基于WSN的開放性實驗室電源管理系統
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3．1．1 無線網絡的組建
本系統的無線網絡基于Z-Stack協議棧完成，采用星形網絡拓撲結構。無線網絡數據通信格式如表1所列。其中Shortaddr用于表征終端節點地址，由于無線網絡終端節點地址是動態分配的，因此，如何實現該短地址與具體終端的綁定是必須解決的問題。本系統采用類似GSM手機向網絡注冊的方式，各終端節點的51單片機模塊每隔180 s(實驗測試，在一問有50個終端節點同時工作的教室，采用180 s的間隔注冊與采用60 s間隔注冊對比時，脅調器上消息的碰撞率能降低80％)向與之相連的CC2430發送預設的節點編號，然后通過無線網向協調器注冊，由協調器執行動態短地址與具體終端節點的綁定。在表1所列的上行鏈路中，照明燈電源控制器不會上傳Time，實驗臺電源控制器不會上傳HW和GM，其相應位置均默認填充0。本文引用地址：http://www.104case.com/article/176486.htm
3．1．2 無線節點狀態數據采集與電源控制器狀態控制
Z-Stack采用輪詢及優先級控制方式實現任務調度，CC2430在P0口提供有多路A／D通道，可方便地處理電源控制器的光強采集、電壓采集、電流采集和熱釋電紅外傳感器信息采集。這里以電壓為例，模擬輸入端連接到CC2430的P0．0口，在協議棧中由下述語句實現信號采集(0x00表示通道號，HAL ADC RESOLUTION 14表示分辨率為14位)：
Upload_Msg[6]=(uint8)(HalAdcRead(0x00，HAL_ADC_RESOLUTION_14)8)；
Upload_Msg[7]=(uint8)HalAdcRead(0x00，HAL_ADC_RESOLUTION 14)；
電源控制器狀態控制由協調器在下行鏈路的CMD(2B)中指明，當CC2430終端節點(Endpoint)解析出CMD后，通過串口發送到對應的51單片機模塊，由51單片機控制步進或驅動繼電器，改變電源控制器的控制狀態。串口波特率設置為57600波特，以滿足使用11．059 2 MHz晶振的單片機模塊與CC2430通訊模塊通訊。CC2430節點中，串口注冊由函數SPIMgr_RegisterTaskID(Car_Dispatch_TaskID)實現，接收處理函數在協議棧MT層SPIMgr．c中由uartConfig．callBackFunc=SPIMgr_ProcessZToolData指明回調函數。
3．1. 3 客戶端壁掛式主機軟件
客戶端壁掛式主機運行于Windows CE 5．0操作系統環境，采用C／S三層架構設計，基于C#進行軟件開發。數據訪問層主要包括PduEnco deDecode．cs(短信Unicode編碼類)、ClassRoom．cs(教室類)、Lamps(照明燈類)、Experimental_Station．cs(實驗臺類)、Air_Condition er．cs(空調類)、Telephone．cs(電話號碼類)，主要完成短信編解碼和照明燈、實驗臺、空調等的定義功能。邏輯控制層主要包括SMShel per．cs(短信類)，用于完成短信的操作；另外，為了支持網絡通信，還需用到C#的Sockets相關類，以完成TCP／IP網絡通信功能。
3．2 遠程監控中心軟件設計
遠程監控中心軟件主要由兩部分構成，一是運行在服務器端桌面主機上的、支持實驗室現場控制單元的Server軟件，二是運行在服務器上的、基于B／S架構的應用軟件。前者采用短信和基于C#的Sockets通信方式與實驗室現場控制單元的壁掛式主機通信；后者則由圖4所示的模塊組成。
4 結語
本系統已在筆者所在院校的物聯網技術應用中心下屬物聯網實驗室、科技創新實訓室等實驗室投入使用。實際使用證明：本系統可實現網上預約實驗，實驗室現場控制單元只為被授權或預約用戶開放，電流電壓可實時檢測，被授權管理員可在異地遠程控制電源設備的開關電，并支持在線或脫機查看與管控實驗室以及數據報表等功能。本系統的應用大大簡化了實驗室管理流程，提高了精細化過程控制管理效率。目前，項目組正在對系統進行完善，爭取建立與學院精品課程錄播系統的開放接口，加入網絡視頻監控管理子系統，以豐富過程管理手段，形成較為完善的開放實驗室管理系統。
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