B/S模式雷达远程监控系统设计

张怀才，姚振东

（成都信息工程学院，四川 成都 610225）

0 引言

X波段小型天气雷达在天气预报和灾害性天气预警、监测、跟踪以及灾情评估等方面发挥着重要作用。美国在“Weather Radar Technology Beyond NEXRAD”报告中指出，X波段近距离(100 km以内)小型雷达具有更好的降水物探测能力和更好的结果，不会产生象大功率长波长雷达由于地球曲率造成的远端偏高空资料（低空无法探测）的缺陷[1-2]。同时，在民航机场的天气保障中，这种雷达仍然是很好的选择[3]。

然而，作为与雷达系统交互的运行控制的软件系统多为本地控制模式，虽能满足用户的一般要求，但随着工控系统对网络化控制需求的日益提高，雷达系统的运行控制亦须向网络化方向迈进[4]。本系统设计是在参考综合气象观测站的发展历程的基础上，基于雷达运行控制的便捷性要求而提出的。众所周知，计算机技术和网络技术的不断发展带动了大型设备的监测技术的深远变化,并逐步向实时、远程和网络化的方向发展。C/S(Client/Server，客户端/服务器)和B/S(Browser/Server，浏览器/服务器)是现有的远程监测系统的主要模式。其中，B/S模式的监控系统中，用户工作界面是通过浏览器来实现，因此具有很好的跨平台性；而主要事务逻辑在服务器端实现，这就使得维护人员就可以把主要精力放在服务器的更新维护上，而不必像C/S模式那样重新协调客户端。因此，目前基于Web的B/S模式的远程实时监控系统是工业自动化领域研究的热点问题和发展方向[5-6]。文章在参照综合气象观测站发展规律的基础上，通过引用工控领域的远程控制方法，最终初步实现了雷达系统监控的网络化。

1 系统框架与功能简介

基于Web的雷达远程监控系统由客户端和服务器两大部分组成。客户端用于完成人机交互，功能之一是接收用户的操作请求并发送至服务器；功能之二是接收服务器端发来的数据并给与实时动态显示；服务器端则用于响应客户端的操作请求，调用相应的Web服务页，通过协调USB接口和数据库系统获取用户请求的基数据，之后完成对基数据的封装，将最终的可伸缩矢量图形（SVG，Scalable Vector Graphics）格式的数据发送给客户端。客户端与服务器的基本通信通过Windows Server 2003自带互联网信息服务（IIS，Internet Information Services）互联网信息服务器完成，IIS是用户与雷达监控服务器信息沟通的桥梁。雷达数据的生成与用户指令的执行暂时由雷达数据仿真版实现。整个系统框架如图1所示。

图1 系统框

2 系统模块的实现方法

2.1 系统的客户端实现

用户通过客户端完成对雷达系统的远程监控。客户端负责接收用户的雷达操作指令，并对其加以处理发送至服务器；服务器响应了用户请求之后，将 SVG格式的回波数据、方位数据等发送给客户端，之后客户端脚本程序利用文档对象模型（DOM，Document Object Model）接口对这些实时数据进行动态处理，通过改变SVG中界面元素属性进行实时刷新显示，使客户端通过浏览器就能实时监控雷达设备的数据扫描以及工作情况。客户端工作过程如图2所示。

客户端脚本程序使用Javascript设计，Javascript是一种基于对象和事件驱动客户端脚本语言，并且具备一定的安全性。同时，Javascript广泛用于客户端Web开发，常用来实现HTML网页的动态交互功能[7]，比如响应用户的各种操作等。其主要操作流程如图3所示。

图2 客户端组成

图3 Javascript工作流程

客户端开发主要使用 SVG技术。与位图不同,SVG图不是用大量的单个像素建立图像,而主要通过数学公式对物体形状描述,从而记录图形信息,并根据图形信息进行绘制。它是一种基于XML文档的开放的矢量图形描述语言,用于描述二维矢量图形以及矢量与点阵混合图形的标志语言。SVG定义了六种基本形状以及一些绘图指令,包括直线、斜线、圆弧和贝塞曲线等绘图路径指令,这六种基本形状和路径根据需要进行排列组合,就可以完成所需监控界面的绘制[8]。

SVG元素是指示如何绘制图像的一些指令,而SVG阅读器则用于解释这些指令，并把SVG图像在指定设备上显示出来,同时 SVG可以使用样式表CSS、Script脚本和DOM进行控制。SVG作为新一代的图形处理技术主要优势如图4所示[8]。

图4 SVG技术优势

2.2 系统服务器平台的搭建

雷达系统服务器是在IIS平台上搭建完成的，IIS是一个World Wide Web server，雷达用户与系统服务器的基本网络通信都是由 IIS完成的。另外，IIS是Windows Server2003系统自带的网络开发平台，就使得整个系统的开发成本较低，便于推广和应用。本设计中，服务器端主要用于响应客户端的操作请求，调用相应的Web服务页，通过协调USB接口和数据库系统获取用户请求的基数据，之后完成对基数据的封装，将最终的SVG格式的数据发送给客户端。Web服务程序主要由数据采集服务程序、方位帧服务程序以及回波数据服务程序三大部分组成。数据采集服务程序通过USB接口控制雷达数据仿真板，下达扫描命令，上传回波数据，并将相应数据按照一定规则存放至数据库中；方位帧服务程序和回波数据服务程序则负责从数据库系统中读取方位信息以及回波信息，完成数据封装后按照扫描顺序发送给客户端。三大服务程序协调运行，根据客户端的用户请求，完成雷达数据的采集、存储和分发等工作，服务器平台结构如图5所示。

图5 服务器端结构组成

2.3 系统后台数据库设计

本系统以SQL Server 2000为平台进行数据库的设计。在雷达运行控制服务页的协调下，数据库向上为雷达系统服务器提供实时数据，向下读取雷达数据仿真板的雷达基数据，并按一定的格式存放在相应的数据表。考虑到系统的规模和实时性要求，选择了数据库系统与雷达系统服务器集成在一起的开发方式，这样当服务器要访问数据库时，只需访问本地磁盘上的数据文件即可，提高了系统的存取雷达基数据的速度，进而保证了雷达系统远程监控的实时性。

3 实验与结果分析

遵循上述论文中系统各部分的实现方法，按照先模块后系统的调试思路，逐个调试成功后，最后进行系统联调，雷达用户远程监控画面如图6所示（PPI扫描四分之一圆周时的图像）。

图6 系统运行结果

图6中右下角三角符号为雷达扫描的开始/停止按钮，处于水平位置的线为雷达扫描线。点击开始按钮，扫描线以一定的速率旋转，数据仿真板产生的PPI回波数据动态显示在扫描线扫过的范围，实现了雷达系统的远程监控。本系统经过多次测试，表现出较好的稳定性。

4 结语

本系统结合基于合众达 SEED_DEC2812开发的雷达数据仿真板，在 VisualStudio2008的ASP.NET平台上利用C#语言、SVG技术以及SQL Server2000数据库，实现了基于Web的B/S雷达远程监控系统，初步实现了雷达系统运行控制的网络化。经测试，系统对现场设备环境的监控有良好的人机交互性、可靠性和实时性。另外，B/S模式的Web远程监控系统应用前景十分广阔，在广泛的工业领域中实现信息网络和控制网络融合，达到真正意义的远程监控，对未来“物联网”的发展也有一定的现实意义[9]。

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