CN103365320A - 基于Web服务器的实验室监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种监控系统，具体是一种基于Web服务器的实验室监控系统，它包括实验室监控节点、Web服务器、GSM模块、数据库和监控终端。实验室监控节点通过RS485串口与Web服务器连接，GSM模块通过RS232串口与Web服务器连接，Web服务器通过Internet网络和GSM网络与监控终端连接。本发明的有益效果是：系统既可以对实验室内的温湿度值进行监控，同时又可以对实验室内的窗户、风扇和灯的开/关状态进行监控；系统可以通过Internet网络和GSM网络两种方式对实验室进行监控；系统结构简单、操作方便，推广应用价值大。

Description

基于Web服务器的实验室监控系统
技术领域
本发明涉及一种监控系统，尤其涉及一种基于Web服务器的实验室监控系统。
背景技术
随着通信网络技术的发展，监控系统被广泛应用在实验室、仓库和生产车间等场所。目前，公知的实验室监控系统通常只是对实验室内的环境参量值进行监控，而没有对实验室内窗户的开/关状态、风扇的开/关状态和灯的开/关状态进行监控。一方面，公知的实验室监控系统管理员通常需要亲临实验室现场才能对监控系统进行操作和了解实验室内的监控数据，操作使用不方便；另一方面，实验室管理员离开实验室时若忘记关窗，遇到下雨天，雨水飘进实验室容易造成实验室内设备的损害，同时，管理员离开实验室时若忘记关风扇或忘记关灯，也容易造成电力资源的浪费。
发明内容
为了克服现有实验室监控系统的不足，本发明提供了一种基于Web服务器的实验室监控系统，该系统结构简单，操作方便，能通过Web服务器对实验室内的温湿度值、窗户的开/关状态、风扇的开/关状态和灯的开/关状态进行监控。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种基于Web服务器的实验室监控系统由实验室监控节点、Web服务器、GSM模块、数据库和监控终端组成。
所述的实验室监控节点由S3C44B0X微处理器、室内温度传感器、室外温度传感器、室内湿度传感器、室外湿度传感器、红外传感器、键盘、显示模块、声光报警模块、窗户控制模块、风扇控制模块和灯控制模块组成。
其中，室内温度传感器用于检测实验室内的温度值，室外温度传感器用于检测实验室外的温度值，室内温度传感器和室外温度传感器分别与S3C44B0X微处理器的I/O口连接。当实验室内的温度值超出了系统设定的温度上下限报警阈值范围时，系统通过分析比较实验室内和实验室外的温度值，然后根据分析比较的结果决定是否需要控制打开实验室内的窗户和风扇对实验室内的温度进行调节。例如，当实验室内的温度值超出了系统设定的温度上限报警阈值时，系统分析比较实验室内和实验室外的温度值，如果实验室外的温度值比实验室内的温度值低，则系统通过窗户控制模块和风扇控制模块控制实验室内的窗户和风扇将其打开，对实验室进行通风来调节实验室内的温度值。若系统通过对窗户和风扇的控制无法将实验室内的温度值调节到系统设定的温度上下限报警阈值范围内时，则实验室管理员就得采取其它的方法对实验室内的温度值进行调节，例如，若实验室安装有空调，管理员则可以通过空调对实验室内的温度值进行调节。室内温度传感器和室外温度传感器可以分别安装在实验室内和实验室外适当的地方。
室内湿度传感器用于检测实验室内的湿度值，室外湿度传感器用于检测实验室外的湿度值，室内湿度传感器和室外湿度传感器分别与S3C44B0X微处理器的I/O口连接。当实验室内的湿度值超出了系统设定的湿度上下限报警阈值范围时，系统通过分析比较实验室内和实验室外的湿度值，然后根据分析比较的结果决定是否需要控制打开实验室内的窗户和风扇对实验室内的湿度进行调节。例如，当实验室内的湿度值超出系了统设定的湿度上限报警阈值时，系统通过分析比较实验室内和实验室外的湿度值，如果实验室外的湿度值比实验室内的湿度值低，则系统通过窗户控制模块和风扇控制模块控制实验室内的窗户和风扇将其打开，对实验室进行通风来调节实验室内的湿度值。若系统通过对窗户和风扇的控制无法将实验室内的湿度值调节到系统设定的湿度上下限报警阈值范围内时，则实验室管理员就得采取其它的方法对实验室内的湿度值进行调节，例如，若实验室安装有空调，管理员则可以通过空调对实验室内的湿度值进行调节。室内湿度传感器和室外湿度传感器可以分别安装在实验室内和实验室外适当的地方。
红外传感器用于检测实验室内的人体信号，红外传感器与S3C44B0X微处理器的I/O口连接。根据实验室的实际需要，红外传感器可以有多个可分别安装在实验室内适当的地方。
键盘采用4X4的矩阵键盘，键盘分别与S4C44B0X微处理器的8个I/O口连接。实验室管理员可以通过键盘设置实验室内的温度上下限报警阈值、湿度上下限报警阈值和实验室监控系统的工作方式，同时，管理员还可以通过键盘对实验室内的窗户、风扇和灯进行开/关控制。
显示模块采用LCD液晶显示器，LCD液晶显示器通过S3C44B0X微处理器的I/O口与S3C44B0X微处理器连接。LCD液晶显示器用于显示实验室监控系统的监控数据和报警信息，例如，可以通过LCD液晶显示器显示系统的温度值和湿度值等
声光报警模块由发光二极管、蜂鸣器和其它的外围电路组成，发光二极管和蜂鸣器通过S3C44B0X微处理器的I/O口与S3C44B0X微处理器连接，若实验室内的温度值或湿度值超出系统设定的阈值范围时，实验室监控系统通过声光报警模块在实验室现场产生声光报警信号。
窗户控制模块用于控制实验室内窗户的开和关。窗户控制模块包括电机驱动驱动模块、电机和行程开关，电机驱动模块和行程开关分别与S3C44B0X微处理器的I/O口连接。根据实际需要，行程开关可以有多个，S3C44B0X微处理器通过行程开关来判断窗户的开/关状态，S3C44B0X微处理器通过电机驱动模块控制电机的正反转来实现对窗户的开/关控制。根据实验室的实际需要，窗户控制模块可以有多个。当实验室内的温湿度值超出了系统设定的温湿度上下限报警阈值范围时，系统可以通过窗户控制模块对实验室内的窗户进行开/关控制来调节实验室内的温湿度值。
风扇控制模块用于控制实验室内风扇的开和关，S3C44B0X微处理器通过继电器来实现对实验室内风扇的开/关控制，继电器通过S3C44B0X微处理器的I/O口与S3C44B0X微处理器连接，根据实际需要，风扇控制模块中的继电器可以有多个。实验室监控节点对风扇控制模块中各继电器的通电状态进行保存，当系统需要判断实验室内各风扇的开/关状态时，S3C44B0X微处理器通过分析风扇控制模块中各继电器的通电状态来确定实验室内各风扇的开/关状态。当实验室内的温湿度值超出系统设定的温湿度上下限报警阈值范围时，系统可以通过风扇控制模块对实验室内的风扇进行开/关控制，对实验室进行通风来调节实验室内的温湿度值。
灯控制模块用于控制实验室内灯的开和关，S3C44B0X微处理器通过继电器来实现对实验室内灯的开/关控制，继电器通过S3C44B0X微处理器的I/O口与S3C44B0X微处理器连接，根据实际需要，灯控制模块中的继电器可以有多个。实验室监控节点对灯控制模块中各继电器的通电状态进行保存，当系统需要判断实验室内各个灯的开/关状态时，S3C44B0X微处理器通过分析灯控制模块中各继电器的通电状态来确定实验室内各个灯的开/关状态。当系统检测到实验室内长时间没有人而实验室内有灯没有关闭时，则系统可以通过灯控制模块控制关闭实验室内的灯，节省电力资源。
所述的Web服务器通过RS485串口与实验室监控节点进行连接和通信。一方面，实验室监控节点将采集到的数据(温度值、湿度值和实验室内的人体信号)、实验室内窗户的开/关状态、实验室内风扇的开/关状态和实验室内灯的开/关状态通过RS485串口传送给Web服务器，Web服务器接收数据并对数据进行分析，如果实验室内的温度值或湿度值超出系统设定的温度上下限报警阈值或湿度上下限报警阈值范围时，Web服务器将会生成相应的报警信息，最后，Web服务器将接收到的数据和生成的报警信息保存到数据库中。当实验室管理员通过监控终端成功登录Web服务器后，Web服务器以动态页面的方式将实验室内的监控数据和报警信息显示在监控终端上。另一方面，Web服务器也可以通过RS485串口给实验室监控节点发送控制信息，实验室监控节点接收信息并对信息进行分析，然后根据分析结果对实验室内的窗户、灯和风扇进行开/关控制。
所述的GSM模块通过RS232串口与Web服务器进行连接，实验室监控系统通过GSM模块和GSM网络与实验室管理员的手机进行通信。一方面，当实验室内的温度值或湿度值超出系统设定的阈值范围时，系统通过GSM模块和GSM网络及时的将相关的报警信息发送到实验室管理员的手机上，提醒管理员实验室内的温度值或湿度值异常，同时，当系统检测到实验室内长时间没有人并且系统工作在手动控制工作方式下时，若系统分析判断出实验室内有窗户、风扇或灯没有关闭，则系统通过GSM模块和GSM网络给实验室管理员的手机发送信息，提醒管理员实验室内有窗户、风扇或灯没有关闭。另一方面，实验室管理员也可以通过手机、GSM网络和GSM模块给系统发送相关的查询信息来查询系统的监控数据，例如，可以查询实验室内的温度值、湿度值和风扇的开/关状态等，同时，当系统工作在手动控制工作方式下时，实验室管理员还可以通过手机、GSM网络和GSM模块给系统发送相关的控制信息对实验室内的窗户、风扇和灯进行开/关控制。
所述的数据库用于保存实验室监控节点传送给Web服务器的数据(温度值、湿度值和窗户的开关状态等)、用户的登录信息(用户名和密码)、温度上下限报警阈值、湿度上下报警限阈值等。
所述的监控终端为任意一台已经联网的PC机和手机，监控终端可以通过Internet网络和GSM网络与Web服务器进行连接和通信。一方面，实验室管理员可以利用监控终端的浏览器通过Internet网络登录Web服务器，管理员成功登录Web服务器后，Web服务器以动态页面的方式将实验室的监控数据和相关的报警信息在监控终端的浏览器上显示出来，管理员通过监控终端浏览器上的监控界面即可查看到系统的监控数据(如，实验室内的温度值、湿度值和窗户的开/关状态等)和报警信息，并且还可以通过监控界面对实验室内的窗户、灯和风扇进行开/关控制，同时，管理员还可以通过监控界面调节和设置实验室内温度上下限报警阈值、湿度上下限报警阈值和系统的工作方式。另一方面，实验室管理员也可以利用手机、GSM网络和GSM模块与Web服务器进行通信，管理员可以通过手机、GSM网络和GSM模块给Web服务器发送查询信息和控制信息去查询系统的监控数据、报警信息和对实验室内的窗户、风扇和灯进行开/关控制，同时，Web服务器也可以通过GSM模块和GSM网络将实验室内的监控数据和报警信息实时发送到管理员的手机上。
本发明的有益效果是：系统既可以对实验室内的温度值和湿度值进行监控，同时又能对实验室内窗户的开/关状态、风扇的开/关状态和灯的开/关状态进行监控；系统具有手动控制和自动控制两种工作方式，当实验室监控系统工作在手动控制工作方式下时，实验室管理员可以通过监控终端或键盘对实验室内的窗户、风扇和灯进行开/关控制，同时，管理员通过对实验室内窗户和风扇的开/关控制对实验室内的温湿度值进行调节，当系统工作在自动控制工作方式下时，系统根据预先设置好的温湿度上下限报警阈值自动控制实验室内的窗户和风扇对实验室内的温湿度值进行调节，同时，当系统检测到实验室内长时间没有人而实验室内有灯没有关闭时，系统自动控制实验室内的灯将其关闭，使用方便；系统可以通过任意一台已经联网的PC机和手机通过Internet网络对实验室进行监控，同时还可以通过手机、GSM网络和GSM模块对实验室进行监控，当Internet网络和GSM网络有任何一方出现通信故障时，均不会对实验室监控系统的使用带来影响，提高了系统的稳定性。
附图说明
附图1是本发明的系统监控结构框图。
附图2是本发明的实验室监控节点硬件结构框图。
具体实施方式
下面结合附图1、附图2和具体实施例对本发明做进一步的说明：
如附图1所示，基于Web服务器的实验室监控系统包括实验室监控节点、Web服务器、GSM模块、数据库和监控终端。实验室监控节点通过RS485串口与Web服务器进行连接和通信，GSM模块通过RS232串口与Web服务器进行连接和通信，监控终端可以是PC机和手机，PC机和手机可以通过Internet网络与Web服务器进行连接和通信，同时手机还可以通过GSM网络和GSM模块与Web服务器进行连接和通信。
如附图2所示，实验室监控节点包括S3C44B0X微处理器、室内温度传感器、室外温度传感器、室内湿度传感器、室外湿度传感器、红外传感器、键盘、显示模块、声光报警模块、窗户控制模块、风扇控制模块和灯控制模块。室内温度传感器、室外温度传感器、室内湿度传感器、室外湿度传感器、红外传感器、键盘、显示模块、声光报警模块、窗户控制模块、风扇控制模块和灯控制模块分别与S3C44B0X微处理器的I/O口连接。根据实验室的实际需要红外传感器和窗户控制模块可以有多个，键盘可以安装在实验室内门的旁边或其它适当的地方。
工作过程为：实验室管理员通过监控终端或键盘设置实验室监控系统的工作方式、温度上下限报警阈值和湿度上下限报警阈值。当实验室监控系统工作在手动控制工作方式下时，实验室管理员可以通过监控终端或键盘对实验室内的窗户、风扇和灯进行开/关控制，同时，管理员通过对实验室内窗户和风扇的开/关控制对实验室内的温湿度值进行调节。实验室监控节点将采集到的数据(实验室内的人体信号、温度值和湿度值)、窗户的开/关状态、风扇的开/关状态和灯的开/关状态通过RS485串口传送给Web服务器，Web服务器接收数据并对数据进行分析，然后根据分析结果生成相应的报警信息(例如，当实验室内的温度值超出了系统设定的温度上下限报警阈值范围时，系统将会生成温度异常报警信息)，最后Web服务器将接收到的数据和生成的报警信息存入数据库。报警信息生成后，一方面，系统将报警信息存入数据库并且通过实验室监控节点的声光报警模块在实验室现场产生声光报警信号；另一方面，系统将报警信息通过GSM模块和GSM网络发送到实验室管理员的手机上，提醒管理员实验室内有异常情况发生，管理员可根据报警信息采取相应的处理措施。实验室管理员可以利用任意一台已经联入Internet网络的PC机和手机，通过PC机和手机的浏览器登录Web服务器，管理员成功登录Web服务器后，Web服务器以动态页面的方式将实验室的监控数据和相关的报警信息显示在PC机和手机的浏览器上，管理员通过浏览器上的监控界面即可查看到系统的监控数据和报警信息(如，可以查看到实验室内、外的温湿度值、温湿度值是否报警、实验室内窗户的开/关状态和实验室内是否有人等)，同时管理员还可以通过监控界面对系统的工作方式、温度上下限报警阈值、湿度上下限报警阈值进行设置和对实验室内的窗户、风扇和灯进行开/关控制。另外，管理员也可以通过手机、GSM网络和GSM模块给Web服务器发送查询信息和控制信息去查询系统的监控数据、报警信息和对实验室内的窗户、风扇和灯进行开/关控制。例如，管理员可以利用手机、GSM网络和GSM模块给Web服务器发送控制信息，Web服务器接收到信息后将信息通过RS485串口传送给实验室监控节点，实验室监控节点接收信息并对信息进行分析，然后根据分析结果对实验室内的窗户、风扇和灯进行开/关控制。当实验室内的温度值或湿度值超出系统设定的阈值范围时，管理员通过监控终端分析对比实验室内、外的温度值或湿度值，然后根据分析结果对实验室内的窗户和风扇进行开/关控制对实验室内的温度值或湿度值进行调节。例如，当实验室内的温度值超出系统设定的温度上限报警阈值时，管理员通过监控终端分析对比实验室内、外的温度值，如果实验室外的温度值比实验室内的温度值低，管理员则控制实验室内的窗户和风扇将其打开，对实验室进行通风来调节实验室内的温度值。当系统检测到实验室内长时间没有人而实验室内有窗户、风扇或灯没有关闭时，系统通过GSM模块和GSM网络给实验室管理员的手机发送信息，提醒管理员实验室内有窗户、风扇或灯没有关闭，管理员可根据信息提示采取相应的处理措施，同时，当遇到刮风下雨天气时，实验室管理员可将系统的工作方式切换到手动控制工作方式，然后通过监控终端对实验室内的窗户、风扇和灯进行远程开/关控制。当系统工作在手动控制工作方式下时，若实验室管理员通过对窗户和风扇的控制无法将实验室内的温湿度值调节到系统设定的温湿度值上下限报警阈值范围内时，则实验室管理员就得采取其它的方法对实验室内的温湿度值进行调节，例如，若实验室安装有空调，则可以通过空调对实验室内的温湿度值进行调节。
当实验室监控系统工作在自动控制工作方式下时，系统根据预先设置好的温湿度上下限报警阈值自动控制实验室内的窗户和风扇对实验室内的温湿度值进行调节，同时，当系统检测到实验室内长时间没有人而实验室内有灯没有关时，系统自动控制实验室内的灯将其关闭。实验室监控节点将采集到的数据(实验室内的人体信号、温度值和湿度值)、窗户的开/关状态、风扇的开/关状态和灯的开/关状态通过RS485串口传送给Web服务器，Web服务器接收数据并对数据进行分析，然后根据分析结果生成相应的报警信息(例如，当实验室内的湿度值超出了系统设定的湿度上下限报警阈值范围时，系统将会生成湿度异常报警信息)，最后Web服务器将接收到的数据和生成的报警信息存入数据库。当系统检测到实验室内的温度值或湿度值超出系统设定的阈值范围时，一方面，系统通过GSM模块和GSM网络给实验室管理员的手机发送信息，提醒管理员实验室内的温度值或湿度值异常，同时，系统通过实验室监控节点的声光报警模块在实验室现场产生声光报警信号；另一方面，系统通过分析比较实验室内、外的温度值或湿度值，然后根据分析比较的结果自动对实验室内的窗户和风扇进行相应的开/关控制来调节实验室内的温度值或湿度值。例如，当实验室内的湿度值超出了系统设定的湿度上限报警阈值时，系统通过分析对比实验室内、外的湿度值，如果实验室外的湿度值比实验室内的湿度值低，则系统自动控制实验室内的窗户和风扇将其打开，对实验室进行通风来调节实验室内的湿度值。实验室管理员可以利用任意一台已经联入Internet网络的PC机和手机，通过PC机和手机的浏览器登录Web服务器，管理员成功登录Web服务器后，Web服务器以动态页面的方式将实验室的监控数据和相关的报警信息显示在PC机和手机的浏览器上，管理员通过浏览器上的监控界面即可查看到实验室的监控数据和报警信息，同时管理员还可以通过监控界面设置系统的工作方式、温度上下限报警阈值和湿度上下限报警阈值。另外，管理员也可以通过手机、GSM网络和GSM模块给Web服务器发送查询信息去查询系统的监控数据。例如，管理员可以利用手机、GSM网络和GSM模块给Web服务器发送查询信息去查询实验室内的温度值和湿度值等。当系统工作在自动控制工作方式下时，一方面，实验室管理员如果需要对实验室内的窗户、风扇和灯进行手动开/关控制，则管理员需要先将系统的工作方式切换到手动控制工作方式，然后才能对实验室内的窗户、风扇和灯进行手动开/关控制；另一方面，若系统通过对窗户和风扇的控制无法将实验室内的温湿度值调节到系统设定的温湿度值上下限报警阈值范围内时，则实验室管理员就得采取其它的方法对实验室内的温湿度值进行调节，例如，若实验室安装有空调，则可以通过空调对实验室内的温湿度值进行调节。

Claims (6)

1.一种基于Web服务器的实验室监控系统，它包括Web服务器和数据库，其特征是：所述系统还包括实验室监控节点、GSM模块和监控终端，其中，实验室监控节点通过RS485串口与Web服务器连接，GSM模块通过RS232串口与Web服务器连接，Web服务器通过Internet网络和GSM网络与监控终端连接。
2.根据权利要求1所述的基于Web服务器的实验室监控系统，其特征是：所述的实验室监控节点包括S3C44B0X微处理器、室内温度传感器、室外温度传感器、室内湿度传感器、室外湿度传感器、红外传感器、键盘、显示模块、声光报警模块、窗户控制模块、风扇控制模块和灯控制模块，其中，室内温度传感器、室外温度传感器、室内湿度传感器、室外湿度传感器、红外传感器、键盘、显示模块、声光报警模块、窗户控制模块、风扇控制模块和灯控制模块分别与S3C44B0X微处理器的I/O口连接。
3.根据权利要求1所述的基于Web服务器的实验室监控系统，其特征是：监控终端可以是PC机和手机。
4.根据权利要求2所述的基于Web服务器的实验室监控系统，其特征是：所述的窗户控制模块包括电机驱动模块、电机和行程开关，其中，行程开关可以有多个，电机驱动模块和行程开关分别与S3C44B0X微处理器的I/O口连接。
5.根据权利要求2所述的基于Web服务器的实验室监控系统，其特征是：所述的风扇控制模块包含多个继电器，各继电器分别与S3C44B0X微处理器的I/O口连接。
6.根据权利要求2所述的基于Web服务器的实验室监控系统，其特征是：所述的灯控制模块包含多个继电器，各继电器分别与S3C44B0X微处理器的I/O口连接。
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