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课程设计(论文) 课程名称: 通信技术课程设计 题 目: 基于DSP及Web的分布式火灾在线监测系统的设计 院 (系): 机械电子工程系 专业班级: 通信工程0702 姓 名: 宋 伟 学 号: 0706020251 指导教师: 马宗方 2010年12月23日西安建筑科技大学华清学院课程设计(论文)任务书专业班级:华清通信工程0702 学生姓名: 宋伟 指导教师(签名):马宗方一、课程设计(论文)题目基于DSP及Web的分布式火灾在线监测系统的设计二、本次课程设计(论文)应达到的目的 将DSP、计算机网络、计算机控制等课程有机结合,通过课程设计让学生较深入地理解系统的设计方法;加深基本概念和基本原理的理解和应用,并能够用所学知识分析、初步设计和解决与应用相关的现实技术问题。 三、本次课程设计(论文)任务的主要内容和要求(包括原始数据、技术参数、设计要求等) 实现火情在线监测的异地化、网络化,并具有传输数据可靠、实时性强、可扩展和资源共享等优点:1)将DSP、Web数据库与Internet网相结合,提出基于DSP及Web的分布式火灾在线监测系统的设计方案;2)分析系统的体系结构、模块功能层次关系;3)重点介绍DSP监控站的硬、软件设计和上位机监控软件的设计。四、应收集的资料及主要参考文献: 1)从网上获取有关DSP、Web及其分布式系统的最新相关资料;2)戴逸民,基于DSP的现代电子系统设计,电子工业出版社,20023)束长宝,张继勇.泵站远程监控设计与实现J.电气自动化, 20064)王跃东,杨卫波. CAN总线技术在煤矿环境监测系统中应用研究J.煤炭工程, 20065)张晓杰,荀广军.基于现场总线的煤矿安全监控系统设计与实现J.煤矿机械,2008五、审核批准意见同意教研室主任(签字) 王慧琴 摘要将DSP、Web数据库与Internet网相结合,提出了基于DSP及Web的分布式煤矿在线监测系统;分析了系统的体系结构、模块功能层次关系;重点介绍了DSP监控站的硬、软件设计和上位机监控软件的设计。该系统实现了在线监测的异地化、网络化,并具有传输数据可靠、实时性强、可扩展和资源共享等优点。 随着现代建筑的不断增多,火灾隐患也不断增加。火灾自动报警系统能够及时探测火灾隐患,在现代智能建筑中起着极其重要的安全保障作用。因此,火灾自动报警系统己成为现代建筑必不可少的装置。本文重点研究总线型火灾报警系统,该系统是具有接收、传递和显示火灾报警信息,并能对自动消防装置发出控制信号的报警、灭火装置。本文针对火灾报警系统进行深入地研究,全面阐述了研制火灾报警控制器硬件电路和软件部分的具体方法。该系统由上位机系统和下位机系统组成,上位机与下位机的MCU都采用AT89C52芯片。为了实现上位机对下位机的通信,系统采用CAN通信电路模块进行通信。另外,上位机的外围电路部分包括时钟电路功能模块、EEPROM存储电路模块、串口通信电路模块、报警模块、液晶显示屏模块;下位机的外围电路部分包括传感器与执行装置功能模块、报警模块。上位机时钟芯片选用DS1302,EEPROM存储芯片选用AT24C16,显示屏采用NSL2232A液晶模块。下位机温度传感器采用数字传感器DSL8820烟雾传感器采用NIS-09C型离子式。由于烟雾探头采集到的是火灾现场烟雾浓度的模拟值,下位机处设计了A/D转换功能模块以便将模拟信号转化为数字信号。灭火执行装置采用电磁阀装置,利用控制电磁阀的通断进一步控制水阀喷水。系统在已有产品的基础上做出了诸多改进,主要表现在:传统的火灾报警系统采用RS-485总线,而本系统为了使通信更加可靠、稳定,选用CAN总线;在灭火执行装置中,本系统用电磁阀代替物理的喷水装置;采用温度传感器和烟雾传感器搭配使用的方式共同监测现场环境信息,建立有效的火灾探测及灭火方法,实现系统报警、灭火的目的。 本文的目的是开发一套结构简单,使用方便,报警准确,灭火及时的智能火灾控制系统。研究和试验表明,该系统能满足火灾监控的实际要求,达到我们设计的目的。关键词:DSP;Web数据库;分布式在线监测;Socket;火灾探测器;CAN总线;火灾自动报警系统.AbstractThe DSP, Web database and Internet network by combining the DSP and the Web-based online monitoring system for distributed coal mine; analysis of system architecture, module function hierarchy; focuses on monitoring stations DSP hardware and software design and host control software design. This system of online monitoring of the remote, network, and transmit data with reliable and real time, scalable and resource sharing and so on.With the growing number of modern buildings, fire hazards are increasing. Automatic fire alarm system to detect fire hazards in a timely manner, in modern intelligent building plays a vital role in the safety and security. Therefore, the fire alarm system has become an essential device of modern architecture.This article focuses on the bus, fire alarm system, which is a reception, transmission and display of fire alarm information, and is able to send control signals for automatic fire alarm installations, fire fighting equipment. This in-depth fire alarm systems for the study, a comprehensive exposition of the development of fire alarm control hardware and software components of the specific methods. The system consists of host computer system and slave system components, PC and the next crew of the MCU are used AT89C52 chip. In order to achieve lower unit of the host computer communication, the system uses to communicate with CAN communication circuit module. In addition, some PC peripheral circuits, including clock circuit modules, EEPROM memory circuit module, the serial communication circuit modules, alarm modules, liquid crystal display module; lower computer peripherals, including sensors and actuators are part of the function module, alarm module. PC clock chip select DS1302, EEPROM memory chips used AT24C16, LCD display module with NSL2232A. Lower machine with digital temperature sensor smoke sensor sensor DSL8820 NIS-09C ion type. Probe collected the smoke is simulated scene of the fire smoke concentration value at the lower computer designed A / D conversion function module to the analog signal into digital signal. Fire fighting valve actuator using electromagnetic devices, the use of on-off control valve to further control water valve.System on the basis of existing products and make a lot of improvements, mainly in: the traditional fire alarm system uses RS-485 bus, and the system to make communication more reliable, stable, and use Q tadpole bus; the implementation of the device in the fire The system replaced with a solenoid valve sprinkler physics; used with temperature sensors and smoke sensors to monitor the scene using a common approach to environmental information, to establish an effective fire detection and fire fighting methods to achieve the alarm system, fire fighting purposesThe purpose of this paper is to develop a simple structure, easy to use, accurate alarm, fire fighting system, fire control and timely intelligence. Research and testing show that the system can meet the practical requirements for fire control, to achieve our design objectives.Keywords: DSP; Web database; distributed online monitoring; Socket; fire detectors; CAN bus; fire alarm system.目 录一 、绪论11.1 研究背景11.2火灾报警系统的发展历程1二、火灾报警系统方案及硬件电路组成32.1火灾报警系统整体方案322火灾报警系统主要硬件42.2.1火灾探测器52.2.2灭火装置72.2.3通信系统8三、DSP及Web的简介103.1 DSP的简介103.1.1 DSP概念及特点103.1.2基于DSP的智能视频监控系统113.1.3基于DSP的语音实时变速系统113.2、Web简介113.2.1Web的概念113.2.2工作原理12四、分布式在线监测系统构成14五、在线监测的工作原理155.1 上位监测机与DSP用CAN实现通信155.2 上位监测机与数据库服务器用Sockets通信155.3 客户端用B/S模式访问数据库服务器16六、监测系统设计176.1 DSP监控站硬件设计176.2系统软件设计176.2.1上位机软件设计思想176.2.2上位机软件界面设计原则186.2.3实现上位机软件的Socket通信功能186.2.4上位监测机与DSP的通信程序设计236.2.5 DSP监控站软件设计246.2.6上位监测机软件设计246.2.7 远程用户软件设计246.3 系统防爆处理24七、结语26致谢27参考文献28一 、绪论1.1 研究背景在我国,随着经济的发展和生活水平的提高,火灾发生的可能性也随之大幅提高。另外,现代建筑物中塑料制品和玻璃的大量应用使火场内外部的求援行为困难重重。因此,现代化的楼宇,尤其是大型宾馆、酒店、商场、图书馆、博物馆、档案馆和办公楼等公共场所,对火灾报警和自动灭火系统提出了更高的要求。功能完善的消防设施对保障人民生命财产的安全极为重要。网络技术、控制技术和通讯技术的高速发展为消防行业的现代化动态管理提供了机会,以网络技术为核心的信息技术为智能网络火灾报警系统的建立拓宽了发展空间。目前,智能火灾报警系统己成为现代建筑中必不可少的安全装置。1.2火灾报警系统的发展历程火灾报警系统的发展过程大体分为三个阶段:第一阶段:多线型火灾自动报警系统。每个探测器需要两根电源线和一根报警信号线,探测器的电源由报警器提供,探测器的信号线连接到报警显示盘上,报警时点亮相应的指示灯,报警器对外围探测器无故障检测功能,只对电源线的断线做出故障反应,安装此类系统比较繁琐。第二阶段:总线型火灾自动报警系统。此类自动报警系统采用微处理器控制,其线制一般有二线制、三线制、四线制,探测器模块均采用地址编码形式,通过总线与控制器实现信号传送。探测器的报警形式为开关量,它的灵敏度在制造时,由硬件决定,不可调整。此类系统可进行现场编程,通过各种模块对各联动设备实行较复杂的控制。此类系统已具有系统自检和对外围器件的故障检验等功能,但对故障类型不能区分。目前国内生产的火灾自动报警系统大多数为此类产品。此类产品不仅具有报警和控制双重功能,而且施工、安装较为方便,价格低廉,因此它被广泛地使用。第三阶段:智能型火灾自动报警系统。由于采用了先进的计算机控制技术,智能型火灾自动报警系统的智能化程度大大提高。探测器的报警形式采用数字量,并可根据使用场合和时间的不同通过软件对其灵敏度进行设定和调整,如设定白天和夜间不同的灵敏度。对探测器使用环境参数变化较大的场所,灵敏度设定相对低一些,而环境较稳定或一些重要的场所,灵敏度设定相对高一些。这一功能可提高系统的稳定性及可靠性,减少误报。使用火灾报警系统的目的就是及早报告火灾的发生,从而迅速有效的控制火灾,把损失降到最低。目前使用的火灾报警系统主要存在以下问题:(1)报警系统的维护和持续性的技术支持的缺乏是目前最严重的问题,而造成这一问题的罪魁祸首是没有规范、统一的通讯标准。(2)报警系统的误报、漏报现象。自火灾探测器问世以来,长期困扰产业界的就是这两种现象。环境中各种因素,如静电、灰尘、气温、水蒸气等都有可能与火灾发生时的状况接近,从而使报警设备发生误判而报警。报警设备还可能由于对环境的不敏感而漏报。二、火灾报警系统方案及硬件电路组成火灾报警系统,一般由火灾控制器、火灾探测器及灭火装置组成,它的基本功能是通过探测器准确寻找火源,精确判断火灾发生位置并进行报警,同时启动电磁阀使喷头喷水灭火。此钋,系统还具有遥控检测功能。根据建筑物或实地场所的要求,安装不同类型的火灾探测器。至于在单片机上运行的程序的开发,嵌入式软件开发平台是必不可少的。不同种类的单片机配套的嵌入式软件开发平台也不尽相同。本系统硬件开发平台主要使用51系列的开发套件,软件开发平台用的是Keil Software公司出品的C51编译器。KcjlC51是51系列兼容单片机C语言软件开发系统,与汇编相比,C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势。2.1火灾报警系统整体方案火灾自动报警系统包括上位机系统和下位机系统,通过上位机和下位机之间的通信可以实现对现场实时监控,整个系统实现主从控制。下位机引入了微控制技术,既支持现场的操作,也支持上位机的远程控制,并把采集到的信息传送到上位机。上位机和下位机通过CAN通信模块直接进行通信,二者分工明确,构成分布式控制系统。上、下位机的微控制系统均是以AT89C52系列的单片机为核心。系统整体设计框图如图21所示。上位机系统及下位机系统的功能框图如图22、23所示。从图22中可以看出,上位机的MCU控制液晶显示屏与报警电路,并由时钟芯片记录火灾发生等时间信息,EEPROM为其存储历史信息。如图23所示,各探测器将采集到的信息传送给下位机后,下位机的MCU通过CAN总线与上位机通信,将各下位机的信息发送给上位机。当探测器探测到的现场环境数据超过系统的阈值时,下位机控制器触发报警电路,视为发生火灾,并由该下位机控制其灭火执行装置开始工作。在楼宇的应用中,上位机位于值班室内,便于工作人员查看;各下位机位于楼宇的各房问及走道处,与上位机同样挂接在CAN总线上,以便随时向上位机发送信息。各下位机控制与其连接的传感器与执行装置。当各探测器探测到现场的环境数据时,将其信息传送给上位机,上位机将各下位机的信息显示在显示屏上,便于观测控制。如果在某一下位机处发生火灾,该下位机可控制其执行装置开始作以便及时控制火势。同时,为了确保各1位机一直处于正常的工作状态,上位机根据下位机的ID号判断下位机是否正常工作。如果上位机在一段时间内没有接收到某一下位机的ID信息,则会报错,提示工作人员该下位机目前没有正常工作,方便工作人员检修。22火灾报警系统主要硬件在硬件设计中,对器件的选取不仅仅要考虑其功能的大小,匹配的程度,还有考虑其价格,即理想的性价比。本系统的芯片选择遵循以上思想,其功能器件主要包括:单片机、探测器、LCD液晶、灭火装置、时钟芯片、CAN控制器、收发器等。系统硬件流程框图如图24所示。2.2.1火灾探测器探测器装置是火灾报警器的触觉系统,传统的火灾报警器采用单一的探测器,容易造成误报、漏报。本文研究的火灾报警系统采用温度探测器和烟雾探测器采集的两种信息参数作为现场是否发生火灾的复合判断标准,对仅仅分析单一物理量而造成的误差有很大的改进。(a)温度探测器发生火灾的时候,首先伴随着温度的变化。火灾报警系统需要采集外界的温度,根据温度的变化来判别是否发生火灾,因此我们需要温度探测器,系统采用DSl820温度探测器。其性能介绍如下:1)DSl820的特性单线接口:仅需一根口线与MCU连接无需外围元件,由总线提供电源,测温范围为55125,精度为O5,九位温度读数,AD变换时间为200ms,用户自设定温度报警上下限,其值是非易失性的。2)DSl8820的工作原理DSl820的测温原理:内部计数器对一个受温度影响的振荡器的脉冲计数,低温时振荡器的脉冲可以通过门电路,而当到达某一设置高温时振荡器的脉冲无法通过门电路。计数器设置为-55C时的值,如果计数器到达0之前,门电路未关闭,则温度寄存器的值将增加,这表示当前温度高于-55。同时,计数器复位在当前温度值上,电路对振荡器的温度系数进行补偿,计数器重新开始计数直到回零。本课题所用的实物如图25所示。(b)感烟探测器烟雾探测器一种室内安装的探测器,用于检测现场环境是否有烟雾以及烟雾的浓度,烟雾探头碰到烟雾或某些特定的气体时,探头内部阻值发生变化,产生一个现场烟雾的模拟值从而对其进行控制。离子感烟探测器探头电路是利用两片放射性物质媚241构成的两个电离室(检测电离室和补偿电离室)及场效应晶体管(EFT)等电子元件组成。其工作原理为:P1和P2是一相对的电极,在电极之间放有a放射源241镅,由于它持续不断地放射出a射线,a粒子以高速运动,撞击空气分子,从而使极扳问空气分子电离为正离子和负离子(电子),这样电极之间原来不导电的空气具自一定的导电性,使探头电路导通,从而实现探测器感应烟雾的功能。在火灾发生初期,当进入离子感烟探儿中采样室的烟浓度超过山参考室的门限值时,离子感烟探头底座上的指示灯将点亮,同时送出报警电压信号。存输入回路-h离子感烟探测器内的接口电路1分关键。通过探测器接口电路可以将探头报警电压信号转变为不同频率的电信号传送到控制器由控制器判别处理确武定火灾报警发生位置,具有对火灾进行早期预报功能。在消防安全报警系统中,烟雾探测器的主要要求;低功耗、低成本、高可靠性。在对市场上各种产品进行分析比较后,本系统决定采用NIS09C型离烟雾探测器,它是NEMOTO公司专为检测烟雾而精心设计的新型探测器。内部使用了微量的放射性物质媚241,传感器本身被金属制电极所覆盖,放射性物质不会泄露。NIS-09C属于低功耗、灵敏度高的探测器,适用于火灾报警系统中。其外形如图26所示。2.2.2灭火装置传统的火灾报警系统配以物理的喷水装置,它可探钡憾知温度,并能自动喷水灭火,即当火灾现场温度达到玻璃球感温元件的启动温度时,玻璃球受热炸裂使得喷头洒水。其工作原理是:当温度升高时,密封于玻璃球之中的液体随着温度上升而膨胀,在预定温度下将玻璃球爆裂为碎片,压力水冲掉封挡和弹性密封垫通过溅水盘洒水灭火。现在市场上广泛应用的洒水喷头具有如下特性:1)各型号喷头部应通过配水支管及按其安装方式进行安装,洒水喷头框架采用铜合金压铸而成,表面镀镍处理,溅水盘为铜合金板冲压而成表面镀镍。2)洒水喷头有ZSTP-15、ZSTZ-15直立型、ZSTX1ST垂型、ZSTB一15直立边墙型、ZSTBS一15水平边墙型五种类型。3)各种类型洒水喷头玻璃球感温元件均有5种启动“披,即:57C、68C、79、93、141 可供客户根据不同的环境选用。市场上广泛应用的洒水喷头,火灾必须发展到一定的程度才能使环境温度达到玻璃球的启动温度,这样火情就不能及时在源头控制,它延时了灭火的最佳时间,并且该灭火装置使用一次之后就不能再次使用,必须重新替换,这是造成浪费。本课题运用继电器控制普通喷头来代替传统的物理的喷水装置。其方法是通过单片机的I01来控制继电器的通断,进而控制喷头的开关。这样即可以重复使用,节约了成本,也不会错过最佳灭火时机。我们采用的喷水设备,通过喷头把水溅到接盘上,由于水的冲力的作用,造成喷在接盘水四散开来。其物理装置如图27所示。2.2.3通信系统上位机和下位机之间的通信,本文采用基于CAN总线通信网络方式,它主要描述设各之间的信息传递方式,规范定义了模型的最下面两层:数据链路层和物理层。通信电路由CAN控制器SJAl000、CAN总线驱动器82C250、光耦6N137组成J。AT89C52把数据传递给SJAIlX)0,转化为CAN通信协议的数字帧格式,在通过82C250使信号以差分传输的方式发送出去,这样不仅可以降低干扰,也可I三c增加传输距离,为了防止灌电流和减少干扰,设计CAN通信模块的时候,我们在SJAl000和82C7-50之间加一个光耦(6N137)。CAN通信结构框图如图2-8所示。系统设计上位机和下位机的通信方式用CAN代替RS485,CAN总线相比RS485总线有自身的优点。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能,保证了数据通信的可靠性。另外,CAN总线在物理层支持对总线的多主竞争,具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次,因此可在各节点之间实现自由通信,而RS485总线数据通信方式是命令式,从节点只有在收到主节点的命令后才能响应,一些重要的变位信息得不到及时上传,导致系统灵活性差、实时性差。CAN通信采用事件触发式,通过CAN控制器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连,而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态,CANL端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会出现像在RS485网络中,当系统有错误,出现多节点同时向总线发送数据时,总线呈现短路,从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出的功能,以使总线上其他节点的操作不受影响,从而保证不会出现像在网络中,因个别节点出现问题,使得总线处于“死锁”的状态。CAN总线具有完善的通信协议,可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现,从而大大降低系统开发难度,缩短了开发周期,这些是仅仅只有电气协议的RS485所无法比拟的。三、DSP及Web的简介3.1 DSP的简介3.1.1 DSP概念及特点数字信号处理器(Digital Signal Processors,简称DSPs)是为独立快速地实现各种数字信号处理(DSP)运算而专门设计的一种处理器件,它广泛应用于电气控制、通信、信号处理、仪器仪表、航空航天、生物医学和消费电子等领域。TMS320C2000系列DSPs芯片是美国德州仪器公司(Texas Instruments Incorporation,简称TI公司)的三大DSPs芯片系列之一,主要针对控制领域应用而设计,其中又以C28x子系列应用最为广泛。同时该系列芯片又与TI公司其他两大系列DSPs芯片(TMS320C5000系列和TMS320C6000系列)一样具有较强的信号处理能力。TMS320F2812芯片是目前C2000系列中应用最广泛、最具代表性的芯片。它不仅具有多数DSPs芯片广泛使用的32位内核结构、片内/外存储器映射、时钟和中断管理机制,而且还具有事件管理器(EV)、串行通信接口(SCI)、串行外设接口(SPI)、多通道缓冲串行口(McBSP)、eCAN总线模块和模数转换模块(ADC)等多种片内外设。它为实现高性能、高精度的数字控制提供了很好的解决方案,同时也是学习和熟悉DSPs芯片原理和开发应用的理想入门学习芯片。其工作原理是接收模拟信号,转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性,而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序,远远超过通用微处理器,是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度,是最值得称道的两大特色。 DSP微处理器(芯片)一般具有如下主要特点: (1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法; (2)程序和数据空间分开,可以同时访问指令和数据; (3)片内具有快速RAM,通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问; (4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持; (5)快速的中断处理和硬件I/O支持; (6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器; (7)可以并行执行多个操作; (8)支持流水线操作,使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。当然,与通用微处理器相比,DSP微处理器(芯片)的其他通用功能相对较弱些。 DSP优点:对元件值的容限不敏感,受温度、环境等外部参与影响小; 容易实现集成;VLSI可以分时复用,共享处理器; 方便调整处理器的系数实现自适应滤波; 可实现模拟处理不能实现的功能:线性相位、多抽样率处理、级联、易于存储等;可用于频率非常低的信号。 DSP缺点:需要模数转换; 受采样频率的限制,处理频率范围有限; 数字系统由耗电的有源器件构成,没有无源设备可靠。 但是其优点远远超过缺点。 3.1.2基于DSP的智能视频监控系统传统的视频监视系统是简单的非智能闭路电视(CCTV)系统,其缺点十分明显。这样的系统或者需要安保人员实时监视画面以捕捉关键事件,或者需要在事后对视频记录进行回放并进行人工分析。耗时耗力,成本高而效率低。近几年,DSP在智能视频监控系统方面的应用不断完善,正在逐渐取代传统的模拟非智能系统。 iSuppli公司2006年的一份分析报告曾指出,IP视频监控系统市场到2010年将增长近十倍。 IP监控的创新技术之一是“智能摄像机”,它拥有强大的数字信号处理器,能探测威胁并触发自动响应。可见,DSP芯片是智能监控的核心。 3.1.3基于DSP的语音实时变速系统在外语多媒体教学中,要求对语速进行快慢控制,以适应不同程度学生的需求。然而,传统的语音变速产品往往在教师改变语速的同时,也改变了原说话者的语调,不能达到教学的真正目的。因此,语音变速系统应当具备调整语速的同时,还需要保证原说话者语调保持不变的特点。基于DSP(TMS320C5409)的语音实时变速系统能够任意调整语音语速,达到外语多媒体教学的需求。3.2、Web简介3.2.1Web的概念WEB应用时是基于HTTP协议的,而Http协议时一种超文本传输协议,是计算机在网络中通信的一种规则。Http请求信息包括请求行、请求头、空行和消息体。从请求行里面可以得到Http的信息发送方式(方式有很多种,但通常是GET或POST中的一种),请求的URL,以及Http版本;请求头里面是一些客服端的信息,比如使用的是什么浏览器,可以接受那些类型的数据等等。Http响应信息包括状态行、响应头、空行、消息体。状态行由Http协议版本、响应状态码和响应描述组成。WEB服务器最早只能发送静态页面,为了解决这个问题,人们想到的办法是CGI通用网关接口,用于调用其他程序产生内容。但是并发量一旦比较高的时候,这种CGI就显得性能很差。不过这样的思想给后面的技术提供了思路。 Web是图形化的和易于导航的(navigate): Web 非常流行的一个很重要的原因就在于它可以在一页上同时显示色彩丰富的图形和文本的性能。在Web之前Internet上的信息只有文本形式。Web可以提供将图形、音频、视频信息集合于一体的特性。同时,Web是非常易于导航的,只需要从一个连接跳到另一个连接,就可以在各页各站点之间进行浏览了。 Web与平台无关:无论你的系统平台是什么,你都可以通过Internet访问WWW。浏览WWW对你的系统平台没有什么限制。无论从Windows平台、UNIX平台、Macintosh还是别的什么平台我们都可以访问WWW。对WWW的访问是通过一种叫做浏览器(browser)的软件实现的。如Netscape 的Navigator、NCSA的Mosaic、Microsoft的Explorer等。 Web是分布式的:大量的图形、音频和视频信息会占用相当大的磁盘空间,我们甚至无法预知信息的多少。对于Web没有必要把所有信息都放在一起,信息可以放在不同的站点上。只需要在浏览器中指明这个站点就可以了。使在物理上并不一定在一个站点的信息在逻辑上一体化,从用户来看这些信息是一体的。 Web 是动态的:最后,由于各Web站点的信息包含站点本身的信息,信息的提供者可以经常对站上的信息进行更新。如某个协议的发展状况,公司的广告等等。一般各信息站点都尽量保证信息的时间性。所以Web站点上的信息是动态的。经常更新的。这一点是由信息的提供者保证的。 Web是交互的:Web的交互性首先表现在它的超连接上,用户的浏览顺序和所到站点完全由他自己决定。另外通过FORM的形式可以从服务器方获得动态的信息。用户通过填写FORM可以向服务器提交请求,服务器可以根据用户的请求返回相应信息。 3.2.2工作原理当你想进入万维网上一个网页, 或者其他网络资源的时候,通常你要首先在你的浏览器上键入你想访问网页的统一资源定位符(Uniform Resource Locator),或者通过超链接方式链接到那个网页或网络资源。这之后的工作首先是URL的服务器名部分,被名为域名系统的分布于全球的因特网数据库解析,并根据解析结果决定进入哪一个IP地址(IP address)。 接下来的步骤是为所要访问的网页,向在那个IP地址工作的服务器发送一个HTTP请求。在通常情况下,HTML文本、图片和构成该网页的一切其他文件很快会被逐一请求并发送回用户。 网络浏览器接下来的工作是把HTML、CSS和其他接受到的文件所描述的内容,加上图像、链接和其他必须的资源,显示给用户。这些就构成了你所看到的“网页”。 大多数的网页自身包含有超链接指向其他相关网页,可能还有下载、源文献、定义和其他网络资源。像这样通过超链接,把有用的相关资源组织在一起的集合,就形成了一个所谓的信息的“网”。这个网在因特网上被方便使用,就构成了最早在1990年代初蒂姆伯纳斯-李所说的万维网四、分布式在线监测系统构成 针对现行煤矿的主控室与各个监控点之间的距离较远,监控点比较分散,监控点之间的距离也较远这一问题。本文提出可一种通过Internet网络连接Web服务器,PC与现场DSP来实现远程的煤矿监测系统。系统具有结构简单,开发周期短,实时性强,可扩张性好,并且能够长期的稳定运行等优点。本文以中心服务器与现场监控站和远程客户端相配合,提出了实现对现场设备进行远程实时监控的分布式监测系统。监测系统由DSP现场监控站、上位监测机、CAN总线、中心服务器及远程客户端组成1如图所示。现场监控制控站由TMS320LF2407A DSP芯片与挂接在其上的各种传感器、执行器等组成。现场监控站负责完成现场数据的实时采集和控制、报警、故障诊断、执行用户的指令等,经CAN总线与上位监测机进行交互。上位检测机能实现数据的实时显示和存储,并通过WinsSocket控件与数据库进行通信。中心服务器提供数据服务,负责管理所有客户端和现场的通信,实现查询数据;保存现在发来的历史数据和一些故障数据,报警数据,设置数据等,返回用户服务器的查询结果。客户端与WEB主业方便的查看现场的状态,设置,管理和控制现场。五、在线监测的工作原理5.1 上位监测机与DSP用CAN实现通信TMS320LF2047内嵌的CAN模块,是一个完全的CAN控制器,支持CAN2.0B协议。本文通过总线接口芯片PAC82C250,实现F2047与CAN总线的通信。将CAN控制器的个引脚CAN-TXD和CAN-RXD通过高速光电隔离6N137接到收发器PCA82C250上,即可实现向CAN总线发送和接收数据的功能2。如图2右上方所示。上位监测机通过CAN接口卡与CAN进行通信。CAN总线的通信电路主要包括以下的几个部分:MCU控制部分、CAN控制器、光耦隔离器、CAN收发器等芯片组成。其中MUC主要是控制SJA1000的初始化,光耦隔离器主要用于CAN节点的隔离,以保护CAN控制器,CAN收发器是CAN控制器与CAN总线的接口器件,对CAN总线以差分式发送。CAN总线通信电路的设计主要实现的是CAN标准结构中的数据链路层和物理层。这是本设计系统的核心部分,本节就将分为2部分:MCU和发电路来具体的阐述CAN总线通信电CAN控制器连接电路、带光耦隔离的CAN收路的设计。5.2 上位监测机与数据库服务器用Sockets通信数据库服务器与上位监测机(简称工作站)采用windows sockets 通信机制进行实时数据通信。Sockets是windows网络编程接口的规范,提供了通信端点的一种发送和接受数据的机制。工作站和服务器的连接方式可以采用TCP/TP连接,服务器监听线程监听特定的端口,在接到工作站的连接请求时做出响应,建立一个点到点的连接,建立连接后的工作站和服务器就可以通过这个连接进行通信,服务器可以采集不同监控点的现场信息服务器对端口的监听以及数据传输可以用sockets技术实现。数据通信过程的流程图如图3所示。服务器首先启动,通过条用sockets建立一个套接字,然后调用bind将该套接字和本地网络地址联在一起,再调用listen使套接字做好监听准备,规定其请求队列长度,用于限制请求的个数之后调用accept来将接收连接。客户端在建立套接字后可调用connect和服务器连接。连接一旦建立,哭护短和服务器就可以通过send和receive来发送和接收数据。等到数据发送完毕,用close关闭套接字。5.3 客户端用B/S模式访问数据库服务器要实现的远程在线监测,远程客户端必须通过Internet获得现场的各种信息,同时又能够通过Internet(或Internet)查询数据库中的数据。远程客户端通过B/S模式与数据库进行交互。B/S模式的信息系统通常采用三层结构:“浏览器WEB服务器数据库”。当浏览器发出一个HTTP请求时,web服务器响应这一请求,调用相应的引擎释放被申请的网页文件,若遇到的是active X控件,则启动相应的active X控件。借助于ADO吉SQL语言访问数据库,并将其运行结果生成相应的HTML语法成分,于文件中原有的文本和HTML标记一起组成标准的HTML页面返回至客户端浏览器。六、监测系统设计6.1 DSP监控站硬件设计现场监控站采用TM320LF2407A芯片,开关量采集由IOPA口输入;开关量输出由IOPB口控制。环境参数(瓦斯浓度,一氧化碳浓度,温度等)经智能传感器后,进入采样保持、电器隔离单元,经F2407A片内2个8通道10位A/D转换器转换后保存在缓冲区,供DSP程序处理。机电设备运行状态信号(例振动信号)经程控滤波和放大送入DSP。开关量(电机开关,供电电源开关的状态,风门等)隔离后送入DSP。F2407A芯片可通过I/O接口接入LED指示灯、3*3键盘、RAM芯片等,还可通过SCI串口接液晶显示,如图2所示。6.2系统软件设计6.2.1上位机软件设计思想结合无线网络监测系统的特点,从用户的角度出发,本软件的设计主要考虑到有以下几点:(1)界面的设计要有统一的风格本软件的界面设计以简单明了的按钮控件显示不同的系统功能,即单击不同的按钮可以查看不同的系统功能,如查询历史数据、设置车载终端的工作模式、查看具体参数曲线图等。这样就保证了用户使用时目的明确、容易操作。(2)功能要按模块化编程实现本软件把功能进行分类设计,可以分为服务器设置模块(包括服务器的打开和关闭)、端口号模块、查询数据记录模块(以文本形式保存的数据)、查询历史日志模块、查询历史数据模块、设置工作模式模块等。把各个功能分别作为相对独立的模块编程实现,这样的模块化设计使程序易于扩展和维护。(3)用户的操作要简单、容易、实用、人机界面要友好商业化的软件不仅要实现最基本的功能,而且操作界面要简单、清晰、美观,这样不仅能节省用户熟悉软件操作的时间,而且会为用户带来视角和心里上的享受。同时界面的设计需要尽量符合物探人员使用的习惯,对话框的提示要使他们容易理解接受,尽量使用没有歧义的文字,专业术语的使用要符合国家标准。(4)要具有一定的通用性由于软件开发时和实际的运行情况总有一些差异,所以,要保证本软件具有一定的通用性,尤其是参数服务器设置部分和数据库访问部分,必须保证很好的灵活性和通用性。软件的运行环境不局限于某一特定操作系统和硬件环境,可挂靠在多个操作系统和不同的计算机硬件环境中运行,使用户具有一定的自主选择权,可根据用户使用的操作系统和硬件环境来配置,这样就要求在软件开发时,不要使用那些只针对某个系统的特定函数或代码,使代码尽量具有通用性,跨平台性。 (5)对数据库的访问要尽可能的快速对实时数据库一定要保证数据的实时性和正确性;对历史数据库的访问要使用快速、简单的访问方法,保证数据的正确性和可靠性。(6)要求整个软件稳定可靠不能轻易出现错误和异常,如死机、连接中断、系统死锁等,软件要有一定的容错能力,一定的异常处理手段,不会因为用户的简单误操作而轻易终止接收数据过程或退出程序系统等;当然程序的运行不可避免地会发生一些错误,有的是外部的错误,有的是程序本身的错误。所以,只要有错误发生就进行错误处理,使其他程序能继续正常地运行。本软件最终要实现接收车载终端发送的无线网络监测数据、数据处理显示、控制车载终端的工作模式、设置服务器的状态等功能。6.2.2上位机软件界面设计原则Windows通用图形界面的出现,使计算机用户不必通过专门的学习就可以得心应手地使用各种Windows的软件。不仅如此,它还是程序设计者在设计Windows程序界面时所必须遵循的标准,这在很大程度上减轻了程序设计者的负担,使他们能够把主要精力放在问题的求解和实现上。本课题在设计软件界面的时候做到了以下几点:(1)界面设计具有相同的风格,都是采用对话框的形式来实现各种功能,且采用同一色调,用户使用起来比较直观方便。(2)为了达到让
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