基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案

其中數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)框圖如下所示：

圖2 數(shù)據(jù)采集終端結(jié)構(gòu)圖

3 3G網(wǎng)絡(luò)傳輸及其接口協(xié)議

3.1 S3c2440A 與EM560 的通信

當(dāng)數(shù)據(jù)采集終端在完成了數(shù)據(jù)的采集后將數(shù)據(jù)包無線發(fā)送給zigbee 網(wǎng)絡(luò)控制中心，再由華為公司生產(chǎn)的3G 無線模塊EM560 將數(shù)據(jù)發(fā)送。該模塊支持通用串行總線(USB)、移動通信(TD-SCDMA/HSPA)等技術(shù)，同時，它還具有豐富的接口包括UART、USB2.0、GPIO、GPS、攝像頭傳感器和內(nèi)嵌SIM 卡等，目前已經(jīng)廣泛運用于遠程監(jiān)控，無線傳輸?shù)鹊雀鱾€領(lǐng)域中。

該模塊將ARM9 開發(fā)板的通用串行口和數(shù)據(jù)采集終端進行無線鏈接，經(jīng)系統(tǒng)測試，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)南滦泻蜕闲兴俾史謩e可達到2.8Mbps 和384Kbps.經(jīng)分析，嵌入式控制器采用的S3C2440A 處理器芯片與EM560無線傳輸模塊的I/O 電均為3.3 V,所以，本監(jiān)控系統(tǒng)為實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和3G 無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸欲采用S3C2440A 處理器的UART 口與EM560 的UART 口連接的方式，如圖3 所示。

圖3 S3c2440A 與EM560 的連接圖

3.2 接口協(xié)議的通信

由于在對電梯數(shù)據(jù)信息采集備進行監(jiān)控時，所使用的接口協(xié)議具有一定的相關(guān)性，所以將圖片、視頻或其它信息量比較大的數(shù)據(jù)上傳時，3G 網(wǎng)絡(luò)與控制中心平臺之間可采用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用層信令控制協(xié)議進行信息認證等，通過認證即可以建立用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議(UDP)連接完成數(shù)據(jù)傳送，但是由于數(shù)據(jù)量的對實時性的要求較高，所以采用UDP 連接協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。

在瀏覽終端進行查看和控制指令發(fā)送時，瀏覽器和通信服務(wù)器之間的接口可使用簡化了的實時流傳輸協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)接口，進而來夠滿足實時性的要求，即遠程客戶端可以隨時隨地的查看服務(wù)器所存儲的電梯相關(guān)指標(biāo)及其他狀態(tài)信息。

4 軟件設(shè)計及遠程監(jiān)控端設(shè)計

4.1 zigbee 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

802.15.4 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)有3 種類型：星型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)和簇狀結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)采集主要是采用星型傳感器網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)進行采集，因為星型網(wǎng)絡(luò)需要的中心控制器少，這樣可以大大降低監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)群體的總體功耗。而多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的zigbee 網(wǎng)絡(luò)采用是星型拓撲結(jié)構(gòu)，zigbee 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中含有：中心節(jié)點、采集節(jié)點和轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。整個zigbee 網(wǎng)絡(luò)的控制中心節(jié)點和采集節(jié)點詳細工作流程圖如下圖所示。

圖4 中心節(jié)點流程圖

圖4 中，中心控制節(jié)點主要將遠程監(jiān)控終端發(fā)送的指令信息通過ZigBee 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到子節(jié)點，并對ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中的每個子節(jié)點進行管理，除此之外，還可以接收各個子節(jié)點的數(shù)據(jù)信息并返回給監(jiān)控終端以便通過瀏覽器進行查閱和數(shù)據(jù)庫保存。中心控制節(jié)點通過數(shù)據(jù)幀中的節(jié)點ID 進行數(shù)據(jù)通信，利用Switch語句做相應(yīng)的處理。

switch(node ID) {

case node1:…

case node2:…

圖5 采集節(jié)點流程圖

圖5 中，采集節(jié)點是多電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)的中電梯數(shù)據(jù)采集和控制電梯盒的重要機構(gòu)，它主要是接收控制中心節(jié)點的控制指令，對電梯內(nèi)各個傳感器進行信息采集，并對被控電梯進行操作。部分代碼如下所示：

typedef NER_ADDR unsigned short;

typedef NER _DATA unsigned char;

void main()

{

Init_zigbee();

NER _ADDR addr=inst[2];

NER _DATA

set_psw(PSW_Pispar (data));

data=read(addr,NER_INT_RAM);

write(A_ADDR,MEM_INT_RAM,data);

4.2 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)測試

對Zigbee 網(wǎng)絡(luò)進行了系統(tǒng)測試，主要測試了節(jié)點與節(jié)點之間的通信距離、通信延時測試、組網(wǎng)延時、節(jié)點重入及靈敏度測試等，其中每個節(jié)點發(fā)射功率為0dBm,測試節(jié)點采用3V 電池供電。

(1) 通信距離測試：室外情況，單個控制中心節(jié)點與單個傳感器節(jié)點在400m 的距離通信誤碼率少于2%.

(2) 節(jié)點重入測試：由協(xié)調(diào)器、路由器、傳感器節(jié)點組成的三級網(wǎng)絡(luò)，傳感器節(jié)點掉電重新上電能夠重新加入網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)傳感器節(jié)點的父節(jié)點離開網(wǎng)絡(luò)時傳感器節(jié)點能夠?qū)ふ移渌腹?jié)點重新加入網(wǎng)絡(luò)。

(3) 通信時延測試：有協(xié)議棧時延和空中傳播時延。后者時延忽略不計，但而協(xié)議棧時延即可記為節(jié)點通信時延。單個協(xié)調(diào)器與單個節(jié)點，經(jīng)測試，在室外150m 延時約3s.

(4) 在節(jié)點靈敏度測試中，采用兩個節(jié)點互發(fā)數(shù)據(jù)的形式進行，測試結(jié)果如表1 所示。

表1 zigbee 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接收靈敏度測試結(jié)果

4.3 遠程監(jiān)控端設(shè)計

電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)另一點優(yōu)勢在于采用B/S 架構(gòu)的模式，監(jiān)控中心只需要安裝一個服務(wù)器，客戶端就可以隨時隨地利用瀏覽器運行軟件系統(tǒng)，通過自己的用戶名和密碼登錄該遠程監(jiān)控系統(tǒng)查詢各個電梯對象的相關(guān)信息及狀態(tài)，除此之外，還可以發(fā)出控制指令給被控電梯。

當(dāng)用戶用將瀏覽器端的操作命令發(fā)送給web 服務(wù)器，命令指令通過通信服務(wù)器發(fā)送給EM560 數(shù)據(jù)模塊轉(zhuǎn)發(fā)給現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理設(shè)備。該監(jiān)控系統(tǒng)采用ASP 和ActiveX 技術(shù)進行監(jiān)控系統(tǒng)動態(tài)Web 頁面的開發(fā)并要求Web 服務(wù)器根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)實時生成Web 頁面。遠程客戶端支持用戶提交的操作信息向web 服務(wù)器發(fā)出HTTP 服務(wù)請求，web 服務(wù)器通過ASP 和中間組件根據(jù)服務(wù)類型向服務(wù)器發(fā)送請求，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器應(yīng)答后通過web 服務(wù)器再將數(shù)據(jù)以HTML 格式返回給客戶端，通過瀏覽器查看數(shù)據(jù)，圖為EM516 與通信服務(wù)器的Socket 的通信。