CN1558574A

CN1558574A - 一种利用手机实现无线工业监控的方法及***

Info

Publication number: CN1558574A
Application number: CNA2004100161796A
Authority: CN
Inventors: 邵之江; 蒋维
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2004-02-05
Filing date: 2004-02-05
Publication date: 2004-12-29

Abstract

本发明公开的是一种利用手机实现无线工业监控的方法及***。方法是利用手机支持的Java功能，将监控终端子***下载到手机内存中，运行于手机的K－Java虚拟机之上，从而通过下述数据流程完成数据监控：1)用户下载安装手机端的监控子***并完成初始化；2)***控子***提交注册请求，工业监控数据服务器通过身份认证完成权限分配；3)***控子***通过无线数据网络提交监控指令；4)工业监控数据服务器完成指令处理，并返回结果。本工业监控方法采用被广泛使用的手机作为基本的远程监控终端，具有***组建便捷、成本低、使用和维护方便的特点，能实现远距离移动监控、图形界面交互、权限控制。本发明还提供了一种应用该方法实现的***，由***控子***、移动通信网络、Internet、工业监控数据服务器组成。

Description

一种利用手机实现无线工业监控的方法及***

技术领域

本发明涉及工业自动化领域，特别涉及一种利用手机实现无线工业监控的方法及***。

背景技术

传统的工业监控信息集成(SCADA，Supervisory Control And DataAcquisition System)一般在企业局域网范围内进行。由于有线局域网的限制，监控终端只能局限于有线网络所能覆盖的工业现场附近。而现代工业监控的特点要求监控技术满足如下要求：

1)远程监控：工业生产制造***一般是全年全天候不间断运转。而技术主管、生产主管、经营决策人员由于种种原因，无法保持对生产数据的持续、实时监视。远程监控就是指，以上人员既便在工业现场以外也能通过现代通讯技术和监控技术，掌握工业现场的关键运行数据，进行及时的决策和调整。

2)多客户端性：对于一个大型的工业现场，往往具有多项监控指标，如生产运行数据、设备运行数据等。不同的工作人员出于不同的工作分工，对每个监控指标的侧重点也有所不同，并且有可能同时对一项重要指标同时进行监控。

3)弱实时性：要求工作人员对监控现场的数据进行实时跟踪，掌握关键生产过程和关键设备的运行数据，以及最近时间段数据的变化趋势。但必须指出的是，此类监控技术是对工业现场的监控设备的一种补充，而非替代。这样的监控要求，其实时性要求相对较弱。

4)可视化图形用户操作：可以向监控现场一样，对工业位号的选择，察看，信息更改等操作实现可视化，这样易于学习和使用。

5)权限控制：工业现场数据涉及企业的核心业务，权限控制要求赋予不同的职责和不同的人员以不同的权限。

对企业级的应用来说，目前针对上述远距离、多用户、弱实时性的监控需求尚没有一个廉价、易用、高效的解决方案。移动通信网络的发展和JAVA手机的普及为解决此类具有宽广覆盖面的信息集成问题提供了一个全新的、有效的方法。

无线通信网络是无线监控***的一个重要组成部分，可分为无线专网和公用的无线通信网络两大类，而公用的移动通信网络是目前最普遍、最廉价，也是技术最成熟的。众所周知，手机是现代社会最普及的移动通信工具。作为用户随身的通讯工具，手机具有天然的用户亲和力，利用手机实现远程监控，其普及性、便利性是任何其它技术手段无法比拟的。

无线JAVA又叫K-JAVA，是Sun公司专门用于嵌入式设备的无线JAVA软件平台技术，作为一种更为先进安全的编程语言，它与手机的关系犹如软件与电脑，内建J2ME版本的Java平台的手机称为Java手机。随着越来越多Java手机的推出，将Java手机应用于工业行业，利用手机的Java扩展功能来实现无线工业监控成为一种切实可行的方案。

通过以上介绍，可以将监控客户端子***嵌入手机，通过对***控子***上进行监控数据的轻量级逻辑运算和数据显示，通过移动通信网络与工业监控服务器进行数据交换。本发明基于以上原理，为解决此类具有宽广覆盖面的信息集成问题提供了一个具有无线远程监控、多客户端并发处理、图形界面交互、实时性强、权限等级可控等特点的工业监控方法，并开发了基于该方法的***。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用手机实现无线工业监控的方法及***。

本方法的数据处理流程包括以下部分(如图一所示)：

1)用户下载安装手机端的监控子***并完成初始化

2)***控子***提交注册请求，工业监控数据服务器通过身份认证完成权限分配

3)***控子***通过无线数据网络提交监控指令

4)工业监控数据服务器完成指令处理，并返回结果

利用手机实现无线工业监控的***具有依次连接的***控子***、无线数据网络、Internet、工业监控数据服务器，***控子***通过移动通信网络与Internet连接，工业监控数据服务器通过数据专线与Internet连接。

本发明与现有同类发明比较具有以下优点：

1)本发明直接利用被广泛使用的手机作为无线监控子***，用K-Java进行功能扩展。由于手机作为用户随身通讯工具，具有天然的用户亲和力。因此采用本发明描述的方法实现远程监控，其普及性、便利性是任何其它技术手段无法比拟的。

2)监控子***通过移动通信无线网络进行数据传输。随着移动通信无线网络的进一步发展，将进一步增加其带宽，从实用角度保证了本发明方法的可行性。同时，可开通移动通信网的包月制服务，保证了实时在线的无时限性，从成本角度保证了本发明方法的可行性。

3)本***可用手机号码作为识别用户的唯一id，同时服务器采用多用户并发处理功能，可保证多客户端同时对工业现场进行监控。

附图说明

图1是利用手机实现无线工业监控***方框图；

图2是本发明中工业监控数据服务器功能模块方框图；

图3是本发明中无线工业监控指令格式示意图；

图4是本发明中***控子***功能模块方框图。

具体实施方式

一个利用手机特别是内嵌手机的Java功能实现无线工业监控的方法，其所涉及的监控指令被用于远程监控计算机向数据服务器提出监控应用请求，例如向OPC服务器查询实时数据、向历史数据库查询历史数据等。数据服务器执行客户的请求，并把结果返回用户无线工业监控***的客户端，并最终以在手机屏幕显示的方式反馈给用户。该方法综合采用了无线通信技术、JAVA技术、Internet技术，数据库技术能够通过手机实现用户对企业内部数据的超远程的授权访问，方便迅速地查询实时生产数据和设备数据。

手机端的无线工业监控子***是Java的标准字节码，可以被K-Java虚拟机解释执行，这个代码被压缩成标准JAR格式后通过如下方式等待手机下载：

1)红外线方式：手机的红外线接口对着带有红外线功能的电脑的接口，然后激活手机的红外线功能和PC的红外线功能完成下载。

2)数据线方式：将传输线一端正确连接到计算机的接口，另一端接上手机。连接后，安装好驱动，程序会自动侦测传输线端口所在位置。利用手机的下载功能完成下载。

3)OTA方式：也叫空中下载(Over-the-Air)。通过OTA，用户可以像在因特网浏览器中下载程序一样方便地下载无线工业监控子***至手机指定内存中。

通过手机中可执行JAVA字节代码的K-JAVA虚拟机完成无线工业监控子***的初始化操作。***控子***首先检测手机内存空间，在确保内存空间充足的情况下建立如下三个功能模块单元：界面逻辑单元(GUI)、记录存储***单元(RMS)、数据传输逻辑单元(DTI)。此工作由子***自动完成。

其中***控子***的工作原理由图三表示。

GUI处理与用户交互的低级操作。首先通过初始化用户注册屏、用户登陆屏、实时数据监控屏、历史数据监控屏、用户信息修改屏、用户注销屏六个图像输入屏响应用户信息的输入的数据，同时确认用户输入的有效性。

例如：当用户注册时两次输入的密码不一致时，将显示出错信息，要求用户重新输入有效数据。确认数据信息有效之后有效信息编译成字节数据存入RMS。GUI也负责将RMS中的数据读出显示在手机屏幕上；对于满足其他监控需求的扩展功能子***中留有功能扩展功能接口用于未来的功能扩展。

RMS是建立于手机存储器中的一个简单的数据存储的记录管理***。他类似于一个建立在手机端的小型数据库***，对应数据库的每一个表(Table)被称为一个Record Store(RS)，Record Store中的每一项被称为一个Record。Record Store是一个由Record组成的文件，它的完整性是由手机平台的K-Java虚拟机维护。将GUI得到的字节数据以记录表的形势存入RMS；

DTI负责触发手机的联网功能通过无线网络与Internet上工业监控服务器的节点建立连接。只有第一次连接无线网络时，触发手机联网功能。

工业监控数据服务器同时和Internet以及企业内部的工业数据库相连。应用服务器端有三个基本模块，实时监听模块、指令处理模块、信息回送模块。实时监听模块采用多终端并发处理技术，为每个新连结的用户创建一个独立线程完成相同的监控功能，它主要负责监听网络连接，等待客户端的连接，一旦收到***控子***的相应请求时，依次通过Internet，无线网络与***控子***建立连接，并接收数据，然后将收到信息交给指令处理模块。指令处理模块负责将收到的指令解析成标准SQL语句指令，与工业数据库进行交互，每次查询将检索用户信息表，用户信息表中包含用户权限信息。对一些关键数据则只允许权限等级高的用户进行数据查询监控，对一般数据则允许以所有用户进行数据查询监控。还可以根据用户注册的手机号码指定事先指定用户可监控数据，从而到达权限的划分，保证企业核心数据和核心业务的安全性。同时将数据库的查询结果返回后进行相应编码传给信息回送模块调用。信息回送模块负责编码后的查询结果回传给客户端。

一次完整的监控任务可以通过依次执行如下指令完成：

1)指令REG

指令说明：用户注册指令，通过REG指令向服务器提交注册请求

服务器端返回true表示注册成功，返回false表示注册失

败。

参数：id——用于判断用户唯一性的标示，可采用SIM***；

password——用于合法用户登陆的密码；

tagNO——用于指定监控位号，通常针对某具体***；

width——客户端子***所在手机的屏幕横向分辨率；

height——客户端子***所在手机的屏幕纵向分辨率

服务器返回值：true——表示注册成功；

false——表示注册失败

参数输入屏：用户注册屏

2)指令LOGIN

指令说明：用户登陆指令，已注册的用户将注册手机号码和密码作为

参数登录***

参数：id——用于判断用户唯一性的标示，可采用SIM***；

password——用于合法用户登陆的密码；

服务器返回值：true——表示登录成功；

false——表示登录失败

参数输入屏：用户登录屏

3)指令REAL

指令说明：实时数据监控，每隔period时间刷新屏幕。屏幕上显示所

有从服务器返回的tagNO数值。

参数：period——实时监控过程中定时刷新数据的时间间隔。

服务器返回值：string[]——每个tagNO对应的实时数据

参数输入屏：实时数据监控屏

4)指令HIST

指令说明：历史数据监控。通过参数输入，在服务器端生成历史趋势

图。屏幕上显示返回的*.png历史数据趋势图，监控信息

在图中进行显示

参数：period——距当前时间的跨度；

tagNO——监控位号；

periodNo——当前监控时间前后的时间跨度计数；

服务器返回值：image——历史数据趋势图，*.png格式

参数输入屏：历史数据监控屏

5)指令SET

指令说明：用户信息修改

参数：password——改登录密码；

width——更改手机横向分辨率；

height——更改手机纵向分辨率；

tagNO——更改客户端监控位好

服务器返回值：true——修改设置成功

false——修改设置成功

参数输入屏：用户信息修改屏

6)指令LOGOUT

指令说明：用户注销屏

服务器返回值：true——注册失败

false——注销失败

参数输入屏：用户注销屏

所有的子***与服务器间的数据传输都采用如下编码方式：

″<protocol>″：″<address>″：″<parameters>″

其中：<protocol>代表数据传输过程中的协议

<address>代表工业监控数据服务器的ip地址

<parameters>所需要的传输数据

例如：

″http″：″10.13.22.88″：″13588404944 LOGIN(″13588404944″，″aaa″)″

上述指令用来通过http协议与应用服务器10.13.22.88建立连接，同时向服务器提出登录请求，登陆用户为：13588404944，密码：aaa。

服务器判断指令的有效性，依次验证注册手机号码是否存在，密码是否正确，通过连接通道返回结果字符串。返回结果为false可能会由于如下原因：用户密码不正确、网络不通、数据库操作失败。

对历史监控指令处理，工业数据监控服务器根据查询结果生成历史趋势图，图片格式为*.png格式，图形大小则根据手机信息进行控制，以适应手机屏幕大小。历史趋势图中可包含如下信息：

1)监控时间跨度序列

2)位号数值序列

3)位号名称

4)位号简介

5)历史趋势曲线。

Claims

1.一种利用手机实现无线工业监控的方法。其特征在于，通过下述步骤完成无线远距离的监控任务：

1)用户下载安装手机端的监控子***并完成初始化；

2)***控子***提交注册请求，工业监控数据服务器通过身份认证完成权限分配；

3)***控子***通过移动通信网络提交监控指令；

4)工业监控数据服务器完成指令处理，并返回结果。

2.根据权利要求1所述的一种利用手机实现无线工业监控的方法，其特征在于，所说的用户下载安装手机端的无线工业监控子***并完成初始化，采用的是红外线方式、手机数据线方式、OTA网络下载方式，将移动监控子***下载至手机内存，建立图形用户交互界面，进行手机状态检测、监控交互界面初始化及变量初始化。

3.根据权利要求2所述的一种利用手机实现的无线工业监控方法，其特征在于，所说的***控子***是可运行于手机中K-Java虚拟机之上的功能模块，包含界面逻辑单元GUI、记录存储***单元RMS、数据传输逻辑单元DTI，其中：

1)GUI负责内存分配、界面初始化、监控需求信息输入、信息正确格式匹配，至少包括用户注册屏、用户登陆屏、实时数据监控屏、历史数据监控屏、用户信息修改屏、用户注销屏；

2)RMS负责内部数据库的建立、信息存储、信息删除；

3)DTI负责触发手机无线联网功能、信息编码、与服务器建立连接通道、信息提交并且子***中留有功能扩展功能接口用于未来的功能扩展。

4.根据权利要求1所述的一种利用手机实现无线工业监控的方法，其特征在于，所述的***控子***提交注册请求，工业监控数据服务器通过身份认证完成权限分配，用户提交信息可包括唯一标识、密码、监控信息、以及终端手机信息等。其中信息头应包含注册标识。工业监控数据服务器判断信息头，同时判断注册信息合理性，分配数据监控等级权限，返回认证信息。

5.根据权利要求1所述的一种利用手机实现无线工业监控的方法，其特征在于，所说的***控子***提交监控指令，可指定实时监控查询指令和历史数据查询指令，进行数据流方式编码后向远程的工业监控数据服务器提交监控请求，远程服务器以网络监听方式随时待命接收指令，一旦监控指令到达并接受后即将之解析为相应的监控数据处理流程，并返回指令的实施结果。

6.根据权利要求1所述的一种利用手机实现无线工业监控的方法，其特征在于，所说的工业监控数据服务器完成指令处理并返回结果，工业监控数据服务器至少包括指令实时监听模块、指令处理模块、信息回送模块；它通过实时监听特定端口的信息，来与请求连接的客户端建立连接；并通过连接通道，将传来的信息内容解析成相应的监控数据处理流程，执行完成后将结果返回给客户端。

7.一种利用手机实现无线工业监控的***，其特征在于，它具有依次连接的***控子***、无线数据网络、Internet、工业监控数据服务器，***控子***通过移动通信网络与Internet连接，工业监控数据服务器通过数据专线与Internet连接。

8.根据权利要求7所述的一种利用手机实现无线工业监控的***，其特征在于，所说的工业监控数据服务器具有实时监听模块、信息回送模块，并分别与指令处理模块相接。指令处理模块中用户信息注册、历史数据查询、实时数据查询、注册信息修改功能子模块通过SQL语句解释执行与数据库相连，服务器端采用线程池处理多个客户端子***的并发请求。

9.根据权利要求7所述的一种利用手机实现无线工业监控的***，其特征在于所说的***控子***通过移动通信无线网络保持实时在线，实现无线监控子***、工业现场监控服务器、工业监控核心数据库保持数据同步。