基于網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的多電梯遠程監控系統設計方案
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其中數據采集結構框圖如下所示：
圖2 數據采集終端結構圖
3 3G網(wǎng)絡(luò )傳輸及其接口協(xié)議
3.1 S3c2440A 與EM560 的通信
當數據采集終端在完成了數據的采集后將數據包無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)模塊EM560 將數據發(fā)送。該模塊支持通用串行總線(xiàn)(USB)、移動(dòng)通信(TD-SCDMA/HSPA)等技術(shù)，同時(shí)，它還具有豐富的接口包括UART、USB2.0、GPIO、GPS、攝像頭傳感器和內嵌SIM 卡等，目前已經(jīng)廣泛運用于遠程監控，無(wú)線(xiàn)傳輸等等各個(gè)領(lǐng)域中。
該模塊將ARM9 開(kāi)發(fā)板的通用串行口和數據采集終端進(jìn)行無(wú)線(xiàn)鏈接，經(jīng)系統測試，其數據傳輸的下行和上行速率分別可達到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(wú)線(xiàn)傳輸模塊的I/O 電均為3.3 V,所以，本監控系統為實(shí)現數據采集和3G 無(wú)線(xiàn)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
由于在對電梯數據信息采集備進(jìn)行監控時(shí)，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據上傳時(shí)，3G 網(wǎng)絡(luò )與控制中心平臺之間可采用標準應用層信令控制協(xié)議進(jìn)行信息認證等，通過(guò)認證即可以建立用戶(hù)數據包協(xié)議(UDP)連接完成數據傳送，但是由于數據量的對實(shí)時(shí)性的要求較高，所以采用UDP 連接協(xié)議實(shí)現數據傳送。
在瀏覽終端進(jìn)行查看和控制指令發(fā)送時(shí)，瀏覽器和通信服務(wù)器之間的接口可使用簡(jiǎn)化了的實(shí)時(shí)流傳輸協(xié)議的標準接口，進(jìn)而來(lái)夠滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性的要求，即遠程客戶(hù)端可以隨時(shí)隨地的查看服務(wù)器所存儲的電梯相關(guān)指標及其他狀態(tài)信息。
4.1 zigbee 網(wǎng)絡(luò )設計
802.15.4 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構有3 種類(lèi)型：星型結構、網(wǎng)格狀結構和簇狀結構。數據采集主要是采用星型傳感器網(wǎng)絡(luò )將數據進(jìn)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測網(wǎng)絡(luò )群體的總體功耗。而多電梯遠程監控系統中的zigbee 網(wǎng)絡(luò )采用是星型拓撲結構，zigbee 網(wǎng)絡(luò )結構中含有：中心節點(diǎn)、采集節點(diǎn)和轉發(fā)節點(diǎn)。整個(gè)zigbee 網(wǎng)絡(luò )的控制中心節點(diǎn)和采集節點(diǎn)詳細工作流程圖如下圖所示。
圖4 中心節點(diǎn)流程圖
圖4 中，中心控制節點(diǎn)主要將遠程監控終端發(fā)送的指令信息通過(guò)ZigBee 網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到子節點(diǎn)，并對ZigBee 網(wǎng)絡(luò )中的每個(gè)子節點(diǎn)進(jìn)行管理，除此之外，還可以接收各個(gè)子節點(diǎn)的數據信息并返回給監控終端以便通過(guò)瀏覽器進(jìn)行查閱和數據庫保存。中心控制節點(diǎn)通過(guò)數據幀中的節點(diǎn)ID 進(jìn)行數據通信，利用Switch語(yǔ)句做相應的處理。
switch(node ID) {
case node1:…
case node2:…
圖5 采集節點(diǎn)流程圖
圖5 中，采集節點(diǎn)是多電梯遠程監控系統的中電梯數據采集和控制電梯盒的重要機構，它主要是接收控制中心節點(diǎn)的控制指令，對電梯內各個(gè)傳感器進(jìn)行信息采集，并對被控電梯進(jìn)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 )系統測試
對Zigbee 網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行了系統測試，主要測試了節點(diǎn)與節點(diǎn)之間的通信距離、通信延時(shí)測試、組網(wǎng)延時(shí)、節點(diǎn)重入及靈敏度測試等，其中每個(gè)節點(diǎn)發(fā)射功率為0dBm,測試節點(diǎn)采用3V 電池供電。
(1) 通信距離測試：室外情況，單個(gè)控制中心節點(diǎn)與單個(gè)傳感器節點(diǎn)在400m 的距離通信誤碼率少于2%.
(2) 節點(diǎn)重入測試：由協(xié)調器、路由器、傳感器節點(diǎn)組成的三級網(wǎng)絡(luò )，傳感器節點(diǎn)掉電重新上電能夠重新加入網(wǎng)絡(luò )，當傳感器節點(diǎn)的父節點(diǎn)離開(kāi)網(wǎng)絡(luò )時(shí)傳感器節點(diǎn)能夠尋找其它父節點(diǎn)重新加入網(wǎng)絡(luò )。
(3) 通信時(shí)延測試：有協(xié)議棧時(shí)延和空中傳播時(shí)延。后者時(shí)延忽略不計，但而協(xié)議棧時(shí)延即可記為節點(diǎn)通信時(shí)延。單個(gè)協(xié)調器與單個(gè)節點(diǎn)，經(jīng)測試，在室外150m 延時(shí)約3s.
(4) 在節點(diǎn)靈敏度測試中，采用兩個(gè)節點(diǎn)互發(fā)數據的形式進(jìn)行，測試結果如表1 所示。
表1 zigbee 網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)接收靈敏度測試結果
4.3 遠程監控端設計
電梯遠程監控系統另一點(diǎn)優(yōu)勢在于采用B/S 架構的模式，監控中心只需要安裝一個(gè)服務(wù)器，客戶(hù)端就可以隨時(shí)隨地利用瀏覽器運行軟件系統，通過(guò)自己的用戶(hù)名和密碼登錄該遠程監控系統查詢(xún)各個(gè)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。
當用戶(hù)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(guò)通信服務(wù)器發(fā)送給EM560 數據模塊轉發(fā)給現場(chǎng)數據處理設備。該監控系統采用ASP 和ActiveX 技術(shù)進(jìn)行監控系統動(dòng)態(tài)Web 頁(yè)面的開(kāi)發(fā)并要求Web 服務(wù)器根據數據庫中的數據實(shí)時(shí)生成Web 頁(yè)面。遠程客戶(hù)端支持用戶(hù)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(guò)ASP 和中間組件根據服務(wù)類(lèi)型向服務(wù)器發(fā)送請求，數據庫服務(wù)器應答后通過(guò)web 服務(wù)器再將數據以HTML 格式返回給客戶(hù)端，通過(guò)瀏覽器查看數據，圖為EM516 與通信服務(wù)器的Socket 的通信。
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