保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的基于嵌入式Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的基于嵌入式Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，包括數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)采集模塊、監(jiān)測顯示模塊、設(shè)備控制模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、實時報警模塊和安全驗證模塊連接。實現(xiàn)了一種低功耗、低成本、穩(wěn)定安全的設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控解決方案。本發(fā)明裝置同時連接傳感器、設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了嵌入式Web服務(wù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，可以連接入局域網(wǎng)或者Internet。用戶只需在任意一臺連接如網(wǎng)絡(luò)的電腦或手機(jī)客戶端瀏覽器上，輸入設(shè)定的IP地址或域名即可驗證登錄嵌入式Web頁面，查看設(shè)備的使用狀態(tài)，并可根據(jù)需要控制設(shè)備的開啟與關(guān)閉，從而真正實現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
【專利說明】保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的基于嵌入式Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置
[0001]本申請是申請?zhí)?201310139879.3、申請日:2013.4.22、名稱“基于嵌入式Web的
遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置”的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種基于嵌入式Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控是設(shè)備管理的現(xiàn)實需要，也是實現(xiàn)設(shè)備便捷管理和有效管理的重要途徑。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備遠(yuǎn)程管理的用戶需求主要體現(xiàn)在兩個層面:一是用戶能夠遠(yuǎn)程監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)；二是用戶能夠根據(jù)設(shè)備的運行狀態(tài)隨時控制設(shè)備的開啟和關(guān)閉。前者即為設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測，后者為設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。傳統(tǒng)的設(shè)備遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)主要進(jìn)行設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測，沒有實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，因而已無法滿足用戶更高層次的需求。而現(xiàn)有的一些設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)往往成本較高，對設(shè)備本身的要求也較高，如要求采用3G網(wǎng)絡(luò)，要求設(shè)備具有某種專用接口，或者要求設(shè)備均為采用PLC控制器的設(shè)備，等等。這些限制條件顯然限制了系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)合理，工作性能好的基于嵌入式Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控
裝直。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種基于嵌入式Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，其特征是:包括數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)采集模塊、監(jiān)測顯示模塊、設(shè)備控制模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、實時報警模塊和安全驗證模塊連接；
數(shù)據(jù)采集模塊是包含溫濕度傳感器、氣體傳感器、電壓電流檢測器的數(shù)據(jù)采集單元，實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的采集；
監(jiān)測顯示模塊負(fù)責(zé)動態(tài)地顯示裝置所采集監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息以及設(shè)備開關(guān)狀態(tài)；
設(shè)備控制模塊包括光電耦合器、繼電器，實現(xiàn)弱電控制強電；
數(shù)據(jù)存儲模塊負(fù)責(zé)將采集單元的數(shù)據(jù)按一定的時間間隔實時存儲到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，從而可以對該數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、分析與挖掘；采用MSP430的Flash存儲器作為存儲單元進(jìn)行讀取、寫入及擦除，實現(xiàn)IP地址或域名、密碼修改等配置參數(shù)信息的實時動態(tài)存儲與調(diào)用；實時報警模塊實現(xiàn)當(dāng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)測值超過設(shè)定的閾值時能夠進(jìn)行聲光報警，并可以根據(jù)設(shè)置發(fā)送手機(jī)短信及郵件提醒設(shè)備管理員；
安全驗證模塊實現(xiàn)當(dāng)用戶登錄嵌入式Web頁面時，需要提供密碼進(jìn)行驗證，驗證通過后才能查看設(shè)備的狀態(tài)或控制設(shè)備的開關(guān)，保證系統(tǒng)的安全性；
數(shù)據(jù)處理模塊通過移植μ C/0S-1I操作系統(tǒng)和TCP/IP協(xié)議棧，實現(xiàn)嵌入式Web服務(wù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置；數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)驅(qū)動數(shù)據(jù)采集單元模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并對采集單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析處理，提供給數(shù)據(jù)顯示模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示和存儲；當(dāng)接收到用戶在頁面上的操作指令時，數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)將其轉(zhuǎn)換成控制信號提供給設(shè)備控制模塊，實現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控；
數(shù)據(jù)處理模塊中有HTTP應(yīng)用模塊，主要調(diào)用TCP/IP模塊的API函數(shù)，還包括MSP430時鐘系統(tǒng)、I/O端口、CS8900A的初始化程序，以及HTTP服務(wù)函數(shù)，實現(xiàn)一個嵌入式Web的服務(wù)器網(wǎng)頁；用戶在任一能真正連接入網(wǎng)絡(luò)PC機(jī)過瀏覽器或手機(jī)客戶端上訪問嵌入式Web服務(wù)器，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備；頁面實現(xiàn)自動刷新，將采集的數(shù)據(jù)通過HTML網(wǎng)頁的形式實時顯示出來；網(wǎng)頁頁面以字符串?dāng)?shù)組的形式存儲于MSP430單片機(jī)中，MSP430單片機(jī)作為嵌入式Web服務(wù)器，PC機(jī)的Web瀏覽器通過嵌入式Web訪問單片機(jī)，讀取網(wǎng)頁頁面的內(nèi)容；系統(tǒng)初始化后首先對接收到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行類型判斷，如果收到的數(shù)據(jù)包是ICMP數(shù)據(jù)包，則進(jìn)行ICMP協(xié)議處理，返回應(yīng)答信息，用于用戶驗證網(wǎng)絡(luò)連通情況；如果是數(shù)據(jù)包是網(wǎng)頁GET請求，則將存儲在ROM中的登陸網(wǎng)頁發(fā)布出來，用戶登錄驗證成功后進(jìn)入相應(yīng)的設(shè)備控制網(wǎng)頁，用戶可以通過點擊網(wǎng)頁中相應(yīng)按鈕，驅(qū)動外接的繼電器，實現(xiàn)對遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行開關(guān)控制；系統(tǒng)完成I/O端口、開中斷、寄存器一系列初始化后即進(jìn)入HTTP服務(wù)狀態(tài)，嵌入式Web服務(wù)器開始進(jìn)入正常工作狀態(tài)；當(dāng)用戶通過瀏覽器訪問嵌入式Web頁面，嵌入式Web服務(wù)器即可收到HTTP請求，并作出處理和響應(yīng)。
[0006]數(shù)據(jù)處理模塊采用MSP430F1611單片機(jī)負(fù)責(zé)程序的存儲、執(zhí)行和數(shù)據(jù)處理，利用CS8900A網(wǎng)絡(luò)控制器芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。
[0007]本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，工作性能好。利用嵌入式Web，將設(shè)備的運行狀態(tài)信息以網(wǎng)頁的形式進(jìn)行顯示及控制，用戶只需在任意一臺連接入網(wǎng)絡(luò)的電腦或手機(jī)客戶端的瀏覽器上輸入設(shè)定的IP地址或域名，即可驗證登錄嵌入式Web頁面查看設(shè)備的使用狀態(tài)，并可根據(jù)需要控制設(shè)備的開啟與關(guān)閉，從而實現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。本發(fā)明裝置具有成本低、安全性高、通用性強的特點，具有良好的推廣應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0009]圖1為本發(fā)明裝置的模塊結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖2為本發(fā)明裝置的硬件結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖3為本發(fā)明裝置的軟件程序流程圖。
【具體實施方式】
[0012]一種基于嵌入式Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，包括數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)采集模塊、監(jiān)測顯示模塊、設(shè)備控制模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、實時報警模塊和安全驗證模塊連接；
數(shù)據(jù)采集模塊是包含溫濕度傳感器、氣體傳感器、電壓電流檢測器的數(shù)據(jù)采集單元，實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的采集；
監(jiān)測顯示模塊負(fù)責(zé)動態(tài)地顯示裝置所采集監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息以及設(shè)備開關(guān)狀態(tài)；
設(shè)備控制模塊包括光電耦合器、繼電器，實現(xiàn)弱電控制強電；
數(shù)據(jù)存儲模塊負(fù)責(zé)將采集單元的數(shù)據(jù)按一定的時間間隔實時存儲到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，從而可以對該數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、分析與挖掘；采用MSP430的Flash存儲器作為存儲單元進(jìn)行讀取、寫入及擦除，實現(xiàn)IP地址或域名、密碼修改等配置參數(shù)信息的實時動態(tài)存儲與調(diào)用；實時報警模塊實現(xiàn)當(dāng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)測值超過設(shè)定的閾值時能夠進(jìn)行聲光報警，并可以根據(jù)設(shè)置發(fā)送手機(jī)短信及郵件提醒設(shè)備管理員；
安全驗證模塊實現(xiàn)當(dāng)用戶登錄嵌入式Web頁面時，需要提供密碼進(jìn)行驗證，驗證通過后才能查看設(shè)備的狀態(tài)或控制設(shè)備的開關(guān)，保證系統(tǒng)的安全性；
數(shù)據(jù)處理模塊通過移植μ C/OS-1I操作系統(tǒng)和TCP/IP協(xié)議棧，實現(xiàn)嵌入式Web服務(wù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置；數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)驅(qū)動數(shù)據(jù)采集單元模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并對采集單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析處理，提供給數(shù)據(jù)顯示模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示和存儲；當(dāng)接收到用戶在頁面上的操作指令時，數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)將其轉(zhuǎn)換成控制信號提供給設(shè)備控制模塊，實現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控；
如圖2所示本發(fā)明裝置的硬件結(jié)構(gòu)圖，本發(fā)明所述裝置所采用的核心控制芯片是MSP430F1611單片機(jī)負(fù)責(zé)程序的存儲、執(zhí)行和數(shù)據(jù)處理，利用CS8900A網(wǎng)絡(luò)控制器芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ?，兩款芯片共?.3V電源模塊，本裝置具有低功耗、低成本的特點。MSP430F1611單片機(jī)通過接口分別與JTAG接口、傳感器接口、光電耦合器、電源模塊以及CS8900A網(wǎng)絡(luò)控制器連接。MSP430F1611單片機(jī)與繼電器之間連接有光電耦合器，CS8900A網(wǎng)絡(luò)控制器與RJ45網(wǎng)絡(luò)接口之間連接有E2023網(wǎng)絡(luò)變壓器，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。MSP430F1611單片機(jī)連接分別連接了 8MHZ和32.768KHZ的晶振，CS8900A則連接了 20MHZ晶振，適應(yīng)各自工作頻率的需要。
[0013]本發(fā)明所述裝置部署在設(shè)備端，在硬件連接上，本發(fā)明裝置同時與傳感器、網(wǎng)絡(luò)接口、設(shè)備接口(或設(shè)備供電電源接口)連接，電源采用USB或3-5V通用電源兩種電源供電，接通電源即可進(jìn)入工作狀態(tài)，部署方便快捷。
[0014]數(shù)據(jù)處理模塊中有HTTP應(yīng)用模塊，主要調(diào)用TCP/IP模塊的API函數(shù)，還包括MSP430時鐘系統(tǒng)、I/O端口、CS8900A的初始化程序，以及HTTP服務(wù)函數(shù)，實現(xiàn)一個嵌入式Web的服務(wù)器網(wǎng)頁；用戶在任一能真正連接入網(wǎng)絡(luò)PC機(jī)過瀏覽器或手機(jī)客戶端上訪問嵌入式Web服務(wù)器，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備；頁面實現(xiàn)自動刷新，將采集的數(shù)據(jù)通過HTML網(wǎng)頁的形式實時顯示出來；網(wǎng)頁頁面以字符串?dāng)?shù)組的形式存儲于MSP430單片機(jī)中，MSP430單片機(jī)作為嵌入式Web服務(wù)器，PC機(jī)的Web瀏覽器通過嵌入式Web訪問單片機(jī)，讀取網(wǎng)頁頁面的內(nèi)容；系統(tǒng)初始化后首先對接收到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行類型判斷，如果收到的數(shù)據(jù)包是ICMP數(shù)據(jù)包，則進(jìn)行ICMP協(xié)議處理，返回應(yīng)答信息，用于用戶驗證網(wǎng)絡(luò)連通情況；如果是數(shù)據(jù)包是網(wǎng)頁GET請求，則將存儲在ROM中的登陸網(wǎng)頁發(fā)布出來，用戶登錄驗證成功后進(jìn)入相應(yīng)的設(shè)備控制網(wǎng)頁，用戶可以通過點擊網(wǎng)頁中相應(yīng)按鈕，驅(qū)動外接的繼電器，實現(xiàn)對遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行開關(guān)控制；系統(tǒng)完成I/O端口、開中斷、寄存器一系列初始化后即進(jìn)入HTTP服務(wù)狀態(tài)，嵌入式Web服務(wù)器開始進(jìn)入正常工作狀態(tài)；當(dāng)用戶通過瀏覽器訪問嵌入式Web頁面，嵌入式Web服務(wù)器即可收到HTTP請求，并作出處理和響應(yīng)。
[0015]數(shù)據(jù)處理模塊采用MSP430F1611單片機(jī)負(fù)責(zé)程序的存儲、執(zhí)行和數(shù)據(jù)處理，利用CS8900A網(wǎng)絡(luò)控制器芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。
【權(quán)利要求】
1.一種保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的基于嵌入式Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，其特征是:包括數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)采集模塊、監(jiān)測顯示模塊、設(shè)備控制模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、實時報警模塊和安全驗證模塊連接； 數(shù)據(jù)采集模塊是包含溫濕度傳感器、氣體傳感器、電壓電流檢測器的數(shù)據(jù)采集單元，實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的采集； 監(jiān)測顯示模塊負(fù)責(zé)動態(tài)地顯示裝置所采集監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息以及設(shè)備開關(guān)狀態(tài)； 設(shè)備控制模塊包括光電耦合器、繼電器，實現(xiàn)弱電控制強電； 數(shù)據(jù)存儲模塊負(fù)責(zé)將采集單元的數(shù)據(jù)按一定的時間間隔實時存儲到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，從而可以對該數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、分析與挖掘；采用MSP430的Flash存儲器作為存儲單元進(jìn)行讀取、寫入及擦除，實現(xiàn)IP地址或域名、密碼修改等配置參數(shù)信息的實時動態(tài)存儲與調(diào)用；實時報警模塊實現(xiàn)當(dāng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)測值超過設(shè)定的閾值時能夠進(jìn)行聲光報警，并可以根據(jù)設(shè)置發(fā)送手機(jī)短信及郵件提醒設(shè)備管理員； 安全驗證模塊實現(xiàn)當(dāng)用戶登錄嵌入式Web頁面時，需要提供密碼進(jìn)行驗證，驗證通過后才能查看設(shè)備的狀態(tài)或控制設(shè)備的開關(guān)，保證系統(tǒng)的安全性； 數(shù)據(jù)處理模塊通過移植μ C/OS-1I操作系統(tǒng)和TCP/IP協(xié)議棧，實現(xiàn)嵌入式Web服務(wù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置；數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)驅(qū)動數(shù)據(jù)采集單元模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并對采集單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析處理，提供給數(shù)據(jù)顯示模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示和存儲；當(dāng)接收到用戶在頁面上的操作指令時，數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)將其轉(zhuǎn)換成控制信號提供給設(shè)備控制模塊，實現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控； 數(shù)據(jù)處理模塊中有HTTP應(yīng)用模塊，主要調(diào)用TCP/IP模塊的API函數(shù)，還包括MSP430時鐘系統(tǒng)、I/O端口、CS8900A的初始化程序，以及HTTP服務(wù)函數(shù)，實現(xiàn)一個嵌入式Web的服務(wù)器網(wǎng)頁；用戶在任一能真正連接入網(wǎng)絡(luò)PC機(jī)過瀏覽器或手機(jī)客戶端上訪問嵌入式Web服務(wù)器，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備；頁面實現(xiàn)自動刷新，將采集的數(shù)據(jù)通過HTML網(wǎng)頁的形式實時顯示出來；網(wǎng)頁頁面以字符串?dāng)?shù)組的形式存儲于MSP430單片機(jī)中，MSP430單片機(jī)作為嵌入式Web服務(wù)器，PC機(jī)的Web瀏覽器通過嵌入式Web訪問單片機(jī)，讀取網(wǎng)頁頁面的內(nèi)容；系統(tǒng)初始化后首先對接收到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行類型判斷，如果收到的數(shù)據(jù)包是ICMP數(shù)據(jù)包，則進(jìn)行ICMP協(xié)議處理，返回應(yīng)答信息，用于用戶驗證網(wǎng)絡(luò)連通情況；如果是數(shù)據(jù)包是網(wǎng)頁GET請求，則將存儲在ROM中的登陸網(wǎng)頁發(fā)布出來，用戶登錄驗證成功后進(jìn)入相應(yīng)的設(shè)備控制網(wǎng)頁，用戶可以通過點擊網(wǎng)頁中相應(yīng)按鈕，驅(qū)動外接的繼電器，實現(xiàn)對遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行開關(guān)控制；系統(tǒng)完成I/O端口、開中斷、寄存器一系列初始化后即進(jìn)入HTTP服務(wù)狀態(tài)，嵌入式Web服務(wù)器開始進(jìn)入正常工作狀態(tài)；當(dāng)用戶通過瀏覽器訪問嵌入式Web頁面，嵌入式Web服務(wù)器即可收到HTTP請求，并作出處理和響應(yīng)；數(shù)據(jù)處理模塊采用MSP430F1611單片機(jī)負(fù)責(zé)程序的存儲、執(zhí)行和數(shù)據(jù)處理，利用CS8900A網(wǎng)絡(luò)控制器芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能；上述兩款芯片共用3.3V電源模塊；MSP430F1611單片機(jī)通過接口分別與JTAG接口、傳感器接口、光電耦合器、電源模塊以及CS8900A網(wǎng)絡(luò)控制器連接；MSP430F1611單片機(jī)與繼電器之間連接有光電耦合器，CS8900A網(wǎng)絡(luò)控制器與RJ45網(wǎng)絡(luò)接口之間連接有E2023網(wǎng)絡(luò)變壓器，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的基于嵌入式Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，其特征是:包括數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù) 據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)采集模塊、監(jiān)測顯示模塊、設(shè)備控制模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、實時報警模塊和安全驗證模塊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的基于嵌入式Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，其特征是:監(jiān)測顯示模塊負(fù)責(zé)動態(tài)地顯示裝置所采集監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息以及設(shè)備開關(guān)狀態(tài)。
【文檔編號】H04L29/08GK103905568SQ201410164639
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月22日
【發(fā)明者】施佺, 胡祖輝, 孫玲, 陳常柱, 趙星晨, 李金強, 施振佺, 徐露 申請人:南通大學(xué)