基于安卓的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王軍　宋亮

摘要：目前，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入到信息時(shí)代，手機(jī)和電腦已經(jīng)成為人們生活和工作中不可缺少的工具。手機(jī)和電腦都是安卓系統(tǒng)的產(chǎn)物，在運(yùn)用這些裝有安裝系統(tǒng)的電腦或者手機(jī)中，實(shí)施監(jiān)控目標(biāo)物體，不但可以提高監(jiān)控信息的準(zhǔn)確性，而且也能節(jié)省費(fèi)用成本，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。文章對(duì)于基于安卓的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與研究。

關(guān)鍵詞：安卓設(shè)備；監(jiān)控系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，監(jiān)控技術(shù)越來(lái)越完善。在這樣的情況下，手機(jī)視頻監(jiān)控技術(shù)也越發(fā)健全，監(jiān)控技術(shù)所應(yīng)用的領(lǐng)域也越發(fā)廣泛。所謂的嵌入式手機(jī)視頻監(jiān)控技術(shù)，也就是指在手機(jī)前端安裝一個(gè)攝像頭實(shí)現(xiàn)采集圖像功能，在采集完成之后壓縮成視頻流，然后再下載相應(yīng)的系統(tǒng)軟件，在手機(jī)上自動(dòng)處理圖像。只要是手機(jī)或者電腦在有網(wǎng)絡(luò)的情況下，就可以看到這些視頻圖像。

1嵌入式Web服務(wù)器

操作工作者可以在Web頁(yè)面中，對(duì)PLC內(nèi)有關(guān)數(shù)據(jù)信息直接訪問(wèn)。在利用各種Web頁(yè)面的過(guò)程中，安卓設(shè)備本身具有Web瀏覽器功能，所以它可以直接訪問(wèn)在PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)信息。PLC是嵌入式的Web服務(wù)器監(jiān)控系統(tǒng)硬件框架。這個(gè)系統(tǒng)由路由器、安卓移動(dòng)設(shè)備、輸入元器件、輸出元器件等硬件組合而成。在這個(gè)監(jiān)控結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)既可以由安卓平板電腦負(fù)責(zé)執(zhí)行，也可以由安卓手機(jī)負(fù)責(zé)執(zhí)行。通常情況下，安卓智能手機(jī)或者安卓智能電腦由只讀存儲(chǔ)器和隨機(jī)存儲(chǔ)器及CPU共同配置而成，提高了存儲(chǔ)信息的有效性。在這個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，對(duì)路由器沒(méi)有什么特別的要求，但是對(duì)PLC有較高的要求，所使用的PLC需要具有嵌入式Web服務(wù)器功能。如果PLC不具有這個(gè)功能，就不能直接訪問(wèn)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。在有網(wǎng)絡(luò)的前提下，安卓手機(jī)可以通過(guò)Web瀏覽器自動(dòng)訪問(wèn)服務(wù)器終端的PLC，并且實(shí)時(shí)監(jiān)控PLC信息，在監(jiān)控PLC信息之后，可以實(shí)時(shí)將這些信息反饋給按安卓移動(dòng)設(shè)備，用戶(hù)再根據(jù)所反饋的信息進(jìn)行操作，確保了信息的可操作性。本文以西門(mén)子S7-1200系列PLC為基本例子。根據(jù)S7-1200系列的PLC作為Web服務(wù)器，以下為具體開(kāi)發(fā)思路：一是先連接硬件設(shè)備，圖1為完整的系統(tǒng)構(gòu)建；二是利用HTML編輯器設(shè)備；三是采用西門(mén)子專(zhuān)門(mén)設(shè)置的編程軟件進(jìn)行組態(tài)，并讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)；四是根據(jù)HTML頁(yè)面，生成完整的程序塊；五是編程設(shè)計(jì)STEP7；六是利用STEP7功能，啟動(dòng)PLC中的服務(wù)器功能，并設(shè)置相應(yīng)的IP地址；七是在安卓設(shè)備中可以直接訪問(wèn)在PLC內(nèi)中的Web頁(yè)面，實(shí)時(shí)控制PLC。在完成上述一系列操作步驟后，用戶(hù)就可以運(yùn)用安卓移動(dòng)設(shè)備瀏覽器，直接訪問(wèn)Web控制頁(yè)面，也可以現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備展開(kāi)如下操作：改變?cè)O(shè)備的工作參數(shù)；設(shè)置報(bào)警通知功能；讀取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)；了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工作實(shí)際情況等。

2以觸摸屏作為嵌入式Web服務(wù)器

對(duì)于Web服務(wù)器而言，操作者在Web瀏覽器的作用下，可以成功訪問(wèn)觸摸屏，同時(shí)也可以訪問(wèn)PLC內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息。在訪問(wèn)Web頁(yè)面過(guò)程中，可以實(shí)時(shí)訪問(wèn)安卓移動(dòng)設(shè)備中的嵌入式服務(wù)器，在訪問(wèn)嵌入式服務(wù)器之后，便可以對(duì)PLC進(jìn)行實(shí)時(shí)操作，也可以監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。結(jié)合安卓移動(dòng)設(shè)備作為監(jiān)控移動(dòng)終端。其實(shí)在整個(gè)監(jiān)控結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，安卓手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息，對(duì)PLC并沒(méi)有太多的要求，普通型號(hào)的PLC就可以使用。但對(duì)觸摸屏卻有很高的要求，所采用的觸摸屏一定要有嵌入式Web服務(wù)器的多項(xiàng)功能，操作工作者也可以在Web瀏覽器的作用下，實(shí)時(shí)訪問(wèn)在嵌入式服務(wù)器的功能和作用，實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。但是需要注意的是，如果設(shè)備一旦不能正常運(yùn)行，就需要操作人員及時(shí)處理這一問(wèn)題，在解決問(wèn)題中，也需要監(jiān)測(cè)是否存在隱患的問(wèn)題，同時(shí)將這些隱患的問(wèn)題一并解決。如果安卓手機(jī)、安卓平板電腦可以成功連上網(wǎng)絡(luò)，用戶(hù)可以對(duì)安卓移動(dòng)設(shè)備直接進(jìn)行嵌入式的訪問(wèn)，成功控制PLC。本文以施耐德MagelisXBTGT系列觸摸屏作為基本例子，如下為對(duì)Web服務(wù)器設(shè)計(jì)思路：一是連接硬件，圖2為完整的系統(tǒng)架構(gòu)；二是PLC程序的編寫(xiě)，在編寫(xiě)完成后，自動(dòng)下載到PLC中；三是利用Vijeo-Designer組態(tài)軟件，直接設(shè)定出IP地址，并且成功共享數(shù)據(jù)；四是設(shè)置程序變量屬性，將私有屬性設(shè)置成為共享屬性，并在觸摸屏內(nèi)直接下載程序；五是PLC與調(diào)試觸摸屏間的通訊，提高程序的準(zhǔn)確率；六是在接入網(wǎng)絡(luò)安卓移動(dòng)設(shè)備之后，可以直接訪問(wèn)在觸摸屏內(nèi)的控制頁(yè)面。在上述所有步驟完成之后，用戶(hù)可以在安卓移動(dòng)設(shè)備的作用下，直接訪問(wèn)Magelis XBTGT系列觸摸屏服務(wù)器端的Web控制頁(yè)面，更好地控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。在開(kāi)發(fā)嵌入式Web服務(wù)器中，PLC是下位機(jī)，觸摸屏是上位機(jī)，安卓移動(dòng)設(shè)備是監(jiān)控終端。在這樣的情況下，安卓移動(dòng)設(shè)備可以在自身所具有的Web瀏覽器中對(duì)其他嵌入式的服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)訪問(wèn)，這一系列操作過(guò)程中都可以自動(dòng)進(jìn)行，操作者根本不需要在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作設(shè)備，既提高了工作效率，也保證了工作質(zhì)量，同時(shí)也極大地節(jié)約了費(fèi)用成本。

3虛擬網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)

虛擬網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)（virtual network computing）縮寫(xiě)成為VNC，這是一種遠(yuǎn)程軟件，在RFB協(xié)議屏幕畫(huà)面的作用下，充分實(shí)現(xiàn)自身功能。這款軟件在有網(wǎng)絡(luò)的前提下，不但可以傳送鍵盤(pán)動(dòng)作，也可以傳送鼠標(biāo)動(dòng)作，甚至可以實(shí)時(shí)分享屏幕動(dòng)畫(huà)，與其他監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)比來(lái)講，虛擬網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能更強(qiáng)大一些。在VNC系統(tǒng)中，由服務(wù)器終端、客戶(hù)端、協(xié)議所共同組合而成，其中服務(wù)器端負(fù)責(zé)分享在機(jī)器運(yùn)行中所出現(xiàn)的屏幕，服務(wù)器端處于一個(gè)被動(dòng)的位置中，它受到其他客戶(hù)端的控制，服務(wù)器端受到VNC客戶(hù)端的實(shí)時(shí)控制。但是從運(yùn)行結(jié)構(gòu)上來(lái)講，VNC和操作系統(tǒng)之間并無(wú)明顯的關(guān)系，甚至可以說(shuō)沒(méi)有任何一點(diǎn)關(guān)系，所以可以跨平臺(tái)利用，但是在跨平臺(tái)使用中，一定要精心排查各操作系統(tǒng)有無(wú)異樣，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)解決。借助安卓移動(dòng)設(shè)備，組合成VNC鍵入式系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中有硬件設(shè)備，也有軟件設(shè)備，主要包括：路由器、輸入元器件、上位機(jī)、安卓移動(dòng)設(shè)備、輸出元器件等。在這個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中，安卓手機(jī)負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。同時(shí)，在該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，路由器可以使用普通形式的路由器，PLC也可以使用最普通的PLC，但是上位機(jī)一定要具有接入局域網(wǎng)的作用。在這種開(kāi)發(fā)方式利用的安卓移動(dòng)平臺(tái)中，必須有NVC客戶(hù)端，在NVC客戶(hù)端的作用下，安卓移動(dòng)設(shè)備才能成功訪問(wèn)上位機(jī)，實(shí)時(shí)顯示出在上位機(jī)中的操作界面，控制好下位機(jī)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控。根據(jù)步科MT4414型號(hào)的觸摸屏中開(kāi)發(fā)VNC方式，如下為具體設(shè)計(jì)思路：一是連接硬件；二是PLC程序的編寫(xiě)；三是在觸摸屏IP地質(zhì)設(shè)置中，充分利用HMIware組態(tài)軟件；四是觸摸屏程序的編寫(xiě)；五是調(diào)整試驗(yàn)PLC和觸摸屏中的通訊，保障程序編寫(xiě)的準(zhǔn)確性；六是手機(jī)客戶(hù)端的安裝，設(shè)置相應(yīng)的IP地址，成功訪問(wèn)在觸摸屏中的各個(gè)操作頁(yè)面，實(shí)時(shí)監(jiān)控下位機(jī)。在完成上述一系列步驟之后，用戶(hù)可以直接利用安卓設(shè)備操作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。結(jié)合PCL作為嵌入式Web服務(wù)器中所利用的方法，其方法是一樣的，操作方式也是相同的。在VNC鍵入式中的監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控終端是安卓移動(dòng)設(shè)備，上位機(jī)是觸摸屏，下位機(jī)是PLC。在安裝移動(dòng)設(shè)備中，可以在VNC客戶(hù)端的作用下，輸入相應(yīng)的IP地址訪問(wèn)觸摸屏，可以自動(dòng)完成這一系列的訪問(wèn)過(guò)程，操作者不需要在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督和操作。

4開(kāi)發(fā)安卓監(jiān)控系統(tǒng)APP應(yīng)用程序

Application簡(jiǎn)稱(chēng)為APP，最近幾年，安卓手機(jī)受到了.人們的追捧和認(rèn)可，尤其是一些年輕人更是對(duì)安卓手機(jī)愛(ài)不釋手。據(jù)有關(guān)調(diào)查結(jié)果表明，年輕人之所以如此喜愛(ài)安卓移動(dòng)手機(jī)，安卓手機(jī)運(yùn)行速度快和操作方便是一大原因，其中更主要的原因是安卓系統(tǒng)中可以下載多種APP程序。所指的APP也就是智能手機(jī)第三方應(yīng)用程序，所以開(kāi)發(fā)可以運(yùn)用在監(jiān)控系統(tǒng)中的APP，APP實(shí)現(xiàn)監(jiān)控目標(biāo)對(duì)象的作用。安卓移動(dòng)設(shè)備是上位機(jī)，監(jiān)控終端也可以作為上位機(jī)，應(yīng)用PP開(kāi)發(fā)方式的監(jiān)控系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中由多種硬件設(shè)備組成，主要包括路由器、輸入元器件、安卓移動(dòng)設(shè)備、PLC等器件。在此監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，安卓手機(jī)可以負(fù)責(zé)執(zhí)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，安卓平板電腦也可以負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。在監(jiān)控系統(tǒng)中所運(yùn)用的路由器，可以是普通形式的路由器，但是所運(yùn)用PLC需要具備網(wǎng)絡(luò)接入的功能，在這里對(duì)輸入元件沒(méi)有什么要求，對(duì)輸出元件也沒(méi)有什么特別的要求。但這種開(kāi)放方式要求所運(yùn)用的安卓移動(dòng)平臺(tái)中裝有APP應(yīng)用程序，這樣安卓移動(dòng)設(shè)備才能在IP地址的作用下成功訪問(wèn)下位機(jī)，從而實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。通常情況下，在監(jiān)控系統(tǒng)中所運(yùn)用的安卓APP開(kāi)放方式并不是始終不變的，它是形式多樣的，我們以2種經(jīng)常運(yùn)用到的監(jiān)控系統(tǒng)APP開(kāi)放方式為主要例子。第1種，基于安卓應(yīng)用程序所開(kāi)發(fā)和使用的平臺(tái)，在開(kāi)發(fā)這個(gè)平臺(tái)中，需要運(yùn)用到一些高級(jí)語(yǔ)言程序進(jìn)行監(jiān)控；第2種是基于組態(tài)軟件，在開(kāi)發(fā)監(jiān)控結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，利用組態(tài)軟件，以my SCADA為平臺(tái)，所開(kāi)發(fā)的安卓APP程序?yàn)槔?，在APP程序中，安卓移動(dòng)設(shè)備作為基本載體，如下為開(kāi)發(fā)安卓移動(dòng)APP的思路：一是連接硬件；二是PLC程序編寫(xiě)；三是運(yùn)用my SCADA軟件；四是安裝監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備APP；五是調(diào)試PLC與安卓設(shè)備中的通訊，監(jiān)控APP。在完成上述一系列步驟之后，用戶(hù)結(jié)合所開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的APP客戶(hù)端，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備展開(kāi)操作。用戶(hù)在安裝APP程序之后，可以直接訪問(wèn)在安卓移動(dòng)設(shè)備中的數(shù)據(jù)，也可以直接訪問(wèn)APP程序頁(yè)面，同時(shí)也可以對(duì)APP程序進(jìn)行如下操作：重新設(shè)置和更改操作參數(shù)；設(shè)置APP程序的報(bào)警功能；讀取設(shè)備輸入?yún)?shù)等。在開(kāi)發(fā)手機(jī)APP過(guò)程中，下位機(jī)是PLC，安卓移動(dòng)設(shè)備既可以作為監(jiān)控終端，也可以作為上位機(jī)。同時(shí)，安卓移動(dòng)設(shè)備在訪問(wèn)APP客戶(hù)端中，可以直接訪問(wèn)對(duì)應(yīng)的IP地址，這樣就可以對(duì)PLC實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，操作人員可以不用在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)操作，既節(jié)省了工作時(shí)間，也大大提高了工作效率，同時(shí)也確保了程序的準(zhǔn)確性。

5結(jié)語(yǔ)

總而言之，根據(jù)在安卓平臺(tái)中的嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法，其中所有開(kāi)發(fā)方法都是在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中才能實(shí)現(xiàn)的，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所采用的操作方式也都是大同小異的。在利用PLC作為嵌入式Web服務(wù)器中，其中PLC可以是訪問(wèn)信息的基本載體。在運(yùn)用VNC進(jìn)行開(kāi)發(fā)中，觸摸屏可以是安卓移動(dòng)設(shè)備訪問(wèn)信息的基本載體。據(jù)有關(guān)研究，不管是訪問(wèn)信息的載體是觸摸屏，或者是PLC，最后都可以在終端安卓移動(dòng)設(shè)備的作用下，對(duì)目標(biāo)設(shè)備實(shí)施遠(yuǎn)程訪問(wèn)和遠(yuǎn)程監(jiān)控。