無(wú)線(xiàn)傳輸在實(shí)時(shí)水位監測系統中的應用介紹

(6) 能夠將終端的工作狀態(tài)(包括電源狀況)及時(shí)傳送至中心服務(wù)器,以便管理和維護。

根據以上功能將終端系統劃分為電源模塊、中央處理模塊、存儲模塊、用戶(hù)接口模塊、輸入模塊及數據傳輸模塊等,如圖2所示。

3 中心站系統設計

3.1 水位監測終端管理子系統

水位監測終端管理子系統的設計主要在于應用層協(xié)議,以實(shí)現整個(gè)系統穩定和高效地運行。應用層協(xié)議首先需要實(shí)現中心站與監測終端的數據通信,監測通信鏈路狀況,在中心站實(shí)現對數據采集終端的管理。

3.1.1 數據通信功能

數據采集終端向中心站傳送數據可以通過(guò)基于IP的TCP或UDP兩種傳輸層協(xié)議,TCP對上層提供可靠的端到端服務(wù),但是這種可靠性是以系統資源和網(wǎng)絡(luò )開(kāi)銷(xiāo)為代價(jià)的,而采用UDP傳輸則會(huì )節省大量的系統資源。GPRS／CDMA都是以流量計費的,因此采用占系統資源更小的UDP更適合實(shí)時(shí)傳輸。然而采用UDP傳輸也會(huì )產(chǎn)生新的問(wèn)題,如由GPRS／CDMA網(wǎng)關(guān)動(dòng)態(tài)分配造成的監測終端通信端口不固定問(wèn)題,同時(shí)由于UDP沒(méi)有提供可靠的通信傳輸,也需要在終端管理中確保數據的可靠傳輸。

3.1.2 動(dòng)態(tài)終端管理功能

由于UDP傳輸在傳輸之前并沒(méi)有與目的主機建立連接,而是由GPRS／CDMA網(wǎng)關(guān)做動(dòng)態(tài)地址映射(DNAT),映射到公網(wǎng)的IP地址及端口號經(jīng)過(guò)一段時(shí)間都有可能更改,所以中心站需要獲取當前終端的公網(wǎng)地址及端口號才能與終端正常通信,這就需要終端定時(shí)發(fā)送數據包,即通常所說(shuō)的心跳包來(lái)維持與中心站的通信鏈路。為了不使心跳包的流量無(wú)謂浪費,應該在上層協(xié)議中將心跳包設計成有用的數據包(例如終端配置信息等),由終端發(fā)起連接并定時(shí)主動(dòng)發(fā)送心跳包告知中心站自己的存在,中心站發(fā)送心跳包響應告知終端中心站的存在。同時(shí),中心站根據終端發(fā)送的心跳包的源地址和端口號不斷更新站點(diǎn)狀態(tài)表(如表1)中相應終端的IP地址和端口號,并通過(guò)該地址和端口與終端進(jìn)行通信。若中心站超時(shí)未收到終端的心跳包便認為其斷線(xiàn);終端超時(shí)未收到中心站的心跳響應便認為通信鏈路異常,啟動(dòng)PING電信服務(wù)器任務(wù)(例如DNS服務(wù)器)進(jìn)行鏈路測試,若收到回應則認為自身網(wǎng)絡(luò )連接正常等待中心站恢復,若無(wú)回應則認為自身網(wǎng)絡(luò )連接異常采取重新?lián)芴栠M(jìn)行連接。中心站通過(guò)維護站點(diǎn)狀態(tài)表來(lái)實(shí)現對各個(gè)終端的管理。

3.1.3 數據的可靠傳輸

應用層協(xié)議還要保證數據的可靠傳輸。由于終端系統資源有限,在設計中應盡可能地降低終端系統的復雜度。為了確保數據的可靠傳輸,超時(shí)重傳應在中心站實(shí)現,即中心站發(fā)送的任何命令都需要終端響應,若中心站超時(shí)未收到終端響應便認為命令發(fā)送失敗需要重發(fā),重新發(fā)送的命令幀應與原命令幀保持一致,但在各個(gè)功能模塊的協(xié)議設計中應充分考慮到重發(fā)機制可能引發(fā)的后果;其次為了防止數據出錯需要在中心站和終端雙方都實(shí)現對幀校驗功能,因此需要在幀結構中包含校驗位。

3.1.4 幀結構

中心站發(fā)送的命令幀(如圖3)包括：命令類(lèi)型、目的終端號、命令號、命令長(cháng)度、命令內容及CRC校驗,終端根據收到命令幀的CmdType判斷是何種指令,例如0x00表示心跳包響應、0x11實(shí)時(shí)數據查詢(xún)命令、0x12歷史數據查詢(xún)命令、0x18時(shí)鐘校對命令等。