无线监控系统

无线监控系统（通用12篇）

无线监控系统 篇1

为了达到保证手机用户可以运用手机对计算机进行控制的目的, 业界研究并开发出了“无线远程终端”系统。即运用手机登录到WAP网站, 并发出指令到“信息中转站”, 通过“信息中转站”将指令转到受到控制的计算机, 计算机处理指令之后, 受控计算机经过“信息中转站”把运行结果返回到手机, 进而保证手机无线远程控制计算机得以实现。

另外, 对于3G无线视频监控系统, 能够实时观察需要监控的对象, 尤其是河流, 同时针对需求, 布置监控地点, 还能在移动时候实施监控, 没有时间及地域的约束, 它是灵活而又有效的一种监控系统。

一、无线远程终端系统

1. 系统模块介绍

服务器、手机端WAP网站 (WAP Website) 以及计算机客户端 (MbPC) 三大模块组成该系统。对于服务器, 其进行数据库信息的监控, 在读到新操作指令的时候, 将指令发到计算机客户端以及手机端;对于手机端WAP网站, 其使用户运用手机WAP浏览器进行系统访问, 用户利用有关用户信息进行系统的登录之后, 有关的功能操作能进行, 同时将记录储存于数据库;对于计算机客户端, 其通过接收的指令, 做出处理, 把处理结果报告送到服务器, 在服务器收到其返回的处理结果之后, 随后自动记录到数据库中。

2. 系统实现介绍

服务器进行启动, 同时接到客户端的连接请求。“信息中转站”的服务器程序进行用户信息的监听, 进行事务请求信息的操作, 显现在线用户数量、登录的用户与用户操作命令是否成功。要是“隐藏”被选择, 该程序会自动到后台, 进行运行。要是“修改密码”被选择, 关于管理员的信息能被修改。进行服务器管理员密码的修改, 能对检测客户端在线状态的时间间隔度进行设置。

计算机客户端登录软件系统。对于客户端主界面, 其有四大块, 上部是存放操作的菜单栏, 左侧是便于用户运用的软件功能列表, 右侧为显现操作的有关界面, 在底部, 显现用户状态以及时间。用户经过合法的密码与用户名, 有关操作才能进行。

手机端登录软件系统。手机登录到WAPBrowser界面, 使用密码与用户名进行系统的直接登录。登录成功后, 在“用户操作面板”, 会有“发送操作”、“用户信息”以及“文件下载”功能选项的显示。

此系统的工作流程如下:

⑴手机端 (WAP Browser) 发出关机之类的操作指令, 这些指令保存于数据库 (MS SQL) 内。Mb Pc WorkStation检测出关机的新指令, 将其发到计算机客户端。

⑵计算机客户端接受操作指令, 进行分析处理, 执行关机的指令。随后将成功的执行结果返回MbPc WorkStation。

⑶MbPc WorkStation将收到的成功的结果存在MS SQL。WAP Browser手机端监控到成功的执行结果, 把显示出的结果告知用户。

二、3G无线视频监控系统

1. 系统的功能

对于该系统, 主要有录像与画面捕捉、情况视频监视、防护监视与告警及监视系统管理的这些功能。监视内容主要有监视设备的运行状况等。

2. 系统构成

视频采集端、传输网络以及监控端构成此系统。视频采集单元、视频编码器、无线传输单元以及云台控制单元构成视频采集端;视频服务器以及远程监视终端构成监控端。

视频采集单元:其就是彩色监视摄像机, 合理运用CCD成像原理, 把现场画面变为视频信号;

视频信号传输单元:它用以将摄像机输出的视频信号传输至视频编码模块, 将原视频流实施压缩编码, 随后经过3G无线传输模块接到互联网, 通过互联网传输到视频监控中心服务器;

视频编码单元:它是视频编码器, 将模拟视频信号转换为计算机网络能传送的数字压缩视频流。同时也接受远程监视终端输送的云台控制数据, 依据这些数据, 按照云台控制协议, 变换为云台控制指令, 通过串行通信, 把云台控制指令送至云台解码器;

云台控制部分包括云台控制解码器以及云台。前者经过串行接口与视频编码器进行通信, 接到云台控制指令。按照这些指令, 云台解码器进行对应的控制动作, 根据云台控制接口, 对云台进行控制, 产生对应动作;

视频服务器:可以使远程监视系统的控制、管理及维护得以完成。用户、站点以及摄像机管理、权限控制、参数配置以及系统维护的功能实现。其还支持分布式管理, 同时有着视频转发这一功能;

视频远程监视终端:它保证视频回放的实现。在视频远程监视系统内, 网络传输为压缩视频流, 为保证视频回放, 其一定要有视频解码这一功能。对于视频解码, 其能用硬件与软件解码的方式, 建议运用硬件解码方式。对于视频远程监视终端软件, 其在监视人员和视频监视系统之间, 人机交互界面, 操作人员能运用监视终端进行摄像机、监视点与控制云台的选择。

三、总结

确保手机对计算机进行的远程控制是无线远程终端系统的最大特点, 用户能够在任意地方以及任何时候运用此系统, 不受到空间与时间的约束。该软件系统对手机性能有着较低要求。同时该系统实现的功能也较为强大, 能够将手机作为“无线移动”的计算机终端运用, 既方便又廉价。对于3G无线视频监控系统, 其打破传统视频监控的局限性, 不仅可以进行实时监控, 还能于实际中, 表现出移动灵活的优点, 可以随时随地地实施监控。

参考文献

[1]基于3G的无线视频监控传输系统的设计与应用[J].计算机时代, 2011 (9) .

[2]金林樵, 陈晓燕, 汤化平.SQL Server2000程序设计实训教程[M].科学出版社, 2006.

[3]苏国彬.Visual Basic.NET程序设计基础教程[M].机械工业出版社, 2005.

[4]除孝凯.数据结构[M].电子工业出版社, 2004.

无线监控系统 篇2

随着无线通信技术的日益发展，传输带宽不断提高，通信终端的实时信息处理能力飞速增强，无线多媒体应用日渐成为业内关注的焦点，也成为人们的必然需求。其主流应用之一是便利、灵活的无线实时视频监控系统，如无线家庭防盗、汽车监控等。基于多种无线传输手段的移动视频监控以其特有的灵活性已成为视频监控新的发展方向。

无线化视频监控包括两方面内容：一是监控中心的移动。通常情况下，被监控对象或是摄像机往往是固定的，而作为监控系统的使用者（监控中心）则可以是动态的。二是视频监控网络的无线化。当监控点分散且与监控中心距离较远，或被监控对象不固定时，利用传统有线网络的视频监控技术，往往成本高且难以实现。

无线监控和传统的监控方案相比，能够避免大量的布线工作，节省施工费用，重定位能力强，灵活性高，具体地说有以下优点：（1）综合成本低，无须挖沟埋管，特别适合室外距离较远及已装修好的场合；采用无线监控可以摆脱线缆的束缚，有安装周期短、维护方便的优点。（2）组网灵活，可扩展性好，使用时能灵活挪动终端设备。（3）改造方便，维护费用低。

二、无线视频监控系统涉及的关键技术

1．高效率、抗干扰的视频编解码机制

当今的视频压缩标准有MPEG和H.26X两大系列。MPEG-4目前已应用于Internet流媒体领域，为了尽量减轻MPEG-4视频流对误码的敏感性，以保证压缩视频解压后的恢复质量，MPEG-4提供了多种抗误码工具，承载流媒体业务的实时网络传输层及底层移动通信系统也可以进一步改善流媒体传输的抗误码性能。MPEG-7是针对存储形式或流形式的应用而制定的，不仅仅用于多媒体信息的检索，更能广泛地用于其他与多媒体信息内容管理相关的领域，并且可以在实时和非实时环境中操作。

ITU-T颁布的H.261标准，用于可视电话和会议电视。H.263标准是ITU组织为了满足码率低于64kb/s的应用而提出的一个低码率视频压缩编码建议；它能够在较低码率的情况下达到较好的图像质量，因此广泛应用于远程监控、电视会议以及可视电话等领域，尤其在视频监控领域，它已经可以在嵌入式系统中达

到实时、稳定的压缩效果，是应用较多的视频压缩算法。目前大多数视频监控产品都支持MPEG-4和H.263标准。

作为目前最新的视频编码技术H.264，在安防行业的应用有着非常大的前景。H.264标准采用了高精度、多模式预测技术用来提高压缩比以降低码流。H.264标准针对网络传输的需要设计了视频编码层VCL和网络提取层NAL结构，网络抽象层是提供“网络友好”的界面，从而使视频编码层能够在各种系统中得到有效的应用。H.264标准针对网络传输的需要设计了差错消除的工具便于压缩视频在误码、丢包多发环境中传输，从而保证了视频传输的有效性。支持H.264标准的无线视频监控产品目前也已上市。

为了能在时变、带宽有限、误码率较高、缺乏QoS保证的无线信道上传输视频数据,视频编码算法必须满足以下要求:（1）高效的视频压缩比；（2）较高的传输实时性：更短的传输时延，更快的编码速度；（3）较强的视频传输鲁棒性：更好地适应传输信道的误比特干扰。因此，研究在无线视频监控应用中的编解码机制，重点在于进一步提高编解码效率及抗干扰能力。

2．无线视频传输网络链路及组网技术

对于无线视频监控而言，无线网络传输链路的选取主要取决于用户需求和系统工作的具体环境，目前已投入使用的无线视频监控系统主要有基于移动通信网络的和基于无线局域网的两种类型。但在对音视频质量要求不高的应用中，也可以采用低端的无线数据传输网络。

在中国目前移动通信网络的两大运营商中，中国联通采用基于码分多址的CDMA20001x制式，最高下载速度可达153kbit/s，现网实测可达100kbit/s左右。中国移动采用GPRS技术，是基于GSM网络发展而来的新型分组交换数据应用业务，带宽理论最高可达171.2kbit/s，中国移动现网测试也可达到35kbit/s左右。在目前的网络带宽下，普通用户可以采用彩e传输视频文件，不少厂家也推出了基于2.5G移动公网的视频监控系统，作为对有线网络监控系统的有力补充。

基于无线局域网络（WLAN）的多媒体信息传输，是解决建筑物内灵活视频监控的主要手段，基于802.11协议族。IEEE802.11a规定的频点为5GHz，适合于室内及移动环境，传输速度为1到2Mbps。IEEE802.11b（Wi-Fi）工作于2.4GHz频点，当信噪比低于某个门限值时，其传输速率可从11Mb/s自动降至5.5Mb/s，或者再降至直接序列扩频技术的2Mb/s及1Mb/s速率。IEEE802.11e及IEEE802.11g是下一代无线LAN标

准，被称为无线LAN标准方式IEEE802.11的扩展标准，是在现有的802.11b及802.11a的MAC层追加了QOS功能及安全功能的标准，为其上可靠的视频信息传输奠定了基础。

随着WiMAX技术和3G技术的日趋成熟，基于WiMax和3G的无线视频监控也成为研究热点。

WiMAX(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess)是近年来出现的一种无线宽带接入技术。WiMAX采用多载波调制技术，能够提供高速的数据业务，并且具有频谱资源利用率高，覆盖范围大（传输距离可达数十公里）等特点。无线城域网（WMAN）采用了WiMax技术，组网采用的802.16协议族。与现有的移动通信技术相比，WiMAX技术可以提供更高的数据速率，更强的数据业务能力。

多媒体业务是3G数据业务的重点，其传输速率要求为：高速移动时能够达到144kbps，慢速移动时为384kbps，静止状态为2Mbps。3G的带宽非常适合无线视频监控的应用。相信随着3G的商用，无线视频监控必将蓬勃发展。

CDMA或OFDM作为点到多点或点到点图像、视频信息传输的关键技术手段，其频谱利用率高、支持高速率的多媒体服务、系统容量、抗多径信道干扰能力强。CDMA技术是基于扩频通信理论的调制和多址连接技术，OFDM技术属于多载波调制技术。预计第三代以后的移动通信的主流技术将是OFDM技术。

在无线实时视频监控系统中，控制协议决定了整个系统的效率、兼容性、安全性等诸多重要问题，是系统运转的指挥中心。控制协议尤其是无线实时监控系统的控制协议，不但要求能够快速稳定的建立连接，而且要求对该连接具有一定的控制能力。会话启动协议SIP（sessioninitiationprotocol）是IETF的MMUSIC（multipartymultimediasessioncontrol）工作组制定的多媒体通信框架应用层信令协议，设计理念和协议结构完全符合NGN的特性和要求，得到了越来越多业内人士的认可，国内外许多知名企业都开始从事SIP的研究与开发工作。Nokia和Ericsson已经开发出了基于SIP的端到端的网络多媒体系统，3GPP和3GPP2分别在R5和Phase2阶段引入了基于SIP的IMS（IP多媒体子系统）。基于SIP的多媒体通信已经成为新的主流发展方向。

3．数据管理与数据安全

视频监控系统中保护数据不因偶然和恶意的原因而遭到破坏、更改和显露是非常必要的。通过无线网络或Internet传输的数据很有可能会遭到截取。这会给敏感数据带来巨大风险。对于一些网上黑客或恶意

员工而言，为数据处理系统建立和采取技术和管理上的安全保护是不够的。对此，就很有必要对数据采取加密技术。

随着监控点的增多、应用行业的日益普遍化、监控时间周期的延长和视频清晰度的提升，视频数据容量也在飞速发展。即使按照一定的标准以压缩形式存储这些数据，仍然有成百TB直至上千TB的数据需要归档、存储，并且需要高速传输。针对这些情况，优化视频存储、归档解决方案及设备选择已经是很多用户的一个现实考虑。

一般来说，从应用需求来看，设计的系统必须具有以下的要求：保障具备长时间无故障运行的能力；能够远程实时传递高清晰图像，并实现回放；具备灵活存储图像资料的能力，存储保留时间达到一定要求；图像传输必须具备防窃取功能，图像资料具备防篡改功能；设备操作必须具有安全的管理和控制手段。基于不同网络的无线视频监控系统

1．基于公众移动通信网络的无线视频监控系统

中国移动和中国联通各自都已拥有遍布全国的2.5G移动通信网络。可在掌上电脑、PDA手机上进行远程视频采集与传输，只要有网络信号的地方就可以实现视频的无线传输，真正实现移动监控。

很多公司都推出了自己的基于移动公网的无线视频监控产品。如2005年6月，北京九为安泰科技有限公司推出的新一代CDMA移动视频监控系统；06年12月，北京世纪乐图数字技术公司研究开发了

“LOTOOi-Patrol”，整合了CDMA、GPS、非硬盘的本地存储介质（Flash），能很好地应用在多种场合。当前的2.5G技术都关注了同TCP/IP协议的融合，使得移动网络易于和现有因特网技术及应用平台整合。IP技术与与移动通信技术的完美结合将能够为用户提供各种高速高质的移动数据通信业务。

2．基于无线局域网的无线视频监控应用

基于WLAN的无线视频监控的方案，一般是在无线网状网覆盖区域架设支持WLAN接入的无线视频前端设备（如支持WLAN的IP摄像机或IP视频服务器加模拟摄像机），然后通过无线网状网将采集的IP视频信号回传到网络中心的监控处理平台。通常在网络中心配置支持多通道的网络视频录像机和大容量的存储

系统，用于监控视频录像和存储，同时为一个或多个网络监控终端提供实时的监控图像，还可通过安全的网络连接（如VPN），从远端视频监控终端上实现远程监控和管理。

WLAN技术已经相当成熟，各种无线产品也很丰富，所以基于WLAN的无线视频监控在实际工作中的很多场合得到了应用。

3．基于无线城域网的无线视频监控应用

无线城域网的WiMAX技术覆盖范围达几十千米，多被使用在户外，例如高速公路沿线、学校校区、码头等地，可以为用户提供便利、优良的移动多媒体宽带服务和高速的无线数据传输。通过WiMAX技术承载流媒体业务是一种更为经济灵活的手段。许多运行商认为在WiMAX网络上开展移动流媒体业务，将是WiMAX技术应用的潜在市场。

2006年10月16日，互联网周刊报道：上海市的嘉定区目前正在实施一项规模宏大的信息化工程：建设中国内地第一个“无线城市”项目。随着建立无线城域网的城市日益增多，基于无线城域网的无线视频监控系统必将成为另一个研究热点。将WiMAX导入安全监控领域，将是厂商拓展市场最有效的方法之一。随着WiMAX技术的成熟和产品的上市，具有WiMAX传输技术的无线安全监控系统，距离普及之日已不遥远。

4．基于3G的无线视频监控应用

为了保证视频文件的传输就必须有足够的网络带宽，不同的流媒体文件对网络带宽的要求各不相同，为了达到更好的视频质量，网络带宽就更为重要。当前市场上常见的利用公众移动通信网络进行监控传输的产品基本上只能传输窄带视频。伴随着3G在全球商用步伐的加快，3G无线网络技术也在加速创新，3G无线接入设备在功能和性能方面也取得了较大提升。

日本作为全球最早提供3G业务的国家，其3G手机的服务覆盖区域已接近2G。在中国台湾，3G的传输优势让新一代智能手机有了更多用武之地，使用者可以直接透过3G手机对家庭情况进行监控。

在我国，随着3G移动通信系统走向实用，高至2MHz的带宽将为无线视频监控提供更加强有力的支持，此时视频的质量将会有极大的改善。此外，未来的3G系统也将考虑公众移动通信网络与WLAN系统的融合，用户将有可能真正实现“任何时间、任何地点、任何终端”的无缝式无线视频监控。

5．基于无线数据通信网络的低成本无线监控应用

基于Zigbee的语音通信和基于无线数传电台的低端应用主要是用来传输低速数据和语音，但是在视频实时性要求不高的情况下，也可以用来传输低质量的视频。

四、无线视频监控系统的应用及展望

随着各种无线通信技术的发展，无线视频监控的应用也会随之发生变化。各种无线视频监控方案必将互相补充、互相渗透。

温室大棚智能无线监控系统 篇3

【摘 要】温度和湿度是保证农作物优质生产中两个重要因素，因此监测和控制温湿度对于温室大棚农作物来说至关重要。相较于以往的测温测湿系统都是通过有线方式传送数据，线路复杂布局困难、电线易老化等问题影响了其可靠性。而温度、湿度传感器这样的设备并不需要很大的功率和传输速率。所以ZigBee技术以其低功耗、支持大量节点、数据无线传输且安全可靠的特点正好弥补了传统测温湿度系统的缺陷。并且由于传统的温湿度监测是通过仪器到温室大棚内检测、记录，然后再人工启动相关的设备来调节温湿度。当温度或湿度超过极限值时，传统的控制方式在调控和监测之间有一个时间差，如果正好在这个时间差内由于人工的疏忽而没有及时的启动相应设备来调控温湿度就很可能造成不可逆转的后果。本文主要研究实时监测和控制大棚内的温湿度以保证大棚内的温湿度随时处于正常水平。

【关键词】温室大棚；温湿度；单片机；ZigBee

0.引言

随着人们生活水平的不断提高，人们对新鲜、反季节瓜果蔬菜的需求不断增加。加之中国又是一个耕地稀缺的人口大国，所以发展现代化集约型农业是解决这一难题的不二之选。温室大棚以其独特的生产方式得到了广泛的推广和应用，由于我国温室大棚发展较晚，目前国内大棚自动化水平低，大棚温湿度监测可靠性低，所以现代化温室大棚温湿度智能监控系统的设计越来越引起重视。为解决以上问题，本文针对大棚布局及作物生长的特点设计一套温湿度无线监测及实时控制系统，该系统能实现多点温湿度的实时采集、无线传输及显示，通过数据的分析，并结合大棚内实际农作物的生长特点来控制温湿度，使作物达到优质生长、高效高产的目的。整个系统操作简便、组网灵活且容易扩展，具有较高的应用推广价值。

1.系统的硬件设计

1.1系统硬件电路构成

本系统以单片机为控制核心，组成一个集温湿度采集、传输、分析、显示及自动调控于一身的闭环控制系统。系统硬件电路由温湿度传感器、ZigBee节点模块、单片机、固态继电器、负压风机和湿帘组成。

1.2温湿度采集模块

1.2.1 DHT11温湿度传感器介绍

DHT11温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，超小的体积、极低的功耗，使其成为温湿度采集应用场合的最佳选择。

1.2.2 DHT11的技术参数

供电电压：3.3～5.5VDC

测量范围：湿度20-90%RH，温度0～50℃

测量精度：湿度+-5%RH，温度+-2℃

分辨率：湿度1%RH，温度1℃

1.3数据传输模块

1.3.1 ZigBee技术简介

Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据这个协议规定是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是组网简单、低功耗、高数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域。

1.3.2 ZigBee星形网络的建立

由于ZigBee组网简单、数据传输高效，本系统采用最简单的星形网络拓扑机构组网。本系统使用带有zigbee协议的无线模块，通过串口连接的方式来构建zigbee温湿度监测系统。该系统主要由一台温湿度数据集中器（zigbee协調器）和安装在各处的温湿度监测节点（zigbee设备）组成的星形结构网络构成。

1.4单片机模块

1.4.1单片机概述

单片机是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机。单片机以其体积小、质量轻、价格便宜、功能齐全的特点在各领域得到广泛的应用。

1.4.2 8051芯片的引脚分布

芯片引脚分布：

（1）电源引脚（2个）

（2）外接晶体引脚（2个）

（3）控制引脚（4个）

（4）并行输入/输出引脚（32个，分成4个8位口）

1.4.3 8051芯片的复位

8051单片机的复位方法有两种：

（1）手动复位：按钮按下，复位脚得到VCC的高电平，单片机复位，按钮松开后，单片机开始工作。

（2）上电复位：上电后，电容电压不能突变，VCC通过复位电容给单片机复位脚施加高电平5V，同时，通过10KΩ电阻向电容器反向充电，使复位脚电压逐渐降低。经一定时间后复位脚变为0V，单片机开始工作。

1.5温湿度调节控制模块

本系统设计为单片机接收到ZigBee节点模块传输回来的温湿度信息时，分析数据并判断是否超出界限值，继而由单片机发出高低电平控制信号来控制相关设备的启停。由于单片机发出的电平信号是一个弱电信号，所以就需要加入继电器来放大信号以达到弱电控制强电的目的。

1.5.1固态继电器概述

固态继电器是具有隔离功能的无触点电子开关，在开关过程中无机械接触部件，固态继电器除具有与电磁继电器一样的功能外，还具有逻辑电路兼容，耐振耐机械冲击，安装位置无限制，具有良好的防潮防霉防腐蚀性能，在防爆和防止臭氧污染方面的性能也极佳，输入功率小，灵敏度高，控制功率小，电磁兼容性好，噪声低和工作频率高等特点。

1.5.2 AC-SSR固态继电器的关键技术参数

输入电压范围：在环境温度25℃下，固态继电器能够工作的输入电压范围。

输入电流：在输入电压范围内某一特定电压对应的输入电流值。

接通电压：在输入端加该电压或大于该电压值时，输出端确保导通。

关断电压：在输入端加该电压或小于该电压值时，输出端确保关断。

额定输出电流：环境25℃时的最大稳态工作电流。

额定输出电压：能够承受的最大负载工作电压。

2.系统的软件设计

系统主程序首先对系统进行初始化，包括定义端口、8051初始化、ZigBee模块初始化，然后进入主循环，在主循环中不断调用各种子程序，从而完成温湿度的监测和调控。主程序流程图如图2-1

图2-1 主程序流程图

3.结束语

本文针对当前温室大棚温湿度监测与控制的弊端，利用ZigBee节点模块、单片机、固态继电器等设计了一套温室大棚智能无线温湿度监控系统。该系统具有功耗低、传输数据高效快捷、组网简单的特点，正好填补了当前温室大棚测温测湿系统的不足。并且该系统能够随温室大棚的温湿度变化而智能调控温湿度，所以该（下转第183页）（上接第111页）系统在发展现代化集约型农业有着较高的应用价值。 [科]

【参考文献】

[1]雷伏容.崔浩.51单片机常用模块设计查询手册[M].清华大学出版社，2010.

[2]吕治安.ZigBee网络原理与应用开发[M].北京航空航天大学出版社，2008.

[3]李文仲.段朝玉.ZigBee入门与实践[M].北京航空航天大学出版社，2007.

无线监控系统 篇4

关键词：粮情信息系统,无线通信

0 引 言

在信息化高速发展的今天,信息系统已经运用在越来越多的行业中。我国的农业信息化也不例外,在部分粮仓中已经使用了信息化的管理系统。

目前粮情采集监控系统[1]大都采用有线通信和直接供电的结构。而这种方式存在着一些缺陷,其中一个很重要的缺陷是需要在部署整个粮仓系统时布置大量的电源线和数据线,这样使得整个系统在布置过程中非常繁琐,也使得系统的成本非常的昂贵。采用无线通信技术和电池供电,正好解决了传统粮情信息系统中存在的缺陷。在整个系统布置时,通过无线通信的方式来减少数据线的布置,通过电池供电的方式来减少电源线的布置。这样使整个系统在部署时更加灵活多变,也使得系统的成本大大降低。下面将讨论无线通信在粮情监控系统中的应用。

1 粮仓监控系统的结构

在整个无线粮情监控系统的设计和实现过程中,需要涉及到众多方面。整个系统设计从类别上可以分为三大方面,第一是整体运行的硬件设计;第二方面是软件设计,其中软件设计可以分为两种:一种是底层硬件上的软件开发,用于控制硬件的正常工作;第二种是监控中心上的软件开发,用于给粮仓管理人员友好的人机互动界面。第三方面是通信系统的设计。通讯系统是各个业务单元之间沟通的桥梁,是整个信息系统中连接各大业务单元的信息通道。

在整个无线监控系统中,从上到下将系统分为三层来表述整个结构。最上一层是数据表示层,中间一层是数据通信层,最底层是数据采集层[2]。如图1所示。

数据通信层中采用无线通信的方式,通信频段选用的是433MHz,这个频段属于ISM(工业,科学,医疗公共频段)。在整个粮仓的采集部分,都采用电池供电,为了尽量延长电池的使用时间,在所有使用电池的采集模块程序中加入了睡眠控制模块。一旦粮仓中数据采集模块的通信结束,便让数据通信模块转入到睡眠,以降低电池的能耗。经过计算3600mAH的电池可以提供长达3年的使用时间。

2 无线粮情系统的通信结构以及协议设计

2.1 通信协议简介

在粮仓内部,采集器需要跟其控制的所有采集点进行会话,来获得采集点上所采集到的粮情信息数据。在自然环境里,如果人与人之间要进行沟通,且沟通双方需要理解彼此说话的含义时,就需要有一种语言沟通的标准,比如汉语。

2.2 基于令牌环网原理的自定义无线通信协议

在网络通信模型中,OSI把网络分为了7层。从数据链路层来看网络上传输的数据,通常把网络上传输的数据称为帧,在网络的两端传输的数据可以抽象为数据帧[3]。

通常数据帧可以分为四大部分。第一部分称为数据帧头。数据帧头的作用是用来标示在网络上传输一帧数据的开始,告诉数据接收端在后面跟着的是本次需要传送的数据。接下来的第二部分为数据部分,其中包括用户定义部分和传输信息部分。数据帧的第二部分的功能主要封装了发送端发送的数据。第三部分为数据校验部分,用来确保在网络上传输数据的正确性。最后一部分称为帧尾,它标志一帧数据的结束。

在自定义的协议中,数据帧头和数据帧尾都需要选用在传输数据中基本不出现的数据来区分与数据的边界。在这里选用了传输数据中不常用到的十六数0xAA和0xCC,用它们来表示一帧的开始和结束。

3 无线通信的软件设计

点对多点的通信中需要解决通信时相互碰撞的问题。在本课题的背景下,有两种避免冲撞的方法。第一种是类似于令牌传递的方式进行通信控制。如果最低层的采集点需要同上一层的采集器进行通信,必须首先获得通信许可,可以把它比喻成通信令牌。如果采集点需要跟采集器进行通信必须先得等待通信令牌,一旦得到通信令牌,便可以与采集器进行会话。通信完毕后令牌就像接力棒传递一样传递给下一个采集点。第二种方式则是类似于局域网中常用的载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)机制。这种通信是一种信道争用方式。所有想通信的节点,在要进行通信前需要先监听信道是否空闲。如果信道无人使用,便争用信道进行信息通信;如果监听到信道有人正在使用通信,则等待信道空闲时再使用信道进行通信[4]。

系统中选用了第一种多点间通信的方式,这种通信方式在多点间无线通信中更加可靠。在粮仓中采集点采集好了数据之后,就开始等待通信令牌的到来,如果没有到来就一直等待。程序中通信令牌的传递是靠上一层的采集器来控制的,它不断地向下一级的采集点传发令牌。采集点则通过无线信号接收函数receiver()来接收自己用于通信的令牌,通过while循环来控制单片机等待自己的令牌。一旦接收到自己的令牌后,向上级采集器发送自己的采集数据。发送完毕后等待采集器的确认。若上级采集器正确接收到了采集点发送的数据,则给采集点发送确认帧用于结束与此采集点的会话。采集点接收到确认帧后便开始让单片机转入睡眠状态,以减少电量的损耗。如果上层采集器在接收数据的过程中发生了错误,则会再一次请求下一级采集点地数据,采集点收到请求帧后,再一次发送自己的数据,直到收到采集器发送的确认帧后,采集点单片机转入睡眠。程序片断如下:

粮仓中采集器的作用是采集下一层所有监控采集点上的数据。它需要对所有的采集点进行循环扫描。首先,采集器为每个采集点准备相对应的令牌。准备好令牌帧后,通过transmitter函数发送令牌信息。采集器发送完令牌帧后,等待接收采集点上的数据,若在一定的时间内未接收到采集点发来的数据,则认为令牌帧在发送过程中丢失或是采集点发送的数据帧在传输过程中丢失,便重新发送令牌。若这个过程持续三次依然没有接收到采集点发送上来的数据,便认为采集点是在睡眠不能进行会话,于是进行与下一个采集点的会话。如果采集器接收到了数据帧,首先对数据帧中数据进行校验,判断数据的正确性,若不正确则再一次请求采集点发送数据。若对数据校验后是正确的,则调用存储函数Store data对数据进行存储。最后给采集点发送确认帧。采集器上的程序流程相对采集点上的较复杂一些。

4 总结及展望

通信技术的不断发展,已经从有线阶段逐步迈向无线领域。这已经成为当今通信技术的一个发展趋势,它打破了原有有线通信的束缚,使人们可以随心所欲地跟外界进行信息交互。

参考文献

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无线会议系统方案 篇5

一、系统概述

二、系统特点与优势

三、系统连接图

四、系统设备说明

4.1、CR-WiFi6101无线数字会议控制主机 4.2、WiFi WAP接入点CR-WiFi20

4.3、WiFi加密会议发言主席单元CR-WiFi6102B 4.4、WiFi加密会议发言代表单元CR-WiFi6104B 4.5、WiFi专用单元充电箱CR-WFDS06

一、系统概述

CREATOR快捷无线WiFi会议系统是我公司针对各级人大、政府机关、国际性会议、公众论谈、集团董事会、高星级酒店会议室等场所需求而设计的专业会议系统。全套系统以用户需求为目标，秉承简洁、智能的设计理念，给您简单、灵活的安装方式。告别传统手拉手会议模式，不再受会场、空间、布线限制。大造方便、快捷的会议新概念。

二、系统特点与优势

2.1、可靠的5GWiFi传输，高带宽，抗干扰

CREATOR快捷无线WiFi会议系统是一款全新的基于5G频段的无线WiFi会议系统。该套WiFi会议系统采用的是802.11n协议标准。在传输速率方面，802.11n可以将WLAN的传输速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps，提高到300Mbps甚至高达600Mbps。

由于使用2.4G频段的有手机WiFi，微波炉，蓝牙，很多家用无线路由器都是使用此频段，所以2.4G很容易造成频道干扰问题，2.4G的使用环境已经大不如前。而5G频段在国内的应用并没有2.4G那样普遍，并且5GHz提供了3个100MHz频段(5.15～5.25GHz,5.25～5.35GHz,5.725 ～5.825GHz)用于高速无线数据通信。信道较多，频率较高，所以抗干扰能力比2.4G频段更强。

2.2、电容式心型指向性麦克风，完美的音质体验，达到CD级标准

这得益于将MIMO（多入多出）与OFDM（正交频分复用）技术相结合而应用的MIMO OFDM技术，提高了无线传输质量，也使传输速率得到极大提升，凭借超高的信噪比可产生卓越的声音效果，达到CD级的音质。

2.3、快速会场布置，随时、随地接入，5分钟完成会前准备工作

随着会议主题不同，有线的会议系统已远远满足不了市场需求，WiFi无线技术架构出无障碍会议空间，不再因线材连接面受限，无需专业操作技术、即装即用的使用方式，整个会前准备只需要短短的几分钟时间便能轻松规划所需的会议主题空间，享受随时随地的精彩会议。

2.4、绿色、低辐射的网络

目前普遍使用的GSM手机900MHz频段最大发射功率为2W，,1800MHz频段最大发射功率为1W，而WiFi信号发射端的发射功率只有25—100mW,远远低于手机的辐射。因此，您根本不需要担心常时间使用WiFi会议系统开会是否会对身体造成危害。

2.5、扩展摄像跟踪、数字同声传译功能

会议主机提供了摄像跟踪、同声传译接口。可以很好的与其他视频会议厂家设备兼容做成视频会议摄像跟踪功能。同时也可以接快捷的数字同声传译设备做到11+1通道的同声传译。

2.6、9小时超长工作时间，具备电量不足提示功能

单元一次饱和充电后可以连续使用9个小时,3小时即可充满电，充一次电完全可以满足一整天的会议需求，并且在电量不足时提醒功能，能让您及时的充电或更换话筒。

2.7、强大的负载能力，集连最大支持220席

整套系统最大可以接220席的发言单元，足够满足一个大型的会议要求。

三、系统连接图

四、系统设备说明

4.1、CR-WiFi6101无线数字会议控制主机 产品描述

CR-WiFi6101无线数字会议控制主机，是实现与会议单元及PC管理的重要桥梁，通过面板的导航键盘，配合LCD显示可以实现对所有会议功能进行集中控制。具有多种会议模式选择（发言人数选择、发言模式选择），超强的扩展功能，DSP的声音处理，采用均衡器模块，环境噪音抑制技术。具有摄像跟踪功能，可以很好的与视频会议系统，同时可以与CREATOR同声传译系统配合使用，实现现代高科技会议。

产品特性

采用128位数字加密技术的WiFi信号传输，确保了会议私密性，避免窃听和恶意干扰。

具有一路RJ45接口，可连接网络（TCP/IP）交换机或作为无线AP接入点接口，并可通过路由解决多无线AP级联应用，连接线缆建议使用高质量的交叉CAT5线缆。

一组LINE IN输入接口，可连接外部音频设备。配合摄像跟踪系统可现实摄像自动跟踪；

提供一组话筒混音输出，配置录音设备即可进行现场会议录音。

采用专用8芯高密航空接口，带螺帽旋钮式接头连接，使设备连接更加稳固。可实现12种语言进行同声传译。系统主机最多可连接10台翻译单元。

支持手动按键调节输出音量的低音，高音，大小调节等功能。

外壳采用全金属材料，线路与外壳都加强了与地线的连接，具备接触式12kv，空气式15kv的抗静电能力。主机可安装在19英寸标准机柜上。技术参数

电源（美洲地区，日本）

C100V～120V，60Hz 电源（欧亚大陆）显示 翻译单元接口 信噪比（S/N）谐波失真 过载波失真 串音衰减（1KHz）静态功耗

最大功耗

8Pin航空接口最大输出功率 动态范围 频率响应

主机与AP的通信距离

70W 60W >80dB 20Hz~20KHz ≤100m Ac220v240V,50Hz

1602LCD显示屏幕 8Pin航空接口 >80dB <0.5% <1% >50dB 3W

～

4.2、WiFi WAP接入点CR-WiFi20 产品描述

CR-WF20无线接入点是一款用于无线网络的路由器，拥有小巧、简洁的外观。无线接入点用于解决无线会议单元CR-WiFi6101与网络控制主机之间的通讯连接，为会议环境提供了基于无线网络的方便、灵活及高可靠的解决办法。

产品特性

缆；

配置模式：存取点模式，点对点的桥模式，点对多点桥模式；

在空旷受干扰弱的情况下信号覆盖面积可达到半径为30米的圆面积，一般为半径25米的圆面积； 网络标准达到IEEE802.11g，IEEE802.11b的标准； 双天线设计使数据传输更加的稳定。技术参数 参数类型 网络标准 网络接口 无线频率范围 数据传输率 发射功率 天线 连接单元数量 信号覆盖面积

面积

电源 工作温度 尺寸

DC48V 0℃～40℃

198.8L×190.5W×36.5H（mm）CR-WF20

IEEE Draft 2.0 802.11n IEEE 802.11a，IEEE802.11g 10/100Base-T

2.4GHz（2.4GHz to 2.4835GHz）；5GHz（中国标准：5.725GHz to 5.85GHz）最大300 Mbps

17dBm 11N, 16dBm 11A, 17dBm 11G 2.4G:3dBi, 5G:5dBi

在处于AP的信号覆盖范围内，单个AP最多连接50台

空旷，受干扰弱的情况下可达到半径为30米的圆面积，一般为半径25米的圆具有可抗12KV静电的能力；

采用WPA/WPA2数字加密技术的WiFi信号传输，确保了会议私密性，避免窃听和恶意干扰；

具有一路RJ45接口，可连接CR-WiFi6101主机或者交换机接口，连接线缆建议使用高质量的交叉CAT5线 系统连接图

4.3、WiFi加密会议发言主席单元CR-WiFi6102B 产品描述

CR-WiFi6102B无线会议主席单元采用特殊塑料制作而成，保证机器稳固，耐用。它小巧、精致的外形设计能与任何会议室融为一体，可以应用于任何形式的会议，采用内置天线设计；每个单元内置了高性能的电池组，提供长达9小时的工作时长；会议单元的所有功能都可以单元面板按键上完成；采用加密的WiFi传输技术，保证发言不会被未授权方截获。

产品特性

每个会议单元具备独立的IP号，避免IP重复;高带宽的5G WiFi网络技术； 采用128位高强度加密技术；

严格的数字化保护，确保会议的私密性，避免窃听和恶意干扰;32位DSP16倍短延迟压缩技术； 主席位、代表位分权管理技术；

电容式心型指向性麦克风，并带双色指示灯圈；发言为红色，等待发言为绿色;完美的音质体验，达到CD级标准； 具有远程管理控制功能；

钢琴烤漆时尚外观设计，科技感十足； 不受光源及移动通讯设备干扰；

无需布线，无需二次装修,快速会场布置，3分钟完成会前准备； 一路3.5mm立体声耳机插口，并具备音量调节功能;带背光的LCD显示屏，可显示话筒开/关，IP设置，SSID设置，密码设置等信息;内置可充电锂电池，电池容量支持9小时持续发言;采用专用5芯高密航空接口，带螺帽旋钮式接头连接，使设备连接更加稳固;采用专业会议话筒，接头采用带螺帽旋钮式接头连接，可自由插拔;具有耳机插口;主席单元也受最大发言人数限制;主席单元具备关闭代表单元发言权限;主席单元具有全权控制会议秩序的优先功能。单元的连接位置不受限制;具有抑制啸叫功能，当话筒打开时，内置扬声器自动关闭，防止声音回输。技术参数 底部 耳机插孔

孔

电源 电 气 指 标 频率响应 耳机负载阻抗 输出功率 电池输出电压 电池容量 颜色 尺寸

30Hz～20kHz >32欧姆<1K欧姆 2×15mW/32欧姆 7.2V 4800mAH 金色 银色 黑色 150Lx150wx59H

直流输入电源（卸下电池组时可接入）用于可插拨话筒的底座

两个3.5mm（0.14英寸）立体声耳机插 4.4、WiFi加密会议发言代表单元CR-WiFi6104B 产品描述

CR-WiFi6104B无线会议代表单元采用特殊塑料制作而成，保证机器稳固，耐用。它小巧、精致的外形设计能与任何会议室融为一体，可以应用于任何形式的会议，采用内置天线设计；每个单元内置了高性能的电池组，提供长达9小时的工作时长；会议单元的所有功能都可以单元面板按键上完成；采用加密的WiFi传输技术，保证发言不会被未授权方截获。

产品特性

每个会议单元具备独立的IP号，避免IP重复;高带宽的5G WiFi网络技术； 采用128位高强度加密技术；

严格的数字化保护，确保会议的私密性，避免窃听和恶意干扰;32位DSP16倍短延迟压缩技术； 主席位、代表位分权管理技术；

电容式心型指向性麦克风，并带双色指示灯圈；发言为红色，等待发言为绿色;完美的音质体验，达到CD级标准； 具有远程管理控制功能；

钢琴烤漆时尚外观设计，科技感十足； 不受光源及移动通讯设备干扰；

无需布线，无需二次装修,快速会场布置，3分钟完成会前准备； 一路3.5mm立体声耳机插口，并具备音量调节功能;带背光的LCD显示屏，可显示话筒开/关，IP设置，SSID设置，密码设置等信息;内置可充电锂电池，电池容量支持9小时持续发言;采用专用5芯高密航空接口，带螺帽旋钮式接头连接，使设备连接更加稳固;采用专业会议话筒，接头采用带螺帽旋钮式接头连接，可自由插拔;具有耳机插口;具有抑制啸叫功能，当话筒打开时，内置扬声器自动关闭，防止声音回输。技术参数 连 接 组 件 底部 耳机插孔 电源 电 气 指 标 频率响应 耳机负载阻抗

输出功率 规 格 电池输出电压

电池容量 颜色 尺寸 7.2V 4800mAH 金色 银色 黑色 150Lx150wx59H >32欧姆<1K欧姆 2×15mW/32欧姆 30Hz～20kHz 用于可插拨话筒的底座

两个3.5mm（0.14英寸）立体声耳机插孔 直流输入电源（卸下电池组时可接入）

4.5、WiFi专用单元充电箱CR-WFDS06 产品描述

WiFi会议系统单元机的充电箱CR-WFDS06可用于充电功能。可对6个单元同时充电，电源输入具有串接功能；快速充电，最长充电时间3小时。

产品特性

可对6个单元充电； 通用电源；

电源输入具有串接功能； 快速充电，最长充电时间3小时；

充电箱除可充电外，还可具有存放单元机的功能。技术参数 参数 尺寸 重量 电源功耗 电源功耗(待机)

CR-WFDS06 497Lx397Wx120H(mm)

无线监控系统 篇6

关键词：温室监控；无线传感器网络；ZigBee

中图分类号：TP273+.5 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2012）10-0019-06

温室是一个相对封闭的环境，其自我调节能力有限。为满足农业生产的要求，需要对温室各项环境参数进行人为调控，以便创造一个更加适合作物生长的环境。建立温室监控系统，对温室环境信息进行监测和控制，成为实现温室生产自动化和高效化的关键手段。传统的温室监控系统基于有线通信方式，存在诸如布线复杂、维护困难、传感器节点不能灵活部署等一系列问题，在一定程度上限制了温室监控系统的普及应用。随着现代信息技术的快速发展，WiFi、蓝牙、UWB、RFID、ZigBee等多种无线通信技术相继出现。其中，WiFi、蓝牙等由于成本高、功耗大等缺点，无法在温室监控领域大规模推广应用；而基于ZigBee的无线传感器网络作为一种全新的信息获取技术和处理技术，具有节点规模大、體积小、成本低、自组网等特点，在农业环境监测领域具有广阔的应用前景。

本研究针对当前温室环境监控系统存在的问题和不足，设计了一种低功耗、低成本、组网灵活、人机界面友好、可方便进行现场和远程管理的温室环境信息无线监控系统，并进行了成功应用。

1 系统总体设计

1.1 系统需求分析

温室环境具有昼夜温差大、空气湿度大、气体交换能力差、光照强度弱、土壤酸性强等特点，温室内种植作物种类较多且呈生长动态变化，监测面积大、监测参数多。此外，温室生产对监控系统的总体应用成本和系统可靠性也比较敏感。通过调查分析，当前大多数温室监控对环境参数的采集需求集中在空气温湿度、土壤温湿度、光照强度、CO2浓度6项因子，除此之外，少数温室还需要采集营养液EC值、pH值以及室外天气因子等信息；传感器节点数量应可随意增减，并可根据作物生长、种类更替或温室空间结构变化等的要求随时改变自身位置而不影响系统的正常运行；系统应界面直观、分析全面、使用方便，且应用成本较低等。

1.2 系统总体结构

结合温室监控系统的特点和上述功能需求，本研究将无线传感器网络技术、ZigBee技术和嵌入式技术有机结合，设计了基于ZigBee无线传感器网络的温室监控系统。整个系统的层次结构如图1所示。

系统总体上由监控节点、网关节点、上位机系统三层组成。监控节点包括传感器节点和执行器节点，部署在温室监控区域，并通过ZigBee协议自动组建统一的无线传感器网络。各传感器节点将实时采集的温室环境数据以多跳路由方式汇集到网关节点，各执行器节点实时接收由网关节点发送来的控制命令，并控制风机等执行机构。网关节点可通过串口方式实现本地通信，也可通过以太网、GPRS等方式实现远程通信，为监测数据和控制数据的上传下达提供支持。上位机系统提供用户操作界面，实现用户与系统的管理交互操作。

2 监控节点设计

2.1 节点硬件设计

监控节点是构成温室监控系统的基础，是承载无线传感器网络的信息感知、执行控制及网络功能的基本单元。按照任务分工的不同，监控节点分为传感器节点和执行器节点两种。

2.1.1 传感器节点 传感器节点硬件设计的核心是微处理器芯片。节点微处理器在无线收发模块的协作下完成数据采集、数据处理、无线通信等功能。本研究设计的无线传感器节点硬件结构如图2所示。节点的硬件设计重点考虑了低成本、低功耗、稳定、可靠等因素。

（1）CC2530：综合考虑成本与性能等因素，选择集微处理器模块和无线收发模块于一体的单芯片解决方案CC2530。CC2530是由美国TI公司推出的用于IEEE802.15.4和ZigBee应用的片上系统，也是目前众多ZigBee设备产品中表现最为出众的微处理器之一。其主要特点如下：片内集成增强型高速8051内核，支持最新ZigBee2007 PRO协议；支持2.0～3.6 V供电区间，具有3种电源管理模式：唤醒模式0.2 mA、睡眠模式1 μA、中断模式0.4 μA，具有超低功耗的特点；高密度集成化电路。基于CC2530设计的节点只需极少的外围电路即可实现数据的采集及发送，极大地提高了系统的可靠性并降低了系统功耗。

（2）传感器：在传感器选择方面，要求具备较高的精度及较低的功耗。本设计共采用了5种传感器，其技术参数分别为：SHT11数字温湿度传感器，检测电流0.5 mA，待机电流0.3 μA，温度精度±0.5℃，湿度精度±3.5%RH，接口为I2C总线；ISL29010数字光强传感器，检测电流为0.25 mA，待机电流0.1 μA，测量精度±50 lx，接口为I2C总线；H550数字型CO2传感器，工作电流15 mA，精度为±30 mg/L，接口为I2C总线；SLST1-5数字型土壤温度传感器，测量电流1.5 mA，待机电流1 μA，测量精度±0.5℃，接口为单总线；FDS100模拟型土壤湿度传感器，工作电流15 mA，精度小于等于3%，输出为模拟信号。上述传感器中，除FDS100模拟型土壤湿度传感器外，其余均可挂接在I2C数据总线上。

2.1.2 执行器节点 执行器节点可根据上位机的控制指令对温室内的风机、遮阳帘等设备进行开关控制。执行器节点包含了驱动器电路，但不包含传感器电路，除此以外，执行器节点与传感器节点的硬件结构大致相同。执行器节点的驱动电路主要用于控制与执行机构相连的电磁阀等开关设备，可输出多路高低电平控制信号。数据通讯采用主从方式。

2.2 节点软件设计

本研究中传感器节点的片内程序基于Z-Stack协议栈开发，开发环境为IAR7.51A。Z-Stack是TI公司于2007年4月推出的ZigBee协议栈，由于全面支持ZigBee2006与ZigBee PRO特性集，并符合最新智能能源规范，得到了业界的普遍认可和广泛应用。该协议栈中提供了一个名为操作系统抽象层（OSAL）的协议栈调度程序。对于开发者而言，除了能够看到这个调度程序外，其它任何协议栈操作的具体实现细节都被封装在库代码中。在进行具体的应用开发时，通过调用协议栈提供的API函数接口即可完成相应操作，如网络设备初始化、配置网络、启动网络、发送采集数据、接收控制命令等，实现分布在多个温室中的无线监控节点的自组网络。此外，在节点软件开发中，为了进一步降低节点功耗，设计了灵活方便、可动态配置的定时采集数据、定时休眠及唤醒等功能。

3 网关节点设计

3.1 网关节点硬件设计

网关节点是实现无线传感器网络与外部通信网络之间协议转换的关键设备。它不仅具备数据传输功能，还具备设备管理功能，用户通过网关节点可以管理底层的各监控节点，了解各节点的相关信息，并实现远程控制。本研究在进行网关节点设计时，遵循了模块化的设计思想，将网关系统分为数据汇集模块、处理/存储模块、接入模块和供电模块，如图所示。

本设计基于S3C2416核心板，建立了无线传感器网络网关节点的硬件平台。网关节点硬件结构如图3所示。

3.1.1 数据汇集模块 即无线传感器网络中的协调器节点，实现温室环境数据的采集和汇聚。在本设计中，数据汇集模块和处理/存储模块之间的接口类型采用UART方式，通过串口进行数据通信。

3.1.2 处理/存储模块 是网关节点的核心模块。S3C2416核心板集成了基于ARM926EJ内核的Samsung S3C2416XH-40处理器，主频400 MHz，另外还集成了512MB DDR2 SDRAM和128MB Nand Flash，并提供了丰富的外围设备接口，从而最大程度地减少了系统开发成本，非常适合嵌入式设备高性价比、低功耗的需要。

3.1.3 接入模块 主要采用以太网的方式将网关接入外部網络。核心板集成了SMSC公司的本地高速以太网芯片LAN9220，在操作系统支持下可实现以太网数据传输。网络变压器采用HR601680，其主要作用是匹配阻抗、增强信号以及实现电压隔离等。另外，GPRS作为可选方式，采用Siemens公司的MC37I模块。

3.1.4 供电模块 负责网关节点的电源供给。此处设计的电源模块兼有热插拔和电压转换功能。供电方式包括市电、太阳能、蓄电池等。

3.2 网关软件平台设计

Linux是一种免费的、快速高效的操作系统，以代码开放、功能强大而又易于移植成为嵌入式操作新兴力量。嵌入式Linux是按照嵌入式操作系统的要求设计的一种小型操作系统，由一个内核以及一些根据需要进行定制的系统模块组成，其内核很小，同时具有多任务多进程的特征，非常适合于移植到嵌入式系统中去。本设计即是在S3C2416目标平台上移植了Linux2.6内核及相关驱动，并使用开源的LwIP协议栈替代了Linux系统的TCP/IP协议栈。之后，在嵌入式Linux和LwIP的基础上进行了网关节点应用层程序的设计。主要实现两个主要功能：通过Web服务器对网关节点进行配置；通过Modbus/TCP协议将Modbus串行通信链路与以太网相连。

3.2.1 Web服务器功能设计 在网关配置模式下，网关节点将作为Web服务器，而客户机则是任意一台使用交叉线与网关RJ45接口相连的计算机。

网关复位启动后，操作系统将启动Web服务。客户机通过浏览器向网关发出HTTP的GET方法的请求。网关收到该请求后对请求消息中的方法字段进行判断。若是GET方法，则表示是第一次请求，将固化在片外Flash中的Web页面和网关的配置信息返回给客户机。用户完成参数配置后点击提交，客户机向网关发出POST方法的请求。网关擦除片外Flash中原有的配置信息，然后写入新的信息，从而保证网关的配置在复位后不会丢失，配置信息在网关重启后生效。

3.2.2 Modbus/TCP协议转换功能设计 网关复位启动后，首先进行一系列初始化工作，最后启动Modbus服务器，以实现Modbus/TCP帧与串行链路中的Modbus RTU帧之间的转发。当客户机进行查询时，首先会向网关的502端口发起连接请求，网关执行中断服务程序，唤醒处于等待状态的Modbus服务器，并与之建立TCP连接，客户机随之发送一个Modbus/TCP请求帧并等待响应。网关对帧进行分析处理，最后生成一个Modbus RTU格式的查询帧并发送到串行链路中去。之后若收到串行链路上的RTU响应帧，则将该帧封装成Modbus/TCP应答帧，发送给以太网的客户机并断开连接。

4 上位机系统设计

上位机系统是用户进行温室日常管理所实际操作的软件平台。本设计在VS.NET开发环境下，基于SQL Server数据库和C#语言编写了温室环境信息监测系统管理软件，用以完成传感器节点管理和温室环境数据管理。主要功能如下：

（1）实时监测：用户可以集中查看温室现场最新的环境参数，以及现场风机、水泵等控制设备的运行状况，并可在当前界面进行控制调节，方便了用户的操作。

（2）历史数据：所有历史数据均存储于数据库中，用户可以通过多种方式对监测的数据进行查询，也可以将某时间段的历史数据生成曲线图，更加直观地反映温室环境的变化。

（3）设备控制：包括自动控制和手动控制两种模式。在手动模式下，用户可远程控制风机等设备的开关。在自动模式下，可根据环境监测参数自动调节风机等设备的开关。

（4）报警管理：用户可以定义多级报警条件，并可查看所有已设报警的详细信息。在报警条件中，用户可指定报警时的操作，如启动警报器、打开风机等设备以及发送报警短信通知等。

（5）节点管理：包括节点ID、节点位置、传感器类型及参数、采样周期、运行状态、更新时间等属性的显示和配置。用户可随时掌握现场所有监控节点的工作状态，及时发现设备故障。

5 系统应用

5.1 节点部署方案

本研究设计的系统在济南现代农业科技示范园的1#温室内进行了应用。在该温室蔬菜种植区内共放置了12个节点，其中传感器节点10个，执行器节点2个。此外，在温室管理区布置了1个网关节点。空气温湿度传感器、光照强度传感器、CO2传感器均和相应的传感器节点集成于一体，而土壤温湿度传感器则分别通过电缆与传感器节点相连，另一端插入土壤约8 cm，电缆长度1.5～2.0 m。各传感器节点通过固定支杆或悬绳倒挂的方式置于监测位置，节点离地高度一般为1.2 m左右。传感器节点均采用1节1#电池供电，执行器节点及网关节点采用直流供电。

5.2 系统应用情况

部署节点之间的通信距离平均约为20 m左右，监控节点与网关节点的最近距离约在100 m左右。经安装运行，网关启动后，节点绑定和自组织网络建立平均所需时间小于1 min。传感器节点采样频率设置方案为：空气温湿度2 min，土壤温湿度10 min，光照强度3 min，CO2浓度30 min。各节点在完成数据采集、发送之后，将自动进入休眠状态，直至下一个采样周期唤醒。经实际测试，系统可支持传感器节点的动态调整，新增节点、撤销节点或临时改变节点的位置时，整个无线传感器网络的运行没有受到影响。在上位机系统中，能够实时接收和显示由传感器节点采集来的温湿度、光照强度、CO2浓度等环境数据，并且可以查看各节点的实时运行状态。当采集的环境参数超过报警阈值时，若控制模式设置为自动控制的情况下，可根据报警处理规则自动启动相应的执行机构，实现温室环境的自动调控。

6 结语

本研究在調查当前温室环境的特点、应用需求以及分析现有监测系统存在问题的基础上，基于无线传感器网络和嵌入式技术，设计开发了一种基于无线传感器网络的温室环境信息无线监控系统。该系统能够实现传感器节点快速自组网以及对各种温室环境因子的实时采集、传输、显示，并可根据监测情况对相应的执行机构进行控制。通过网关节点系统和上位机系统可实现对各种传感器节点和温室环境数据的有效管理。系统具有低成本、低功耗、无需布线、组网灵活、人机界面友好等优点，很好地克服了传统温室监控系统存在的问题。该系统在农业示范园区进行了实际应用并取得良好效果，表明系统总体上技术成熟、性能可靠、适应性强，具有较高的应用价值和广阔的推广前景。

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顶板压力无线监控系统设计 篇7

近些年,我国煤矿安全事故时有发生,提高煤炭开采的安全已经是煤炭工业增加产量、提高生产率的首要任务。早期瓦斯爆炸是煤矿开采中最大的灾难,威胁开采人员的安全,毁坏矿井设施。现如今顶板所受压力过大,引起顶板断裂的现象不断产生,造成的危害逐年增多。从煤矿事故统计来看,顶板事故一直居各类事故之首。

随着自动化技术和计算机通信技术的发展,采用计算机远程无线监控技术,可以实现对煤炭生产的安全监控。将工作面数据传输到地表,实现在地面的控制,可以预防和降低事故发生。采煤机割煤是引起顶板压力变化导致顶板破碎的主要因素,采用无线监控技术,在生产过程中自动采集顶板压力的有关数据,通过无线传输到地表进行处理后,实时把相关信息作为反馈指令传递给采煤机及支架,确定合理的采煤机割煤速度及移架速度,即可保证工作面顶板安全,减少冒顶事故发生,降低人工操作的失误,可以提高生产效率和机械化开采水平。

通过无线监控系统将数据传送到地表再进行处理,实现了顶板和液压支架的远程监控,实现了顶板支护由机械化向机械自动化的变革,提高了液压支架控制系统的可靠性与稳定性,为满足煤矿安全生产的机械化、数字化与无人化建设提供了有利的技术保障。

2 顶板压力无线监控系统总体设计

在井下采煤过程中,采用顶板支护。为了避免在割煤过程中,由于采煤机割煤,使煤层遭到破坏,使强大的压力传递给顶板,造成顶板塌下,发生冒顶事故,本文设计了一种顶板压力无线监控系统。该系统主要包括两个部分,顶板压力无线采集系统和数据处理控制系统。

在矿压监测中.液压支架承受的压力是一个关键的参数,在顶板上安置多处压力传感器,观测压力变化,控制采煤机的割煤速度。另外,实时采集巷道中的顶板压力数据,也可根据其压力变化趋势对该区域可能出现的事故做出预测。

在压力采集处理系统上采用单片机ATmega16为控制器,对采集来的压力信号处理后,进行A/D转换,数据存盘,然后通过无线传输系统发送到地面[1]。地面采用核心芯片A R M 7,对传输过来的数据进行处理,一部分通过显示系统显示实时数据,一部分传至井下,用以控制采煤机的动作。

2.1 顶板压力数据采集电路系统设计

在井下采用ATmega16作为核心处理器,ATmega16片内ROM全都采用Flash ROM,能以3V的超低压工作,该芯片内部有16KB ROM的存储空间,同样具有AT89C51的功能,且具有在线编程可擦除技术。在对电路进行调试时,由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时,不需要对芯片多次拔插,避免对芯片造成损坏。同时其512B的EEPROM可完成该设计的要求,具有100000的擦除寿命。本文中利用压力传感器进行多路压力数据采集,经过转换后输入到单片机中,一部分数据可以存储起来,以便随时调用原始数据,一部分可以通过无线传输系统传输给地面进行数据处理,进而控制采煤机的动作。顶板压力采集传输系统框图如图1所示。

2.2 顶板压力数据处理电路系统设计

在顶板压力数据处理上选用S3C44BOX的微控制器。SAMSUNG公司推出的S3C44B0X是基于ARM公司ARMTDMI内核的16/32位RISC处理器,是最早最广泛使用的处理器核[2]。S 3 C 4 4 B O X微控制器采用CMOS工艺制造,频率最高可达66MHZ,存储器寻址空间达256MB,集成了丰富的外围功能模块,具有低功耗、简单明快的特点,适合价格低和低功耗方面的应用。

S3C44B0X可以提供以下配置:2.5V ARM7TDMI内核,带有8KB cache(高达75MHZ的SAMBA总线结构;可选的internal SRAM;外部储存控制器(FP/EDO/SDRAM控制、片选逻辑);LCD Controller(最大支持256色STN),带专用DMA的LCD控制器(最大支持256色DSTN);两个通用的DMA通道,两个带外部请求引脚的外围DMA通道;两个UART/一个SIO(IRDA1.0,16字节的FIFO);一个多主控器的IIC总线控制器和一个IIS总线控制器;5个PWM定时器和一个内部定时器;看门狗定时器;71位的通用I/O接口和8个外部中断源;电源控制:Normal,Slow,Idle和Stop模式;8通道的10位ADC;带日历功能的实时时钟(RTC);片上带PLL的时钟发生器;片上USB控制器等等。

S3C44B0X的配置性能高、成本低,适合矿井使用。S3C44B0X 16/32位RISC处理器在设计时,为监控设备提供一个低成本高性能的方案[3]。设计中主要是对无线接收装置传过来的数据进行实时处理,还可以将数据通过RS232上传给计算机,做进一步的分析、处理。同时可以对数据进行实时显示,监控压力变化规律,为研究顶板压力变化规律提供了可靠的数据,还设计了报警系统,可以随时提醒井下存在的隐患。顶板压力数据处理系统如图2所示。

2.3 无线模块接口设计

无线模块采用nRF905作为无线收发芯片。nRF905模块收发频率为433Mhz,为开放ISM频段,免许可证使用,最高工作速率50kbps,高效GFSK调制,抗干扰能力强,内置硬件CRC检错,特别适合工业控制场合。最大发射功率为27dBm,模块在以最大功率发射信号时,瞬间电流≤500mA,低功耗3.3-3.6V工作,本设计中采用了3.6V供电。3.6V供电工作时,开阔地视距无干扰可通信2000米,模块在收发模式切换时间<2ms,很好的满足了井下与井上的通讯系统。模块可软件设地址,可直接接各种单片机使用,软件编程非常方便。本设计中S3C44B0X与nRF905的连接和单片机ATmega16与nRF905的连接方式是一样的,以ATmega16与nRF905为例,如图3所示。它们之间的双向数据传输使用S P I接口,单片机的PB2、PB4连接nRF905的SP I接口,PD2、PD7连接nRF905的控制信号和检测信号,用于nRF905的模式切换以及通信过程中必须的信号指示借口。nRF905在正常工作前应由ATmega16先根据需要写好配置寄存器,其后的工作主要是两个:发送数据和接收数据。发送数据时,ATmega16先把nRF905置于待机模式,然后把nRF905的PWR_UP引脚置为高电平、TRX_CE引脚设置为低电平,然后通过SPI总线把发送地址和待发送的数据都写入相应的寄存器中,之后把nRF905置于发送模式nRF905的PWR_UP、TRX_CE和TX_EN全置高,数据就会通过天线自动发送出去。为了数据可靠地传输,将射频配置寄存器中的自动重发位(AUTO_RETRAN)设为有效,数据包重复不断地一直向外发,直到ATmega16把TRX_CE拉低,退出发送模式为止。接收数据时,ATmega16把nRF905的TRX_CE引脚置为高电平,TX_EN引脚拉为低电平后,就开始接收数据。nRF905在顶板压力数据处理系统中也是同样的原理,会把处理好的命令发送出去,从而控制采煤机的动作。

2.4 通信系统接口设计

在顶板压力数据处理系统中,通讯系统接口设计采用了MAX232芯片的转换口MAX232,是MAXIM公司生产的,包含两路驱动器和接收器的RS-232转换芯片,各引脚功能如表1所示。

芯片内部有一个电压转换器,可以把输入的+5v电压转换为RS-232接口所需的±10V电压,尤其适用于没有±1 2 V的单电源系统,其外围电路如图4所示。

3 顶板压力采集系统软件设计

顶板压力数据采集硬件设计中采用了ATmega16处理器,是一种低功耗的设计。当采集系统上电后,首先进行硬件的初始化,然后通过中断程序处理程序,唤醒ATmega16,调用压力数据采集子程序以及存储程序使压力传感器实时采集的数据传入到ATmega16中,并且不断的将采集来的数据储存起来,以便调用原始数据。当无线模块收到地面发过来的正确信号时,再次通过中断唤醒ATmega16,调用无线通讯程序,开始向地面发送数据[4]。当数据发送完成时,无线模块自动转换为接收状态,等待地面发送来的信号。顶板压力数据采集软件流程图如图5所示。

4 顶板压力数据处理系统软件设计

顶板压力处理模块硬件电路采用了核心处理芯片S3C44B0X,处理速度快,精度高。在系统上电复位后,首先对各个端口以及模块进行初始化[5]。设置完成后可以实现与井下的无线通信。通过无线模块接收到井下采集电路发送过来的数据,然后对接收的顶板压力数据进行处理,处理后的结果再通过无线模块传送给井下的控制器,达到控制采煤机以及支架调整速度。在地面上可以通过液晶屏显示实时的数据,也可以将数据发送到计算机上做进一步的分析和观测。顶板压力数据处理流程如图6所示。

5 结束语

本文针对采煤机割煤过程中影响到煤层的稳定度防止强大压力传递给顶板造成冒顶事故。结合硬件和软件,对顶板压力无线监控系统进行设计。在设计中选用ATmega16处理器用于井下的压力数据采集,选用低功耗高效率的S3C44B0X的ARM7处理芯片作为地面数据处理芯片,并且通过nRF905无线模块,作为井下与地面的传输纽带,很好的对采煤机及液压支架进行控制,有效的解决了矿井下的事故隐患,为实现无人开采工作面提供了理论依据和实践基础。

摘要：针对井下采掘工作面顶板损坏引起冒顶或塌方事故,造成人员伤害和财产损失的现象,设计了一种智能式的顶板压力无线监控系统,实时监控井下顶板压力变化,实现对井下采煤机以及液压支架的自动控制。

关键词：冒顶,顶板压力,S3C44B0X,采煤机,数据处理

参考文献

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[4]韩涛,钱毅.液压支架压力参数的智能采集与无线传输[J].煤矿安全,1995,(7):31-32.

无线台站自动监控系统的应用 篇8

近年来,国家高度重视无线发射台站的工作,特别是要求加强对农村广播电视无线覆盖工作,充分发挥各地现有无线发射台的作用。广电总局也明确提出,要努力构建完善的公共服务体系,确保政令畅通、确保公共服务、确保人民群众的基本文化权益,并把继续大力实施无线覆盖工程作为广电部门的重要建设任务。

无线发射台站要以计算机技术、网络技术、自动控制技术、远程通信技术、传感器技术、音视频处理技术等新兴技术为手段,通过高标准设计、严要求实施,切实推进台站的自动化建设。同时,无线发射台站自动化建设的成功,是实现台站“有人留守、无人值班”的管理要求,是安全播出、提高管理效率和确保广播电视无线覆盖效果的重要手段,是无线发射台站技术发展和进步的必然趋势。

对于交通不便、环境艰苦的山区高山台,自动化系统的建设和实施,将促使台站的管理模式发生根本性变革,使“集体留守、有人值班、手动控制、本地管理”的模式改变为“有人留守、无人值班、自动控制、远程管理”的模式。另外,通过本地发射台与上级主管部门的联网,可实现信息共享.加强上级主管部门与本地发射台之间快速、有效、实时的信息交流。

二、台站自动监控系统的总体设计要求

无线发射台站大多由供配电系统、节目传输系统、信号调度系统、发射系统、安防系统及温度湿度控制系统(如空调)等构成。根据台站的实际情况,对进入播出通道的信号源及传输发射过程中的各关键设备的运行状况进行实时监控,根据检测到的实时信息,按预设条件和要求进行信号和设备的自动切换,同时对设备运行参数及传输中断进行自动记录,确保设备正常运行和节目传输质量的总体设计要求。自动监控系统应具备以下功能:

⊙节目信号源的实时监测及自动切换。

⊙主备激励器的实时监测及自动切换。

⊙主备发射机的实时监测及自动切换。

⊙主备路供电的实时监测及自动切换。

⊙UPS电源及稳压器电源的实时监测。

⊙安防设备的实时监测和自动告警。

⊙设备故障报警及处理功能。

⊙实时数据及历史数据查询功能等。

此外,监控系统还应具备以下特点:

(1)先进性。系统建设应符合信息采集、处理、自动控制技术和计算机技术的发展趋势,在信息采集、信息处理及存储、系统控制、网络传输等关键技术环节采用主流技术,充分考虑技术的发展方向,便于功能控制和平滑升级。

(2)响应性。能够快速、自动的实现信号切换、设备切换、故障定位和信息处理,及时向值班人员提供处理故障的建议。

(3)易用性和统一性。系统应提供简洁、美观的全中文图形化界面,操作步骤简单、可靠、易用。同时系统要以统一平台监控并管理所有设备。

(4)兼容性和扩展性。系统建设所采用的控制协议、接口协议、传输协议等应符合相关国际、国内标准,采用模块化设计,便于今后的功能的扩展和系统的升级。

(5)稳定性和可靠性。系统网络架构、应用架构的设计,都应将系统长期稳定运行作为首要目标。

三、无线发射台站自动监控系统的设计方案

自动监控系统有软件和硬件两部分构成。软件的设计与开发建立在Windows 2000平台和SQL-Servers数据库之上,保证了系统的可靠性、稳定性、可扩展性和安全性。监控系统是一套客户端/服务器结构(C/S)结合浏览器/服务器结构(B/S)的系统,C/S结构用来提供实时的监测和控制数据,B/S结构用来提供历史数据的查询。硬件由音视频采集服务器、数据采集服务器、历史数据存储服务器、客户端、串口服务器及交换机构成。这种方式可根据性能或管理的需求任意配置采集服务器,数据存储服务器和客户端的数量,最小系统可由一台监控主机(安装所有服务器和客户端软件)即可实现。

1. 监控对象及监控点设置

在无线发射台站,任何一套广播节目或电视节目设置的音视频监测点、控制点及所监控的设备都是一样的。音视频监测点包括:信号源I、信号源2、信号源切换输出、天馈线耦合输出及开路接收。控制点为信号源切换开关、主备激励器切换开关、主备机切换闸刀及主备路供电切换柜。监控的设备包括发射机、稳压柜、UPS、安防设备及各种传感器。

2.网络结构及硬件功能

如图I所示,自动网络监控系统以网络交换机为核心构成星形交换式以太网,网络中的各个服务器都连接到交换机上,由交换机向目的服务器以及客户端传送信息,这种结构确保了监控网络的运行速度和网络安全,保证了局域网中所有设备(包括服务器、客户端以及各被监控设备)的通信畅通。监控数据分为三类:第一类是各主要播出环节的节目信号数据,该类数据可通过音视频采集器(音视频信号数据)和信息采集器(多路解调器的锁定信号)获得,通过对这些数据的判断可以确定播出故障发生在哪一个环节;第二类是各设备的运行参数数据,这类数据可通过各设备的串口读取,这些数据表明了各播出设备的技术指标、状态量、告警量和故障信息,为播出故障的定位提供了可靠的技术依据;第三类是各控制点的状态数据,这些数据表明了播出设备的在线情况,改变这些数据可以使主备设备之间进行相互切换,这类数据可通过各有关设备的串口读取或写入,对于没有串口支持的设备可利用自行开发的信息采集器读取或写入。系统通过对这些监控对象的监测和控制实时完成自动切换并发出报警提示,从而实现无线发射台站自动诊断故障及自动恢复正常播出的功能。

3.设备间的协作

各系统设备之间的协作关系如图2。数据采集服务器通过串口服务器来获得设备数据和控制设备的动作,与此同时在网络内提供TCP服务,使被监控设备的数据信息通过C/S方式传送给需要获得数据信息的计算机。数据存储服务器(只读)和客户机群(只读,只有一台授权机器可以控制设备动作)通过数据采集服务器获得的数据是实时数据,如果需要历史事件数据和设备定时数据,需要通过IE浏览器访问数据存储服务器提供的WEB服务。数据存储服务器在整个系统中充当了存储数据和发布数据的角色,它收集数据采集服务器、音视频采集服务器的数据和两个服务器的状态,把这些数据汇总并加以保存,用站点方式公布保存的数据。

音视频采集服务器负责采集各个监控点的音视频信号,通过判断行场同步头作为信号是否中断的判断依据,并把实时判断结果通过TCP方式传送给数据存储服务器保存,同时也传送给已连接的客户机群。

客户机是值班员直接使用的计算机,客户端有监控实时数据的功能,有实时逻辑判断提示功能,有历史数据查询功能,有监控各个服务器实时工作状态的功能。

4. 通信设备及接口

自动网络监控系统使用了交换机和串口服务器两种通信设备。

(1)串口服务器。被监控设备的参数数据和控制数据是通过串口服务器传送给交换机的,串口服务器为串口设备连接到以太网提供了便携的传输方式,它可将带有RS232/RS485口的设备进行协议转换,转换成TCP/IP协议传送到网络平台,从而实现客户端和具体设备的通信联系。

无线智能交通监控系统设计 篇9

随着城市 机动车的 不断增加 , 交通拥塞 问题日益 严重 ,各种红绿 灯时长设 置的合理 与否对交 通的影响 起着决定 性作用 ,成为制约 通行效率 的瓶颈之 一[1,2,3]。 现有的红 绿灯控制 系统主要 为定时控 制 ,这种固定 各交通信 号时间长 度的方法 不能适应 车流的动 态变化 ,通行效率 相对较低 。 且执行紧 急任务的 应急车辆 经过十字 路口时 , 容易受到 交通堵塞 的影响 。

从提高城 市交通控 制系统效 率的角度 出发 , 设计一种 无线智能 交通监控 系统 。 本系统旨 在实现平 安交通 、效率交通 、民生交通 和绿色交 通 。 它采用电 感线圈检 测车辆 , 根据道路 车流量变 化自动调 节红绿灯 时间 , 实现最优 控制 。 提出一种 采用主动 式无线射 频识别 (Radio Frequency Identification , RFID ) 技术检测 应急车辆 的方法 ; 值班人员 对十字路 口进行视 频监控 ,为有需求 的应急车 辆开绿灯 ,使其快速 通过十字 路口 。 设置盲人 提醒音 ,用不同频 率的信号 音告知盲 人红绿灯 状态 。 采用压力 传感器检 测非十字 路口人行 道等候区 的行人数 量 ,根据行人 数量动态 调整其红 绿灯时长 。 系统电源 可在太阳 能和市电 间灵活切 换 ,以节约用 电 。

1系统结构

系统整体 框架如图1所示 , 它以ARM9嵌入式处 理器S3C2440为控制核 心 , 十字路口 部分 , 主要包括4个方向的 车流量检 测装置 、人行道交 通灯 、车行道交 通灯 、 数码管计 时器及盲 人提醒音 ,1个可远程 操控的可 旋转摄像 头 ;非十字路 口的人行 道等候区 ,采用压力 传感器 、 AD转换器及CPLD检测等候 过马路的 人数 , 根据行人 数量动态 调整非十 字路口红 绿灯时间 。 操作者还 可通过网 络远程视 频监控十 字路口交 通状况 ,当安装有 主动式RFID标签的应 急车辆通 过十字路 口时 , 远程监控 室的值班 人员可及 时发现 , 并根据需 要改变红 绿灯状态 ,为其开启 绿色通道 。

2主控制器

交通监控 系统的主 控制器由S3C2440微处理器 及其外围 器件组成 , 其硬件框 架如图2所示 。 S3C2440是三星公 司生产的 一款32位ARM9处理器 ,具有低功 耗 、 高性能的 特点 ,在工业嵌 入式领域 应用广泛[4]。 它通过SPI接口连接n RF24L01+ 无线通信 模块 , 采集各道 路监测点 测得的车 流量 ; 根据车流 量统筹控 制各车行 道 、 人行道的 红绿灯 , 用数码管 显示红绿 灯剩余时 长 , 通过蜂鸣 器模块发 出不同频 率的信号 音以给盲 人提醒交 通灯状态 。 同时 ,S3C2440微处理器 通过USB控制器接 摄像头 , 用以太网 控制器连 接Internet,使得远程 值班人员 可通过摄 像头观察 十字路口 的交通状 况 。

n RF24L01 + 是Nordic公司生产 的一款单 片无线收 发器芯片 , 它工作在2.4 GHz全球免许 可证的ISM(Industrial Scientific Medical , 工业科学 医疗 ) 频段[5]。 为了增加n RF24L01 + 的通信距 离 , 无线模块 在原设计 上增加功 率放大器 和低噪声 放大器 。 在发射部 分通过功 率放大器 将n RF24L01 + 最大0 d Bm的输出功 率放大到 + 22 d Bm左右 ,同时在接 收部分使 用低噪声 放大器增 加接收信 号的强度 。

系统采用 太阳能和 市电相结 合的供电 方式 , 在白天日 照较强的 情况下 , 太阳能板 直接给系 统供电 ; 晚上或者 阴雨天 ,系统则自 动切换到 市电 。 两种方式 可相互切 换 ,使得系统 不掉电 ,正常工作 。

2.1视频监控器

本系统采 用S3C2440微处理器 与视频服 务器软件MJPG - streamer实现嵌入 式视频监 控功能 。 微处理器 将摄像头 拍摄图像 经压缩后 通过UDP/IP协议传到 远程监控 终端 ,值班人员 能在计算 机上实时 观察十字 路口交通 状况 ,还可以调 整摄像头 的参数 ,获得最佳 的图像 。

MJPG - streamer是一个轻 量级的视 频服务器 软件 , 一个可以 从单一输 入组件获 取图像并 传输到多 个输出组 件的命令 行应用程 序[6]。 该软件可 应用在基 于IP协议的网 络中 , 从网络摄 像机中获 取并传输JPEG格式的图 像到浏览 器或者是 一个安装TCPMP播放器的Windows移动设备 。 它来源于uvc_streamer , 为在RAM和CPU上存在资 源限制的 嵌入式设 备而设计 的 。 MJPG -streamer兼容Linux-uvc的摄像机 , 可以直接 生成JPEG数据 ,即使是运 行Open WRT Linux的嵌入式 设备 , 也可以快 速处理M-JPEG数据流[6]。 图3是在远程 计算机通 过摄像头 观察到的 十字路口 画面 。

2.2应急车辆检测装置

交通局可 根据需求 , 给救护车 、 消防车或 警车等应 急车辆分 配主动式RFID标签 。 主动式RFID标签本身 具有内部 电源供应 器 ,拥有较长 的读取距 离和较大 的记忆体 容量 , 可以用来 储存读取 器所传送 的一些附 加信息 。 本系统选 用菁扬科 技公司生 产的2.4 GHz双通道有 源RFID读写器JY240DS , 它采用高 端的射频So C芯片设计 主控单元 ,融合先进 的微功耗 技术 、防碰撞算 法 、无线电技 术 , 采用双通 道天线设 计 , 高增益射 频收发电 路结构优 化 , 抗干扰性 强 , 可在线读 写设置 , 可连续上 电运行 , 无须人工 参与 ,能够满足 工业等恶 劣使用环 境的功能 要求 。 选用全向 天线 ,对目标进 行远距离 识别 ,最远读卡 距离可以 达到100 m以上 。

当安装有 电子标签 的应急车 辆进入读 写器识别 区域时 , 远程计算 机监控终 端会主动 给值班人 员报警 ,值班人员 通过摄像 头观察应 急车辆所 处道路的 交通状况 , 决定是否 有必要人 为改变交 通灯的状 态 ,为应急车 辆开启绿 灯 ,使其以尽 量快的速 度通过十 字路口 。

3十字路口红绿灯

3.1车流量检测装置

国内外检 测车辆的 传感器主 要有电感 环 、 地磁 、 超声波和 红外线等 ,各有特点 。 考虑到成 本 、精度 、性能和抗 干扰能力 等因素 ,本系统采 用基于电 磁感应原 理的电感 环检测器[7]。 如图4所示 , 在十字路 口斑马线 前及相距100 m远的路面 下各安装 一个电感 环 , 当有车辆 经过时,由于互感作用将在金属组成的车体内产生涡流。 根据楞次定律, 涡流的磁场要阻碍引起涡流的磁场的变化 ,即涡流的磁场对感应线圈磁场有去磁作用,使感应线圈的电感量变小。 单片机对振荡电路的振荡频率进行检测,可计算其电感变化量,从而推断上方是否有车辆经过。

好的振荡 波形有利 于单片机 测频 , 保持短期 频率稳定 可减少误 判和纰漏 的发生 。 因此 ,从工作频 段 、频率稳定 性和振荡 波形三方 面考虑 , 采用电容 三点式振 荡电路 。 图4中的电感 环与振荡 电路中的 电容和反 相器74LS05A构成电容 三点式振 荡电路 。 整形电路 的功能是 把振荡电 路产生的 正弦信号 整形成同 频率的方 波信号 , 以便于单 片机测量 。 实现整形 功能可直 接由开环 连接的反 相放大器 实现 。

监测点的 单片机将 测得的数 据通过无 线模块发 送给嵌入 式系统 ,后者根据 两个检测 点的数据 可计算出 在100 m范围内有 多少车辆 等候通过 红绿灯 。

3.2红绿灯时长方案

红绿灯时 长设置需 要考虑的 因素有 : 车流量 、 道路宽度 、人流量和 时间段等 。 非车辆高 峰期 ,在各路红 灯时检测 等候区的 车辆数 , 采用动态 时长模式 , 以有效疏 导车辆 ;在车辆高 峰期 ,采用固定 时长模式 。

3.2.1动态时长模式

普通中小型车平均长约4.5 m,大型车平均长约10 m, 假设红绿 灯等候区 中小型车 与大型车 的比例是7:1, 车间保持1 m的安全距 离 。 经计算 ,100 m的单行道 ,可容下14辆中小型 车和2辆大型车 ,共16辆车 。 设车辆经 过红绿灯 时 ,平均速度 为10 km/h (即2.8 m/s)。 以直行车 道为例 , 设定绿灯 时长为20 s, 每辆车通 过斑马线 的平均时 间约为2 s,20 s内可以疏 通10辆车 。 设计从第11辆车开始 , 至第16辆车 , 每多1辆车红绿 灯延迟2 s , 同一路口 各车道的 平均车流 量x与该路口 绿灯增加 时间y的关系满 足代价函 数(1)。

3.2.2固定时长模式

上下班高峰期 ,各路口车 流量和人 流量通常 都较大 , 交通信号灯宜采用 固定时长模式 , 不同路口 信号灯时 长根据日常统计出的车流量多少而设定,不进行动态调整。

4非十字路口红绿灯控制器

非十字路 口红绿灯 控制器的 主要功能 是检测等 候过马路的行人 数量 ,根据行人多少自动调节 控制红绿灯 。 该控制器 的结构如 图5所示 ,压力传感 器埋于斑 马线侧行 人等候区 地下 ,其测得的 压力值与 等待过马 路的人数 是成正比 的 。 压力传感 器输出的 微弱电信 号经过电 阻应变式 电桥后 , 再由信号 调理电路 进行放大 、 去噪及电 平移位等 , 变成适合 模数转换 器ADC0804识别的0 ~5 V模拟电压 , 由EPM7128SLC84-15控制ADC0804采集模数 转换结果 , 根据结果 估算行人 数量 , 从而动态 调整红绿 灯的状态 ,为行人过 马路提供 方便 。 图5中的LED灯用于指 示车行道 及人行道 的红绿灯 状态 ,数码管则 用于提醒 车辆和行 人红绿灯 剩余时长 。

EPM7128SLC84 - 15是Altera公司生产 的一款MAX 7000S系列CPLD器件 , 可用门为2 500个 , 有8个逻辑阵 列块 、128个宏单元 、60个可用I/O口 , 可单独配 置为输入 、输出及双 向工作方 式 。 EPM7128SLC84-15支持多种 电压口 , 具有最小5 ns的引脚到 引脚逻辑 时延 , 并支持多 种编程方 式[8]。 系统中EPM7128的程序用VHDL语言设计 , 由Altera公司的开 发软件Quartus II进行编译 、 仿真 、综合和下 载 。

5实验结果

设计制作 的无线智 能交通监 控系统实 验模型如 图6所示 。 经模拟实 验测试 ,系统能够 根据十字 路口车流 量自动调 节红绿灯 时长 ;根据等候 过马路的 人流量自 动调节非 十字路口 红绿灯时 长 , 以有效疏 导交通 ; 盲人信号 音可向盲 人传递红 绿灯的状 态信息 。 远程值班 人员能通 过摄像头 实时观察 十字路口 交通状况 ,当安装有 主动式RFID电子标签 的应急车 辆进入识 别区域时 , 远程计算 机可在2 s内给值班 人员发报 警信息 , 值班人员 能够根据 需要改变 红绿灯状 态 ,为执行紧 急任务的 应急车辆 开启绿色 通道 。

6结束语

本系统使 用电感线 圈检测十 字路口各 车道的车 流量 ,各检测节 点由无线 模块联系 起来 ,可减少馈 线 ,减小工程 的安装量 ;提出一种 动态时长 和固定时 长相结合 的智能交 通方案 , 两种模式 能相互切 换 , 可望以较 高效率疏 通车流量 ; 市电和太 阳能相结 合的供电 模式 , 充分利用 太阳能 , 减少资源 的损耗 ; 在人行道 红绿灯处 设置三种 不同频率 的信号音 , 提醒盲人 红绿灯状 况 ; 设置非十字路口红 绿灯 , 当路口行 人较多车 辆较少时 , 动态调整 红绿灯时 长 ,使交通控 制更加人 性化 。 通过嵌入 式系统对 十字路口 进行远程 视频监控 , 采用主动 式RFID技术检测 经过红绿 灯的应急 车辆 ,为其开启 绿色通道 。

系统可实 现平安交 通 、 效率交通 、 民生交通 和绿色交 通 ,对实际交 通系统建 设有一定 的参考价 值 。

摘要：提出一种无线智能交通监控系统设计方案,采用电感线圈与单片机测量十字路口的车流量,将测得的数据通过短距离无线通信模块传输给嵌入式主控制器,由其动态调节各路口的红绿灯时长。值班人员通过嵌入式系统对十字路口进行远程视频监控,采用主动式R FID技术检测经过十字路口的应急车辆,必要时为其开启绿色通道。设置盲人提醒音,用不同频率的信号音告知盲人红绿灯状态;根据过马路的行人数量动态调整非十字路口红绿灯时长;系统电源则可在太阳能和市电间灵活切换。实验证明,系统可实现平安交通、效率交通、民生交通和绿色交通,对实际交通系统建设有一定的参考价值。

关键词：智能交通,车流量检测,射频识别技术,视频监控

参考文献

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冷链设备无线传感节点监控系统 篇10

关键词：海尔,冷链设备,无线传感,节点监控系统

1 引言

海尔冷链设备无线传感节点监控系统, 是海尔集团针对血液制品和药品等在存放期间, 无法记录温度, 以及各冷柜分布散、数量大、要求精度高的特点, 专门开发的一种监控系统。

该套系统采用智能化的温/湿度检测和报警制度, 避免了人工监控可能出现的检测不及时、不准确和间隔时间不宜控制等问题, 实现了血液中心、医院、疾控中心和科研所的管理信息化。

本系统以无线传感节点为基础, 配合GPRS/GSM网络、电话网络、INTERNET以太网组成的多功能监控系统。

2 系统构成

无线温度/湿度传感节点;采血车温度监控点、移动智能温度记录仪;以太网中继点;电话短信报警/GPRS/GSM模块;局域网;附件 (打印机、Modem、音箱、用户手机等) ;数据服务器;数据库、系统服务软件。

系统拓扑图如下:

2.1 原理和功能特点

温度传感节点采用T型热电偶温度传感器和特定的A/D转换电路将冷链设备的温度信息转换为数字信号。温度采集电路应用了AD7797的24位A/D转换芯片, 内置128倍放大。在温度算法中运用多次采样, 去掉最大值和最小值再取平均数。通过无线发射电路传输到中继点。在数据传输过程中采用信道能量侦测信道跳变技术, 数据重发和确认机制, 数据还以累加校验和的方式进行校验, 确保数据准确可靠地传送到中继点。

中继点采用TCP/IP传输协议进行传输, 使用5类线连接到局域网再连接到血站监控服务器。中继点在冷链监控的网络中作为客户端, 负责收集、暂存温度传感节点的数据;按照用户设定的目的IP向血站监控服务器发起链接, 如果服务器运行并打开指定的端口, 中继点就建立起和服务器的连接;如果服务器还未启动或发生故障智能中继就不断向服务器发起连接请求, 直到连接服务器成功为止。

电话/短信/GPRS模块应用了明基M23以及科大讯飞S4040中文语音合成芯片。模块通过USB口或串口连接到监控服务器。模块具备故障自动将故障内容发送给设备维护人员。也可选择电话报警, 通过语音合成芯片将故障内容告知维护人员。

采血车监控点和移动温度记录仪同样应用了明基M23模块, 在通信运营商GPRS通道下, 使得送血车和采血车在运输过程中, 数据得以实时记录和报警。除数据传输到服务器的功能外, 移动温度记录仪还可单独使用, 内置存储器和有USB接口, 可插U盘将数据导出到计算机上分析。

2.2 系统软件特点

2.2.1 运行状态随时可查

系统运行时, 对所有的操作都会形成日志纪录, 并保存到系统当中。因此, 随时可以查看血液柜以前的运行状态, 并且可以打印运行状态的报表。生成日志记录时, 可以根据需要设置时间间隔。

2.2.2 运行状态随地可查

该系统基于浏览器的客户机模式, 终端机无须安装软件, 只需输入服务器的IP地址就可以查询各个冷柜的温度记录等信息。

2.2.3 超温自动报警

管理人员可根据需要, 分别设置各个血液柜的警戒温度, 当某一个或多个血液柜温度超出正常范围时, 系统自动报警。并且根据系统的设置, 该报警信息还会通过短信或者电话的方式通知相应的联系人。

2.2.4 报表输出功能

根据系统保存的历史记录, 用户可以查询出某一时间段内的系统运行状态报表, 并可以打印归档。根据数据库服务器硬盘的大小, 历史数据一般可以保存十年以上。

2.2.5 曲线显示功能

可以在显示器上实时的显示某一台血液柜的当前运行状态曲线, 以对该血液柜当前的运行状态有更为直观的认识, 从而改变了只能通过一堆枯燥的数字来自己总结血液柜当前运行状态的状况, 更容易把握血液柜的运行状态。

也可以根据历史记录显示出血液柜的历史温度变化曲线, 将血液柜历史温度变化直观的显示出来。

2.2.6 管理权限分级功能

整个系统采用网络化设计, 不仅可使每个科室都能管理自己科室的设备, 也可使具有一定权限的人员来同时监控整个系统的运行状态, 即独立又统一使管理更加灵活方便。

结语

无线传感节点结合通用的网络通信技术将其应用于冷链设备远程集中监控中, 实现了省级单位对县/市级单位的监控。《血站管理办法》、《血站质量管理规范》、《疫苗储存和运输管理规范》以及《疫苗流通和预防接种管理条例》等文件中均对冷链设备作出明确的要求。使得监控系统发展起来的。随着科学技术的不断进步, 无线传感节点必将为远程监控系统发展带来新的跨跃。

参考文献

[1]“冷链”的概念:所谓冷链物流泛指温度敏感性产品在生产、贮藏运输、销售, 到消费前的各个环节中, 始终处于规定的低温环境下, 以保证物品质量, 减少物流损耗的一项系统工程。它是随着物流技术, 制冷技术的发展而建立起来的, 是以冷冻工艺学为基础, 以制冷技术为手段的低温物流过程.

无线温度采集系统设计 篇11

关键词：MSP430F149单片机：NRF905无线模块；DS18820

一、设计要求

无线温度采集系统用于对多点的温度实时监测，便于工作人员对温度的控制。整体的设计要求主要体现在结构和功能两个方面。

（一）结构要求：

1、该系统山一个接收显示终端和若干温度采集节点组成：

2、通过无线方式进行数据传输。

（二）功能要求：

1、按下接收显示终端的按键1，控制温度采集节点l采集温度，并返回温度数据，通过串口上传电脑显示：

2、按下接收显示终端的按键2，控制温度采集节点2采集温度，并返回温度数据，通过串口上传电脑显示；

3、按下接收显示终端的按键3，自动控制温度采集节点l和2采集温度，定时返回两个节点的温度数据，上传到电脑显示。

4、可以设定温度上限，如果所采集温度超过设定范围，则接通报警电路。

二、总体设计

（一）系统组成及工作原理

系统组成如图l所示。系统分为接收显示终端和采集节点两部分。

1、接收显示终端：

主要由键盘、MSP430F149单片机、数码管、串Ll、蜂呜器和NRF905无线模块等六部分组成。键盘共有三个按键，对应着整体设计的三个功能，完成操作指令的输入；然后将按键信息传给单片机，单片机根据按键信息来控制数据通过无线收发模块的发送和接收，以及数

码管的显示，并将接收到的信息通过串口发送给上位机显示。

2、采集节点：

主要由温度传感器、MSP430F149单片机和NRF905无线模块等三部分组成。

三、硬件设计

（一）硬件组成

接收显示终端以单片机为核心连接键盘、数码管、串口、蜂鸣器、无线收发模块等五个部分；答题器以单片机为核心连接温度传感器和无线收发模块两部分。

（二）单片机核心模块

我们在整体设计中选用的是TI公司的MSP430系列单片机MSP430F149，它是由2个16伍定时器、8路快速12位A/D转换器、2个通用串行同步/异步通信信号接口（US-ART）和48个I/O引脚等构成的超低功耗微控制器。

该单片机具有以下几个特点：

（1）功耗低，可使用户的应用系统长时间工作在电池供电系统中；

（2）具有l6位的体系结构及16位的CPU数据处理能力和常数发生器，可使单片机实现代码效率最大化：

（3）主要编程语言是C语言，引进了Flash型程序存储器和JTAG技术，使丌I发工具变得简便，而且价格也相对低廉，并且还可以实现在线编程。

（三）接收显示终端电路

接收显示终端的电路主要由7部分组成，分别为单片机电路、数码管电路、键盘电路、串口电路、报警电路、电源电路、NRF905模块电路等。

数码管电路：由四个共阳极数码管和若干电阻、晶体管组成，与单片机的P4口和P5口连接，控制信号力低电平有效，P4口控制数码管的位选信号，决定由哪一位数码管显示，P5口控制数码管的段选信号，决定数码管显示的内容。

键盘电路：由三个触控式开关和上拉电阻组成，与单片机的P1 口连接，按键闭合前相应的引脚为高电平，闭合时变为低电平，松开按键后恢复为高电平。主机键盘电路如图4所示。

串口电路：丰要由max232芯片组成，负责完成单片机和上位机之间的通信，通过串口把采集到的各节点温度上传给电脑显示。

电源电路：负责各个模块电路的电源供电，采用USB供电。

报警电路：主要由一个峰鸣器组成。

NRF905模块电路：采用低功耗射频传输单元NRF905芯”，与单片机的P2 11和P3口连接，3.3伏的电源供电。

（1）433MHz开放ISM频段免许可证使用；

（2）最高工作速率50kbps，高效GFSK调钒抗干扰能力强，特别适合工业控制场合；

（3）125频道，满足多点通信和跳频通信需要：

（4）内置硬件CRC检错和点对多点通信地址控制；

（5）收发模式切换时间<650us；

（6）模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提供中断指示），可直接连接各种单片机使用，软件编程非常方便；

（7）标准DIP间跑接口，便于嵌入式应用；

（8）RF Module-Quick-DEV快速开发系统。

答题器的电路主要由4部分组成，分别为单片机电路、温度采集电路、电源电路、NRF905模块电路等。

温度采集电路：主要基于单线数字温度传感器DS18B20芯片。DS18B20芯片支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55℃—+125℃，在-10℃—85℃范围内，精度为±0.5℃.现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境的现场温度测量，支持3V—5.5V的电压范围，DS18820可以程序设定9-12位的分辨率，精度为±0.5℃。

电源电路：负责各个模块电路的电源供电，采用USB供电。

NRF905模块电路：采用NRF905半双工无线收发模块，与单片机的P2口和P3口连接，3.3V的电源供电。

四、软件设计

（一）软件结构

整体程序设计主要分为NRF905的初始化、发送函数、接收函数、键值读取、数码管显示、串口的初始化等6个模块。

（二）主程序设计

程序的全局变量为keyval，在系统工作过程中，单片机不断扫描P1口的电平变化，并将相应的键值信息、赋给变量keyval，之后按照相应的指令执行。

采集节点部分：

始终处于接收状态，当收到监控中心发来的指令后，通过温度传感器采集当前的温度数据，然后将数据打包发送给接收显示终端，最后返回接收状态。

参考文献：

[1] 蒲正刚.无线温度采集系统[J].西南石油学院学报.2006年2月

微波无线森林防火监控系统 篇12

1系统设计

系统设计图,如图1所示。

1.1图像传输设备的选择及技术参数

模拟图像传输系统采用调频体制,信号带宽27MHz。为了保证信号之间互不干扰,两路信号中心频率间隔应大于38MHz。目前国产模拟图像传输系统主要有L波段、S波段、Ku波段几种,频率范围分别为:L波段:950~1750MHz;S波段:2200~2700MHz;Ku波段:11~13GHz。

如果以38MHz频率间隔计算,各频段可同时传输的最多路数分别为:L波段:21路;S波段:13路;Ku波段:50路。

本系统共需同时传输15路图像信号,L波段利用频率复用技术可以做到30路图像传输,从系统要求整体设备性能及造价来考虑,选择L波段。微波传输需满足视距传输条件,即监控点至控制中心传输路径上无遮挡(收发天线间可视)。

该系统方便安装,传输图像鲜明,主要是利用微波频段传输,包括报警信号、伴音和视频。

微波图像传输系统:主要技术指标:频段:L波段950~1750MHz、KU波段11~13GHz;功率:10~40d Bm;

微波工程接收机技术指标:输入频率:950-2050MHz;输入阻抗:75Ω;输入电平:-65---35d Bm;中频带宽:27MHz;噪声门限:6d B典型值;视频制式:PAL;去加重:CCIR405-1 625行;视频输出:1V峰-峰值;频率响应:+1--2d B(10KHz-5MHz);工作电压:AC150V-AC270V;功耗:15W;LNA电源:18V/100mA。

1.2无线指令遥控系统

无线遥控是指实现对被控目标的非接触遥远控制,在工业控制、航空航天、家电领域应用广泛。我们设计的系统提供的数据接口,以适应各种协仪。由发射和接收部分组成,可以控制云台、镜头。

2原理设计

如图2所示。

2.1功能简述

在森林内多个地点放摄像机,通过无线发射机(带烟传感接收)发射各种信号,接收机能够看到森林中各个监控点的实时状况。

前端指令机能接收到监控点发出的指令,解码器来执行中心的指令,控制云平台左右上下的转动,以及对镜头进行长焦、短焦的改变等。

2.2控制原理

2.2.1无线图像传输的过程

无线图像传输频率复用采用分割方式,图像通道采用微波点对点的方式。摄像机通过采集的视频信号输送给发射机,然后输出给天线,以微波的无线形式传送给监控设备的天线,接收设备接收到信号了以后,再经过解调还原视频信号,这样就可以有确盘录像机中显示图像了。

在实际使用的微波通信线路中,总是使用方向性非常强的天线,并把收、发天线对准,以使接收端收到较强的直射波。但是,由于受天线的方向性所限,总会有一部分电磁波透射到地表面,经地表面反射后到达收信端的天线,或散射进入太空;其次,由于大气层中存在不均匀的气体,也会造成电磁波的折射和吸收,损失掉一部分能量;另外,由于微波无法穿过传输线路上的固体物,所以,在传输路线上的固体物,特别是高大的建筑物,就会使微波造成绕射和电平损耗。因此,微波通信既有直线传输特性,又有多径传输特性,在无遮挡的情况下,传输距离可达70公里。广泛用于公安、武警、消防、交通、金融、油田、厂矿等领域的远距离无线监控系统。

2.2.2无线指令控制的过程

控制通道采用码分多址、一对多点方式。指令信号通过主机输入指令参数,再通过发射天线发射到森林中的各个监控点中,监控点接收到主机发射过来的信号,先通过校验,再通过无线指令接收机解调出控制数据给解码器,解码器再根据地址码来判断是否解码,同时具备双向语音功能,可以适时对话。

3结束语

实验证明:通过采用硬盘录像系统,进行实时录象,上级领导可以通过联网的计算机进行远程监控并查询录像资料,能真实记录火灾发生及救火的过程,提供有效真实的资料,其性能可靠;高清晰、高画质,成为技术先驱。

参考文献

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