CN103929485B - 安全性高的基于嵌入式Web的远程监控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种安全性高的基于嵌入式Web的远程监控装置，包括数据处理模块。数据处理模块与数据采集模块、监测显示模块、设备控制模块、数据存储模块、实时报警模块和安全验证模块连接。实现了一种低功耗、低成本、稳定安全的设备远程监控解决方案。本发明装置同时连接传感器、设备和网络，实现了嵌入式Web服务的远程监控装置，可以连接入局域网或者Internet。用户只需在任意一台连接如网络的电脑或手机客户端浏览器上，输入设定的IP地址或域名即可验证登录嵌入式Web页面，查看设备的使用状态，并可根据需要控制设备的开启与关闭，从而真正实现对设备的远程监控。
Description
本申请是申请号：201310139879.3、申请日：2013.4.22、名称“基于嵌入式Web的远程监控装置”的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种基于嵌入式Web的远程监控装置。
背景技术
设备的远程监控是设备管理的现实需要，也是实现设备便捷管理和有效管理的重要途径。随着信息化技术的发展，设备远程管理的用户需求主要体现在两个层面：一是用户能够远程监测设备的运行状态；二是用户能够根据设备的运行状态随时控制设备的开启和关闭。前者即为设备的远程监测，后者为设备的远程监控。传统的设备远程管理系统主要进行设备的远程监测，没有实现远程控制功能，因而已无法满足用户更高层次的需求。而现有的一些设备远程监控系统往往成本较高，对设备本身的要求也较高，如要求采用3G网络，要求设备具有某种专用接口，或者要求设备均为采用PLC控制器的设备，等等。这些限制条件显然限制了系统的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构合理，工作性能好的基于嵌入式Web的远程监控装置。
本发明的技术解决方案是：
一种基于嵌入式Web的远程监控装置，其特征是：包括数据处理模块。数据处理模块与数据采集模块、监测显示模块、设备控制模块、数据存储模块、实时报警模块和安全验证模块连接；
数据采集模块是包含温湿度传感器、气体传感器、电压电流检测器的数据采集单元，实现各种数据的采集；
监测显示模块负责动态地显示装置所采集监测的数据信息以及设备开关状态；
设备控制模块包括光电耦合器、继电器，实现弱电控制强电；
数据存储模块负责将采集单元的数据按一定的时间间隔实时存储到数据库服务器，从而可以对该数据进行查询、分析与挖掘；采用MSP430的Flash存储器作为存储单元进行读取、写入及擦除，实现IP地址或域名、密码修改等配置参数信息的实时动态存储与调用；
实时报警模块实现当现场数据监测值超过设定的阈值时能够进行声光报警，并可以根据设置发送手机短信及邮件提醒设备管理员；
安全验证模块实现当用户登录嵌入式Web页面时，需要提供密码进行验证，验证通过后才能查看设备的状态或控制设备的开关，保证系统的安全性；
数据处理模块通过移植μC/OS-II操作系统和TCP/IP协议栈，实现嵌入式Web服务的远程监控装置；数据处理模块负责驱动数据采集单元模块进行数据采集，并对采集单元的数据进行解析处理，提供给数据显示模块和数据存储模块进行数据的显示和存储；当接收到用户在页面上的操作指令时，数据处理模块负责将其转换成控制信号提供给设备控制模块，实现对设备的远程监控；
数据处理模块中有HTTP应用模块，主要调用TCP/IP模块的API函数，还包括MSP430时钟系统、I/O端口、CS8900A的初始化程序，以及HTTP服务函数，实现一个嵌入式Web的服务器网页；用户在任一能真正连接入网络PC机过浏览器或手机客户端上访问嵌入式Web服务器，从而实现远程监控设备；页面实现自动刷新，将采集的数据通过HTML网页的形式实时显示出来；网页页面以字符串数组的形式存储于MSP430单片机中，MSP430单片机作为嵌入式Web服务器，PC机的Web浏览器通过嵌入式Web访问单片机，读取网页页面的内容；系统初始化后首先对接收到的网络数据帧进行类型判断，如果收到的数据包是ICMP数据包，则进行ICMP协议处理，返回应答信息，用于用户验证网络连通情况；如果是数据包是网页GET请求，则将存储在ROM中的登陆网页发布出来，用户登录验证成功后进入相应的设备控制网页，用户可以通过点击网页中相应按钮，驱动外接的继电器，实现对远程设备进行开关控制；系统完成I/O端口、开中断、寄存器一系列初始化后即进入HTTP服务状态，嵌入式Web服务器开始进入正常工作状态；当用户通过浏览器访问嵌入式Web页面，嵌入式Web服务器即可收到HTTP请求，并作出处理和响应。
数据处理模块采用MSP430F1611单片机负责程序的存储、执行和数据处理，利用CS8900A网络控制器芯片实现数据的网络传输功能。
本发明结构合理，工作性能好。利用嵌入式Web，将设备的运行状态信息以网页的形式进行显示及控制，用户只需在任意一台连接入网络的电脑或手机客户端的浏览器上输入设定的IP地址或域名，即可验证登录嵌入式Web页面查看设备的使用状态，并可根据需要控制设备的开启与关闭，从而实现对设备的远程监控。本发明装置具有成本低、安全性高、通用性强的特点，具有良好的推广应用前景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明装置的模块结构图。
图2为本发明装置的硬件结构图。
图3为本发明装置的软件程序流程图。
具体实施方式
一种基于嵌入式Web的远程监控装置，包括数据处理模块。数据处理模块与数据采集模块、监测显示模块、设备控制模块、数据存储模块、实时报警模块和安全验证模块连接；
数据采集模块是包含温湿度传感器、气体传感器、电压电流检测器的数据采集单元，实现各种数据的采集；
监测显示模块负责动态地显示装置所采集监测的数据信息以及设备开关状态；
设备控制模块包括光电耦合器、继电器，实现弱电控制强电；
数据存储模块负责将采集单元的数据按一定的时间间隔实时存储到数据库服务器，从而可以对该数据进行查询、分析与挖掘；采用MSP430的Flash存储器作为存储单元进行读取、写入及擦除，实现IP地址或域名、密码修改等配置参数信息的实时动态存储与调用；
实时报警模块实现当现场数据监测值超过设定的阈值时能够进行声光报警，并可以根据设置发送手机短信及邮件提醒设备管理员；
安全验证模块实现当用户登录嵌入式Web页面时，需要提供密码进行验证，验证通过后才能查看设备的状态或控制设备的开关，保证系统的安全性；
数据处理模块通过移植μC/OS-II操作系统和TCP/IP协议栈，实现嵌入式Web服务的远程监控装置；数据处理模块负责驱动数据采集单元模块进行数据采集，并对采集单元的数据进行解析处理，提供给数据显示模块和数据存储模块进行数据的显示和存储；当接收到用户在页面上的操作指令时，数据处理模块负责将其转换成控制信号提供给设备控制模块，实现对设备的远程监控；
如图2所示本发明装置的硬件结构图，本发明所述装置所采用的核心控制芯片是MSP430F1611单片机负责程序的存储、执行和数据处理，利用CS8900A网络控制器芯片实现数据的网络传输等功能，两款芯片共用3.3V电源模块，本装置具有低功耗、低成本的特点。MSP430F1611单片机通过接口分别与JTAG接口、传感器接口、光电耦合器、电源模块以及CS8900A网络控制器连接。MSP430F1611单片机与继电器之间连接有光电耦合器，CS8900A网络控制器与RJ45网络接口之间连接有E2023网络变压器，保证了系统的稳定性。MSP430F1611单片机连接分别连接了8MHZ和32.768KHZ的晶振，CS8900A则连接了20MHZ晶振，适应各自工作频率的需要。
本发明所述装置部署在设备端，在硬件连接上，本发明装置同时与传感器、网络接口、设备接口（或设备供电电源接口）连接，电源采用USB或3-5V通用电源两种电源供电，接通电源即可进入工作状态，部署方便快捷。
数据处理模块中有HTTP应用模块，主要调用TCP/IP模块的API函数，还包括MSP430时钟系统、I/O端口、CS8900A的初始化程序，以及HTTP服务函数，实现一个嵌入式Web的服务器网页；用户在任一能真正连接入网络PC机过浏览器或手机客户端上访问嵌入式Web服务器，从而实现远程监控设备；页面实现自动刷新，将采集的数据通过HTML网页的形式实时显示出来；网页页面以字符串数组的形式存储于MSP430单片机中，MSP430单片机作为嵌入式Web服务器，PC机的Web浏览器通过嵌入式Web访问单片机，读取网页页面的内容；系统初始化后首先对接收到的网络数据帧进行类型判断，如果收到的数据包是ICMP数据包，则进行ICMP协议处理，返回应答信息，用于用户验证网络连通情况；如果是数据包是网页GET请求，则将存储在ROM中的登陆网页发布出来，用户登录验证成功后进入相应的设备控制网页，用户可以通过点击网页中相应按钮，驱动外接的继电器，实现对远程设备进行开关控制；系统完成I/O端口、开中断、寄存器一系列初始化后即进入HTTP服务状态，嵌入式Web服务器开始进入正常工作状态；当用户通过浏览器访问嵌入式Web页面，嵌入式Web服务器即可收到HTTP请求，并作出处理和响应。
数据处理模块采用MSP430F1611单片机负责程序的存储、执行和数据处理，利用CS8900A网络控制器芯片实现数据的网络传输功能。
Claims (1)
1.一种安全性高的基于嵌入式Web的远程监控装置，其特征是：包括数据处理模块，数据处理模块与数据采集模块、监测显示模块、设备控制模块、数据存储模块、实时报警模块和安全验证模块连接；
数据采集模块是包含温湿度传感器、气体传感器、电压电流检测器的数据采集模块，实现各种数据的采集；
监测显示模块负责动态地显示装置所采集监测的数据信息以及设备开关状态；
设备控制模块包括光电耦合器、继电器，实现弱电控制强电；
数据存储模块负责将数据采集模块的数据按一定的时间间隔实时存储到数据库服务器，从而可以对该数据进行查询、分析与挖掘；采用MSP430的Flash存储器作为存储单元进行读取、写入及擦除，实现配置参数信息“IP地址或域名、密码修改”的实时动态存储与调用；
实时报警模块实现当现场数据监测值超过设定的阈值时能够进行声光报警，并可以根据设置发送手机短信及邮件提醒设备管理员；
安全验证模块实现当用户登录嵌入式Web页面时，需要提供密码进行验证，验证通过后才能查看设备的状态或控制设备的开关，保证系统的安全性；
数据处理模块通过移植μC/OS-II操作系统和TCP/IP协议栈，实现嵌入式Web服务的远程监控装置；数据处理模块负责驱动数据采集模块进行数据采集，并对数据采集模块的数据进行解析处理，提供给监测显示模块和数据存储模块进行数据的显示和存储；当接收到用户在页面上的操作指令时，数据处理模块负责将其转换成控制信号提供给设备控制模块，实现对设备的远程监控；
数据处理模块中有HTTP应用模块，调用TCP/IP模块的API函数，还包括MSP430时钟系统、I/O端口、CS8900A的初始化程序，以及HTTP服务函数，实现一个嵌入式Web的服务器网页；用户在任一能真正连接入网络PC机的浏览器或手机客户端上访问嵌入式Web服务器，从而实现远程监控设备；页面实现自动刷新，将采集的数据通过HTML网页的形式实时显示出来；网页页面以字符串数组的形式存储于MSP430单片机中，MSP430单片机作为嵌入式Web服务器，PC机的Web浏览器通过嵌入式Web访问单片机，读取网页页面的内容；系统初始化后首先对接收到的网络数据帧进行类型判断，如果收到的数据包是ICMP数据包，则进行ICMP协议处理，返回应答信息，用于用户验证网络连通情况；如果数据包是网页GET请求，则将存储在ROM中的登陆网页发布出来，用户登录验证成功后进入相应的设备控制网页，用户可以通过点击网页中相应按钮，驱动外接的继电器，实现对远程设备进行开关控制；系统完成I/O端口、开中断、寄存器一系列初始化后即进入HTTP服务状态，嵌入式Web服务器开始进入正常工作状态；当用户通过浏览器访问嵌入式Web页面，嵌入式Web服务器即可收到HTTP请求，并作出处理和响应；数据处理模块采用MSP430F1611单片机负责程序的存储、执行和数据处理，利用CS8900A网络控制器芯片实现数据的网络传输功能，上述两款芯片MSP430F1611、CS8900A共用3.3V电源模块；MSP430F1611单片机通过接口分别与JTAG接口、传感器接口、光电耦合器、电源模块以及CS8900A网络控制器连接；MSP430F1611单片机与继电器之间连接有光电耦合器，CS8900A网络控制器与RJ45网络接口之间连接有E2023网络变压器，保证了系统的稳定性；MSP430F1611单片机连接分别连接了8MHZ和32.768KHZ的晶振，CS8900A则连接了20MHZ晶振，适应各自工作频率的需要；
所述监控装置部署在设备端，在硬件连接上，所述监控装置同时与传感器、网络接口、设备供电电源接口连接，电源采用USB或3-5V通用电源两种电源供电，接通电源即可进入工作状态，部署方便快捷。
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