介紹了一種分布式的倉庫監控管理系統的設計實現方法，對監控管理系統的組成和功能進行了詳細描述，重點描述了監控管理軟件的設計實現，并對系統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，實現了監控管理的分布化和網絡化是本系統最大的特點。
??? 關鍵詞：監控系統，告警，分布，網絡
　　

　　本文介紹了一種分布式的倉庫監控管理系統的設計和實現方法，該系統利用當前計算機和網絡技術，實現了倉庫監控管理的智能化、分布化和網絡化。網絡上任何一臺與監控主機相連的計算機都可作為監控工作站進行遠程監控，同時，監控信息上網后可通過計算機網絡進行遠程發布。與傳統的防盜報警系統不同的是，本系統將領交庫房鑰匙、出入庫、卡機管理、報警處理、圖像監控、值班管理、語音對講、庫房環境監控、數據查詢統計有機地結合起來，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，在監控系統的功能和性能、系統可擴展性、系統伸縮性、可維護性、以及系統的可靠性和穩定性等多方面取得了突破。

1　系統結構
　　本系統最大的特點是充分利用當前計算機和網絡技術，實現了監控管理的分布化和網絡化，系統結構如圖1所示。
　　如圖1所示，整個系統由兩大部分構成，一部分是由WWW（萬維網）服務器、DB（數據庫）服務器、視頻服務器、監控主機（工控機）、監控工作站和路由器構成的計算機網絡監控子系統；另一部分是由現場控制單元、近端集線器、矩陣切換器等構成的現場測控、防盜報警、語音對講和圖像監控硬件子系統。監控主機和近端集線器通過串口將這兩部分連接起來。近端集線器與現場監控單元之間采用RS－485進行連接，每臺近端集線器可連接64臺現場控制單元（即可連接64個監控現場），現場控制單元則與現場數據采集與控制設備相連接。由于倉庫位于山區，現場情況復雜，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，實現了系統防雷擊的要求。
　　在計算機網絡監控子系統中，監控工作站進行監控信息處理，其人機界面直觀易用，使用非常方便。監控主機實現監控代理功能，一方面它代理局域網內監控工作站的監控管理請求，另一方面它還響應上級監控網管中心的查詢和對設備的遠程控制，同時，它將庫房狀態信息和設備故障信息上報監控工作站及上級監控網管中心。監控主機配聲卡實現監控中心和監控現場的語音對講，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布。網絡服務器（WWW、DB）負責監控信息的存儲和發布。
　　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控現場進行增加和刪改。同時，系統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控工作站進行遠程監控，通過系統中設置的主從機機制，多個監控工作站間能夠協調工作，同時通過路由器，多個監控管理中心又可連接成更大甚至覆蓋全國的監控管理網絡，實現了監控管理的層次化、網絡化和分布化。
2　系統硬件組成及設計
　　系統硬件主要包括近端集線器，現場監控系統，卡機和語音對講系統，圖像傳輸系統等，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，它是連接監控主機和現場控制單元的橋梁，監控工作站的各種命令經近端集線器的處理被發送到指定的現場控制單元，而現場控制單元的各種消息經近端集線器上報到監控主機。近端集線器采用查詢方式檢查各個現場監控單元是否有事件上報，在空閑時它向上發送設備診斷信息。近端集線器和現場監控單元以及監控主機之間通信速率均為9．6kbps。
　　除了一個串口上聯監控主機外，近端集線器還設計有5個RS－485口，其中一個485口用來給現場監控單元分配編號（每一個現場監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，并在系統中登記，實際上，近端集線器自己也有設備號，同樣由系統軟件分配），其余4個485口用來連接現場監控單元，每個485口最多可聯16個現場監控單元（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64個現場監控單元。通過使用近端集線器，系統的擴展性變得非常好。
2．2　現場監控設備
　　現場監控系統由現場監控單元和現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。現場監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，連接在現場監控單元的一個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。卡機工作時不停地循環檢測上下兩個觸點，如果有碰卡則將相應的事件上報與其相連的現場監控單元，同時，卡機可接收現場監控單元發來的命令，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，現場采集的圖像經調制發送至監控中心，在監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（至電視墻各個監視器、視頻服務器）和圖像控制（云臺和鏡頭控制）。
3　監控管理軟件組成及設計
　　監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：監控工作站軟件，監控代理，網上鑰匙審批，監控圖像，語音對講，查詢統計，遠程發布。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行程序，采用VC＋＋6．0開發；后面2個部分采用B／S（瀏覽器／服務器）結構，采用DHTML（動態HTML）和ASP（動態服務器頁面）開發。WWW服務器采用的是Win2000Server IIS（Internet信息服務器）5．0，數據庫系統采用使用廣泛且穩定可靠的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環境下應用程序訪問數據庫的統一接口標準，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。整個軟件系統運行平臺為Win2000和Win98。監控管理軟件結構見圖2。
??? 下面我們逐一介紹監控管理軟件的各組成部分。
??? （1）監控工作站軟件
　　由上可知，監控工作站軟件是整個監控系統的核心，它主要由系統參數設置、出入庫管理、庫房環境監測、報警聯動、值班管理、巡更管理、領交庫房鑰匙、IC卡管理、系統診斷等模塊組成，同時，可手工或告警聯動時啟動監控圖像、語音對講及查詢統計等模塊，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。
??? 監控工作站軟件具有以下主要功能：
??? ·報警聯動實時處理。當系統接收到報警信息后，監控工作站軟件執行告警聯動功能，報警器響，報警地點燈、圖像、對講聯動，值班室顯示屏報警并顯示告警內容和部位，監控工作站軟件界面上相應庫房圖標顏色將變為報警狀態，并以聲音作提示，監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現警報，查看核實，當確定為告警，可向應急小分隊發出警報進行處理。　 　　·庫房和重點部位狀態、鑰匙柜等實時監控。在監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（鑰匙已領、開庫、關庫、鑰匙已還、設備告警、環境告警），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。本系統以IC卡管理為核心實現了綜合監控管理，出入庫、報警、值班、巡邏等都要碰卡才能實現。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控中心卡機進行授權，系統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。系統數據庫可對告警、領交鑰匙、出入庫、庫房環境狀態、值班、巡邏等進行記錄，同時，系統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，系統擴容或現有系統某些設備增加、改變，只需修改數據庫配置，完全不用修改程序，極大地方便了系統的維護管理。
　　·主從機切換功能。監控工作站軟件提供了主從機兩種操作模式，整個系統中只有一個主機，從機個數不限。主機平時運行在監控中心，擁有系統一切控制權，從機一般安裝在庫領導以及上級監控中心，從機擁有系統部分控制權，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。
　　·系統自檢、自恢復功能。近端集線器、現場監控單元、卡機、監控工作站、監控主機以及網絡連接等資源設備不工作或斷電后系統自動報警并反應到系統界面上，一旦設備恢復工作，系統自動解除報警。同時，用戶也可手工實時查看各個設備工作狀態。
??? （2）監控代理
　　監控代理軟件實現兩方面的功能，一方面，它代理局域網內監控工作站的監控管理請求，另一方面，它還響應上級監控網管中心的查詢和對設備的遠程控制，同時，它將庫房狀態信息和設備故障信息上報監控工作站及上級監控網管中心。它和監控工作站及上級監控網管中心采用網絡協議TCP／IP（傳輸控制協議／網際協議）進行通信，和監控硬件系統采用串口通信。該軟件設計充分利用了Windows系統多線程和消息通信機制，一個串口工作線程負責實時監視串口事件及向串口發送命令，主線程則負責網絡發送和接收，兩個線程之間通過消息和事件命令隊列通信。
??? （3）監控圖像和語音對講
　　監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控現場圖像引入計算機并壓縮，然后向網絡發送；客戶端軟件運行在監控工作站上，它從網上接收服務器端軟件發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，也可控制監控現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控工作站上，可手工啟動也可由監控工作站軟件在告警聯動時啟動，它的主要功能是打開庫房卡機聲音，以實現庫房和監控中心通話。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，保管隊計算機與監控中心通過網絡連接。保管員要進庫房作業須經授權批準，否則，系統報警。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數據庫中。
　　（5）查詢統計和遠程發布
??? 查詢統計軟件提供監控信息的查詢統計和打印，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計和打印。遠程發布軟件主要是為廣域網（例如Internet）等窄帶用戶設計的，我們為廣域網用戶提供了和監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控界面，可查看庫房狀態、告警、溫濕度、監控圖像等信息。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　系統的安全性
　　系統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系統報警，同時，記錄在系統數據庫中。另外，遠程發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，本系統穩定可靠，使用方便，功能齊全，滿足了倉庫監控管理的要求。該系統的使用為庫房物資的安全管理提供了科學的監控手段，提高了倉庫應付突發事件的快速反應和處理能力；同時，也為庫存物資的質量監測，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