基于WEB的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)及其在汽車耐久性試驗(yàn)中的應(yīng)用

1、基于WEB的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)及其在汽車耐久性試驗(yàn)中的應(yīng)用    一、引言隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和高速發(fā)展，現(xiàn)代化工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域發(fā)生了根本變化，提出了許多新的要求。但是就目前而言，傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)仍然應(yīng)用廣泛，它是一種局部、單機(jī)封閉式控制系統(tǒng)，在遠(yuǎn)程故障診斷、現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)視、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集等方面顯得極不方便，已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代化測(cè)控的要求。而遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)上述功能，同時(shí)還可以避免危險(xiǎn)操作環(huán)境對(duì)操作人員傷害，以及減輕操作人員的工作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守等。因此利用 一、引言    隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和高速發(fā)展

2、，現(xiàn)代化工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域發(fā)生了根本變化，提出了許多新的要求。但是就目前而言，傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)仍然應(yīng)用廣泛，它是一種局部、單機(jī)封閉式控制系統(tǒng)，在遠(yuǎn)程故障診斷、現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)視、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集等方面顯得極不方便，已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代化測(cè)控的要求。而遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)上述功能，同時(shí)還可以避免危險(xiǎn)操作環(huán)境對(duì)操作人員傷害，以及減輕操作人員的工作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守等。因此利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。    從成本及使用要求等方面考慮，不適合對(duì)原有的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行較大調(diào)整，因此要求在最大限度不改動(dòng)原有測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的前提下，通過(guò)嵌入遠(yuǎn)程功能模塊的

3、方法來(lái)擴(kuò)展原有測(cè)控系統(tǒng)的功能，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能。本文詳細(xì)介紹了基于ActiveX技術(shù)的WEB遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，并結(jié)合汽車耐久性試驗(yàn)系統(tǒng)為例，實(shí)現(xiàn)了從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)到遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。二、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)    目前常用的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)有兩種組網(wǎng)方式：C/S和B/S模式。在本應(yīng)用中，如果采用C/S構(gòu)架，不僅要安裝服務(wù)器軟件，而且對(duì)每臺(tái)客戶機(jī)都要安裝客戶軟件的一份拷貝，十分不便；如果采用單純的B/S構(gòu)架，則服務(wù)器不僅要做為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)，還要作為一個(gè)WEB服務(wù)器，在某些情況下會(huì)引起系統(tǒng)反應(yīng)緩慢，甚至崩潰。    基于

4、上述原因，本系統(tǒng)采用了以B/S構(gòu)架為主的多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)和客戶端之間增加WEB服務(wù)器。以一臺(tái)較高性能的計(jì)算機(jī)作為WEB服務(wù)器，由于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)控制任務(wù)繁重，故由WEB服務(wù)器來(lái)完成攝像頭視頻畫面的采集和云臺(tái)控制任務(wù)。同時(shí)WEB服務(wù)器也是客戶端與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)交互的中間橋梁，客戶端只需通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)WEB服務(wù)器，就可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。    遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)從理論上可以構(gòu)建在任何網(wǎng)絡(luò)上：局域網(wǎng)或者互聯(lián)網(wǎng)。現(xiàn)有的Internet網(wǎng)絡(luò)帶寬很難滿足測(cè)控系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求，而局域網(wǎng)的構(gòu)建成本越來(lái)越低，并且?guī)捒蛇_(dá)10M甚至100M，完

5、全滿足測(cè)控系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求，因此本系統(tǒng)基于以太網(wǎng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1。圖1 B/S結(jié)構(gòu)框圖三、遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)    根據(jù)功能模塊可以將軟件部分劃分為三個(gè)模塊，這些模塊可以在不改變?cè)袦y(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的前提下，嵌入到系統(tǒng)中，共同組成一套完整的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)。   （一）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模塊    現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模塊接收經(jīng)過(guò)WEB服務(wù)器中轉(zhuǎn)的客戶端控制命令報(bào)文，然后對(duì)其進(jìn)行分析并執(zhí)行相應(yīng)的控制命令。由于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模塊是以模塊方式提供，因而很容易在保持原有測(cè)控系

6、統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，無(wú)縫地嵌入系統(tǒng)中，為其提供網(wǎng)絡(luò)功能。   （二）現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模    現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模塊包括圖像采集、處理與傳輸，云臺(tái)驅(qū)動(dòng)與控制兩部分。這兩個(gè)功能子模塊的執(zhí)行是由WEB服務(wù)器響應(yīng)客戶端的命令請(qǐng)求而觸發(fā)的。前者進(jìn)行視頻圖像的采集與壓縮，同時(shí)將采集的現(xiàn)場(chǎng)圖像傳輸?shù)娇蛻魴C(jī)的瀏覽器上；后者則是控制云臺(tái)上、下、左、右移動(dòng)以及自動(dòng)平移使得攝像頭動(dòng)態(tài)全方位地捕捉現(xiàn)場(chǎng)圖像。   （三）基于Web的監(jiān)控模塊    ActiveX控件是微軟提出的，采用COM（組件對(duì)象模型

7、）技術(shù)使軟件部件在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行交互的一組技術(shù)集，它是在COM之上建立的一種理論和概念，與具體的編程語(yǔ)言無(wú)關(guān)。ActiveX控件可以像Java Applet一樣從網(wǎng)頁(yè)上下載到本機(jī)上運(yùn)行，相當(dāng)于客戶端程序。本系統(tǒng)采用了Delphi 5的Active Form進(jìn)行ActiveX控件的開(kāi)發(fā)與壓縮，并將其通過(guò)網(wǎng)頁(yè)下載到客戶機(jī)上，從而實(shí)現(xiàn)了客戶機(jī)與Web服務(wù)器之間的通信。    在Web服務(wù)器上運(yùn)行著一個(gè)服務(wù)器端軟件，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)與客戶機(jī)之間的交互。由于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)與Web服務(wù)器不在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，因而Web服務(wù)器上的服務(wù)器端軟件

8、必須負(fù)責(zé)客戶機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)之間的控制命令與數(shù)據(jù)的傳送，即起個(gè)中繼站的作用。    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。圖2 系統(tǒng)Active X功能示意圖    軟件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示：圖3 軟件結(jié)構(gòu)示意圖    該模塊的基本工作原理如下：    客戶機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)分別建立同服務(wù)器端軟件的Socket連接。當(dāng)客戶機(jī)訪問(wèn)服務(wù)器上網(wǎng)頁(yè)時(shí)，ActiveX控件自動(dòng)下載到客戶機(jī)上，并且主動(dòng)通過(guò)Socket接口與服務(wù)器端軟件建立網(wǎng)

9、絡(luò)連接。而此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)也已經(jīng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)模塊的Socket接口與服務(wù)器端軟件建立連接。    建立好Socket連接之后，客戶機(jī)通過(guò)瀏覽器調(diào)用ActiveX控件的接口方法來(lái)向現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)發(fā)送控制命令，這些命令通過(guò)服務(wù)器端軟件中轉(zhuǎn)以后，傳送到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)分析接收到的控制命令，并執(zhí)行相應(yīng)的控制命令，完成相應(yīng)數(shù)據(jù)的上傳和提交。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。    ActiveX控件在載入網(wǎng)頁(yè)以后，就像應(yīng)用程序一樣自動(dòng)的接收發(fā)送數(shù)據(jù)，因此利用這個(gè)特點(diǎn)，不斷地接收現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)傳來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)多路采集數(shù)據(jù)，包括圖像數(shù)據(jù)，使得技術(shù)人

10、員可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)視。四、應(yīng)用實(shí)例    汽車耐久性試驗(yàn)駕駛機(jī)器人是替代駕駛員進(jìn)行汽車試驗(yàn)駕駛操作的工業(yè)機(jī)器人，它可以完成人難以承受的長(zhǎng)時(shí)間的8萬(wàn)公里的汽車排放耐久性試驗(yàn)。汽車排放耐久性試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。    但是由于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較為惡劣，噪音較大，不僅不利于操作人員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)24小時(shí)值守，而且危險(xiǎn)的操作環(huán)境可能對(duì)人員的身體造成傷害。因此要求可以增加遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，以便于操作人員在異地便可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控。因此將上述模塊嵌入到汽車耐久性試驗(yàn)測(cè)控系統(tǒng)中，構(gòu)成了汽車耐久性試驗(yàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。實(shí)

11、現(xiàn)了以下主要的功能：    運(yùn)行曲線實(shí)時(shí)顯示?？蛻舳瞬粩嗟慕邮宅F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)傳過(guò)來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)多路采集數(shù)據(jù)，如油門位置、汽車車速等數(shù)據(jù)，以不同顏色曲線形式實(shí)時(shí)顯示在網(wǎng)頁(yè)上，這樣可以遠(yuǎn)程了解駕駛機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)行情況，在發(fā)生故障的時(shí)候，給出相應(yīng)的修正方案，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷的功能。如圖4所示。圖4 運(yùn)行曲線實(shí)時(shí)顯示示意圖    現(xiàn)場(chǎng)畫面的監(jiān)視?？蛻舳丝梢圆粩嗟慕邮宅F(xiàn)場(chǎng)圖像數(shù)據(jù)，周期性的顯示在網(wǎng)頁(yè)上，形成動(dòng)態(tài)影像，并能夠通過(guò)人機(jī)界面控制遠(yuǎn)端云臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)全方位實(shí)時(shí)監(jiān)視。如圖5所示：圖5 現(xiàn)場(chǎng)畫面的監(jiān)視示意圖&

12、#160;   文件傳輸?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)中保存有大量的運(yùn)行文件和數(shù)據(jù)采集文件，這些文件對(duì)于技術(shù)人員深入了解歷史試驗(yàn)狀況，實(shí)現(xiàn)故障的診斷等有著重要作用。客戶端可以同現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)建立起一條通路，雙方可以對(duì)等的接收和發(fā)送文件。    發(fā)送控制命令?？蛻舳丝梢韵颥F(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)發(fā)送控制命令，從而遠(yuǎn)程控制駕駛機(jī)器人的動(dòng)作，以及對(duì)車輛控制參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程配置，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操縱的功能。    用戶管理。根據(jù)用戶權(quán)限，開(kāi)放不同等級(jí)的操作功能，防止對(duì)駕駛機(jī)器人的誤操作。    基于WEB的汽車耐久性試驗(yàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在實(shí)際中得到應(yīng)用，并取得較好的效果。其現(xiàn)實(shí)優(yōu)點(diǎn)如下：    試驗(yàn)監(jiān)督部門不必到現(xiàn)場(chǎng)就能夠隨時(shí)對(duì)分布在全國(guó)各地的汽車試驗(yàn)檢測(cè)中心的試驗(yàn)情況進(jìn)行監(jiān)控，包括試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)畫面、實(shí)時(shí)運(yùn)行曲線、試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 技術(shù)人員可以遠(yuǎn)程配置車輛控制參數(shù)、故障確認(rèn)和診斷排除，并收集汽車參數(shù)，從而建立各種車型的專家數(shù)據(jù)庫(kù)。     生產(chǎn)廠商可以及時(shí)了解試驗(yàn)車型的排放耐久性性能，分析試驗(yàn)故障和試驗(yàn)數(shù)據(jù)。因此可以極大程度上提高汽車試驗(yàn)裝置的自動(dòng)化水平。