嵌入式WEB服務(wù)器在太陽能發(fā)電站監(jiān)測系統(tǒng)中的設(shè)計應(yīng)用

監(jiān)控系統(tǒng)分2種，C/S模式和B/S模式。C/S模式需要在PC安裝客戶端，在嵌入式系統(tǒng)上還需要安裝服務(wù)端，這在設(shè)計上不僅加大了開發(fā)工作量，而且還得配備專用電腦，但有時候在工業(yè)現(xiàn)場上是沒有辦法做到的。而B/S模式則顯得其靈活性和成本低廉性。首先在B/S模式下面我們只需要開發(fā)單個WEB應(yīng)用，客戶端和服務(wù)端程序都不需要。其次還可以用具備瀏覽器的終端設(shè)備來隨時隨地瀏覽察看和控制后端設(shè)備。另外還可以省下其他監(jiān)控硬件設(shè)備，有效降低了成本，增強(qiáng)整套系統(tǒng)市場競爭力。

綜合考慮本系統(tǒng)采用B/S方式。監(jiān)控系統(tǒng)以ARM11微處理器（SC6410）為硬件核心，嵌入式Linux為軟件核心的綜合平臺方案。在此平臺上設(shè)計了基于Linux嵌入式Web太陽能監(jiān)控系統(tǒng)。此監(jiān)控系統(tǒng)以Ajax為網(wǎng)頁前端通訊方式，Cgi進(jìn)程、Php進(jìn)程、485進(jìn)程為后端數(shù)據(jù)處理方式。監(jiān)控系統(tǒng)只存設(shè)備上運(yùn)行，在和設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的任何地方，儀通過瀏覽器就可以直接監(jiān)控太陽能設(shè)備，打破了距離的限制，提高了軟件的保密性。

1監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

監(jiān)控系統(tǒng)硬件分為核心板和底板2個部分。核心板使用S3C6410處理器，外擴(kuò)128MBSDRAM和256MBFLASH外部存儲器。底板采用的是RS485采集接口，3線RS232串口，SD卡存儲接口以及以太網(wǎng)控制器和RJ45組成的以太網(wǎng)接口，硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

RS485通訊接口按照協(xié)議把太陽能設(shè)備參數(shù)讀取并發(fā)送主控芯片（S3C6410）。主控芯片接受485采集數(shù)據(jù)并存放Sqlite3數(shù)據(jù)庫。經(jīng)程序處理、分析后的數(shù)據(jù)在網(wǎng)頁上以動態(tài)曲線和表格形式顯示，除此之外實現(xiàn)網(wǎng)頁上發(fā)送指令修改太陽能設(shè)備參數(shù)。該監(jiān)控系統(tǒng)完成參數(shù)以表格和曲線等多種形式的展示以及太陽能設(shè)備參數(shù)的配置，極大方便了客戶，提高了客戶使用友好性。

2監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境移植

2.1嵌入式CGI的C庫移植

2.1.1下載cgic205.tar.gz

下載地址：http://www.boutell.com/cgic/#0btain

2.1.2解壓

解壓壓縮文件到/home/cgic/目錄

#tar-czvfcgic205.tar.gz

#cdcgic205

2.1.3編譯

修改其makefile里面的編譯參數(shù)

CC=arm-linux-gcc

AR=arm-linux-ar

RANLIB=arm-linux-ranlib.

#make

拷貝libcgic.a庫到設(shè)備/usr/lib/目錄下。

2.2嵌入式數(shù)據(jù)庫Sqlite3移植

2.2.1下載sqlite3-autoconf-3070900.tar.gz

下載地址：http://www.sqlite.org/download.html

2.2.2解壓

解壓壓縮文件到/home/sqlite3/目錄

#tar-czvfsqlite3-autoconf-3070900.tar.gz

#cdsqlite3-autoconf-3070900

2.2.3編譯

#./configure

--host=arm-linux-

--prefix=/opt/sqlite3/install3.7.4

--disable--tc

#make

#makeinstall

拷貝/opt/sqlite3/install3.7.4目錄下lib和bin文件到設(shè)備上對應(yīng)目錄。

2.3WEB服務(wù)器Appweb軟件移植

2.3.1下載Appweb3.3.0.tar.gz

下載地：http://appwebserver.org/downloads/appweb/download.ejs

2.3.2解壓

解壓文件到/home/appweb/目錄

#tar-czvfappweb3.3.0.tar.gz

#cdappweb3.3.0

2.3.3編譯

#./configure

--prefix=/home/my

--target=arm-sc6410-linux

--build=i686-pc-linux

--enable-log

--static

--port=80

--with-php=/home/cgi-php;

#makeTRACE=1

#makeROOT_DIR=/home/myinstall

在/home/cgi-php目錄里面要有編譯好的php5動態(tài)庫，編譯的Appweb服務(wù)器才會支持php功能。

拷貝home/my目錄里面的文件到設(shè)備對應(yīng)目錄，同時拷貝php動態(tài)庫到/usr/lib目錄，至此監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境移植完畢。

2.3.4驗證Appweb服務(wù)器

編寫以下代碼并保存為文件test.php,放至設(shè)備/www/目錄下

在PC機(jī)瀏覽器地址上輸入設(shè)備地址：192.168.0.80/test.php.如果瀏覽器網(wǎng)頁中顯示"okphp",就證明嵌入式Appweb帶php開發(fā)功能且支持Sqlite3數(shù)據(jù)庫軟件運(yùn)行環(huán)境已經(jīng)移植完畢?，F(xiàn)在Web服務(wù)器能支持Cgi和Php這兩項功能，而類似boa,shttpd等嵌入式Web只是支持Cgi,在后臺的處理上功能比較弱，不能完成較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理。

3監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

監(jiān)控系統(tǒng)軟件基于Linux操作系統(tǒng)，主要分為Cgi模塊、Php模塊、485進(jìn)程模塊。Cgi模塊主要是要負(fù)責(zé)密碼驗證、修改、以及發(fā)送消息給485掃描進(jìn)程進(jìn)行對太陽能設(shè)備參數(shù)進(jìn)行配置。Php模塊主要負(fù)責(zé)從數(shù)據(jù)庫中提取出數(shù)據(jù)分析、處理后送給前臺。485進(jìn)程模塊主要是自定義通訊協(xié)議，掃描在線太陽能逆變器來獲取其基本屬性參數(shù)并且經(jīng)過處理后存放在設(shè)備sqlite3數(shù)據(jù)庫里，一切圖形顯示和圖表顯示以及參數(shù)修改等數(shù)據(jù)全部是從數(shù)據(jù)庫中取得。監(jiān)控系統(tǒng)軟件架構(gòu)及其功能模塊如圖2所示。

圖2軟件架構(gòu)及功能模塊圖

3.1監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計技術(shù)

3.1.1軟件通訊技術(shù)

軟件通訊方式是Ajax,她是結(jié)合了Java技術(shù)、XML以及JavaScriDt等編程技術(shù)，可以讓開發(fā)人員構(gòu)建基于Java技術(shù)的Web應(yīng)用，并打破了使用頁面重載的慣例。用戶可以創(chuàng)建接近本地桌面應(yīng)用的直接、更豐富、更動態(tài)的Web用戶界面。

3.1.2軟件Javascipt基礎(chǔ)庫

整個系統(tǒng)軟件前端軟件開發(fā)主要是基于Jayascipt的庫JQuery.她簡化了前端開發(fā)的工作，提供了豐富的函數(shù)接口。

3.1.3軟件曲線顯示插件技術(shù)

系統(tǒng)曲線顯示部分主要是由Flot插件來完成的。Flot是一個非常強(qiáng)大的利用js來畫出圖表的jquery插件，并且支持幾乎所有主流瀏覽器，包括IE6+.在本系統(tǒng)中主要采用此插件來完成歷史和實時曲線的繪制。

3.1.4軟件圖表顯示插件技術(shù)

系統(tǒng)圖表顯示部分主要是由JGrid插件實現(xiàn)。她能完成大部分常用工作的表格和分頁功能的表單，在本系統(tǒng)中主要用來顯示和實時更新在線太陽能設(shè)備的基本參數(shù)。[!--empirenews.page--]

3.2監(jiān)控系統(tǒng)軟件Cgi模塊

Cgi模塊分為前端和后端兩個部分，前端主要是html元素的編寫和布局以及相關(guān)元素對應(yīng)事件函數(shù)的編寫，后端是負(fù)責(zé)處理html網(wǎng)頁傳送過來的數(shù)據(jù)并且處理完畢返回給網(wǎng)頁調(diào)用函數(shù)需要的數(shù)據(jù)，網(wǎng)頁利用得到的數(shù)據(jù)更新原來網(wǎng)頁上的數(shù)據(jù)。圖3是Cgi功能模塊。

圖3Cgi模塊程序功能圖

3.2.1Cgi前端編程

Html網(wǎng)頁js函數(shù)提交數(shù)據(jù)有post和get兩種方式，本系統(tǒng)采用方式是post方式。前臺（html）調(diào)用cgi程序?qū)嵗?/p>

Cgi程序通過cgic庫提供的api函數(shù)獲取從前臺網(wǎng)頁傳過來的數(shù)據(jù){ID:addr,Value:value},處理數(shù)據(jù)后依需求發(fā)送消息給485進(jìn)程，并查詢數(shù)據(jù)庫檢查命令是否設(shè)置成功，當(dāng)然也有獨(dú)立的查詢數(shù)據(jù)庫來驗證密碼或者修改密碼之類的操作。

3.2.2Cgi后端編程

3.3監(jiān)控系統(tǒng)軟件Php模塊

Php模塊從數(shù)據(jù)庫提取需要的數(shù)據(jù)整理處理后以JSON格式發(fā)送前臺。圖4是Php功能模塊。

圖4Php模塊程序功能圖

3.3.1Php前端編程

這個部分和Cgi部分是一樣的，編寫調(diào)用Php模塊js函數(shù)。

3.3.2后端php編程

4運(yùn)行效果

測試滿足實際現(xiàn)場需求，如圖5和圖6以及圖7所示。

圖5逆變器運(yùn)行數(shù)據(jù)表格

圖6逆變器運(yùn)行實時網(wǎng)線

圖7逆變器歷史查詢顯示

5結(jié)束語

文中介紹了基于ARM嵌入式電站動態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控的一種新設(shè)計方案，給出了詳細(xì)的硬件和軟件組成和設(shè)計實現(xiàn)，并且針對電站數(shù)據(jù)的實時顯示和歷史數(shù)據(jù)的查詢以及電站基本參數(shù)的配置等核心問題，提出了一套可靠的設(shè)計方法，實際長期運(yùn)行證明該監(jiān)控軟件運(yùn)行穩(wěn)定、實際占用資源少、界面易于操作、符合現(xiàn)場要求，具有十分廣泛的應(yīng)用前景。