時(shí)間：2022-10-16 19:21:55
導(dǎo)語：在無線傳輸技術(shù)論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
目前，適用于短距離的無線通信技術(shù)大致有藍(lán)牙技術(shù)、ZigBee技術(shù)及Wifi技術(shù)。相比較而立，ZigBee技術(shù)以其功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性價(jià)比高、擴(kuò)展簡(jiǎn)便及安全可靠等優(yōu)點(diǎn)成為構(gòu)建WSN的最佳選擇。本設(shè)計(jì)采用ZigBee技術(shù)，以Ad-Hoc方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用簇-樹狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。每一個(gè)結(jié)點(diǎn)采用CC2530芯片作為微處理器。CC2530的引腳端口與傳感器相連，形成數(shù)據(jù)采集的終端。
2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)
配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要包括三個(gè)基本模塊：底層數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理模塊，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。底層數(shù)據(jù)采集模塊由CC2530所帶的電流、電壓、溫度、濕度、紅外、振動(dòng)等傳感器組成，這些傳感器所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)CC2530中的8051單片機(jī)簡(jiǎn)單處理后傳至數(shù)據(jù)傳輸模塊。數(shù)據(jù)傳輸模塊由ZigBee路由器結(jié)點(diǎn)組成，這一部分也由CC2530芯片擔(dān)當(dāng)。這些路由器結(jié)點(diǎn)組成樹狀網(wǎng)絡(luò)，形成數(shù)據(jù)上傳至匯總結(jié)點(diǎn)的通道。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理模塊由ZigBee協(xié)調(diào)器與PC機(jī)組成，Zig-Bee協(xié)調(diào)器由CC2530擔(dān)當(dāng)，與PC機(jī)用USB線進(jìn)行連接，串口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。PC機(jī)接收數(shù)據(jù)后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的存儲(chǔ)與處理。PC上安裝有網(wǎng)卡，形成與Internet網(wǎng)的連接端口，從而滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控的需要。
3數(shù)據(jù)采集模塊隨機(jī)干擾的濾波設(shè)計(jì)
在無線傳感網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過程中，測(cè)量通道中串入隨機(jī)干擾是不可避免的。隨機(jī)干擾的出現(xiàn)會(huì)引起測(cè)量誤差，對(duì)遠(yuǎn)程的監(jiān)控不利。因此，采取某種手段對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波是保證采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的前提。常用的數(shù)字濾波算法有算術(shù)平均濾波、加權(quán)平均濾波、中位值濾波、限值濾波等方法，本設(shè)計(jì)采用基于中位值濾波方法的中位值平均濾波方法。通常中位值濾波是對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行排序，取位于中間的數(shù)據(jù)作為一次的采樣數(shù)據(jù)。這種方法對(duì)高頻干擾和低頻干擾都有一定的濾除效果，但是對(duì)于某些變化快速的采集數(shù)據(jù)，如電流、電壓、振動(dòng)等，不宜采用中位置濾波。中位值平均濾波方法是在中位值排序的基礎(chǔ)上，將最大和最小的數(shù)據(jù)去掉，然后將剩余的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，最終將平均值作為一次采樣數(shù)據(jù)。因此無論對(duì)于緩慢變化的信號(hào)，還是對(duì)快速變化的信號(hào)，都能取得良好的濾波效果。
4總結(jié)
[論文摘要]藍(lán)牙計(jì)劃基本上是一個(gè)無線傳輸?shù)挠?jì)劃，不需要透過實(shí)質(zhì)線路，在一定的距離范圍內(nèi)，可以傳輸可觀的資料量，當(dāng)然這種無線傳輸并不像行動(dòng)電話那樣數(shù)十公里內(nèi)皆可傳達(dá)，而是數(shù)十至數(shù)百公尺內(nèi)的短距離無線傳輸。此外可傳輸?shù)难b置不限于手機(jī)，只要有裝設(shè)藍(lán)牙收發(fā)模塊的裝置都可以使用藍(lán)牙傳輸，眼前的構(gòu)想即是讓其它的行動(dòng)裝置都可以使用藍(lán)牙傳輸。
一、前言
越來越多數(shù)字電子產(chǎn)品借著新科技提升本身的性能和實(shí)力。以目前發(fā)展的趨勢(shì)來看，未來消費(fèi)性電子產(chǎn)品將有兩個(gè)重要的發(fā)展指標(biāo)，一是使用藍(lán)牙技術(shù)這類開放技術(shù)，以無線，局域網(wǎng)絡(luò)，可攜帶式設(shè)備成為網(wǎng)絡(luò)體的延伸。另一項(xiàng)則是內(nèi)存規(guī)格的統(tǒng)一，加密以及輕量化應(yīng)用。
無論您喜不喜歡，“藍(lán)牙計(jì)劃”這個(gè)名詞幾乎已到了無孔不入的境界，不論是商業(yè)財(cái)經(jīng)臺(tái)還是一般大眾電視臺(tái)，都不只一次以上報(bào)導(dǎo)這個(gè)計(jì)劃的進(jìn)展與新聞，話雖如此，但卻很少人了解此計(jì)劃的原意與來龍去脈，只知道有這樣一個(gè)計(jì)劃正如火如荼地進(jìn)行，且聲勢(shì)浩大、似乎充滿無限希望?？深A(yù)見的，未來與藍(lán)牙計(jì)劃相關(guān)的新聞只會(huì)更多，因?yàn)橛?jì)劃正一步步實(shí)現(xiàn)中。
藍(lán)牙(Bluetooth) 簡(jiǎn)單講就是一種電信、計(jì)算機(jī)的無線傳輸技術(shù)。單從字面上很難了解藍(lán)牙是個(gè)怎么樣的技術(shù)，他不像“GSM”一樣可以望文生義。簡(jiǎn)單的說藍(lán)牙是一種無線網(wǎng)絡(luò)與消費(fèi)性電子產(chǎn)品之通訊技術(shù)，透過無線傳輸和基頻模塊構(gòu)成，其快速響應(yīng)和跳頻系統(tǒng)的特性使無線傳輸更佳穩(wěn)定。可以應(yīng)用在各種電子產(chǎn)品如：筆記型計(jì)算機(jī)、行動(dòng)電話、數(shù)字相機(jī)和其它相類似電子產(chǎn)品等。
二、藍(lán)牙的緣起
藍(lán)牙計(jì)劃基本上是一個(gè)無線傳輸?shù)挠?jì)劃，不需要透過實(shí)質(zhì)線路，在一定的距離范圍內(nèi)，可以傳輸可觀的資料量，當(dāng)然這種無線傳輸并不像行動(dòng)電話那樣數(shù)十公里內(nèi)皆可傳達(dá)，而是數(shù)十至數(shù)百公尺內(nèi)的短距離無線傳輸。此外可傳輸?shù)难b置不限于手機(jī)，只要有裝設(shè)藍(lán)牙收發(fā)模塊的裝置都可以使用藍(lán)牙傳輸，眼前的構(gòu)想即是讓其它的行動(dòng)裝置都可以使用藍(lán)牙傳輸，包括PDA、筆記型計(jì)算機(jī)、車用裝置等等。藍(lán)牙計(jì)劃的發(fā)起，主要是1998年5月，由Ericsson（愛立信，瑞典）、Intel（英特爾，美國(guó)）、NOKIA（諾基亞，芬蘭）、IBM（國(guó)際商務(wù)機(jī)器，美國(guó)）、TOSHIBA（東芝，日本）等五家公司，共同組織一個(gè)“特別參與組織（SIG，Special Interest Grou）”稱為Bluetooth SIG，以此組織來制定一套短距離的無線傳送、接收的技術(shù)規(guī)格。
三、淺談藍(lán)牙技術(shù)
藍(lán)牙計(jì)劃雖是1998年開始，但是藍(lán)牙的技術(shù)根基卻來自1997年制訂完成的無線局域網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議：IEEE-802.11。
藍(lán)牙基本上也是運(yùn)用射頻（RF）方式進(jìn)行無線通訊，至于使用的頻帶范圍，則是使用2.45GHz，這個(gè)無線電頻帶是全世界共同開放、不受法令限制的頻帶，舉凡工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療（ISM，Industrial/Scientific/Medical）、甚至微波爐等都是使用2.45GHz的頻帶。
由于這個(gè)頻帶被廣泛使用了，那么使用此頻帶進(jìn)行通訊，絕對(duì)是很容易收到干擾的，因此藍(lán)牙規(guī)格被設(shè)計(jì)成可跳頻通訊，能夠在一秒鐘內(nèi)進(jìn)行1，600次的跳頻動(dòng)作，此這樣的動(dòng)作避免其它通訊的干擾。由于每秒1，600次的快速跳頻，這也使得藍(lán)牙無線收發(fā)的數(shù)據(jù)封包不能太長(zhǎng)，否則不能滿足如此頻繁的跳頻次數(shù)，所以藍(lán)牙短封包、快速跳頻的特性，也使其無線傳輸能抗干擾、更穩(wěn)定通信。
藍(lán)牙規(guī)格已經(jīng)正式公布v1.0版，規(guī)格方面算是踏出成熟的第一步，接下來就是商品化、投入實(shí)際制造的階段。而要讓藍(lán)牙迅速普及，就是在既有的用途裝置上，追加設(shè)計(jì)藍(lán)牙功能即可，以節(jié)省開發(fā)時(shí)間與成本，為此藍(lán)牙射頻模塊就成為非常重要的一項(xiàng)零組件。
藍(lán)牙射頻模塊一方面要夠便宜，才可能快速普及，另一方面也要夠小巧，才能適用于所有的需求裝置上，目前專家推估射頻模塊的成本必須低于5美元才能普及，而各家公司也正加緊將射頻模塊設(shè)計(jì)地更精小、更便宜中。
四、藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用
藍(lán)牙由于具有1-2Mbps、10-100公尺的無線通訊能力，因此藍(lán)牙技術(shù)可以舒緩若干問題，例如可以直接利用藍(lán)牙的高速數(shù)據(jù)傳輸率來傳輸語音，等于是把藍(lán)牙通訊當(dāng)成無線電話的功能。
另外對(duì)于小公司、小環(huán)境等，也可以省去布設(shè)實(shí)質(zhì)線路的成本，以及后續(xù)線路維護(hù)的困擾。還有藍(lán)牙可以指定隔絕與通行的通信功能，也等于可以建立無線的LAN環(huán)境、小族群通訊環(huán)境。
五、藍(lán)牙技術(shù)的展望
（一）藍(lán)牙收發(fā)話器對(duì)健康的好處。由于手機(jī)有高功率的電磁波，據(jù)報(bào)導(dǎo)證實(shí)電磁波會(huì)對(duì)人體造成傷害，所以有了藍(lán)牙，你將可以把一個(gè)小小的藍(lán)牙附件裝在你的大哥大， 然后把收發(fā)話器戴在你的耳朵(由于藍(lán)牙應(yīng)用的是低功率，所以不會(huì)對(duì)人體有任何傷害)。準(zhǔn)備好了以后，你就把你的大哥大放在口袋里講電話，不必把電話緊貼的臉，甚至按下收發(fā)話器上的按鈕就可以直接接聽來電。
（二）比一般傳統(tǒng)式紅外線傳輸更快，且不用對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)傳輸端口成一直線。藍(lán)牙科技在傳輸方面的好處就是，它能夠允許兩個(gè)裝置，在不排成一直線的狀態(tài)下，還能夠以無線的方式傳送數(shù)據(jù)。不像紅外線傳輸最大的缺點(diǎn)是， 你必須對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)傳輸端口成一直線才有辦法傳送數(shù)據(jù)。藍(lán)牙傳輸甚至無視于墻壁、口袋、或公文包的存在而可以順利進(jìn)行。藍(lán)牙的數(shù)據(jù)傳輸速度比紅外線傳輸還要快，每秒鐘高達(dá)1MB。
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（三）手表可自動(dòng)對(duì)時(shí)間，無線下載Mp3。只要將來手表有內(nèi)建藍(lán)牙且有Mp3撥放功能，這樣一來將可自動(dòng)設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，且可很方便的隨時(shí)從計(jì)算機(jī)傳輸歌曲。
（四）其它還有很多很多，只要現(xiàn)在是要接線的，都有可能會(huì)被藍(lán)牙所應(yīng)用。藍(lán)牙技術(shù)一旦普及，相信對(duì)通訊方式、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生活方式等都會(huì)有巨幅的沖擊，甚至很難想象沖擊的程度。不過就現(xiàn)階段而言，藍(lán)牙可能帶來的便利卻是可以想象的，各位可以想象家里安裝一個(gè)藍(lán)牙收發(fā)基地臺(tái)，家中的計(jì)算機(jī)、電話、傳真機(jī)都不用實(shí)際接線，就可以互通或連外。在公司內(nèi)外務(wù)人員趕時(shí)間，只要在藍(lán)牙收發(fā)范圍內(nèi)都可以傳送數(shù)據(jù)，例如咖啡廳、車站等都可以。此外倉(cāng)庫(kù)的盤點(diǎn)盤查，只要帶個(gè)PDA，倉(cāng)庫(kù)內(nèi)設(shè)有藍(lán)牙基地臺(tái)，馬上可以跟全省各地的倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行盤點(diǎn)加總，當(dāng)然，藍(lán)牙基地臺(tái)后面有接往Internet，或是以公司專線，或VPN方式連接。另外數(shù)字相機(jī)拍完的相片，只要接近筆記型計(jì)算機(jī)就可以回傳，省去記憶卡的插拔，既有計(jì)算機(jī)外設(shè)裝置也都可以無線化，無線打印機(jī)、無線鍵盤、鼠標(biāo)、搖桿。還有家中、公司都設(shè)有藍(lán)牙基地臺(tái)，則一支具有藍(lán)牙功能的手機(jī)，在家就可以跟居家無線電話一樣使用，而且是付居家電話費(fèi)，在公司則變成自己的辦公分機(jī)，公司替您付電話費(fèi)，而在外出時(shí)就跟一般行動(dòng)手機(jī)一樣使用，這樣真正落實(shí)一人一機(jī)終生用的理想，這種方式也被人稱為三合一電話，即是居家、辦公、行動(dòng)電話三者合一。
六、結(jié)束語
藍(lán)牙技術(shù)一定會(huì)飛速發(fā)展，但仍然有一些應(yīng)用的細(xì)節(jié)問題需要解決，如相鄰設(shè)備之間為防止信息誤傳和被截取，必須要用戶提前設(shè)置對(duì)應(yīng)頻段等，嚴(yán)重影響藍(lán)牙技術(shù)產(chǎn)品面市的速度。但相信隨著一個(gè)不斷完善的發(fā)展過程，藍(lán)牙技術(shù)會(huì)為我們的未來家居和辦公帶來不僅僅是方便一點(diǎn)的革命。
參考文獻(xiàn)
[1]Nathan J.Muller Bluetooth Demystified（影印本）.人民郵電出版社。
[2]金純，許光辰，孫睿. 藍(lán)牙技術(shù). 電子工業(yè)出版社。
【關(guān)鍵詞】無線網(wǎng)；通信系統(tǒng)；傳輸技術(shù)
1引言
近些年，我國(guó)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和視頻業(yè)務(wù)等通信業(yè)務(wù)有了很大的提升，人們的生活和生產(chǎn)中信息數(shù)據(jù)的傳遞的需求也不斷的提高。所以，必須加強(qiáng)通信工程的建設(shè)，并對(duì)傳輸技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析，從而為人們的生活和生產(chǎn)提供良好的通信服務(wù)。在通信工程中，傳輸技術(shù)占據(jù)著非常重要的地位，隨著通信工程的普及和移動(dòng)信息設(shè)備的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)是一個(gè)必須要解決的問題，需要通過對(duì)傳輸技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析，找出傳輸技術(shù)未來的發(fā)展方向。
2分析無線通信技術(shù)
在當(dāng)前社會(huì)中，無線通信技術(shù)是一種能為個(gè)人手持設(shè)備（如PDA、手機(jī)）、電腦等終端提供無線接入網(wǎng)絡(luò)的方式，應(yīng)用無線傳輸網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的方法使終端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)互相連接，為用戶提供方便的無線通信服務(wù)。在無線通信技術(shù)中，不僅可以幫助用戶訪問網(wǎng)絡(luò)中的電子郵件、提供Web以及流式媒體的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，還能為用戶提供基于無線訪問寬帶互聯(lián)網(wǎng)的支持，使人們更便捷地上網(wǎng)瀏覽消息，發(fā)揮積極的應(yīng)用價(jià)值。
3無線通信系統(tǒng)中應(yīng)用傳輸技術(shù)的特點(diǎn)
3.1傳輸產(chǎn)品體積較小
現(xiàn)階段，隨著信息化技術(shù)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，傳輸?shù)漠a(chǎn)品的體積正在不斷地縮小，例如，通信工程延伸出來的一些產(chǎn)品的體積在不斷地縮小，在體積縮小的同時(shí)，傳輸產(chǎn)品的靈活性逐漸有了提高，傳輸產(chǎn)品體積的縮小減小了產(chǎn)品占據(jù)的空間，為人們?cè)谑褂脗鬏敭a(chǎn)品的同時(shí)帶來了很大的便利，也降低了生產(chǎn)傳輸產(chǎn)品的成本。而且體積小的傳輸產(chǎn)品還具有較高的性價(jià)比，傳輸產(chǎn)品通過點(diǎn)和點(diǎn)之間的傳輸，給通信工程的發(fā)展創(chuàng)造了便利的條件。
3.2傳輸設(shè)備呈現(xiàn)一體化
通過對(duì)傳輸產(chǎn)品的傳輸效率和速度進(jìn)行分析，傳輸設(shè)備的一體化進(jìn)程可以為監(jiān)管提供非常有效的便捷條件。在一體化的傳輸設(shè)備中，相關(guān)管理工作人員能使用一些備用設(shè)備對(duì)信號(hào)進(jìn)行傳輸，這樣可以有效地提高傳輸產(chǎn)品的便捷性。利用SDH技術(shù)將接口板卡和傳輸產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)合，能提高傳輸設(shè)備的傳輸信息的效率，特別是使用分插技術(shù)時(shí)，不僅可以對(duì)傳輸產(chǎn)品中的電路進(jìn)行靈活性的分配，而且對(duì)整體局域網(wǎng)的建設(shè)也有很大的幫助。
3.3傳輸設(shè)備具有多樣化功能
由于傳輸信息的產(chǎn)品的體積非常小，在體積小這個(gè)基礎(chǔ)上，一臺(tái)傳輸產(chǎn)品設(shè)備上聚集了很多獨(dú)立的設(shè)備具有的功能[1]，很大程度地減少了這些獨(dú)立設(shè)備對(duì)光纖的占有數(shù)量和規(guī)模，從而提高了傳輸信息的線路的使用效率。傳輸產(chǎn)品多樣化的功能讓傳輸技術(shù)的質(zhì)量和價(jià)值都有高效的體現(xiàn)，同時(shí)也為傳輸產(chǎn)品的用戶提供了一個(gè)非常便利的應(yīng)用。
4無線通信系統(tǒng)中關(guān)鍵傳輸技術(shù)的種類
4.1MIMO技術(shù)
MIMO技術(shù)主要是利用多個(gè)天線實(shí)現(xiàn)多發(fā)和多收的目的，天線數(shù)量越多，信道的容量也就越大，通過技術(shù)的應(yīng)用可以使信道的傳輸?shù)目煽啃源蟠筇岣撸⑶沂剐诺赖娜萘恳驳玫竭M(jìn)一步的提升，有效降低誤碼率。目前，MIMO的相關(guān)理論已不斷成熟，國(guó)內(nèi)外很多機(jī)構(gòu)都專門建設(shè)了研究MIMO技術(shù)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，例如，在我國(guó)的東南大學(xué)和北京郵電大學(xué)就有專門的實(shí)驗(yàn)室。我國(guó)對(duì)這種技術(shù)的研究也是源于20世紀(jì)末，截至2007年，我國(guó)自主MIMO技術(shù)的項(xiàng)目就有30多個(gè)，國(guó)家在啟動(dòng)863計(jì)劃后，先后有十幾家高校和企業(yè)參與到了這個(gè)計(jì)劃中。
4.2OFDM技術(shù)
OFDM技術(shù)可以有效地克服信道頻率的選擇性衰落，其實(shí)是一種多載波調(diào)制。這個(gè)技術(shù)的使用原則是把信道分成多個(gè)正交子信道，然后再把高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行的低速字?jǐn)?shù)據(jù)流，再分別調(diào)制到子信道上進(jìn)行傳輸。眾所周知，子信道上的信號(hào)貸款必然小于信道的相關(guān)帶寬，所以可以把每一個(gè)子信道都看成是一個(gè)平淡的衰落信道，在OFDM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)中，其本質(zhì)是和交織、糾錯(cuò)編碼結(jié)合在一起[2]。
4.3自適應(yīng)傳輸技術(shù)
自適應(yīng)傳輸技術(shù)可以根據(jù)不同的環(huán)境、業(yè)務(wù)需求等對(duì)傳輸?shù)哪Ｊ?、功率和帶寬等進(jìn)行有效地改變，這樣不但保證了傳輸?shù)馁|(zhì)量，而且也提高了對(duì)信道的使用效率。自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)的模型圖如圖1所示。
5傳輸技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用探究
5.1長(zhǎng)途干線網(wǎng)中對(duì)傳輸技術(shù)的應(yīng)用
在長(zhǎng)途干線網(wǎng)的早期使用的是SDH，即同步數(shù)字系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，傳輸技術(shù)使用的用戶逐漸增加，由于SDH在進(jìn)行長(zhǎng)途信息的傳輸過程中，+MSC的間距相比較來說都比較大，所以在長(zhǎng)途干線網(wǎng)中使用同步數(shù)字體系的成本比較高，而且不僅成本較高，使用同步數(shù)字體系的傳輸產(chǎn)品的各個(gè)方面都有很高的要求。為了解決上述的傳輸問題，技術(shù)人員往往會(huì)將WDM系統(tǒng)和SDH系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，這種二者結(jié)合的方式不僅沒有對(duì)傳輸產(chǎn)品的硬件進(jìn)行改變，而且還增加了傳輸設(shè)備的容量。通過ASON系統(tǒng)和DWDM系統(tǒng)之間進(jìn)行組合的方式，能把二者的優(yōu)勢(shì)有效地發(fā)揮出來，而且還能有效地提高整體網(wǎng)絡(luò)的功能。由于ASON系統(tǒng)有單節(jié)交叉等方面的特點(diǎn)，所以使用ASON系統(tǒng)不僅能增加容量，還能增加靈活性。
5.2本地骨干網(wǎng)中對(duì)傳輸技術(shù)的應(yīng)用
通過對(duì)本地骨干網(wǎng)的研究分析，我們可以看出目前傳輸技術(shù)在本地骨干網(wǎng)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在：通過智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和同步數(shù)字系統(tǒng)等一些先進(jìn)的傳輸技術(shù)在本地骨干網(wǎng)中的應(yīng)用，很大程度地推動(dòng)了我國(guó)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展[2]，促進(jìn)了我國(guó)通信工程中資源的高效使用。因?yàn)楸镜毓歉删W(wǎng)的容量較小，因此，在進(jìn)行信息傳輸時(shí)只能傳輸一些容量較小的信息，這是本地骨干網(wǎng)最大的缺點(diǎn)。在本地骨干網(wǎng)中，傳輸技術(shù)有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，即不僅具有很好的性價(jià)比，而且傳輸信號(hào)的效果也非常好。所以在進(jìn)行短距離的信號(hào)傳輸時(shí)，傳輸技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛。
5.3無線傳輸中傳輸技術(shù)的作用
無線傳輸在傳輸信號(hào)時(shí)采用的是電磁波形式。在傳輸信號(hào)的方法中，無線傳輸?shù)某杀臼亲畹偷模⑶覠o線傳輸?shù)倪\(yùn)行過程也相對(duì)比較穩(wěn)定。把無線傳輸技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)結(jié)合在一起，可以形成一種無線監(jiān)控系統(tǒng)，無線監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)的信號(hào)之間的傳輸和監(jiān)控的工作。同時(shí)，利用無線監(jiān)控系統(tǒng)還能建立起便捷的視頻數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，無線傳輸技術(shù)不僅能提高傳輸技術(shù)的擴(kuò)展性，還具有十分高效的擴(kuò)展性。
6應(yīng)用效益分析
基于傳輸技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)無線通信終端系統(tǒng)，確保設(shè)計(jì)的無線通信終端是應(yīng)用無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，不僅能確保設(shè)計(jì)好的終端設(shè)備為一些便攜式電子產(chǎn)品提供無線接入的功能，也可以滿足人們隨時(shí)隨地上網(wǎng)的需求，使設(shè)計(jì)好的無線通信終端能夠擁有更多的用戶群?；趥鬏敿夹g(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)無線通信終端，可以有效地?cái)U(kuò)大無線通信的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，并且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)城市的信號(hào)覆蓋。同樣，基于傳輸技術(shù)設(shè)計(jì)無線通信終端，也可以在手持終端以及增值業(yè)務(wù)中大量應(yīng)用該技術(shù)，以發(fā)揮其積極的影響以及社會(huì)應(yīng)用效益。
7結(jié)語
總而言之，通過對(duì)傳輸技術(shù)和通信工程進(jìn)行全面的研究和分析，可以發(fā)現(xiàn)傳輸技術(shù)在通信工程中的發(fā)展會(huì)逐漸走向多樣性和多元化的道路。當(dāng)傳輸技術(shù)出現(xiàn)多元化的發(fā)展時(shí)，會(huì)提高通信工程中一些相關(guān)傳輸設(shè)備的使用性能和效率。同時(shí)多樣性的傳輸技術(shù)能讓通信工程中的信號(hào)傳輸和網(wǎng)絡(luò)的連接變得更加便捷和穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)通信工程的有效、可靠和穩(wěn)定的運(yùn)行。在通信工程中傳輸設(shè)備體積比較小的基礎(chǔ)上[3]，逐漸把很多獨(dú)立設(shè)備具有的功能進(jìn)行了集中，這樣不僅能提高傳輸線路的使用效率，還減少了傳輸信號(hào)的成本，同時(shí)傳輸技術(shù)多樣化的發(fā)展趨勢(shì)，也對(duì)傳輸設(shè)備的功能進(jìn)行了增加，從而提高了傳輸設(shè)備相關(guān)業(yè)務(wù)的能力。
【參考文獻(xiàn)】
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關(guān)鍵詞 嵌入式系統(tǒng);局域網(wǎng);無線傳輸
中圖分類號(hào)TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708(2010)31-0245-02
0 引言
目前,嵌入式系統(tǒng)的各種成熟的產(chǎn)品都已經(jīng)廣泛應(yīng)用于家電、通信、工業(yè)控制等領(lǐng)域。目前,應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域諸如信息電器、移動(dòng)計(jì)算設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、工控、仿真、醫(yī)療儀器等。此外,隨著Internet用戶的不斷增多,嵌入式系統(tǒng)今后的發(fā)展無疑要面向系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。隨著數(shù)字化通信,數(shù)字化家電和控制領(lǐng)域等巨大需求的牽引下,嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展如火如荼,伴隨著集成程度的不斷提高,嵌入式系統(tǒng)已愈加趨于智能化,開發(fā)嵌入式智能系統(tǒng)必然是未來嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的方向。
本論文主要針對(duì)目前研究廣泛的局域網(wǎng)無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),利用嵌入式技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì),以期實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸,并以此和廣大同行分享。
1 局域網(wǎng)無線傳輸嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)為一個(gè)時(shí)分信道的局域無線通信系統(tǒng),由若干終端(公共信息終端機(jī))和一個(gè)中心站(公共信息服務(wù)器)組成。每個(gè)終端只與中心站進(jìn)行點(diǎn)與點(diǎn)通信。
中心服務(wù)器可以采用性能較高的32位CPU/MPU,可以使用鍵盤輸入和LCD接口;有豐富的I/O資源,比如USB,Ethernet接口。用戶可以通過TCP/IP和別的主機(jī)或Internet聯(lián)網(wǎng)。中心服務(wù)器具備較大的信道容量,并且有良好的擴(kuò)充性。中心服務(wù)器的發(fā)射功率,靈敏度,通信速率與無線收發(fā)模塊有關(guān)。用戶終端采用智能電源管理技術(shù),具備較低的功耗和較小的體積。系統(tǒng)的框圖如圖1所示。
圖1系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖
在本系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中,無線終端對(duì)處理速度有嚴(yán)格的需求,僅靠單DSP系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)超大運(yùn)算量的要求,尤其是在運(yùn)算量大,處理復(fù)雜,數(shù)據(jù)吞吐量也很大的情況,必須采用實(shí)時(shí)性強(qiáng)、精度高和具備高數(shù)據(jù)吞吐量連接網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模并行處理系統(tǒng)。在本系統(tǒng)中采用DSP并行處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。它是一種可重構(gòu)的、可擴(kuò)展的通用系統(tǒng),一方面,可以通過靈活的軟件編程來適應(yīng)處理問題的變化和算法的發(fā)展;另一方面, 可以通過簡(jiǎn)單的硬件擴(kuò)展來適應(yīng)處理規(guī)模的變化。
1.2 并行DSP處理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
目前的嵌入式系統(tǒng)開發(fā),許多并行處理系統(tǒng)采用共享總線來實(shí)現(xiàn)一種共享存儲(chǔ)器通信機(jī)制。這種共享存儲(chǔ)器通信機(jī)制雖然仍被用來實(shí)現(xiàn)處理器間的數(shù)據(jù)傳輸,但是卻已經(jīng)慢慢顯露出它的不足。只要系統(tǒng)中處理器的數(shù)目不是太多,整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量不會(huì)受到太大的影響。然而,今天的大多數(shù)處理器(如SHARC)都是單周期機(jī)制,即對(duì)存儲(chǔ)器的存取都發(fā)生在一個(gè)時(shí)鐘周期,這樣,處理器都連接到一個(gè)共享存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中,勢(shì)必存在著總線競(jìng)爭(zhēng)問題,存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)吞吐量受到很大的影響。
為了解決上述問題,在本論文中,通過一種稱為“初級(jí)/次級(jí)”總線網(wǎng)絡(luò)的思想可以緩解這種總線競(jìng)爭(zhēng)。在該系統(tǒng)中,先由一個(gè)背板總線作為初級(jí)總線體系,DMA控制器及FIFO構(gòu)成的橋接電路使初級(jí)總線和次級(jí)總線彼此分離,每個(gè)次級(jí)總線都與系統(tǒng)中的一部分DSP處理器及存儲(chǔ)器相連,這部分DSP之間通過次級(jí)總線形成相鄰的模式,彼此通信只需要通過次級(jí)總線,不用影響初級(jí)總線和其他次級(jí)總線,從而緩解了對(duì)共享總線的競(jìng)爭(zhēng)。在該并行處理系統(tǒng)中,位于初級(jí)總線上的某個(gè)處理器發(fā)起一次數(shù)據(jù)傳輸操作,這里假定初級(jí)總線和次級(jí)總線的數(shù)據(jù)吞吐量是不同的,橋接電路起到了數(shù)據(jù)緩沖的作用。
2 嵌入式系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)
由于該局域網(wǎng)無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采用uClinux 操作系統(tǒng)管理系統(tǒng)的資源,相對(duì)于傳統(tǒng)的單片機(jī),更類似一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),具有更強(qiáng)的性能和不同于傳統(tǒng)單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)方法,其軟件結(jié)構(gòu)包括加載程序、uClinux內(nèi)核、系統(tǒng)調(diào)用接口和應(yīng)用程序。
加載程序負(fù)責(zé)在加電后對(duì)微處理器進(jìn)行必要的硬件設(shè)置,初始化內(nèi)存,并把uClinux 內(nèi)核映像從Flash 中復(fù)制到內(nèi)存,把控制權(quán)交給內(nèi)核,使內(nèi)核運(yùn)行,最終使應(yīng)用程序運(yùn)行。uClinux內(nèi)核作為應(yīng)用程序控制系統(tǒng)硬件的接口,提供應(yīng)用程序?qū)τ布拈g接訪問,在具體設(shè)計(jì)中,對(duì)微處理器中內(nèi)置A/D 轉(zhuǎn)換器的操作、對(duì)鍵盤的操作以及對(duì)LCD的操作由在uClinux下編寫的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序完成,這些驅(qū)動(dòng)被編譯進(jìn)uClinux 的內(nèi)核。
基于μClinux應(yīng)用系統(tǒng)工作時(shí),首先對(duì)CPU初始化,接著進(jìn)行操作系統(tǒng)初始化,主要任務(wù)控制塊初始化(TCB),TCB優(yōu)先級(jí)表初始化;空任務(wù)的創(chuàng)建;新任務(wù)創(chuàng)建,并可在新創(chuàng)建的任務(wù)中在創(chuàng)建其他的新任務(wù),最后調(diào)用OSSTART()函數(shù)啟動(dòng)多任務(wù)調(diào)度。
3 結(jié)論
本文對(duì)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)進(jìn)行了初步的探索,設(shè)計(jì)了一種運(yùn)用DSP和嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中移植的方法來實(shí)現(xiàn)的局域無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),該系統(tǒng)可以應(yīng)用在電力監(jiān)控、電力抄表、導(dǎo)盲、氣象監(jiān)測(cè)、工業(yè)控制、金融無線交易系統(tǒng)、交通圖像實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、煤礦安全系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域,具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值,因而是值得推廣的,同時(shí)這些研究也為后續(xù)的研究工作打下了必要的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1]唐偉,張建波,范文賓.基于GPRS技術(shù)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電力系統(tǒng)通信,2004(11):38-40.
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集，J2ME，TC65，GPRS
0引言
無線數(shù)據(jù)采集目前廣泛應(yīng)用在電力自動(dòng)抄表、水文氣象監(jiān)測(cè)、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、交通、安防等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，傳統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)采集終端多采用GSM網(wǎng)絡(luò)收發(fā)短信來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無線傳輸，隨著GPRS網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸終端也開始得到大量應(yīng)用。
為此本文設(shè)計(jì)了基于TC65的GPRS遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)采集終端，采用 ATmega128單片機(jī)來采集數(shù)據(jù)，Siemens公司的TC65 GPRS無線通信模塊來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸。
1GPRS和J2ME概述
GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)稱，是通過在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)硬件的基礎(chǔ)上增加了SGSN（GPRS服務(wù)支持結(jié)點(diǎn)），GGSN（GPRS網(wǎng)關(guān)支持結(jié)點(diǎn)），PCU（分組控制單元）三個(gè)主要的組件，通過軟件升級(jí)來實(shí)現(xiàn)。它采用了分組交換的傳輸模式，用戶只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才獨(dú)占無線信道，從而大大提高了資源的利用率。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸速率高，可以提供115Kbit/s的傳輸速率，GSM只有9.6kbit/s。由于GPRS網(wǎng)絡(luò)，只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時(shí)才占用信道，可以按流量或包月等方式來收取，大大降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀?。GPRS支持因特網(wǎng)上應(yīng)用最廣泛的IP協(xié)議和X.25協(xié)議，能提供Internet和其它分組網(wǎng)絡(luò)的全球性無線接入，方便用戶組網(wǎng)需要。
J2ME（Java 2 Platform，Micro Edition），又稱為Java微型版，是Sun公司專門為滿足移動(dòng)終端設(shè)備而設(shè)計(jì)的。Java技術(shù)具有開放性、安全性和跨平臺(tái)性的優(yōu)點(diǎn)，不同設(shè)備廠商的設(shè)備可以更好兼容。
在工業(yè)控制中利用J2ME技術(shù)，不但可以實(shí)現(xiàn)嵌入式環(huán)境中基于服務(wù)級(jí)的互操作，而且可以使系統(tǒng)靈活可靠，降低開發(fā)難度，與傳統(tǒng)的開發(fā)手段相比：
1）有利于節(jié)省開發(fā)成本。
2）易于開發(fā)維護(hù)，可以根據(jù)需要及時(shí)對(duì)終端的軟件系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程升級(jí)維護(hù)。
3）代碼重用，通過Java虛擬機(jī)可以產(chǎn)生一種結(jié)構(gòu)中立的目標(biāo)文件，可以在多種設(shè)備上運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了“一次編程，到處可用” 。論文參考網(wǎng)。
2數(shù)據(jù)終端硬件設(shè)計(jì)
2.1系統(tǒng)的整體構(gòu)成
2.2數(shù)據(jù)采集終端設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)采集主要通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)選用ATmega128。ATMEGA128是AVR8位RISC系列微控制器，工作頻率最快可達(dá)到16MHZ，有兩個(gè)USART口，53個(gè)通用I/O口，128K的內(nèi)置FLASH存儲(chǔ)器，在設(shè)計(jì)上采用低功耗的CMOS技術(shù)，并在軟件上有效地支持C高級(jí)語言，能夠作為嵌入式操作系統(tǒng)的嵌入式處理器。
數(shù)據(jù)通過RS485總線，經(jīng)過RS485/232轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)ATMEGA128，ATMEGA128再將數(shù)據(jù)通過RS232串口0傳送到無線通信模塊，由無線通信模塊進(jìn)行打包處理后，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
2.3數(shù)據(jù)傳輸終端設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)傳輸通過TC65模塊實(shí)現(xiàn)。TC65模塊是Siemens公司設(shè)計(jì)的一款基于GSM/GPRS引擎的無線通信模塊，主要工作于900MHZ和1800MHZ兩種頻率。帶有十個(gè)通用接口，兩個(gè)串口以及語音模塊，為用戶提供了1.7MBFlash和400KBRAM，內(nèi)置JAVA虛擬機(jī)和TCP/IP協(xié)議棧，通過J2ME平臺(tái)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，通過TCP/IP協(xié)議傳輸采集數(shù)據(jù)，可通過OTA（OverTheAir）進(jìn)行遠(yuǎn)程軟件升級(jí)。
電源電路圖如圖2所示：
TC65模塊工作的電壓范圍是+3.2—4.5V，在數(shù)據(jù)通信的過程中它還會(huì)產(chǎn)生2A的峰值電流,會(huì)產(chǎn)生0.35的電壓損失,所以電源電壓一般選用典型值3.8V。LM2596 開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出3A 的驅(qū)動(dòng)電流，輸出電壓
==3.8V
TC65的基帶處理器集成了符合ISO8716 IC卡標(biāo)準(zhǔn)的SIM接口，可以通過板到板連接器連到外部SIM卡座，其硬件連接電路圖如圖3所示：
TC65作為一個(gè)DCE使用，ASC0為8線串行接口，是TC65模塊AT指令控制接口，同時(shí)也是Java程序下載接口。在Java運(yùn)行模式下ASC0作為RS-232接口可進(jìn)行程序調(diào)試。系統(tǒng)采用了MAX3237E芯片來實(shí)現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換。
3數(shù)據(jù)采集終端軟件設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)采集終端軟件設(shè)計(jì)主要從兩個(gè)方面來考慮：儀表數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)通過突出TC65GPRS遠(yuǎn)程無線網(wǎng)路發(fā)送到監(jiān)控中心。
3.1數(shù)據(jù)采集終端軟件設(shè)計(jì)
ATmega128串口USART1負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，通過串口USART0傳輸?shù)絋C65數(shù)據(jù)傳輸模塊。
開始采集數(shù)據(jù)時(shí)，通過TC65發(fā)送指令，ATmega128根據(jù)接收到的指令將數(shù)據(jù)發(fā)送到TC65,然后通GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。論文參考網(wǎng)。程序部分代碼如下：
void ringrx()
{
unsigned char tr; unsigned char i;
for(i=0;i<16;i++)
{
if(rx_counter0>1)
{
if(getchar()=='T')
{
if(getchar()=='I')
{
tr=PINA; tr&=0x07;
printf('ATE0 '); printf('ATH ');
printf('AT+CMGR=1 ');
readdata();
…
}; };
};
};
}
3．2 TC65數(shù)據(jù)傳輸終端軟件設(shè)計(jì)
TC65數(shù)據(jù)傳輸終端將數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送到服務(wù)器，服務(wù)器端通過Internet訪問遠(yuǎn)程采集到的數(shù)據(jù)。在小批量數(shù)據(jù)采集應(yīng)用，例如無線監(jiān)控系統(tǒng)中，可以將數(shù)據(jù)傳送到個(gè)人手機(jī)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。此時(shí)手機(jī)可以直接發(fā)送短信控制TC65無線模塊。論文參考網(wǎng)。因此TC65數(shù)據(jù)傳輸終端軟件設(shè)計(jì)充分利用JAVA多線程的特點(diǎn)，根據(jù)終端功能設(shè)計(jì)要求及軟件程序設(shè)計(jì)需要，程序包括以下幾個(gè)線程:短信息處理線程、數(shù)據(jù)采集線程、GPRS通信線程。
TC65數(shù)據(jù)傳輸終端主程序流程圖如圖4所示：
短信息處理程序負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)對(duì)TC65遠(yuǎn)程控制；數(shù)據(jù)采集線程負(fù)責(zé)將ATmega128采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到TC65指定緩沖區(qū)；GPRS通信線程負(fù)責(zé)將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心服務(wù)器，主要包括GPRS網(wǎng)絡(luò)連接和收發(fā)數(shù)據(jù)。
TC65無線通信模塊在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的時(shí)候要遵循TCP/IP協(xié)議，IP層和網(wǎng)絡(luò)接入層是通過PPP協(xié)議來實(shí)現(xiàn)。GPRS通信線程流程圖如圖5所示：
TC65數(shù)據(jù)傳輸終端通過PPP協(xié)議實(shí)現(xiàn)GPRS網(wǎng)絡(luò)連接，可以一直在線，連接成功獲取IP地址后就可以和服務(wù)器端通過HTTPS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。
4結(jié)束語
本文提出了基于TC65的GPRS遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸終端設(shè)計(jì)。結(jié)合了J2ME和GPRS網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，系統(tǒng)適用性強(qiáng)，而且運(yùn)營(yíng)成本也比較低，適合我國(guó)的基本國(guó)情，將在遠(yuǎn)程無線通信領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】無線傳輸 溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，糧食的生產(chǎn)是促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)正常發(fā)展的根本所在，其不僅屬于經(jīng)濟(jì)問題的范疇，同時(shí)也屬于政治問題。在國(guó)家中為了保證糧食存放的安全性，其庫(kù)存數(shù)量要能夠滿足國(guó)家全年使用數(shù)量的75%，在我國(guó)由于人口眾多，因此糧食的庫(kù)存量相當(dāng)龐大。在糧食的儲(chǔ)存過程中為了減少其產(chǎn)生霉變，就需要對(duì)于進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在對(duì)糧倉(cāng)的監(jiān)測(cè)過程中溫度和濕度是重要的內(nèi)容，因此設(shè)計(jì)出遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)有著十分重要的意義。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用范圍的逐漸擴(kuò)大，在糧倉(cāng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中使用無線傳輸技術(shù)有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。使用傳感器對(duì)糧倉(cāng)中溫度值和濕度值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，之后使用驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)通風(fēng)。在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中使用ZigBee技術(shù)進(jìn)行無線傳輸能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的快速傳輸，有效地解決了監(jiān)控系統(tǒng)中存在的布線復(fù)雜和擴(kuò)展能力較差的問題，實(shí)現(xiàn)糧倉(cāng)溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（一）系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
在糧倉(cāng)溫濕度遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中主要包括：溫度和濕度傳感器，ZigBee終端節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器、遠(yuǎn)程服務(wù)器和主機(jī)等各部分，其中傳感器和監(jiān)測(cè)點(diǎn)中的ZigBee終端進(jìn)行有效連接，之后和協(xié)調(diào)器之間進(jìn)行通信連接，在這一過程中，協(xié)調(diào)器和上機(jī)位之間進(jìn)行連接，上機(jī)位為服務(wù)器提供相應(yīng)的服務(wù)，例如能夠?qū)?shù)據(jù)的采集和傳輸進(jìn)行有效控制，并未終端中的數(shù)據(jù)查詢提供數(shù)據(jù)顯示，在系統(tǒng)的末端為遠(yuǎn)程主機(jī)。
（二）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
在系統(tǒng)中包括終端節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器和服務(wù)器三個(gè)部分。其中，終端節(jié)點(diǎn)包括：射頻模塊、供電系統(tǒng)和調(diào)試裝置以及溫濕度傳感器。終端節(jié)點(diǎn)主要對(duì)監(jiān)測(cè)到的糧倉(cāng)內(nèi)的溫度和濕度進(jìn)行有效提取，并按照一定的傳輸原則將數(shù)據(jù)通過傳輸協(xié)議傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器中。協(xié)調(diào)器是由射頻模塊、供電系統(tǒng)和調(diào)試裝置組成，協(xié)調(diào)器主要是對(duì)串口發(fā)送的命令進(jìn)行準(zhǔn)確接收，之后在網(wǎng)絡(luò)中采用廣播的形式發(fā)送數(shù)據(jù)，最后又服務(wù)器接收到溫度和濕度的相關(guān)數(shù)據(jù)。
（三）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
在ZigBee系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)以Z-Stack為基礎(chǔ)，在其結(jié)構(gòu)框架中主要包括：物理層、協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層、控制層以及設(shè)備對(duì)象和應(yīng)用層組成，在不同的層面中主要通過之間的接口進(jìn)行通信連接。Z-Stack是以操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)建而成的，主要使用消息輪訓(xùn)機(jī)制。在系統(tǒng)中要對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行初始化，之后再對(duì) 各個(gè)層面進(jìn)行初始化，此時(shí)整體系統(tǒng)就會(huì)處于低耗狀態(tài)。在進(jìn)行系統(tǒng)的使用過程中，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)共同產(chǎn)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)變模式，對(duì)發(fā)出的指令進(jìn)行執(zhí)行。
1.接口函數(shù)設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)中通過異步接受裝置和數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行使用是將數(shù)據(jù)采集過程中使用的數(shù)據(jù)按照需要進(jìn)行選擇使用，為了保證數(shù)據(jù)使用的方便性，要將異步接受裝置和數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行封裝設(shè)置。
2.事件處理函數(shù)設(shè)計(jì)。首先是利用協(xié)調(diào)器對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，協(xié)調(diào)器對(duì)服務(wù)器串口中發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，之后再將數(shù)據(jù)傳送到終端節(jié)點(diǎn)內(nèi)，最后發(fā)送到服務(wù)器內(nèi)進(jìn)行使用。其次是對(duì)終端節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集任務(wù)的事件進(jìn)行處理。在這一階段中，終端節(jié)點(diǎn)主要是對(duì)糧倉(cāng)中的溫度和濕度產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。
二、后臺(tái)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在糧倉(cāng)溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，后臺(tái)管理位于服務(wù)器的一端。在系統(tǒng)的使用過程中要在服務(wù)器端完成相應(yīng)的系統(tǒng)操作，首先是向協(xié)調(diào)器發(fā)送指令和接受協(xié)調(diào)器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；其次要想網(wǎng)絡(luò)用戶提供相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，為倉(cāng)庫(kù)管理人員提供數(shù)據(jù)查詢的有力條件，使其能夠準(zhǔn)確控制數(shù)據(jù)采集的頻率。在服務(wù)中使用java對(duì)后臺(tái)管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)的使用過程中使用訪問控制的方式，提高系統(tǒng)使用的安全性，在前臺(tái)頁(yè)面中主要包括以下幾個(gè)方面：
（一）登陸，在進(jìn)行系統(tǒng)的訪問過程中要使用已注冊(cè)的用戶名和正確的密碼，只有在進(jìn)入到系統(tǒng)后才能夠進(jìn)行操作。
（二）用戶管理，在使用時(shí)，管理員必須要具有高級(jí)權(quán)限，在此頁(yè)面中能夠進(jìn)行內(nèi)容的添加、修改，從而保證系統(tǒng)使用的合法性。
（三）串口設(shè)置，在該頁(yè)面中主要包括服務(wù)器中的所有串口，在使用時(shí)要保證串口波特率的合適性。
（四）采集控制，其主要是對(duì)糧倉(cāng)中產(chǎn)生的溫度濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。
（五）數(shù)據(jù)查詢，管理員可以利用其進(jìn)行固定時(shí)間段的數(shù)據(jù)查詢，在頁(yè)面和后臺(tái)程序?qū)崿F(xiàn)交互后能夠獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
在進(jìn)行后臺(tái)接口的設(shè)計(jì)過程中，要參照整體設(shè)計(jì)和使用功能規(guī)劃，在后臺(tái)管理過程中主要使用數(shù)據(jù)庫(kù)和串口設(shè)計(jì)方式，同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果繪制出相應(yīng)的圖形，使得監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)一目了然。
三、結(jié)束語
在糧倉(cāng)溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中使用ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)于糧倉(cāng)中的溫濕度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集，解決了系統(tǒng)設(shè)置中存在的諸多問題，綜合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立起了相應(yīng)的后臺(tái)管理系統(tǒng)，為倉(cāng)庫(kù)管理過程中進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)查詢提供了便利。有力的打破了對(duì)管理工作地點(diǎn)的限制。使用該項(xiàng)技術(shù)能夠保證數(shù)據(jù)的正確傳輸，減少溫度和濕度誤差，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低能耗，在今后的使用中，ZigBee遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將得到更加廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
為了上網(wǎng)方便，不得不絞盡腦汁考慮如何在屋內(nèi)走網(wǎng)線；
手機(jī)信號(hào)不好，常常發(fā)生“暫時(shí)無法接通”的情況……
從普通百姓生活中對(duì)通信的需求，到國(guó)家“新一代寬帶無線通信網(wǎng)”重大專項(xiàng)的實(shí)施，都離不開一支支為無線通信事業(yè)默默奉獻(xiàn)的科研團(tuán)隊(duì)。作為其中優(yōu)秀的代表之一，清華大學(xué)以陸建華教授和吳佑壽院士為帶頭人的寬帶無線通信技術(shù)與系統(tǒng)集成創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，以其鮮明的學(xué)術(shù)研究特色和影響深遠(yuǎn)的開發(fā)應(yīng)用，既樹立了我國(guó)建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的團(tuán)隊(duì)范例，也向世人展示了并不遙遠(yuǎn)的數(shù)字時(shí)代圖景一寬帶無線就是未來。
理論創(chuàng)新：多域協(xié)同
圍繞國(guó)際科技發(fā)展前沿和國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展重大需求，瞄準(zhǔn)基礎(chǔ)領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng)新性研究，一向是清華大學(xué)的傳統(tǒng)。2003年，第一批五個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室之一――清華信息科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(簡(jiǎn)稱：清華信息國(guó)家實(shí)驗(yàn)室)籌建，正是基于清華大學(xué)的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)及我國(guó)“信息化帶動(dòng)工業(yè)化”的發(fā)展道路。建設(shè)伊始，“寬帶無線通信理論與技術(shù)”成為重點(diǎn)研究方向之一。
在“985工程”和“211工程”計(jì)劃，以及多項(xiàng)國(guó)家科技計(jì)劃的支持下，該研究方向強(qiáng)化信息技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論研究、技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)，重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)和人才隊(duì)伍培養(yǎng)，以寬帶無線傳輸理論與技術(shù)研究為基礎(chǔ)，通過原創(chuàng)性理論研究和技術(shù)創(chuàng)新，著力系列發(fā)明專利和標(biāo)準(zhǔn)提案，研制開發(fā)出高集成度的片上系統(tǒng)，并積極開拓重大產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，由此形成了“基礎(chǔ)理論研究關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新核心產(chǎn)業(yè)應(yīng)用”的研究團(tuán)隊(duì)。
團(tuán)隊(duì)的研究目標(biāo)是要通過理論和技術(shù)創(chuàng)新，從根本上提高無線頻譜資源利用的有效性，即在滿足服務(wù)質(zhì)量的前提下，最大限度地提高頻譜效率及資源共享系統(tǒng)容量。而傳統(tǒng)的無線通信體系框架基于資源獨(dú)立優(yōu)化模式，系統(tǒng)容量受限，相應(yīng)技術(shù)也受到“邊界效應(yīng)”的制約。
團(tuán)隊(duì)在國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“基于分布式天線的無線通信系統(tǒng)理論及關(guān)鍵技術(shù)研究”中，首次提出了分布式無線通信系統(tǒng)的體系架構(gòu)(DWCS)。它實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)樹形蜂窩結(jié)構(gòu)的扁平化，為提高無線系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量與容量奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，DWCS中的接入距離顯著縮短，功率大大降低，成為解決寬帶無線接入能耗問題、實(shí)現(xiàn)綠色網(wǎng)絡(luò)與終端的關(guān)鍵手段。DWCS相關(guān)研究成果陸續(xù)在通信領(lǐng)域最具影響力的IEEE Communications Magazine等期刊上發(fā)表，成為新型無線通信體系框架研究的主流學(xué)術(shù)思想之一。
DWCS研究引發(fā)了許多基礎(chǔ)性的科學(xué)問題。為從根本上提高無線頻譜資源利用的有效性，系統(tǒng)解決現(xiàn)有技術(shù)的各種“邊界效應(yīng)”對(duì)提高頻譜效率的制約，綜合利用包括空間、頻率，時(shí)間，信號(hào)，功率，終端、網(wǎng)絡(luò)等資源，團(tuán)隊(duì)提出并研究多域協(xié)同寬帶無線通信基礎(chǔ)理論，得到國(guó)內(nèi)外同行高度認(rèn)同，成功獲得“973”計(jì)劃項(xiàng)目資助。
“多域協(xié)同”的核心在于協(xié)同。在古漢語中，“協(xié)”的寫法為“”，右邊表示齊心協(xié)力，左邊的“十”是象形字，表示一種標(biāo)尺?！墩f文解字》提到，“協(xié)，眾之同和也。同，合會(huì)也?！币虼耍瑓f(xié)同是指協(xié)調(diào)多個(gè)不同的資源或者個(gè)體，使它們一致地完成某一目標(biāo)的過程或能力。多域協(xié)同之于寬帶無線通信則是指包括不同無線系統(tǒng)之間，不同資源之間、不同終端設(shè)備之間等的協(xié)同，以期從根本上提高頻譜資源利用的有效性。
多域協(xié)同寬帶無線通信系統(tǒng)框架現(xiàn)已成為“異構(gòu)、泛在、協(xié)同”無線網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，其重要性、前瞻性已得到國(guó)內(nèi)外同行高度認(rèn)同。
學(xué)術(shù)鏈條：學(xué)以致用
團(tuán)隊(duì)在強(qiáng)化基礎(chǔ)創(chuàng)新研究的同時(shí)，堅(jiān)持學(xué)以致用，致力于成果產(chǎn)業(yè)化。近五年來，團(tuán)隊(duì)成員從各自專長(zhǎng)出發(fā)，交叉參與。共同承擔(dān)多項(xiàng)科研項(xiàng)目，逐步形成“基礎(chǔ)理論研究技術(shù)發(fā)明國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)核心片上系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)”的學(xué)術(shù)鏈，初步體現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)效應(yīng)。
在楊知行教授、吳佑壽院士等的領(lǐng)導(dǎo)下，歷時(shí)十年的數(shù)字電視傳輸技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，堪稱這一特色鮮明的學(xué)術(shù)鏈的充分體現(xiàn)。
以數(shù)字電視為代表的廣播電視技術(shù)數(shù)字化，是全球信息革命不可阻擋的新浪潮。作為模擬彩電生產(chǎn)、消費(fèi)的頭號(hào)大國(guó)，這是我國(guó)變大國(guó)為強(qiáng)國(guó)的重大機(jī)遇。數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)中，地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)是最基本的，不僅技術(shù)含量最高，而且受眾最多。更重要的是，地面無線傳輸關(guān)乎國(guó)家安全和民族利益，尤其是在遭遇戰(zhàn)爭(zhēng)、災(zāi)難等緊急情況時(shí)更是動(dòng)員國(guó)民最直接、最可靠的政府喉舌。要保證“永不消逝的電波”和民族產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，就必須研制出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)。
1999年7月，清華大學(xué)與凌訊科技公司聯(lián)合，組建了數(shù)字電視傳輸技術(shù)研發(fā)中心。在學(xué)校“985工程”計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目支持下，在一批前瞻性研究成果的基礎(chǔ)上，借鑒現(xiàn)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過七年艱苦探索和創(chuàng)新研究，原創(chuàng)性地提出了時(shí)域同步的正交頻分復(fù)用數(shù)字傳輸技術(shù)(TDS-OFDM)。這一技術(shù)的關(guān)鍵意義在于，它突破了國(guó)際上的C-OFDM技術(shù)壁壘，并在性能上更優(yōu)越。國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局確認(rèn)了該技術(shù)三項(xiàng)專利――用時(shí)一頻域綜合處理方式解決了同步和數(shù)據(jù)相互獨(dú)立的問題；用PN序列填充技術(shù)取代循環(huán)前綴；用獨(dú)特的循環(huán)PN序列設(shè)置取代了高功率同步導(dǎo)頻。2005年，TDS-OFDM技術(shù)獲得中國(guó)專利金獎(jiǎng)，其相關(guān)研究成果陸續(xù)在無線傳輸領(lǐng)域最具影響力的IEEE Trans，Broadcasting和IEEE Trans Wireless Communications等期刊上發(fā)表。
以TDS-OFDM技術(shù)為基礎(chǔ)，課題組成功研發(fā)了具有完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的地面數(shù)字多媒體／電視廣播傳輸系統(tǒng)(DMB-T)。信息產(chǎn)業(yè)部和廣電總局聯(lián)合推薦該方案，并通報(bào)到國(guó)際電聯(lián)，引起了熱烈反響。這是我國(guó)首次在國(guó)際上宣示我國(guó)數(shù)字電視水平和參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的信心。該技術(shù)主要性能指標(biāo)優(yōu)于國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)水平，獲得2004年北京市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、2005年國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。截止到2000年底，國(guó)內(nèi)已有19個(gè)省市的31個(gè)城市采用DMB-T播出數(shù)字電視節(jié)目，取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益和重大社會(huì)效益。
在DMB-T基礎(chǔ)上，進(jìn)一步融合國(guó)內(nèi)多家方案的優(yōu)點(diǎn)，2006年8月形成了中國(guó)強(qiáng)制性地面數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)標(biāo)DTMB相關(guān)技術(shù)非獨(dú)家授權(quán)國(guó)內(nèi)外11家企業(yè)生產(chǎn)，有力推動(dòng)了地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，取得了重大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在南美國(guó)家數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)遴選的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，均以顯著優(yōu)勢(shì)取勝歐、目標(biāo)準(zhǔn)。
高效多碼率LDPC編譯碼器正交頻分復(fù)用數(shù)字傳輸技術(shù)地面數(shù)字多媒體／電視廣播傳輸系統(tǒng)數(shù)字電視專用芯片“中視一號(hào)”地面數(shù)字電視傳輸國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)率領(lǐng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟推進(jìn)國(guó)標(biāo)“走出國(guó)門”，清華大學(xué)寬帶無線通信技術(shù)與系統(tǒng)集成創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成功地從實(shí)驗(yàn)室的理論設(shè)想進(jìn)入了數(shù)字電視芯片大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段，并最終推動(dòng)數(shù)字電視行業(yè)進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，經(jīng)濟(jì)效益自不待言，更重要的是，它向世界展示了
中國(guó)科技人的自信與優(yōu)秀，既是我國(guó)專利戰(zhàn)略、標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略的成功典型，也是標(biāo)志著我國(guó)電視設(shè)備從“中國(guó)制造”邁向“中國(guó)創(chuàng)造”的一個(gè)里程碑。
數(shù)字電視芯片是團(tuán)隊(duì)在通信SOC領(lǐng)域取得的一項(xiàng)標(biāo)志性成果。此外，基于片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成的多業(yè)務(wù)傳送SOC專用系列芯片，獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)，應(yīng)用于電信、網(wǎng)通、電力、公安，軍隊(duì)等領(lǐng)域，并銷往俄羅斯、南非、印度等21國(guó)。十年磨一劍，清華大學(xué)寬帶無線通信技術(shù)與系統(tǒng)集成創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在實(shí)踐中形成的獨(dú)具特色的學(xué)術(shù)研究鏈，正彰顯了清華大學(xué)從國(guó)家民族根本利益出發(fā)、服務(wù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)的優(yōu)良傳統(tǒng)。
人才集成：1+1＞2
國(guó)家實(shí)驗(yàn)室是我國(guó)科技界的全新事物，不僅要滿足國(guó)家需求做出重大科技創(chuàng)新，還要探索一系列全新機(jī)制。原清華大學(xué)副校長(zhǎng)、清華信息國(guó)家實(shí)驗(yàn)室主任，現(xiàn)天津大學(xué)校長(zhǎng)龔克說“國(guó)家實(shí)驗(yàn)室是根據(jù)新世紀(jì)科技發(fā)展特點(diǎn)和科技創(chuàng)新需求做出的科技體制創(chuàng)新探索。清華信息國(guó)家實(shí)驗(yàn)室更加突出‘集成性’――學(xué)科集成，重大項(xiàng)目和科學(xué)問題集成，隊(duì)伍、項(xiàng)目和平臺(tái)的集成?！?/p>
寬帶無線通信技術(shù)與系統(tǒng)集成創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)特別注重人才集成，其成員都是相關(guān)研究方向優(yōu)秀的專家：
陸建華教授是國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者，“973”項(xiàng)目首席科學(xué)家：
吳佑壽教授是中國(guó)工程院院士，我國(guó)數(shù)字通信開拓者之一，何梁何利獎(jiǎng)獲得者；
楊知行教授是數(shù)字電視專家，兩項(xiàng)國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)獲得者，榮獲“當(dāng)明家”稱號(hào)；
王京教授是清華信息國(guó)家實(shí)驗(yàn)室副主任，重大專項(xiàng)專家，國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)獲得者；
楊華中教授是國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者，集成電路專家；
宋健教授是數(shù)字電視傳輸技術(shù)專家；
周世東教授是國(guó)家“863”-FUTURE計(jì)劃核心成員，教育部新世紀(jì)人才……
清華信息國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的籌建，將這些優(yōu)秀的專家集合在共同的目標(biāo)下。根據(jù)“國(guó)家重大需求”、“科技發(fā)展前沿”和“清華優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)”三結(jié)合的原則，團(tuán)隊(duì)成員結(jié)合自身特長(zhǎng)和研究特點(diǎn)，經(jīng)過合理配置，逐步形成了一個(gè)交叉融合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，共同創(chuàng)新的協(xié)作團(tuán)體，在面向國(guó)家需求和國(guó)際前沿的平臺(tái)上，取得了喜人的成績(jī)――
近五年來，團(tuán)隊(duì)成員交叉合作承擔(dān)“973”項(xiàng)目1項(xiàng)，“973”課題3項(xiàng)，自然科學(xué)基金重點(diǎn)／重大項(xiàng)目5項(xiàng)，“863”重點(diǎn)項(xiàng)目8項(xiàng)，教育部重大科研項(xiàng)目、發(fā)改委產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)，預(yù)研及企業(yè)合作項(xiàng)目近20項(xiàng)。
在國(guó)內(nèi)外期刊和國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上280余篇，其中SCI論文80余篇，在IEEE Trans，CSVT、IEEE Trans Communications、IEEE Trans Wirelass Communications、IEEE Trans，Broadcasting等本學(xué)科最具影響力的期刊上發(fā)表；申請(qǐng)發(fā)明專利120余項(xiàng)，已獲授權(quán)32項(xiàng)；出版專著6部；獲國(guó)家獎(jiǎng)勵(lì)4項(xiàng)、部委獎(jiǎng)勵(lì)5項(xiàng)，等等。
還在探索中的人才集成模式，初步顯示出巨大的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造能力，這也是清華大學(xué)寬帶無線通信技術(shù)與系統(tǒng)集成創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)一個(gè)立足過去、開創(chuàng)未來的里程碑。
無線世界：無限世界
寬帶無線傳輸技術(shù)將作為信息技術(shù)發(fā)展的重要前沿領(lǐng)域，對(duì)重大產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代(如數(shù)字電視)和形成新的產(chǎn)業(yè)生長(zhǎng)點(diǎn)(如移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng))具有重要意義。事實(shí)上，小到尋常百姓家的手機(jī)、電視，網(wǎng)絡(luò)，大到新一代信息網(wǎng)絡(luò)、國(guó)家安全、航空航天，都離不開寬帶無線通信技術(shù)的發(fā)展與保障。
在我國(guó)探月一期工程的相關(guān)技術(shù)研究中，清華大學(xué)寬帶無線通信技術(shù)與系統(tǒng)集成創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成功設(shè)計(jì)了短碼長(zhǎng)，低譯碼門限的LDPC編譯碼器。經(jīng)專家測(cè)試，該編譯碼器在同等條件下比傳統(tǒng)的Viterbi譯碼器有2.5dB的增益，是探月一期工程的創(chuàng)新之一。
專為我國(guó)地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的高效多碼率LDPC編譯碼器，也成功應(yīng)用于無線圖像助警應(yīng)急系統(tǒng)，建立了北京、青島等地的“公安無線視頻傳輸網(wǎng)”。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)清晰度圖像的無線雙向傳輸，在雅典奧運(yùn)火炬接力北京段監(jiān)控、全國(guó)兩會(huì)安全監(jiān)控、長(zhǎng)城3號(hào)反恐演習(xí)等國(guó)家重大項(xiàng)目中，得到了專家一致好評(píng)。
寬帶無線通信技術(shù)研究成果的產(chǎn)業(yè)化，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用到社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，也顯示出更加廣闊的應(yīng)用前景。
在我國(guó)“信息化帶動(dòng)工業(yè)化”的發(fā)展道路上，展現(xiàn)在清華大學(xué)寬帶無線通信技術(shù)與系統(tǒng)集成創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員面前的，是一步步將夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)的美景。雖然邁出每一步都要付出難以想象的艱辛，但執(zhí)著的追求換來了夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)的快樂。
過往的成績(jī)只是提供了繼續(xù)創(chuàng)新的平臺(tái)，團(tuán)隊(duì)成員早已勾勒出下一步努力的方向和目標(biāo)――針對(duì)新一代寬帶無線多媒體接入，高清數(shù)字電視廣播、高速鐵路信息化及空天地一體化網(wǎng)絡(luò)等重大產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，發(fā)展高速大容量無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及系統(tǒng)集成，進(jìn)一步突出發(fā)明創(chuàng)新，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和芯片集成的研究特色，形成系列核心芯片與演示試驗(yàn)系統(tǒng)，完善“理論研究技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)應(yīng)用”的學(xué)術(shù)研究鏈，滿足未來高速大容量高質(zhì)量信息服務(wù)對(duì)寬帶無線通信的需求。
……
心有多大，世界就有多大。
關(guān)鍵詞：無線傳感網(wǎng)絡(luò) 無線傳輸技術(shù) 802.11 ZigBee 藍(lán)牙
中圖分類號(hào)：TN923 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）02-0023-02
1 論文研究背景及意義
步入21世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)以及無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，嵌入式技術(shù)飛速發(fā)展時(shí)期已經(jīng)到來，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了后PC時(shí)代和網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。無線傳感網(wǎng)絡(luò)（Wiress Sensor Networks）由大量的無線傳感器節(jié)點(diǎn)組成，這些節(jié)點(diǎn)的功能可相同或不同，每個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)由核心數(shù)據(jù)處理模塊和控制模塊、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、無線通信模塊和電源模塊等組成。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)依靠各種類型的傳感器來完成采集對(duì)象信息實(shí)時(shí)采集，并將采集信息通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，并送到數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理[1]。
在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，我們有時(shí)需要一種短距離通信技術(shù)、硬件軟件復(fù)雜度低、數(shù)據(jù)傳輸速率低、能耗小、成本低的新興無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，來完成傳感器網(wǎng)絡(luò)采集數(shù)據(jù)的傳輸。
2 國(guó)內(nèi)外無線傳感技術(shù)研究現(xiàn)狀
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)誕生于20世紀(jì)90年代末，開始于美國(guó)軍方用于戰(zhàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)。作為新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外都很重視無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究，IEEE協(xié)會(huì)，歐美很多著名的大學(xué)都大力進(jìn)行傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究與應(yīng)用開發(fā)。在中國(guó)頒布的我國(guó)今后20年重要研究課題的157個(gè)技術(shù)課題中有7項(xiàng)是直接關(guān)系到傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。國(guó)內(nèi)從事無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的大企業(yè)目前為數(shù)不多，小企業(yè)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的勢(shì)頭。北京鼎天軟件有限公司主要從事城市公共安全應(yīng)急指揮系統(tǒng)的建設(shè)。上海電器科學(xué)研究院主要從事智能交通方面的研究。西安華凡科技有限公司，作為無線傳感網(wǎng)絡(luò)解決方案的專業(yè)提供商，為ZigBee技術(shù)在國(guó)內(nèi)的推廣做出了不懈的努力。沈陽東軟、北大青鳥、億陽信通等企業(yè)也在無線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方面有所涉及。
3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)組成，另外，根據(jù)應(yīng)用需求，還可以加上衛(wèi)星定位系統(tǒng)、移動(dòng)通信模塊和可充電電源模塊等，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要特征如下[2]。
（1）可組建規(guī)模很大無線通信網(wǎng)絡(luò)。為了采集到精確的數(shù)據(jù)信息，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集區(qū)域一般都要設(shè)置大量的無線傳感器節(jié)點(diǎn)，數(shù)量有時(shí)甚至可達(dá)成千上萬，甚至多得多。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過大量的傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)采集到大量的信息，有效降低了對(duì)單個(gè)傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集精度標(biāo)準(zhǔn)；整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于存在大量的冗余節(jié)點(diǎn)，增強(qiáng)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)能力；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)容量大，覆蓋面積廣，有利于降低信號(hào)檢測(cè)盲點(diǎn)。（2）網(wǎng)絡(luò)自組織。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)建設(shè)成本低，不需要基站等實(shí)施。節(jié)點(diǎn)的位置也不需要預(yù)先設(shè)置，節(jié)點(diǎn)的位置也不可能固定，是可根據(jù)需要可移動(dòng)的；鄰居節(jié)點(diǎn)之間相互關(guān)系也不能預(yù)先知道，甚至?xí)S機(jī)變化。所以要求無線傳感器節(jié)點(diǎn)能夠自動(dòng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)配置，能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)自組織，根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自主形成能夠轉(zhuǎn)發(fā)采集檢測(cè)數(shù)據(jù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。（3）網(wǎng)絡(luò)具有動(dòng)態(tài)性。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不是一個(gè)固定的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)根據(jù)需求可以不固定；如果節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)異常故障，傳感器節(jié)點(diǎn)就會(huì)自動(dòng)退出傳感器網(wǎng)絡(luò)；也可以接受新的節(jié)點(diǎn)加入到網(wǎng)絡(luò)。所以無線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有動(dòng)態(tài)變化性[3]。（4）多跳無線路由。在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)之間的距離大都在幾十到幾百米，一般節(jié)點(diǎn)只和相鄰網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信。如距離較遠(yuǎn)，則要用路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)[4]。（5）面向應(yīng)用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)一般用來用來采集物理外界多種多樣的信息。而不同的應(yīng)用，對(duì)環(huán)境而言要采集不同的環(huán)境信息，所以需要有多種多樣的傳感器，如溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)信息是緊密結(jié)合應(yīng)用需求的，因此，傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置有著明確的應(yīng)用目的[5]。（6）以數(shù)據(jù)采集為核心。傳感器節(jié)點(diǎn)是采集數(shù)據(jù)的終端節(jié)點(diǎn)，沒有數(shù)據(jù)的采集，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就失去存在的價(jià)值，所以說無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)以數(shù)據(jù)采集為主的網(wǎng)絡(luò)。
4 幾種短距離無線通信技術(shù)應(yīng)用分析
短距離無線通信和長(zhǎng)距離無線通信相比，主要特點(diǎn)如下：
（1）通信距離在幾厘米到幾百米；（2）主要應(yīng)用于室內(nèi)；（3）無線發(fā)射功率在幾u(yù)W到100uW；（4）不需申請(qǐng)無線頻道牌照；（5）高頻操作；（6）使用全向天線和線路板天線；（7）無線發(fā)射器和無線接收器由電池供電。
隨著無線的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化要求逐漸出現(xiàn)在人們的面前。因此各種無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)紛紛被制訂出來。ZigBee、無線局域網(wǎng)（Wi-Fi）、超寬頻（Ultra Wide Band）、近距離無線傳輸（NFC）、藍(lán)牙（Bluetooth）和紅外線數(shù)據(jù)通信IrDA等。
4.1 ZigBee技術(shù)
ZigBee是一種新興的短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要應(yīng)用于近距離無線連接。ZigBee是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，通信范圍從幾十米到幾百米，甚至到幾千米km，還可以進(jìn)行延伸。ZigBee節(jié)點(diǎn)容量有65000個(gè)，每個(gè)相鄰Zigbee節(jié)點(diǎn)之間可實(shí)現(xiàn)相互數(shù)據(jù)傳輸[6]。ZigBee有自己的標(biāo)準(zhǔn)，在很多個(gè)無線傳感器之間相互通信，這些無線傳感器只需很小的能量，通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳輸?shù)搅硪粋€(gè)傳感器。
ZigBee是以IEEE 802.15.4為基礎(chǔ)，即無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（PAN，Personal Area Nerwork），IEEE 802.15.4是IEEE確定的低速無線個(gè)域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層（physical layer，PHY）和介質(zhì)訪問層（medium access control layer，MAC）。ZigBee可工作在2.4GHz（全球流行）、868MHz（歐洲流行）和915MHz（美國(guó)流行）3個(gè)頻段上，分別具有最高250Kbit/s、20Kbit/s和40Kbit/s的傳輸速率。
4.2 Wi-Fi（IEEE802.11）
Wireless Fidelity的縮寫Wi-Fi，即無線高保真。與藍(lán)牙技術(shù)相似，主要用在辦公室和家庭中使用的近距離無線通訊技術(shù)，它為用戶提供了無線的寬帶互聯(lián)網(wǎng)訪問。Wi-Fi可為用戶提供戶電子郵件訪問、Web和流式媒體訪問。Wi-Fi在2.4Ghz頻段工作，所支持的速度最高達(dá)54Mbps。另外還有兩種802.11空間的協(xié)議，包括802.11a和802.11b。它們也是公開使用的，但802.11G在世界上最為常用。
Wi-Fi技術(shù)主要有以下優(yōu)勢(shì)：
（1）覆蓋范圍廣。藍(lán)牙技術(shù)的覆蓋半徑大約只有10米左右，Wi-Fi可達(dá)100米。目前最新的Wi-Fi交換機(jī)能夠把覆蓋范圍從100米擴(kuò)大到6.5公里。（2）通信速度塊。Wi-Fi無線數(shù)據(jù)通信質(zhì)量不是很高，有待進(jìn)一步改進(jìn)。安全性較差，但數(shù)據(jù)傳輸速度快，可達(dá)54Mbps。（3）進(jìn)入Wi-Fi技術(shù)領(lǐng)域的要求不高。只需要在商場(chǎng)、車站、酒店、機(jī)場(chǎng)等人員集中地設(shè)置接入"熱點(diǎn)"，就可使熱點(diǎn)覆蓋范圍的移動(dòng)通信設(shè)備接入因特網(wǎng)。
4.3 超寬帶通信UWB
超寬帶無線技術(shù)UWB（ultra wideband）使用1GHz以上帶寬的無線通信技術(shù)。它的通信速度達(dá)幾百M(fèi)bit/s。UWB脈沖寬度在1ns以下，因此可達(dá)到幾百M(fèi)～1Gbit/s以上的通信速度。美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）已把3.1G～10.6GHz頻帶向UWB通信開放。IEEE802委員會(huì)也把UWB列為PAN基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)研究。
4.4 近場(chǎng)通信（NFC）
近場(chǎng)通信（Near Field Communication，NFC）作為短距離的高頻無線通信技術(shù)的一種，它可以實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備之間在在十厘米內(nèi)傳輸信息。它的應(yīng)用對(duì)象主要在于各種便攜式手持設(shè)備中。安全性系數(shù)相對(duì)較高，NFC技術(shù)電子支付領(lǐng)域有很廣闊的發(fā)展空間[7]。
4.5 藍(lán)牙
藍(lán)牙技術(shù)起源于1994年，當(dāng)時(shí)瑞典愛立信公司的移動(dòng)通信部研究制定了一個(gè)利用無線電射頻技術(shù)對(duì)移動(dòng)電話與周邊部件進(jìn)行無線互連的技術(shù)規(guī)范草案。1998年2月，愛立信聯(lián)合IBM、英特爾、諾基亞、東芝等共五家計(jì)算機(jī)及通信公司創(chuàng)建了藍(lán)牙特殊利益集團(tuán)（SIG，Special Interest Group），負(fù)責(zé)藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂、產(chǎn)品的測(cè)試以及協(xié)調(diào)各國(guó)藍(lán)牙使用頻段的一致性。隨后，微軟、3COM、郎訊、微軟和摩托羅拉等公司相繼加入SIG，共同構(gòu)成了SIG的九個(gè)發(fā)起者和領(lǐng)導(dǎo)成員。藍(lán)牙（Blue Tooth）主要支持10m內(nèi)短距離通信的無線通信技術(shù)，藍(lán)牙工作在2.4GHzISM頻段，采用時(shí)分雙工傳輸方式，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)1Mbps。可在手機(jī)、無線耳機(jī)、PDA、筆記本電腦等設(shè)備之間進(jìn)行無線數(shù)據(jù)信息交換。
4.6 紅外線數(shù)據(jù)通信IrDA
IrDA是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的技術(shù)，是由紅外線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（Infrared Data Association）制定的一種無線協(xié)議，紅外信號(hào)要求視距傳輸，方向性強(qiáng)，對(duì)鄰近區(qū)域的類似系統(tǒng)也不會(huì)產(chǎn)生干擾，并且竊聽困難。IrDA主要應(yīng)用于在計(jì)算機(jī)外設(shè)、筆記本電腦、便攜式設(shè)備等領(lǐng)域。盡管IrDA技術(shù)免去了線纜，使用起來仍然有許多不便，實(shí)際應(yīng)用中由于紅外線具有很高的背景噪聲，受日光、環(huán)境照明等影響較大，一般要求的發(fā)射功率較高。IrDA設(shè)備的核心部件紅外線LED是一種不耐用的器件，頻繁使用會(huì)令其使用壽命大大縮短。但當(dāng)前使用IrDA技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)合還很多，成本低廉，數(shù)據(jù)傳輸速度較快，因此，在未來一段時(shí)間里還將存在[8]。
5 幾種短距離無線通信技術(shù)比較
通過應(yīng)用分析測(cè)試，對(duì)上面提到的幾種短距離無線通信技術(shù)進(jìn)行了比較，見表1所示。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】高塔預(yù)警;傾斜角;低功耗;無線傳輸
引言
在電力設(shè)施建設(shè)過程中，高塔是重要的供電輔助設(shè)備;在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，高塔是重要的移動(dòng)通信輔助設(shè)備。由于一些自然現(xiàn)象，以及礦山的開采、工程質(zhì)量、人為破壞等原因造成塔體傾斜，會(huì)導(dǎo)致電力傳輸?shù)闹袛嗪屯ㄐ诺闹袛唷８咚w的傾斜，有兩種情況，一種是由于氣象導(dǎo)致的臨時(shí)性傾斜，例如刮風(fēng)造成的傾斜，風(fēng)過后，可以恢復(fù);另一種是永久傾斜，例如地基沉降造成的。而高塔傾斜的監(jiān)測(cè)需要監(jiān)測(cè)永久傾斜的情況，這就需要根據(jù)氣象參數(shù)區(qū)分永久傾斜和臨時(shí)傾斜。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)單純依靠巡檢人員攜帶經(jīng)緯儀，水平儀進(jìn)行對(duì)傾斜度測(cè)量、標(biāo)定，對(duì)垂直度超標(biāo)，通過長(zhǎng)期不間斷的觀察，進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整。本文針對(duì)高塔傾斜安全方面監(jiān)控，采用傳感器技術(shù)，對(duì)高塔傾斜度以及風(fēng)速、風(fēng)向進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)，并通過無線將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控電腦，及時(shí)提供不間斷的觀察數(shù)據(jù)，為后續(xù)的高塔預(yù)警系統(tǒng)提供依據(jù)。
1.系統(tǒng)的總體構(gòu)架
該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集終端和數(shù)據(jù)接收上位機(jī)兩部分組成。數(shù)據(jù)采集終端由高精度傾斜角、風(fēng)速、風(fēng)向和溫度傳感器、單片機(jī)、SD卡存儲(chǔ)模塊、無線傳輸模塊和太陽能供電模塊組成，用于實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、傳輸。數(shù)據(jù)接收上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的接收、顯示和對(duì)采集終端的遠(yuǎn)程控制。
2.高塔傾斜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)以STM32單片機(jī)為核心，傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)高塔的狀態(tài)參量的采集，SD卡實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，WIFI模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸。
2.1 數(shù)據(jù)采集模塊
系統(tǒng)針對(duì)高塔安裝的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，垂直度必須保證在0.1%的精度。在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下，通過精度達(dá)到0.6″的高精度傾斜角校驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行線性度校準(zhǔn)，可以使傾斜角傳感器在±30°全量程范圍內(nèi)誤差小于0.003°。
風(fēng)速傳感器輸出信號(hào)為脈沖，直接連入單片機(jī)。該傳感器分辨率為0.1m/s，產(chǎn)品功耗50mW。
風(fēng)向傳感器輸出信號(hào)為電壓，通過ADC口連入單片機(jī)。該傳感器的準(zhǔn)確度為±3度，產(chǎn)品功耗5.5mW。
單片機(jī)采用的是低功耗的stm32單片機(jī)，超低功耗可以保證太陽能供電系統(tǒng)在陰雨天氣的續(xù)航能力。
2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊
高塔自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集終端需要長(zhǎng)期、連續(xù)、自動(dòng)的記錄各種檢測(cè)數(shù)據(jù)。需要配備大容量、不揮發(fā)、高可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，選用MMC/SD數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式為XML格式。
2.3 無線傳輸模塊
無線模塊支持串口通信，模塊與單片機(jī)串口連接。模塊內(nèi)部有TCP/IP協(xié)議棧，單片機(jī)可以直接將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TCP/IP數(shù)據(jù)包發(fā)送和接收TCP/IP數(shù)據(jù)包。
2.4 太陽能供電系統(tǒng)
系統(tǒng)采用太陽能供電。白天，太陽能板所輸出的電能存儲(chǔ)在蓄電池里，同時(shí)供給負(fù)載使用;當(dāng)蓄電池電量達(dá)到規(guī)定限度時(shí)，停止對(duì)蓄電池充電。晚上和陰雨天，蓄電池里存儲(chǔ)的電能供給負(fù)載使用。
3.高塔傾斜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括兩部分：基于KEIL軟件平臺(tái)的單片機(jī)控制程序編寫;基于C++語言的上位機(jī)軟件。
3.1 單片機(jī)控制程序
單片機(jī)主要采用C語言編寫，主程序流程是對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘、GPIO口、中斷的配置以及定時(shí)器、ADC、串行通訊模塊和文件操作系統(tǒng)的初始化;系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔，將數(shù)據(jù)寫入XML文件，并存入SD卡，如果所采集的數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)警戒線，則將此時(shí)的日期、時(shí)間寫入警報(bào)文件;根據(jù)上位機(jī)指令，進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)、預(yù)警線設(shè)置、傾斜角清零。
3.2 上位機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
上位機(jī)軟件采用C++語言開發(fā)，共有四個(gè)頁(yè)面。
數(shù)據(jù)采集：上位機(jī)與采集終端的連接與斷開;數(shù)據(jù)文件的接收;實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)與顯示;采集終端時(shí)間校準(zhǔn)。
歷史數(shù)據(jù)：根據(jù)輸入日期，獲取該日期下的數(shù)據(jù)，同時(shí)數(shù)據(jù)列表中標(biāo)示出報(bào)警數(shù)據(jù)。
報(bào)警數(shù)據(jù)：顯示歷史所有報(bào)警數(shù)據(jù)，可在數(shù)據(jù)列表中顯示當(dāng)天的歷史數(shù)據(jù)。
設(shè)置：設(shè)置文件存儲(chǔ)路徑、預(yù)警線的設(shè)置、傾斜角傳感器清零。
4.結(jié)論與結(jié)束語
本項(xiàng)研究取得了如下成果：
（1）系統(tǒng)集成了傾斜角、風(fēng)速、風(fēng)向、溫度等氣象條件綜合參數(shù)，具備自動(dòng)采集功能，采集間隔可設(shè)置，監(jiān)測(cè)到超過預(yù)警值，可以加密采集;
（2）整個(gè)系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)日常存儲(chǔ)與無線通訊獲取數(shù)據(jù)功能，可存儲(chǔ)至少10年的數(shù)據(jù);
（3）系統(tǒng)采用xml格式進(jìn)行存儲(chǔ)，使得數(shù)據(jù)可讀性提高，方便導(dǎo)入導(dǎo)出數(shù)據(jù)庫(kù);
（4）上位機(jī)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)接收、Wi-Fi工作狀態(tài)切換、采集終端時(shí)間校準(zhǔn)、傾斜角清零、預(yù)警線設(shè)置。
本文進(jìn)行了高塔的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，傳感器對(duì)高塔的狀態(tài)參量采集，sd卡存儲(chǔ)，利用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，通過上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，提高了效率，降低成本。隨著我國(guó)電力設(shè)施與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的不斷建設(shè)和發(fā)展，高塔監(jiān)測(cè)將越來越精確、智能。同時(shí)，此系統(tǒng)在建筑業(yè)等其他方面也有很廣闊的市場(chǎng)。
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