【文章內(nèi)容簡介】 性這一環(huán)節(jié)必須分析當(dāng)前軟件和硬件技術(shù)可以滿足該系統(tǒng)的要求。不僅如此，還要考慮開發(fā)人員的開發(fā)水平，是否能在規(guī)定的時間內(nèi)開發(fā)出該系統(tǒng)。(3)經(jīng)濟上的可行性主要是關(guān)于支出和系統(tǒng)開發(fā)成本估算成本是否處于平衡狀態(tài)的帳戶。這里的成本估算，包括：主機費用，電腦周邊設(shè)備的成本，系統(tǒng)的開發(fā)成本，從經(jīng)濟上考慮是否有必要在開發(fā)機房遠(yuǎn)程監(jiān)控終端?；贕RPS的高校機房遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的技術(shù)基礎(chǔ)就是GPRS技術(shù)。所以本系統(tǒng)的主要用戶就是系統(tǒng)管理員、實驗室管理部門、教務(wù)部門管理人員、教師和學(xué)生等。本系統(tǒng)就是通過GPRS基礎(chǔ)架構(gòu)來實現(xiàn)對高校機房的監(jiān)控。所以，基于GRPS的高校機房遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的功能性需求必須以機房的監(jiān)控為核心，通過GPRS技術(shù)來實現(xiàn)對機房的實時監(jiān)控、信息存儲、信息傳輸、信息處理等。對機房的數(shù)據(jù)進行采集使用的是GPRS技術(shù)的無線采集的特點，通過設(shè)置在機房的無線傳感裝置完成數(shù)據(jù)信息的采集，這部分屬于系統(tǒng)的感知層。采集到數(shù)據(jù)之后，需要通過系統(tǒng)的無線傳輸模塊將數(shù)據(jù)進行打包、傳輸至業(yè)務(wù)層。數(shù)據(jù)采集完成后要將數(shù)據(jù)進行傳輸，這是系統(tǒng)傳輸層需要完成的工作。通過GPRS網(wǎng)絡(luò)的本身的特點，系統(tǒng)可以通過無線技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸是否及時和準(zhǔn)確直接關(guān)系到機房監(jiān)控終端的效率和機房實踐教學(xué)的監(jiān)管情況。因為，系統(tǒng)的傳輸層的設(shè)置要求較高。數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控端就要對數(shù)據(jù)進行處理，這是業(yè)務(wù)層需要完成的工作。業(yè)務(wù)層就是監(jiān)控終端最主要需要完成的工作，是和用戶的接口。在業(yè)務(wù)層可以設(shè)置無線接收模塊，對傳輸來的數(shù)據(jù)進行接收、存儲。業(yè)務(wù)層還應(yīng)該設(shè)有解析模塊，對接收到的數(shù)據(jù)進行智能解析和處理?；贕RPS的高校機房遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的開發(fā)目的是為了滿足高校教機房的監(jiān)控需求而開發(fā)的，開發(fā)系統(tǒng)的目的是為了提高教務(wù)部門和實驗管理部門對于機房的監(jiān)控效率和質(zhì)量。對于系統(tǒng)的主要性能需求如下幾條[26]。無論什么樣的系統(tǒng)，都要以實用性為主，如果一個系統(tǒng)不實用，其他方面的性能再好，也不會是一個好的系統(tǒng)。本文開發(fā)的系統(tǒng)是為了對高校機房在線監(jiān)控的目的。所以系統(tǒng)主要包含基于GPRS技術(shù)的高校機房遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的所有內(nèi)容和流程。內(nèi)容和流程完善了才能考慮系統(tǒng)的性能方面的問題。例如：如何最大限度提高系統(tǒng)的響應(yīng)時間，提供系統(tǒng)對錯誤輸入的處理能力，提供系統(tǒng)的最大吞吐量等。系統(tǒng)在滿足實用性后，就要考慮系統(tǒng)的易用性，不能將系統(tǒng)的界面設(shè)計的太過花哨，要盡量簡化界面的操作，使得用戶能夠很容易學(xué)會使用系統(tǒng)。最好能夠使得系統(tǒng)的界面和用戶的Windows操作系統(tǒng)在風(fēng)格上保持一定的兼容性。并且一些常見的辦公功能，如撰寫Word文檔，編輯電子表格等。能夠利用現(xiàn)成的Office辦公軟件進行嵌入，而不用再額外進行開發(fā)。這樣能極大限度降低系統(tǒng)的開發(fā)成本，提高系統(tǒng)運行效率。要考慮到我們開發(fā)的基于GRPS的高校機房遠(yuǎn)程監(jiān)控終端并不是一個孤立的系統(tǒng)，它要和高校院校現(xiàn)存的很多的信息管理系統(tǒng)進行信息的共享和傳輸，這就要在系統(tǒng)進行設(shè)計和開發(fā)時，充分考慮系統(tǒng)的接口的設(shè)計，使得系統(tǒng)能夠和高校現(xiàn)在正在運行的系統(tǒng)能夠互相兼容。我們開發(fā)一個系統(tǒng)，不能僅僅看到系統(tǒng)現(xiàn)在的運行和使用情況，還要盡最大可能考慮到系統(tǒng)今后的升級和擴展方面的需求。例如：如果高校需要將基于GRPS的高校機房遠(yuǎn)程監(jiān)控終端和其他的教學(xué)和課程管理等進行嫁接，這個接口該如何實現(xiàn)；如果系統(tǒng)要進行升級，擴大系統(tǒng)的吞吐量，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)置方面該如何實現(xiàn)。這些都需要系統(tǒng)的擴展性方面的問題。本章主要對軟件工程生命周期的最為關(guān)鍵的階段——需求分析階段進行描述。基于GPRS的高校機房遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的需求主要從可行性分析、功能需求和性能需求幾個方面進行了分析。通過分析的結(jié)果可以得出結(jié)論：系統(tǒng)的開發(fā)在經(jīng)濟和技術(shù)上都是可行的，系統(tǒng)的功能和性能方面也能夠按照要求進行后續(xù)的設(shè)計和實現(xiàn)。第四章GPRS的高校機房遠(yuǎn)程監(jiān)控終端設(shè)計監(jiān)控終端的硬件要選擇速度快的，因為機房監(jiān)控需要處理的是數(shù)據(jù)量大的音頻和視頻。除了速度快之外，硬件還要能夠連續(xù)工作并且易于擴展。所以在硬件的選擇上要選擇具備開放式特點的，便于今后升級。監(jiān)控終端的軟件應(yīng)該包括操作系統(tǒng)軟件、視頻顯示軟件、辦公軟件、數(shù)據(jù)庫管理軟件。這些軟件必須滿足開放性、安全性、可靠性、可擴展性。機房遠(yuǎn)程監(jiān)控終端需要包括監(jiān)控終端、電源、打印機等設(shè)備。其功能主要包括：監(jiān)控系統(tǒng)信息的存儲、顯示、查詢、打印及監(jiān)控系統(tǒng)本身的維護等。系統(tǒng)組網(wǎng)的主要硬件部件是：數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、CPU和電源組成。下面筆者就對每個主要硬件模塊的設(shè)計原理。高校機房遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的設(shè)計中，數(shù)據(jù)通信模塊的作用非常重要，它起到了連接監(jiān)控設(shè)備和監(jiān)控終端的作用。機房中主要節(jié)點的監(jiān)控節(jié)點的通信都由數(shù)據(jù)通信模塊來控制。因為系統(tǒng)使用的主要是GPRS的無線通信方式，所以數(shù)據(jù)通信模塊要完成無線通信工作，所以對于數(shù)據(jù)通信來說，降低系統(tǒng)的能量耗損是非常重要的。所以數(shù)據(jù)通信模塊的芯片的選擇和設(shè)計，要考慮芯片的各個因素，包括發(fā)射功率、調(diào)制模式和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率等。綜上所述，本課題使用的數(shù)據(jù)通信模塊式NORDIC公司的nRF2401芯片。數(shù)據(jù)處理模塊是在監(jiān)控終端的模塊，也是系統(tǒng)的核心模塊，因為監(jiān)控終端的幾乎所有的數(shù)據(jù)處理工作都要通過數(shù)據(jù)處理模塊來完成。所以，數(shù)據(jù)處理模塊需要有一個非常適合的處理器來完成數(shù)據(jù)處理和分析。所以，本課題中使用過的處理器是ATmega128L。ATmega128L處理器由32個通用工作寄存器、128K 字節(jié)的可編程Flash、4K字節(jié)的 EEPROM、53 個通用 I/O 口線、4K 字節(jié)的 SRAM、8 通道 10 位 ADC、實時時鐘RTC、SPI 串行端口、2 個 USART、可編程看門狗定時器、JTAG 測試接口。除了處理器，在數(shù)據(jù)處理模塊還需要一個控制芯片，控制芯片要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個數(shù)據(jù)處理模塊的工作。高校機房遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備要完成機房的監(jiān)控和數(shù)據(jù)的采集，需要有電源的支持，所以電話是系統(tǒng)無線監(jiān)控設(shè)備正常工作的最基本保障。所以，系統(tǒng)需要設(shè)置合適的電源裝置。因為在機房中設(shè)置的無線監(jiān)控設(shè)備的功耗比較低，所以無線監(jiān)控設(shè)備如果是空閑的，就可以直接用未處理的I/O驅(qū)動就可以，不需要額外的電源。但是，如果無線監(jiān)控終端在進行監(jiān)控工作，就需要外接電源了。但是，電源的選擇是一件非常重要的事情，因為電源的壽命和無線無線監(jiān)控終端的壽命是密切相關(guān)的。因此，經(jīng)過慎重考慮，本系統(tǒng)使用的電源為微型電池。型號為CR2032，該電池為紐扣電池，其工作輸出電壓為2~3V，電流量為大約200mAh。CR2032的放電方式是較為平穩(wěn)的，所以該型號電池的壽命較長，比較適合使用在我們的機房監(jiān)控設(shè)備中。高校機房遠(yuǎn)程監(jiān)控終端想要正常工作，只有配套的硬件還不夠，還需要設(shè)置相應(yīng)的軟件設(shè)計才可以。本文設(shè)計的數(shù)據(jù)采集節(jié)點的主要作用就是對高校機房的數(shù)據(jù)進行采集。需要將采集到的數(shù)據(jù)的信息情況通過數(shù)據(jù)通信模塊上傳到監(jiān)控終端，所以數(shù)據(jù)采集節(jié)點的設(shè)計是整個GRPS網(wǎng)絡(luò)的核心內(nèi)容。數(shù)據(jù)采集節(jié)點的工作模式主要有：睡眠模式、工作模式和喚醒模式。數(shù)據(jù)采集節(jié)點的主要軟件工作流程如圖41所示。圖41 數(shù)據(jù)采集節(jié)點軟件工作流程從圖41可以看出，數(shù)據(jù)采集節(jié)點開始工作后，先對節(jié)點進行初始化，然后數(shù)據(jù)采集節(jié)點就進入低功耗的睡眠模式，也就是說現(xiàn)在的微處理器是出于空閑狀態(tài)的。但是系統(tǒng)的SPI端口和中斷系統(tǒng)卻不會空閑，它們隨時會接受系統(tǒng)發(fā)送的中斷請求。數(shù)據(jù)的采集時間是一定的，如果時間到了就將采集到得數(shù)據(jù)發(fā)送，這時數(shù)據(jù)采集節(jié)點就進入了工作模式。將采集大的數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心，完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳送后，數(shù)據(jù)采集節(jié)點就重新回到低功耗的睡眠模式。數(shù)據(jù)采集節(jié)點就在該工作流程下進行循環(huán)反復(fù)，來保障機房監(jiān)控的正常運轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的設(shè)計也是系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計的主要內(nèi)容，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計包括邏輯設(shè)計和物理設(shè)計：邏輯設(shè)計是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的第一步。主要是設(shè)計數(shù)據(jù)庫中可能存在的實體。這些實體是客觀實際存在的對象的一個抽象。實體包括名稱和屬性。設(shè)計數(shù)據(jù)庫的實體需要通過一種模型來實現(xiàn)，這種模型成為實體關(guān)系模型。將這些實體和他們之間的聯(lián)系通過模型展現(xiàn)出來。物理設(shè)計是設(shè)計數(shù)據(jù)庫中真正存儲的內(nèi)容。這些內(nèi)容是通過實體關(guān)系模型的結(jié)果展現(xiàn)出來的。筆者在本文中使用的是SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫，是一種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，所以該數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計就是設(shè)計二維關(guān)系表。每個關(guān)系表都是一個實體轉(zhuǎn)換來的，但是也有的關(guān)系表是實體關(guān)系模型中的聯(lián)系轉(zhuǎn)換來的。ER圖(Entity—Relation Diagram)實體—聯(lián)系圖，是一種用來建立數(shù)據(jù)模型，識別功能模型與數(shù)據(jù)模型間關(guān)聯(lián)關(guān)系的圖表[28]。ER圖中，實體用用矩形表示、屬性用橢圓形表示、聯(lián)系用菱形表示[29]。通過第三章的需求分析，得出系統(tǒng)的主要實體有用戶實體、客戶端實體、主機實體、組實體和文件實體等。所以數(shù)據(jù)庫的ER圖如圖42所示。圖42 系統(tǒng)ER圖數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計完成后，就可以進行數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計了。所謂數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計就是將邏輯設(shè)計的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為真正的數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，這些物理結(jié)構(gòu)會存儲在一個真正的數(shù)據(jù)庫中[30]?，F(xiàn)在的最常用的數(shù)據(jù)庫是關(guān)系數(shù)據(jù)庫。關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)的方式是二維表，一般情況下，ER圖中的每個實體都會轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫中的一張二維表，而有的情況下，ER圖中的關(guān)系也會轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫的一個二維表。二維表由行和列構(gòu)成，一行就是一條記錄，一列是一種屬性。邏輯設(shè)計的ER圖可以轉(zhuǎn)換成如下所示的幾個二維表結(jié)構(gòu)。(user_info)用戶信息表記錄著用戶的帳號、密碼和級別等信息，不同級別的用戶擁有不同權(quán)限，這里設(shè)置了三種用戶級別：普通用戶，可以查看所有監(jiān)控點的實時視頻信息高級用戶除了擁有普通用戶的所有權(quán)限外，還可以進行本地和遠(yuǎn)程存儲視頻回放以及對實時視頻進行錄像超級用戶叩除了擁有高級用戶的所有權(quán)限外，還可以進行系統(tǒng)管理。對用戶進行權(quán)限分級，可以使系統(tǒng)適應(yīng)不同場合的應(yīng)用。具體如表41所示。(display_satte)客戶端狀態(tài)信息表記錄著客戶端各個視頻接收進程的狀態(tài)，一個客戶端可能有多個進程，每個進程可以監(jiān)控一個監(jiān)控組，組管理服務(wù)器管理這些進程并記錄各個進程的名字、運行狀態(tài)(包括實時組播、實時單播、存儲單播或者空閑等狀態(tài)信息)。具體的表結(jié)構(gòu)如表42所示表41 用戶信息表字段名說 明類 型長 度可否為空主鍵UserID用戶編號varchar8否是UserName用戶名varchar10否否UserPassword密碼varchar15否否Realname真實姓名varchar10否否表42 客戶端狀態(tài)信息表字段名說 明類 型長 度可否為空主鍵ProcessID進程編號varchar8否是ProcessName進程名varchar10否否ProcessStatus進程狀態(tài)varchar10否否(capture_info)視頻采集主機信息表記錄著視頻采集主機名字、地址、所屬監(jiān)控組和活躍狀態(tài)等信息，其中活躍狀態(tài)指示了視頻主機是否在線。只有在該數(shù)據(jù)表中有登記的視頻采集主機才有資格成為某一監(jiān)控組的成員，參與某一監(jiān)控點的監(jiān)控。具體如表43所示。表43 視頻采集主機信息表字段名說 明類 型長 度可否為空主鍵HostID主機編號varchar8否是HostName主機名稱varchar10否否HostAddress主機地址varchar10否否GroupID組編號varchar8否否(capture_state)