基于Boa服务器的厨房信息Web监控系统

图2控制端结构框图基于Boa 服务器的厨房信息Web 监控系统叶丹（四川警安职业学院计算机系，四川绵竹618209）Kitchen Information Monitor System Based on Boa Web Server本文设计的一种家用厨房信息Web 监控系统可以通过ARM 嵌入式系统动态Web 技术对家庭厨房的环境信息进行网络远程监控。

该监控系统主要包括信息采集端、控制端、网络传输和监视端四个模块，实现厨房环境信息从前端采集后送入控制端进行处理，再交由网络传输端传输，最后输出到监视端进行远程监控的一整套数字化监控流程。

厨房信息Web 监控系统工作流程示意图如图1所示。

图1系统流程框图1信息采集端设计厨房信息Web 监控系统的前端为信息采集端，用以完成对厨房环境相关信息的采集，包括温度、可燃气体浓度、现场视频信息的采集。

厨房环境是复杂多变的，一些敏感的装置和材料容易因高温或泄漏等不稳定因素引发安全事故，几个关键的监控点集中在灶台、管道、液化气罐、进出口处等。

信息采集端对环境信息的采集主要通过传感器和摄像头完成，采集到的信息送到控制端进行处理。

系统选用无固定装置式铂热电阻WZP－130完成对厨房内灶台上方蒸汽温度、液化气罐或天然气管道表面温度、厨房电线布控集中区域温度等厨房内几个关键部位温度的测量。

WZP－130由感温元件、不锈钢外保护管、接线盒以及各种用途的固定装置组成，可以同时输出两组相同电阻信号供使用。

它是利用铂丝在温度变化时自身电阻也随着变化的特性来测量温度的，不锈钢保护管不但具有抗腐蚀性能，而且具有足够的机械强度，保证铂热电阻能安全地使用在各种场合。

WZP－130测温范围为－200～500℃，热响应时间≤4．5s 。

WZP－130对温度进行测量后实时送入控制端进行处理，不同的部位设定不同的温度监控阈值，若超过设定的阈值则进行远程报警处理，在远程监控端可以接收到报警提示。

厨房里的可燃气体通常是从管道里泄漏出来的天然气或者是液化气，其主要成分为甲烷。

系统选用气体传感器GS－B2完成对甲烷的检测，该类型气体传感器用于便携式仪表测试甲烷，具有体积小，功耗低，稳定性好，灵敏度高的特点，并且具有较好的可复用性。

GS－B2传感器的工作温度是－10°C 到45°C ，湿度≤90％RH ，检测范围是10到5000PPM 。

若检测出气体泄漏，则将报警信号送入控制端处理后发送到远程监控端。

信息采集端的视频信息采集使用一个USB 摄像头实现，该摄像头可以提供640×480分辨率的图像，采集后提供给控制端经压缩输出到网络进行传输。

Linux 操作系统提供了一组用以图像输入的API 函数V4L ，可以实现设备属性和图像信息的设置、图像区域和帧信息的操作、nmap 方式实现图像截取等。

因此，只需要在操作系统中通过V4L 配置USB 摄像头的设备文件就可以实现对厨房环境现场信息的实时采集。

实时采集的视频信息经控制端Web 服务器交由网络传输端从Internet 发送出去，在监视端浏览器使用CGI 程序实时显示。

2控制端设计控制模块主要用于处理前端信息采集模块送回的信息，以及进行各种通信接口的控制。

由于ARM9系列微控制器在网络控制方面有着优越的性能，并且片内资源和接口丰富，功耗控制稳定性能也能满足一般工业产品的需求，更重要的是Linux 操作系统和Boa 服务器对ARM9有着非常好的支持，因此论文采用ARM9微控制器构建控制模块。

控制模块采用三星公司基于ARM920T 嵌入式处理器核的S3C2410A 微控制器。

控制端以控制模块为核心，扩展出以太网接口、UART 串口和USB 接口，这些接口完成与外部设备的通信和连接。

为了增加控制端的人机交互可操作度，还需要扩展键盘和LCD 显示模块。

为了便于调试，还需要扩展JTAG 模块。

控制端的结构框图如图2所示。

对ARM 系列处理器支持良好，且具有较为摘要设计了基于ARM 的嵌入式技术和Boa 服务器实现的家用厨房信息Web 监控系统，该系统包括前端厨房环境信息采集、控制端、网络传输和远程监控四个部分，利用因特网动态Web 技术实现远程对家庭厨房安全状态的监控。

关键词：Boa ，厨房，监控AbstractKitchen Information Monitor System for family used Based on ARM embedded techniques and Boa Web Server was designed．This system include four parts just as fore －end kitchen environment information collecting unit,control unit,net transmission unit and remote monitor unit,and used internet dynamic Web techniques to guard and control the safety condi-tion of kitchen．Keywords :Boa,kitchen,monitor基于Boa 服务器的厨房信息Web 监控系统80《工业控制计算机》2009年22卷第8期友好的人机互动性能，适用于各种嵌入式控制系统。

控制模块采用的Bootloader 为对S3C2410A 支持良好的U－Boot ，其代码采用的编程方式高度模块化，目录结构简洁易用，并在引导系统启动时提供了丰富的可操作命令。

控制模块还可以引入MiniGUI 来完成人机交互界面的扩展，使得控制端可视化操作界面更友好，操作流程更简易、更科学。

控制端采用两片16位的SDRAM 芯片IS42S16400并联构建32位的128M 存储单元，用于满足控制端加电后操作系统和应用程序的运行。

控制端采用AM29DL640芯片构建16位的容量为64M 字节的Flash ROM 存储单元，用于操作系统、应用程序以及动态网页的存储。

厨房信息监控系统用以完成远程监控端与控制端进行交互的动态网页则是存储在Flash ROM 里，这种固化在存储器里的动态网页作为外部访问控制端控制的资源的一种接口，具有直观、高效、易于操作的特点，目前在嵌入式系统中得到了广泛的应用。

控制端的网络单元采用RTL8201以太网控制芯片实现，控制端可以设定一个IP 地址用于外部浏览器访问其固化在FlashROM 里的网页。

RTL8201作为一个以太网收接口发器直接接受S3C4510B 的控制，通过MII 接口连接到以太网MAC 层，负责内部和外部的信息通过RJ45以太网接口实现通信。

RTL8201与RJ45接口之间需要完成隔离和变压，因此选择S16－8090网络隔离变压器来完成10／100M 以太网接口到RTL8201的信号交换。

控制模块的网络单元实现了与网络传输模块的连接。

3网络传输设计网络传输模块完成信息采集端到远程监控端之间的网络通信，主要是使用Boa 嵌入式Web 服务器技术实现。

Boa 是一种开放源代码的单任务嵌入式HTTP 服务器，支持CGI 等动态Web 技术，采用fork 调用启用新的进程执行每个CGI 程序，使用复用技术在内部处理所有当前活动的HTTP 连接，在处理HTTP 请求等方面具有较高的执行效率。

Boa 服务器程序体积非常小，有效节约了有限的嵌入式系统资源，可以从其官方网站上下载到源代码，然后在Linux 操作系统上安装和配置，具体步骤为：1）首先将源代码解压出来并运行configure 进行配置生成makefile 文件；2）在configure 中配置cc 和cpp 交叉编译选项，并在make-file 文件中加入对cc 和cpp 的支持；3）执行make 进行编译，得到Boa 可执行程序，并可以将与调试信息相关的冗余信息去掉；4）配置Boa．conf 文件，指定Boa 服务器的接口和文件路径，端口设置，服务器名称以及用户和组的相关信息；5）修改系统的启动配置文件并重新编译Linux 操作系统内核，即可完成Boa 的配置。

家庭厨房的相关信息被前端信息采集模块采集后，经过Boa 服务器提供HTTP 服务，从因特网传输到远程监控端的浏览器上进行显示。

其中视频信息的传输采用并发机制视频服务程序来实现，包括图像采集和网络服务两个线程，图像采集线程循环运行，用于将图像采集端输入的图像存入内存，网络服务线程用于满足远程监控端视频输出等相关操作请求。

4远程监控端设计监视模块主要是通过CGI 技术实现远程浏览器端对网络传输模块输出的信息进行监视和并使用因特网进行远程控制。

CGI 是一种动态Web 互动技术，用以实现用户应用界面和Web 服务器之间的交互通信。

CGI 程序属于一个外部程序，通常采用C 语言编写而成，编译成可执行程序后在服务器段运行。

浏览器输入的数据通过按照CGI 标准编写的应用程序实现Web 服务器端数据库访问等动态Web 应用。

Web 服务器使用STDIN 和STDOUT 等接口实现与CGI 程序的通信，输出HTML 形式的结构文件，浏览器通过POST 方法将表单数据提交给Web 服务器，CGI 程序完成数据处理后经Web 服务器返回给浏览器，从而实现用户从浏览器反馈的信息对家庭厨房信息采集模块采集到的信息进行监视。

编写一个CGI 程序嵌入到HTML 网页中实现浏览器访问该网页以读取厨房现场视频信息。

视频服务启动后便可以在远程监控端的浏览器访问控制端IP 地址，此时CGI 程序在浏览器执行后创建一个显示界面并向控制端操作系统网络服务线程发送视频输出请求，控制端相应后则可以将视频信息输出到浏览器进行显示。

嵌套在HTML 代码中的CGI 程序通常使用FORM 结构来指定动态数据输入输出的表单提交接口，其中使用POST 方法在METHOD 属性中指定环境变量的值以及保存表单提交的输入数据，使用ACTION 属性指定CGI 程序的相关信息。

CGI 程序完成表单提交的数据处理后，使用Stdout 方法来实现CGI 程序执行结果与Boa 服务器之间的交互，从而实现数据的输出。

5结束语基于嵌入式Web 技术和Boa 服务器的厨房信息监控系统以ARM 为控制模块完成了对接口和数据的自动控制，实现了端到端的数字化监控，解决了家庭厨房远程监控的问题。

安装了嵌入式Web 监控系统的厨房是未来数字化家庭的重要组成部分，利用无所不在的网络和性能优异的嵌入式技术，可以做到随时随地、随心所欲地掌握家庭居所在无人职守时的安全状态，真正实现了信息化的家居生活。

参考文献［1］曹少坤，刘国繁，李云松．一种嵌入式网络摄像机的设计［J ］．微计算机应用，2008（10）：69－73［2］王斌，王洪俭，冯正华，等．使用Boa 作为Web 服务器的蓄电池远程监测系统［J ］．电力系统通信，2008（29）：12－14［3］谭保华，周俊，刘幺和．基于嵌入式B ／S 模式的远程图像采集系统［J ］．兵工自动化，2008（10）：57－59［4］宋扬，马彪，秦晓丽．基于Boa 的嵌入式Web 服务器关键技术研究［J ］．大连民族学院学报，2007（3）：34－36［5］张绮文，谢建雄，谢劲心．ARM 嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲［M ］．北京：电子工业出版社，2007［收稿日期：2009．5．12］81。