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当前各种监测系统多基于局域网形式，通过监控中心的计算机与各采集仪器进行连接，并在监控中心的计算机上对采集仪器进行操控。监控中心虽然可以通过互联网与外界的计算机进行联系，但通常只是传递一些简单信息，而不能进行完全的操控。

本文实现了一种云监测系统方案，采用云智慧测试仪器的思想，充分利用了互联网、云计算和嵌入式技术，将监测系统扩展到整个互联网的范围内。

1 云智慧测试的基本思想

目前，虚拟仪器方式，测量硬件需要与个人计算机连接，每台计算机上重复安装测试分析软件。而“云智慧测试仪器”则是基于互联网的设计思想，其测量前端硬件、处理分析云计算中心和用户操控终端是分布在全球范围上的。基于“云智慧测试仪器”的设计思想和结构如图1所示。

“云智慧测试”的三大部分包括：前端采集硬件系统、后端云计算中心和人机交互的终端设备。这些部分分布在世界各地，全部通过互联网进行连接。操作者用户使用可接入互联网的终端设备（如笔记本电脑，平板电脑，智能手机等），无需安装软件，通过浏览器直接访问云计算中心，发出各种测试参数的设置和启停指令。

云计算中心将这些指令发送到分布于多个现场地点的前端采集硬件。前端采集硬件接收到指令后，通过嵌入式系统控制AD硬件自动完成信号采集，接着进入DSP完成实时处理，最后将测量信息自动发送到云计算中心。

“云智慧测试服务软件系统”在云计算中心收集管理和存储来自前端硬件的所有信息，并根据用户通过终端设备发出的处理要求和分析参数，自动完成大批量数据的计算和融合，在任何需要的时候，即可生成监测数据报告，传回到操作者手中。

 

                图1 云智慧测试的思想和基本架构               图2 简化到局域网的云监测系统架构

 

综上所述，在云智慧测试系统的前端硬件、云计算中心和用户都是分布在互联网的不同节点上。在整个测试过程中，操作者使用的终端设备只用于向云计算中心发出测量和分析指令，然后显示监测数据和结果报告。终端设备仅仅完成操作的工具，并不参与信息传输、存储和计算。因此，云监测系统的两个核心部分是：“云智慧测试服务软件系统”和“前端智慧采集硬件系统”。

二、云监测的“采集器/服务器/浏览器”架构

基于云智慧测试的思想建立的云监测系统，其基本架构与图1相同，此外也同样可以在局域网内运行，如图2所示。

本文实现的DASP-MTS云监测系统，是一套完全基于局域网和互联网的大型监测和测量网络系统。该系统基于采集器/服务器/浏览器的先进架构方式，在局域网或者互联网系统中建立大型监测网络，可对多台动静态信号测量仪器进行统一管理，允许多人通过服务器同时对各台仪器和数据进行不同权限的查询和设置等操作，并且均可通过网络进行远程及无线操控。DASP-MTS建立的监测系统非常适合于对大型场区的机械设备、风能机组、采矿设备以及桥梁、铁路等，监测量则涵盖振动、噪声、应变、转速、温度、压力、风速、载荷等各种动静态信号。

DASP-MTS系统可以最大程度地解决远程监控的问题，操作人员可在任意场所（如办公室、家庭、旅途中）实时掌控系统中的各种监测量。

云监测系统中的前端采集硬件采用INV3060系列网络分布式采集仪器，该仪器具有以太网接口，可以直接通过网线、WIFI无线或3G无线接入监测网络中，此外该仪器内含Web服务功能，操作人员即可通过系统的中心服务器进行操作，也可使用iPad或智能手机通过Wifi无线进行直接点对点操作。

DASP-MTS采用B/S方式，操作者的计算机或iPad中无需安装任何软件即可进行各种操作。

三、云监测系统的关键技术

3.1 网络连接

监测网络连接方式可为局域网，也可为互联网，或者局域网和互联网的混合方式。

监测网络中的有线和无线方式。有线方式可使用RJ45网线（几十米距离）或者光纤方式（可达几十公里）。对于无线连接，局域网支持WIFI方式（几百米），互联网则支持WCDMA等3G通讯手段（不同城市）。

 

3.2 智能数据采集仪器

监测网络采用多种数据采集仪器，其中动态数据的测量采用先进的INV3060系列智能采集仪，内置24位delta-sigma高精度模数转换和SOC嵌入式系统，采用DSP/ARM/FPGA三处理器协同工作方式，具有极高的硬件性能以及智能化的自动采集分析能力，具有以太网口可直接连入网络，内含Linux操作系统和16GB存储器，具有离线脱机自动运行功能。

INV3060采集仪可连接多种振动、噪声、应变、转速传感器，具有DC、AC、ICP、INV1861应变输入方式以及INV1841电荷输入方式，每通道具有51.2KHz ~ 102.4KHz采样频率，24位AD可提供120dB动态范围，而双核24位AD更可提供160dB动态范围，完全适应各种大小不同的信号变化情况。

监测系统还支持多种静态信号的测量仪器，可实现温度、风速、压力、载荷等信号的监测，对于具有以太网接口的仪器可直接接入，否则可通过监测网络中的一台计算机或服务器进行接入。

 

3.3 云中心服务器群

监测网络中的云中心服务器（群）内置功能丰富的服务器软件和数据库系统，可向各测量仪器发出参数设置和启停等命令，并长期、实时接收来自测量仪器的指标数据和原始波形数据，通过数据库进行管理和存储。

中心服务器（群）可实现云计算服务，含有DaspWeb软件，提供Web服务功能，接入监测网络的客户端计算机可直接通过浏览器登录服务器，而无需安装任何软件，登录后可以根据个人的权限对测量仪器进行操作，以及对监测数据进行查询、浏览、趋势分析和原始波形下载等操作。如图3~6所示为在终端设备计算机上通过浏览器进行的几项典型操作。

    图3 使用iPad无需安装软件即可操作                图 4 前端测量仪器的设置

   

        图5 监视首页面                          图6 趋势分析图

 

3.4 客户终端设备

由于监测系统基于B/S设计，任何一台具有浏览器功能的设备均可作为客户端计算机使用，此类设备包括台式计算机、笔记本计算机、iPad等平板电脑以及各种智能手机。

通过客户端计算机，在任何可连入互联网的地点，就可以登录DASP-MTS服务器，进行监测数据的查看和进一步分析处理工作。但需要具有用户权限，不同权限具有不同级别的操作功能。例如管理员可以对INV3060等测量仪器的工作参数进行设置和调整，而一般用户仅可查询全部或部分设备上的监测结果数据。

此外处在不同地点的多个客户端设备可以同时连接到网络中的任一测量仪器上，实现异地多人同时交叉操作多台仪器。

四、结束语

随着信息技术的发展，测试和监测系统也将从当前的连接计算机的虚拟仪器方式向未来的基于云计算的云智慧测试方式发展。

按此思想建立的云监测系统中，操作终端可以是任何一台连入互联网的计算机、平板电脑或者智能手机，并且无需安装软件，使得人员可以在随时随地掌控监测状态，调入所有数据，完全改变了一般现场或远程监测的显示终端位置固定的现状，在多人管理、远程调控、应急反应速度等方面的能力都将得到极大的提高。

 

参考文献

[1] 应怀樵. 云智慧仪器与云智慧测试时代 – 数采DAQ、虚拟仪器VI和试验室网络云时代. [C] // 现代振动与噪声技术（第8卷）。北京：航空工业出版社，2010. 25-33。

[2] 应怀樵. 虚拟仪器、卡泰仪器与智慧仪器的发展历程及趋势. [C] // 现代振动与噪声技术（第9卷）。北京：航空工业出版社，2011. 431-438。