基于WSN的開(kāi)放性實(shí)驗室電源管理系統
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
3．1．1 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的組建
本系統的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )基于Z-Stack協(xié)議棧完成，采用星形網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )數據通信格式如表1所列。其中Shortaddr用于表征終端節點(diǎn)地址，由于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )終端節點(diǎn)地址是動(dòng)態(tài)分配的，因此，如何實(shí)現該短地址與具體終端的綁定是必須解決的問(wèn)題。本系統采用類(lèi)似GSM手機向網(wǎng)絡(luò )注冊的方式，各終端節點(diǎn)的51單片機模塊每隔180 s(實(shí)驗測試，在一問(wèn)有50個(gè)終端節點(diǎn)同時(shí)工作的教室，采用180 s的間隔注冊與采用60 s間隔注冊對比時(shí)，脅調器上消息的碰撞率能降低80％)向與之相連的CC2430發(fā)送預設的節點(diǎn)編號，然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)向協(xié)調器注冊，由協(xié)調器執行動(dòng)態(tài)短地址與具體終端節點(diǎn)的綁定。在表1所列的上行鏈路中，照明燈電源控制器不會(huì )上傳Time，實(shí)驗臺電源控制器不會(huì )上傳HW和GM，其相應位置均默認填充0。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/176486.htm
3．1．2 無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)狀態(tài)數據采集與電源控制器狀態(tài)控制
Z-Stack采用輪詢(xún)及優(yōu)先級控制方式實(shí)現任務(wù)調度，CC2430在P0口提供有多路A／D通道，可方便地處理電源控制器的光強采集、電壓采集、電流采集和熱釋電紅外傳感器信息采集。這里以電壓為例，模擬輸入端連接到CC2430的P0．0口，在協(xié)議棧中由下述語(yǔ)句實(shí)現信號采集(0x00表示通道號，HAL ADC RESOLUTION 14表示分辨率為14位)：
Upload_Msg[6]=(uint8)(HalAdcRead(0x00，HAL_ADC_RESOLUTION_14)8)；
Upload_Msg[7]=(uint8)HalAdcRead(0x00，HAL_ADC_RESOLUTION 14)；
電源控制器狀態(tài)控制由協(xié)調器在下行鏈路的CMD(2B)中指明，當CC2430終端節點(diǎn)(Endpoint)解析出CMD后，通過(guò)串口發(fā)送到對應的51單片機模塊，由51單片機控制步進(jìn)或驅動(dòng)繼電器，改變電源控制器的控制狀態(tài)。串口波特率設置為57600波特，以滿(mǎn)足使用11．059 2 MHz晶振的單片機模塊與CC2430通訊模塊通訊。CC2430節點(diǎn)中，串口注冊由函數SPIMgr_RegisterTaskID(Car_Dispatch_TaskID)實(shí)現，接收處理函數在協(xié)議棧MT層SPIMgr．c中由uartConfig．callBackFunc=SPIMgr_ProcessZToolData指明回調函數。
3．1. 3 客戶(hù)端壁掛式主機軟件
客戶(hù)端壁掛式主機運行于Windows CE 5．0操作系統環(huán)境，采用C／S三層架構設計，基于C#進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。數據訪(fǎng)問(wèn)層主要包括PduEnco deDecode．cs(短信Unicode編碼類(lèi))、ClassRoom．cs(教室類(lèi))、Lamps(照明燈類(lèi))、Experimental_Station．cs(實(shí)驗臺類(lèi))、Air_Condition er．cs(空調類(lèi))、Telephone．cs(電話(huà)號碼類(lèi))，主要完成短信編解碼和照明燈、實(shí)驗臺、空調等的定義功能。邏輯控制層主要包括SMShel per．cs(短信類(lèi))，用于完成短信的操作；另外，為了支持網(wǎng)絡(luò )通信，還需用到C#的Sockets相關(guān)類(lèi)，以完成TCP／IP網(wǎng)絡(luò )通信功能。
3．2 遠程監控中心軟件設計
遠程監控中心軟件主要由兩部分構成，一是運行在服務(wù)器端桌面主機上的、支持實(shí)驗室現場(chǎng)控制單元的Server軟件，二是運行在服務(wù)器上的、基于B／S架構的應用軟件。前者采用短信和基于C#的Sockets通信方式與實(shí)驗室現場(chǎng)控制單元的壁掛式主機通信；后者則由圖4所示的模塊組成。
4 結語(yǔ)
本系統已在筆者所在院校的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用中心下屬物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗室、科技創(chuàng )新實(shí)訓室等實(shí)驗室投入使用。實(shí)際使用證明：本系統可實(shí)現網(wǎng)上預約實(shí)驗，實(shí)驗室現場(chǎng)控制單元只為被授權或預約用戶(hù)開(kāi)放，電流電壓可實(shí)時(shí)檢測，被授權管理員可在異地遠程控制電源設備的開(kāi)關(guān)電，并支持在線(xiàn)或脫機查看與管控實(shí)驗室以及數據報表等功能。本系統的應用大大簡(jiǎn)化了實(shí)驗室管理流程，提高了精細化過(guò)程控制管理效率。目前，項目組正在對系統進(jìn)行完善，爭取建立與學(xué)院精品課程錄播系統的開(kāi)放接口，加入網(wǎng)絡(luò )視頻監控管理子系統，以豐富過(guò)程管理手段，形成較為完善的開(kāi)放實(shí)驗室管理系統。
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