一种污染源在线监控数据监听系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种污染源在线监控数据监听系统，包括污染源在线监控数据监听模块，负责在污染源在线监控系统中服务器端数据的监听，污染源在线监控数据监听模块不仅监听远程监控设备通过数据采集仪上传过来的数据，也负责监听从Web浏览器端发送过来的远程设备控制命令。
【专利说明】一种污染源在线监控数据监听系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种污染源在线监控数据监听系统，主要应用于污染源在线监控系统 中心服务器的数据监听模块，特别适用于浏览器端对远程污染物排放监控设备的实时控 制。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的高速发展，企业超标排污、生态环境质量恶化问题开始凸显，各级 环保部门开始积极探索有效的方法加强环境监理。从“十一五”开始，国家在各级环保部门 建设了重点污染源自动监控系统，24小时连续获取企业废水排放数据、污染物治理设施运 行情况等准确的数据信息，及时发现并查处企业各类违法行为，是监控各项污染治理能否 完成污染物减排指标的重要手段。
[0003]污染源自动监控系统包括数据收集子系统和信息综合子系统。数据收集子系统是 污染治理设施的组成部分，包括在污染源现场安装的污染物排放监控监测仪器、流量(速) 计、污染治理设施运行记录仪和数据采集传输仪(用于数据的存储、加密，数据包转发、接收 以及报警、反控)等自动监控仪器，简称现场机。信息综合子系统包括计算机信息终端设备、 监控中心系统(污染源自动监控中心信息管理软件和数据库等)，简称上位机。在上位机和 现场机系统之间，根据国家环境保护总局发布的《污染源在线自动监控(监测)系统数据传 输标准》(HJ/T212-2005)中规定的数据通讯、控制和报警等信息的传输协议进行数据传输， 保证各种环境监控检测仪器设备、传输网络和环保部门应用软件系统之间的连通。
[0004]现有的污染源监控系统基本都实现了数据监测的功能，包括获取从现场设备上传 过来的实时数据、历史数据、报警数据等，以及在服务器平台上支持的查询、统计、报表等功 能。远程控制现场设备，如远程读取实时数据、远程采样、远程读取分析仪的当前运行状态、 远程关闭排污口阀门等功能，只能在中心服务器实现，或在客户端安装相应的软件实现，实 际使用中有一定的局限性。在B/S架构的污染源远程监控系统中，有一段通信是架设在浏 览器和Web服务器之间的，如何跨越这段Web通信，以及如何将服务器上的信息快速地发送 到远程现场设备，实现浏览器与远程监控设备之间实时、高效的双向通信是亟待解决的问 题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种污染源在线监控系统中心服务器 的数据监听系统。
[0006]本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种污染源在线监控数据监听系统，包 括污染源在线监控数据监听模块，负责在污染源在线监控系统中服务器端数据的监听，污 染源在线监控数据监听模块不仅监听远程监控设备通过数据采集仪上传过来的数据，也负 责监听从Web浏览器端发送过来的远程设备控制命令。
[0007]本发明的进一步改进在于:Web浏览器和数据监听服务器之间采用FlashXMLSocket技术作为双向实时通信的关键技术，Web浏览器端的控制命令通过JavaScript 封装，传递给浏览器端的Flash程序，再由Flash程序通过XMLSocket将控制命令传递给 数据监听服务器；数据监听模块接收到Web浏览器端发送过来的控制命令后，将接收时间 作为命令的时间戳，和收到的命令封装在一起组成新的包发送给远程设备；在数据监听服 务器上，根据各个控制命令的时间戳，构建相应浏览器和数据监听服务器之间的XMLSocket 连接通道路由表；当数据监听服务器监听到远程设备的响应数据时，根据返回结果中的时 间戳，到连接通道路由表中查找相应的连接信息，将反馈结果返回给对应的浏览器。
[0008]本发明的进一步改进在于:在数据监听服务器上建立了数据监听模块和数据采集 仪之间的Socket连接通道路由表，当需要将数据监听模块收到的设备控制命令传输给数 据采集仪时，根据数据采集仪的设备号查询相应的Socket连接通道，利用该通道将封装好 的控制命令发送给远程数据采集仪。
[0009]本发明的进一步改进在于:在数据监听模块建立的和数据采集仪之间的Socket 连接通道路由表，会根据它们之间的连接状态进行实时更新，保证连接路由表中是最新的 连接信息。
[0010]本发明与现有技术相比具有以下优点:本发明实现了污染源监控系统浏览器端的 远程控制，浏览器端无需安装任何附属软件，只要能联网即可实时远程地对现场设备进行 控制；本发明通过在服务器端建立远程设备与服务器之间、浏览器与服务器之间的连接通 道路由表，并实时维护更新，降低了浏览器端和远程设备之间的通信时延，使得本平台具有 较强的实时性。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明的数据通信技术路线图；
图2是污染源在线监控系统体系结构图；
图3是本发明实时控制结构图；
图4是本发明以数据监听模块为中心的通信路线图。
【具体实施方式】
[0012]为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该 实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
[0013]如图1示出了本发明一种污染源在线监控数据监听系统，包括污染源在线监控数 据监听模块，负责在污染源在线监控系统中服务器端数据的监听，污染源在线监控数据监 听模块不仅监听远程监控设备通过数据采集仪上传过来的数据，也负责监听从Web浏览器 端发送过来的远程设备控制命令。在数据监听服务器上建立了数据监听模块和数据采集仪 之间的Socket连接通道路由表，当需要将数据监听模块收到的设备控制命令传输给数据 采集仪时，根据数据采集仪的设备号查询相应的Socket连接通道，利用该通道将封装好的 控制命令发送给远程数据采集仪。在数据监听模块建立的和数据采集仪之间的Socket连 接通道路由表，会根据它们之间的连接状态进行实时更新，保证连接路由表中是最新的连 接信息。
[0014]Web浏览器和数据监听服务器之间采用Flash XMLSocket技术作为双向实时通信的关键技术，Web浏览器端的控制命令通过JavaScript封装,传递给浏览器端的Flash程 序，再由Flash程序通过XMLSocket将控制命令传递给数据监听服务器；数据监听模块接收 到Web浏览器端发送过来的控制命令后，将接收时间作为命令的时间戳，和收到的命令封 装在一起组成新的包发送给远程设备；在数据监听服务器上，根据各个控制命令的时间戳， 构建相应浏览器和数据监听服务器之间的XMLSocket连接通道路由表；当数据监听服务器 监听到远程设备的响应数据时，根据返回结果中的时间戳，到连接通道路由表中查找相应 的连接信息，将反馈结果返回给对应的浏览器。
[0015]由于数据采集仪只能与预先设定的服务器进行通信，浏览器端也就不能跳过服务 器与数据采集仪直接通信，控制命令必须经过服务器转发。所以，浏览器端的控制命令要 实时到达数据采集仪或现场监测仪器，必须跨越Web架构。通过对现有各种Web实时通信 技术的分析，ActiveX、SilverLight和FlashXMLSocket可以直接实现,无需Web服务器， WebSocket需要间接实现。而实时控制命令的执行结果只能从数据采集仪送达Socket监 听服务器，Socket监听服务器实时到达浏览器同样需要“跨入”Web架构。我们选择更为实 时、高效的Flash XMLSocket方式作为双向实时通信的关键技术，即采用能够直接Socket 通信的、普及程度高的Flash XMLSocket，直接由浏览器与Socket监听服务器通信。Web浏 览器端的控制命令通过JavaScript封装，传递给浏览器端的Flash程序，再由Flash程序 通过XMLSocket将控制命令传递给数据监听服务器。
[0016]数据监听模块接收到Web浏览器端发送过来的控制命令后，将接收时间作为时 间戳，将时间戳作为数据传输标准国标中的QN字段和收到的命令封装在一起组成新的包 发送给远程设备。并根据各个控制命令的时间戳，构建相应浏览器和数据监听服务器之间 的XMLSocket连接通道路由表。当数据监听服务器监听到远程设备的响应数据时，根据 数据传输国标协议，返回结果中会包含发送请求中的QN字段，根据原有的这个时间戳，到 XMLSocket连接通道路由表中查找相应的连接信息，将响应结果返回给对应的浏览器。
[0017]数据采集仪一般采用GPRS、GSM无线方式发送数据，IP不固定，只能与某个或某几 个预先设定的服务器进行通信，并且数据采集仪不接受由服务器主动发起的连接。因此，要 使服务器的实时控制命令立即送达数据采集仪，必须将所有数据采集仪的Socket连接通 道保存，建立Socket连接通道路由表，每当数据采集仪的数据送达时，均要实时更新此路 由表。当需要通过数据监听模块转发远程设备实时控制命令时，从该路由表中取出相应的 Socket连接通道，将命令立即发送给相应数据采集仪。
[0018]污染源在线监控平台主要由设备管理层、信息传输层和监控中心组成。我们的平 台基于B/S架构实现，监控功能既可以在服务器上实现，也可以在浏览器端实现，统称为信 息管理与服务层，其体系结构如图2所示。
[0019]设备管理层包括数据采集传输仪和各种监测、采样设备，完成数据采集、存储、发 送及命令接收等方面的功能。信息传输层指用于实现数据传输的网络实体，包括有线和无 线两种方式，按国家环保局发布的数据传输标准进行传输。信息管理与服务层包括服务器 端的数据监听、处理和监控，也包括浏览器端的信息展示与监控，通过与信息传输层和设备 管理层双向通讯，以实现对远程设备的监控和管理。
[0020]在污染源在线监控平台中，不仅要能实现实时数据监测、历史数据查询、数据统计 分析等功能，还需要实现与远程设备的通信交互功能，如远程开关阀门、远程控制超标留样、远程获取设备状态数据等，远程实时控制结构如图3所示。现场各类监测设备通过串口 与数据采集仪相连，数据采集仪将采集、存储的各类监测数据通过无线或有线网络发送给 服务器，服务器负责数据的管理、分析和统计。远程控制时，可从浏览器端或服务器端发送 实时控制命令，经由数据采集仪发送给现场设备，现场设备给出反馈信息。
[0021]通过对各种Web实时通信技术的比较，选择Flash XMLSocket作为浏览器端和服 务器端双向通信的关键技术，解决了 HTTP协议中无法直接实现实时双向通信的问题，以数 据监听模块为中心的通信路线如图4所示。实线部分为正常的数据监听、处理和浏览器显 示数据的通信路线与方式，虚线部分为控制命令发送和结果返回的通信路线与方式。在实 时控制的路线中，浏览器发送的控制命令经Flash XMLSocket直接发送至监听服务器，跳过 Web服务器，也就突破了 HTTP协议的局限性，实现了实时的双向通信。
[0022]数据监听模块接收到的数据包可能是数据采集仪自动上传的数据、浏览器发出的 控制命令或者是远程设备的反馈结果，因此本发明设计了一套协议用来快速区分这些不同 类型的数据包，根据不同包的类型进行不同的处理。来自数据采集仪主动上报的数据进行 入库处理，来自浏览器端的控制命令向远程数据采集仪转发，来自数据采集仪的反馈数据 向浏览器端转发。
[0023]在将数据监听模块的数据发送至数据采集仪时，由于数据采集仪不接受由服务器 主动发起的连接，当数据监听模块接收到浏览器端的控制命令时，只能等待目标数据采集 仪的主动连接过来时，才能借助该连接将控制命令发送给远程设备，会造成一定的时延。因 此本发明在数据监听模块建立了服务器和数据采集仪之间的Socket连接通道路由表，当 需要将数据监听模块收到的设备控制命令传输给数据采集仪时，根据数据采集仪的设备号 查询相应的Socket连接通道，利用该通道将封装好的控制命令发送给远程数据采集仪，再 由其发送给相关的污染物排放监控设备。每次数据采集仪向服务器发起新的连接时，都会 对该Socket连接通道路由表进行实时更新，保证Socket连接通道路由表中是最新的连接 信息。
[0024]在Web浏览器端，网页中的Javascript脚本将所选命令的编号以及当前数据采 集仪的设备编号等参数传递给嵌入在网页中的Flash ；Flash中定义XMLSocket对象,发起 Socket连接，向服务器843端口寻求策略文件；得到策略文件后，Flash根据得到的命令编 码和设备编号等参数，生成符合国标协议的控制命令字符串、包长度、校验码等数据段，按 照国标协议将包头、包长度、数据以及校验码组装，再将组装的包再次封装成自定义的控制 命令数据包，发送至服务器特定端口 ；服务器首先进行校验，再按照自定义的协议格式脱去 包头、包尾，将收包时间作为命令的时间戳字段，得到符合国标协议的控制命令，同时将收 包时间作为实践戳，建立浏览器和服务器之间的XMLSocket连接通道路由表；根据命令中 设备编号，至Socket通道信息路由表中查找该设备的连接通道信息，将命令通过该Socket 通道发送至对应数据采集仪；当服务器监听到数据采集仪发送的数据包时，过滤出针对控 制命令的反馈数据，从XMLSocket通道信息路由表中查找对应浏览器的通道信息，将反馈 数据经过该通道发送至浏览器端；将服务器发送过来的数据按照国标协议进行解码，并调 用网页中的Javascript脚本,将数据传递给页面；网页Javascript脚本将Flash解析出的 数据及时更新至网页中。
[0025]服务器上数据监听模块是整个污染源在线监控平台的核心，负责监听所有数据采集仪的连接，维护数据采集仪和监听模块之间的Socket连接通道路由表，接收数据采集仪 数据包并进行解码、校验和入库；同时监听所有浏览器端的连接，路由转发控制命令，并根 据XMLSocket连接通道路由表转发数据采集仪的返回结果至浏览器端。数据监听模块采用 “完成端口”的Socket通信方式，力求做到并发度高，并且设计了一套协议用来快速区分浏 览器控制命令、数据采集仪常规数据、数据采集仪针对控制命令的返回结果数据等不同类 型的数据包。
[0026]本发明实现了污染源监控系统浏览器端的远程控制，浏览器端无需安装任何附 属软件，只要能联网即可实时远程地对现场设备进行控制；本发明通过在服务器端建立远 程设备与服务器之间、浏览器与服务器之间的连接通道路由表，并实时维护更新，降低了浏 览器端和远程设备之间的通信时延，使得本平台具有较强的实时性。
【权利要求】
1.一种污染源在线监控数据监听系统，包括污染源在线监控数据监听模块，负责在污 染源在线监控系统中服务器端数据的监听，其特征在于:所述污染源在线监控数据监听模 块不仅监听远程监控设备通过数据采集仪上传过来的数据，也负责监听从Web浏览器端发 送过来的远程设备控制命令。
2.根据权利要求1所述一种污染源在线监控数据监听系统，其特征在于:Web浏览器和 数据监听服务器之间采用Flash XMLSocket技术作为双向实时通信的关键技术，Web浏览 器端的控制命令通过JavaScript封装，传递给浏览器端的Flash程序，再由Flash程序通 过XMLSocket将控制命令传递给数据监听服务器；数据监听模块接收到Web浏览器端发送 过来的控制命令后，将接收时间作为命令的时间戳，和收到的命令封装在一起组成新的包 发送给远程设备；在数据监听服务器上，根据各个控制命令的时间戳，构建相应浏览器和数 据监听服务器之间的XMLSocket连接通道路由表；当数据监听服务器监听到远程设备的响 应数据时，根据返回结果中的时间戳，到连接通道路由表中查找相应的连接信息，将反馈结 果返回给对应的浏览器。
3.根据权利要求1所述一种污染源在线监控数据监听系统，其特征在于:在数据监听 服务器上建立了数据监听模块和数据采集仪之间的Socket连接通道路由表，当需要将数 据监听模块收到的设备控制命令传输给数据采集仪时，根据数据采集仪的设备号查询相应 的Socket连接通道，利用该通道将封装好的控制命令发送给远程数据采集仪。
4.根据权利要求3所述一种污染源在线监控数据监听系统，其特征在于:在数据监听 模块建立的和数据采集仪之间的Socket连接通道路由表，会根据它们之间的连接状态进 行实时更新，保证连接路由表中是最新的连接信息。
【文档编号】H04L29/08GK103581338SQ201310592307
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月22日 优先权日:2013年11月22日
【发明者】丁浩, 管致锦, 程学云, 陈森博, 张 浩, 张峰, 王坤, 颜敏柱, 刘金程 申请人:南通大学