機場導航站綜合監控系統的前端采集裝置設計

溫濕度采集模塊主要由溫度和濕度傳感器組成。溫度傳感器采用DALLAS半導體公司生產的智能溫度傳感器DSl8B20，采集的數據可直接送入微處理器而無需A／D轉換，能直接讀出被測溫度。它僅需要一條接口線即可實現與ARM9處理器的雙向通信；DSl8B20采用數據線供電,溫度測量范圍為-50 ℃～+125 ℃。通過編程可實現9～12位的數字值讀數方式，測量精度為±0．5 ℃。濕度傳感器采用HSM-20G,其原理是每變化0．03 V濕度所增加的值為1％,其輸出的電壓值需經過ADC0809轉換為數字量，以便單片機處理，從而讓數碼管顯示濕度值。其工作電壓范圍為直流電壓5．0±0．2 V,測試精度為±5％RH。工作電流(最大值)為2 mA，儲存環境濕度范圍為0~99％RH,工作環境濕度范圍為10％~90％(瞬間可達100％RH)。
開關量輸入輸出接口主要由16個光耦器件和8個繼電器構成。使用光耦是為了隔離瞬間高電壓電流的沖擊，從而保護采集板；8個繼電器是為了以大電流驅動開關量輸出信號。開關量輸入信號來自煙感、火感和紅外探測等設備。開關量輸出信號可以支持電源切斷，通斷某個設備的供電或驅動指示燈的開關等作用。
壁掛空調紅外遙控模塊主要由一對紅外收發芯片、一個單片機和Flash存儲芯片組成，可以將需要設定的制冷或制熱的遙控器指令由紅外接收芯片接收并存儲在Flash中，這樣即完成了壁掛空調的指令學習。上層管理軟件即可在導航站監測中心發送指令給壁掛空調紅外遙控模塊，單片機將指令對應的Flash中存儲的遙控碼提取出來，由紅外發射芯片發射出去，只要紅外發射頭對準壁掛空調即可完成遙控。
4 環境數據采集網絡協議封包
視頻壓縮主板將壓縮的視頻流通過TCP端口上傳到監控中心管理軟件上實時播放，同時環境采集板卡也會根據配置(每個子串口上掛接什么的類型設備，其配置信息從上層管理軟件下載)按一定時間間隔輪詢每個子串口上的設備,將設備返回的數據包(有標準MODBUS協議或其他自定義RS485協議)統一封裝到數據載荷中，從另外一個TCP端口上傳到上層軟件(視頻流和環境數據各占一個TCP端口，方便協議解析和處理)。
環境數據網絡封包格式如圖4所示。當上層軟件接收到一包完整數據時，剔除16 bit的同步字,獲取8 bit的包長，從包長到CRC之間的數據都屬于CRC校驗域；先進行CRC-16的校驗，如果數據正確，則開始提取串口號、應答標志和載荷數據，其中載荷數據就是完整的底層環境監測設備的Modbus或RS485協議包。上層管理軟件在數據庫記錄了在采集卡某個串口上所接設備，所以其設備類型和協議包結構可以通過執行以命令碼和串口號為參數的數據庫查詢來確定；如果在一個串口號下接入了多個RS485設備，則需要再繼續解析載荷數據，匹配設備類型和設備地址，在一條RS485總線上不同的設備地址是不同的。協議中應答標志如果為1，則發送給上層軟件的數據包必須得到答復是否成功接收，才能繼續發送下一個數據包，否則將連續重新發送，確保數據準確無誤地上傳。

　上層軟件下發的指令也采用該協議封包格式，在確定了該設備所掛接的采集卡串口后，把該設備的485數據封裝到載荷字段，計算并填充好其他字段后即可通過視頻壓縮主板透明傳輸給采集卡，采集卡可根據命令碼和串口號把載荷數據提取出來，直接轉發到該485總線上。
本裝置針對當前的機場導航站室內環境集中監控中存在的很多不足和缺陷，設計了更多的監測接口，可兼容更多底層監測設備，集視頻監控和室內環境監測數據采集功能于一體，統一輸出為以太網數據。具有良好的可擴展性、兼容性、可靠性，它不僅適用于機場導航站的監控而且同樣也適用于其他監控環境，具有良好的推廣應用價值。
參考文獻
[1] WIS Technologies. GO7007SB MPEG Encoder Datasheet. 2003.
[2] Philips Semiconductors. SAA7113H 9-bit Video Input Processor. 1999.
[3] Burr-Brown. PCM1800 Datasheet.1997.
[4] 高建華,王殊.基于S3C2410 型微處理器和UDA1341型立體聲音頻編解碼器的嵌入式音頻系統設計[J]. 國外電子元器件，2006(6):35-37.
[5] 馬文輝,李蘭友. Linux 環境下的串口通信[J].儀器儀表用戶， 2005,12(1):39-41.
[6] 李長明. 基于ARM和Linux嵌入式系統的軟件開發過程[J]. 工業控制計算機,2006,19(3):47-48.