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      傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)參數(shù)監(jiān)測軟件研究與開發(fā)

      2016-02-26 19:46:49周越周嘉盈吳勃辰董晨陽
      科技視界 2016年3期
      關(guān)鍵詞:控件串口數(shù)據(jù)庫

      周越 周嘉盈 吳勃辰 董晨陽

      【摘 要】無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量低成本、低功耗的微型傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組織方式連接而成,能夠?qū)崟r感知、監(jiān)測和采集覆蓋區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境信息,并進(jìn)行處理后報(bào)告給感興趣的用戶。其具有部署靈活、可靠性強(qiáng)、擴(kuò)展方便、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn),在軍事安全、工業(yè)控制、醫(yī)療衛(wèi)生及環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視,分析了傳感器參數(shù)監(jiān)測軟件的現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)了一種B/S與C/S結(jié)構(gòu)相結(jié)合的系統(tǒng)軟件。通過各個功能模塊,實(shí)現(xiàn)了對環(huán)境參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測,并為監(jiān)測數(shù)據(jù)提供了高效的查詢分析功能,為監(jiān)測工作提供了一個有效的信息化管理平臺。

      【關(guān)鍵詞】傳感器參數(shù)監(jiān)測;C/S架構(gòu);B/S架構(gòu)

      【Abstract】The status of sensor monitoring software is analyzed, and a software system of combining B/S with C/S is designed. Of the various functional modules, the realization of the real-time monitoring of environmental parameters, and for monitoring data provide efficient query function analysis, provides an effective information management platform for monitoring.

      【Key words】Sensor monitoring; C/S architecture; B/S architecture

      0 引言

      電力系統(tǒng)作為關(guān)系經(jīng)濟(jì)、民生的基礎(chǔ)性行業(yè),其安全運(yùn)行是非常重要的,其中電力設(shè)備自身的安全運(yùn)行問題是影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的一個重要方面,而變壓器作為電力系統(tǒng)中的主要電氣設(shè)備一旦發(fā)生事故將造成嚴(yán)重的損失并且需要較長時間去修復(fù)。長期以來,電力系統(tǒng)內(nèi)對變電站中變壓器的運(yùn)行和維護(hù)主要是采用事后維修、預(yù)防型維修和計(jì)劃檢修等方式,但是,這些檢修方式都存在著一些不可避免的弊端。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展,電力設(shè)備由定期檢修逐漸向狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)變已成為了一種發(fā)展趨勢,于是設(shè)備的在線監(jiān)測系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生,因此對變壓器的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測對于電網(wǎng)來說意義重大,傳感器網(wǎng)絡(luò)是由許多在空間上分布的自動裝置組成的一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),這些裝置使用傳感器協(xié)作,監(jiān)控不同位置的物理或環(huán)境狀況(比如溫度、濕度、聲音、振動、壓力、運(yùn)動或污染物)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展最初起源于戰(zhàn)場監(jiān)測等軍事應(yīng)用。而現(xiàn)今無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被應(yīng)用于很多民用領(lǐng)域,如溫濕度監(jiān)測、環(huán)境與生態(tài)監(jiān)測、健康監(jiān)護(hù)、家庭自動化、以及交通控制等。

      1 關(guān)鍵技術(shù)

      系統(tǒng)采用B/S與C/S相結(jié)合的架構(gòu)模數(shù)。C/S結(jié)構(gòu)用于數(shù)據(jù)采集,能更好的保證數(shù)據(jù)采集的實(shí)時性與準(zhǔn)確性,兩者結(jié)合,發(fā)揮各自的優(yōu)勢。B/S模式中,除數(shù)據(jù)采集模塊之外的功能都予以實(shí)現(xiàn),如:實(shí)時監(jiān)測、歷史查詢與分析等。

      編程工具采用基于Windows平臺的Visual Studio2010軟件開發(fā),包含.NET Framework及ASP.NET程序開發(fā)服務(wù)器,并支持Windows7操作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫采用SQL Server2008實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互業(yè)務(wù),可以將結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化文檔的數(shù)據(jù)直接存儲到數(shù)據(jù)庫中,并對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、搜索、同步、報(bào)告和分析。

      通信方式為串口通信(Serial Communications),它的概念非常簡單,串口按位(bit)發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)(byte)的并行通信慢,但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時用另一根線接收數(shù)據(jù)。它很簡單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗(yàn)。對于兩個進(jìn)行通信的端口,這些參數(shù)必須匹配。

      2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)分析

      系統(tǒng)結(jié)合溫度監(jiān)測管理系統(tǒng),參考相關(guān)程序軟件的設(shè)計(jì),在管理平臺中設(shè)置不同的權(quán)限管理,具有數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)測、采集、查詢分析等功能。

      3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

      3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

      系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)E-R(實(shí)體—聯(lián)系)圖分析,最終確定了數(shù)據(jù)庫表,主要包括:實(shí)時節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)表、基礎(chǔ)設(shè)置表、用戶表、角色表、用戶角色關(guān)系表等。實(shí)時節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)表:日期、時間、節(jié)點(diǎn)信息等;基礎(chǔ)設(shè)置表:數(shù)據(jù)采集周期、節(jié)點(diǎn)數(shù)量、檢測節(jié)點(diǎn)編號、比特率等;用戶表:用戶ID,用戶名,密碼,姓名等。

      3.2 主題結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)

      3.2.1 登錄模塊

      登錄模塊通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫中用戶信息來驗(yàn)證用戶名和密碼,同時判斷用戶的權(quán)限,實(shí)現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)操作。

      3.2.2 實(shí)時監(jiān)測功能模塊

      在C/S架構(gòu)中,實(shí)時監(jiān)測的同時,進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲,將有效的實(shí)時信息添加到數(shù)據(jù)庫中。如有數(shù)據(jù)在設(shè)定的溫度范圍之外的,用紅色高亮顯示。在B/S架構(gòu)中,實(shí)時監(jiān)測模塊讀取數(shù)據(jù)庫中當(dāng)前最新一條數(shù)據(jù),當(dāng)作實(shí)時數(shù)據(jù)。

      這個功能模塊中,通過serialPort控件進(jìn)行串口通信,傳輸前,由程序控制,自動打開傳輸接口,傳輸結(jié)束時,立刻關(guān)閉,以免影響下一下傳輸工作。同時結(jié)合了pictureBox控件,每秒更新pictureBox中的折線圖數(shù)據(jù),從而達(dá)到實(shí)時顯示的目的。動態(tài)顯示的表格則結(jié)合了dataGridView控件。

      在B/S結(jié)構(gòu)中,使用的數(shù)據(jù)是由數(shù)據(jù)庫中讀取的最新一條數(shù)據(jù)當(dāng)作當(dāng)前節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)(只考慮正在監(jiān)測時),故不存在通信模塊。這里的繪圖控件highcharts,顯示原理是:每秒給highcharts的數(shù)據(jù)源添加一個新的對值,即[時間,節(jié)點(diǎn)溫度],該控件將剔除最早的一個數(shù)據(jù),加入最新的這個數(shù)據(jù),形成一個新的動態(tài)實(shí)時監(jiān)測圖形。

      3.2.3 歷史數(shù)據(jù)查詢與圖表分析模塊

      歷史數(shù)據(jù)查詢分為單節(jié)點(diǎn)和多節(jié)點(diǎn)查詢。根據(jù)節(jié)點(diǎn)號、日期、時間進(jìn)行精確查詢,對于查詢結(jié)果,可以選擇性打印。此外,便于用戶更直觀的了解節(jié)點(diǎn)的信息,對于可以選擇打印,或生成對應(yīng)的統(tǒng)計(jì)圖。

      4 結(jié)束語

      傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)參數(shù)(溫度)監(jiān)測系統(tǒng)可用于生產(chǎn)生活中的環(huán)境監(jiān)測,24小時實(shí)時動態(tài)監(jiān)控,進(jìn)行分析和預(yù)警。用戶可通過對歷史數(shù)據(jù)的分析,更好的提高作業(yè)效率或做好相應(yīng)措施。該系統(tǒng)通過全面的測試與實(shí)際運(yùn)行,效果良好,數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

      【參考文獻(xiàn)】

      [1]孫燮華.Visual C#.NET編程與實(shí)驗(yàn)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2010:428-459.

      [2]馬澆波,王國勝,張石磊.C#程序開發(fā)實(shí)用教程[M].清華大學(xué)出版社,2013:32-45.

      [3]尚鳳軍.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議[M].電子工業(yè)出版社,2011:28-45.

      [責(zé)任編輯:王楠]

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