-
-
手机阅读
基于WEB的远程测控系统及其在汽车耐久性试验中的应用 |
| 一、引言 随着网络技术的广泛应用和高速发展，现代化工业测控领域发生了根本变化，提出了许多新的要求。但是就目前而言，传统的现场测控系统仍然应用广泛，它是一种局部、单机封闭式控制系统，在远程故障诊断、现场视频监视、远程数据采集等方面显得极不方便，已经难以满足现代化测控的要求。而远程测控系统不仅可以实现上述功能，同时还可以避免危险操作环境对操作人员伤害，以及减轻操作人员的工作强度，实现无人值守等。因此利用网络技术实现远程测控系统具有十分重要的现实意义。 从成本及使用要求等方面考虑，不适合对原有的现场测控系统结构进行较大调整，因此要求在最大限度不改动原有测控系统结构的前提下，通过嵌入远程功能模块的方法来扩展原有测控系统的功能，以实现远程监控的功能。本文详细介绍了基于ActiveX技术的WEB远程监控模块实现的关键技术，并结合汽车耐久性试验系统为例，实现了从现场测控系统到远程测控系统的转变。 二、网络拓扑结构 目前常用的监控网络有两种组网方式：C/S和B/S模式。在本应用中，如果采用C/S构架，不仅要安装服务器软件，而且对每台客户机都要安装客户软件的一份拷贝，十分不便；如果采用单纯的B/S构架，则服务器不仅要做为现场测控系统，还要作为一个WEB服务器，在某些情况下会引起系统反应缓慢，甚至崩溃。 基于上述原因，本系统采用了以B/S构架为主的多层网络结构，即在现场测控系统和客户端之间增加WEB服务器。以一台较高性能的计算机作为WEB服务器，由于现场测控系统控制任务繁重，故由WEB服务器来完成摄像头视频画面的采集和云台控制任务。同时WEB服务器也是客户端与现场测控系统交互的中间桥梁，客户端只需通过浏览器访问WEB服务器，就可以通过现场测控系统对运行情况进行实时监控。 远程监控网络从理论上可以构建在任何网络上：局域网或者互联网。现有的Internet网络带宽很难满足测控系统对实时性的要求，而局域网的构建成本越来越低，并且带宽可达10M甚至100M，完全满足测控系统对实时性的要求，因此本系统基于以太网进行开发。其网络拓扑图如图1。  图1 B/S结构框图 三、远程测控系统的软件设计 根据功能模块可以将软件部分划分为三个模块，这些模块可以在不改变原有测控系统结构的前提下，嵌入到系统中，共同组成一套完整的远程测控系统。 （一）现场测控系统网络模块 现场测控系统网络模块接收经过WEB服务器中转的客户端控制命令报文，然后对其进行分析并执行相应的控制命令。由于现场测控系统网络模块是以模块方式提供，因而很容易在保持原有测控系统结构基础上，无缝地嵌入系统中，为其提供网络功能。 （二）现场监控模 现场监控模块包括图像采集、处理与传输，云台驱动与控制两部分。这两个功能子模块的执行是由WEB服务器响应客户端的命令请求而触发的。前者进行视频图像的采集与压缩，同时将采集的现场图像传输到客户机的浏览器上；后者则是控制云台上、下、左、右移动以及自动平移使得摄像头动态全方位地捕捉现场图像。 （三）基于Web的监控模块 ActiveX控件是微软提出的，采用COM（组件对象模型）技术使软件部件在网络环境中进行交互的一组技术集，它是在COM之上建立的一种理论和概念，与具体的编程语言无关。ActiveX控件可以像Java Applet一样从网页上下载到本机上运行，相当于客户端程序。本系统采用了Delphi 5的Active Form进行ActiveX控件的开发与压缩，并将其通过网页下载到客户机上，从而实现了客户机与Web服务器之间的通信。 在Web服务器上运行着一个服务器端软件，负责现场测控系统与客户机之间的交互。由于现场测控系统与Web服务器不在同一台计算机上，因而Web服务器上的服务器端软件必须负责客户机与现场测控系统之间的控制命令与数据的传送，即起个中继站的作用。 系统结构图如图2所示。  图2 系统Active X功能示意图 软件结构图如图3所示：  图3 软件结构示意图 该模块的基本工作原理如下： 客户机和现场测控系统分别建立同服务器端软件的Socket连接。当客户机访问服务器上网页时，ActiveX控件自动下载到客户机上，并且主动通过Socket接口与服务器端软件建立网络连接。而此时现场测控系统也已经通过网络模块的Socket接口与服务器端软件建立连接。 建立好Socket连接之后，客户机通过浏览器调用ActiveX控件的接口方法来向现场测控系统发送控制命令，这些命令通过服务器端软件中转以后，传送到现场测控系统。现场测控系统分析接收到的控制命令，并执行相应的控制命令，完成相应数据的上传和提交。实现远程控制功能。 ActiveX控件在载入网页以后，就像应用程序一样自动的接收发送数据，因此利用这个特点，不断地接收现场监控系统传来的现场多路采集数据，包括图像数据，使得技术人员可以对现场进行的实时监视。 四、应用实例 汽车耐久性试验驾驶机器人是替代驾驶员进行汽车试验驾驶操作的工业机器人，它可以完成人难以承受的长时间的8万公里的汽车排放耐久性试验。汽车排放耐久性试验系统对现场的运行情况进行实时控制。 但是由于实验现场环境较为恶劣，噪音较大，不仅不利于操作人员现场进行现场24小时值守，而且危险的操作环境可能对人员的身体造成伤害。因此要求可以增加远程监控功能，以便于操作人员在异地便可以对现场进行监控。因此将上述模块嵌入到汽车耐久性试验测控系统中，构成了汽车耐久性试验远程监控系统。实现了以下主要的功能： 运行曲线实时显示。客户端不断的接收现场监控系统传过来的现场多路采集数据，如油门位置、汽车车速等数据，以不同颜色曲线形式实时显示在网页上，这样可以远程了解驾驶机器人的实际运行情况，在发生故障的时候，给出相应的修正方案，实现远程故障诊断的功能。如图4所示。  图4 运行曲线实时显示示意图 现场画面的监视。客户端可以不断的接收现场图像数据，周期性的显示在网页上，形成动态影像，并能够通过人机界面控制远端云台，实现对现场全方位实时监视。如图5所示：  图5 现场画面的监视示意图 文件传输。现场测控系统中保存有大量的运行文件和数据采集文件，这些文件对于技术人员深入了解历史试验状况，实现故障的诊断等有着重要作用。客户端可以同现场测控系统建立起一条通路，双方可以对等的接收和发送文件。 发送控制命令。客户端可以向现场测控系统发送控制命令，从而远程控制驾驶机器人的动作，以及对车辆控制参数进行远程配置，实现了远程操纵的功能。 用户管理。根据用户权限，开放不同等级的操作功能，防止对驾驶机器人的误操作。 基于WEB的汽车耐久性试验远程监控系统已经在实际中得到应用，并取得较好的效果。其现实优点如下： 试验监督部门不必到现场就能够随时对分布在全国各地的汽车试验检测中心的试验情况进行监控，包括试验现场画面、实时运行曲线、试验数据。 生产厂商可以及时了解试验车型的排放耐久性性能，分析试验故障和试验数据。因此可以极大程度上提高汽车试验装置的自动化水平。 本文介绍了基于WEB的远程监控模块，给出了实现的原理。并在汽车耐久性试验系统中得到实际应用。本系统可以无缝嵌入到原有现场测控系统中去，扩展了原有系统的功能，可以对现场进行远程监视，控制，故障诊断以及远程维护，方便了客户，降低了成本，提高了效率，具有广泛的应用前景，对于提高试验水平和手段都具有重要意义。 |