用户实时、在线更新数据信息，控制系统操作的要 求。设计的准确性需要系统调试的进一步验证，调试过程可以分为 2 个步骤：监测功能的 调试和控制功能的调试。 6.1 监测功能的调试 监测作为系统的两大功能之一，为用户提供信息依据。监测功能的完整性直接影响用 户的决策判断，因此必须经过严格的技术验证。调试过程中，WEB 与后台数据库建立稳定 的连接，WEB 能实时更新数据。实验室温度作为监测对象，数据来源，以图表的形式呈现 出来。 调试的预期结果是，当后台数据发生变化时，WEB 随之实时更新数据。例如用户在后 台数据库温度数据表 Temp_tb 中，将最大和最小的温度数值分别改为 33和 12.6。温度 数据的更新调试如图 6-1 所示： 图 6-1 温度数据表 为了验证调试的实测结果的准确性，系统从服务器、数据库到 WEB 前端一致重新载 入，避免之前操作造成的干扰。当用户再次进入监测页面时，浏览 WEB 前端数据表的温 基于 WEB 的远程温度监控系统 第 23 页 度最大值和最小值，与数据库的数值相等。由此可知，WEB 前端的数据表随着后台数据的 改变而更新，达到了预期目的，符合课题设计的最初要求。 后台数据的更新不仅体现在数据表上的实时更新，也包括这折线图和统计表的变化。 折线图更具针对性，能够直接的反应数据前后变化，易于用户浏览判断信息的准确性。统 计表则记录着一天内实验室温度的变化区间， 并且通过内部计算， 记录全天的温度平均值。 折线图的更新调试如图 6-2 所示： 图 6-2 温度数据折线图 折线图的变化直观的显示出最大温度值和最小温度值分别更新为 33和 12.6， 与后 台数据同步更新，符合用户操作要求。 统计表的更新调试如图 6-3 所示： 图