基于CS架構的高速公路清掃車遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計

摘

要：垃圾清掃車是高速公路清潔維護的重要工具，但目前監(jiān)管人員數量與設備數量相差較多，而一人多機的管理容易造成公路養(yǎng)護等成本加大。鑒于此，利用Mysql創(chuàng)建監(jiān)控系統(tǒng)數據庫，使用C#語言和VS2019搭建遠程監(jiān)控平臺，設計出基于C/S架構的高速公路清掃車遠程監(jiān)控系統(tǒng)，從而可以實時監(jiān)測清掃車的各種數據及車輛位置，能夠及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，在施工參數出現(xiàn)異常時監(jiān)管人員可以不受地域限制通過遠程監(jiān)控平臺得到系統(tǒng)的報警提示，為清掃車的清掃提供高質量的保障。關鍵詞：C/S架構；遠程監(jiān)控；清掃車；實時監(jiān)測；C#語言0引言在“十四五”規(guī)劃中，環(huán)境保護仍是未來發(fā)展的重中之重。隨著人們消費水平的不斷提高，資源和環(huán)境壓力逐漸增大，針對道路清掃，傳統(tǒng)的手工洗刷方式不僅勞動強度大，而且灰塵多、效率低，對環(huán)境危害極大，同時也威脅著環(huán)衛(wèi)工人的身體健康。因此，繼續(xù)采用人工方式進行道路清掃是不現(xiàn)實的，而且這種方法也不適用于大面積的道路清掃。未來，道路清掃的趨勢是用機械化程度更高的電動清掃車代替人力，從而有效提升清掃效率，減少污染，保護道路環(huán)境。在清掃車進行道路清掃時，利用人工進行監(jiān)管，通過人工傳遞信息，存在速度慢、工作效率低等問題，無法實時監(jiān)督清掃車的清掃質量。因此，有必要運用遠程監(jiān)控技術，在清掃車上安裝傳感器等硬件，實時采集每一臺清掃車清掃裝置的清掃數據、運行數據，從而使監(jiān)管人員在監(jiān)控平臺上就能進一步了解清掃車的情況。1系統(tǒng)部署架構的選擇1.1

C/S部署架構C/S即Client/Server，由客戶端和服務端兩個部分組成。用戶在進入客戶端使用其現(xiàn)有功能時，需要客戶端向服務器端發(fā)送請求，服務器端接收到請求會及時處理，處理完成后對客戶端發(fā)送響應。在C/S結構中，應用程序分為兩部分：服務器部分和客戶機部分。服務器部分提供多個用戶共享的信息與功能，執(zhí)行后臺服務，如控制共享數據庫的操作等；客戶機部分為用戶所專有，負責執(zhí)行前臺功能，在出錯提示、在線幫助等方面都有強大的功能，并且可以在子程序間自由切換。C/S結構在技術上已經很成熟，它的主要特點是交互性強、具有安全的存取模式、響應速度快、利于處理大量數據。C/S最大的優(yōu)點就是其客戶端可以支持非常多的技術，其功能自然而然就非常豐富。但是其局限性也比較明顯，需要安裝其程序才能使用，所以它只適用于特定的用戶群；它的維護成本較高，進行更新時，既要更新服務端，又要更新客戶端。1.2

B/S部署架構B/S是對Browser/Server的簡稱，由瀏覽器和服務器端兩個部分組成。用戶可以通過瀏覽器向服務器端發(fā)送HTTP請求，服務器端接收并處理請求，然后向瀏覽器發(fā)送響應。B/S架構的最大優(yōu)點就是不用安裝特定的軟件，可以隨時通過瀏覽器進行查看；另外，B/S架構開發(fā)簡單，成本低，維護比C/S架構方便許多，并且其分布性強，可以在任何地方進行操作，客戶端零維護，系統(tǒng)的擴展非常容易，只要有一臺能上網的電腦就能使用。B/S架構最大的缺點就是通信開銷大，系統(tǒng)和數據的安全性較難保障，并且響應速度較慢。1.3

部署架構選擇C/S結構在技術上已經很成熟，并且相較于B/S架構具有更安全的存取模式，獲取實時數據快于B/S架構，同時也可以處理大量數據。而針對清掃車的遠程監(jiān)控，由于用戶群固定，因此決定選用C/S部署架構。2遠程監(jiān)測系統(tǒng)的總體方案設計2.1

系統(tǒng)總體結構設計如圖1所示，本遠程監(jiān)控系統(tǒng)由傳感器、控制器、DTU、服務器以及監(jiān)控平臺組成。遠程監(jiān)控系統(tǒng)的流程可以分為如下4個部分：（1）數據采集過程：數據采集模塊主要由傳感器和控制器組成，不同功能的傳感器安裝在清掃車不同的位置上，將在清掃車上采集到的數據傳遞給控制器，控制器對這些模擬信號進行A/D轉換（模/數轉換）后將數字信號發(fā)送到無線數傳模塊DTU上，等待發(fā)送給遠端的服務器。（2）數據傳輸過程：選擇的無線數據傳輸模塊DTU擁有4G和GPS兩個模塊，GPS模塊用來接收清掃車的衛(wèi)星定位數據，4G模塊負責將從控制器發(fā)送過來的數據和GPS模塊接收到的定位數據通過4G網絡傳遞到服務器上。（3）數據存儲過程：將集成了4G模塊的DTU發(fā)送過來的數據通過4G網絡發(fā)送并存儲到遠程監(jiān)控中心的服務器里。（4）數據顯示過程：用戶登錄遠程監(jiān)控中心平臺，通過Internet網絡向服務器發(fā)送請求數據并將服務器響應的數據顯示在監(jiān)控中心平臺上，從而可以進行遠程監(jiān)控和查詢管理。2.2

系統(tǒng)監(jiān)控需求分析（1）清掃車的清掃裝置一般分為兩個部分：盤刷和滾刷。1）盤刷是清掃車不可或缺的工作裝置，它具有清掃低密度垃圾、擴大清掃面積的功能。對于盤刷，需要監(jiān)控的參數包括：第一，盤刷高度。盤刷在工作的時候，要可以向外伸展和向下降落；但在未工作時，應將盤刷收回，并且距離路面要有一定的高度，以避免盤刷刷毛受到磨損從而影響使用壽命，同時避免影響其他車輛行駛。第二，盤刷接地壓力。盤刷要有一定的接地壓力，且接地壓力最好可調。接地壓力會影響盤刷的清掃效果，遇到不同類型的垃圾，選擇不同的接地壓力，可以減少刷毛的磨損，提高清掃效率。第三，盤刷轉速。盤刷轉速對于清掃效率起著十分重要的作用，轉速過低，會出現(xiàn)漏掃現(xiàn)象，過快則會將清掃的垃圾拋出，因此保持與車速相對應的盤刷轉速十分重要。2）滾刷用于再次清掃由盤刷清掃后聚集在一起的垃圾，并且將這些垃圾上拋至垃圾箱的入口處。對于滾刷，需要監(jiān)控的參數包括：第一，滾刷高度。滾刷與盤刷相似，在不工作的時候，為了避免滾刷刷毛受到磨損以及影響其他車輛行駛，需要距離路面有一定高度。第二，滾刷轉速。在清掃車行駛的過程中，滾刷的轉速也尤為重要，關乎是否能把垃圾清掃進入導料板。（2）因為清掃車是由電機驅動，所以需要監(jiān)控動力系統(tǒng)的參數，具體包括驅動電機轉速、動力電池余電量等。（3）需要監(jiān)控車輛行駛狀態(tài)，具體參數包括車輛行駛速度、車輛位置等。3遠程監(jiān)控中心平臺的搭建3.1

數據庫設計數據庫是用來存儲和管理數據的倉庫，能將數據按照一定的規(guī)則進行存放，因此，設計利用數據庫對設備狀態(tài)數據和施工參數數據進行長時間的儲存和修改。常見的關系型數據庫有Mysql、SqlServer等。因為Mysql性能卓越、服務穩(wěn)定，很少出現(xiàn)異常宕機；自主性強、使用成本低；軟件體積小，安裝使用簡單，且易于維護，安裝及維護成本低，所以本文選擇了Mysql軟件對數據庫進行設計。通過對系統(tǒng)需求的分析，將數據庫劃分為以下三類：用戶基本信息數據庫、車輛行駛與工作裝置數據庫、車輛實時位置數據庫。根據不同的要求，對每一個數據庫創(chuàng)建相應的信息表，例如車輛實時位置，可以在監(jiān)控平臺展現(xiàn)出車輛當前時間所在的位置。建立的GPS定位信息表如圖2所示。3.2

遠程監(jiān)控平臺搭建搭建遠程監(jiān)控中心平臺是為了可以實時顯示清掃車的運行狀態(tài)、電機的狀態(tài)、清掃裝置狀態(tài)參數、清掃車位置等信息。對每一個數據庫創(chuàng)建相應的信息表之后，利用VS2019和C#語言來開發(fā)遠程監(jiān)控中心平臺的各個模塊功能。用戶登錄后進入監(jiān)控中心的主界面，主界面模塊主要有數據實時顯示、服務器設置、運行軌跡顯示、歷史數據查詢、報警系統(tǒng)等選項卡。軟件功能模塊如圖3所示。4試驗效果分析將文中所設計的遠程監(jiān)控系統(tǒng)應用到清掃車監(jiān)測中，在進行試驗時，服務器與無線數據傳輸模塊以及遠程監(jiān)控中心軟件連接正常，并且能夠實時顯示數據，實現(xiàn)了清掃車清掃數據的遠程監(jiān)控。當遠程監(jiān)控中心發(fā)現(xiàn)清掃裝置參數異常時，將由報警裝置發(fā)出報警信號，監(jiān)控中心進行彈窗提醒