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摘要：
文章介紹了基于網絡技術的智能監控系統的軟硬件設計。該系統通過檢測節點將監測點的溫度、濕度、風力等各種監測指標通過網絡技術無線傳輸至監測中心。監測中心對傳回的數據進行分析并傳送至衛星通信網，再根據衛星通信網的反饋信息作出相應的反應，從而較好地實現分布式系統的無線監控。該系統非常適合于人工方式不易監測的領域按需采集相關信息。此外，該系統的實時性、可靠性、數據傳輸容量都有一定的優勢。
關鍵詞：
智能監控；無線傳輸；衛星通信網
隨著計算機及現代信息技術的高速發展，監控系統正朝著無線化、智能化、實時化的方向發展。與傳統的監控系統相比，無線監控系統具有諸多優點，比如，對分布式系統的實時監控和靈活管理，省去了大量的鋪設線路和人工操作成本，同時也提高了安全系數，可以實時抽測各個節點的數據并作出相應分析，并真正實現實時、無線、智能化的監控。
1無線監控系統概況
目前無線監控系統的數據傳輸模式主要有3種：集群電臺、短消息、網絡?？紤]到系統可能應用到的環境、傳輸數據的特點以及系統可擴展性等，選用網絡模式來作為數據傳輸的方案。此外，選用該傳輸模式可以使用現有的無線基站，不需自建專用傳輸網絡，因此可以大大節約成本。本文即是一個通過利用網絡模式來無線傳輸數據的一個實例，重點闡述了基于網絡技術的智能監控系統的組成和功能，以及網絡技術在該系統中的應用。
2基于網絡技術的無線監控系統
2.1系統組成
整個無線監控系統由現場監測終端、3G/4G無線網絡、監測中心以及衛星通信網4部分組成，如圖1所示。其中，現場監測節點通過各種傳感器將采集到的溫度、濕度、風力大小等信息轉化為數據信息，經由無線模塊發送，通過3G/4G無線網絡以TCP/IP傳輸協議傳送到監測中心，再以傳送至衛星通信網，監測中心根據所得到的反饋信息進行分析和監控?？刂浦噶罱浻稍纺嫦蚍祷兀詫崿F與監測現場的實時交互。
2.2無線監控系統的物理結構
由于系統使用了無線網絡來傳輸數據，所以主要的設計就集中在監測終端上，對于傳感器、無線模塊，外部存儲器、MCU等的選擇與應用。其基本構成如圖2所示。下面具體介紹各部分的功能及作用。（1）電源。電源關系著整個系統能否正常工作，考慮到系統可能應用的戶外等環境，可選用太陽能電池與備用電池混合供電。（2）傳感器。系統可根據所監測的需要，選擇合適的傳感器來進行監測，一般有溫度、濕度、風力等傳感器即可大致的監測出系統所處的環境概況。如需特別監測其他數據，如稀有氣體，磁場等，則只需選用相應的傳感器即可。選用的傳感器采用485總線的通信模式，通過電平轉換器與MCU的串口相連，根據MCU設定的時間實時的進行數據的更新。（3）FLASH存儲器。存儲器采用FLASH型存儲器，保存監控中心IP和端口號、口令、采集數據等重要的數據，且在系統掉電后不會丟失。FLASH與MCU之間采用地址總線和數據總線復用的方式。（4）無線模塊。無線模塊，屬于移動設備端，負責和無線網絡進行信令交換。通過串口可以實現對它的控制和進行數據傳輸，包括短信息和網絡數據等。（5）MCU（微處理器）。MCU應當選用功能強大、集成度高、性能穩定的集成芯片，不僅能夠滿足終端系統設計的需要，而且也非常適合各種惡劣環境。在此系統中，MCU需配備專用接口負責與無線模塊進行通信，此外還需要模數轉換器ADC。系統可根據傳感器數量和種類來選用相應模模數轉換芯片，目前常用的模數轉換器具有12~14位有效輸出能力，由定時器來啟動ADC轉換，并在ADC轉換完成后由相關軟件對接收到的采樣數據進行處理、存儲和按需傳輸。
2.3系統的軟件實現
由于硬件設計的高集成度，所以大部分工作都集中在軟件設計中，下面將對無線網絡連接以及數據的采集傳輸做相應的介紹。（1）無線網絡連接。在本監控系統通過無線網絡來收發信息數據，以完成監測終端與監測中心的通信。為了使用無線模塊實現信息傳輸，需要對無線模塊進行初始化，包括設定它的工作模式、外部接入點和使用的協議類型等。此外，還要經過一系列握手協議操作方可實現無線網絡連接。（2）數據采集傳送過程。數據采集主要是指工作在監測終端的各傳感器采集各相應的數據，經變換所得的AD值。數據采集完畢后，要傳送到監控中心。由于各項參量數據不是獨立傳送的，所以首先要采用TLV(標識、長度、數據)的格式對所有的數據按順序進行編碼打包。然后，再以固定的長度對打包好的數據進行分塊，分塊的目的是保證每次送入網絡的數據長度適中，易于網絡傳輸。之后再調用數據傳輸子程序把每塊數據順序發送出去。在數據傳輸子程序中，原始數據塊依次由應用層數據傳送命令報文、傳輸層UDP包、網絡層IP包和鏈路層PPP幀報文進行封裝，然后送入無線模塊，發送到網絡中。傳輸層采用了UDP(用戶數據報協議)協議，該協議是一種面向無連接的傳輸協議，其本身沒有應答機制和命令重發機制，屬于小的、節約資源的傳輸層協議，傳輸速度快。而設計者在應用層采用了應答和重發機制，所以可以確保數據被收到。網絡層則采用IP協議，IP頭里包含了本機IP地址和監控中心IP地址，指出了數據的傳送路徑。
3結語
本文主要研究了基于無線網絡的智能監控系統的實現，分析了其物理構成及相應的實現方法。該系統的應用可以節省大量的人力物力，將其與衛星通信網關聯并實現信息交互，在安全性、實時性、可靠性等方面均有較為顯著的優勢。特別是針對人力不易監控的領域，如國防特殊地區、民用危險品倉庫及電力傳輸樞紐等實現監控管理，具有一定的實用價值。
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作者:蔡青 周琳凱 李晴飛 單位:南京熊貓漢達科技有限公司