信息技术 ２０１４年第１５期ｌ科技创新与应用 基于物联网的无线温度监测系统 陈宜冬 曾卓敏 （哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院，黑龙江哈尔滨１５００００） 摘要：基于ＣＣ２５３０ ８０２．１４．５、ＳＴＨ１５传感器、使用ｃ语言构造无线温度采集系统，通过ＲＳ２３２将采集的数据上传到主控机进行 分析并存储，开发服务器程序，实现远程用户通过互联网对现场数据进行的实时监控。解决了现场数据实时存储、故障分析、预警 处理的问题。 关键词：物联网；Ｚｉｇｂｅｅ；ＣＣ２５３０ 引言 温度采集在很多应用系统中都有极其重要的作用。如婴儿保温 箱恒温控制系统等。传统的温度测量一般采用有线系统测量，具有 简单，该产品具有品质卓越、响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等 优点。 ２．２传感器节点的软件设计 布线繁琐、添加节点复杂等困难、可靠性低等缺点，而且单个保温箱 控制失效一般由工作人员检查得知，容易发生意外。基于基于物联 网ｆ 的无线温度检测系统采用无线采集数据、传输，通过互联网将采 集的数据和设备状态传到远程用户，实现远程用户对现场数据和设 备状态的实时监控，极大地提高了系统的可靠性。 １基于物联网的无线温度监测系统的体系结构 本系统由传感器节点、协调器节点、主控机、互联网和远程监控 用户组成。基于物联网的无线温度检测系统的体系结构如图１所 示。 图１基于物联网的无线温度监测系统的体系结构 由传感器节点和协调器节点构成了物联网的感知层，由无线网 和互联网构成了物联网的传输层，由主控机和远程用户构成了物联 网的应用层嘲。传感器节点采集现场的温度，通过无线的方式传输到 协调器节点，协调器节点通过ＲＳ２３２总线将采集到的数据传到主控 机中，主控机对采集到的数据分析、存储、预处理、报警等处理，远程 用户通过互联网对设备的状态实时监控。 ２传感器节点的设计 传感器节点用于保温箱温度的采集、标度变换、数据传输等。传 感器节点由电源模块、传感器模块、处理器模块和通信模块组成，如 图２所示。 图２传感器节点结构图 ２．１传感器节点的硬件结构 处理器模块和通信模块由ＣＣ２５３０ｔ３１实现。ＣＣ２５３０是德州仪器 开发的用于２．４一ＧＨｚ ＩＥＥＥ ８０２．１５．４、ＺｉｇＢｅｅ应用的一个真正的片 上系统解决方案，内部集成了具有代码预取功能的低功耗８０５１微 控制器内核，能够以非常低的成本建立强大的网络节点。ＣＣ２５３０具 有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模 式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。ＣＣ２５３０内部集成 了一个温度传感器和一个１２位的Ａ／Ｄ转换器，但其精度不高，所以 传感器模块由ＳＴＨ１５实现。ＳＨＴ１５是Ｓｅｎｓｉｒｉｏｎ公司温湿度传感器， 两线制的串行接口与内部的电压调整，使外围系统集成变得快速而 项目来源：哈尔滨理工大学创新创业训练计划 传感器节点上电后对定时器、串行口、看门狗、中断系统、ＳＴＨ１５ 传感器等硬件进行初始化，然后发现协调器节点并通过认证程序Ｈ 通过协调器节点的认证加入到传感网。只有经过协调器节点认证后 的传感器节点才能向协调器发送数据。传感器节点向协调器节点发 送数据的格式如图３所示： 图３传感器节点数据格式 ３协调器节点的设计 协调器节点用于无线网络的管理，对传感器节点进行认证，只 有通过认证的传感器节点才能在网络中发送有效的数据。协调器节 点由电源模块、串口模块、处理器模块和通信模块组成，结构如图４ 所示： 图４协调器节点结构图 串口模块由ＭＡＸ２３２ｍ实现，用来实现协调器节点和主控机的 通信。处理器模块和通信模块由ＣＣ２５３０实现，负责接收传感器节点 的发送的数据，进行数据预处理，然后将数据通过串行口送到主控 机中。主控机的功能是接收协调器节点的数据，对数据进行分析、处 理、存储，通过服务器程序将数据发送发到远程用户端，实现远程用 户对设备状态的实时监测。主控机和协调器节点通信的数据帧格式 如图５所示： 帧标志 Ｉ节点数ｌ节点名称ｌ节点数据ｌ………Ｉ校验码Ｉ帧标志 图５协调器与主控器通讯数据帧格式 帧标志为Ｏ１１１１１１０１１１１１１１１，表示帧的开始和结束；节点数表 示本次采集数据的节点数量；节点名称是各个节点的逻辑地址，数 据位本次采集到的温度值，校验码采用累加和校验。 系统实现 将４个传感器节点分布在不同位置，设置不同的环境温度，在 主控机上设置温度的报警阈值，其它主机通过互联网，实时监测传 感器节点的温度。在实验的过程中将４号节点关闭，然后再打开，通 过远程监控端查看各传感器节点的状态，如图６所示： 剃耨箭息 图６远程监控端查看各传感器节点的状态 一６５一 科技创新与应用ｌ ２ｏ１４￣１５期 信息技术 浅析云计算在电子政务中的应用 赵惠巍 （哈尔滨市计算机网络管理服务中心，黑龙江哈尔滨１５００００） 摘要：电子政务将现代信息和通信技术运用到的管理和服务职能中。云计算是国家“十二五”规划中的重点关注项目，可以 解决在电子政务及信息化办公过程中所带来的信息孤岛、服务器管理分散、维护及硬件成本过快增长等问题，它将成为当前 电子政务建设必须重视的发展趋势。文章通过对云计算概念的描述，研究云计算在电子政务系统中的实现。 关键词：云计算；研究分析；重要性 １云计算的概念 云计算是一种模型，可以实现随时随地、便捷地、随需应变地从 可配置计算资源共享池中获取所需资源，资源能够快速供应并释 放，使管理资源的工作量和与服务提供商的交互减小到最低限度。 云计算因其灵活定制、动态扩展、随时获取、按需使用等特点， 了原有计算模式，已被看作是继个人计算机变革、互联网变革之后 的第三次ＩＴ浪潮。云计算技术通过对数据集成和融合技术，打破政 府部门间的数据堡垒，实现部门间的信息共享和业务协同。 云计算的主要特点是分布式、虚拟化、动态的可扩展性、灵活 性。云计算平台使用的物理节点是分布的。每一个应用部署的环境 和物理平台是没有关系的。通过虚拟平台进行管理达到对应用进行 扩展、进行迁移、进行备份，种种操作通过虚拟化层次完成。通过动 态的扩展虚拟化的层次达到对以上应用进行扩展的目的，可以把各 种信息资源虚拟化，放在云计算平台中统一管理。 ２电子政务的概念 电子政务是运用计算机、网络和通信等现代信息技术手段，实 现组织结构和工作流程的优化重组，超越时间、空间和部门分 隔的，建成一个精简、高效、廉洁、公平的运作模式，以便全 方位地向社会提供优质、规范、透明、符合国际水准的管理与服务。 电子政务的核心价值之一，就是利用信息网络技术跨时空快速传 递、处理、存储和利用信息的优势，打破条块分割的及其部门之 间的界限，通过信息共享、流程互通实现协同办公、流程再造、整合 职能，提高行政效能，改善服务。利用云计算模式来提高政 府数据中心的运行效率，减低数据中心的建设成本势在必行。 ３云计算在电子政务中的实现 随着政务信息资源开发利用的深入，数据大集中以及信息交换 的要求很高的计算能力，传统数据中心建设和运行的成本（包 括电力成本、空间成本、维护成本等）在不断上升，电子政务系统的 数据中心需要利用云计算模式来提高数据中心的运行效率，减 低数据中心的建设成本。实现电子政务数据中心向云计算体系 结构的转化，其转化步骤分别为整合化、虚拟化与自动化。 ３．１整合化。通过网络可以实现对各种信息资源与基础性服务 功能的连接，电子政务系统数据中心的系统架构可通过网络为平台 实现整合，利用云计算技术实现网络平台的整合，在硬件基础设施 方面为各部门提供基础计算服务和数据存储，电子政务应用支撑平 台、业务系统的应用都可以充分享受到虚拟化资源提供的计算服 务，提高资源的最大化利用率，实现各部门间的共建共享，提高 服务质量和服务能力。 ３．２虚拟化。虚拟化是指通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为 多台逻辑计算机。在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机，每个 逻辑计算机可运行不同的操作系统，并且应用程序都可以在相互独 立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。通 过虚拟化整合的电子政务系统资源，通过一种与物理状态、物理位 置无关的方式进行调用，实现从物理资源向服务资源方向转变。电 子政务系统的虚拟化，降低了管理与维护的复杂度，提高了设备利 用的效率。利用云计算实现基础软硬件资源的统一管理、按需分配、 综合利用，降低各部门系统建设成本和日常运行维护费用。 ３．３自动化。电子政务数据中心能随着业务量的变化，对资源进 行自动调配，实现资源的快速调度、灵活部署与动态增减。当电子政 务系统实现整合化和虚拟化以后，其底层功能与资源则可被智能系 统自动的管理与调用。通过智能系统，不仅能实现资源在计算和配 置上的最优化，而且通过对相关资源的调度，更经济、更有效地完成 系统功能所提供的任务。 ４结束语 云计算的国家标准、统一规范的尽快出台，将有利于规范和指 导我国的云计算技术和服务的发展，同时建立健全云计算服务的相 关法规，建立云计算服务准入制度的门槛，确保信息安全变得 更加自主可控。随着电子政务信息化的深入发展，信息数据量 的增长，云计算的出现势必对未来电子政务的发展地发挥重大作 用，必将促进电子政务在我国持续健康的发展。 参考文献 【ｉｌｌ小波．云计算在电子政务系统中的应用研究ｆＪ１．电子技术与软件 工程，２０１３年第１９期． ［２］刘彦凯．云计算如何服务电子政务 信息化建设，２０１１年第８期． 作者简介：赵惠巍（１９７８一），男，哈尔滨市计算机网络 管理服务中心，工程师，从事电子政务网络安全管理工作，哈尔滨工 业大学，工程硕士。 通过实验，能够准确地测得各传感器节点的温度值，在２．３、４ 次采样的数据中节点４的值为“ ，是因为实验过程中关闭了４号 节点，打开４号节点后其温度值正确地传到了客户端。实验结果和 实验现场完全一致。 ４结束语 分析了物联网技术和温度采集的方法，采用ＣＣ２５３０和ＳＴＨ１５ 实现了温度的无线采集、传输，远程用户通过ｌｎｔｅｍｅｔ，可对设备状 态进行在线监测，实现了基于物联网的无线温度监测系统，解决了 有线数据采集的弊端，杜绝了单个设备节点失效后设备状态无法检 测的缺点。本系统采用不同的传感器，可实现湿度、气体浓度、压力 等现场数据的实时监测。 参考文献 ［３】李俊斌，胡永忠．基于ＣＣ２５３０的ＺｉｇＢｅｅ通信网络的应用设计［Ｊ］． 电子设计工程，２０１１（８）：１０８—１１１． ［４］赵亮，张吉礼，梁若冰．面向建筑能源系统的物联网通用网关设计 与实现『Ｊ１．大连理工大学学报，２０１４（１）：８５—９０． 【５］郭付才，王洪涛，刘志华．基于ＡＴ８９Ｃ５１单片机的ＲＳ一２３２串行数 据截取器设计 现代电子技术２０１２（４）：９５—９７． 作者简介：陈宜冬（１９６９，１１一），男，哈尔滨理工大学副教授，研 究方向：嵌入式、网络应用。 曾卓敏（１９９４一），哈尔滨理工大学。 ［１］孙其博，刘杰．物联网：概念、架构与关键技术研究综述【Ｊ１．北京邮 电大学学报，２０１０（６）：１－９． ［２］．Ｙ－保云．物联网技术研究综述术『Ｊ］．电子测量与仪器学报，２００９ （１２）：１—７． 一６６一
