MD-600G的Internet無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

引言
    隨著微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanism System，MEMS)、片上系統(tǒng)(System on Chip，SoC)、無(wú)線通信和低功耗嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSN)也以其低功耗、低成本、分布式和自組織等特點(diǎn)帶來(lái)了信息感知的一場(chǎng)變革。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式形成一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可連接眾多類型的傳感器，可探測(cè)包括地震波、電磁場(chǎng)、溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力、土壤成分、移動(dòng)物體的大小和速度等?；贛EMS的微傳感技術(shù)和無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)賦予了廣闊的應(yīng)用前景，在航空、反恐、防爆、救災(zāi)、環(huán)境、醫(yī)療、保健、家居、工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。本文以無(wú)線溫度傳感器節(jié)點(diǎn)和無(wú)線數(shù)據(jù)終端MD-600G為例，介紹了基于MD-600G的Internet無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，并給出了對(duì)溫度數(shù)據(jù)的可視化處理等操作的實(shí)現(xiàn)。

1 基于Internet的無(wú)線傳感器網(wǎng)原理
1．1 MD-600G簡(jiǎn)介
    智能無(wú)線數(shù)據(jù)終端MD-600G可以用于數(shù)據(jù)中心和被監(jiān)控設(shè)備間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程透明傳輸。MD-600G的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，它有如下特點(diǎn)：
    ①基于ARM平臺(tái)、8 MB數(shù)據(jù)緩存，內(nèi)置Siemens MC35i GPRS無(wú)線模塊；
    ②嵌入式Linux系統(tǒng)，包含TCP／IP協(xié)議棧以及ETCPTM協(xié)議，保證傳輸數(shù)據(jù)不丟失；
    ③提供獨(dú)立RS232配置串口及標(biāo)準(zhǔn)RS232／485數(shù)據(jù)接口；
    ④符合電工電子產(chǎn)品低溫GB／T2423．1、高溫GB／T2423．2的要求，適于在氣候條件惡劣的地區(qū)及戶外使用；
    ⑤可以快速連接RTU、PLC、工控機(jī)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)透明傳輸，廣泛應(yīng)用于電力抄表、配電自動(dòng)化、路燈監(jiān)控、道路交通等行業(yè)。

1．2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)
    由MD-600G組成的基于Internet無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)原理圖如圖2所示。

     圖2中的用戶設(shè)備是自行開(kāi)發(fā)的溫度傳感器節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)采樣的數(shù)據(jù)通過(guò)RS232／485接口傳送到智能無(wú)線數(shù)據(jù)終端MD-600G，MD-600G對(duì)接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS與Internet連接并進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)透明傳送，服務(wù)器mSever端通過(guò)Internet網(wǎng)將接收到的數(shù)據(jù)生成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)將這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以WEB頁(yè)的形式動(dòng)態(tài)顯示和跟蹤。
1．3 溫度傳感器節(jié)點(diǎn)
    溫度傳感器節(jié)點(diǎn)模塊主要由溫度傳感器DSl8B20組成，并將其輸出的溫度數(shù)據(jù)送往單片機(jī)，然后單片機(jī)將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理，最后再送往后續(xù)的通信設(shè)備，并將溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)碼管或液晶屏顯示。這里采用了實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路DSl302來(lái)實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

2 軟件設(shè)計(jì)
    基于MD-600G和Internet的無(wú)線傳感器網(wǎng)的軟件包括溫度傳感器節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)、MD-600G與溫度傳感器節(jié)點(diǎn)的串口軟件設(shè)計(jì)、服務(wù)器mSever端與Internet網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信軟件及mSever端溫度數(shù)據(jù)可視化程序的設(shè)計(jì)等。
2．1 mSever端溫度數(shù)據(jù)可視化程序設(shè)計(jì)
    利用Visual C++強(qiáng)大的編譯器以及網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫(kù)的處理能力，開(kāi)發(fā)出基于Windows平臺(tái)的32位數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用程序。圖3是mSever端溫度數(shù)據(jù)可視化程序設(shè)計(jì)的原理圖。

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    以下為可視化界面模塊源碼：


    圖4是用Visual C++開(kāi)發(fā)的mSever端溫度數(shù)據(jù)可視化顯示的界面，圖中顯示的是1個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度變化實(shí)時(shí)曲線。

2．2 mSever端Web訪問(wèn)程序設(shè)計(jì)
    為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)客戶端可以同時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，規(guī)定客戶端在打開(kāi)服務(wù)器的Web頁(yè)面時(shí)，首先提交客戶端的IP地址，然后服務(wù)器端把客戶端的IP地址收錄入庫(kù)，再將接收到的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給指定的客戶端。因此，當(dāng)有多個(gè)客戶端同時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器時(shí)，服務(wù)器端只需要將各個(gè)客戶端的IP地址收錄入庫(kù)，最后再循環(huán)不斷地往各個(gè)客戶端轉(zhuǎn)發(fā)溫度數(shù)據(jù)即可。
    當(dāng)客戶端斷開(kāi)與服務(wù)器端的連接時(shí)，將向服務(wù)器提交斷開(kāi)請(qǐng)求，從服務(wù)器端的IP地址庫(kù)中釋放掉該客戶端的IP地址，從而實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器端IP地址庫(kù)的動(dòng)態(tài)更新。
2．3 節(jié)點(diǎn)溫度采集軟件設(shè)計(jì)
    以下為溫度傳感器節(jié)點(diǎn)的溫度采集部分代碼：
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結(jié)語(yǔ)
    經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行和測(cè)試證明，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)誤差達(dá)到了規(guī)定的要求。本系統(tǒng)雖然是以無(wú)線溫度傳感器節(jié)點(diǎn)為例，但同樣也適合其他各種類型的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，因此可以推廣到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的其他應(yīng)用領(lǐng)域或行業(yè)，如電力抄表、配電自動(dòng)化、路燈監(jiān)控、道路交通等。