朱燦基，盧濤*，馮鞏，程時(shí)鵬，賀宏偉

1.武漢工程大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430205；2.智能機(jī)器人湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（武漢工程大學(xué)），湖北 武漢 430205

面向物聯(lián)網(wǎng)的分布式跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

朱燦基1，2，盧濤*1，2，馮鞏1，2，程時(shí)鵬1，2，賀宏偉1，2

1.武漢工程大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430205；2.智能機(jī)器人湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（武漢工程大學(xué)），湖北 武漢 430205

基于物聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)主要利用傳感器實(shí)時(shí)感知和采集監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)將這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)匯聚到數(shù)據(jù)服務(wù)器.針對(duì)異構(gòu)傳感器組網(wǎng)中的跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，提出了面向物聯(lián)網(wǎng)的5層分布式跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸框架，采用ZigBee組成傳感器網(wǎng)，開(kāi)發(fā)傳感器網(wǎng)數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)器匯聚傳感器數(shù)據(jù)，利用TCP／IP協(xié)議下的套接字技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的跨平臺(tái)傳輸，網(wǎng)絡(luò)層將傳感器網(wǎng)采集到的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)器，提供監(jiān)控對(duì)象的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)，在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了基于多監(jiān)控指標(biāo)安全閾值限定的自動(dòng)智能報(bào)警功能.設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到了工業(yè)環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控對(duì)象的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和智能預(yù)警.

物聯(lián)網(wǎng)；分布式；跨平臺(tái)；無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)被譽(yù)為第三次信息化浪潮的前沿，是信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的核心驅(qū)動(dòng)力.2009年溫家寶總理在無(wú)錫考察時(shí)提出“感知中國(guó)”，大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)，使中國(guó)在物聯(lián)網(wǎng)研究方面搶占先機(jī).2014年國(guó)務(wù)院出臺(tái)《關(guān)于加快發(fā)展生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)調(diào)整的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出“積極運(yùn)用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，推動(dòng)制造業(yè)的智能化、柔性化和服務(wù)化，促進(jìn)定制生產(chǎn)等模式創(chuàng)新發(fā)展”.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有很廣闊的應(yīng)用前景，涉及交通、物流、電力、市政、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域.目前我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍處于起步階段，在物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控應(yīng)用中，主要技術(shù)仍是對(duì)單點(diǎn)或單種類(lèi)型數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和傳輸，無(wú)法全面的監(jiān)測(cè)環(huán)境整體的狀況，由于數(shù)據(jù)的欠采樣和傳輸?shù)难舆t而使監(jiān)控預(yù)測(cè)出現(xiàn)較大的偏差.為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的綜合采集和實(shí)時(shí)傳輸，滿(mǎn)足對(duì)生產(chǎn)環(huán)境大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析和處理，采用異構(gòu)性的分布式跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，能夠在傳感器網(wǎng)絡(luò)中根據(jù)不同地點(diǎn)的多種傳感器設(shè)備感知環(huán)境狀態(tài)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸、分析和處理，讓用戶(hù)不論在何時(shí)何地都能夠第一時(shí)間掌控監(jiān)控環(huán)境的狀況.

分布式跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)能有效的提高數(shù)據(jù)獲取的廣泛性和實(shí)時(shí)性，引起了廣大研究者的關(guān)注.2012年中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所張曉玲［1］在《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸調(diào)度方法綜述》一文中以無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸調(diào)度算法為研究對(duì)象，提出了解決網(wǎng)絡(luò)調(diào)度的理論方法，但是已有的傳輸調(diào)度理論和方法還不能完全滿(mǎn)足實(shí)際問(wèn)題的需求.同年，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)的韓忠［2］在《基于ZigBee的礦井綜采面無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》中介紹了對(duì)煤礦井下環(huán)境的傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，解決了大量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的無(wú)線組網(wǎng)問(wèn)題，但是在數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院蛯?shí)時(shí)性方面不能達(dá)到很好的預(yù)期.2011年伍粵山［3］在《智能家庭監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》中設(shè)計(jì)基于嵌入式Linux的智能家庭監(jiān)控系統(tǒng)，使得智能家庭數(shù)字化、多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化，但是系統(tǒng)穩(wěn)定性也略有不足.

2007年潘巨龍［4］在《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性研究》中采用分簇的方式，降低了網(wǎng)絡(luò)整體平均消耗能量，提高了網(wǎng)絡(luò)的生命周期，但是異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的低能量多協(xié)議協(xié)同的安全問(wèn)題不能得到保證，節(jié)點(diǎn)的能量消耗也過(guò)大.分布式的跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)正是解決以上問(wèn)題的方法之一，依據(jù)傳感器層的數(shù)據(jù)獲取、傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)層及上層的數(shù)據(jù)應(yīng)用和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的監(jiān)控和預(yù)警.

1 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)

分布式跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的是以傳感器網(wǎng)絡(luò)為基本的數(shù)據(jù)采集模塊、以ZigBee的自組網(wǎng)技術(shù)和網(wǎng)關(guān)通信作為數(shù)據(jù)傳輸模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備作為數(shù)據(jù)服務(wù)器、Web服務(wù)器為前端監(jiān)控的數(shù)據(jù)顯示平臺(tái).將系統(tǒng)分為傳感器層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層5個(gè)層次，系統(tǒng)各層之間相互協(xié)調(diào)，完成各自的任務(wù).傳感器層是在不同位置使用各類(lèi)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取，實(shí)時(shí)得到環(huán)境中各類(lèi)數(shù)據(jù)值.傳輸層是以ZigBee協(xié)調(diào)器為傳感器網(wǎng)絡(luò)的接收設(shè)備，對(duì)傳感器網(wǎng)中子節(jié)點(diǎn)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯集，并通過(guò)串口通信發(fā)送給網(wǎng)關(guān).網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)的是TCP／IP協(xié)議下的Socket通信功能，將數(shù)據(jù)傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器.數(shù)據(jù)層是對(duì)數(shù)據(jù)的整理和存儲(chǔ)操作.服務(wù)層是依靠手機(jī)客戶(hù)端和Web服務(wù)器為主的終端顯示.對(duì)于Web服務(wù)器而言，直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)，在網(wǎng)頁(yè)中顯示出數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警值的對(duì)比，及時(shí)反饋預(yù)警信息.系統(tǒng)總流程圖如圖1所示.

圖1 分布式物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 The system structure diagram of distributed Internet data transmission

2 硬件平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)

無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN，wireless sensor networks）綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過(guò)各類(lèi)集成化的微型傳感器協(xié)作實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息.

2.1.1 ZigBee組網(wǎng)具有低功耗、低成本、低復(fù)雜度、適中數(shù)據(jù)傳輸率特點(diǎn)自組織功能的ZigBee無(wú)線通信技術(shù)為無(wú)線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的組建提供了技術(shù)基礎(chǔ).一個(gè)ZigBee自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)是以一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為協(xié)調(diào)器，其他節(jié)點(diǎn)作為子節(jié)點(diǎn).網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)子節(jié)點(diǎn)根據(jù)FDMA（頻分多址）原理使多個(gè)ZigBee分配在時(shí)隙相同而頻率不同的信道上，這樣可以使協(xié)調(diào)器和多個(gè)ZigBee同時(shí)通信.FDMA可使通道容量根據(jù)要求動(dòng)態(tài)的進(jìn)行交換，滿(mǎn)足自組網(wǎng)的需求.

ZigBee協(xié)調(diào)器在加電以后，首先會(huì)建立一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)建立完成并允許新設(shè)備加入時(shí)，子節(jié)點(diǎn)才可以申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)，并分配地址給子節(jié)點(diǎn).利用1個(gè)接收模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)不同頻道上的發(fā)送模塊進(jìn)行點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)線通訊.

2.1.2 傳感器將傳感器連接在ZigBee設(shè)備的傳感器IO接口處，組成了一個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的末端子節(jié)點(diǎn)，可獨(dú)立的采集數(shù)據(jù)，并在自組網(wǎng)中將數(shù)據(jù)傳輸給協(xié)調(diào)器.這樣就實(shí)現(xiàn)了以ZigBee為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，以傳感器為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的采集和傳輸.本文主要介紹幾種常用的傳感器.

（1）溫濕度傳感器

采用SHT10溫濕度傳感器進(jìn)行闡述，SHT10溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器.具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性.傳感器包括一個(gè)電容式聚合體測(cè)濕元件和一個(gè)能隙式測(cè)溫元件，并與一個(gè)14位的A／D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路在同一芯片上實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接.因此，該型號(hào)傳感器具有超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn).

（2）煙霧傳感器

MQ-2煙霧傳感器使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫（SnO2），二氧化錫通過(guò)氣體濃度改變導(dǎo)致導(dǎo)電率改變而產(chǎn)生微弱的電信號(hào)，再通過(guò)放大器對(duì)信號(hào)放大，再由A／D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào).故對(duì)氣體和煙霧的靈敏度高.具有廣泛的探測(cè)范圍、高靈敏度、優(yōu)異的穩(wěn)定性、簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路等優(yōu)良的性能，使它廣泛應(yīng)用于家庭和工廠的氣體泄漏監(jiān)測(cè)裝置，適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測(cè).

2.2 網(wǎng)關(guān)

以ARM平臺(tái)為底層硬件，Linux內(nèi)核系統(tǒng)為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可拓展的通信功能滿(mǎn)足了各種通信系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通.基于ARM體系結(jié)構(gòu)平臺(tái)的搭建，我們采用Samsung S5PV210嵌入式微處理器，具有低成本、低功耗、高性能等優(yōu)良品質(zhì).集成了ARM的Cortex-A8核，包含32 kB／32 kB I／D Cache和512 kB的L2 Cache，處理器最高可達(dá)到運(yùn)行頻率1 GHz.并采用64位內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)，具有良好的外部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，這種優(yōu)化的結(jié)構(gòu)能夠在高端的通信服務(wù)中維持很高的內(nèi)存寬帶.S5PV210處理器的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示.

圖2 處理器結(jié)構(gòu)圖Fig.2 The structure diagram of processor

Linux內(nèi)核系統(tǒng)作為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，能夠很好的實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)，同時(shí)還具有良好的可移植性、可定制的特性以及開(kāi)放源代碼和價(jià)格低廉、功能強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)核心.嵌入式Linux系統(tǒng)是一種由裁剪過(guò)的內(nèi)核和根據(jù)需要定制的系統(tǒng)模塊組成的小型操作系統(tǒng)，主要由進(jìn)程調(diào)度，內(nèi)存管理，虛擬文件系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)接口，進(jìn)程間通信五個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成.系統(tǒng)帶有一個(gè)完整的TCP／IP協(xié)議，同時(shí)也支持其他許多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)完備的操作系統(tǒng).嵌入式系統(tǒng)與通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合使得網(wǎng)絡(luò)通信有很高的可靠性和穩(wěn)定性，對(duì)于實(shí)時(shí)通信、低誤碼率的實(shí)現(xiàn)有很高的可操作性.

3 軟件系統(tǒng)

3.1 ZigBee自組網(wǎng)

ZigBee協(xié)議結(jié)構(gòu)上可分為三個(gè)層次，即Application level、Zigbee stack level、Physical link level三個(gè)層次.每一層為其上層提供特定的服務(wù):即由數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)體提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)；管理實(shí)體提供所有的其他服務(wù).每個(gè)服務(wù)實(shí)體通過(guò)相應(yīng)的服務(wù)接入點(diǎn)為其上層提供一個(gè)接口，每個(gè)服務(wù)接入點(diǎn)通過(guò)服務(wù)原語(yǔ)來(lái)完成所對(duì)應(yīng)的功能.

ZigBee模塊是在IEEE802．15．4規(guī)范及ZigBee協(xié)議棧Z-Stack規(guī)范下的無(wú)線通訊自組網(wǎng)的設(shè)計(jì).即協(xié)調(diào)器自動(dòng)組網(wǎng)，終端節(jié)點(diǎn)自動(dòng)入網(wǎng)，建立數(shù)據(jù)通信后采用周期定時(shí)發(fā)送消息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸.ZigBee協(xié)調(diào)器和子節(jié)點(diǎn)的的軟件流程圖如圖3和圖4所示.

圖3 ZigBee協(xié)調(diào)器流程圖Fig.3 The flow chart of ZigBee

圖4 ZigBee子節(jié)點(diǎn)流程圖Fig.4 The flow chart ofcoordinator ZigBee child nodes

3.2 網(wǎng)絡(luò)通信

對(duì)于一個(gè)嵌入式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，其中的監(jiān)控主機(jī)多采用Windows系列操作系統(tǒng)，而要實(shí)現(xiàn)嵌入式Linux與監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行跨平臺(tái)通信時(shí)，采用Linux下用C語(yǔ)言編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，Windows下使用C＃編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn).針對(duì)嵌入式設(shè)備通訊主要是發(fā)送接收一些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息及指令，為保證實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性，選擇一種可靠的面向連接服務(wù)的數(shù)據(jù)流套接字（TCP／IP協(xié)議），套接字的地址格式是一個(gè)IP地址和一個(gè)端口號(hào)，它實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器的端到端的通信.

Linux系統(tǒng)下Socket編程不同于Windows操作系統(tǒng)下的Socket編程，但是它們都是基于TCP／IP協(xié)議下的Socket編程，都是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸層提供的通信接口.網(wǎng)關(guān)中Socket通信基本流程如圖5所示，客戶(hù)端和服務(wù)器進(jìn)行三次握手才能夠建立連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸.

圖5 套接字的通信流程Fig5 The communication process of socket

4 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

4.1 無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)備

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的建立是以CC2530芯片設(shè)計(jì)的ZigBee模塊和各傳感器組成的，是監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取部分，ZigBee模塊支持USB供電和電池供電方式，可通過(guò)傳感器IO接口外擴(kuò)多種傳感器模塊，采用高性能和低功耗的增強(qiáng)型8051微控制器內(nèi)核，并提供多種外設(shè)接口.ZigBee模塊實(shí)物圖如圖6所示.

圖6 ZigBee模塊實(shí)物圖Fig6 The physical map of ZigBee

4.2 網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)

傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)關(guān)是用Samsung S5PV210嵌入式微處理器為主控，在Linux內(nèi)核系統(tǒng)平臺(tái)下開(kāi)發(fā)軟件.首先通過(guò)對(duì)ARM開(kāi)發(fā)板燒寫(xiě)內(nèi)核系統(tǒng)，然后在交叉編譯的環(huán)境下編譯程序，在通過(guò)NFS服務(wù)器將程序燒寫(xiě)入ARM開(kāi)發(fā)板中.開(kāi)發(fā)板左側(cè)的串口通過(guò)串口線連接計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)上打開(kāi)超級(jí)終端運(yùn)行開(kāi)發(fā)板中的程序，并顯示程序的運(yùn)行情況.右側(cè)擴(kuò)展版中的串口與ZigBee協(xié)調(diào)器通過(guò)串口線進(jìn)行串口傳輸，網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)通過(guò)路由器傳輸?shù)街鞣?wù)器中.實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸.圖7是數(shù)據(jù)傳輸部分的接口連接.

圖7 網(wǎng)關(guān)的硬件接口連接Fig7 The interface connection of gateway

4.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)作為信息存儲(chǔ)的載體，使得數(shù)據(jù)得到了有序、高效的管理和維護(hù).為方便進(jìn)行后期的數(shù)據(jù)分析和處理，數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要.本系統(tǒng)采用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，建立多個(gè)頁(yè)表，來(lái)分類(lèi)存儲(chǔ)從各個(gè)傳感器獲取的數(shù)據(jù)信息.

4.4 數(shù)據(jù)服務(wù)的實(shí)現(xiàn)

基于Web方式的遠(yuǎn)程監(jiān)控.主服務(wù)器負(fù)責(zé)將接收到的數(shù)據(jù)分類(lèi)匯總并寫(xiě)進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)，為Web服務(wù)器的調(diào)用數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備.Web服務(wù)器則將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析、統(tǒng)計(jì)、顯示和預(yù)警等.系統(tǒng)通過(guò)路由設(shè)備接入Internet，這樣，監(jiān)控人員可在任何地點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接根據(jù)不同的權(quán)限登錄監(jiān)控平臺(tái)，獲取實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù).圖8是某測(cè)量點(diǎn)在一定時(shí)間范圍內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)曲線，當(dāng)溫度超過(guò)了預(yù)警值的上限時(shí)會(huì)有語(yǔ)音報(bào)警，預(yù)警部分呈紅色區(qū)域.溫度低于下限值時(shí)，預(yù)警部分呈現(xiàn)藍(lán)色區(qū)域.

圖8 溫度數(shù)據(jù)曲線Fig8 The data curve of temperature

5 結(jié)語(yǔ)

本文主要搭建了一個(gè)以無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為數(shù)據(jù)采集，網(wǎng)關(guān)傳輸，主服務(wù)器接收數(shù)據(jù)，Web服務(wù)器分析、處理、統(tǒng)計(jì)、顯示數(shù)據(jù)的完整監(jiān)控系統(tǒng)．本設(shè)計(jì)以Samsung S5PV210嵌入式微處理器為主控單元，完成數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸．以CC2530芯片設(shè)計(jì)的ZigBee模塊和各傳感器組成的無(wú)線傳感器網(wǎng)為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)．以Web服務(wù)器為前端監(jiān)控平臺(tái)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析、界面顯示、預(yù)警等功能．共同協(xié)調(diào)完成工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的監(jiān)控功能．

致謝:

本文受到湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2012FFA099，2012FFA134，2013CF125，2014CFA 130）；湖北省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目（D20141505）、武漢市科技攻關(guān)項(xiàng)目（編號(hào):201301062010217）；武漢工程大學(xué)科學(xué)研究基金；武漢工程大學(xué)校長(zhǎng)基金項(xiàng)目（2014063）；武漢工程大學(xué)研究生創(chuàng)新基金（CX2013103，CX2014082）資助，在此表示衷心感謝．

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ZHANG Xiao-ling，LIANG Wei，YU Hai-bin，et al． Survey of transmission scheduling methods in wireless sensor networks［J］．Journal on Communications，2012，33（5）:143～157．（in Chinese）

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Design of distributed cross-platform data transmission system based on Internet of things

ZHU Can-ji1，2，LU Tao1，2，F(xiàn)ENG Gong1，2，CHENG Shi-peng1，2，HE Hong-wei1，2
1.School of Computer Science and Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430205，China；2.Hubei Key Laboratory of Intelligent Robot（Wuhan Institute of Technology），Wuhan 430205，China

The monitoring systems of the industrial production environment based on the Internet of things mainly use the sensor to perceive and collect the information of objects in real-time．Then these real-time data are converged to data server by the sensor network．Aimed at the cross-platform data transmission in the heterogeneous sensor network，the five layer distributed cross-platform framework for data transmission oriented the Internet of things was proposed．The framework developed sensor network coordinator to converge the sensor data by using the ZigBee to form the sensor network，and used the socket techniques of TCP／IP protocol to realize the cross-platform data transmission．Next，the real-time monitoring data collected by the sensor network are transformed by the network layer to the data server．Finally，the network layer provides the realtime data service of the monitoring object to realize the automatic and intelligent alarm by the safety threshold limit values of monitoring indicators．The data transmission system was applied to the industrial environmental monitoring field and achieved real-time data collection and intelligent alarm of the monitoring objects．

the Internet of things；distributed；cross-platform；wireless sensor network

TB35

A

10.3969/j.issn.1674-2869.2015.03.015

1674-2869（2015）03-0074-05

本文編輯：陳小平

2015-01-22

武漢工程大學(xué)校長(zhǎng)基金項(xiàng)目（2014063）

朱燦基（1992-），男，河南漯河人，研究方向:模式識(shí)別，圖像處理．*通信聯(lián)系人.