基于嵌入式的傳感器網絡智能控制端設計與實現

劉燚榮

（大連航運職業技術學院，大連 116011）

近些年來，隨著網絡通信進程的不斷發展，用戶信息存儲量顯著提高，且用戶對于信息控制的相關需求顯著加強。在此過程中，嵌入式操作平臺憑借自身精簡性高、專業化程度高等優勢，逐漸演變成為智能控制端的重要組成部分。可以說，若想構建出能耗穩定且控制效率高的傳感器網絡智能控制端，就必須以嵌入式操作平臺為基準，形成基于嵌入式的傳感器網絡智能控制端設計系統。目前，這項研究工作基本上成為國際科研組織的重點踐行項目，必須予以重點貫徹與落實。

1 基于嵌入式傳感器網絡智能控制端的設計方法分析

1.1 系統總體設計方案

基于嵌入式傳感器網絡智能控制端在系統構建方面，主要以傳感器網絡與終端組成。其中，傳感器網絡以采集模塊、微處理模塊以及智能通信模塊組成。基于嵌入式傳感器網絡智能控制系統利用傳感器網絡，實現對待測設備信息的采集工作。并于終端處，利用嵌入式操作方法，完成對整個系統的控制作用。介于嵌入式平臺精度高、造價低的優勢，基本上可以確保資源的有效配置效果，實現準確控制指令[1]。

1.2 采集模塊設計方法

一般來說，采集模塊主要利用傳感器網絡節點信號實現采集過程，將采集到的信號完全轉換成為頻率較為穩定的電流信號及電壓信號。然而，在實際運行過程中，該采集模塊涉及到的工作量眾多，使得整體能耗偏高。在這里，本人建議在傳感器網絡的選取方面，最好采用一體化渦流變送器，實現對采集模塊信號的處理作用。與此同時，傳感器網絡智能控制端嵌入式操作系統可以選用兼備溫度值與濕度值功能的傳感器，如PT100傳感器。如果待測信號還包括其他類型，可根據實際情況添加特定功能的元件設施。需要注意的是，在采集電力信號的過程中，如傳感器網絡節點電壓、電流等參數，需要針對傳感器網絡節點中的電壓、電流等信號情況，進行合理采集。

1.3 微處理模塊設計

傳感器網絡微處理模塊在某些層面上，主要充當管理者的角色，屬于傳感器網絡智能控制嵌入式操作系統的核心部分。主要根據采集模塊提供的信號，進行統一化管理，防止模塊采集過程中，出現電流信號或者電壓信號能量丟失問題。如此一來，基本上可以有效降低傳感器網絡智能控制端嵌入式操作系統的不足問題，如能耗程度過重等[2]。

1.4 智能通信模塊設計

智能通信模塊設計主要通過CC2420射頻收發器進行合理實現。一般來說，CC2420射頻收發器在接收到微處理模塊傳輸數據的時候，即電壓信號、電流信號之后，往往會利用自身壓控振蕩器以及皮爾斯振蕩器，針對電壓信號與電力信號情況，進行放大處理，目的在于及時形成射頻信號。并在此基礎上，實現射頻信號的變頻、過濾等功能，確保信號處理效率。

2 軟件設計方案

傳感器網絡智能控制端嵌入式操作系統在終端管理方面，最好嚴格按照既定工作流程進行設計與管理。一般來說，采集模塊需要根據終端軟件發出的指令，對傳感器涉及到的網絡節點信號進行合理采集。根據上述內容可知，傳感器網絡智能控制端嵌入式操作系統在傳感器網絡節點的選取方面，基本上是以PT100傳感器節點、一體化渦流變送器節點以及CC2420射頻收發器階段為主，能夠有效采集關于溫度、濕度以及壓力等方面的參數數據。在正式運行過程中，采各模塊電路中的計時器會根據傳感器節點信號采集要求，實現智能化控制效果。此時，計時器采集到的信號會經過系列處理作用，傳送到終端當中，由終端完成信號數據的分析工作[3]。

3 實驗結果與分析

3.1 能耗測試與分析

介于待測設備運行環境的不同，導致其所產生的信息也存在較大差異。針對于此，我們在確保其它因素條件不變的前提下，將待測設備分別置于10℃與25℃的環境當中。并利用單片機智能控制端嵌入式操作系統與本文設計的系統進行對比，主要根據信息采集過程產生的能耗值進行對比，并進行分別記錄。根據實驗表明，在25℃條件下，智能控制端嵌入式操作系統產生的能耗信息與采集時間能耗處在的變動效果不是特別明顯，平均值明顯基于單片機，可以證明本文系統具備能耗穩定的特點。

3.2 控制效率測試與分析

基于實驗條件相同的情況下，改變待測系統的測量節點距離，并分別記錄二者控制效率變化情況。根據實驗結果顯示，本文所設計的系統在控制效率表現方面，更具備高效特征。

4 結束語

本文在研究基于嵌入式的傳感器網絡智能控制端設計系統的過程中，主要以嵌入式ARM 處理器的小型恒壓控制系統為主，在硬件選取方面主要以S3C2440芯片為控制要素。利用主控芯片外圍接口手段，擴展硬件電路系統，目的在于對步進電機轉速進行精準控制，以期實現系統高精度化控制特征，加強系統能耗穩定性與控制效率性。根據實踐結果來看，本文設計的系統往往具備較高控制精度，具有較大的應用價值。