基于無線和UDP協議的空間溫度采集系統

劉漢民

摘 要：該文提出了一種應用無線模塊、溫度采集模塊和單片機等組成溫度采集發送單元，將溫度采集模塊得到的溫度數據組成特定協議字符串，通過無線信號發送；應用無線模塊、網絡模塊和單片機等構成核心處理單元，接收無線信號后，進行解析，并把處理結果通過網絡傳送給PC機；應用VB軟件編寫上位機PC顯示單元，對采集到的空間多點溫度數據直觀顯示，組成一套基于無線、UDP協議的空間溫度采集系統，滿足大型機房對室溫、機器溫度的準確實時監控。

關鍵字：NRF905 DS18B20 UDP 溫度

中圖分類號：TP274.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（c）-0090-01

在大型設備機房，由于空間大、機器功率大、散熱量大，空間溫度分布不均勻，需要借助溫度采集監測系統對溫度進行研究來調查整個機房的散熱狀況，進而調整風機和空調的安裝位置、方式，改善散熱，使機器更好地運轉；尤其是夏季和冬季溫度變化，通過溫度采樣，可以更好地控制散熱系統的運轉時間，節省電能，產生經濟效應；更進一步地說，通過空間分布多點采樣，如果某個點的溫度偏高，說明機器的局部運轉發生異常，從而可以及早發現、查找、解決問題，避免事故的發生。傳統的單點人工監測溫度無法滿足需求，該文目的在于提供一種在空間中不同位置分布多點監測溫度，通過無線通訊將數據傳回核心處理單元整理后，再通過網絡模塊傳給PC端監測軟件顯示出來，直觀、全面。

1 系統構成

如圖1所示，系統由多個溫度采集模塊、核心處理單元和PC端上位機軟件組成，實現對多個機房的空間溫度的集中控制。在同一機房內，溫度采集模塊與核心處理單元之間采用無線信號通訊，避免了在空間中布線工程。機房之間位置存在墻壁等隔閡，且存在一定距離，因此采用網絡連接方式實現核心處理單元和PC端上位機軟件的通訊。

溫度采集模塊由NRF905無線模塊、ATMEGA48單片機和溫度采集模塊DS18B20、供電模塊構成。

2 系統原理

整個系統采用查詢方式進行工作。首先，核心處理單元對分布在立體空間里的溫度采集模塊逐一發送帶地址碼的查詢命令，每一條命令發出后，都有唯一符合地址的對應溫度采集模塊將采集到的溫度信息發送給核心處理單元，核心處理單元收到信息處理后反饋給PC上位機軟件，接著繼續發送查詢命令給下一個溫度采集模塊。同一查詢命令，如果發送后，核心處理單元未收到正確回復，會反復發送，超過3次仍未收到回復則向系統報錯，及早發現有問題的溫度采集模塊，然后繼續向下一個地址的溫度采集模塊發送查詢指令。

如圖2所示，ATMEGA48單片機通過單條線通訊協議實現對DS18B20的初始化和溫度讀取，然后通過NRF905無線模塊發送。如圖3所示，ATMEGA128通過NRF905接收到完整的信號鏈后，通過RTL8019網絡模塊以UDP協議包形式傳送到PC上位機軟件。

3 無線傳送格式和UDP協議

無線傳送統一采用32字節，包括前綴、地址ID、傳送內容、校驗、后綴。如圖4所示。

UDP協議，即用戶數據報協議。UDP協議適用于一次性發送少量數據的場合，具有高效快速的特點。UDP協議是建立在IP協議基礎上。要實現UDP協議的正確發送，首先要正確理解UDP/IP協議頭。如圖5所示。

通過正確理解并給協議頭變量正確賦值，如圖6所示，實現了UDP/IP協議包的正確發送，實現核心處理單元和PC上面機軟件的正常通訊。實物圖如圖7所示。

4 結語

通過該套系統，實現了該單位不同機房室溫和設備溫度的空間全方面采集系統，將溫度數據在PC端上位機軟件界面上顯示，使維護人員全面掌握溫度信息，根據收集到的數據采取措施改善機房通風方式，并及時排查設備隱患。

參考文獻

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