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無線遠程監(jiān)控控系統(tǒng)的核心技術(shù)研究
摘要：無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)是在原有嵌入式產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，結(jié)合當前蓬勃發(fā)展的無線通信技術(shù)而形成的新型監(jiān)測控制系統(tǒng)。本文比較系統(tǒng)地討論無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計開始采用的一些核心技術(shù)，包括硬件電路的設(shè)計，芯片選擇、嵌入式操作系統(tǒng)的選擇，實時軟件的設(shè)計，無線通信網(wǎng)的組建，控制中心應用軟件的設(shè)計等。關(guān)鍵詞：無線遠程監(jiān)控系統(tǒng) 實現(xiàn)方式 操作系統(tǒng)選擇 無線通信網(wǎng)
無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)是在傳統(tǒng)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合當前無線通信技術(shù)和信息處理技術(shù)而發(fā)展起來的新型測控系統(tǒng)。
一般而言，現(xiàn)有的無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)，大都符合“控制中心—監(jiān)測站”的構(gòu)建模式�？刂浦行氖钦麄�系統(tǒng)運作的核心，負責收集各監(jiān)測站上傳的監(jiān)測信息，發(fā)送各種操作命令以控制監(jiān)測站的行業(yè)。監(jiān)測站被布放于遠離控制中心的各監(jiān)測點處，負責完成信息的采集和響應控制中心發(fā)出的控制命令�？刂浦行目捎闷胀ㄎC、工作站或工控機實現(xiàn)，軟件開發(fā)可靠基于現(xiàn)有的Windows或Unix操作系統(tǒng)。監(jiān)測站的設(shè)計實現(xiàn)可根據(jù)不同的應用目的和應用環(huán)境，采用特定的技術(shù)形式，比如單片機、DSP或者Intel X86系列的微處理器等。無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)的組網(wǎng)方式也很靈活，可利用現(xiàn)有的無線通信網(wǎng)，如GSM/GPRS網(wǎng)絡，CDMA移動網(wǎng)絡等，也可單獨搭建專門的無線局域網(wǎng)。下面系統(tǒng)地討論無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)時涉及到的一些核心技術(shù)，主要包括三個方面：監(jiān)測站的設(shè)計開發(fā)、無線網(wǎng)絡的組建和控制中心的軟件設(shè)計。
1 監(jiān)測站的設(shè)計實現(xiàn)
監(jiān)測站的設(shè)計與實現(xiàn)是整個無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)研制開發(fā)的重點，監(jiān)測站對信息數(shù)據(jù)處理的能力和精度將影響整個系統(tǒng)的最終性能。在整個開發(fā)過程中，監(jiān)測站的設(shè)計是工作量最大、所需時間最長的一部分。監(jiān)測站處于工作現(xiàn)場，只完成數(shù)據(jù)的采集、處理和控制，任務相對單一、固定，無須用詙大的臺式機來完成；考慮到節(jié)能和布放方便，監(jiān)測站多為嵌入式系統(tǒng)。根據(jù)整個無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能，和對數(shù)據(jù)處理與對傳感器控制能力的要求，監(jiān)測站設(shè)計的復雜程度和采用的具體技術(shù)是不一樣的。
1.1 基于單片機的設(shè)計實現(xiàn)方式
采用單片機是大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計時的首選方案。由于在片上集成有豐富的外設(shè)，具有良好的控制能力，單片機天生就是為嵌放式系統(tǒng)度身定做的，在嵌入式市場上占據(jù)了最大的份額。
基于單片機的設(shè)計方案一般適用于對數(shù)據(jù)處理要求不高，運算量不大的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)需要，單片機可以選用較為低端的4位機或8位機，如8051等，也可選用功能較強的專用芯片，如MSP430FE42X系列。單片機主要用于監(jiān)測站端的系統(tǒng)控制。片外存儲器一般為RAM、EEPROM和Flash等存儲器；I/O設(shè)備一般為鍵盤、LCD等供設(shè)計調(diào)試用的人機交互接口；傳感器一般為話筒、攝像頭、揚聲器和伺服馬達一類的設(shè)備。無線通信接口實現(xiàn)相對較為復雜。編解碼器是可取舍的，對于低速率數(shù)據(jù)一般沒有必要。根據(jù)系統(tǒng)的處理任務和信息的類別，編解碼器可選用不同的芯生， 如CMX639（用于音頻）或LD9320等，也可用編程邏輯器件實現(xiàn)。監(jiān)測站軟件可直接通過C或匯編語言實現(xiàn)，也可在實時操作系統(tǒng)上開發(fā)應用軟件。對于低檔的4位或8位單片機，控制能力較低，系統(tǒng)簡單，一般采用直接編寫控制程序的方法。對于功能較強大，各設(shè)備間交互復雜的系統(tǒng)而言，大多數(shù)是利用操作系統(tǒng)來進行任務管理、設(shè)備交互，應用軟件只是完成上層的數(shù)據(jù)處理等工作。
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