基于嵌入式web远程水质监测系统的实现*
阳仲伯 唐露新 陈辉 宾斌 韩琨 姜晓燕
【摘 要】摘要：为监测远程分布的多个供水点水质参数，根据其监测点分散、分布范围广等特点，提出了一种基于嵌入式web的远程水质监测系统方案，选用嵌入式S3C2410X微处理器作为web服务器系统CPU，以CAN总线作为底层接口，并以 web技术为核心构建远程监测方案。监测站点采用 CAN子网控制，把现场采集数据通过Internet进行实时发布。研究了Linux平台下嵌入式web服务器的实现方法，包括boa server的移植与配置、监测站点软硬件设计，结合CGI技术实现远程水质多参数的实时数据采集和报警，取得较好的性价比。
【期刊名称】自动化与信息工程 【年(卷),期】2010(031)001 【总页数】4
【关键词】水质监测；嵌入式web服务器；boa；CGI
1 引言
许多水厂、水源站的水质自动化数据采集系统[1]，其数据采集节点通常是以单片机为核心，数据处理及远程数据传输采用PC机或工控机进行，在节点与主机之间的通信采用RS232、RS485等总线标准，利用这种传统监测方式构成的网络结构，存在通信速率低、专业性强、通信距离短，且工控机价格昂贵、笨重等缺点。这就需要建设一个稳定的、实时的、轻巧的、覆盖面广的集数据采集、数据通信、数据分析与处理为一体的水质在线监测系统来为监测部门提供技术支持。随着Internet和web技术的高速发展，及其在网络测控技术与智
能仪器上的应用，基于嵌入式web的远程监测在传统远程监测的基础上又融合web和嵌入式技术，可提供比传统远程监测更为强大的功能，将成为今后远程监测技术发展的主流方向。
将嵌入式系统应用于远程监测系统，大大提高了系统的性能，同时降低了成本和功耗，体积也大大减小。在嵌入式操作系统的选择上，由于Linux有完整开放的源代码，因而它具有修改和优化系统、内核稳定、适用于多种CPU和多种硬件平台、支持网络等特点。本系统采用基于ARM920T架构的嵌入式处理器S3C2410X与Linux构成一个嵌入式web服务器，取代传统以PC机作为服务器进行远程数据传输，用户可以随时随地通过web浏览器监测水质信息，不仅可以节省数据通信的成本，而且能够实现资源共享。
2 远程监测系统解决方案
2.1 设计要求分析
作为一套完整的在线监测系统，它能对多个供水点的水质（PH值、水温等参数）、水流量及其变化状况进行监测，并能对所监测结果进行存储。由于每个监测点所处位置较分散，不利于短距离通信，根据要求，采用CAN控制子网，实现现场设备与web服务器的通信，各监测点通过以太网实现与监测客户端进行数据通信，客户端完成数据采集、分析等功能。 2.2 在线水质实时监测系统整体结构
基于web远程监测一般有2种实现方案，PC机代理服务器和嵌入式实现方案[2]。传统远程监测中采用PC机作为web服务器，现今远程监测多采用嵌入式微处理器作为web服务器，由于各供水点分布比较分散，本着集中监测的原则[3]，采用基于嵌入式web服务器方案，其子网采用CAN控制，由多个现场设
备和web服务器构成一个节点，增加整个系统的灵活性，整体结构框图如图1所示。本系统解决方案具有如下特点：
（1）动态 web服务器支持监控终端数据的实时更新，实现了远程监测。 （2）功能易于扩充，系统只需对web服务器添加和嵌套新的功能函数即可。 （3）不受地理和空间的限制，只要Internet可连接到的地方，均可通过浏览器实时地监测数据，改变了传统监测系统的封闭局面。
（4）通过CAN总线组网，一个web服务器可以挂接多个现场设备（理论上不超过110个），同时方便了现场设备的即插即用，灵活性更强。
3 嵌入式web服务器硬件设计
嵌入式 web服务器不仅要实现现场设备数据采集，还要通过Internet将数据发送到互联网上，综合比较处理器价格和性能后，选择 SAMSUNG公司生产的 ARM9嵌入式处理器 S3C2410X，该芯片扩展RS232、CAN、以太网接口，可为系统提供不同的通讯方式，适合不同的监测环境和条件。
ARM 微控制器作为核心控制模块，以太网控制芯片AX88796经耦合隔离滤波器FC-518LS和RJ45接口接入以太网，扩展CAN总线接口，编写CAN总线协议，将 CAN控制子网上的设备接入以太网[4]。S3C2410X处理器并没有集成CAN控制器，在此系统中，采用MicroChip公司的独立CAN总线控制器MCP2510对微处理器进行扩展，CAN收发器采用Philips公司的TJA1050。图2为嵌入式web服务器硬件结构框图。
4 现场设备节点设计
现场设备的设计根据具体的监测水质参数，可采用多种方式灵活接入，如单片机系统、PLC系统以及现场总线系统，只要提供相应的通信接口即可实现与监
基于嵌入式web远程水质监测系统的实现
