網(wǎng)絡式溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)研究
加入技術交流群
2．2 檢測數(shù)據(jù)存儲方案
當溫濕度檢測控制模塊沒有與控制主機聯(lián)機時，需要保存檢測數(shù)據(jù)，以備檢查。因此該系統(tǒng)選用存儲容量為16 Mb的SST25VF016B，它屬于NAND型非易失性閃速存儲器。該存儲器具有速度快、成本低、密度大的特點，廣泛應用于傳感器測量系統(tǒng)，其讀／寫操作是以字節(jié)為單位，而擦除操作則以塊為單位進行操作，讀、寫和擦除操作均通過命令完成；不能字節(jié)擦除，在每次改寫操作之前需要先擦除一整塊；每一塊的擦除次數(shù)有限，為10萬次左右。根據(jù)系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)類型的需要，將Flash分為2部分：一部分(2塊，每塊32 kh)存儲該控制塊的系統(tǒng)信息，包括編號、溫度校正信息、濕度校正信息、濕度控制范圍等；另一部分(62塊，每塊32 kb)存儲實時的溫度測量結果，包括測量時間、溫度、濕度，以及該記錄是否上傳。Fhash擦、寫的控制算法為：開機時，系統(tǒng)讀取系統(tǒng)信息，獲得各種控制參數(shù)；然后找出上一次溫濕度記錄的存儲最后位置及每塊的使用情況，繼續(xù)寫入新的測量信息。當前記錄塊寫滿以后，在系統(tǒng)信息中更新塊使用情況記錄，找一個新的塊寫入。如果存儲信息達到系統(tǒng)容量，選擇62塊中所存信息最早的塊擦除，重新使用。這種設計參考了u-cos文件管理系統(tǒng)，但由于傳感器測量記錄的長度是固定的，簡化了每條記錄的讀寫算法。
2．3 濕度控制算法
對于溫濕度的監(jiān)測和控制，如果僅通過簡單的反饋控制(即濕度高于設定值，吸濕裝置吸收潮氣，飽和后將向外排放潮氣，如此反復來達到濕度的控制)很難達到理想的控制，原因是溫度控制器件和吸濕裝置的工作曲線通常都是非線性的，這種非線性使得控制時間的推算變得不確定。經(jīng)過反復研究、實驗，本文在溫濕度檢測控制系統(tǒng)中使用了模糊控制的方法獲得較好的效果。即根據(jù)監(jiān)控節(jié)點內(nèi)一段時間內(nèi)溫濕度測量值，得到吸濕裝置和溫度控制裝置能力的模糊估計(分為5類：強、較強、中、較弱、弱)，并根據(jù)濕度和設定范圍的差值，得到目前濕度值的模糊估計(遠大于，接近，范圍以內(nèi)，低于，遠低于)，然后根據(jù)設定的模糊控制規(guī)則控制外部各個固態(tài)繼電器動作，以達到溫濕度的良好控制。
2．4 網(wǎng)絡接口實現(xiàn)
溫濕度檢測控制模塊與中央服務器的網(wǎng)絡連接通過Conextop公司的NePort網(wǎng)絡串口轉換模塊實現(xiàn)，其體積約為兩個標準RJ45插座，擁有10 M／100 M的以太網(wǎng)接口，并可同時傳送TCP／UDP包給多個數(shù)據(jù)接收設備，提供1～2個高速串口，波特率可達921 600 b／s。MCU通過標準串口同NePort連接，NePort通過路由器與中央服務器相連。每個溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)都有唯一的系統(tǒng)編碼，通過一定的命令格式與中央服務器連接。主要的功能包括：每隔5 s上傳溫濕度測量信息；每天同步溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)時鐘和服務器時鐘；通過網(wǎng)絡設置溫濕度校正信息和濕度控制信息等。
3 網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的設計
3．1 中央服務器
中央服務器架設有IIS信息服務器和SQL數(shù)據(jù)庫服務器，用ASP．net語言實現(xiàn)了 B／S結構的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡服務。B／S結構的優(yōu)勢在于系統(tǒng)內(nèi)任何接入Internet的計算機都能成為監(jiān)控客戶端，并且通過IE瀏覽器就可以實現(xiàn)監(jiān)控和管理，不需安裝任何軟件。實現(xiàn)的主要功能有：對各個溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)進行登記管理；將各個溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的溫濕度數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫并能查閱和刪除，以及產(chǎn)生歷史曲線和生成報表等；通過網(wǎng)頁向Internet用戶報告實時溫濕度測量信息；用戶的登記和權限管理等。
3．2 AJAX實現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)的異步傳輸
傳統(tǒng)的B／S結構中，當用戶需要某特定信息時，用戶通過瀏覽器向服務器發(fā)送請求(例如點擊某項鏈接)，服務器將此鏈接指向的網(wǎng)頁發(fā)送至用戶端瀏覽器，此過程必須有用戶的參與。對于傳感器網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，傳感器測量數(shù)據(jù)實時更新，只能由服務器端自動定時將新數(shù)據(jù)發(fā)送至瀏覽器，而不能采用點擊更新的方法；此外，傳統(tǒng)的網(wǎng)頁傳輸過程，是將某網(wǎng)頁內(nèi)容完全由服務器傳送至客戶端瀏覽器，但是傳感器的網(wǎng)絡監(jiān)控頁面每次更新的僅僅是部分測量新數(shù)據(jù)，而監(jiān)控背景畫面和各臺機器的參數(shù)信息都是固定的。如果采用傳統(tǒng)的同步更新方法會有大量重復內(nèi)容被傳輸，降低了系統(tǒng)的響應速度。本系統(tǒng)選用了AJAX技術克服了這些問題。
AJAX技術使用了一種異步更新方案，在這種數(shù)據(jù)傳輸方案中允許瀏覽器可以更新網(wǎng)頁中的部分信息。而每次只需更新傳感器測量信息，減輕了網(wǎng)絡通信負擔，實現(xiàn)了快速刷新。AJAX的工作原理相當于在用戶和服務器之間加了一個中間層，使用戶操作與服務器響應異步化。這樣把以前的一些服務器負擔的工作轉嫁到客戶端，利于客戶端閑置的處理能力來處理，減輕服務器和帶寬的負擔，從而達到節(jié)約帶寬的目的。
本系統(tǒng)在實施溫濕度監(jiān)控的頁面上用傳統(tǒng)的HTMLl靜態(tài)頁面繪制出監(jiān)控背景，各個溫濕度監(jiān)控節(jié)點的參數(shù)等靜態(tài)內(nèi)容，后臺則用JavaSc-ript來創(chuàng)建XMLHttpRequest類向服務器定期發(fā)送一個HTTP請求，要求傳輸當前溫濕度的測量結果。服務器收到該請求后通過一個網(wǎng)絡服務(Web Service)獲得各個傳感器的測量信息，并將結果返回至請求的頁面，網(wǎng)絡傳輸?shù)膬H僅是需要更新的測量數(shù)據(jù)，因此響應速度很快，不需用戶參與。
評論