基于IP技术的智能监控系统构架及装置研究

摘要：本文针对IP技术和控制技术相结合的发展趋势，提出了一种基于IP技术的智能监控系统构架的实现方法，讨论了该系统的构架原则和特点，设计了相应的监控装置的硬件实现方案，并进行了实验研究，对于开发一种具有较好开放性、灵活的扩展性和方便易用的网络监控技术作了有益的探索。

关键词：智能监控 TCP/IP协议 以太网 控制网

0引言

当前自动化领域内的一个新趋势是基于以太网/互联网的网络测控架构由于其优良的测控特性，正逐渐被广泛采用，并取代传统的串行通信而成为自动化系统网络通信的主流。目前该领域的开发和研究特点主要表现在：①传统的网络测控技术在适应性、开放性、复杂性和价格成本方面的局限性日益受到挑战，而以太网具有的高速、大容量、开放性和适应性强的优点与现代测控领域的要求相适应，工业以太网技术越来越广泛地应用于智能测控领域[1-2]；②基于IP的Internet网络技术已经很成熟，有完善的协议体系和丰富的应用层开发工具，采用基于IP的测控技术可以在很大程度上解决各种测控设备和计算机设备通过异种或同种网络互联的问题，为构造开放式测控系统提供有力支持，大大增加系统通信的灵活性 [3-6]；③基于TCP/IP的测量、控制和管理一体化技术发展非常迅速，测、控、管一体化技术不同于单纯的测控技术和信息管理技术，而是依托一个高效率、开放性的网络系统，将测量、控制和信息管理结合起来，通过系统各要素之间充分协调配合，使系统整体达到最优目标[7-8]。

可见，对以TCP/IP和以太网为代表的开放式网络技术进行研究，并将其应用于自动化测控系统，有助于开辟智能测控技术和IP技术相结合的新的研究领域，对其原理和应用进行研究具有较大的研究价值。

1基于IP技术的智能监控系统构建原则

系统体系结构构建的目的是为了实现远程化、智能化的测控目标，并在此前提下确定系统的工作原理和系统实现的硬件基础，完成上述任务的前提是确定系统的构建原则。

本文主要基于室内智能照明控制、室内环境调控的应用场合，将基于IP的测控技术结合以太网技术的特点来设计一种可行的系统构架及装置的实现方法，并进行实验研究。

基于以上所述，本文确定了以下基于IP的智能监控系统构架原则：

⑴ 系统应该具有较丰富的接口类型 把软件和硬件两方面结合起来考虑，建立与应用相适合的接口和规范，接口的类别主要有串行数据接口（用于扩展流量计、电度表和温度湿度计等测量仪表）、开关量输出接口（扩展控制信号输出）、状态输入接口（用于扩展工作信号、报警信号和故障信号等状态传感器）、信号输入接口（直接扩展传感测量电路）、网络接口（用于扩展远程通信）等；

⑵ 系统的装置应具有网络直接接入功能 监控装置内部嵌入以太网通信接口和驱动程序，不需要采用专门的计算机作代理服务器或网关，通过监控装置可以在任何可连接Internet的地方访问被控设备；

⑶ 系统的设计遵循模块化的思想 在硬件结构和软件结构上采用模块化思想，不仅便于开发调试，而且增加了系统灵活性，为进一步的功能改变和系统扩充提供条件；

⑷ 具有比较经济的使用和维护成本 产品成本经济易于在用户中快速普及，有机会被各种类型的用户使用，在性能上得到不断改进从而最终被用户接受；

⑸ 系统的安装、配置和操作简明 简明的特性使得即使是非专业的计算机操作人员使用起来也没有较大困难，监控装置在设置好相关参数后能即插即用，终端操作和监视界面也应直观、简明、友好。

2 系统构架模型设计

基于以上原则，设计了图1所示的基于IP的网络化智能监控系统的构架，图中描述了测量、控制设备与网络相互连接组成一个系统的关系，整个系统构架基本分为以下三个网络层次：