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無線遠(yuǎn)程監(jiān)控控系統(tǒng)的核心技術(shù)研究

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無線遠(yuǎn)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(dāng)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(yuǎn)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(fù)責(zé)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(yuǎn)離控制中心的各監(jiān)測點處 ， 負(fù)責(zé)完成信息的采集和響應(yīng)控制中心發(fā)出的控制命令 ?？刂浦行目捎闷胀ㄎC、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(yīng)用目的和應(yīng)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(yuǎn)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(luò) ， CDMA移動網(wǎng)絡(luò)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(yuǎn)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(luò)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(yuǎn)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(wù)相對單一、固定 ， 無須用贈大的臺式機來完成；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(yuǎn)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(fù)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(yuǎn)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(dá)一類的設(shè)備 。無線通信接口實現(xiàn)相對較為復(fù)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(wù)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(yīng)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(fù)雜的系統(tǒng)而言 ， 大多數(shù)是利用操作系統(tǒng)來進(jìn)行任務(wù)治理、設(shè)備交互 ， 應(yīng)用軟件只是完成上層的數(shù)據(jù)處理等工作 。
1.2 基于DSP的設(shè)計實現(xiàn)方式
眾所周知 ， DSP的數(shù)字處理方面能力較強 ， 技術(shù)已經(jīng)很成熟 ， 能處理各種運算的通用、專用芯片也很多 。以DSP為核心設(shè)計開發(fā)的監(jiān)測站 ， 可以完成高速率數(shù)據(jù)處理 ， 保證系統(tǒng)實時性方面的要求 。
這類設(shè)計方案一般適用于數(shù)據(jù)處理運算量比較大 ， 實時性要求高而對控制能力要求相對較低的監(jiān)控系統(tǒng) 。與以單片機為基礎(chǔ)的監(jiān)控系統(tǒng)不同的是 ， DSP除了作控制器以外 ， 還可兼作數(shù)據(jù)計算、編/解碼之用 。對于較復(fù)雜的編/解碼以及壓縮解壓運算（比如對圖像視頻數(shù)據(jù)的處理等）是否仍由DSP完成 ， 須綜合考慮 。若DSP在系統(tǒng)控制和實現(xiàn)傳輸協(xié)議方面負(fù)擔(dān)太重 ， 則這部分運算需要由專門的處理芯片完成；若系統(tǒng)控制和傳輸協(xié)議較簡單 ， 或根本沒有到上層協(xié)議棧 ， 則這部分復(fù)雜的運算可由DSP完成 。

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