機(jī)場導(dǎo)航站綜合監(jiān)控系統(tǒng)的前端采集裝置設(shè)計(jì)

溫濕度采集模塊主要由溫度和濕度傳感器組成。溫度傳感器采用DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的智能溫度傳感器DSl8B20，采集的數(shù)據(jù)可直接送入微處理器而無需A／D轉(zhuǎn)換，能直接讀出被測溫度。它僅需要一條接口線即可實(shí)現(xiàn)與ARM9處理器的雙向通信；DSl8B20采用數(shù)據(jù)線供電,溫度測量范圍為-50 ℃～+125 ℃。通過編程可實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式，測量精度為±0．5 ℃。濕度傳感器采用HSM-20G,其原理是每變化0．03 V濕度所增加的值為1％,其輸出的電壓值需經(jīng)過ADC0809轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，以便單片機(jī)處理，從而讓數(shù)碼管顯示濕度值。其工作電壓范圍為直流電壓5．0±0．2 V,測試精度為±5％RH。工作電流(最大值)為2 mA，儲存環(huán)境濕度范圍為0~99％RH,工作環(huán)境濕度范圍為10％~90％(瞬間可達(dá)100％RH)。
開關(guān)量輸入輸出接口主要由16個(gè)光耦器件和8個(gè)繼電器構(gòu)成。使用光耦是為了隔離瞬間高電壓電流的沖擊，從而保護(hù)采集板；8個(gè)繼電器是為了以大電流驅(qū)動(dòng)開關(guān)量輸出信號。開關(guān)量輸入信號來自煙感、火感和紅外探測等設(shè)備。開關(guān)量輸出信號可以支持電源切斷，通斷某個(gè)設(shè)備的供電或驅(qū)動(dòng)指示燈的開關(guān)等作用。
壁掛空調(diào)紅外遙控模塊主要由一對紅外收發(fā)芯片、一個(gè)單片機(jī)和Flash存儲芯片組成，可以將需要設(shè)定的制冷或制熱的遙控器指令由紅外接收芯片接收并存儲在Flash中，這樣即完成了壁掛空調(diào)的指令學(xué)習(xí)。上層管理軟件即可在導(dǎo)航站監(jiān)測中心發(fā)送指令給壁掛空調(diào)紅外遙控模塊，單片機(jī)將指令對應(yīng)的Flash中存儲的遙控碼提取出來，由紅外發(fā)射芯片發(fā)射出去，只要紅外發(fā)射頭對準(zhǔn)壁掛空調(diào)即可完成遙控。
4 環(huán)境數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)協(xié)議封包
視頻壓縮主板將壓縮的視頻流通過TCP端口上傳到監(jiān)控中心管理軟件上實(shí)時(shí)播放，同時(shí)環(huán)境采集板卡也會根據(jù)配置(每個(gè)子串口上掛接什么的類型設(shè)備，其配置信息從上層管理軟件下載)按一定時(shí)間間隔輪詢每個(gè)子串口上的設(shè)備,將設(shè)備返回的數(shù)據(jù)包(有標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議或其他自定義RS485協(xié)議)統(tǒng)一封裝到數(shù)據(jù)載荷中，從另外一個(gè)TCP端口上傳到上層軟件(視頻流和環(huán)境數(shù)據(jù)各占一個(gè)TCP端口，方便協(xié)議解析和處理)。
環(huán)境數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)封包格式如圖4所示。當(dāng)上層軟件接收到一包完整數(shù)據(jù)時(shí)，剔除16 bit的同步字,獲取8 bit的包長，從包長到CRC之間的數(shù)據(jù)都屬于CRC校驗(yàn)域；先進(jìn)行CRC-16的校驗(yàn)，如果數(shù)據(jù)正確，則開始提取串口號、應(yīng)答標(biāo)志和載荷數(shù)據(jù)，其中載荷數(shù)據(jù)就是完整的底層環(huán)境監(jiān)測設(shè)備的Modbus或RS485協(xié)議包。上層管理軟件在數(shù)據(jù)庫記錄了在采集卡某個(gè)串口上所接設(shè)備，所以其設(shè)備類型和協(xié)議包結(jié)構(gòu)可以通過執(zhí)行以命令碼和串口號為參數(shù)的數(shù)據(jù)庫查詢來確定；如果在一個(gè)串口號下接入了多個(gè)RS485設(shè)備，則需要再繼續(xù)解析載荷數(shù)據(jù)，匹配設(shè)備類型和設(shè)備地址，在一條RS485總線上不同的設(shè)備地址是不同的。協(xié)議中應(yīng)答標(biāo)志如果為1，則發(fā)送給上層軟件的數(shù)據(jù)包必須得到答復(fù)是否成功接收，才能繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)包，否則將連續(xù)重新發(fā)送，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤地上傳。

　上層軟件下發(fā)的指令也采用該協(xié)議封包格式，在確定了該設(shè)備所掛接的采集卡串口后，把該設(shè)備的485數(shù)據(jù)封裝到載荷字段，計(jì)算并填充好其他字段后即可通過視頻壓縮主板透明傳輸給采集卡，采集卡可根據(jù)命令碼和串口號把載荷數(shù)據(jù)提取出來，直接轉(zhuǎn)發(fā)到該485總線上。
本裝置針對當(dāng)前的機(jī)場導(dǎo)航站室內(nèi)環(huán)境集中監(jiān)控中存在的很多不足和缺陷，設(shè)計(jì)了更多的監(jiān)測接口，可兼容更多底層監(jiān)測設(shè)備，集視頻監(jiān)控和室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)采集功能于一體，統(tǒng)一輸出為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)。具有良好的可擴(kuò)展性、兼容性、可靠性，它不僅適用于機(jī)場導(dǎo)航站的監(jiān)控而且同樣也適用于其他監(jiān)控環(huán)境，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1] WIS Technologies. GO7007SB MPEG Encoder Datasheet. 2003.
[2] Philips Semiconductors. SAA7113H 9-bit Video Input Processor. 1999.
[3] Burr-Brown. PCM1800 Datasheet.1997.
[4] 高建華,王殊.基于S3C2410 型微處理器和UDA1341型立體聲音頻編解碼器的嵌入式音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 國外電子元器件，2006(6):35-37.
[5] 馬文輝,李蘭友. Linux 環(huán)境下的串口通信[J].儀器儀表用戶， 2005,12(1):39-41.
[6] 李長明. 基于ARM和Linux嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)過程[J]. 工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2006,19(3):47-48.