1 导言
环境污染问题一向备受注重。尽管我国污染源监测体系和才能都有必定的根底，但污染源监测作业仍存在一些急待处理的问题，如在线主动化程度低．信息处理的及时性与办理作业的需求不相习惯，各个监测体系彼此独立等。因而，一个能够满意实际需求的污染源主动监测体系具有严重的社会含义。
现在污染源监测体系较多是依据8位或16位的处理器，且其通讯方法大多为拨号方法、GSM短信方法和串行方法，导致体系功用弱，出资大，监测规模小。这儿选用低本钱的依据32位ARM7处理器的嵌入式服务器，并习惯监测体系从集中式操控转向涣散式的网络操控的趋势，结合Intemet技能和Web技能，从曾经的C／S式办理转向B／S式办理，规划并完结嵌入式Web污染源主动监测体系。
2 体系硬件渠道规划
硬件渠道是嵌入式体系的根底．其功用直接影响整个体系功用的发挥和功用的完结。该体系从体系功用要求和价格两方面归纳考虑，挑选Atmel公司的AT91SAM7X系列微处理器(首要运用7X256型)为中心，并依据体系功用需求配以网络接口器材、外置Flash、SD/MMC卡接口、EEPROM、污染源丈量变送器接口、日历时钟器材等。该体系的硬件结构框图如图1所示。
AT91SAM7X系列微处理器是Atmel公司依据32位ARM7TDMI核的微处理器．包含AT9lSAM7X128/256/512型，它们仅仅片内Flash和SRAM容量不同，在运用中可依据程序的内存需求挑选适宜的类型以节约本钱．而只需求对程序进行很少的修正(因AT91SAM7X512的片内Flash由2个功用块组成，故需求操作2个嵌入式Flash操控器EFC完结对片内Flash的操作)。AT91SAM7X256集成256 KB的片内Flash和64 KB的SRAM，EMAC(以太网MAC)、USART(异步收发器)、SPI(串行外围接口)、TWI(双线接口)、PIO(并行输入输出操控器)和很多监管功用，完全符合该体系的要求。其间片内Flash用于存储BootLoader、体系内核、各种运用程序的代码和静态变量、常量等，而SRAM则用于存储程序运转时运用的各种变量和仓库信息等。
网络的衔接方法挑选以太网方法接入Intemet。RTL8201BL是一个单端口的10／100 M快速以太网物理层收发器(PHY)，微处理器内的EMAC经过MOID对其进行操控和传输方法、速率等的同步，并运用MII(媒体独立接口)与其进行数据交互完结数据收发，选用RJ45接口接入以太网。在数据收集方面，体系选用高速的污染源丈量变送器接口衔接污染源专用监测设备，一起辅以RS232接口和CAN接口以兼容其他接入方法的设备，完结对各种智能外表的数据收集和设备操控；并选用外置Flash和SD／MMC卡作为外存储器，存储收集到的历史数据和Web服务器所需的静态网页文件、用户信息文件等。而污染源数据收集需求运用精准的时刻校准，为此，运用串行日历器材为数据收集供给时刻信息。
此外，污染源监测体系的作业环境一般较为恶劣，因而选用看门狗电路(WDT)使体系在遭到强搅扰而出现异常时能主动复位，然后确保体系正常作业。体系运转所需的装备信息，包含网络参数、运转参数、收集参数等则存储于EEPROM中，并经过CRC校验和运用锁存引脚WP确保数据的完整性。
3 体系软件渠道规划
3．1 软件渠道整体结构
该体系的软件渠道由操作体系层、体系服务层、运用层组成。其体系软件结构层次如图2所示。
该体系对实时性要求较高，且内存资源有限，这儿挑选μC／OS-II，它是一个开源、可移植的、抢占式的实时操作体系，无TCP/IP协议栈功用，需经过扩展完结。LWIP是一套嵌入式体系的开源TCP／IP协议栈。它选用“零复制”技能且占用内存很少，该体系对其进行移植和恰当取舍，仅保存体系功用所需的协议。
为了完结操作体系的移植和上层软件的开发，有必要供给各种硬件的操控。设备驱动用于操控外围设备，首要包含外置Flash、SD／MMC、日历时钟、网络、EEPROM、污染源丈量变送器接口等的驱动。而板级支撑包是依据微处理器开发包编写的用于操控微处理器内各功用部件的程序库。硬件笼统层屏蔽硬件设备类型差异和操作体系的一些细节，把设备驱动笼统为一致的接口，其功用首要有以下3方面：(1)为了完结渠道无关，LWIP经过操作体系仿真层与操作体系和网络接口交互，该体系经过在硬件笼统层中完结该功用完结协议栈的移植；(2)在外置Flash和SD／MMC上树立μC／FS文件体系时，需求凭借硬件笼统层操控这些设备而无须了解其细节；(3)相同，运用层软件可经过体系调用方法操控底层设备，使得其作业与底层愈加独立有用。
嵌入式Web服务器需求运用到网页文件、用户信息和设备收集到的历史数据等，数据量较大，有必要放置于外存储器。而运用文件体系能够便利对这些信息完结保存和读取等操作，因而该体系经过移植μC／FS，在外置Flash和SD／MMC卡上树立文件体系。将关于实时性要求较高的网页文件和用户信息存储于读写速率较快但容量较小的外置Flash中，而历史数据等对实时性要求相对较低且数据量较大的信息则存储于SD／MMC卡中。
操控软件是体系和监测设备的操控中心，其承当的使命是：对上履行Web服务器的操控指令和上传数据，对下操控各个外表的作业和收集设备的原始数据并对其进行预处理．一起装备体系的运转参数。操控软件选用模块化规划，首要包含收集、操控、预警、体系装备和存储查询5个模块。其间．收集模块担任对设备数据的收集和预处理；操控模块用于解析并履行对设备的操控指令；预警模块担任监督设备是否正常运转，一起对超支数据做出相应的警报处理；体系装备模块用于装备体系的运转参数、设备的收集参数和动态网页的生成规矩：存储查询模块完结历史数据、报警信息和运转记载等的永久存储与快速查询功用。
Web服务器是整个软件渠道的运用中心，它经过接纳并响运用户的HTTP恳求完结污染源的在线主动监测。
3．2 Web服务器规划
该体系选用瘦服务端一胖客户端形式，经过简化HTTP的一些机制然后精简Web服务器，其作业原理如图3所示。
在服务器端，HTTP引擎是整个Web服务器的中心，担任接纳和呼应来自客户端的HTTP恳求，是经过选用有限状况机的机制完结的。HTTP引擎在与客户端树立牢靠的TCP衔接(一般选用80端口)后，接纳客户端的恳求，经过解读恳求中的HTTP协议报文信息来取得客户端恳求的类型(Ajax恳求仍是一般恳求)和内容，并进行用户权限验证。当恳求类型为一般网页恳求时，它首要读取存储于文件体系中的网页模板，然后经过EL(表达式言语)处理进行关键字替换生成新的动态网页作为呼应内容；当恳求类型为Aiax恳求时，它则经过CGI(通用网关接口)调用与操控软件进行交互，更改设备操控、体系装备并取得实时数据，把所得数据或操作成果作为呼应内容。最后为呼应内容加以适宜的HTTP包头回传到客户端。以上功用均经过运用C言语编程完结，以取得高效的Web服务器。
Ajax处理为客户端的中心部分。惯例的Web运用是选用网页改写机制，强制用户进入提交／等候／从头显现，客户端每次改写数据都要求服务器端传送整页数据，而其间只要很少数据是需求更新的实时数据．因而，网络传送很多冗余信息，严重影响实时性。与此不同，Ajax运用能够仅向服务器发送并取回必需的数据，大大削减传输的数据量，然后进步测控的实时性。Ajax处理依据用户操作要求向服务器宣布异步的Ajax恳求以履行所需求的更新，并选用异步方法处理服务器的呼应，当恳求回来时，运用JavaScript和CSS相应地更新UI；而VML(矢量可标明言语)处理则完结数据的可视化作业，生成监测所需的各种动态图表。以上功用首要经过Html+Javascript言语并辅以VML完结。
3．3 监测体系功用规划
嵌入式Web污染源主动监测体系经过Internet网络对监控目标进行全天候的长途实时监控并对监测仪器进行长途办理，一起具有快捷有用的体系办理功用。该体系首要完结以下功用：
(1)用户认证担任用户权限的办理，供给用户的体系登陆和退出功用。
(2)实时监控 以图表和动态曲线图方法实时地显现嵌入式Web服务器收集到的监控设备数据及其改变趋势。
(3)设备办理包含长途设备操控和状况检查两大功用。长途设备操控完结用户经过对网页的操作来完结对长途监控设备的各种操控；而状况检查则用于检查长途设备的运转状况信息。
(4)体系参数装备 用于查询和装备体系运转和设备收集所需的各种参数，首要包含网络参数、体系时刻、报警参数、收集参数等。其间网络参数首要包含服务器的MAC地址(只能读取)、IP地址、子网掩码、默许网关等；体系时刻则是指读取和设置串行日历器材中的时刻；报警参数首要包含报警战略、报警动作和报警设备参数：收集参数则包含收集数据的收集距离、称号、单位、上下限、系数、偏移等。
(5)体系维护 包含体系运转状况和日志检查及体系在线更新功用。体系运转状况首要包含服务器CPU的运用情况，用户的拜访和最大并发使命数等；而日志检查则用于检查用户对体系进行拜访和操作的记载；体系在线更新支撑办理员经过Intemet来完结体系的晋级更新。
(6)用户办理 用于完结对体系用户进行增加、删去和修正当时用户的暗码。
此外，为了进步体系的可移植性和可扩展性，网页在规划时独立于工程而只与功用相关。当需求运用某个详细工程时，用户只需装备与该工程相关的各种体系参数(如工程称号、装置地址等)，服务器便可依据装备参数和模板网页主动生成当时工程的新的动态网页。
4 体系功用测验
从功用正确性和服务器功用两方面临该体系功用进行测验。正确性测验首要包含以下5方面：页面跳转、功用验证、数据查验、权限验证、用户会话。客户端经过IE浏览器向服务器发送HTTP恳求．假如能够正确回来所需网页或相应的过错提示，阐明整个体系的运转正常。图4为体系主页效果图。首要运用Web服务器功用测验东西进行服务器功用测验，其测验首要参数的成果如表1所列。
5 结束语
该体系完结低本钱的依据32位ARM7处理器的污染源主动监测体系，满意实际污染源监测的需求，具有较大社会价值。体系选用Intemet作为通讯方法，并结合Web技能使得体系从C／S集中式操控过渡为B／S涣散式操控，习惯技能的发展趋势，该规划对监测体系的开发具有较高的参考价值。
