基于WSN的開放性實驗室電源管理系統(tǒng)
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3．1．1 無線網(wǎng)絡(luò)的組建
本系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)基于Z-Stack協(xié)議棧完成，采用星形網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信格式如表1所列。其中Shortaddr用于表征終端節(jié)點地址，由于無線網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點地址是動態(tài)分配的，因此，如何實現(xiàn)該短地址與具體終端的綁定是必須解決的問題。本系統(tǒng)采用類似GSM手機向網(wǎng)絡(luò)注冊的方式，各終端節(jié)點的51單片機模塊每隔180 s(實驗測試，在一問有50個終端節(jié)點同時工作的教室，采用180 s的間隔注冊與采用60 s間隔注冊對比時，脅調(diào)器上消息的碰撞率能降低80％)向與之相連的CC2430發(fā)送預(yù)設(shè)的節(jié)點編號，然后通過無線網(wǎng)向協(xié)調(diào)器注冊，由協(xié)調(diào)器執(zhí)行動態(tài)短地址與具體終端節(jié)點的綁定。在表1所列的上行鏈路中，照明燈電源控制器不會上傳Time，實驗臺電源控制器不會上傳HW和GM，其相應(yīng)位置均默認填充0。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/176486.htm
3．1．2 無線節(jié)點狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與電源控制器狀態(tài)控制
Z-Stack采用輪詢及優(yōu)先級控制方式實現(xiàn)任務(wù)調(diào)度，CC2430在P0口提供有多路A／D通道，可方便地處理電源控制器的光強采集、電壓采集、電流采集和熱釋電紅外傳感器信息采集。這里以電壓為例，模擬輸入端連接到CC2430的P0．0口，在協(xié)議棧中由下述語句實現(xiàn)信號采集(0x00表示通道號，HAL ADC RESOLUTION 14表示分辨率為14位)：
Upload_Msg[6]=(uint8)(HalAdcRead(0x00，HAL_ADC_RESOLUTION_14)8)；
Upload_Msg[7]=(uint8)HalAdcRead(0x00，HAL_ADC_RESOLUTION 14)；
電源控制器狀態(tài)控制由協(xié)調(diào)器在下行鏈路的CMD(2B)中指明，當(dāng)CC2430終端節(jié)點(Endpoint)解析出CMD后，通過串口發(fā)送到對應(yīng)的51單片機模塊，由51單片機控制步進或驅(qū)動繼電器，改變電源控制器的控制狀態(tài)。串口波特率設(shè)置為57600波特，以滿足使用11．059 2 MHz晶振的單片機模塊與CC2430通訊模塊通訊。CC2430節(jié)點中，串口注冊由函數(shù)SPIMgr_RegisterTaskID(Car_Dispatch_TaskID)實現(xiàn)，接收處理函數(shù)在協(xié)議棧MT層SPIMgr．c中由uartConfig．callBackFunc=SPIMgr_ProcessZToolData指明回調(diào)函數(shù)。
3．1. 3 客戶端壁掛式主機軟件
客戶端壁掛式主機運行于Windows CE 5．0操作系統(tǒng)環(huán)境，采用C／S三層架構(gòu)設(shè)計，基于C#進行軟件開發(fā)。數(shù)據(jù)訪問層主要包括PduEnco deDecode．cs(短信Unicode編碼類)、ClassRoom．cs(教室類)、Lamps(照明燈類)、Experimental_Station．cs(實驗臺類)、Air_Condition er．cs(空調(diào)類)、Telephone．cs(電話號碼類)，主要完成短信編解碼和照明燈、實驗臺、空調(diào)等的定義功能。邏輯控制層主要包括SMShel per．cs(短信類)，用于完成短信的操作；另外，為了支持網(wǎng)絡(luò)通信，還需用到C#的Sockets相關(guān)類，以完成TCP／IP網(wǎng)絡(luò)通信功能。
3．2 遠程監(jiān)控中心軟件設(shè)計
遠程監(jiān)控中心軟件主要由兩部分構(gòu)成，一是運行在服務(wù)器端桌面主機上的、支持實驗室現(xiàn)場控制單元的Server軟件，二是運行在服務(wù)器上的、基于B／S架構(gòu)的應(yīng)用軟件。前者采用短信和基于C#的Sockets通信方式與實驗室現(xiàn)場控制單元的壁掛式主機通信；后者則由圖4所示的模塊組成。
4 結(jié)語
本系統(tǒng)已在筆者所在院校的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用中心下屬物聯(lián)網(wǎng)實驗室、科技創(chuàng)新實訓(xùn)室等實驗室投入使用。實際使用證明：本系統(tǒng)可實現(xiàn)網(wǎng)上預(yù)約實驗，實驗室現(xiàn)場控制單元只為被授權(quán)或預(yù)約用戶開放，電流電壓可實時檢測，被授權(quán)管理員可在異地遠程控制電源設(shè)備的開關(guān)電，并支持在線或脫機查看與管控實驗室以及數(shù)據(jù)報表等功能。本系統(tǒng)的應(yīng)用大大簡化了實驗室管理流程，提高了精細化過程控制管理效率。目前，項目組正在對系統(tǒng)進行完善，爭取建立與學(xué)院精品課程錄播系統(tǒng)的開放接口，加入網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控管理子系統(tǒng)，以豐富過程管理手段，形成較為完善的開放實驗室管理系統(tǒng)。
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