基于B/S和C/S混合模式的嵌入式服务器在广域污染源自动监控系统中的应用*

方 鹏

(长江职业学院，湖北 武汉 430074)

基于B/S和C/S混合模式的嵌入式服务器在广域污染源自动监控系统中的应用*

方 鹏

(长江职业学院，湖北 武汉 430074)

随着我国经济的不断发展，环境污染问题日益严重，已经得到了国家相关部门的重视。本文在S3C2410硬件平台上，构建了基于C/S和B/S混合模式的嵌入式服务器广域污染源自动监控系统，实现了环境监测的信息化发展。

B/S和C/S混合模式；嵌入式服务器；广域污染源自动监控系统

随着我国环境污染源的不断扩大，由点源污染逐渐向着面源污染发展，并且各种污染相互叠加，对人体健康、食品安全及生态系统造成了非常严重的威胁。环境保护问题是一项非常重要的问题，关系到社会的可持续发展和人类生存发展及生活质量的提高，因此应加强环境治理。当前，在环境治理过程中，由于污染源不易控制，管理十分琐碎，增大了环境治理的难度。环境监测系统是环境污染治理中的重要组成部分，我国在环境监测过程中一般采用人工采样的方式，环境信息的获取和处理手段相对落后，信息技术水平很低，不能满足我国环境保护事业的发展需求。

我国环境监测中采用的传统监测方法为C/S模式，可实现环境的集中控制，客户端通过专业的监控软件完成环境监控的各项任务。随着环境问题的日益严重，对环境监测也提出了更高的要求，需要环境监测部门提供最新的环境变化情况，供人们进行查询；但是，基于C/S模式架构需要安装专业的客户端软件才能对内容进行浏览，因此不能满足对外公共服务的需求。而采用B/S模式基于Web技术设计的监控系统，只要用户使用通用的Web浏览器就可以完成复杂的环境监测任务，但是其数据传输速度比较慢；因此，本文设计了基于B/S和C/S混合模式嵌入式广域污染源自动监控系统[1-3]。

1 嵌入式广域污染源自动监控系统

嵌入式系统通常由3个部分组成，分别为嵌入式操作系统、嵌入式硬件设备和用户应用程序。因为嵌入式操作系统能够合理分配多个任务，并且嵌入式硬件设备具有功耗低、成本低、体积小、稳定性高和可靠性强的特点，所以应用嵌入式系统能够使整个系统的稳定性和运行速度得到提高。广域污染源自动监控系统采用嵌入式进行设计，系统的操作系统采用Linux，其功能十分强大，系统的硬件监控平台采用嵌入式微处理器S3C2410。

在设计嵌入式广域污染源自动监控系统时，根据B/S架构和C/S架构的不同特点，广域污染源自动监控系统中环境监测数据的传输采用C/S模式，该部分数据的实时性要求较高，是系统的核心，可实时对网内的所有数据进行采集、传输和入库，查询数据库的相应控制参数，实现对污染源自动监控系统的控制。广域污染源自动监控系统的数据浏览采用B/S模式，客户端通过浏览器发出访问请求，Web服务器接收请求，并将HTML及各种脚本反馈给客户端浏览器，通过浏览器了解系统的相应运行状态及各种监测数据。基于B/S与C/S混合模式的广域污染源自动监控系统信息处理模型如图1所示[4]。

图1 混合模式信息处理模型

2 总体结构

嵌入式广域污染源自动监控系统的核心部分是服务器的实现，服务器功能主要通过B/S技术和C/S技术实现，通过以太网互联多个嵌入式服务器，使用服务总线实现和Internet公众网的连接，形成监控服务系统，在远端计算机就可以实现对现场环境数据采集设备的诊断、监控、管理、测试和维护等，对外提供服务。 采集到的环境信息通过现场监控程序发送到应用服务器，并定时将采集到的信息存入数据库服务器中；将Socket的服务器端封装在应用服务器中，Socket的客户端应用封装在Active X控件中，通过Active X控件实时显示监控界面，嵌入Web监测主页，浏览器访问网页时自动下载控件，通过Socket交换数据实现客户端与服务器之间的实时监控功能；查询系统历史数据时，用户通过Web浏览器提出请求，Web服务器接收并处理，查询数据库服务器，将查询结果以网页的形式发送到浏览器[5-6]。

根据系统需要实现的功能，C/S和B/S混合模式从下向上可以分为3部分，即现场控制层、中间服务器层和客户层。C/S和B/S混合模式整体结构如图2所示。

图2 C/S和B/S混合模式整体结构

1)现场控制层。该层的主要功能是根据监控中心的要求实时采集各种环境信息，并对这些信息进行处理，通过网络将这些信息存入数据库中，接收环境监控中心下达的控制指令并执行。

2)中间服务器层。该层的主要功能是传递系统数据和在网络上发布环境监测数据，环境现场控制层通过TCP/IP协议将环境监测数据发送到中间服务器层，建立相应的web服务器站点。与Internet的相连通过HTTP协议实现，最终将监测到的环境信息发布在网络上。

3)远程访问客户层。远程访问用户通过Internet网络，在浏览器中输入网址就可以通过浏览器查看相关环境监测内容。

3 系统软件的功能模块

广域污染源自动监控系统的总体功能就是启动系统之后，根据各种存储配置信息完成初始化工作，启动数据自动采集程序进行环境监测数据的采集和处理，一旦发生异常情况即发出警报，同时，启动B/S服务器，发布环境监测信息，完成系统的公共服务需求；然后，启动C/S服务器，对现场数据进行分析研究，同时控制现场设备和实现系统的维护。系统实现的具体功能如下。

1)数据采集功能。数据采集功能是广域污染源自动监控系统的基础功能，系统根据环境监控中心的指令，周期性采集各种环境数据，然后对这些数据进行预处理，转化成实际有意义的信息存储于系统中。系统提供多种通信接口接入采集仪器，通过通信协议完成和采集仪器的信息交换。

2)实时数据发布功能。系统采集到的数据包括环境各种监测数据、仪器的运行状态及时钟校准等信息。B/S服务器以网页的形式将实时数据发布到网络上，并实时刷新，用户通过Web浏览器对这些信息进行访问；C/S服务器将监测到的实时数据通过通信传送到监控客户端软件。

3)历史数据查询功能。为了预测环境的今后发展情况，系统要具备历史数据的查询功能。用户可以通过查询有效数据中的任一时间段内的监测数据和任意一个时间点的监测数据，并将这些数据以曲线和图表的形式呈现给客户，从而预测环境今后的变化情况。

4)远程实时控制功能。远程实时控制功能主要对环境信息采集设备的控制，远程用户通过相应的web页面或者是专用的监控软件进行控制。现场的B/S服务器和C/S监控服务器通过网络接收控制命令，然后发布命令让系统中相应的机构去完成这些操作，并将结果返回至B/S客户端浏览器或者是C/S监控客户端软件。

5)系统配置功能。该系统结构完整，并且具有扩展性，因此需要配置很多参数，包括监控参数、设备运行参数和采集参数等。这些参数存储在EEPROM中，以便需要时进行调用，远程用户可以通过监控软件或者是Web页面向服务器提交参数配置，并根据请求对这些参数进行更改。

6)系统管理功能。主要包括2个方面：一方面是对系统存储的环境监测信息文件进行分类、删除和上传下载等工作；另一方面是系统在网络环境下工作，需要对服务器的端口和网络地址等进行网络管理。

7)系统安全功能。为了提高系统的安全性能，需要加强系统的权限管理，在Web服务器中应用会话管理机制可提高系统的安全性能；监控服务器中的通信协议数据包通过加入授权密码字段可提高数据的安全性。

4 系统软件实现

4.1 B/S系统的功能实现

本系统采用的Web浏览器为Internet 5.0以上版本，采用IIS实现Web服务器，采用ASP技术实现程序开发，应用ASP对界面进行设置，实现数据库的连接及显示数据变化曲线等。客户端软件开发好后，在IIS上设置文档目录、IP地址等，并进行发布，用户通过浏览器和服务器实现交互操作。

4.2 混合模式中C/S的设计与实现

系统中的数据库采用SQL SERVER 2012，客户端软件采用VB 6.0实现。客户端软件和以太网的通信通过调用API函数实现，其通信过程为客户端创建socket，连接服务器，接收或发送数据，断开连接。系统在对数据进行采集时，其时间间隔为300 ms，主要措施有：1)以日期为名称，每天建1个存储时间表，用于存储当天采集的系统检测数据;2)在误差范围内对环境数据进行采集时，不存储连续相近的采集数据，只是对采集时间进行更新；3)在服务器相对空闲期间，进行分类、整理监测数据等；4)设定每月的特定时间来整理数据库，并对相应数据进行备份。

本系统采用ADO方式，通过结构化查询语言SQL对数据库进行操作，可以实现在客户机和服务器之间传送请求和进行响应的任务。SQL命令与标准的VB代码结合，通过ADO(active data object)驱动程序连接到数据库。

5 结语

基于B/S和C/S混合模式的嵌入式服务器广域污染源自动监控系统，包括了本地的数据传送及Internet的数据发布2部分，是广域污染源自动监控系统的较好实现方式，其充分利用了B/S和C/S的优势，保证了系统的开放性与数据通信的可靠性。

[1] 徐波，胡乃联，张培科．基于C/S和B/S混合模式的黄金矿山生产信息管理系统[J]．机电与自动控制，2008(6)：36-38.

[2] 何继发．基于B/S模式的煤矿安全生产网络数据库系统的研究[J]．科技信息，2008(17)：53.

[3] 姜麟，蔡翔云，张庆，等．开发基于WEB技术的工业信息远程实时监测系统[J]．计算机应用研究，2000(7)：28.

[4] 杨辉，王建新．基于C/S和B/S结构的高校教务管理系统的设计与实现[J]．湖南工业大学学报，2009，23(6)：69-72．

[5] 雍殉．基于We的办公自动化系统的设计与实现[J]．山西广播电视大学学报，2009(5)：49-50．

[6] 李艳芳. 多层网络中基于资源优化的配置方式[J].新技术新工艺，2014(9)：91-93.

*湖北省教育科学“十二五”规划项目2014年度课题资助项目(2014B392)

责任编辑李思文

ResearchonApplicationofEmbeddedServerintheAutoMonitoringSystemofWide-areaPollutionSourcesbasedonB/SandC/SStructures

FANG Peng

(Changjiang Professional College, Wuhan 430074，China)

As china's economy continues developing, the growing problem of environmental pollution has been the relevant state departments. In the paper, based on the S3C2410 hardware platform, built embedded server in the auto monitoring system of wide-area pollution sources of B/S and C/S structures, and information technology development environmental monitoring.

B/S and C/S structures, embedded server，the auto monitoring system of wide-area pollution sources

TN 915.04

：B

方鹏(1974-),男，讲师，副主任，主要从事数据库和信息管理等方面的研究。

2014-01-30