基于無線傳感網(wǎng)的嵌入式遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)研究
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2．3 數(shù)據(jù)通信技術(shù)
該系統(tǒng)的通信主要包括有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)、GPRS，GPS和定制協(xié)議通信。
由于GPRS具有眾多的優(yōu)點，在數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)中得到了非常廣泛的應(yīng)用，所以在該系統(tǒng)的設(shè)計中選用了西門子公司的GPRS模塊MC35來傳輸采集的數(shù)據(jù)。MC35模塊支持GSM900和GSM1800雙頻網(wǎng)絡(luò)，接收速率可達(dá)86．20 Kb／s，發(fā)送速率可達(dá)21．5 Kb／s，并且很容易集成，它和ARM2440處理器的UART1接口經(jīng)TTL 232電平轉(zhuǎn)換后連接。
安裝GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，可以隨時確定智能測控單元的位置。該系統(tǒng)的GPS接收模塊采用Motorala公司的M12+ONCORE，該模塊的串行通信參數(shù)為波特率4 800 b／s；8位數(shù)據(jù)位；1位停止位。
測控單元與本地服務(wù)器以及遠(yuǎn)程管理機的通信則通過TCP／IP協(xié)議，但TCP／IP協(xié)議族中的協(xié)議數(shù)量龐大，而嵌入式系統(tǒng)的資源有限。因此，合理地對TCP／IP協(xié)議族進(jìn)行裁剪更具意義。TCP／IP協(xié)議的簡化應(yīng)該遵循兩個原則；一是不能改變其面向連接的特性；二是它的簡化必須能配合其應(yīng)用層所采用的協(xié)議。本地服務(wù)器和遠(yuǎn)程管理機則通過智能測控單元中的動態(tài)網(wǎng)頁實現(xiàn)與智能測控單元的通信，進(jìn)而讀取信息，發(fā)布執(zhí)行指令。
3 應(yīng)用實例及分析
隨著傳感器技術(shù)、半導(dǎo)體制作技術(shù)和嵌入式處理技術(shù)等的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究和發(fā)展取得了突飛猛進(jìn)的成果。其應(yīng)用領(lǐng)域也開始從單一軍事領(lǐng)域朝多元化的方向發(fā)展，特別是一些大公司的加入，使無線傳感網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)控、工業(yè)控制、智能城市和智能家居等領(lǐng)域取得了實際可行的應(yīng)用成果。在電子技術(shù)越來越發(fā)達(dá)的今天，電子產(chǎn)業(yè)也掀起了一場革命，而人們對生活便捷性的要求也越來越高。針對該現(xiàn)象，本文在此給出一套基于傳感器網(wǎng)絡(luò)與ARM的智能家居平臺，其主要目的是對住房內(nèi)的火警、雨水等環(huán)境參數(shù)和各種設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控與控制，使住戶無需親臨現(xiàn)場就可以對分布在不同位置的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
3．1 嵌入式測控單元器件選擇與設(shè)計
嵌入式測控單元分布在住房內(nèi)的各個地方，主要負(fù)責(zé)對現(xiàn)場的信息進(jìn)行采集和對其進(jìn)行控制，其主要功能包括采集住房內(nèi)溫濕度等環(huán)境因素，對各用電器進(jìn)行檢測與控制，實現(xiàn)與測控服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)通信與實現(xiàn)Web服務(wù)器功能。
該系統(tǒng)主要采用的傳感器包含測量濕度與煙霧兩部分。濕度傳感器安裝在窗戶上，負(fù)責(zé)采集濕度，根據(jù)是否下雨來控制窗體的開關(guān)。本方案采用HM1500作為濕度采集單元，它具有較寬的濕度測量范圍，具體為0％～100％，且不受水浸影響，有極低的溫度依賴性與良好的線性度。火警測量傳感器采用NIS-09C，它適合各種高靈敏度煙霧探測與火災(zāi)報警。
當(dāng)檢測到濕度高于所規(guī)定范圍時，則調(diào)用執(zhí)行器關(guān)閉窗戶，反之，則不進(jìn)行操作；當(dāng)檢測到煙霧時，也可控制滅火器的開關(guān)與門窗的開合，同時報警器報警，通過短信通知住戶來對火災(zāi)進(jìn)行有效的避免。
用電器的遠(yuǎn)程控制開關(guān)是通過一個控制電路實現(xiàn)的，其電路圖如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/150057.htm
微控制器的輸出信號經(jīng)晶體管驅(qū)動后作為繼電器的輸入信號。當(dāng)微控制器的輸出為低電平時晶體管飽和，驅(qū)動繼電器通電吸合，負(fù)載通電；當(dāng)微控制器輸出為高電平時，晶體管截止，繼電器斷電釋放，負(fù)載斷電。因此通過遠(yuǎn)端管理機可以控制用電器的開關(guān)。
3．2 軟件設(shè)計要點
對該方案而言，需將濕度、煙霧的監(jiān)測與蜂鳴器、短信的控制驅(qū)動程序進(jìn)行編寫，在Linux交叉開發(fā)平臺中進(jìn)行配置，裁剪多余的驅(qū)動，留下對本平臺有用的驅(qū)動，保存后重新編譯，最后將其下載到FLASH當(dāng)中，而其他的測控服務(wù)器軟件則元需改變即可使用。
經(jīng)多次測試與實驗，驗證了該方案的可行性。利用中間件技術(shù)對其進(jìn)行相應(yīng)的配置，則可使此遠(yuǎn)程測控平臺比較寬泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，對于不同的情況，實際上只是需要更換傳感器和相應(yīng)的驅(qū)動程序，而作為上層的數(shù)據(jù)傳輸及各種應(yīng)用程序都無需變化。
4 結(jié)語
本文提出了基于傳感網(wǎng)的嵌入式遠(yuǎn)程測控平臺的一個通用Web遠(yuǎn)程測控架構(gòu)，闡述了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，包括嵌入式技術(shù)、通信技術(shù)與Web服務(wù)器技術(shù)等，并通過在一智能家居系統(tǒng)的成功應(yīng)用，驗證了此方案的可行性。從該系統(tǒng)所具有的安全性強，成本低，帶有智能，報警及時，有利于能源節(jié)約等特點可看出，研究遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，實現(xiàn)人工智能對社會進(jìn)步的重要性。
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