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相關文獻指出,網絡編碼技術是將接收到的信息在轉發節點進行重新編碼,生成新的信息之后再轉發出去,而相關信息接收點在已知譯碼算法的情況下對接收到的信息進行分析,很快得出經過編碼后的信息內容。網絡編碼技術將來自多個信號源的信息在中間節點進行網絡編碼的方法明顯區別于傳統的將接收到的信息進行原封不動的儲存和轉發,不同點主要體現在其吞吐量的大小上。經過網絡編碼技術處理后的信息吞吐量明顯多于傳統的信息吞吐量,這樣可以大大節省網絡資源。網絡編碼主要在于解決如何將單源或多源到單點或多點的極限問題,盡可能的充分運用網絡資源,產生最大的信息吞吐量。網絡編碼主要作用于中繼節點,可以通過對中繼節點信號的處理方法對網絡編碼進行分類,主要的兩種物理層的網絡編碼類型為:模擬的網絡編碼和數字的網絡編碼。模擬的網絡編碼根據放大轉發型的中繼節點而來,源節點的信息互相交會在兩個時隙中完成,在兩個源節點消除干擾后,通過譯碼進行調節,最后得到想要的數據。數字的網絡編碼根據解碼轉發型的中繼節點而來,源節點的信息互相交會在三個時隙內完成,兩個源節點在接到信息后,先消除自干擾,最后進行譯碼調解后得到想要的數據。
2.網絡編碼在無線通信系統中的應用
(1)網絡編碼應用于無線自組織網絡
用物理層和網絡層來平衡供需是無線自組織網絡中的重要戰略,主要是利用網絡的編碼技術對路由算法進行優化,從而增加無線自組織網絡的吞吐量。網絡編碼技術的運用增加了無線通信網絡的成本,并使得無線通信更加復雜,因此良好的傳輸方案是提高網絡信息吞吐量和降低無線通信技術復雜性的重要因素。根據相關文獻,該作者將通信的鏈路分類為信宿節點鏈路和中間節點。由于中間節點經常接收來自各個信息源的信息,采用網絡編碼技術,增加信息的吞吐量,節約網絡資源。信宿節點處在通信過程的末端,只需要采用傳統的路由策略,降低無線通信技術的復雜性,節省網絡成本。
(2)網絡編碼應用于無線傳感網絡
將網絡編碼用于無線傳感網絡中,通過將通信節點資源結合起來,能夠加強通信網絡的安全性。傳感器的網絡主要包含的是數據,通信節點通常能夠接受到很多不同的信號,這樣便可以采用網絡編碼技術。網絡編碼技術在無線傳感網絡中主要是在中繼節點選擇獨立的編碼系數,對接收到的信息進行相關的計算,再將運算之后的結果傳播出來。在信宿節點上,主要是在知道編碼節點在線性編碼時使用的編碼的系數之后,對需要的信息進行解碼,得出想要的數據。
(3)網絡編碼應用于認知性無線網絡
在認知性無線網絡中,主要需要注意的問題在于解決主要用戶和次要用戶的無線通信網絡資源的共享問題。其要求是,在無線通信的過程中,必須要保證在不影響主要用戶的無線網絡通信性能的前提下,為次要用戶提供最好的通信性能。因此,在認知性的無線網絡中,各節點必須進行充分的合作,合理整合信息從而充分提高通信性能,提高通信效率。網絡編碼技術恰好能夠用于協調編碼,在認知性無線網絡中,不僅可以增加信息的吞吐量,節約網絡資源,又可以避免干擾主要用戶的通信質量,對認知無線網絡的發展具有重要作用。
3.結語
論文摘要:隨著油田的開發,偏遠油區的數據監控、視頻監控在油田的安全生產、管理中發揮著重要作用,而無線通訊技術的應用已逐漸成為各種監控系統的主要鏈路方式。本文對目前廣泛應用的幾種無線通訊技術的進行簡單介紹,分析偏遠油區的地理環境及生產環境對無線通訊技術應用的影響。并對應用無線網橋技術進行的平臺視頻監控項目中的成功應用做簡單介紹。
1引言
在油田偏遠油區生產過程中,對相關生產參數及油井視頻進行遠程監控對偏遠油井的安全生產起著至關重要的作用。但由于偏遠油區裝置遠離油田總部,應用有線的通訊方式,施工困難且周期長、靈活性差。而無線通訊方式由于其建立物理鏈路簡單易行,成本低,可以根據現場需求及時調整項目方案,靈活性好,系統的功能擴展方便,因此特別適合偏遠油區對通信鏈路的要求。
2常用的無線通訊技術
目前在油田現場廣泛應用的無線通訊技術主要有GPRS/CDMA、數傳電臺、擴頻微波、無線網橋及衛星通信、短波通信技術等。
其中GPRS和CDMA技術中國移動和中國聯通公司的主營數據傳輸業務,在數據傳輸方面有著很強的優勢,即信號覆蓋范圍廣。對于陸上油田生產區域基本完全覆蓋。但由于海上油田地理位置特殊,遠離陸地的基站,因此很多海上生產平臺還無法為GPRS/CDMA信號完全覆蓋。此外經過測試,GPRS的平均速率為20kbit/s~40kbit/s,CDMA的平均速率為80kbit/s~100kbit/s,可以滿足傳輸小數據量的生產數據要求,但無法滿足大數據量的信號(例如視頻信號)遠程無線傳輸。雖然有利用CDMA技術進行視頻信號傳輸的案例,但效果并不理想。
數字電臺用于點對點或點對多點的工作環境,能夠提供標準RS-232接口,可直接與計算機、RTU、PLC等數據終端連接,實現透明傳輸。數傳電臺的傳輸速率從1200~19.2Kbit,傳輸距離20~50公里。具有抗干擾能力強、接收靈敏度高等特點。數傳電臺技術比較成熟,標準統一,一直以來廣泛用于油田的數據遙測/數據采集與監控(SCADA)項目中。但隨著GPRS/CDMA技術的日漸成熟,相應的設備價格的降低,使得在很多應用場合中數傳電臺被GPRS/CDMA所取代。但同時,數傳電臺的相關技術也在不斷發展,智能化、網絡化、高帶寬的數傳電臺也不斷涌現。結合數傳電臺誤碼率低、信道可靠的特點,數傳電臺必將成為海上油田通信技術應用的可靠選擇。
擴頻微波和無線網橋技術是近幾年興起的一門數據傳輸技術。擴頻微波最大優點在于較強的抗干擾能力,以及保密、多址、組網、抗多徑等,同時具有傳輸距離遠、覆蓋面廣等特點,特別適合野外聯網應用。而無線網橋是無線射頻技術和傳統的有線網橋技術相結合的產物。無線網橋是為使用無線(微波)進行遠距離數據傳輸的點對點網間互聯而設計。它是一種在鏈路層實現LAN互聯的存儲轉發設備,可用于固定數字設備與其他固定數字設備之間的遠距離(可達50km)、高速(可達百Mbps)無線組網。這兩項技術都可以用來傳輸對帶寬要求相當高的視頻監控等大數據量信號傳輸業務。
例如,對于遠離陸地且無法進行中繼的海上平臺,通訊鏈路只能通過衛星通信和短波通訊。其中衛星通信范圍大,只要衛星發射的波束覆蓋進行的范圍均可進行通信。不易受陸地災害影響,建設速度快,易于實現廣播和多址通信等等優點。但其運行費用相對昂貴,且系統維護要求高。短波通訊以往只在軍事通信、專業通信、業余通信中發揮著極為重要的作用,因其傳輸速率低、噪聲大,電離層反射天波為主,通常不能穩定的使用固定頻率工作等缺點,因此在其他領域已慢慢淡出人們的視線。盡管短波通信存在一些缺陷,但對于海上油田而言,短波通訊作為可靠性高、覆蓋區域廣的通信方式,用于海上平臺的緊急通信及小數據量傳輸應該是一個比較好的選擇。
3環境因素對技術應用的影響
偏遠油區的環境因素以以海上油田最為特殊。海上油田除了考慮信道帶寬,傳輸數率,傳輸距離,發射功率,天線要求等通信設備本身的技術參數外,在應用無線通訊技術的過程中,還必須全面地考慮海上平特的地理環境與地理條件對無線通信技術應用的影響。
3.1對信號傳輸的影響
可以通過選取性能好的設備或應用抗干擾措施以減少甚至避免干擾。但無線通信過程中的信號衰落問題則是普遍存在的,而且是不可避免的。由于海上油田遠離陸地,與陸地之間的廣闊的海域、多變的氣候使得在陸上應用效果很好的技術在海上應用時沒有了用武之地。
微波在空間傳播中將受到大氣效應和地面效應的影響,導致接受機接受的電平隨著時間的變化而不斷起伏變化,我們把這種現象稱為衰落。從衰落的物理因素來看,可以分成以下幾類:吸收衰落、雨霧衰落、K型衰落、波導型衰落、閃爍衰落等等。在各種衰落因素中,吸收衰落、雨霧衰落及K型衰落對海上油田的無線通信應用影響較大。
3.2對技術應用的影響
各項通信技術在海上油田應用中還存在的另外一個問題就是其獨特的現場環境。海上平臺一般空間狹小,還要考慮海上多風,平臺最高點一般較低的特點。
首先是對天線安裝的限制。海上微波通信受地形地貌影響,相同的通信距離要求兩端天線的高度更高。對于衛星通信、擴頻微波、短波通信等天線體積較大的應用,由于海上風力較大,抗風性的要求也使得設備在小平臺的安裝變得十分困難。
此外,對于無人值守的平臺,設備必須具有高可靠性、可自動維護、參數遠程設置等功能。而對于衛星通信、短波通信等要求平臺上配備專業管理操作人員進行設備的管理維護,這一特點也為技術的應用帶來一定的限制。
4無線網橋技術在海上平臺視頻監控中的應用
在實際的現場應用中,我們選取了基于5.8G無線網橋設備進行了現場應用測試。測試地點為淺海油井,測試內容為4路視頻監控圖像的傳輸。該系統具體解決方案是利用摩托羅拉Canopy5.8G無線網橋建立通信鏈路。在平臺一側首先通過視頻服務器將模擬視頻信號轉化為可在網絡傳輸的IP數據流,之后由無線網橋將信號傳輸到陸地端。陸地端一側通過無線網橋進行接收后由視頻監控服務器處理后,對視頻信號進行錄像存儲及Web。相關用戶可依據相應權限在局域網內進行視頻圖像的瀏覽、錄像等操作。
系統通訊鏈路建立后,可遠端對設備參數進行設置,設備維護方便。監控視頻圖像清晰、連貫,滿足監控要求。從系統的鏈路冗余可以看出本次測試的應用距離已接近5.8G無線網橋技術在海上應用的最遠距離。從系統的穩定性出發,在更遠一些的類似應用中應謹慎選擇這項技術。
藍牙計劃基本上是一個無線傳輸的計劃,不需要透過實質線路,在一定的距離范圍內,可以傳輸可觀的資料量,當然這種無線傳輸并不像行動電話那樣數十公里內皆可傳達,而是數十至數百公尺內的短距離無線傳輸。此外可傳輸的裝置不限于手機,只要有裝設藍牙收發模塊的裝置都可以使用藍牙傳輸,眼前的構想即是讓其它的行動裝置都可以使用藍牙傳輸,包括PDA、筆記型計算機、車用裝置等等。藍牙計劃的發起,主要是1998年5月,由Ericsson(愛立信,瑞典)、Intel(英特爾,美國)、NOKIA(諾基亞,芬蘭)、IBM(國際商務機器,美國)、TOSHIBA(東芝,日本)等五家公司,共同組織一個“特別參與組織(SIG,SpecialInterestGrou)”稱為BluetoothSIG,以此組織來制定一套短距離的無線傳送、接收的技術規格。
二、淺談藍牙技術
藍牙計劃雖是1998年開始,但是藍牙的技術根基卻來自1997年制訂完成的無線局域網絡通訊協議:IEEE-802.11。
藍牙基本上也是運用射頻(RF)方式進行無線通訊,至于使用的頻帶范圍,則是使用2.45GHz,這個無線電頻帶是全世界共同開放、不受法令限制的頻帶,舉凡工業、科學、醫療(ISM,Industrial/Scientific/Medical)、甚至微波爐等都是使用2.45GHz的頻帶。
由于這個頻帶被廣泛使用了,那么使用此頻帶進行通訊,絕對是很容易收到干擾的,因此藍牙規格被設計成可跳頻通訊,能夠在一秒鐘內進行1,600次的跳頻動作,此這樣的動作避免其它通訊的干擾。由于每秒1,600次的快速跳頻,這也使得藍牙無線收發的數據封包不能太長,否則不能滿足如此頻繁的跳頻次數,所以藍牙短封包、快速跳頻的特性,也使其無線傳輸能抗干擾、更穩定通信。
藍牙規格已經正式公布v1.0版,規格方面算是踏出成熟的第一步,接下來就是商品化、投入實際制造的階段。而要讓藍牙迅速普及,就是在既有的用途裝置上,追加設計藍牙功能即可,以節省開發時間與成本,為此藍牙射頻模塊就成為非常重要的一項零組件。
藍牙射頻模塊一方面要夠便宜,才可能快速普及,另一方面也要夠小巧,才能適用于所有的需求裝置上,目前專家推估射頻模塊的成本必須低于5美元才能普及,而各家公司也正加緊將射頻模塊設計地更精小、更便宜中。
三、藍牙技術的應用
藍牙由于具有1-2Mbps、10-100公尺的無線通訊能力,因此藍牙技術可以舒緩若干問題,例如可以直接利用藍牙的高速數據傳輸率來傳輸語音,等于是把藍牙通訊當成無線電話的功能。
另外對于小公司、小環境等,也可以省去布設實質線路的成本,以及后續線路維護的困擾。還有藍牙可以指定隔絕與通行的通信功能,也等于可以建立無線的LAN環境、小族群通訊環境。
四、藍牙技術的展望
(一)藍牙收發話器對健康的好處。由于手機有高功率的電磁波,據報導證實電磁波會對人體造成傷害,所以有了藍牙,你將可以把一個小小的藍牙附件裝在你的大哥大,然后把收發話器戴在你的耳朵(由于藍牙應用的是低功率,所以不會對人體有任何傷害)。準備好了以后,你就把你的大哥大放在口袋里講電話,不必把電話緊貼的臉,甚至按下收發話器上的按鈕就可以直接接聽來電。
(二)比一般傳統式紅外線傳輸更快,且不用對準兩個傳輸端口成一直線。藍牙科技在傳輸方面的好處就是,它能夠允許兩個裝置,在不排成一直線的狀態下,還能夠以無線的方式傳送數據。不像紅外線傳輸最大的缺點是,你必須對準兩個傳輸端口成一直線才有辦法傳送數據。藍牙傳輸甚至無視于墻壁、口袋、或公文包的存在而可以順利進行。藍牙的數據傳輸速度比紅外線傳輸還要快,每秒鐘高達1MB
(三)手表可自動對時間,無線下載Mp3。只要將來手表有內建藍牙且有Mp3撥放功能,這樣一來將可自動設定為標準時間,且可很方便的隨時從計算機傳輸歌曲。
(四)其它還有很多很多,只要現在是要接線的,都有可能會被藍牙所應用。藍牙技術一旦普及,相信對通訊方式、產品設計、生活方式等都會有巨幅的沖擊,甚至很難想象沖擊的程度。不過就現階段而言,藍牙可能帶來的便利卻是可以想象的,各位可以想象家里安裝一個藍牙收發基地臺,家中的計算機、電話、傳真機都不用實際接線,就可以互通或連外。在公司內外務人員趕時間,只要在藍牙收發范圍內都可以傳送數據,例如咖啡廳、車站等都可以。此外倉庫的盤點盤查,只要帶個PDA,倉庫內設有藍牙基地臺,馬上可以跟全省各地的倉庫進行盤點加總,當然,藍牙基地臺后面有接往Internet,或是以公司專線,或VPN方式連接。另外數字相機拍完的相片,只要接近筆記型計算機就可以回傳,省去記憶卡的插拔,既有計算機外設裝置也都可以無線化,無線打印機、無線鍵盤、鼠標、搖桿。還有家中、公司都設有藍牙基地臺,則一支具有藍牙功能的手機,在家就可以跟居家無線電話一樣使用,而且是付居家電話費,在公司則變成自己的辦公分機,公司替您付電話費,而在外出時就跟一般行動手機一樣使用,這樣真正落實一人一機終生用的理想,這種方式也被人稱為三合一電話,即是居家、辦公、行動電話三者合一。
五、結束語
藍牙技術一定會飛速發展,但仍然有一些應用的細節問題需要解決,如相鄰設備之間為防止信息誤傳和被截取,必須要用戶提前設置對應頻段等,嚴重影響藍牙技術產品面市的速度。但相信隨著一個不斷完善的發展過程,藍牙技術會為我們的未來家居和辦公帶來不僅僅是方便一點的革命。
參考文獻:
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[2]金純,許光辰,孫睿.藍牙技術.電子工業出版社。
[3]井雅,徐曉東,呂志虎.藍牙協議模型及應用.現代通信技術,2001.3。
【關鍵詞】物聯網 課程 教學實踐 應用能力
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1006-9682(2012)06-0063-02
一、引 言
物聯網(Internet of Things,IOT)又稱傳感網,指的是將無處不在的末端設備和設施,包括具備“內在智能”的傳感器、移動終端、工業系統、樓控系統、視頻監控系統和“外在使能”的各種資產、攜帶智能終端的個人與車輛等,通過各種無線或有線的通訊網絡實現互聯互通,從而提供安全可控乃至個性化的實時監控、定位溯源、報警聯動、遠程控制、安全防范等管理和服務功能,實現任何智能物體間的“管、控、營”一體化。物聯網是繼計算機、互聯網和移動通信之后的又一次信息產業的革命性發展。目前物聯網被正式列為國家重點發展的戰略性新興產業之一。物聯網產業具有產業鏈長、涉及多個產業群的特點,其應用范圍幾乎覆蓋了各行各業。并且隨著科學技術的不斷發展,物聯網技術將催生新的產業,形成新的經濟增長點,其發展前景十分可觀。鑒于此,2010年8月,教育部審批通過了35所高校獲批開設物聯網相關專業,新設專業將自2011年開始招生。在2011年,又有27所高校設置的“物聯網”專業通過了教育部的審批。
二、教學實踐與教學方法的初步探索
筆者所在的大學還未申報物聯網專業,但與物聯網技術相關的支撐專業門類比較齊全,如信息與通信工程、電子科學技術、計算機科學與技術、控制工程及測控技術及儀器等專業。基于此,筆者在2011年連續兩個學期開設了物聯網技術導論的公選課,學生選課非常踴躍,170人的選課規模每次都爆滿,從這可以看出當前本科生對物聯網等新生技術具有非常強的學習欲望。針對物聯網技術的特點,在現有教學技術的基礎上,對教學方案進行了初步探索。
1.合理選擇教材
筆者結合選課學生的特點:不僅有理工科學生,還有社會科學類學生,選擇了周洪波博士所編寫的《物聯網技術、應用、標準和商業模式》一書。此書以通俗易懂的方式,指導學生了解物聯網世界,且不需要較強的專業背景,適應不同專業的學生。
2.嚴格修訂教學大綱,合理安排教學內容。
教學大綱不僅是進行教學內容及進度的依據,也是考試考查的依據,更是教學質量評估的依據。一個好的教學大綱,非常有利于教學質量的提高。在教學內容上,首先講述物聯網產業的發展與機遇,讓同學們明白物聯網技術無論是在經濟、生活以及國家戰略上都有非常重要的前景。讓同學們掌握互聯網、物聯網以及它們的區別與聯系,并了解基于四大技術的物聯網支柱產業群,分別為RFID從業人員、傳感網從業人員、M2M人群以及工業信息化人群;其次,著重講述物聯網產業鏈,即Device、Connect以及Manage(DCM)三層系統,或者也可稱之為感知層、網絡層和應用層。讓學生了解物聯網的通訊與連接,包括短距離無線通訊技術、長距離無線通訊技術、短距離有線通訊技術和長距離有線通訊技術。在物聯網應用方面,通過物聯網在城市市政管理、農業園林、醫療保健、智能樓宇和交通運輸等方面和同學們進行交流和探討。并通過介紹各種傳感器的原理與技術,讓同學們對整個物聯網系統有更進一步的了解。
3.教學方法和教學互動
物聯網是個實用性很強、發展前景很廣的技術。將來物聯網會發展到什么程度,對人類的科技和生活會產生什么影響,都是一個未知數。因而在教學過程中,筆者非常注意和學生互動,讓同學們發揮自己的想象力,盡量去描繪50年,甚至100年后因物聯網的存在,人們的生活所發生的翻天覆地的變化。在上課過程中,筆者既有講述的環節,有和學生互動的環節,更有讓學生分組討論的環節。筆者希望此課程是個開放的課程,學生不僅能學到知識,更能發揮自己的主觀能動性。同時,通過運用多媒體等途徑來呈現物聯網所存在的問題和發展前景,請同學們利用已有知識,并發揮自己的想象嘗試提出解決方案,設置懸念,然后抓住重點、熱點作深入分析,最后上升為理論知識。從而使課程生動形象,對錯分明,環環相扣,印象深刻,氣氛活躍。當然,這種講課方式有一個前提,那就是建立在師生間平等、相互理解的基礎上。這種授課方式,就是師生間的相互溝通,實現這種溝通,理解是基礎,也即心靈交融,才能實現交往、溝通。
4.考核方式
為了適應物聯網技術應用型人才培養目標的要求,筆者在考核方式上突出強調學生對物聯網技術的基本概念掌握和發展前景設想,同時考查學生的論文寫作能力,從而實現對學習過程的督促與考核,客觀完整地評價學生的學習效果。在考核的評價標準上學生的成績由學生上課過程中的討論報告、出勤率和最終課程論文三個部分組成。其中討論報告占20%,出勤率占20%,最終課程論文占60%。這種考核方式既能讓學生進一步了解物聯網技術,又能發揮學生的想象力和主動性,并能讓學生初步掌握科技論文的寫作格式和寫作方法。
三、結束語
物聯網是一個新興的產業和技術,筆者依據物聯網專業的特點,結合我校應用型人才的培養目標,從物聯網專業設置的現狀、教學內容、教學方法和考核方式等方面進行了初步的探討。經過幾個學期的教學探索,摸清了教學規律,優化了教學過程,改進了教學方法,使學生具有合理的知識結構,理論與實踐相結合,從而具有解決實際問題的能力、開放的思維和協作能力,能夠暢想未來,把握經濟、社會和科學發展的大趨勢,以適應社會經濟和本科生教育信息化發展的需要,成為能夠適應21世紀新挑戰的復合型高端人才。
參考文獻
1 周洪波.物聯網技術、應用、標準和商業模式[M].北京:電子工業出版社,2010
2 康曉慧、羅霄鳳、張梅等.植物病理學方向研究生教學改革與探索[J].安徽農業科學,2012(2):1225~1227
3 張玉梅.物聯網在高校中的應用前景分析[J].學術研究,2011(10):82~83
論文關鍵詞:車輛實時動態監控系統,郵件攬投,車輛管理
1、引言
現階段,郵政EMS的郵件攬投和車輛管理依然是粗放式生產和管理,無法和國外大型快遞公司進行競爭,現代科學技術并沒有引入其中,采用的仍是傳統的生產模式和管理方法,管理沒有精細化,缺乏先進的生產技術和管理經驗。就此,筆者將車輛實時動態監控系統引入EMS郵件攬投和車輛管理中。
隨著無線通信技術和計算機技術的發展,為各個行業中交通物流的管理提供了新的技術手段,從而可以有效提高現有的行業管理與服務效率,GPS車輛監控系統充分利用了現代科學技術的最新成果,綜合利用計算機網絡、全球衛星定位(GPS)、無線通信、地理信息系統(GIS)等多學科的前沿技術,與行業的應用特點緊密結合,提供基于GPS位置服務的車輛監控管理平臺。
車輛實時動態監控系統是以GPS車載導航技術為依托,針對現場特點而開發的系統。GPS車載導航技術由GPS、地理信息系統及無線通信技術構成。GPS接收機接收GPS衛星的導航信號,獲取運動體的實時位置;無線通信技術把運動體的實時位置及附加信息傳送到監控中心;地理信息系統(GIS)則把計算機技術、圖形技術、數據庫技術融合于一體,在調度中心對監控物體的空間位置及用戶賦予的屬性信息進行管理、顯示和分析,達到實時動態監控的目的。
這一技術又稱為智能交通(ITS),如把該技術應用于中國郵政EMS攬投中,將增強EMS攬收和投遞能力,降低人力資源的管控成本,提高企業管理水平,避免車輛的閑置,讓其得到充分使用,對保障車輛安全都能起到積極作用。
2、EMS車輛管理現狀
2.1、攬投工作
每天早上各個攬投部將郵件派攬給各個攬投員,讓其進行投遞。攬投人員對郵件派投以后,把投遞局留存聯交給收班人員,收班人員再依次把妥投信息錄入微機,郵件的實際妥投狀態和上網查詢的妥投信息至少存在半天的時差。而順豐快遞,在郵件妥投以后,就能即時地將相應的妥投信息傳遞到網絡平臺上,供客戶查詢,為企業贏得美譽度。
2.2、車輛歸集
每天下午在郵件攬投工作結束以后,EMS車輛必須停在指定的地點,進行歸集。但是有部分攬投人員在收班以后,對車輛并沒有進行歸集,收班后印有EMS標識的車在大街上隨處可見,直接導致部分車輛油耗量較大,并帶來安全隱患。
3、EMS車輛實時動態監控系統介紹
將車輛實時動態監控系統引入EMS中,可對郵件攬收和投遞生產過程進行可視化管理,同時將EMS車輛納入信息化管理,對人、車、物進行有序地調度管理,保證EMS安全、快捷生產。GPS車輛監控系統一方面利用GPRSCDMA等信道,將車輛的位置信息、報警信息和服務信息實時傳送到監控系統; GPS監控平臺是車輛監控系統的核心,提供GPS信息的采集、格式轉換與分發服務,響應用戶的各種命令請求,提供數據庫應用與存儲服務,完成用戶身份識別與安全控制。它包括:用戶服務(UAS)、派發中心(EGF)、數據庫應用服務器(DAS)、通訊接口(CI)及系統信息管理(MIS)軟件包等。
各監控分中心根據相應權限安裝監控端,通過INTER網絡接入GPS車輛監控系統,也可通過專線方式接入。為保證系統的安全性,可在客戶服務器上加上防火墻以保證系統不受外部侵入和損害。
GPS綜合服務平臺是車輛調度服務中心的核心,提供GPS信息的采集、格式轉換與分發服務,響應用戶的各種命令請求,提供數據庫應用與存儲服務,完成用戶身份識別與安全控制。它包括:用戶服務(UAS)、派發中心(EGF)、數據庫應用服務器(DAS)、通訊接口(CI)及系統信息管理(MIS)軟件包等。系統采用模塊化設計,運行平臺為UNIXLINUXWINDOWS操作系統,數據庫采用目前最流行最穩定的ORACLE數據庫。GPS綜合服務平臺與各種車載終端相連接的接口為獨立的通信接口(CI),可以實現專網終端、公網終端并網運行,并可以任意擴充終端種類,無需修改服務程序。其另一個重要部分是GPS專用GIS控件,專注于快速、形象、生動的顯示GPS信息。在每一個模塊快速、高效、穩定運行的基礎上,各模塊間可實現無縫連接,完成不同監控應用;不同GPS移動單元,不同通訊方式在同一個系統上的統一運行。
由于GPS定位派發的特殊性,要求系統能夠盡可能快地將GPS定位數據分發到不同的監控端,而丟失一兩個定位數據是可以容忍的。在應用中,監控用戶向系統發出的登錄、呼車、車輛控制等命令相對有限,而網絡中最大流量的數據是GPS定位數據包,所以系統間各個部分之間相連采用TCP/IP網絡,并大量采用UDP協議傳輸數據。由于UDP是無連接傳輸,系統開銷小,適合于大數據量的傳輸,而對于系統中命令的傳輸,采用命令確認機制,使保證命令正確傳輸,這樣使系統以最高的效率轉發GPS定位數據包,同時能夠保證命令信息的正確傳輸。
由于科技發展的日新月異,特別是無線通訊發展迅速,而GPS定位派發系統要與無線通訊系統連接,所以系統的可擴展性也影響到了系統的使用,只有方便升級和擴展的系統才能適應當前的用戶需求,因此系統采用服務器分布模塊式設計,以不同的服務器實現不同的功能,使系統功能的增加不需要對整個系統做修改。
3.1系統拓撲結構
監控系統的拓撲結構是由監控中心和移動端構成,如圖1所示。移動端即EMS車輛,監控中心設置在網運部,通過無線傳輸方式進行數據通訊。
圖1
1)、軟件平臺
軟件平臺包括以下軟件:
windows操作系統;
VB6.0;
MapX5.0;
Access數據庫管理系統。
2)、通訊方式
無線上網進行數據通訊。
3)、移動目標配置
配PDA采用無線上網,EMS此前購置的一批PDA可以采用。
3.2系統功能
利用有效方式實現多終端分級管理模式。系統包括基本GIS功能模塊、移動目標(車輛)跟蹤模塊、數據庫管理模塊。
關鍵詞:車載終端TSP云服務后臺車聯網
中圖分類號:TN929文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)01(c)-0000-00
1 引言
智能終端是車聯網的重要組成部分,基于核心模塊/芯片的智能終端解決方案可以使得車聯網開發人員,包括終端開發人員,更多關注于應用,而不再關心底層細節;而且,核心模塊中封裝了智能終端大多數通用功能,使得開發人員不再重復開發,從而實現資源重用,提高終端的開發效率與可靠性,降低終端的技術難度,因而是車聯網的關鍵核心技術。但目前國內外還沒有能滿足智能終端需求的模塊與芯片。文獻[1-4]對車聯網終端進行了研究開發,但是模塊沒實現通用功能的封裝。本文基于通信端口復用芯片和電源復用的終端系統,把無線通信技術、總線技術、互聯網技術、嵌入式技術以及衛星導航技術有機集成,以提供車聯網的各項服務。
2 系統研究
通過無線通訊傳輸,將汽車電子CAN/LIN總線數據, 傳遞到智能終端服務后臺系統,動態進行OBD診斷;并通過(UTC)、IPv6等技術,實現車載終端數據聯網長時在線,將故障信息主動反饋給駕駛者,動態干預預防事故發生;對通信端口復用芯片和電源復用技術提出了解決方案,以降低智能車載終端的生產低成本;通過集成汽車電子,實現事故發生時,主動將事故車輛的位置信息通過智能車載終端發送給服務后臺,獲得準確及時的車輛和人員救援。
通過Telematics系統后臺和終端軟件,利用遠程通信、GPS等技術手段,整合呼叫中心、增值服務內容提供商、行業信息管理系統(如銀行車貸系統、車險管理系統及110聯動系統等)、多媒體資訊廣告內容提供商、電訊運營商等產業鏈的相關企業,為車主、汽車生產廠商、汽車銷售商(4S店)等提供位置信息、互聯網、汽車售后等服務。
3 車載終端及云服務后臺系統關鍵技術
a) 通信端、供電線路復用技術
通過對通信端、供電線路服用技術的設計,將GPS導航模塊和3G模塊融合,減少了模塊的體積,降低了生產成本。其設計圖如下所示:
圖1車載終端通信端、供電線路復用設計圖
b) 基于汽車電子CAN總線、LBS、OBD等功能的一鍵通技術
在車載信息服務后臺的基礎上,實現基于云技術的自主創新的UTS(Unified Telematics System)車聯網信息服務后臺的建設,整合如保險、救援、加油、節能環保、智能交通等的SP(Service Provider),AP(Application Provider),CP(Content Provider),Call Center等多方資源,為車主提供個性化的貼心服務。
c) 基于嵌入式技術的車載終端TSP云服務后臺研發
車載終端TSP云服務后臺通過用戶界面良好、網絡支持方便和應用開發便捷的設計,把無線通信技術、總線技術、互聯網技術、嵌入式技術以及衛星導航技術有機集成,以提供車聯網的各項服務。
4 系統功能
系統具有導航,通信,車輛安防,救援、多媒體與移動辦公等功能,為汽車用戶提供安全,高效,節能環保,和生活個性化服務,提高交通和車輛相關數據采集和處理能力,消除車輛信息孤島現象,從而提高實時路況數據監測準確性和車輛使用安全性。
5 系統優勢和前景
系統居于國內領先地位,市場競爭優勢明顯;推進國家車聯網、智能交通的發展,進而為智能城市的建設奠定基礎。打破國外廠商壟斷該市場的局面,實現國內首創,國際領先。
在美國,歐盟、日本、韓國,車廠前裝智能車載終端的比例高達40%-70%。而在中國,目前前裝車載只有不到5%的比例。中國已經是全球最大汽車銷量國家,2012年達到了1860萬量。權威預測, 2015年將達到2000萬輛,2020年,年銷量將達到4000萬輛,占據全球50%的銷售市場。假設按照50%前裝比例,按每臺智能車載終端2000元計算,該產品市場容量每年將達到400億;服務費按每年500元計算,該新興產業每年的服務費可達100億元,年經濟產值2項合計500億元。本文的研究成果如在我國大規模推廣應用,將會帶來廣闊的產業化前景。同時,近年來,政府的政策支持力度加大,網絡和通信等關鍵技術發展迅速,商業模式和產業鏈也逐漸成熟,設備和服務價格的逐步降低,智能車載3G/導航設備目前處于快速發展階段,預計2014年全球產業規模將突破1100億美元。
6 結語
通過本文的研究,在行業內打造低成本的車載智能信息終端,推廣行業應用,促進車載行業的發展,為國家推進車聯網、智能交通奠定了基礎。
參考文獻
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論文關鍵詞:3G-EVDO,無線局域網絡,稅源監控系統
稅源監控系統是稅務機關利用現代信息技術對稅源信息進行全面采集、分析和利用的稅務信息化應用系統。一般由企業端和稅局端組成。安裝在企業的企業端系統功能是用于對企業進行稅源信息監控、采集和數據傳輸;安裝在稅務機關的稅局端系統功能是用于接收所采集的稅源信息,并對信息進行分析和利用。稅源監控系統是稅務機關對重點稅源企業進行實時監管的重要工具,應用先進信息技術提高系統功能,對稅務機關降低稅源監控成本,提高稅源監控實效,從源頭堵塞稅收流失具有重大意義。
一、無線監控技術簡介及3G-EVDO優勢分析
1. 無線監控技術簡介
目前無線監控技術實現上有下面幾種方式:
(1)模擬無線數據收發模塊實現。該類監控數據傳輸距離主要由發射機的發射功率來決定,監控范圍受發射距離的限制,范圍小;數據在空中傳播,易受電磁等干擾,數據可靠性不好;模擬傳輸沒有很好的加密模式,安全性不好;數據傳輸率很低,不能滿足稅源監控要求的從企業原料采購到成品銷售的多個重要環節產生的數據采集及時性、準確性、安全性等要求。
(2)GSM網絡實現。這類監控通信方式是依托全球的GSM網絡,它的最大特點是打破了距離的限制,從而可以實現遠程監控。主要是利用GSM短消息業務或語音業務進行業務監控。語音業務就是利用語音信道進行通信,把各種信息轉化成語音信號計算機論文,通過語音信道發送。缺點是:由于網絡傳輸不穩定,短信中心容量等問題,信息發送不可靠,并且缺乏安全性;消息的發送到接受很多情況會有較大時延,加上內容長度限制和GSM上網速度只能達到9.6kbps,這種網絡環境無法滿足企業稅源實時監控和準確性的要求。
(3)GPRS網絡實現。GPRS是由中國移動推出的2.5G服務,是在現有的GSM系統上發展出來的一種新的分組數據承載業務論文服務。GPRS與GSM語音的根本區別是,GSM的基礎是電路交換,GPRS的基礎是分組交換。因此,GPRS特別適用于突發性的、少量的數據傳輸,也適用于偶爾的大數據量傳輸。和GSM相比的優點是傳輸速度較快,缺點是數據傳輸速度偏低,有跳躍性,只能滿足部分視頻監控的要求。
(4)3G-EVDO即CDMA2000 1x EVDO,是3G系統CDMA2000的演進版本,基于CDMA的集群技術。3G-EVDO系統設計的基本思想是將高速分組數據業務與低速語音及數據業務分離開來,利用單獨載波提供高速分組數據業務,而傳統的語音業務和中低速分組數據業務仍由 CDMA2000 1x系統提供,這樣可以獲得更好的頻譜利用效率,網絡設計也比較靈活,抗干擾能力強、信號穿透能力強、系統容量大。1x EV-DO 于2001 年被ITU-R 接受為3G 技術標準之一。
2. 3G-EVDO技術優勢分析
3G-EVDO是基于CDMA系統的升級,兼容了IS-95系統的空中接口技術,在升級上只需進行軟件方面的升級。而CDMA網絡經過7年多的建設,通信網絡覆蓋全國,基礎設備完善齊全,將會是最快升級到3G網絡的系統。通信過程中不會產生脈沖式射頻,當在周圍各種強電設備密布的情況下,不會給其他電器設備造成射頻破壞。3G-EVDO通信網絡覆蓋全國,并成為成熟和穩定的網絡,為無線局域網絡稅源監控系統提供一個穩定、安全的接入環境。3G-EVDO系統本身網絡的安全性就好,傳輸過程中滿足IP化和多媒體化的需求,系統具備視頻編解碼處理、網絡通信、自動控制等強大功能計算機論文,直接支持網絡視頻傳輸和網絡管理,使得監控范圍達到前所未有的廣度。比較符合以后的發展方向。3G-EVDO可提供高達153.6kps的無線數據通訊帶寬,采用信道資源分配方式,可確保基于無線局域網絡的稅源監控系統企業信息傳輸的實時性。目前從技術先進性上來看,3G-EVDO是各種無線網絡通訊技術中最新的改良技術,在網絡安全、傳輸、解碼、分配、覆蓋等方面都有著明顯的優勢。
二、3G-EVDO技術在稅源監控中應用的意義
伴隨著網絡技術3G業務應用范圍不斷擴大,基于3G系統的無線局域網絡監控系統將會用到各個領域,3G技術與稅務信息化的結合也是大勢所趨。目前國內有關無線局域網稅源監控系統產品多數為針對2G無線網絡系統進行開發的,由于稅源監控圖像所包含的信息量非常大,而2G通信系統本身又具有帶寬小、抗干擾能力差、衰落嚴重、誤碼率高等特點,稅源監控數據傳輸容易掉包的問題沒有得到很好解決,無法達到實時監控的作用。如何將遠程的監視、系統遙控、監控無線化有機地結合起來,做到既可以基于無線網絡進行遠程的監視、遙控和圖像的傳輸,又具備通常稅源管控的功能,并且投入費用合理,能夠更加有效地確保系統運行穩定,將安全防范技術提高到一個新的水平,是目前稅源監控信息化的應用的最大需求. 開發基于3G-EVDO無線局域網絡的稅源監控系統實現稅源監控管理網絡化、無線化、遠程化具有積極的現實意義,主要體現在以下幾個方面:
1.有利于實施全方位的稅源動態監控
基于3G-EVDO的企業無線局域網絡稅源監控系統,可深入企業生產經營全部環節,進行實時監控、采集企業生產、經營真實信息,實施全方位的稅源動態監控和納稅評估,對提高稅源信息采集質量、加強信息共享和綜合分析利用、查找和堵塞征管漏洞、提高稅源管理實效具有重大意義。
2.有利于解決復雜工業環境下有線網絡稅源監控技術難題
有關稅源監控系統的開發與應用,在國內也已有少量報道,但企業現有的局域網絡都是有線網絡,在工業環境復雜的企業生產環境中有線網絡的應用受到環境的很大限制,存在布局困難、損耗大、傳輸距離短、分布范圍有限、運行成本高的缺陷。無線局域網絡監控系統具有無限的無縫擴展能力,可組成非常復雜的監控網絡。無線網絡監控系統是監控和無線網絡傳輸技術的結合,它可以將不同地點的現場信息實時通過無線通訊手段傳送到無線監控中心。
3.有利于降低稅源監控成本
目前從技術先進性上來看,3G-EVDO是各種無線網絡通訊技術中最新的改良技術,在網絡安全、傳輸、解碼、分配、覆蓋等方面都有著明顯的優勢,具有綜合成本低計算機論文,只需一次性投資,性能穩定可靠,維護費用低,無需專人管理的特點。建立無線局域網絡稅源監控系統,有利于提高稅收行政管理的效率、降低稅源監控成本,解決有線局域網絡下監控中存在的監控點多、傳輸距離遠、覆蓋范圍寬、實時性強、適應復雜的生產環境等技術瓶頸。。
三、基于3G-EVDO的無線局域網絡稅源監控系統設計
1.總體目標
在目前已有的基于有線網絡傳輸的企業稅源監控系統基礎之上,以3G-EVDO集群技術替代現有的有線網絡監控、數據采集與傳輸,設計實現基于3G-EVDO集群技術的無線局域網絡稅源監控系統。相比現有的有線網絡稅源監控系統,系統功能可在以下方面達到提升:
(1)稅源監控范圍擴大。基于3G-EVDO集群技術的無線局域網絡稅源監控系統可實施全方位的動態稅源監控,對企業生產經營的采購、生產、庫存到銷售都進行了全方位的動態監控,實現對企業生產經營的全過程的數據信息進行實時采集傳輸和分析利用。使稅務管理部門能夠全面了解企業的實時經營情況,全面掌握稅源信息,減少稅收流失論文服務。
(2)稅源監控能力提高。基于3G-EVDO集群技術的無線局域網絡稅源監控系統不再受企業地理位置的限制,適合遠距離傳輸,數字信息抗干擾能力強,不易受傳輸線路信號衰減的影響,能夠進行加密傳輸,可以在數千公里之外實時監控現場。特別是在現場環境惡劣或不便于直接深入現場的情況下,數字視頻監控能達到親臨現場的效果。即使現場遭到破壞,也照樣能在遠處得到現場的真實記錄。
(3)稅源監控實效提升。系統采用3G-EVDO集群技術、視頻壓縮編碼等諸多先進的信息化技術進行信息采集與傳輸,由于對視頻圖像進行了數字化,可以充分利用計算機的快速處理能力,對其進行壓縮、分析、存儲和顯示。通過視頻分析,可以及時發現異常情況并進行聯動報警,從而實現無人值守。提高稅源監控范圍、質量和效率。
2.技術路線與技術關鍵
(1)技術路線:系統從設計到開發采用基于無線局域網絡稅源管理思想,利用3G-EVDO集群技術、視頻壓縮編碼等諸多先進的信息化技術進行數據無線網絡傳輸的新型系統,運用H.264視頻壓縮編碼技術和3G-EVDO無線網絡數據傳輸解決方案,通過建立統一的信息采集機制、統一的數據信息監控機制,構建面向應用監控、預警的信息化系統。采用跨平臺跨數據庫的設計技術、J2EE技術、三層/多層結構技術、3G通訊標準、TCP/IP協議等技術進行分析設計和數據交換標準。
(2)技術關鍵:基于3g-EVDO無線局域網絡技術稅源監控應用研究,提供3G網絡接口實現數據傳輸、共享、分析、預警;網絡帶寬自適應技術,根據網絡帶寬自動調整視頻幀率計算機論文,適應爆發性、大容量數據傳輸;基于無線網絡的點對點、點對多點、多點對多點的遠程實時企業生產經營現場監視;具有面向異構網絡環境的綜合管理能力。
3.技術創新
(1)采用3G-EVDO 、H.264視頻壓縮編碼技術等網絡通訊新技術,實現企業生產經營“購、產、存、銷”關鍵經營環節監控,解決傳統網絡傳輸方式的無法適應監控點多、傳輸距離遠、覆蓋范圍寬、實時性強、適應復雜等網絡稅收監控瓶頸問題,實現實時數據傳輸、接收,保證信息的安全性、穩定性、準確性、及時性;
(2)采用3G-EVDO 、H.264視頻壓縮編碼技術等網絡通訊新技術在企業生產關鍵環節實現實時的稅源信息采集,從源頭控制發票開票信息的不實,通過技術手段對企業真實的經營信息的分析,測算銷售數據,與納稅申報信息比對,實現異常預警。
(3)采用3G-EVDO網絡通訊新技術通過一個系統將多種系統整合在一起,將信息自動化,財務分析,稅源監控功能集于一身,實現對各類稅源信息的傳遞、交流、共享、存儲、協同,實現數據集成及數據的集中展現,做到全方位稅源實時控管,有效解決企業,稅務機關,政府,生產者之間信息不對稱問題。真正實現了監控系統的數字化、網絡化和智能化。
【參考文獻】
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近幾年來,全球通信技術的發展日新月異,尤其是近兩三年來,無線通信技術的發展速度與應用領域已經超過了固定通信技術,呈現出如火如茶的發展態勢。在無線通信技術發展的大潮中,廣東科技職業學院余愛民教授也積極投身于此,以自己全部的熱情付出著……
1963年12月,余愛民出生于湖北省松滋市。憑著對通信技術的熱愛,經過刻苦努力,他最終畢業于華南理工大學電信學院電路與系統專業,獲工學博士學位。赴廣東科技職業學院任職后,他開始承擔起計算機應用專業的教研任務。他熟悉多媒體網絡、計算機網絡通信技術,對計算機寬帶無線通信技術有著豐富的實際工作經驗,負責組建了國內較大規模的WLAN網絡――清新公眾無線信息網絡,其無線覆蓋面積達20多平方公里他熟悉通信系統的電磁兼容技術(EMC),具有較深的理論研究水平和豐富的實際工作經驗,特別是在通信基站的防雷方面具有較深的研究,取得專利兩項,于國內外發表了較高水平的學術論文多篇,在計算機無線通信及通信系統的EMC方面的研究成果達到了國內領先水平。
一門新興的學科,一位年輕有為的教授,余愛民憑借自己在無線通信領域的實力獲得了業內的一致好評。從事科研工作以來,他先后主持承擔各級各類科研項目26項,單是省部級以上的項目就多達18項,累計科研經費400余萬元,開發了一系列頗有影響力的成果。他主持的“清新縣公眾信息微波無線網絡”覆蓋面積達20多平方公里,是我國目前最大的無線局域網之一,2002年獲得清新縣科技進步獎,2003年該項目通過了廣東省科技廳的鑒定,被認定為國內領先技術,基于WLAN網絡,他開發了一套辦公自動化軟件,并于2003年8月通過了廣東省軟件評測中心的測評:他主持的“微波無線局域網在山區(或海島)的應用研究”達到國內領先水平,不僅通過了廣東省科技廳的科研成果鑒定,還獲得了珠海市2005年度科學技術進步三等獎;此后,他主持的“WaveLAN在信息網絡中的應用”研究項目,獲得了廣東省2006年度科學技術進步三等獎。另外,他所主持的“無線局域網基站的防雷研究和應用”,“寬帶無線接入基站抗雷電電磁脈沖(LEMP)電源系統的研究”、“基于SOC技術的醫學影像寬帶無線通訊系統”也先后通過了廣東省科技廳的科研成果鑒定,分別被認定為國內先進和國內領先水平。
如此種種,不一而足,只以“第一完成人”縱觀余愛民的科研生涯,便可見一斑。多年以來,在國內外學術期刊和學術會議上,他先后發表學術論文30余篇,其中被三大檢索(SCI、EI、ISTP)收錄5篇。由中國科學技術出版社,華南理工大學出版社聯合出版教材2部:取得國家專利11項,其中發明專利4項、實用新型專利5項,外觀專利2項。在剛剛過去的2008年里,余愛民再一次收獲了榮譽與信任,被評為省級“千百十工程”培養對象。科研上兢兢業業的他在學術交流上也是傾情以待,身兼數職,從廣州市科技項目評審專家組專家、廣東省教育廳IT專業指導委員會委員、廣東省科技項目評審專家組專家,到國家自然科學基金評審專家組專家,再到國際著名學術團體――美國IEEE的高級會員,余愛民一步一個腳印,在無線通信技術領域留下了屬于自己的印記。
言必信,行必果,堅持是一種品行,更是一種態度。無線通信,網絡無限,在他腳踏實地的堅持中,一個無線暢通的夢想正在實現著。
隨著網絡技術和通信技術的不斷發展以及人們對生活要求的不斷提高,實現家庭智能的遠程控制已經成為必然的趨勢。國家建設部住宅產業化促進中心提出住宅小區要實現六項智能化要求,其中包括實行安全防范自動化監控管理:對住宅的火災、有害氣體的泄漏實行自動報警;防盜報警系統應安裝紅外或微波等各種類型報警探測器;系統應能與計算機安全綜合管理系統聯網;計算機系統能對防盜報警系統進行集中管理和控制。但由于目前無線通訊技術的不成熟、運行費用高等弊端,智能家居控制器與外網無線通訊技術成為導致市場接受度低的重要因素,而GPRS系統的特點能夠很好的解決該問題。GPRS網絡通信業務是通訊公司推出的一項數據傳輸通信業務,在GPRS網絡覆蓋區域內,傳輸距離不受限制,通信費用相對低廉,傳輸速率較快。本文涉及家庭智能系統及GPRS技術相關背景,分析了其各自基本特點和所要實現的基本功能,并在此基礎上提出了基于GPRS無線智能家居系統的總體解決方案。最后總結系統核心GPRS芯片軟硬件實現方法。
系統總體架構
網絡應用的普及以及各種信息家電的產生都使得在家庭內部對Internet的訪問不再局限于單個 PC,每個家庭都將面臨如何在家庭內部傳送 Internet 數據以及如何將各種家電設備連接起來的問題,基于此,智能家居網絡應運而生。智能家居網絡是信息社會的基本單元。未來的家庭中,各種家電設備將組成一個家庭局域網,并通過智能家居控制器接入互聯網。智能家居網絡的市場發展潛力極其可觀,幾家大的廠商 Intel、IBM、Microsoft 及 Sony 都早已涉及其中。
智能家居網絡指的是在一個家居中建立一個通信網絡,將各種家電設備互相連接起來,實現對所有智能家居網絡上的家電設備的遠程使用和控制及任何要求的信息交換,如音樂、電視或數據等。智能家居網絡的構架包括家庭內部網絡系統、智能家居控制器以及智能家居網絡與外部Internet網絡之間的數據通信。其中,智能家居控制器是智能家庭網絡的一個重要組成部分,起到核心的管理、控制和與外部網絡通訊作用。它是通過家庭管理平臺與家居生活有關的各種子系統有機結合的一個系統,也是連接家庭智能內部和外部網絡的物理接口,完成家庭內部同外部通信網絡之間的數據交換功能,同時還負責家庭設備的管理和控制。
智能家居控制器一方面需要為家庭內部布線提供通訊接口,能夠采集家庭設備的信息,并進行處理,自動控制和調節;另一方面智能家居控制器作為家庭網關,也為外部提供網絡接口,連通家庭內部網絡和外部Internet 網絡,使得用戶可以通過網絡等方式訪問家庭內部網絡,實現監視和控制。此外智能家居控制器還應當具備自動報警等功能,即當發現報警信號如:有人惡意闖入,溫度超高等,控制器能立即處理并向用戶發出報警信號。
如圖1所示,智能家居控制器為系統的核心。可采用ARM嵌入式系統設計,能夠自動運行、處理數據,通過 RS485 總線管理和控制各控制終端。并且控制器通過 GPRS模塊,實現家庭系統與外部網絡的通訊,使用戶可以通過短信和互聯網等方式實現家庭系統的遠程控制,同時,控制器還通過鍵盤和顯示屏為用戶提供人機界面,方便用戶實現本地控制。控制終端為單片機組成若干小的控制系統控制各家用設備,并通過控制總線將這些小的控制系統組成網絡,連接到智能家居控制器,受智能家居控制器控制。
智能家居控制器的具體功能包括:
家用設備的數據采集:采集家用設備包括室內溫度,燈具家電,防盜門等設備的狀態數據,經控制器處理后反饋給用戶。
本地控制:用戶通過控制器上的鍵盤和顯示屏,對家用設備進行監控。
遠程控制:遠程用戶可以通過發送手機短信或通過互聯網對家庭系統進行控制和查詢。
自動報警:當控制器檢測到非法闖入或溫度超高等報警信號時,及時觸發室內報警裝置,并通過發送報警短信等方式及時通知用戶。 轉貼于
溫度查詢:用戶可以通過控制器查詢室內溫度。
防盜門密碼設置:用戶可以通過本地或遠程方式修改防盜門的密碼,在門外輸入正確密碼后才可打開門。
紅外家電控制:接收用戶命令,通過紅外發射電路控制電視、空調等紅外可控的家電設備。
其它燈具等開關量控制:接收用戶命令控制燈具等開關量設備。
智能家居控制器通過 GPRS模塊,實現家庭系統與外部網絡的通訊為系統核心部分,解決以前智能家居系統瓶頸的關鍵技術。GPRS(通用分組無線業務)的簡稱,是在現有的GSM系統上新增新GGSN(網關支持節點)和SGSN(服務支持節點)節點發展出來的一種新的分組數據承載業務。GPRS 與現有的 GSM 系統最根本的區別是,GPRS 是一種分組交換系統,特別適用于間斷的、突發性的或頻繁的、少量的數據傳輸,也適用于偶爾的大數據量傳輸。GPRS網絡傳輸的主要優點有:永遠在線、按流量計費、快速登錄、高速傳輸、覆蓋范圍內不受限制(傳輸距離、地形、天氣等)、數據傳輸可靠等。
基于ARM及GPRS智能家居控制器的軟硬件實現
GPRS通信模塊安裝在智能家居控制器中,主要功能為通過GPRS網絡連接到Internet網絡,并主動與監控中心建立通信鏈路,進行雙向數據通信。GPRS通信模塊設計采用了Freescale公司生產的內嵌TCP/IP協議的G24 GPRS OEM。該模塊尺寸小,功耗低,便于集成。
GPRS通信終端收發模塊主要由G24模塊、天線、SIM卡、相關的電平轉換電路和RS232串口組成。模塊的供電電壓為5V,可采用USB端口供電。GPRS通信模塊通過RS232串行口與智能家居控制器ARM進行通信。 論文基于GPRS的無線智能家居系統方案來自66wen.com免費
G24收發模塊采用AT指令操作,通過RS232串行口進行數據通信。GPRS 網絡通信原理為:首先通過SGSN節點使通信終端模塊附在GPRS網絡上;然后通過GGSN節點由PPP(Point to Point Protocol)協議獲得一個隨機分配的IP地址,連接到Internet上;最后通信終端模塊通過Internet,按照監控中心設定的端口號與監控中心建立通信鏈路。軟件流程如圖2所示。
(1) 測試G24通信是否正常。首先選擇串行口并設置波特率,G24波特率的范圍為600到460800bit/s,支持自動波特率偵聽,能夠自動與監控中心通訊模塊的波特率保持一致。發送“AT”,如果模塊返回“OK ”,則通信正常,否則重發。
(2)接入Internet。首先測試當地是否有GPRS覆蓋,向模塊發送 “AT+CGPRS?”,如果返回“+CGPRS:1”,則有GPRS覆蓋,否則隔5秒鐘后再次檢測。然后發送“AT+ CGATT=1”使模塊附在GPRS網絡上。最后發送“AT+MIPCALL=1,cmnet”通過PPP協議建立與GGSN的無線連接,獲得一個動態的IP地址,接入Internet。
(3) 連接監控中心。向模塊發送“AT+MIPOPEN= ,,,, ”建立與監控中心通信連接。如果返回“+MIPOPEN: Socket ID,1”,則說明與監控中心建立了通信連接,如果返回“+MIPSTAT: 1,1”,則說明有物理鏈接中斷,須重新進行連接。其中對AT+MIPOPEN指令的參數作以下說明:
Socket ID:G24通信連接的ID號,G24有4個可用Socket,每個Socket有1372Byte緩沖區。
Source Port:G24的數據傳輸端口號,其值為0~65535。建議采用1024 以上的端口號。
Destination Address:目標端的IP地址,也就是監控中心監控服務器的IP地址。
Destination Port:目標端的數據傳輸端口號,即監控中心監控服務器設定的傳輸端口號。
Protocol:傳輸通信協議,0表示TCP方式,1表示UDP方式。
(4)數據收發。與監控中心建立通信連接后,就可以進行數據收發了。發送數據用“AT+MIPSEND=1, ’Data’; +MIPPUSH=1”。“Data”表示要發送的數據,本設計采用了G24 默認的ASCII碼編碼,須用十六進制的ASCII碼形式表示。一旦有數據到達,G24模塊就會通過RS232串行口返回“+MIPRTCP: ,,”。其中Left是一個十進制的數字,表示還有多少個字符在協議棧中尚未接收,如果數據全部接收,則Left為0;接收到的數據“Data”是十六進制的ASCII碼形式。 轉貼于
(5)斷開通信連接。向模塊發送“AT+ MIPCLOSE=Socket ID”,模塊返回“OK”,表示斷開成功。