无线远程监控系统核心技术研究

摘要：随着无线电通信技术的迅速发展，无线远程监控系统也得到了技术上的更新，它将嵌入式产品与现代无线通信技术相结合，共同构成了一种新型的监测控制系统。为了对无线远程监控系统在设计研发过程中的核心技术有一个更深层次的了解，该文将对其进行细致的研究。

关键词：核心技术；无线通信网；操作系统；无线远程监控

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）18-0045-02

要对无线远程监控系统中的核心技术进行分析，首先就要明确无线远程监控系统的基本构造。简单而言，无线远程监控系统是在传统监测监控系统上逐步通过技术革新发展起来的，是一种融合了无线通信技术和信息处理技术的新型系统。无线远程监控系统的结构运作模式最关键的就是控制中心，它的主要任务就是对各监测站反馈的信息进行收集，并在收集的信息的基础上发布相关的操作命令来强化对检测站的控制，谈到这里，就不得不提无线远程监控系统结构模式中的另一重要组成——监测站，一般而言，只有它与控制中心协调合作才能共同发挥作用，由于监测站的主要任务就是对主要任务就是对重要信息进行采集并对控制中心传达的操作指令进行执行，因而它分布在各个固定的监测处。对控制中心和监测站依赖的科学技术进行剖析，则控制中心的主要构成是普通微机、工作站和工控机，而监测站依靠的则是特定的技术形式例如DSP。

1.无线远程监控系统的核心技术剖析

1.1控制中心中的技术分析

在无线远程监控系统运行操作中，控制中心是最为重要的构成，事实上与无线远程监控系统中的其他核心技术相比，其设计开发都较为简单，主要表现在两个方面，一方面是它的硬件设计量小，另一方面是除了普通微机之外，通常需要网络接人设备从旁辅助，如果自行设计的模块最终在无线通信中得以运用，那么还需要对专用的无线网卡进行技术开发，再将其插入到微机主板的预留总线插槽中进行使用。控制中心的各种应用设计软件以Windows等常用操作系统为基础进行开发和设计，而当前阶段，被运用于此类软件开发、调试环节中的工具功能性较强并且数量庞大，这就在一定程度上给控制中心各种应用软件的设计开发提供了便捷。对软件的实现方式进行分析，则绝大多数功能模块都可以被设计成为动态的连接库文件，而且为了提高界面的美观性和操作方式的便捷性，人机接口的界面模块为了更好的满足用户的各种需求，还可以提供定制服务。

1.2监测站的设计实现

尽管控制中心在无线远程监控系统的运行操作中是核心构成，但若谈到整个无线远程监控系统的设计开发，则其关键点却是监测站。在影响无线远程监控系统的性能方面，监测站在信息数据处理方面的能力和精确度对于系统的终极性能产生是不可忽视的影响。另外，监测站的设计与实现要承担的任务量最大，加之难度高、耗时长，检测站的开发过程备受瞩目，这主要是由于监测站要求处理的数据要精准、控制传感器的能力要强大所造成的结果，尽管监测站的工作事项相较于控制中心而言更为单一、固定，主要是在工作现场实施数据的采集、处理和操控任务，不需要大型的台式机来辅助工作，但监测站中大多是采用的嵌入式系统，为了与其节能便捷的特点相吻合，监测站的设计复杂程度与它本身在运作时所呈现出来的技术难度差距较大，在某种程度上增加了检测站的设计难度。

1.2.1以单片机为基础的设计实现方式

在进行嵌人式系统的设计时，单片机在大多数情况下是首选，这是由于单片机本身的综合性能决定的，单片机在片上集成有丰富的外设，同时控制性能十分出色，由此可见单片机与嵌人式系统十分契合，故而在嵌人式市场上，单片机占据了重要的市场比例。以单片机为基础的设计方案在那些对数据处理要求不高、运算量较小的远程监控系统中应用较多，在实际应用时既可以选择较为低端的4位机或8位机，也可以选择功能性较强的单片机专用芯片，在这种情况下单片机的最需要完成的就是在监测站端对系统进行操控。就目前而言，单片机的片外存储器是以RAM和Flash等为主的存储器；传感器大致可分为话筒、扬声器和摄像头等设备。而无线通信接口由于编解码器可取舍而导致实现的程序更为复杂，内含不同芯片的编解码器需要面向情况各异的系统处理任务和信息类别提供服务。当然，监测站的实现方式不仅局限于此，它还可以通过其他的方式来实现，例如可以通过直接借助汇编语言或者C、在实时操作系统上进行应用软件的开发等。如果需要直接运用编写控制程序的方式，则施加的对象就是4位或8位单片机，而倘若是设备间交互复杂并且功能使用强大的系统，则要借助操作系统来完成相关的任务，这时候应用软件只负责对上层数据进行处理。

1.2.2以DSP为基础的技术操作分析

当前阶段，监测站以DSP为基础进行设计开发是最为普遍化的使用方式，单就DSP的应用技术而言，它的处理数字的能力十分强大，处理各种运算的通用和专业芯片方面更是得到了普遍化的应用，从它能够大幅提升系统的实时性水平方面来看，这是因为它能够具有精准完成高速率数据处理的能力。在处理数据处理量大、实时性要求高且控制力要求较低的监控系统，以DSP为基础的设计方案相较于单片机更为适用，它与单片机为基础的监控系统之间的最大差异是DSP不仅可以充当控制器，在数据计算、编/解码方面也能够发挥作用。当然如果编，解码和压缩解压运算较为复杂时，就要进行全面性的分析再决定是否要运用DSP完成，文件传输协议的达成、系统的控制一般都会施加给DSP更多的压力，专门的处理芯片就会发挥缓解压力的作用；反之，就可以通过DSP直接完成。

1.2.3以MCU+DSP为基础的设计实现方式

MCU+DSP是综合了单片机和DSP两者各自的优势融合而成的，一方面MCU+DSP具有单片机所擅长的长控和DSP所擅长的数据处理能力，这样的一种结合使某些特定的复杂系统功能得以实现。但另一方面正是因为两个处理器共同融人其中构成MCU+DSP，其间的信息交互才更加需要关注，单片机和DSP两者如果不能够彼此之间相互配合，就不能够将各自的优势充分发挥出来，反而为对方所累，而采用双口RAM是当前技术水平下能够在单片机和DSP之间实现通信合作最为普及化的方式。出于扩大芯片的在市场中的营销范围，有的DSP或单片机厂家就在原有的基础上进行改良，使同一芯片兼具数据处理和控制方面的良好性能，系统的可靠性就得到了适当的提高，并且降低了监测站的设计难度，吸引了更多的用户。

1.2.4以MPU为基础的设计实现方式

嵌入式微处理器的最为典型的特点是成本低但可靠性高，另外就是在该领域中它产品种类要更多，而且技术运用可供选择范围广、获得相对容易，在满足各种性能需求方面表现出色。高性能MPU的出现使嵌入式微处理器在嵌入式领域中获得更加广泛的欢迎，但如果处于监测站的设计环节，电路板上硬性要求就是要将各种相关器件囊括在内，鉴于此，以MPU为基础设计的监控系统的可靠性就有了一定程度的降低，使得无线远程监控实现的难度也被迫加大。

1.2.5嵌入式实时软件与实时操作系统相关的技术分析

当前的技术水平条件下，已经存在的实时操作系统呈现出软件结构各异的特点，其适应能力强大，能够被灵活的运用于各种不同复杂程度的技术环境之中，选择适合监测站乃至整个监控系统的RTOS的重要性十分突出，可谓是“一着不慎，满盘皆输”，所以在选择RTOS时耐心的具备是重要条件，要对不同RTOS间的差异和适用范畴进行充分的认识，在对比中选择最适合的。在选择RTOS时应当对以下几个问题有清楚的认识，包括能否达到应用产品的性能需求能否支持在项目中使用的语言和微处理器、能否获得目标代码、是否支持设计中要用到的服务、对于需要授权的RTOS授权方式是怎样的等等，提高确定的实时操作系统能够高效的发挥作用。

嵌入式实时软件的开发沿袭了很多传统软件的开发风格，但从本质上而言二者还是存在不同的。在开发使用方式方面，嵌入式软件是交叉开发方式，交叉开发指程序代码的实现、编译和接连的环境为普通微机平台，而调试和运行的环境为嵌入式系统的硬件平台。其次，必要的开发工具的辅助是开发过程中的重要部分，属于此类辅助性开发工具的有交叉编译器。在嵌入式应用系统中，通用软件中的多个并发的任务成为了目前最为普遍的运用，而它所执行基本性单元就是任务。由于RTOS和应用软件对整个无线远程监控系统的实时性能影响较大，在软件的需求分析层次中，就需要将无线远程监控系统对自身时效性要求的考虑在内。而且，嵌入式应用软件受到其对稳定性、抗干扰性等性能的高要求影响，加大了嵌人式实时软件的开发难度。

1.3无线通信技术应用分析

1.3.1在网络实现监测站与监控中心实现

无线通信技术受到所处时代科技水平的限制，可以广泛使用的无线网络有很多，在设计无线远程监控系统可借用的就有GSM、CDMA和CDPD等多种系统。GSM主要是一种能够提供多种业务的移动ISDN，最大的优势就是在低服务成本和终端成本的条件下，达到较高的通信质量；CDMA网络运用的是扩展频谱技术，容量大、抗干扰能力强等是它最突出的特点；CDPD无线移动数据通信将数据通信与移动通信在技术层面上进行糅合，并充分发挥了数字分组数据通信的技术操作。要在监控中心与监测站之间实现无线通信可以引进特定的无线网接入设备进行辅助，来最终达到充分发挥现有网络水平的能力。

1.3.2经由专用无线收发设备建立无线局域网

经由专用无线收发设备建立无线局域网的设计实现方式可行陛强，在使用的过程中不需要向网络运营商交纳费用而且安全性也能够得到保障。在无线传输中，微波是它的传输媒体，如果要对其进行分类，最为常见的分类方式就是按照调制方式的区别进行划分，在这种划分方式下分为扩展频谱方式和窄带调制方式，在这两者之间进行比对，前者相较于后者，前者对其它电子设备的干扰影响程度较小，而后者的频带的利用率更高。而无线收发设备包括无线Modem和无线网桥等。

1.3.3借助收发集成芯片完成无线通信

对前面讲述的两种组网方式进行共性的总结，我们可以看出它们都利用了现有的网络系统和产品，对无线通信的部分进行分析，由于它使用的是独立器件，不需要进行专门的开发，所以它从技术操作难度来看较为简单，构建组装的最终结果就是使整个系统的结构更加复杂、体积也更加庞大，这就增加了系统推广的难度，在成本投入方面也会由于产品是外购进入而有所增加。如此一来只要将外购产品的功能与监测站实现集成，就能够最大程度的减少上述不利因素的干扰；只是会有一定的弊端即加大系统开发的难度，为此就需要全面化的分析对整体造成的利弊，包括项目组的实际开发能力和系统生命周期。

2.结束语

总而言之，通信技术的发展态势迅猛且愈演愈烈，无线远程监控系统的研究受其影响也必然会受到更多的关注，考虑到在未来的发展中，远程监控系统将全面渗透到于社会生产的各个领域，就有要计划的逐步实现全程远程操作、自动化监控、无人值守过程控制等众多职能，不仅能够节省大量人力、物力，还能够提高社会生产力。因此，我国必须着手培育能够娴熟运用无线远程监控系统核心技术的人才，加强此系统的推广和大范畴应用，从而满足更多行业领域的需求。