基于计算机网络技术的远程监控系统应用

滕伟宁

（广西物流职业技术学院，广西 南宁 530007）

0 引 言

目前，计算机网络技术在监控领域得到了迅速推广和应用。计算机网络技术改变了远程监控系统的底层控制结构，通过构建更高性能的分布式监控体系，不仅可以满足异地控制要求，而且可以完成更大范畴的监控资源共享，便于管理人员远程干预现场，实现设备的远程维护。基于此，研究以计算机网络技术为基础的远程监控系统具有非常突出的现实意义。

1 基于计算机网络技术的远程监控系统应用需求

1.1 安全性

安全性是基于计算机网络技术远程监控系统应用的首要需求。根据计算机网络技术的开放性特点，系统应具备拒绝非法用户连接操作的特性。在用户登录时，系统服务器自动完成用户信息与数据库内存储信息的比对，拒绝信息比对不一致的用户登录。同时系统可以在完成发送命令加密的基础上，比对服务器解码后命令与命令表的一致性，拒绝不准确的操作命令。

1.2 准确性

对于基于计算机网络技术的远程监控系统而言，需要满足准确监控要求，借助数据流图阐释监控内容，或者用结构化语言、判定树与判定图表示数据流的交换。同时根据作用、数据行为序列结构在目标软件系统需求引导下进行实体行为准确标识，确保接口、模块协调一致，同时模块之间接口冗余度、复杂度更低[1]。

1.3 高效性

基于计算机网络技术的远程监控系统应用时涉及网络延迟、仪器设备延迟以及路径延迟等多种延迟。其中，网络延迟与路径延迟不以人的意志为转移。为了满足系统运行的高效性要求，技术人员需要从减少命令数量、减少网络内传输数据量等方面进行操作，如在用户终端完成测试结构的计算与分析等。

2 基于计算机网络技术的远程监控系统应用框架

搭建基于计算机网络技术的远程监控系统应用框架时，技术人员应根据安全性、低能耗、简洁化以及经济性原则选择适宜的操纵界面，搭建科学的人机交互结构。计算机网络技术支撑下的远程监控系统能够实现数据自动采集、存储管理、远程传输、分析处理以及网络发布等功能，在逻辑结构上包括现场数据采集与远程传输、基于Web的数据管理与应用、服务器端数据接收与存储等部分，各部分组成如图1所示。

图1 计算机网络技术支撑下的远程监控系统应用框架

现场数据采集与远程传输部分由汇聚节点、带有物联网传输终端的嵌入式系统构成，负责从节点端进行现场数据采集，并经无线通信技术将现场采集的数据发送至主节点，经主节点向嵌入式系统传递，最终经通用分组无线业务（Gerneral Packer Radio Service，GPRS）网络与计算机网络对接，完成数据向远程数据监控中心的发送。基于Web的数据管理与应用部分主要运行于Web服务器，基于ASP.NET动态网页技术与Visual Studio.net 2018开发工具、C++语言开发而成的浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）模式，用户可以经客户端浏览器访问Web程序并读取SQL Server数据库内的实时数据、历史记录，同时根据需要下载相应内容[2]。

3 基于计算机网络技术的远程监控系统应用实现

3.1 硬件配置

基于计算机网络技术的远程监控系统硬件功能实现需要在通信电源配置的基础上，配置具备防火墙/虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）功能的安全接入网关、网闸、支持无线功能的外置式光纤调制解调器与用于过程控制的OLE服务器设备[3]。根据现场实际情况，可以选用光纤到户（Fiber To The Home，FTTH）、非对称数字用户线路等方式接入公网，为安全接入网关与公网连接提供枢纽，并在核心区防火墙与虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN） 之 间 建 立IP Sec VPN通信链路。经公网向核心区数据服务器单向传输采集数据，配合现场、核心区多级网闸摆渡完成通信链路命令包的安全隔离，摆脱线路干扰，确保上下行不对称传输带宽下远程数据传输的稳定性。除此之外，技术人员可以直接借助具有防火墙/VPN功能的安全接入路由器完成固定IP与公网的连接，在核心区之间建立安全的通信链路，由核心区远程诊断操作站经公网访问现场网络，同时经现场完成通信链路命令包物理隔离，并经核心区防火墙完成通信链路命令包的安全过滤。

在网络配置的基础上，技术人员应根据远程数据收发、处理、协调以及调度要求进行采集端硬件配置。采集端硬件为无线传感器（含Motolola实验板GIMO-3、JN5139芯片、NodeBuilder的LTM-10模块）和LonPoint DO输出节点，可自动完成工作状态实时采集或周期采集，同时根据动态路由协议将采集信息传输给上级计算机。传感器结构为星型拓扑结构，主节点为全功能设备（Full Function Device，FFD），从节点则为简化功能设备（Reduced Function Device，RFD）。而在服务中心，可根据需要同时连接若干模拟传感器，将传感器收集到的信息经网络定时发送到汇聚节点，并经无线网络、Internet传输给远端[4]。

3.2 软件设计

基于计算机网络技术的远程监控系统软件功能实现需要在Java编程语言内利用超文本标记语言（Hyper Text Marked Language，HTML）对远程监控数据格式、短消息编码、命令进行设计。在基于计算机网络技术的远程监控系统运行过程中，系统配置后可加电启动，等待命令加入时钟；管理员则可以经服务器发送启动命令到网关节点，在网关节点符合启动要求后完成串口初始化[5]。在要求延迟时间内加入网络参数获取短地址信息，根据节点类型配置本地链路地址，并向网关节点申请全局单播地址网络前缀，将配置参数传输到服务器数据库。在采集周期内，将节点采集信息实时汇聚到数据库端，以数据包方式传递到服务器。

3.3 功能实现

3.3.1 监 视

在监视功能实现后，管理员可以完全掌握被监视对象的历史运行状态、当前运行状态，并根据参数设置对被监视对象运行过程进行管理，避免被监视对象运行失控。管理员可以同时监视多个对象的运行状态画面，轮循显示16个及以上被监视对象的实时操作，及时发现被监视对象运行异常情况。管理人员也可以自定义监视选项，仅监视部分对象的部分操作，提高监视效率。

3.3.2 控 制

在控制功能实现后，管理员可以完善规范被监控对象运行过程，并根据需要对被监控对象运行流程进行限制，如限制被监控对象访问行为、封堵被监控对象上网端口等。此外，还可以对全部硬件设备禁用红外线、光驱与蓝牙，确保被监控设备规范运行。

3.3.3 管 理

在管理功能实现后，管理员可以对全部被监控对象进行远程管理。例如，管理员可以对被监控对象的全部文件进行远程复制、重命名、剪切、删除、下载以及上传等操作；对被监控对象进行远程重启、关机或查看窗口列表、关闭窗口、关闭进程等操作。与此同时，管理员还可以对被监控对象的周期运行效率进行汇总，直观了解被监控对象运行频率、时长，并以饼图或柱形图表示，为制定管理方案提供依据[6]。

4 基于计算机网络技术的远程监控系统应用场景

4.1 海上测控

海上测控是针对船舶及相关设备的监测控制，基于船舶在塔标校期间对塔上设备点频切换、增益控制、应答/信标切换、电平调整以及相应标志灯开/关等内容的实时控制需求，可以采用计算机网络技术支撑下的远程监控系统。该系统独立于其他系统，传输带宽较高、隐蔽性较好且抗干扰性较强，可以在较宽频率范围内发射无线电信号，并将发送端、接收端分别简化为调频与扩频、解扩与解调。此时，接收端产生伪随机码序列，接收信号内伪随机码序列可满足精确同步要求[7]。基于摆脱天线波束、作用距离限制的要求，可以利用标校网络对外服务代替移动通信固定点对点服务，即将通信网卡插入船舶上计算机，与塔上计算机构建无线通信网，满足船上计算机与塔上计算机的信息交互需求。此外还可以将普通网卡接入办公自动化局域网，隔开无线通信网与办公自动化局域网。相关人员可以登录基于Windows Server 2016中文操作系统的标校网站，结合SQL Server 2016 数据库系统对塔上标校设备进行控制，并在局域网点对点通信软件上实时显示标校过程中的设备状态[8]。

4.2 环境监控

在环境监控场景中，通过分步骤集成软件与硬件，可以根据传感器配置情况远程监测1个主节点和若干从节点的参数。用户仅需登录网页浏览器就可以浏览相关数据，并借助数据库远距离调用、在线图表分析等功能获知各环节因子随时间变化的趋势与空间分布情况，诊断环境适宜程度，为现场环节控制提供远程咨询服务，实现环境的精准化管理[9]。

4.3 通信电源监控

计算机网络技术支撑下的远程监控系统为通信电源监控提供了充足支持，可以对智能开关电源运行状态进行实时监测，并针对异常状态发出报告，如开关跳闸等。同时执行监控中心命令进行智能开关远程控制，确保监控交流配电盘电压、电流稳定。在实际应用中，监控系统的运行依赖于市电电源，可以实时采集被监控系统的信息数据，将采集信息传递给上级计算机。在上级计算机内根据设备历史监测信息完成被监控设备运行状态的全面分析，及时报送告警信息，并根据上级计算机控制命令进行被控制设备信息数据的配置和相关文件的刷新[10]。

5 结 论

基于计算机网络技术的远程监控系统主要用于远端监视控制，包括远程控制设备、监测被控设备、完成设备远程操作维护等。为了实现远程监控功能，技术人员应选择适宜的计算机网络技术，以视频图像为反馈模式制定数据传递间隔机制，并根据运行需求进行系统升级。根据网络监测要求，借助消息模拟技术将信息运算分析结果反馈到系统场景中，提高应用程序的运行效率。