一种基于无线网络技术的智能监控系统设计

第８期　无线互联科技　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ＴｅＣｈｎｏｌｏｇＹ　Ｎ０．８　一种基于无线网络技术的智能监控系统设计　蔡青，周琳凯，李晴飞　【南京熊猫汉达科技有限公司，江苏　南京　２１００１４）　摘　要：文章介绍了基于网络技术的智能监控系统的软硬件设计。该系统通过检测节点将监测点的温度、湿度、风力等各种监　测指标通过网络技术无线传输至监测中心。监测中心对传回的数据进行分析并传送至卫星通信网，再根据卫星通信网的反馈　信息作出相应的反应，从而较好地实现分布式系统的无线监控　该系统非常适合于人．７－－方式不易监测的领域按需采集相关信　息　此外，该系统的实时性、可靠性、数据传输容量都有一定的优势。　关键词：智能监控；无线传输；卫星通信网　随着计算机及现代信息技术的高速发展，监控系统正朝　湿度、风力大小等信息转化为数据信息，经由无线模块发　着无线化、智能化、实时化的方向发展。与传统的监控系统　送，通过３Ｇ／４Ｇ无线网络以ＴＣＰ／ＩＰ传输协议传送到监测中　相比，无线监控系统具有诸多优点，比如，对分布式系统的　心，再以传送至卫星通信网，监测中　１、５，根据所得到的反馈信　实时监控和灵活管理，省去了大量的铺设线路和人工操作成　息进行分析和监控。控制指令经由原路逆向返回，以实现与　本，同时也提高了安全系数，可以实时抽测各个节点的数据　监测现场的实时交互。　并作ｍ相应分析，并真正实现实时、无线、智能化的监控。　１　无线监控系统概况　目前无线监控系统的数据传输模式主要有３种：集群电　监测终端　台、短消息、网络。考虑到系统可能应用到的环境、传输数据　的特点以及系统可扩展性等，选用网络模式来作为数据传输　的方案。此外，选用该传输模式可以使用现有的无线基站，　不需自建专用传输网络，因此可以大大节约成本。　本文即是一个通过利用网络模式来无线传输数据的一　个实例，重点阐述了基于网络技术的智能监控系统的组成和　功能，以及网络技术在该系统中的应用。　２　基于网络技术的无线监控系统　２．１系统组成　图１无线监控系统的组成　２．２无线监控系统的物理结构　整个无线监控系统由现场监测终端、３Ｇ／４Ｇ无线网络、　监测中心以及卫星通信网４部分组成，如图１所示。　其中，现场监测节点通过各种传感器将采集到的温度、　由于系统使用了无线网络来传输数据，所以主要的设　计就集中在监测终端上，对于传感器、无线模块，外部存储　器、ＭＣＵ等的选择与应用。其基本构成如图２所示。　图１无线监控系统的组成　作者简介：蔡青（１９７３一），女，江苏南京　一１４—　第８期　ＮＯ．８　２Ｏ１７年４月　无线互联科技・无线天地　Ａｐｒｉ１，２０１７　（１）无线网络连接。在本监控系统通过无线网络来收　下面具体介绍各部分的功能及作用。　（１）电源。电源关系着整个系统能否正常工作，考虑到　发信息数据，以完成监测终端与监测中心的通信。为了使用　系统可能应用的户外等环境，可选用太阳能电池与备用电池　无线模块实现信息传输，需要对无线模块进行初始化，包　括设定它的工作模式、外部接入点和使用的协议类型等。此　混合供电。　（２）传感器。系统可根据所监测的需要，选择合适的　外，还要经过一系列握手协议操作方可实现无线网络连接。　传感器来进行监测，一般有温度、湿度、风力等传感器即可　（２）数据采集传送过程。数据采集主要是指工作在监　大致的监测出系统所处的环境概况。如需特别监测其他数　测终端的各传感器采集各相应的数据，经变换所得的ＡＤ　据，如稀有气体，磁场等，则只需选用相应的传感器即可。　值。数据采集完毕后，要传送到监控中心。由于各项参量数　选用的传感器采用４８５总线的通信模式，通过电平转换器　据不是独立传送的，所以首先要采用ＴＬＶ（标识、长度、数据）　与ＭＣＵ的串口相连，根据ＭＣＵ设定的时间实时的进行数　的格式对所有的数据按顺序进行编码打包。然后，再以固定　据的更新。　的长度对打包好的数据进行分块，分块的目的是保证每次送　（３）ＦＬＡＳＨ存储器。存储器采用ＦＬＡＳＨ型存储器，保　入网络的数据长度适中，易于网络传输。之后再调用数据传　存监控中　Ｉ￣，ＩＰ和端口号、口令、采集数据等重要的数据，且　输子程序把每块数据顺序发送出去。　在系统掉电后不会丢失。ＦＬＡＳＨ与ＭＣＵ之间采用地址总线　在数据传输子程序中，原始数据块依次由应用层数据传　和数据总线复用的方式。　送命令报文、传输层ＵＤＰ包、网络层ＩＰ包和链路层ＰＰＰ帧　（４）无线模块。无线模块，属于移动设备端，负责和无　报文进行封装，然后送入无线模块，发送到网络中。传输层　线网络进行信令交换。通过串口可以实现对它的控制和进行　采用了ＵＤＰ（用户数据报协议）协议，该协议是一种面向无连　数据传输，包括短信息和网络数据等。　接的传输协议，其本身没有应答机制和命令重发机制，属于　（５）ＭＣＵ（微处理器）。ＭＣＵ应当选用功能强大、集　小的、节约资源的传输层协议，传输速度快。而设计者在应　成度高、性能稳定的集成芯片，不仅能够满足终端系统设　用层采用了应答和重发机制，所以可以确保数据被收到。网　计的需要，而且也非常适合各种恶劣环境。在此系统中，　络层则采用ＩＰ协议，ＩＰ头里包含了本机ＩＰ地址和监控中　ＩＭＰ　ＭＣＵ需配备专用接口负责与无线模块进行通信，此外还需　地址，指出了数据的传送路径。　要模数转换器ＡＤＣ。系统可根据传感器数量和种类来选用　３　结语　相应模模数转换芯片，目前常用的模数转换器具有１２～１４位　本文主要研究了基于无线网络的智能监控系统的实现，　有效输出能力，由定时器来启动ＡＤＣ转换，并在ＡＤＣ转换　分析了其物理构成及相应的实现方法。该系统的应用可以节　完成后由相关软件对接收到的采样数据进行处理、存储和　省大量的人力物力，将其与卫星通信网关联并实现信息交　按需传输。　互，在安全性、实时性、可靠性等方面均有较为显著的优势。　２．３系统的软件实现　特别是针对人力不易监控的领域，如国防特殊地区、民用危　由于硬件设计的高集成度，所以大部分工作都集中在软　险品仓库及电力传输枢纽等实现监控管理，具有一定的实用　件设计中，下面将对无线网络连接以及数据的采集传输做相　价值。　应的介绍。　【参考文献】　［１］李华，李学云，区细成等现代移动通信新技术系统【Ｍ】．广州：华南理工大学出版社，２００１．　［２］马鑫．基于ＧＰＲＳ的数据传输系统的研究与应用［Ｄ］．深圳：哈尔滨工业大学（深圳），２００５．　［３］蓝晓雾，童小念．ＰＰＰｇＭＥ在ＧＰＲＳ￣线网络中的嵌入式实现［Ｊ］－中南民族大学学报（自然科学版），２００５（４）：７２．７５　［４］周娟，蒋登峰，曾其勇．基于ＰＰＰ协议实现无线模块无线接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ方式［Ｊ］．微计算机信息，２００９（３）：１００—１０２．　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃａｉ　Ｑｉｎｇ，Ｚｈｏｕ　Ｌｉｎｋａｉ，Ｌｉ　Ｑｉｎｇｆｅｉ　（Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｐａｎｄａ　Ｈａｎｄａ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００１４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ａ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ａｎｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．　Ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｅｎｄｓ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｈｕｍｉｄｉｔｙ，ｗｉｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｉｎｄｅｘｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｃｅｎｔｅｒ　ｖｉａ　ｔｈｅ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｃｅｎｔｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｍｉｔｓ　ｔｈｅ　ｒｅｔｕｒｎｅｄ　ｄａｔａ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ，ｍａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｆｅｅｄｂａｃｋ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ．　ａｎｄ　ｔｈｕｓ　ｂｅｔｔｅｒ　ｒｅａｌｉｚｅｓ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆ０ｒ　ｔｈｅ　ｉｆｅｌｄ　ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ’ｔ　ｂｅ　ｅａｓｉｌｙ　ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ　ａｎｄ　ｇａｔｈｅｒ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｅｍａｎｄ．Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｌｓｏ　ｈａｓ　ｃｅｒｔａｉｎ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｆｏｒ　ｉｔｓ　ｒｅａ１．ｔｉｍｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｄａｔａ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｃａｐａｃｉｔｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　１５—