基于GPRS的智能路灯Web监控系统的设计与实现

【前言】基于GPRS的智能路灯Web监控系统的设计与实现由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。考虑到GPRS的上述特点，在远程监控系统的实现中，可以充分利用GPRS/GSM移动通信网络的数据传输特性，采用GPRS数据传输为主、GSM短消息为辅的通信方式。 2 系统总体结构 本文所设计的远程监控系统总体上是通过GSM/GPRS无线网络，应用GPRS技术，将分布在不同地域的路灯...

摘 要：路灯是城市基础设施的重要组成部分。智能路灯的出现极大地减轻了照明系统的管理和维护负担，并从一定程度上减少了能源损耗。作为智能路灯的重要组成部分，智能路灯监控软件的设计直接关系到智能路灯系统的运行效果。基于gprs技术，采用Java EE轻量级框架S2SH，提出了一种基于B/S结构、可跨区域集中管理的智能路灯监控系统设计方案。该方案真正实现了随时随地对路灯状态的监控，极大地提高了设备维护的效率。

1 GPRS技术特点

GPRS是通用分组无线服务（General Packet Radio Service）技术的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。与以往连续在频道传输的方式不同，GPRS以封包（Packet）式进行传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算的，并非使用其整个频道，理论上成本较低。

由于GPRS是基于IP的，因此在传统的远程监控应用上，不仅可以提供GSM可以提供的数据拨号/SMS通讯方式，而且可以让用户开发基于Internet的应用系统，从而彻底克服了数据拨号价格高、SMS延时长的缺点。用户开发的系统整体性能和可靠性得到了很大的提高，系统运行成本也大幅下降。

GPRS的特点包括：①永远在线。只要激活GPRS应用后，将永远保持在线，类似于一种无线专线网络；②按流量计费。只有产生通信流量时才计费，是一种面向使用的计费，计费方式更加科学合理；③快速登录。全新的分组服务，无需长时间的拨号建立连接过程；④利用公网通信质量好，技术成熟、稳定，组网灵活，移植性强；⑤不易被雷击，建设周期短。由于是永远在线，对遥测站的供电要求较高；另一方面网络是否组网由站点信号强度决定。

考虑到GPRS的上述特点，在远程监控系统的实现中，可以充分利用GPRS/GSM移动通信网络的数据传输特性，采用GPRS数据传输为主、GSM短消息为辅的通信方式。

2 系统总体结构

本文所设计的远程监控系统总体上是通过GSM/GPRS无线网络，应用GPRS技术，将分布在不同地域的路灯控制器、中心服务器和管理者联系起来。该系统以位于Internet网络中的中心服务器为核心，实现了路灯实时状态数据的及时获取及对路灯工作状态的实时控制，从而形成一个路灯远程监控的完整平台。系统总体结构见图1。

根据系统的总体结构，路灯远程监控软件可分为实时数据采集与控制、数据存储管理以及web服务管理三大模块，其逻辑结构见图2。其中实时采集数据与控制模块负责通过GPRS采集各个路灯结点的实时状态数据，以及对个路灯结点的工作模式等进行设置；数据存储管理模块负责路灯结点、用户、区域、实时状态数据等信息的数据库管理操作，以及数据缓冲区的管理；Web服务模块提供服务器应用程序模块的访问界面和路灯结点的信息访问和控制界面。另外，该模块还要对监控端的访问权限进行控制，过滤监控端的请求，并控制信息，处理多个监控端的请求和控制的同步和优先级问题，从而保证系统的安全性和稳定性。监控端通过Web页面激活服务器的相应应用程序模块，传递信息服务请求和控制命令。

3 系统关键技术

3.1 监控后台与GPRS模块的通信实现

从本质上来看，各数据采集点对于监控服务器而言是不可见的，换言之，监控后台的数据采集和设置完全通过与GPRS模块通信实现，与各数据节点的结构、实现技术等无关。因此，监控软件后台服务器与各GPRS模块的通信是软件实现的关键。

监控后台与GPRS通信模块基于C/S架构，采用Java Socket技术实现。系统初始状态下，创建ServerSocket对象监听指定的端口，等待客户连接请求，客户连接后，创建并启动一个线程进行数据的采集与控制。为了区分不同的客户端，GPRS模块需设置为第一次连接时发送注册包，注册包的内容应为能唯一标识该控制单元的值（如设备的标识号、手机号等）。建立连接后，将请求端GPRS的标识与线程对象以Map键值对的形式写入到缓冲区，以保证对处理线程的控制。

由于当前大部分控制单元仅能工作在单线程模式，因此需要在各模块增加相应的状态标志保证控制单元按顺序逐个执行指令。本系统将各客户端线程分为3种工作模式：数据轮询采集、单点监控和设置模式。数据轮询采集模式为系统的默认工作模式，该模式通过轮询的方式，逐个采集各节点的状态数据判断其有无故障，并写入到数据库；单点监控模式适用于用户通过监控软件选择某节点，查看该节点实时运行状态的情况；设置模式主要用于对节点发送设置指令的情况。

3.2 Web服务模块

Web服务模块采用目前较流行的JavaEE轻量级框架――S2SH（Strts2+Spring+Hibernate）实现，其结构见图3。这里分别从表现层、业务逻辑层、数据管理层进行讨论。

3.2.1 表现层的实现

表示层的作用一方面是接受用户的请求，另一方面是将结果视图返回给客户端。期间涉及到拦截器对访问权限的控制，对客户端的输入数据进行验证、输出页面的国际化等功能。本系统表示层由Struts2负责，主要组成部分有核心控制器、拦截器、视图部分和输入数据的验证。

其中，视图部分基于Struts2标签，根据用户的权限动态决定是否显示相应的操作菜单或链接；核心控制器根据用户的资源访问权限动态向业务层传递相应的资源类型参数，以显示符合用户资源访问权限的数据；拦截器负责判断用户是否登录，并根据用户的操作权限列表判定用户是否具有执行当前操作的权限，从而避免了用户直接通过输入URL来进行其权限范围之外的操作。

3.2.2 业务逻辑层的实现

业务逻辑层是整个系统的核心部分，主要由Struts2和Spring实现。通过Struts.xml配置文件来调用相应的Action组件来对用户请求进行处理，调用DAO接口定义的方法完成数据的持久操作。

业务逻辑层接收表示层输入的用户请求，将其转化为业务逻辑过程能够理解的方式，根据特定的业务逻辑有序地向数据层发送数据请求，并将数据层返回的数据解释及组合成用户所需信息，返回给表示层。

在本系统中，业务逻辑层根据用户的信息调用DAO接口构造用户的操作权限集合，并根据控制器传来的资源类型参数调用DAO接口，返回相应的数据。

3.2.3 数据持久层的实现

数据持久层实现关系数据库的面向对象操作，支持多种关系数据库，它被单独划分为一层的好处在于其修改对其它层不会造成影响。采用Hibernate框架，通过映射文件和配置文件将数据库表与普通的Java类建立映射关系。该层包括配置文件、持久化类和hbm.xml映射文件。

4 结束语

本文通过分析当前远程监控软件的特点，基于GPRS技术，采用了Java EE轻量级框架S2SH，针对基于Web的远程监控软件的设计与实现进行了讨论。与传统的监控软件相比，本系统基于B/S结构，实现了跨区域的集中式管理，大大提高了设备维护效率。本文所讨论的技术已在实践中应用，运行效果良好。

参考文献：

\[1\] 王.校园智能路灯监控系统的设计与实现\[D\].上海：华东师范大学,2011.

\[2\] 李健,蒋全胜,任灵芝.智能路灯控制系统设计\[J\].工业控制计算机,2010(6).

\[3\] 赵仕健,阳宪惠.基于OPC的监控软件设计\[J\].计算机工程与应用,2002(9).