基于无线传感网的嵌入式远程测控系统研究

摘要：物联网被视为继计算机、互联网和移动通信网络之后的第三次信息产业浪潮，其中集传感器技术、嵌入式技术、网络通信技术以及数据处理技术于一体的传感网已成为构建“智慧地球”的核心技术之一。为了顺应未来测控技术的发展趋势且带给人们一种更智能的生活模式，该文旨在提出一种基于无线传感网的嵌入式远程测控系统的整体架构与技术解决方案，并成功利用此方案实现了一智能家居系统。该系统具有良好的实时控制特性、宽广的监测范围与广泛的可适应性等优点。
关键词：传感网；远程测控；嵌入式系统；微处理器

0 引言
近年来，一种被称为无线传感器网络的新型网络出现了。这种由多个具有计算处理、无线通信、传感或控制能力的单节点构成的无限传感器网络是当前国际上倍受关注的、多学科前沿热点研究领域，它具有信号采集、实时监测、信息传输、协同处理、信息服务等功能，使网络技术得到了极大的拓展，并使通过网络实时监控各种环境和设施成为可能。传感网是物联网的核心，主要应用于物联网中的信息感知层，用于跟踪、监测和决策支持，实现智能感知和管理。
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适用于应用系统对可靠性、成本、体积、功耗等功能有严格要求的专用计算机系统。它一般由硬件和软件组成。其中，硬件包括嵌入式微处理器和外围设备；软件包括嵌入式操作系统与特定的应用程序。嵌入式技术可广泛用于对其他设备的控制、监视或管理功能。
测控技术指对某一特性的监测与控制。远程测控指管理人员在异地通过计算机网络联通需被控制的设备，通过本地计算机对远方设备进行查询、配置、修改等工作。远程测控技术能够实现办公自动化与工业自动化的无缝连接，且已成为新兴的研究热点。随着网络的需求与发展，B／S模式迅速发展。利用此模式，客户端只需安装Web浏览器即可简单通过浏览器从Web服务器上下载程序到本地来执行，由此实现远程测控。
计算机技术、通信技术和微电子技术的飞速发展，让测控系统领域也正在进行着一场巨大的变革，网络化和信息化已经成为了测控系统的发展方向。综合传感网技术、嵌入式技术与工业测控技术，构建一个基于Web方式的远程测控系统可使测控产品的实时性、安全性、可维护性等方面得到大幅度的提高，同时也更利于实现集中监视、统一调度与优化管理。本文结合各项技术介绍了一个基于Web方式的嵌入式远程测控系统，并利用该方案成功实现了一智能家居系统。

1 远程监控系统的总体结构设计
基于Web方式的嵌人式远程测控系统的基本架构如图1所示。该远程测控系统主要由嵌入式测控单元、本地服务器与远端管理主机这三部分组成。

位于最底层的嵌入式测控单元主要分布在各个测控节点上，由中央处理器、传感器、执行器、网络接口、GPS模块、GPRS模块等组成，负责采集现场的环境参数，并将各参数与设定值比较，若超出规定范围，则会利用报警器报警，并让各执行器工作，以获得正常参数范围，且将测试数据通过订制协议传送到本地服务器，从而到达远端管理器显示。GPS模块可清楚定位发生故障的设备，GPRS模块作为无线收发模块可在有线网络出现故障时实现高质量的数据传送，为把嵌入式系统应用到远程测控系统中提供了非常现实可行的意义。
位于中间作为桥梁的是本地服务器，主要接收各测控单元上传的监测参数，并保存到数据库中，定时查询与分析测控单元的状态，如果发现它出现错误，则立即短信通知用户。同时，服务器也需定时将数据库中的数据及时反馈给远端管理器，使用户在第一时间监测到各测控设备的情况，并实现管理器对各测控单元的操作。