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基于无线传感器网络的河流自动监测站设计

作者:时间:2011-03-25来源:网络收藏

2.2 节点软件
考虑到本身特性和应用需求,部分软件开发采用专门研发的TinyOS操作系统。其模块化降低了程序规模,适用于存储资源少和处理能力有限的。TinyOS采用事件驱动模式,任务队列为空时,节点处于休眠状态,有效降低能量消耗。TinyOS支持的nesC语言是对C语言的扩展,实现了组件化/模块化思想与事件驱动执行模型的结合,开发方便。
采集节点的软件流程如图2所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/156536.htm


系统上电后首先完成各个模块的初始化及对通信模块、外围电路、电源的检测等。因要采集节点的数字信号和模拟信号,因此分别采用中断和轮询两种方式采集感知信号。节点启动后,设置外部中断寄存器开启外部中断,设置INT1引脚的中断为上升沿触发,以中断方式记录数字的感知事件。连接模拟的节点启动后开启Timer,当时间Timer.fire()触发抛出Datdtask()任务,进行ADC采样、封装数据并将数据包发送到簇头节点。
2.3 路由协议
监测属于数据聚集应用,是传感器的一类重要应用模式。网络的惟一目的节点是汇聚节点,所有监测节点的数据都要发送到汇聚节点。因此中选用LEPS(Link Estimation and Parent Select)协议,适用于数据聚集应用的TinyOS多跳路由协议。
LEPS路由协议建立以汇聚节点为根节点的树形拓扑,每个节点维护自己与邻居节点间的双向链路质量评估,并以此为依据选择链路质量最好、跳数最小的邻居节点作为父节点。数据转发时网路层应用程序根据LEPS路由协议完成路由决策,选择有效路径将数据传输到汇聚节点。

3 设计
在原有监测系统中只负责数据采集,而传感器网络的监测系统中的既要实现原有的数据采集功能,还要充当传感器网络的网关实现协议转换和通信功能。
3.1 自动监测站硬件设计
自动监测站位于整个监测系统的中部,是信息传递的枢纽。负责启动、配置监测网络,协调无线传感器网络和原有自动监测,实现Zig-Bee无线协议与RTU通信协议之间的转换。
自动监测站处理大量监测数据和命令,因此设计中考虑到稳定性、可靠性等因素,自动监测站的汇聚节点使用Micaz节点。其51针扩展接口能够连接I2C,SPI,UART等接口,易与其他设备连接,射频模块还具有高速传输速率和加密功能。将Micaz节点与Mib510板连接即可以构成一个提供RS 232接口的基站。
RTU是自动监测站的核心设备,既要作为原有系统的数据采集器,还要承担无限传感器网络的网管功能。SIXNET的IPm2m RTU嵌入Linux系统,具有高级编程能力,并具有数据记录功能。接口丰富,不仅提供数字模拟混合I/O,还有RS 232,RS 485,以太网接口各一个。设计中RS 232接口用于和上层的PC机连接。RTU则通过RS 485接口与汇聚节点连接,RTU工作在主机状态,整个无线传感器网络则可看作从设备。



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