基于物联网的计算机监控系统设计与开发

封帅博

关键词 物联网 计算机监控系统 设计 开发

基于物联网的计算机监控系统设计应重点进行整体架构、通信网络监控软件的设计，开发数据库系统与数据读取处理模块、报警模块等，以提升计算机监控系统运行水平，充分发挥物联网技术在计算机监控系统设计开发中的作用。

1物联网

物联网就是进行物物相连的网络系统，物联网技术将各类感知技术相互整合，通过传感器技术实时性采集数据信息，将网络信息技术作为载体，开发相应的物联网系统，使得物体和物体之间、人类和物体之间进行通信，以互联网属于基础部分与核心部分，通过互联网将物体实时信息准确传递，拓宽信息交互范围。同时，物联网还具备智能化处理性能，不仅可以进行传感器连接，还能有效进行物体控制，对各种类型的信息内容都能有效分析和处理，确保能够满足应用要求[1] 。

2基于物联网的计算机监控系统设计

2.1系统架构设计

基于物联网的计算机监控系统设计过程中应重点进行系统整体架构的设计，遵循实时性、可靠性、扩展性、经济性的基本原则，采用DCS 技术确保系统能够进行集中化管理与分散性控制，在各个监控的区域设置数量、规格、性能符合标准的设备，确保对每一类对象都能严格监督，利用现代化的通信技术和设备、系统等传输相关的数据信息，借助应用软件集中化进行感控装置的管理。在此过程中，感控装置可以利用有线技术、ISM 无线技术与红外技术等准确采集监控数据信息，有效控制对应器件，通过CAN 总线和应用软件相互进行数据的交互，利用GSM 模块发送报警信息，通过互联网技术实时性、远程性进行系统的控制。在整体系统框架中主要分为远程访问与控制层次、报警管理层次、数据库管理层次、统计分析层次、权限管理层次。其中，报警管理层次主要是报警等级的设置、报警处理;统计分析层次是对历史数据信息、实时性数据信息进行分析，做好数据报表的处理工作;权限管理层次则是进行用戶权限方面的管理、系统参数与监控对象参数的设置[2] 。

2.2数据感控装置设计

基于物联网的计算机监控系统中数据感控装置位于感控层，能够有效进行各类信息的感知，通过信息感知类型和控制类型的设备达到预期的工作目的。为确保计算机监控系统中的数据感知装置应用效果，建议采用现代化的智能芯片、传感器技术，开发设计各类智能化的传感器件，组成多元化的传感网络系统，完善数据感知功能、数据采集功能、设备控制功能，健全数据感控的数据采集模块与设备控制模块。

（1）数据采集模块设计数据感知装置中的数据采集模块主要设计合理的采集措施：其一，自助进行采集措施和模块的设计。自主研发设计的数据采集模块可以将mcu 设置成芯片的部分，在芯片中设计A/ D 转换模块，通过CAN 总线通信的形式采集电压数据、电流数据、温度数据、湿度数据、功率数据等，同时采用超声波采集模块与微控芯片技术完善测距功能，便于采集测距的数据信息[3] ;其二，购买数据采集模块，按照计算机监控系统的应用需求、功能需求等，购买市场中符合要求的数据采集模块，增强数据采集效果。

（2）重点设计设备控制模块由于以物联网为基础的计算机监控系统是利用感控层设备实现，设备控制模块的控制功能，并且应用层的软件可通过CAN 总线等通信技术发出控制命令，因此应按照物联网背景下计算机监控系统的实际情况设计设备控制模块。其一，自主性进行设备控制功能的设计，利用先进的无线类型和有限类型技术措施进行处理，通过数据传输的系统将各类命令传送到模块内部，之后模块会对感知层次的设备进行有效控制;其二，可以购买市场领域中符合计算机监控系统运行需求的设备控制模块，如购买现代化的继电器控制模块，不仅能够读取继电器设备运行状态的数据信息以及对继电器设备的动作进行控制，还能采用有线通信网络的控制方式，增强数据信息采集的稳定性和精确度。自主研发设计的设备控制模块只需要利用串口通信线路就能够采集控制数据信息，数据信息采集的误差度低，因此建议在使用物联网技术设计计算机监控系统的过程中进行设备控制模块的自主研发设计。

（ 3）通信网络系统设计基于物联网的计算机监控系统中网络层次应用作用在于为感控层次与应用层次提供通信服务，为增强通信网络系统的应用效果应做好以下设计工作：其一，合理设计远程通信功能，采用现代化远程通信软件，利用互联网进行远程访问，只需将远程通信软件安装在服务器上，即可利用现代化的浏览器设备全面查询各类信息内容和数据内容;其二，应重点针对传感器节点进行设计，可将CAN 总线设置在传感器节点通信系统中，实现串行通信、双向通信和多点通信[4] 。

3基于物联网的计算机监控系统开发

3.1监控软件开发

采用物联网技术进行计算机监控系统的设计，应开发现代化的监控软件，确保监控软件直接面向系统管理工作人员、远程用户提供服务，直观性显示感控层设备数据信息，准确反映感控层设备的运行状况。

（1）重点开发客户端软件

此类软件属于整体系统中为人员提供操作服务的重要部分，在实际开发期间，应确保整体的软件具备操作便利性的优势，所有的功能非常简单。首先，客户端软件应具有动态化展现数据信息的功用，其中的串口通信部分、通信的线路部分能够向下位机设备发送各类数据信息方面的请求，动态性进行信息的采集。其次，客户端软件应具备历史数据信息查询功能、显示功能与报表导出功能，软件系统能够按照各类请求内容进行数据的查询，通过图表和折线图等各类方式等显示历史数据信息，将用户所需要的数据信息导出到表格内，便于用户进一步分析处理数据。最后，客户端软件应具备系统参数的设定功能，可按照各类工作环境选择感控层模块，明确通信方式和协议，设定相应的系统参数、修改管控层器件的工作参数[5] 。

（2）数据库软件开发

基于物联网的计算机监控系统中数据库属于核心部分，合理开发数据库软件直接影响整体系统运行效果，因此在计算机监控系统开发的过程中应按照系统功能需求、数据类型和数据用途等，开发数据信息存储类型、报警类型的软件。考虑到数据库系统内部需要进行感控数据的存储，而感控的设备可以感知的数据类型、规模等会直接影响整体系统的运用范围，因此，可以按照具体的应用对象，自由选择使用各类传感器设备。而由于各类传感器设备所采集的数据信息主要就是模拟量类型、数字量类型，使用有线方式、无线方式、红外方式实现数据的采集，需要在客户端软件中调整与设定数据采集的频率，加之所采集的数据信息是实际的物理量，客户无法直接理解其含义，因此，在数据库软件中需要完善数据信息物理量转换功能，将物理量转换成为可直接理解的数值，便于准确进行数据信息的分析和处理。

基于物联网的计算机监控软件开发工作中可使用VB 软件开发语言，其具有结构化特点、面向对象的特点、模块化特点，是一种可视化的程序设计语言。

在软件开发的过程中应以C/ S 和B/ S 架构为软件架构体系，按照不同架构的适用范围和特点合理进行监控软件的开发。例如，C/ S 架构内有服务器系统、客户端系统，前者可以为整体监控软件的应用提供数据信息，后者则可以进行业务支持，两者之间能够进行信息交互，加之C/ S 架构具有独立客户端，能够加快系统数据信息处理的速度，具有一定的信息交互优势。而B/ S 架构的应用通常是使用一对多的模式或多对多的模式，可通过TCP / IP 开放性协议开发软件，但是数据信息传输的安全性比C/ S 架構低。因此，基于物联网的计算机监控系统开发过程中应使用C/ S架构的形式开发监控软件。

3.2数据读取和处理功能开发

基于物联网的计算机监控系统开发的过程中，合理进行数据读取和处理功能的开发势在必行，从而实现功率数据、开关量数据等读取、预处理。

（1）数据读取功能开发若物联网感知层的数据信息主要是利用自主设计的智能化传感器节点采集处理，就要利用CAN 总线网络处置，通过数据传输的协议接收感控层的数据信息。若数据信息是来源于数据采集的模块，就应先进行ActiveX 控件的加载，之后将控件设置在程序界面内，如代码：EDA9015. OpenPort （ Val （ TXTpORT）， InputMode，Btl），EDA 模块串口设置EDA9015. HEX _ ReaDdata Val （ TxtAddress ）， Val（TxtLc），EDA 通信模式其中，HEX_ReaDdata 主要是采用十六进制的通信方式，两个参数分别是模块地质和采集量程。在此过程中，如果Val（TxtLc）是1，那么就代表所读取的类型属于电压数据值，范围是0V～1V;若数值是20，那么就代表所读取的类型是电流数据值，范围是0A ～ 20A。

如果选择不同的模块，简单进行程序代码的更改即可完成数据的采集操作。但是需要注意，EDA 电流、电压数据采集模块在实践过程中的数值是所读取数值的两倍，同时需通过CAN 总线网络传输所采集的数据信息。

（2）数据处理功能开发由于数据采集功能所收集的信息主要是电压类型和电流类型的数值，相关人员很难全面、快速掌握信息所表达的内容，所以在整体系统开发期间，需要开发设置能够进行简单处理数据的系统，在数据收集之前可以预先标定其中的内容，系统按照数值的标定情况做出动作。例如，EDA 数据采集模块所获得的信息内容是电流类型的指标，需要在其中设置传感器设备，便于准确、全面检测分析温度数据信息，如果在其中的信息内显示数据是7.652mA，但是此类数据并非用户所需要的温度数据值，因此需要进行数据信息的预处理，按设置温度和电流的转换公式Tme =I?6.25-45（℃ ），在数据采集之前将数据标定成为6.25，通过?45 可以将温度数值转变成为2.825℃。当前，在EDA 数据采集模块应用的过程中，可以进行电流模拟量、电压模拟量的一次函数处理和二次函数处理，能够满足用户的数据采集和处理分析的需求。

3.3CAN 总线通信功能开发

当前，我国在汽车方面、医疗方面与工业自动化发展领域已经开始重点使用此类技术，能够支持一对一工作方式、一对多工作方式与广播工作方式。由于在基于物联网的计算机监控系统设计中使用的是CAN 总线技术，能够确保高优先级数据信息优先进行传输、低优先等级数据信息暂时停止传输，按照技术应用的此类特点可优化改善下位机设备的布局形式，利用低地址即高优先级的等级处理重要数据节点，保证重要数据信息能够优先传输。

为充分发挥CAN 总线技术的作用，应积极开发相关的通信模块，使用CAN2.0B 版本的通信协议，其中涉及的帧格式主要是11 位标准类型、29 位扩展类型。通信功能开发的过程中，应最先选择应用11 位的标准类型帧格式，通过短帧进行数据信息的传输处理，每一帧的有效字节数量在0～8 个之间，而由于每一帧的字节很短，所以不会轻易受到外界各类因素的干扰、影响，并且每一帧结尾的部分还能自动进行校验处理，可以降低数据传输问题的发生率，一旦某个节点发生了非常严重的错误，就能够自动化将错误节点关闭，不会对其他节点的正常应用造成不利影响。在应用总线通信技术之前，还需对系统全面进行初步处理，根据模块的类型、通信状况，科学设置验收类型和掩蔽类型的码值，然后配置相应的寄存器，主要为：0X00000000 和0XFFFFFFF，如果隐蔽码值是1，那么就代表忽略个位滤波数据值，因此这个设置代表可以接受全部数据信息。在此过程中，波特率的使用需要选择所有信息全部接收的措施，同时配置正常的工作模式。

3.4报警功能开发

报警功能指的是利用某些频率实现报警监测的目的，一旦有报警信息就能立即发出警报动作。在开发报警模块的过程中，应预先在报警提醒的模块内设置来源信息、动作信息、等级信息、内容信息等，软件可以自动化进行前期设置参数和监测数据内容的对比研究，如果发现数据超出了参数或是低于参数，就可以按照具体的风险等级情况做出相对应的报警提醒。在GSM 短信模块开发的过程中，应将其当作报警模块中的核心组成部分，GSM 模块可准确调制所接收的数据信息，通过信令通道发送信息，在发送短信期间可利用信令通道直接创建连接，将短信内容发送到预先设定的短信服务中心，最后发送给目标用户，做出相应的处理。

4结语

在基于物联网的计算机监控系统设计的过程中，应做好系统整体架构的设计、数据感控装置的设计、通信网络的设计等工作，同时须按照计算机监控系统的特点和情况，开发报警模块、监控软件，以增强计算机监控系统的应用性能。