摘 要

本设计主要依托湛江港（集团）股份有限公司铁路载货集疏运系统，结合其具体需求，为其开发出一个铁路集疏运装卸设备监控系统，该系统能够实时动态监控铁路站台所有轨道、信号灯以及火车的状态信息，用户在室内就能够获取到所有站台信息，便于对铁路站台货运进行调度以及管理。

本系统主要分为界面显示模块、现场动态数据采集以及数据仿真设计模块，在本文中对这三大模块分别进行了功能实现，具体工作如下：

（1）基于HTML5 SVG矢量画图模型的界面图绘制

本文首先分析了HTML5 SVG画图模型，然后根据该模型以及HTML5相关知识，实现了在网页中对站台平面图中信号灯，轨道等设备元素的绘制，并且通过SVG中提供的viewBox属性以及transform属性实现了对站台界面的缩放以及移动。然后根据Ajax技术与ASP.NET技术实现了对界面中的信号灯，轨道以及火车等元素的动态监控，并且提供了对界面中轨道信息、信号灯信息以及火车信息的历史状态查询功能。

（2）原始数据采集与解析

基于串口通讯协议，使用RS-485对传感器收集到的数据进行接收，并按照其通讯协议中定义的消息帧格式进行数据解析，获取到铁路站台中所有信号灯的原始状态数据，并将其存入本地数据库，以供前台界面调用。

（3）数据仿真设计与实现

为方便系统测试和对原始数据解析代码的调试工作，本文基于串口通信协议中对数据格式的定义，实现了一个数据仿真程序，利用该程序能够模拟产生传感器采集到的原始数据，数据产生后通过UDP协议发送，客户端接收到数据后根据通信协议进行解析，然后存入本地数据库，通过这种方式来实现系统整体测试。

本系统的设计，将为码头铁路公司提供一个功能完善，实用性强，实时性高和社会效益显著的综合应用监控平台。

关键词：监控系统；SVG；串口通信；UDP协议；数据仿真

Abstract

This design mainly rely on Zhanjiang port (Group) Co., Ltd. Railway cargo set and distributing system, combined with the specific needs, for the development of a railway transportation loading and unloading equipment monitoring system, the system can real-time dynamic monitoring of railway station all tracks, lights and fire vehicle state information, users in the interior can access to all the information platform, in order to facilitate scheduling and management of Railway Station freight.

This system is mainly divided into the interface display module, the original data acquisition module and the data simulation module. In this paper, the function of the three modules were realized, the specific work is as follows:

1. The interface drawing based on the SVG HTML5 vector drawing model

At first, this paper analyzes the HTML5 SVG drawing model, then according to the model and HTML5 related knowledge, in a web page on the platform of planar graphs in the signal lamp and orbit elements of drawing, and through SVG provides of viewBox attributes and transform property of the scaling station interface and mobile station. Then according to the ASP. Net and Ajax technology to achieve the dynamic monitoring of interface signal track and train other elements and provide to track information in the interface, signal information and train information of historical state query function.

(2) The original data collection and analysis

Based on serial port communication protocol by RS-485 on the sensor to collect the data receive, and in accordance with the message frame format for data analysis, access to the railway station in all lights of the original data and stored in a local database, for the front desk interface called.

(3) The design and implementation of data simulation

For convenient testing system and the original data parsing code debugging, this paper based on serial communication protocol as defined in the data format, the realization of the data simulation program, using the program capable of simulating the raw data collected by sensors, data generated by UDP protocol to send, the client receives to the data analysis and stored in the local database, in this way to achieve testing system as a whole.

The design of this system will provide a perfect function, strong practicability, high real-time and social benefits.

Key Words: Monitoring System；SVG；Serial communication ；UDP protocol；Data simulation

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1国外监控系统发展现状 2

1.2.2国内监控系统发展现状 2

1.3 研究目的及意义 3

1.4 本文主要工作内容 4

第2章 系统需求分析 5

2.1 系统总体功能需求分析 5

2.2界面显示模块功能分析 6

2.2.1动态显示功能 6

2.2.2历史信息查询功能 6

2.2.3界面缩放与拖拽功能 7

2.3现场动态数据采集功能分析 7

2.4数据仿真模块功能分析 8

2.5 系统可行性分析 8

2.5.1技术可行性分析 8

2.5.2操作可行性分析 9

2.5.3经济可行性分析 9

第3章 系统总体设计 10

3.1 系统动态显示功能方案设计 10

3.1.1基于HTML5的SVG矢量图绘制技术 10

3.1.2界面显示总体方案 13

3.1.3基于SVG的界面信号灯状态显示 14

3.1.4基于SVG的界面轨道状态显示 14

3.1.5基于HTML5的界面轨道停靠火车信息显示 14

3.1.6基于SVG的界面缩放与拖拽功能 15

3.2 系统历史信息查询功能设计 15

3.2.1 Ajax技术 16

3.2.2 ASP.NET技术 16

3.2.3信号灯历史信息查询 17

3.2.4轨道历史信息查询 18

3.2.5火车历史信息查询 18

3.3现场动态数据采集方案设计 19

3.3.1串口通信模式介绍 19

3.3.2串口通信协议 19

3.3.3现场动态数据解码设计 21

3.3.4数据通信与工控网安全保障方案 23

3.4 数据仿真系统方案设计 25

3.4.1UDP通信协议介绍 25

3.4.2基于UDP协议的服务器端设计 26

3.4.3基于UDP协议的客户端设计 27

3.5 数据库结构设计 28

3.5.1动态数据表结构设计 28

3.5.2历史数据表结构设计 29

第4章 系统功能实现 31

4.1数据仿真系统功能 31

4.1.1基于UDP协议的数据仿真器功能实现 31

4.1.2基于UDP协议的数据接收端功能实现 32

4.2现场动态数据采集功能实现 32

4.2.1现场动态数据接收功能实现 32

4.2.2数据解析模块功能实现 33

4.3 数据库操作的实现 33

4.3.1连接数据库及数据库查询 33

4.3.2执行数据库操作 34

4.3.3关闭数据库连接 35

4.4界面显示功能 35

4.4.1散货码头铁路站台信息动态显示功能 36

4.4.2信息查询功能 36

4.4.3界面缩放及拖拽功能 37

第5章 总结与展望 38

5.1论文工作总结 38

5.2问题及展望 38

参考文献 40

致 谢 41

第1章 绪论

1.1 研究背景

港口散货码头在我国水陆交通运输系统中起着十分重要的纽带作用，它为进出口货物提供了一个安全可靠的疏散场地。在空间上，港口散货码头为船舶提供了一个安全的停泊平台，船舶可以在码头进行上货与卸货等相关服务，对于货物而言，进出口货物可以暂时存储在码头，这为货物的疏运提供了一个良好的中转场所^[1]。

随着港口物流行业的快速发展，我国散货码头货物吞吐量数目也逐年增加，2011年，全国港口货物量达到100.41亿吨，与上一年相比，增长了12.4%，其中，干散货吞吐量58.55亿吨，同比增长13.6%^[2]。如此庞大的货物需要从港口运输出去，铁路运输将是一个不错的选择。现如今，物流行业发展迅速，特别是铁路运输，更是担负着我国物流疏散的主要职责，铁路集疏运装卸一体化的服务模式应该快速推进，使其成为一种全新的运输发展模式。不管是重载运输还是快捷运输，都要求内外协调，在货物的装卸与运输上实现集中组织与协调，成为一种疏运装卸一体化的运输服务模式^[3]。

在当今社会，计算机技术，通信技术等发展非常迅速，传统的由调度员在现场进行观测调度已经不能够满足其发展需求，可通过远程监控方式，也就是人们常说的SCADA（superyisory control and data acquisition）系统^[4]对铁路站台轨道列车进行远程监控。远程监控系统可以按照数据的处理流程分为两种类型，一种是现场设备监控终端系统只负责数据采集而不做数据处理，采集来的数据直接发送到远程终端系统，由远程终端系统负责数据处理，这类远程监控系统其实可以理解为一种对一般现场监控系统的延伸；另一种是现场设备监控终端系统既要采集发送数据还要对数据进行必要的处理。此时，远程监控终端系统利用经过现场设备监控终端系统处理的数据，做一些统计分析，为相关人员提供各种决策支持^[5]。一般把能够实现远程监控的计算机软硬件系统统称为远程监控系统^[6]，这种计算机监控系统有如下特点：实时性、可靠性、可维护性、数据自动采集处理、通信功能、自动运行与报警、管理功能等^[7-8]，在工业控制上，这种特点基本能够满足绝大多数工业监控需求，所以，这种远程监控系统被很多企业所青睐。