傳感器網絡節點參數監測軟件研究與開發

周越　周嘉盈　吳勃辰　董晨陽

【摘 要】無線傳感器網絡由大量低成本、低功耗的微型傳感器節點通過自組織方式連接而成，能夠實時感知、監測和采集覆蓋區域內的各種環境信息，并進行處理后報告給感興趣的用戶。其具有部署靈活、可靠性強、擴展方便、經濟性好等特點，在軍事安全、工業控制、醫療衛生及環境監測等領域具有廣泛的應用前景，受到學術界和工業界的高度重視，分析了傳感器參數監測軟件的現狀，設計了一種B/S與C/S結構相結合的系統軟件。通過各個功能模塊，實現了對環境參數的實時監測，并為監測數據提供了高效的查詢分析功能，為監測工作提供了一個有效的信息化管理平臺。

【關鍵詞】傳感器參數監測；C/S架構；B/S架構

【Abstract】The status of sensor monitoring software is analyzed， and a software system of combining B/S with C/S is designed. Of the various functional modules， the realization of the real-time monitoring of environmental parameters， and for monitoring data provide efficient query function analysis， provides an effective information management platform for monitoring.

【Key words】Sensor monitoring； C/S architecture； B/S architecture

0 引言

電力系統作為關系經濟、民生的基礎性行業，其安全運行是非常重要的，其中電力設備自身的安全運行問題是影響電力系統安全穩定運行的一個重要方面，而變壓器作為電力系統中的主要電氣設備一旦發生事故將造成嚴重的損失并且需要較長時間去修復。長期以來，電力系統內對變電站中變壓器的運行和維護主要是采用事后維修、預防型維修和計劃檢修等方式，但是，這些檢修方式都存在著一些不可避免的弊端。隨著電力系統的不斷發展，電力設備由定期檢修逐漸向狀態檢修轉變已成為了一種發展趨勢，于是設備的在線監測系統就應運而生，因此對變壓器的狀態進行實時監測對于電網來說意義重大，傳感器網絡是由許多在空間上分布的自動裝置組成的一種計算機網絡，這些裝置使用傳感器協作，監控不同位置的物理或環境狀況（比如溫度、濕度、聲音、振動、壓力、運動或污染物）。無線傳感器網絡的發展最初起源于戰場監測等軍事應用。而現今無線傳感器網絡被應用于很多民用領域，如溫濕度監測、環境與生態監測、健康監護、家庭自動化、以及交通控制等。

1 關鍵技術

系統采用B/S與C/S相結合的架構模數。C/S結構用于數據采集，能更好的保證數據采集的實時性與準確性，兩者結合，發揮各自的優勢。B/S模式中，除數據采集模塊之外的功能都予以實現，如：實時監測、歷史查詢與分析等。

編程工具采用基于Windows平臺的Visual Studio2010軟件開發，包含.NET Framework及ASP.NET程序開發服務器，并支持Windows7操作系統。數據庫采用SQL Server2008實現整個系統的數據交互業務，可以將結構化、半結構化和非結構化文檔的數據直接存儲到數據庫中，并對數據進行查詢、搜索、同步、報告和分析。

通信方式為串口通信（Serial Communications），它的概念非常簡單，串口按位（bit）發送和接收字節。盡管比按字節（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發送數據的同時用另一根線接收數據。它很簡單并且能夠實現遠距離通信。串口通信最重要的參數是波特率、數據位、停止位和奇偶校驗。對于兩個進行通信的端口，這些參數必須匹配。

2 系統功能結構分析

系統結合溫度監測管理系統，參考相關程序軟件的設計，在管理平臺中設置不同的權限管理，具有數據實時監測、采集、查詢分析等功能。

3 系統設計

3.1 數據庫設計

系統通過數據E-R（實體—聯系）圖分析，最終確定了數據庫表，主要包括：實時節點數據表、基礎設置表、用戶表、角色表、用戶角色關系表等。實時節點數據表：日期、時間、節點信息等；基礎設置表：數據采集周期、節點數量、檢測節點編號、比特率等；用戶表：用戶ID，用戶名，密碼，姓名等。

3.2 主題結構與功能設計

3.2.1 登錄模塊

登錄模塊通過調用數據庫中用戶信息來驗證用戶名和密碼，同時判斷用戶的權限，實現相關業務操作。

3.2.2 實時監測功能模塊

在C/S架構中，實時監測的同時，進行數據的存儲，將有效的實時信息添加到數據庫中。如有數據在設定的溫度范圍之外的，用紅色高亮顯示。在B/S架構中，實時監測模塊讀取數據庫中當前最新一條數據，當作實時數據。

這個功能模塊中，通過serialPort控件進行串口通信，傳輸前，由程序控制，自動打開傳輸接口，傳輸結束時，立刻關閉，以免影響下一下傳輸工作。同時結合了pictureBox控件，每秒更新pictureBox中的折線圖數據，從而達到實時顯示的目的。動態顯示的表格則結合了dataGridView控件。

在B/S結構中，使用的數據是由數據庫中讀取的最新一條數據當作當前節點數據（只考慮正在監測時），故不存在通信模塊。這里的繪圖控件highcharts，顯示原理是：每秒給highcharts的數據源添加一個新的對值，即[時間，節點溫度]，該控件將剔除最早的一個數據，加入最新的這個數據，形成一個新的動態實時監測圖形。

3.2.3 歷史數據查詢與圖表分析模塊

歷史數據查詢分為單節點和多節點查詢。根據節點號、日期、時間進行精確查詢，對于查詢結果，可以選擇性打印。此外，便于用戶更直觀的了解節點的信息，對于可以選擇打印，或生成對應的統計圖。

4 結束語

傳感器網絡節點參數（溫度）監測系統可用于生產生活中的環境監測，24小時實時動態監控，進行分析和預警。用戶可通過對歷史數據的分析，更好的提高作業效率或做好相應措施。該系統通過全面的測試與實際運行，效果良好，數據穩定。

【參考文獻】

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[責任編輯：王楠]