基于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的嵌入式遠程測控系統研究

摘要：物聯(lián)網(wǎng)被視為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )之后的第三次信息產(chǎn)業(yè)浪潮，其中集傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)以及數據處理技術(shù)于一體的傳感網(wǎng)已成為構建“智慧地球”的核心技術(shù)之一。為了順應未來(lái)測控技術(shù)的發(fā)展趨勢且帶給人們一種更智能的生活模式，該文旨在提出一種基于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的嵌入式遠程測控系統的整體架構與技術(shù)解決方案，并成功利用此方案實(shí)現了一智能家居系統。該系統具有良好的實(shí)時(shí)控制特性、寬廣的監測范圍與廣泛的可適應性等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：傳感網(wǎng)；遠程測控；嵌入式系統；微處理器

0 引言
近年來(lái)，一種被稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的新型網(wǎng)絡(luò )出現了。這種由多個(gè)具有計算處理、無(wú)線(xiàn)通信、傳感或控制能力的單節點(diǎn)構成的無(wú)限傳感器網(wǎng)絡(luò )是當前國際上倍受關(guān)注的、多學(xué)科前沿熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，它具有信號采集、實(shí)時(shí)監測、信息傳輸、協(xié)同處理、信息服務(wù)等功能，使網(wǎng)絡(luò )技術(shù)得到了極大的拓展，并使通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)監控各種環(huán)境和設施成為可能。傳感網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的核心，主要應用于物聯(lián)網(wǎng)中的信息感知層，用于跟蹤、監測和決策支持，實(shí)現智能感知和管理。
嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術(shù)為基礎，軟硬件可裁剪，適用于應用系統對可靠性、成本、體積、功耗等功能有嚴格要求的專(zhuān)用計算機系統。它一般由硬件和軟件組成。其中，硬件包括嵌入式微處理器和外圍設備；軟件包括嵌入式操作系統與特定的應用程序。嵌入式技術(shù)可廣泛用于對其他設備的控制、監視或管理功能。
測控技術(shù)指對某一特性的監測與控制。遠程測控指管理人員在異地通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )聯(lián)通需被控制的設備，通過(guò)本地計算機對遠方設備進(jìn)行查詢(xún)、配置、修改等工作。遠程測控技術(shù)能夠實(shí)現辦公自動(dòng)化與工業(yè)自動(dòng)化的無(wú)縫連接，且已成為新興的研究熱點(diǎn)。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的需求與發(fā)展，B／S模式迅速發(fā)展。利用此模式，客戶(hù)端只需安裝Web瀏覽器即可簡(jiǎn)單通過(guò)瀏覽器從Web服務(wù)器上下載程序到本地來(lái)執行，由此實(shí)現遠程測控。
計算機技術(shù)、通信技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，讓測控系統領(lǐng)域也正在進(jìn)行著(zhù)一場(chǎng)巨大的變革，網(wǎng)絡(luò )化和信息化已經(jīng)成為了測控系統的發(fā)展方向。綜合傳感網(wǎng)技術(shù)、嵌入式技術(shù)與工業(yè)測控技術(shù)，構建一個(gè)基于Web方式的遠程測控系統可使測控產(chǎn)品的實(shí)時(shí)性、安全性、可維護性等方面得到大幅度的提高，同時(shí)也更利于實(shí)現集中監視、統一調度與優(yōu)化管理。本文結合各項技術(shù)介紹了一個(gè)基于Web方式的嵌入式遠程測控系統，并利用該方案成功實(shí)現了一智能家居系統。

1 遠程監控系統的總體結構設計
基于Web方式的嵌人式遠程測控系統的基本架構如圖1所示。該遠程測控系統主要由嵌入式測控單元、本地服務(wù)器與遠端管理主機這三部分組成。

位于最底層的嵌入式測控單元主要分布在各個(gè)測控節點(diǎn)上，由中央處理器、傳感器、執行器、網(wǎng)絡(luò )接口、GPS模塊、GPRS模塊等組成，負責采集現場(chǎng)的環(huán)境參數，并將各參數與設定值比較，若超出規定范圍，則會(huì )利用報警器報警，并讓各執行器工作，以獲得正常參數范圍，且將測試數據通過(guò)訂制協(xié)議傳送到本地服務(wù)器，從而到達遠端管理器顯示。GPS模塊可清楚定位發(fā)生故障的設備，GPRS模塊作為無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊可在有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )出現故障時(shí)實(shí)現高質(zhì)量的數據傳送，為把嵌入式系統應用到遠程測控系統中提供了非?，F實(shí)可行的意義。
位于中間作為橋梁的是本地服務(wù)器，主要接收各測控單元上傳的監測參數，并保存到數據庫中，定時(shí)查詢(xún)與分析測控單元的狀態(tài)，如果發(fā)現它出現錯誤，則立即短信通知用戶(hù)。同時(shí)，服務(wù)器也需定時(shí)將數據庫中的數據及時(shí)反饋給遠端管理器，使用戶(hù)在第一時(shí)間監測到各測控設備的情況，并實(shí)現管理器對各測控單元的操作。