介紹了一種分布式的倉庫監(jiān)控管理系統(tǒng)的設計實現(xiàn)方法，對監(jiān)控管理系統(tǒng)的組成和功能進行了詳細描述，重點描述了監(jiān)控管理軟件的設計實現(xiàn)，并對系統(tǒng)的安全性和防雷擊進行了說明。充分利用當前的計算機和網絡技術，實現(xiàn)了監(jiān)控管理的分布化和網絡化是本系統(tǒng)最大的特點。
??? 關鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng)，告警，分布，網絡
　　

　　本文介紹了一種分布式的倉庫監(jiān)控管理系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)方法，該系統(tǒng)利用當前計算機和網絡技術，實現(xiàn)了倉庫監(jiān)控管理的智能化、分布化和網絡化。網絡上任何一臺與監(jiān)控主機相連的計算機都可作為監(jiān)控工作站進行遠程監(jiān)控，同時，監(jiān)控信息上網后可通過計算機網絡進行遠程發(fā)布。與傳統(tǒng)的防盜報警系統(tǒng)不同的是，本系統(tǒng)將領交庫房鑰匙、出入庫、卡機管理、報警處理、圖像監(jiān)控、值班管理、語音對講、庫房環(huán)境監(jiān)控、數據查詢統(tǒng)計有機地結合起來，充分利用了數據、語音、圖像等多種媒體，使指揮人員迅速了解情況，在最短的時間內作出正確決定，最大程度地提高了庫房的自動化管理和指揮水平。本系統(tǒng)綜合運用計算機網絡技術、數字圖像處理技術、數據庫技術，在監(jiān)控系統(tǒng)的功能和性能、系統(tǒng)可擴展性、系統(tǒng)伸縮性、可維護性、以及系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性等多方面取得了突破。

1　系統(tǒng)結構
　　本系統(tǒng)最大的特點是充分利用當前計算機和網絡技術，實現(xiàn)了監(jiān)控管理的分布化和網絡化，系統(tǒng)結構如圖1所示。
　　如圖1所示，整個系統(tǒng)由兩大部分構成，一部分是由WWW（萬維網）服務器、DB（數據庫）服務器、視頻服務器、監(jiān)控主機（工控機）、監(jiān)控工作站和路由器構成的計算機網絡監(jiān)控子系統(tǒng)；另一部分是由現(xiàn)場控制單元、近端集線器、矩陣切換器等構成的現(xiàn)場測控、防盜報警、語音對講和圖像監(jiān)控硬件子系統(tǒng)。監(jiān)控主機和近端集線器通過串口將這兩部分連接起來。近端集線器與現(xiàn)場監(jiān)控單元之間采用RS－485進行連接，每臺近端集線器可連接64臺現(xiàn)場控制單元（即可連接64個監(jiān)控現(xiàn)場），現(xiàn)場控制單元則與現(xiàn)場數據采集與控制設備相連接。由于倉庫位于山區(qū)，現(xiàn)場情況復雜，485通信模塊與電路中全部采用了光電隔離，在數據線、視頻線、電源線上安裝了避雷器，為所有設備電源加裝了避雷器并做了接地，實現(xiàn)了系統(tǒng)防雷擊的要求。
　　在計算機網絡監(jiān)控子系統(tǒng)中，監(jiān)控工作站進行監(jiān)控信息處理，其人機界面直觀易用，使用非常方便。監(jiān)控主機實現(xiàn)監(jiān)控代理功能，一方面它代理局域網內監(jiān)控工作站的監(jiān)控管理請求，另一方面它還響應上級監(jiān)控網管中心的查詢和對設備的遠程控制，同時，它將庫房狀態(tài)信息和設備故障信息上報監(jiān)控工作站及上級監(jiān)控網管中心。監(jiān)控主機配聲卡實現(xiàn)監(jiān)控中心和監(jiān)控現(xiàn)場的語音對講，視頻服務器配視頻采集卡接收矩陣切換器的圖像輸出并向網上發(fā)布。網絡服務器（WWW、DB）負責監(jiān)控信息的存儲和發(fā)布。
　　這種體系結構具有很好的擴展性，可以方便地根據實際情況對監(jiān)控現(xiàn)場進行增加和刪改。同時，系統(tǒng)具有靈活的網絡控制管理功能，網絡上任何一臺計算機都可作為監(jiān)控工作站進行遠程監(jiān)控，通過系統(tǒng)中設置的主從機機制，多個監(jiān)控工作站間能夠協(xié)調工作，同時通過路由器，多個監(jiān)控管理中心又可連接成更大甚至覆蓋全國的監(jiān)控管理網絡，實現(xiàn)了監(jiān)控管理的層次化、網絡化和分布化。
2　系統(tǒng)硬件組成及設計
　　系統(tǒng)硬件主要包括近端集線器，現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，卡機和語音對講系統(tǒng)，圖像傳輸系統(tǒng)等，下面分別加以介紹。

2．1　近端集線器
　　近端集線器是以單片機為核心的智能處理設備，它是連接監(jiān)控主機和現(xiàn)場控制單元的橋梁，監(jiān)控工作站的各種命令經近端集線器的處理被發(fā)送到指定的現(xiàn)場控制單元，而現(xiàn)場控制單元的各種消息經近端集線器上報到監(jiān)控主機。近端集線器采用查詢方式檢查各個現(xiàn)場監(jiān)控單元是否有事件上報，在空閑時它向上發(fā)送設備診斷信息。近端集線器和現(xiàn)場監(jiān)控單元以及監(jiān)控主機之間通信速率均為9．6kbps。
　　除了一個串口上聯(lián)監(jiān)控主機外，近端集線器還設計有5個RS－485口，其中一個485口用來給現(xiàn)場監(jiān)控單元分配編號（每一個現(xiàn)場監(jiān)控單元在使用前必須分配有一個唯一的編號，我們稱之為設備號，并在系統(tǒng)中登記，實際上，近端集線器自己也有設備號，同樣由系統(tǒng)軟件分配），其余4個485口用來連接現(xiàn)場監(jiān)控單元，每個485口最多可聯(lián)16個現(xiàn)場監(jiān)控單元（總線連接），最遠傳輸距離可達1．2km，這樣，一個近端集線器最多可聯(lián)64個現(xiàn)場監(jiān)控單元。通過使用近端集線器，系統(tǒng)的擴展性變得非常好。
2．2　現(xiàn)場監(jiān)控設備
　　現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場監(jiān)控單元和現(xiàn)場數據采集與控制設備如卡機、門磁、雙檢、溫濕度傳感器、語音告警器等組成，主要完成對各種信號的變換、采集、控制等功能?，F(xiàn)場監(jiān)控單元也是以單片機為核心的智能控制設備，它接收近端集線器發(fā)來的控制命令并進行控制，如控制電控鎖饋電、打開告警器等，同時可上報各種事件，如告警、碰卡、設備診斷事件（如卡機不工作）等。
2．3　卡　機
　　卡機是一種智能IC卡讀寫設備，它有上下兩個觸點，連接在現(xiàn)場監(jiān)控單元的一個485口上。除了能進行IC卡讀寫控制外，卡機內部還內置耳機、麥克風等語音電路，可進行語音對講。系統(tǒng)中對卡機上下兩個觸點功能作了不同定義，用卡碰上觸點可進行開庫、值班、報火警等，碰下觸點可進行對講、報盜警等?？C工作時不停地循環(huán)檢測上下兩個觸點，如果有碰卡則將相應的事件上報與其相連的現(xiàn)場監(jiān)控單元，同時，卡機可接收現(xiàn)場監(jiān)控單元發(fā)來的命令，如對卡寫編號、打開語音電路等。
2．4　圖像傳輸設備
　　我們在重點部位和庫房配置了攝像頭，現(xiàn)場采集的圖像經調制發(fā)送至監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心解調后送入矩陣切換器，圖像經矩陣切換器輸出后上計算機網絡和電視墻。在監(jiān)控工作站上可啟動圖像控制軟件進行圖像切換（至電視墻各個監(jiān)視器、視頻服務器）和圖像控制（云臺和鏡頭控制）。
3　監(jiān)控管理軟件組成及設計
　　監(jiān)控管理軟件采用面向對象和模塊化相結合的設計思想，主要分為以下幾個部分：監(jiān)控工作站軟件，監(jiān)控代理，網上鑰匙審批，監(jiān)控圖像，語音對講，查詢統(tǒng)計，遠程發(fā)布。其中，前5個部分大多采用C／S（客戶／服務器）結構，每一個均為獨立的可執(zhí)行程序，采用VC＋＋6．0開發(fā)；后面2個部分采用B／S（瀏覽器／服務器）結構，采用DHTML（動態(tài)HTML）和ASP（動態(tài)服務器頁面）開發(fā)。WWW服務器采用的是Win2000Server IIS（Internet信息服務器）5．0，數據庫系統(tǒng)采用使用廣泛且穩(wěn)定可靠的MS SQLSERVER2000，數據庫接口采用ODBC（開放式數據庫互連）和ADO（高級數據對象），ODBC是一個在Windows環(huán)境下應用程序訪問數據庫的統(tǒng)一接口標準，ADO則是Windows平臺下新的數據庫訪問接口，使用上更加簡單，效率更高。整個軟件系統(tǒng)運行平臺為Win2000和Win98。監(jiān)控管理軟件結構見圖2。
??? 下面我們逐一介紹監(jiān)控管理軟件的各組成部分。
??? （1）監(jiān)控工作站軟件
　　由上可知，監(jiān)控工作站軟件是整個監(jiān)控系統(tǒng)的核心，它主要由系統(tǒng)參數設置、出入庫管理、庫房環(huán)境監(jiān)測、報警聯(lián)動、值班管理、巡更管理、領交庫房鑰匙、IC卡管理、系統(tǒng)診斷等模塊組成，同時，可手工或告警聯(lián)動時啟動監(jiān)控圖像、語音對講及查詢統(tǒng)計等模塊，該軟件采用事件驅動的軟件設計方法，其控制流程如圖3所示。
??? 監(jiān)控工作站軟件具有以下主要功能：
??? ·報警聯(lián)動實時處理。當系統(tǒng)接收到報警信息后，監(jiān)控工作站軟件執(zhí)行告警聯(lián)動功能，報警器響，報警地點燈、圖像、對講聯(lián)動，值班室顯示屏報警并顯示告警內容和部位，監(jiān)控工作站軟件界面上相應庫房圖標顏色將變?yōu)閳缶癄顟B(tài)，并以聲音作提示，監(jiān)控圖像自動切換到報警地點并打開庫房聲音。操作人員能第一時間發(fā)現(xiàn)警報，查看核實，當確定為告警，可向應急小分隊發(fā)出警報進行處理?！? 　　·庫房和重點部位狀態(tài)、鑰匙柜等實時監(jiān)控。在監(jiān)控工作站軟件界面上庫房和重點部位、鑰匙柜等以不同顏色的圖標實時顯示狀態(tài)（鑰匙已領、開庫、關庫、鑰匙已還、設備告警、環(huán)境告警），點擊相應位置上的圖標就可控制在那里的設備，告警時相應位置上的圖標閃爍，不同的告警以不同的顏色區(qū)分，使用戶能迅速定位告警地點和類型，極大地方便了用戶的使用。
　　·IC卡管理。本系統(tǒng)以IC卡管理為核心實現(xiàn)了綜合監(jiān)控管理，出入庫、報警、值班、巡邏等都要碰卡才能實現(xiàn)。我們采用的是美國鈕扣信息卡，其大小和一枚一角硬幣差不多，非常小巧，易于攜帶和保存，其內置電池可使用10年以上。每個卡在使用前必須通過監(jiān)控中心卡機進行授權，系統(tǒng)中可授權的卡分為多種類型，如鑰匙卡、值班卡、倉庫卡、臨時卡等，不同的卡分配不同的權限（如入庫必須使用倉庫卡，使用其它卡會告警）。鑰匙卡是系統(tǒng)預先生成的一種卡，其它類型的卡必須通過鑰匙卡才能生成。不同人員攜帶相應類型的卡，如倉庫管理員使用倉庫卡在卡機上碰卡可領庫房鑰匙、出入庫（解除庫房報警、打開庫房報警）、請求通話、報警（火警、盜警）等。
　　·數據庫管理功能。系統(tǒng)數據庫可對告警、領交鑰匙、出入庫、庫房環(huán)境狀態(tài)、值班、巡邏等進行記錄，同時，系統(tǒng)數據庫中設計了多種配置表，如設備編號表、設備配置表、圖像切換表等，通過各種配置表，軟件運行完全基于數據庫，因此，系統(tǒng)擴容或現(xiàn)有系統(tǒng)某些設備增加、改變，只需修改數據庫配置，完全不用修改程序，極大地方便了系統(tǒng)的維護管理。
　　·主從機切換功能。監(jiān)控工作站軟件提供了主從機兩種操作模式，整個系統(tǒng)中只有一個主機，從機個數不限。主機平時運行在監(jiān)控中心，擁有系統(tǒng)一切控制權，從機一般安裝在庫領導以及上級監(jiān)控中心，從機擁有系統(tǒng)部分控制權，經過主機授權，從機也可升級為主機，當主機不工作（退出）時，所有從機會收到主機丟失告警，主機恢復工作后告警解除。
　　·系統(tǒng)自檢、自恢復功能。近端集線器、現(xiàn)場監(jiān)控單元、卡機、監(jiān)控工作站、監(jiān)控主機以及網絡連接等資源設備不工作或斷電后系統(tǒng)自動報警并反應到系統(tǒng)界面上，一旦設備恢復工作，系統(tǒng)自動解除報警。同時，用戶也可手工實時查看各個設備工作狀態(tài)。
??? （2）監(jiān)控代理
　　監(jiān)控代理軟件實現(xiàn)兩方面的功能，一方面，它代理局域網內監(jiān)控工作站的監(jiān)控管理請求，另一方面，它還響應上級監(jiān)控網管中心的查詢和對設備的遠程控制，同時，它將庫房狀態(tài)信息和設備故障信息上報監(jiān)控工作站及上級監(jiān)控網管中心。它和監(jiān)控工作站及上級監(jiān)控網管中心采用網絡協(xié)議TCP／IP（傳輸控制協(xié)議／網際協(xié)議）進行通信，和監(jiān)控硬件系統(tǒng)采用串口通信。該軟件設計充分利用了Windows系統(tǒng)多線程和消息通信機制，一個串口工作線程負責實時監(jiān)視串口事件及向串口發(fā)送命令，主線程則負責網絡發(fā)送和接收，兩個線程之間通過消息和事件命令隊列通信。
??? （3）監(jiān)控圖像和語音對講
　　監(jiān)控圖像軟件包括服務器端和客戶端兩部分，服務器端軟件運行在視頻服務器上，它通過視頻采集卡將監(jiān)控現(xiàn)場圖像引入計算機并壓縮，然后向網絡發(fā)送；客戶端軟件運行在監(jiān)控工作站上，它從網上接收服務器端軟件發(fā)送的圖像信息并解壓顯示，客戶端軟件可以控制矩陣切換器進行圖像切換，也可控制監(jiān)控現(xiàn)場攝像機鏡頭和云臺的動作。圖像壓縮采用MPEG4，網絡傳輸采用多播方式，因此，非常節(jié)省網絡帶寬，同時，客戶端數量不受限制，網絡視頻播放流暢、實時。
　　語音對講軟件運行在監(jiān)控工作站上，可手工啟動也可由監(jiān)控工作站軟件在告警聯(lián)動時啟動，它的主要功能是打開庫房卡機聲音，以實現(xiàn)庫房和監(jiān)控中心通話。這兩部分軟件均從數據庫讀取配置信息，同時，與監(jiān)控工作站軟件采用自定義的Windows消息進行通信。
??? （4）網上鑰匙審批
　　網上鑰匙審批軟件是一個相對獨立的軟件模塊，它運行在保管隊計算機上，保管隊計算機與監(jiān)控中心通過網絡連接。保管員要進庫房作業(yè)須經授權批準，否則，系統(tǒng)報警。保管隊長通過該軟件可授權保管員領哪些鑰匙，領鑰匙記錄自動記錄在系統(tǒng)數據庫中。
　?。?）查詢統(tǒng)計和遠程發(fā)布
??? 查詢統(tǒng)計軟件提供監(jiān)控信息的查詢統(tǒng)計和打印，用戶可根據時間、地點、人員等條件對報警記錄、IC卡登記記錄、領鑰匙記錄、進出庫記錄、值班記錄、庫房溫濕度記錄進行查詢統(tǒng)計和打印。遠程發(fā)布軟件主要是為廣域網（例如Internet）等窄帶用戶設計的，我們?yōu)閺V域網用戶提供了和監(jiān)控工作站軟件一致的用戶界面，廣域網用戶經過認證為合法用戶后就可打開監(jiān)控界面，可查看庫房狀態(tài)、告警、溫濕度、監(jiān)控圖像等信息。這兩部分均采用Brower／WWW／DB這種先進的3層架構模式。由于基于瀏覽器，因此免安裝，可在任何一臺聯(lián)網機器上運行。
　　B／S結構程序的打印目前在技術上還是一個難點，還沒有成熟通用的解決方案，我們這里采用的是和Word相結合的打印方式，這種方法的特點是實現(xiàn)較為簡單，可充分利用Word強大靈活的打印機制，其缺點是客戶端需要安裝Word。
4　系統(tǒng)的安全性
　　系統(tǒng)設計時充分考慮了安全性，在IC卡的管理上，只有憑鑰匙卡才可生成其它類型的卡（鑰匙卡由庫領導持有，也就是說，要生成新卡必須得到領導的授權）；保管員在領庫房鑰匙時必須得到隊長的批準，同時，保管隊長只能批準他被授權管理的庫房鑰匙；
保管員在開庫時也只能打開他被授權開的庫房。入庫時，兩名保管員必須各持一個授權開此庫的卡分別碰卡機，庫房才能解除報警，離開庫房時單人碰卡設置報警。一切未經授權的行為都將觸發(fā)系統(tǒng)報警，同時，記錄在系統(tǒng)數據庫中。另外，遠程發(fā)布的信息只有經過認證的用戶才可觀看。
5　結束語
　　經過實際運行，本系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，使用方便，功能齊全，滿足了倉庫監(jiān)控管理的要求。該系統(tǒng)的使用為庫房物資的安全管理提供了科學的監(jiān)控手段，提高了倉庫應付突發(fā)事件的快速反應和處理能力；同時，也為庫存物資的質量監(jiān)測，指導庫房通風降濕，提供了準確的依據。

1　Anthony Jones．Windows網絡編程技術．北京：機械工業(yè)出版社，2000
2　徐孝凱．數據結構實用教程（C／C＋＋描述）．北京：清華大學出版社，2001
3　橋　林，楊志剛．VISUALC＋＋高級編程技術（MFC與多線程篇）．北京：中國鐵道出版社，2000