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基于互联网的远程控制与监控的实现
摘要-利用互联网可以实现对多单元工业设施的远程监控。电气、机械和各种设备都是从远处的终端进行开关和调节的。商用部件用于构建该系统。讨论了与访问方法、安全性、标准和当前趋势相关的各个方面。已经实施并测试了八单元系统。该系统经验证是有效的，操作简单，程序用户友好，可以很容易地适应同时处理256个单元。通过使用建筑物的普通电源线将信息传送到各个单元或从各个单元传送信息来减少布线。该系统也适用于安全和监控与数据采集系统的实施。
索引术语-互联网应用、远程控制和监控、电力线局域网
一、引言
互联网正在迅速发展，并在各种领域找到新的应用。分布式Internet接入是广泛应用的基础（1）和解决方案，可以节省时间、精力和成本。一旦基础设施可用，可能性是巨大的。PC或任何其他用户站的广泛使用，以及无线连接，导致了高科技设备在应用中的广泛使用，十年前人们认为这是不可能的。互联网代表着未来技术的下一步。这项工作的目的是提高工作环境的质量和效率。通过简单的解决方案从任何地方对复杂系统进行远程控制和监控，这可以通过利用互联网来实现。一个系统通常包括许多过程、设备或电器，它们可以是工厂、车辆或智能家居。
然而，新的应用程序需要进一步开发，以提高性能、标准、IP寻址、访问和安全性的质量[2]。必须在各种各样的设备上增加稳健性和可靠性的功能，这些设备的设计是为了迎合当前和未来的趋势，使它们对最终用户更具吸引力。
工业过程是可以远程监控的多单元系统的一个例子[3，4]。该过程可以使用不同的设备和方法来提供有效操作系统的能力。系统可能需要有限的或不需要用户干预来执行其环境中的功能，从而触发设施内或设施外的事件。系统通常使用电子网络来集成控制过程的各个部分[5]。网络允许通信与互操作性的结合，这涉及智能设备和系统的管理和操作。网络的这种扩展可以随时使用。即使系统是一个机器人过程，这需要一个复杂的指令序列，它可以很容易地直接发送到适当的接收器。控制和状态信息可沿电源线或其他结构化布线发送，包括音频、视频、红外或无线[2,6]。这意味着布线可以构成通信基础设施的一部分。
二、通信网络协议
用于控制电气设备的基本通信协议[5，7]是用于系统实现的x10协议。它有助于标准电源线接线上的发送器和接收器之间的通信。发射器和接收器插入标准电源插座，有时可以硬接线到电气箱中。发送器发送诸如“打开”、“关闭”或“调节”等命令，在识别要控制的接收单元之前。广播通过电线发出。每个接收器被设置为特定的单元标识（ID），并且只对发送给它的命令作出反应。其他接收器忽略未发往它们的命令。可以指定256个不同的地址，16个家庭代码中的每一个都有16个单位代码，即从1到16的字母A到P。通常情况下，发射器设置为某个家庭代码，通常通过拨号或键盘进行选择。使用多个发射器没有限制，每个发射器在同一线路上设置为不同的内部代码。此外，可以将多个接收器设置为同一个内部代码和单元代码，以便由x10发送器发出的单个命令可以并行控制多个接收器。
该方法基于一个简单的数据帧，其中8个数据位前面有一个预定的起始代码。这里的主要问题不是二进制数据系统，而是它的传输方法。每个设备都有一个完整的“过零”检测器，以便所有设备都同步。对于电源频率的每一个正弦波，接收器打开它的“接收窗口”两次。二进制数据是1毫秒的脉冲100千赫刚刚通过零交叉。发送脉冲持续时间为1 ms，而接收窗口为0.6 ms。每个数据帧至少从6个前导零交叉开始，然后是一个起始代码。开始代码后面跟着第一个半字节。前4位是字母代码名称。第二个半字节提供地址的后半部分。最后一位是功能位。图1显示了两个数据帧，需要47个周期，大约1秒。其他命令可能花费更少的时间。
三、系统模块
整个系统由几个简单的模块组成，如下所示：
bull;接口模块通过串行端口将计算机连接到电源点。
bull;ActiveHome或HomeSeer等软件[5]，适用于发送到特定模块的x10消息或命令。
bull;EPROM与模块中包含的内部时钟相结合，允许下载结构化定时程序以及简单命令，即使计算机没有打开。接口还可以打开计算机本身以获取其他命令。
bull;设备模块插入墙上插座。房屋和设备代码的选择由两个拨号盘设置，然后设备打开、关闭或调节。
bull;DIN导轨采用有线连接，可切换高达16A的电阻负载，安装开关可选择开、关或自动模式。自动由x10信号操作。
bull;中央控制台容纳系统的完整中央控制器。设备和报警功能可以通过任何电话通过拨入控制台来控制，甚至可以通过移动电话来控制。键盘可用于操作所有x10功能。
bull;可包括其他功能，如手持遥控器、运动探测器和门窗传感器。
四、系统实现与原型
实现的原型（iium home）使用用户友好的软件操作，该软件具有多种选项，可以支持许多设备以及Windows脚本。它由三个主要部分组成，即：设备、事件和日志。“设备”部分允许管理设备数据库，其中列出了设备及其状态、指定位置和所需的其他信息。操作员可以添加删除和/或修改每个模块的信息。可用的x10系统[8]高级集成控制器，如下所示；其他内置功能包括标准A-P和1-16房屋和设备代码，代码Q-Z和17-64用于创建虚拟设备。虚拟设备不是X 10设备，但可用于存储附加信息，这在精心编程中很有用。这个程序有十种不同的设置，即绝对时间，日出，日落，x10命令，高级状态，电子邮件接收，循环、手动、设备状态更改和设备值更改，如下所示：
homeseer是利用Windows脚本的应用程序之一。它特别适用于处理由于电子邮件病毒引起的安全问题，因为家庭和Windows都可以用Visual Basic、Java脚本编写，或Perl。电子邮件支持允许通过提供所有的SMTP和POP3信息或通过使用MAPI的指令对电子邮件进行检查设置。语音识别也是一项功能，语音命令可以用来启动事件。然而，最重要的特点是，该网站可以从任何互联网连接的计算机控制。实际上，所有设备都可以显示在网页上，所有配置都可以通过Web浏览器进行。服务器受密码保护。Web服务器设置简单，允许用户控制x10设备以及编写和保存脚本。可以通过专用网络地址、家庭网络、LAN或Internet完全控制所有X 10设备。它可以直接使用202.190.176.52进行互联网访问，也可以使用smarthome.iiu.edu.my或10.5.69.90进行本地访问。所有设备都显示在网页上，所有配置都可以通过Web浏览器完成。
五、服务器
Web服务器承载一个网页，该网页提供对各个单元的访问控制。由于在实际情况下访问网页的用户数量有限，并且流量较小，因此不需要昂贵或复杂的Web服务器程序集。但是，它要求Web服务器提供一个静态IP地址，以避免在建立连接时出现不必要的延迟。静态IP由IIUM的IT部门提供。地址202.190.176.52是C类地址。Web服务器是关键组件，它代表了Internet和本地环境之间的桥梁。此外，它有助于开发将Web浏览器链接到中央数据库的软件，因此，它具有独特的功能，可以帮助利用Internet信息服务5.0 IIS5 0进行交互式操作。IIS5被用作主要的服务器软件，它处理和重新路由对这项工作的网页的所有访问。
六、HTML与X10接口
HTML与X10的接口。
虽然有不同类型的接口[9]，但通用网关接口(CommonGateway Interface，CGI)用于通过http连接在浏览器和X10协议之间进行接口。服务器执行CGI程序以满足来自浏览器的特定请求，浏览器使用http来表示其请求。请求可以有几种类型，称为“方法”。对于CGI，最重要的命令是“get”和“post”。“get”命令请求文档，但通常不提交输入。“POST”命令将信息从浏览器传递到服务器。在大多数情况下，信息是作为表单提交发送的。CGI程序然后从标准输入中读取提交的信息。在审查了提交的文件之后，程序通常会生成一个新的文档和错误代码，或者对另一个URL进行重定向。当空字符串或表单与“GET”一起提交时，标准输入将不包含任何信息。最好使用“POST”命令发送数据，该命令将显示为标准输入。表单数据的格式为：
关键字=值amp;keyword=值amp;keyword=值
下面的HTML脚本是控制表单的一个示例。使用的脚本是带调光器的灯模块控制。
七.结论
论证了多单元系统监控的可行性。原型已经在8个不同的设备上测试了数百次，没有一次失败。该系统结构简单，用户友好。可以以相对较低的成本购买商用部件。该系统可以很容易地适应监测和控制一个更复杂的系统或设施。在线机器人编程也可以在恶劣环境中执行任务。
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