導(dǎo)語：如何才能寫好一篇基本通信協(xié)議，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：意象；書法；詩情畫意；繪畫創(chuàng)作

中圖分類號：J205 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1005-5312（2014）23-0179-01

傳統(tǒng)中國繪畫歷經(jīng)了裝飾、敘事到寫意，是中國畫家在歷史文化的流變中的正常抉擇。這種美學(xué)觀念一經(jīng)中國寫生代的汲取和變化，很快成為新的視覺表現(xiàn)方式。自宋元以來，傳統(tǒng)寫意畫使文化人士的心態(tài)與個性得以充分展示。中國寫意畫借助靈活飛動的線條，揮灑自如簡練的筆墨情趣，抒發(fā)胸臆、寄托情思，來創(chuàng)造一個包含創(chuàng)作主題情感和意志的獨特藝術(shù)世界。每一個時代的變遷和每一個人的沉浮都會不斷地給中國傳統(tǒng)畫的精神取值賦于獨特存在的意義，如徐渭、石濤諸人。因為，這其中又因世事迭變，權(quán)力交移而導(dǎo)致個人文化尊嚴(yán)的失落，而誕生的文化天才不乏其人，如山人。但也會因社會機(jī)制的嚴(yán)格而出現(xiàn)大量平庸畫人，畢竟美術(shù)天才是歷史極少數(shù)的僅存碩果。

比如中國畫筆墨的基礎(chǔ)是書法，由于文字簡化，毛筆已不再是漢文字的唯一書寫工具，甚至已不是主要方式。書法又獨立成為一種門類，因而作為中國畫的筆墨訓(xùn)練已變得非常有難度。如果說中國畫是經(jīng)筆墨從傳統(tǒng)走向現(xiàn)代的一個發(fā)展著的符號，那么中國畫今天的寫意觀已經(jīng)過寫生代的時間洗禮，正如任何一個畫家都不會真正歸于四王四僧的筆墨道路。水墨的直率所表現(xiàn)出玄妙的禪意與畫家心像的映射，會積淀出一種濃厚的墨象風(fēng)骨，構(gòu)成了畫家對題材的演義而注入自己的人格特征。而對傳統(tǒng)寫意畫中的基本構(gòu)成要素――書法、意象、及詩畫意境的不斷研究、探索及繼承、發(fā)展創(chuàng)新，對現(xiàn)代藝術(shù)創(chuàng)作起到至關(guān)重要的作用。

一個返歸筆墨意趣的中國寫意畫家在筆墨的操練中需要付出更大的精力去感悟體會，從而在藝術(shù)的精神上顯得更純粹，更有意義，而更能展示出精妙的神形、筆墨、意韻的獨特氣質(zhì)和無窮的魅力。傳統(tǒng)寫意畫從它產(chǎn)生之日起就受到中國傳統(tǒng)哲學(xué)觀念和美學(xué)思想的影響， 尤其與中國傳統(tǒng)意象、傳統(tǒng)書法、詩詞、篆刻有著深厚的淵源。因此，寫意性必然是中國畫最本質(zhì)的特征，是中國畫的根本性質(zhì)。

在寫意畫創(chuàng)作中，去不斷發(fā)展創(chuàng)新傳統(tǒng)寫意畫的基本構(gòu)成要素，不斷豐富寫意畫的獨特表現(xiàn)語言，不斷感受中國繪畫給我們提供的永不衰敗的形而上的智慧和對寫意畫中基本構(gòu)成要素的研究，不斷豐富寫意畫的獨特表現(xiàn)語言，就會不斷擴(kuò)大無數(shù)畫家演習(xí)的空間，從而創(chuàng)作出更多更好的意義上的寫意畫給予人在其中，去感受暢想，去尋找主觀意志神韻。以至更好呈現(xiàn)中國畫豐富多姿，精彩紛呈的寫意文化特征。

歷經(jīng)時間的洗禮，寫意花鳥畫的演變是波瀾不驚的，從文化鎖定的題材范圍中，表現(xiàn)形式也豐富起來，傳統(tǒng)題材的花花草草和語言變化的背后都有著不同的文化喻意。在某種意義上，人格修養(yǎng)是隱藏在文人花鳥畫創(chuàng)作和審美價值背后的一種文化意識，將始終貫穿于文人花鳥畫圖式之中?，F(xiàn)在，隨著審美的世俗化，花鳥畫創(chuàng)作中體現(xiàn)的是尋常百姓的生活范疇，從普通題材中找到美感加以呈現(xiàn)，這實是對平凡、質(zhì)樸生活的認(rèn)同與尊重，實現(xiàn)了從傳統(tǒng)花鳥畫轉(zhuǎn)入了生活化。

中國寫意花鳥的發(fā)展與創(chuàng)新需要注重其情感特征，但是，現(xiàn)在花鳥畫創(chuàng)作呈現(xiàn)著單調(diào)化、程式化、世俗化的發(fā)展勢頭，在繪畫作品里，很難找到畫家自我情感的抒發(fā)，也難見自我真摯詩意的文章，和令人感動的情趣?，F(xiàn)代人的審美觀念、思想情感等因素也必定要變化發(fā)展，當(dāng)代的藝術(shù)家不可能具有古人之情懷，當(dāng)代的生活環(huán)境、文化氛圍等客觀狀況更不同于古人，文人畫家較職業(yè)畫家有著難以比擬的文化底蘊，他們流露于畫中的精神氣質(zhì)和情感自然純凈高雅。在當(dāng)今花鳥畫壇，很多人在進(jìn)行著多種多樣有著時代意義的探索，就像有些人因為受西畫的影響較大，便在寫意花鳥畫中注入西方繪畫的元素，注重畫面的構(gòu)成變化和形式感；有些人因為筆墨功力欠佳，則注重墨色的變化及水墨和色彩的相互滲化效果，追求的是墨和色的變化及美感。無論花鳥畫的呈現(xiàn)形式怎樣轉(zhuǎn)變，創(chuàng)作中都絕對不能缺少情感的注入，不然，作品那會有生命。因而，提高寫意花鳥畫的創(chuàng)作水平，絕不能僅限于對技法、形式、筆墨等方面的研究，更要注意高雅情感的培養(yǎng)，培養(yǎng)“雅”的情感，需要對中國的哲學(xué)、詩詞、文學(xué)作品、音律等方面作全面深入地研究，只要有堅實的文化底蘊，氣質(zhì)和情感自然高雅。

所以當(dāng)代的寫意花鳥畫創(chuàng)作，必定是當(dāng)代人的富有時代氣息的情感的表達(dá)。正如李可染所言：“一個成熟的藝術(shù)家，技法已經(jīng)不是創(chuàng)作的主要問題，往往像忘掉了技法，才能把全部的思想感情貫注在作品里?！?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]周積寅.中國畫論.江蘇美術(shù)出版社，2005年2月.

[2]潘天壽.中國繪畫史.上海商務(wù)印書館初版，1926年.

[3]李旦.山人畫集.江西美術(shù)出版社，1994年.

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[關(guān)鍵詞]局域網(wǎng)；通信協(xié)議；TCP/IP

HowTOConfiguretheCommunicationProtocolsoftheLAN

WangGuangming

(ClassOne,GradeThree,DepartmentofComputerScience,ZaozhuangTeachers''''College,Zaozhuang277100)

Abstract:BasedontheLAN,forNetWare、Windows95/98andthemainisWindowsNToperationsystem,thispaperintroduceandanalysisthecharacteristic、capabilityandtheessentialconfiguremethodofthecommunicationprotocols.

KeyWords:LAN;CommunicationProtocols;TCP/IP

不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都有其存在的必要，每一種協(xié)議都有它所主要依賴的操作系統(tǒng)和工作環(huán)境。在一個網(wǎng)絡(luò)上運行得很好的通信協(xié)議，在另一個看起來很相似的網(wǎng)絡(luò)上可能完全不適合。因此，組建網(wǎng)絡(luò)時通信協(xié)議的選擇尤為重要。

無論是幾臺機(jī)器組成的Windows95/98對等網(wǎng)，還是規(guī)模較大的WindowsNT、Novell或Unix/Xenix局域網(wǎng)，凡是親自組建或管理過網(wǎng)絡(luò)的人，都遇到過如何選擇和配置網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的問題。由于許多用戶對網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)議及其功能特點不是很清楚，所以在組網(wǎng)中經(jīng)常選用了不符合自身網(wǎng)絡(luò)特點的通信協(xié)議。其結(jié)果就造成了網(wǎng)絡(luò)無法接通，或者是速度太慢，工作不穩(wěn)定等現(xiàn)象而影響了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。下面我就分析一下各個協(xié)議的特點和性能借以說明我配置協(xié)議的理論和立場。

一、通信協(xié)議

組建網(wǎng)絡(luò)時，必須選擇一種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，使得用戶之間能夠相互進(jìn)行“交流”。協(xié)議（Protocol）是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用來通信的一套規(guī)則，這套規(guī)則可以理解為一種彼此都能聽得懂的公用語言。關(guān)于網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)議可以概括為兩類：“內(nèi)部協(xié)議”和“外部協(xié)議”下面分別予以介紹。

1.內(nèi)部協(xié)議

1978年，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）為網(wǎng)絡(luò)通信制定了一個標(biāo)準(zhǔn)模式，稱為OSI/RM（OpenSystemInterconnect/ReferenceModel，開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型）體系結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)共分七層，從低到高分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。其中，任何一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的上下層之間都有其特定的協(xié)議形式，同時兩個設(shè)備（如工作站與服務(wù)器）的同層之間也有其使用的協(xié)議約定。在這里，我們將這種上下層之間和同層之間的協(xié)議全部定義為“內(nèi)部協(xié)議”。內(nèi)部協(xié)議在組網(wǎng)中一般很少涉及到，它主要提供給網(wǎng)絡(luò)開發(fā)人員使用。如果你只是為了組建一個網(wǎng)絡(luò)，可不去理會內(nèi)部協(xié)議。

2.外部協(xié)議

外部協(xié)議即我們組網(wǎng)時所必須選擇的協(xié)議。由于它直接負(fù)責(zé)計算機(jī)之間的相互通信，所以通常稱為網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。自從網(wǎng)絡(luò)問世以來，有許多公司投入到了通信協(xié)議的開發(fā)中，如IBM、Banyan、Novell、Microsoft等。每家公司開發(fā)的協(xié)議，最初一般是為了滿足自己的網(wǎng)絡(luò)通信，但隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及，不同網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行互聯(lián)的要求越來越迫切，因此通信協(xié)議就成為解決網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù)。就像使用不同母語的人與人之間需要一種通用語言才能交談一樣，網(wǎng)絡(luò)之間的通信也需要一種通用語言，這種通用語言就是通信協(xié)議。目前，局域網(wǎng)中常用的通信協(xié)議（外部協(xié)議）主要有NetBEUI、IPX/SPX及其兼容協(xié)議和TCP/IP三類。

3.選擇網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的原則

我們在選擇通信協(xié)議時一般應(yīng)遵循以下的原則：

第一、所選協(xié)議要與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能相一致。如你的網(wǎng)絡(luò)存在多個網(wǎng)段或要通過路由器相連時，就不能使用不具備路由和跨網(wǎng)段操作功能的NetBEUI協(xié)議，而必須選擇IPX/SPX或TCP/IP等協(xié)議。另外，如果你的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小，同時只是為了簡單的文件和設(shè)備的共享，這時你最關(guān)心的就是網(wǎng)絡(luò)速度，所以在選擇協(xié)議時應(yīng)選擇占用內(nèi)存小和帶寬利用率高的協(xié)議，如NetBEUI。當(dāng)你的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大，且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜時，應(yīng)選擇可管理性和可擴(kuò)充性較好的協(xié)議，如TCP/IP。

第二、除特殊情況外，一個網(wǎng)絡(luò)盡量只選擇一種通信協(xié)議?，F(xiàn)實中許多人的做法是一次選擇多個協(xié)議，或選擇系統(tǒng)所提供的所有協(xié)議，其實這樣做是很不可取的。因為每個協(xié)議都要占用計算機(jī)的內(nèi)存，選擇的協(xié)議越多，占用計算機(jī)的內(nèi)存資源就越多。一方面影響了計算機(jī)的運行速度，另一方面不利于網(wǎng)絡(luò)的管理。事實上一個網(wǎng)絡(luò)中一般一種通信協(xié)議就可以滿足需要。

第三、注意協(xié)議的版本。每個協(xié)議都有它的發(fā)展和完善過程，因而出現(xiàn)了不同的版本，每個版本的協(xié)議都有它最為合適的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。從整體來看，高版本協(xié)議的功能和性能要比低版本好。所以在選擇時，在滿足網(wǎng)絡(luò)功能要求的前提下，應(yīng)盡量選擇高版本的通信協(xié)議。

第四、協(xié)議的一致性。如果要讓兩臺實現(xiàn)互聯(lián)的計算機(jī)間進(jìn)行對話，它們兩者使用的通信協(xié)議必須相同。否則中間還需要一個“翻譯”進(jìn)行不同協(xié)議的轉(zhuǎn)換，這樣不僅影響通信速度，同時也不利于網(wǎng)絡(luò)的安全和穩(wěn)定運行。

二、局域網(wǎng)中常用的三種通信協(xié)議

BEUI協(xié)議

■NetBEUI通信協(xié)議的特點。NetBEUI(NetBIOSExtendedUserInterface，用戶擴(kuò)展接口)由IBM于1985年開發(fā)完成，它是一種體積小、效率高、速度快的通信協(xié)議。NetBEUI也是微軟最鐘愛的一種通信協(xié)議，所以它被稱為微軟所有產(chǎn)品中通信協(xié)議的“母語”。微軟在其早期產(chǎn)品，如DOS、LANManager、Windows3.x和WindowsforWorkgroup中主要選擇NetBEUI作為自己的通信協(xié)議。在微軟如今的主流產(chǎn)品，如Windows95/98和WindowsNT中，NetBEUI已成為其固有的缺省協(xié)議。有人將WinNT定位為低端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器操作系統(tǒng)，這與微軟的產(chǎn)品過于依賴NetBEUI有直接的關(guān)系。NetBEUI是專門為幾臺到百余臺PC所組成的單網(wǎng)段部門級小型局域網(wǎng)而設(shè)計的，它不具有跨網(wǎng)段工作的功能，即NetBEUI不具備路由功能。如果你在一個服務(wù)器上安裝了多塊網(wǎng)卡，或要采用路由器等設(shè)備進(jìn)行兩個局域網(wǎng)的互聯(lián)時，將不能使用NetBEUI通信協(xié)議。否則，與不同網(wǎng)卡（每一塊網(wǎng)卡連接一個網(wǎng)段）相連的設(shè)備之間，以及不同的局域網(wǎng)之間將無法進(jìn)行通信。

雖然NetBEUI存在許多不盡人意的地方，但它也具有其他協(xié)議所不具備的優(yōu)點。在三種通信協(xié)議中，NetBEUI占用內(nèi)存最少，在網(wǎng)絡(luò)中基本不需要任何配置。尤其在微軟產(chǎn)品幾乎獨占PC操作系統(tǒng)的今天，它很適合于廣大的網(wǎng)絡(luò)初學(xué)者使用。

■NetBEUI與NetBIOS之間的關(guān)系。細(xì)心的讀者可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，NetBEUI中包含一個網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)NetBIOS。NetBIOS（NetworkBasicInput/OutputSystem，網(wǎng)絡(luò)基本輸入/輸出系統(tǒng)）是IBM在1983年開發(fā)的一套用于實現(xiàn)PC間相互通信的標(biāo)準(zhǔn)，其目的是開發(fā)一種僅僅在小型局域網(wǎng)上使用的通信規(guī)范。該網(wǎng)絡(luò)由PC組成，最大用戶數(shù)不超過30個，其特點是突出一個“小”字。后來，IBM發(fā)現(xiàn)NetBIOS存在的許多缺陷，所以于1985年對其進(jìn)行了改進(jìn)，推出了NetBEUI通信協(xié)議。隨即，微軟將NetBEUI作為其客戶機(jī)/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本通信協(xié)議，并進(jìn)一步進(jìn)行了擴(kuò)充和完善。最有代表性的是在NetBEUI中增加了叫做SMB（ServerMessageBlocks，服務(wù)器消息塊）的組成部分，以降低網(wǎng)絡(luò)的通信堵塞。為此，有時將NetBEUI協(xié)議也稱為“SMB協(xié)議”。

人們常將NetBIOS和NetBEUI混淆起來，其實NetBIOS只能算是一個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的接口規(guī)范，是NetBEUI的基礎(chǔ)，它不具有嚴(yán)格的通信協(xié)議功能。而NetBEUI是建立在NetBIOS基礎(chǔ)之上的一個網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。

2.IPX/SPX及其兼容協(xié)議

■IPX/SPX通信協(xié)議的特點。IPX/SPX(InternetworkPacketeXchange/SequencesPacketeXchange，網(wǎng)際包交換/順序包交換)是Novell公司的通信協(xié)議集。與NetBEUI的明顯區(qū)別是，IPX/SPX顯得比較龐大，在復(fù)雜環(huán)境下具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。因為，IPX/SPX在設(shè)計一開始就考慮了多網(wǎng)段的問題，具有強(qiáng)大的路由功能，適合于大型網(wǎng)絡(luò)使用。當(dāng)用戶端接入NetWare服務(wù)器時，IPX/SPX及其兼容協(xié)議是最好的選擇。但在非Novell網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，一般不使用IPX/SPX。尤其在WindowsNT網(wǎng)絡(luò)和由Windows95/98組成的對等網(wǎng)中，無法直接使用IPX/SPX通信協(xié)議。

■IPX/SPX協(xié)議的工作方式。IPX/SPX及其兼容協(xié)議不需要任何配置，它可通過“網(wǎng)絡(luò)地址”來識別自己的身份。Novell網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)地址由兩部分組成：標(biāo)明物理網(wǎng)段的“網(wǎng)絡(luò)ID”和標(biāo)明特殊設(shè)備的“節(jié)點ID”。其中網(wǎng)絡(luò)ID集中在NetWare服務(wù)器或路由器中，節(jié)點ID即為每個網(wǎng)卡的ID號（網(wǎng)卡卡號）。所有的網(wǎng)絡(luò)ID和節(jié)點ID都是一個獨一無二的“內(nèi)部IPX地址”。正是由于網(wǎng)絡(luò)地址的唯一性，才使IPX/SPX具有較強(qiáng)的路由功能。

在IPX/SPX協(xié)議中，IPX是NetWare最底層的協(xié)議，它只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的移動，并不保證數(shù)據(jù)是否傳輸成功，也不提供糾錯服務(wù)。IPX在負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳送時，如果接收節(jié)點在同一網(wǎng)段內(nèi)，就直接按該節(jié)點的ID將數(shù)據(jù)傳給它；如果接收節(jié)點是遠(yuǎn)程的（不在同一網(wǎng)段內(nèi)，或位于不同的局域網(wǎng)中），數(shù)據(jù)將交給NetWare服務(wù)器或路由器中的網(wǎng)絡(luò)ID，繼續(xù)數(shù)據(jù)的下一步傳輸。SPX在整個協(xié)議中負(fù)責(zé)對所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行無差錯處理，所以我們將IPX/SPX也叫做“Novell的協(xié)議集”。

■NWLink通信協(xié)議。WindowsNT中提供了兩個IPX/SPX的兼容協(xié)議：“NWLinkSPX/SPX兼容協(xié)議”和“NWLinkNetBIOS”，兩者統(tǒng)稱為“NWLink通信協(xié)議”。NWLink協(xié)議是Novell公司IPX/SPX協(xié)議在微軟網(wǎng)絡(luò)中的實現(xiàn)，它在繼承IPX/SPX協(xié)議優(yōu)點的同時，更適應(yīng)了微軟的操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。WindowsNT網(wǎng)絡(luò)和Windows95/98的用戶，可以利用NWLink協(xié)議獲得NetWare服務(wù)器的服務(wù)。如果你的網(wǎng)絡(luò)從Novell環(huán)境轉(zhuǎn)向微軟平臺，或兩種平臺共存時，NWLink通信協(xié)議是最好的選擇。不過在使用NWLink協(xié)議時，其中“NWLinkIPX/SPX兼容協(xié)議”類似于Windows95/98中的“IPX/SPX兼容協(xié)議”，它只能作為客戶端的協(xié)議實現(xiàn)對NetWare服務(wù)器的訪問，離開了NetWare服務(wù)器，此兼容協(xié)議將失去作用；而“NWLinkNetBIOS”協(xié)議不但可在NetWare服務(wù)器與WindowsNT之間傳遞信息，而且能夠用于WindowsNT、Windows95/98相互之間任意通信。

3.TCP/IP協(xié)議

TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）是目前最常用到的一種通信協(xié)議，它是計算機(jī)世界里的一個通用協(xié)議。在局域網(wǎng)中，TCP/IP最早出現(xiàn)在Unix系統(tǒng)中，現(xiàn)在幾乎所有的廠商和操作系統(tǒng)都開始支持它。同時，TCP/IP也是Internet的基礎(chǔ)協(xié)議。

■TCP/IP通信協(xié)議的特點。TCP/IP具有很高的靈活性，支持任意規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，幾乎可連接所有的服務(wù)器和工作站。但其靈活性也為它的使用帶來了許多不便，在使用NetBEUI和IPX/SPX及其兼容協(xié)議時都不需要進(jìn)行配置，而TCP/IP協(xié)議在使用時首先要進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)置。每個節(jié)點至少需要一個“IP地址”、一個“子網(wǎng)掩碼”、一個“默認(rèn)網(wǎng)關(guān)”和一個“主機(jī)名”。如此復(fù)雜的設(shè)置，對于一些初識網(wǎng)絡(luò)的用戶來說的確帶來了不便。不過，在WindowsNT中提供了一個稱為動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（DHCP）的工具，它可自動為客戶機(jī)分配連入網(wǎng)絡(luò)時所需的信息，減輕了聯(lián)網(wǎng)工作上的負(fù)擔(dān)，并避免了出錯。當(dāng)然，DHCP所擁有的功能必須要有DHCP服務(wù)器才能實現(xiàn)。

同IPX/SPX及其兼容協(xié)議一樣，TCP/IP也是一種可路由的協(xié)議。但是，兩者存在著一些差別。TCP/IP的地址是分級的，這使得它很容易確定并找到網(wǎng)上的用戶，同時也提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率。當(dāng)需要時，運行TCP/IP協(xié)議的服務(wù)器（如WindowsNT服務(wù)器）還可以被配置成TCP/IP路由器。與TCP/IP不同的是，IPX/SPX協(xié)議中的IPX使用的是一種廣播協(xié)議，它經(jīng)常出現(xiàn)廣播包堵塞，所以無法獲得最佳的網(wǎng)絡(luò)帶寬。

■Windows95/98中的TCP/IP協(xié)議。Windows95/98的用戶不但可以使用TCP/IP組建對等網(wǎng)，而且可以方便地接入其它的服務(wù)器。值得注意的是，如果Windows95/98工作站只安裝了TCP/IP協(xié)議，它是不能直接加入WindowsNT域的。雖然該工作站可通過運行在WindowsNT服務(wù)器上的服務(wù)器（如ProxyServer）來訪問Internet，但卻不能通過它登錄WindowsNT服務(wù)器的域。如果要讓只安裝TCP/IP協(xié)議的Windows95/98用戶加入到WindowsNT域，還必須在Windows95/98上安裝NetBEUI協(xié)議。

■TCP/IP協(xié)議在局域網(wǎng)中的配置。在提到TCP/IP協(xié)議時，有許多用戶便被其復(fù)雜的描述和配置所困擾，而不敢放心地去使用。其實就局域網(wǎng)用戶來說，只要你掌握了一些有關(guān)TCP/IP方面的知識，使用起來也非常方便。

IP地址基礎(chǔ)知識。前面在談到IPX/SPX協(xié)議時就已知道，IPX的地址由“網(wǎng)絡(luò)ID”（NetWorkID）和“節(jié)點ID”（NodeID）兩部分組成，IPX/SPX協(xié)議是靠IPX地址來進(jìn)行網(wǎng)上用戶的識別的。同樣，TCP/IP協(xié)議也是靠自己的IP地址來識別在網(wǎng)上的位置和身份的，IP地址同樣由“網(wǎng)絡(luò)ID”和“節(jié)點ID”（或稱HOSTID，主機(jī)地址）兩部分組成。一個完整的IP地址用32位（bit）二進(jìn)制數(shù)組成，每8位（1個字節(jié)）為一個段（Segment），共4段（Segment1～Segment4），段與段之間用“.”號隔開。為了便于應(yīng)用，IP地址在實際使用時并不直接用二進(jìn)制，而是用大家熟悉的十進(jìn)制數(shù)表示，如192.168.0.1等。IP地址的完整組成：“網(wǎng)絡(luò)ID”和“節(jié)點ID”都包含在32位二進(jìn)制數(shù)中。目前，IP地址主要分為A、B、C三類（除此之外，還存在D和E兩類地址，現(xiàn)在局域網(wǎng)中這兩類地址基本不用，故本文暫且不涉及），A類用于大型網(wǎng)絡(luò)，B類用于中型網(wǎng)絡(luò)，C類一般用于局域網(wǎng)等小型網(wǎng)絡(luò)中。其中，A類地址中的最前面一段Segment1用來表示“網(wǎng)絡(luò)ID”，且Segment1的8位二進(jìn)制數(shù)中的第一位必須是“0”。其余3段表示“節(jié)點ID”；B類地址中，前兩段用來表示“網(wǎng)絡(luò)ID”，且Segment1的8位二進(jìn)制數(shù)中的前二位必須是“10”。后兩段用來表示“節(jié)點ID”；在C類地址中，前三段表示“網(wǎng)絡(luò)ID”，且Segment1的8位二進(jìn)制數(shù)中的前三位必須是“110”。最后一段Segment4用來表示“節(jié)點ID”。

值得一提的是，IP地址中的所有“網(wǎng)絡(luò)ID”都要向一個名為InterNIC（InternetNetworkInformationCenter，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心）申請，而“節(jié)點ID”可以自由分配。目前可供使用的IP地址只有C類，A類和B類的資源均已用盡。不過在選用IP地址時，總的原則是：網(wǎng)絡(luò)中每個設(shè)備的IP地址必須唯一，在不同的設(shè)備上不允許出現(xiàn)相同的IP地址。表1列出了IP地址中的“網(wǎng)絡(luò)ID”的有關(guān)屬性，“節(jié)點ID”在互不重復(fù)的情況下由用戶自由分配。其實，將IP地址進(jìn)行分類，主要是為了滿足網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。如果你的網(wǎng)絡(luò)是一個封閉式的網(wǎng)絡(luò)，只要在保證每個設(shè)備的IP地址唯一的前提下，三類地址中的任意一個都可以直接使用（為以防萬一，你還是老老實實地使用C類IP地址為好）。

子網(wǎng)掩碼。對IP地址的解釋稱之為子網(wǎng)掩碼。從名稱可以看出，子網(wǎng)掩碼是用于對子網(wǎng)的管理，主要是在多網(wǎng)段環(huán)境中對IP地址中的“網(wǎng)絡(luò)ID”進(jìn)行擴(kuò)展。舉個例子來說明：例如某個節(jié)點的IP地址為192.168.0.1，它是一個C類網(wǎng)。其中前面三段共24位用來表示“網(wǎng)絡(luò)ID”，是非常珍貴的資源；而最后一段共8位可以作為“節(jié)點ID”自由分配。但是，如果公司的局域網(wǎng)是分段管理的，或者該網(wǎng)絡(luò)是由多個局域網(wǎng)互聯(lián)而成，是否要給每個網(wǎng)段或每個局域網(wǎng)都申請分配一個“網(wǎng)絡(luò)ID”呢？這顯然是不合理的。此時，我們可以使用子網(wǎng)掩碼的功能，將其中一個或幾個節(jié)點的IP地址全部充當(dāng)成“網(wǎng)絡(luò)ID”來使用，用來擴(kuò)展“網(wǎng)絡(luò)ID”不足的困難。

當(dāng)我們將某一節(jié)點的IP地址如192.168.0.1已設(shè)置成一個“網(wǎng)絡(luò)ID”時，網(wǎng)絡(luò)上的其它設(shè)備又怎樣知道它是一個“網(wǎng)絡(luò)ID”，而不是一個節(jié)點IP地址呢？這就要靠子網(wǎng)掩碼來告知。子網(wǎng)掩碼是這樣做的：如果某一位的二進(jìn)制數(shù)是“1”，它就知道是“網(wǎng)絡(luò)ID”的一部分；如果是“0”便認(rèn)作是“節(jié)點ID”的一部分。如將192.168.0.1當(dāng)做“網(wǎng)絡(luò)ID”時，其子網(wǎng)掩碼就是11111111.11111111.11111111.00000001，對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)表示為255.255.255.1。否則它的子網(wǎng)掩碼就是11111111.11111111.11111111.00000000，對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)表示應(yīng)為255.255.255.0。有了子網(wǎng)掩碼，便可方便地實現(xiàn)用戶跨網(wǎng)段或跨網(wǎng)絡(luò)操作。不過，為了讓子網(wǎng)掩碼能夠正常工作，同一子網(wǎng)中的所有設(shè)備都必須支持子網(wǎng)掩碼，且子網(wǎng)掩碼相同。表2列出了A、B、C三類網(wǎng)絡(luò)的缺省子網(wǎng)掩碼。

網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)（Gateway）是用來連接異種網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置。它充當(dāng)了一個翻譯的身份，負(fù)責(zé)對不同的通信協(xié)議進(jìn)行翻譯，使運行不同協(xié)議的兩種網(wǎng)絡(luò)之間可以實現(xiàn)相互通信。如運行TCP/IP協(xié)議的WindowsNT用戶要訪問運行IPX/SPX協(xié)議的Novell網(wǎng)絡(luò)資源時，則必須由網(wǎng)關(guān)作為中介。如果兩個運行TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行互聯(lián)，則可以使用WindowsNT所提供的“默認(rèn)網(wǎng)關(guān)”（DefaultGateway）來完成。網(wǎng)關(guān)的地址該如何分配呢？可舉一個例子來回答：假如A網(wǎng)絡(luò)的用戶要訪問B網(wǎng)絡(luò)上的資源，必須在A網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置一個網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)的地址應(yīng)為B網(wǎng)絡(luò)的“網(wǎng)絡(luò)ID”（一般可理解為B網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的IP地址）。當(dāng)A網(wǎng)絡(luò)的用戶同時還要訪問C網(wǎng)絡(luò)的資源時又該怎么呢？你只需將C網(wǎng)絡(luò)的“網(wǎng)絡(luò)ID”添加到A網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)中即可。依次類推……網(wǎng)關(guān)連多少個網(wǎng)絡(luò)，就擁有多少個IP地址。

主機(jī)名。網(wǎng)絡(luò)中唯一能夠代表用戶或設(shè)備身份的只有IP地址。但一般情況下，眾多的IP地址不容易記憶，操作起來也不方便。為了改善這種狀況，我們可給予每個用戶或設(shè)備一個有意義的名稱，如“WANGQUN”。至于在網(wǎng)絡(luò)中用到“WANGQUN”時，怎樣知道其對應(yīng)的IP地址呢？這完全由操作系統(tǒng)自己完成，我們大可不必考慮。

三、通信協(xié)議的安裝、設(shè)置和測試

局域網(wǎng)中的一些協(xié)議，在安裝操作系統(tǒng)時會自動安裝。如在安裝WindowsNT或Windows95/98時，系統(tǒng)會自動安裝NetBEUI通信協(xié)議。在安裝NetWare時，系統(tǒng)會自動安裝IPX/SPX通信協(xié)議。其中三種協(xié)議中，NetBEUI和IPX/SPX在安裝后不需要進(jìn)行設(shè)置就可以直接使用，但TCP/IP要經(jīng)過必要的設(shè)置。所以下文主要以WindowsNT環(huán)境下的TCP/IP協(xié)議為主，介紹其安裝、設(shè)置和測試方法，其他操作系統(tǒng)中協(xié)議的有關(guān)操作與WindowsNT基本相同，甚至更為簡單。

■TCP/IP通信協(xié)議的安裝。在WindowsNT中，如果未安裝有TCP/IP通信協(xié)議，可選擇“開始/設(shè)置/控制面板/網(wǎng)絡(luò)”，將出現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)”對話框，選擇對話框中的“協(xié)議/添加”，選取其中的TCP/IP協(xié)議，然后單擊“確定”按鈕。系統(tǒng)會詢問你是否要進(jìn)行“DHCP服務(wù)器”的設(shè)置？如果你的IP地址是固定的（一般是這樣），可選擇“否”。隨后，系統(tǒng)開始從安裝盤中復(fù)制所需的文件。

■TCP/IP通信協(xié)議的設(shè)置。在“網(wǎng)絡(luò)”對話框中選擇已安裝的TCP/IP協(xié)議，打開其“屬性”，在指定的位置輸入已分配好的“IP地址”和“子網(wǎng)掩碼”。如果該用戶還要訪問其它WidnowsNT網(wǎng)絡(luò)的資源，還可以在“默認(rèn)網(wǎng)關(guān)”處輸入網(wǎng)關(guān)的地址。

■TCP/IP通信協(xié)議的測試。當(dāng)TCP/IP協(xié)議安裝并設(shè)置結(jié)束后，為了保證其能夠正常工作，在使用前一定要進(jìn)行測試。筆者建議大家使用系統(tǒng)自帶的工具程序：PING.EXE，該工具可以檢查任何一個用戶是否與同一網(wǎng)段的其他用戶連通，是否與其他網(wǎng)段的用戶連接正常，同時還能檢查出自己的IP地址是否與其他用戶的IP地址發(fā)生沖突。假如服務(wù)器的IP地址為192.168.0.1，如要測試你的機(jī)器是否與服務(wù)器接通時，只需切換到DOS提示符下，并鍵入命令“PING192.168.0.1”即可。如果出現(xiàn)類似于“Replyfrom192.168.0.1……”的回應(yīng)，說明TCP/IP協(xié)議工作正常；如果顯示類似于“Requesttimedout”的信息，說明雙方的TCP/IP協(xié)議的設(shè)置可能有錯，或網(wǎng)絡(luò)的其它連接（如網(wǎng)卡、HUB或連線等）有問題，還需進(jìn)一步檢查。

四、小結(jié)

在組建局域網(wǎng)時，具體選擇哪一種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議主要取決于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)間的兼容性和網(wǎng)絡(luò)管理幾個方面。如果正在組建一個小型的單網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)，并且對外沒有連接的需要，這時最好選擇NetBEUI通信協(xié)議。如果你正從NetWare遷移到WindowsNT，或兩種平臺共存時，IPX/SPX及其兼容協(xié)議可提供一個很好的傳輸環(huán)境。如果你正在規(guī)劃一個高效率、可互聯(lián)性和可擴(kuò)展性的網(wǎng)絡(luò)，TCP/IP則將是理想的選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]阮家棟俞麗和《微型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用》北京中國紡織大學(xué)出版社1995

[2]瞿坦《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用》北京化學(xué)工業(yè)出版社2002

篇3

關(guān)鍵詞：Cuttle ISE測試工具；雷達(dá)；嵌入式軟件測試

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）27-0187-02

Abstract： This article first introduces the basic principle and function modules of Cuttle ISE test tool， and then introduces the application of Cuttle ISE in embedded software testing， This Tool has been used in testing of radar products and taken a good effect.

Key words： cuttle ise test tool； radar； embedded software testing

隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，嵌入式軟件越來越廣泛的應(yīng)用于雷達(dá)設(shè)備中，約占設(shè)備軟件70%以上的份額。嵌入式軟件是指嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)中運行的軟件，與硬件關(guān)系非常密切，具有功能相對固定、軟件繼承性強(qiáng)、復(fù)用性強(qiáng)、實時性要求高、研發(fā)工作量巨大且時間緊迫等特點，其規(guī)模越來越大、功能也日益復(fù)雜。[1]當(dāng)前，嵌入式軟件的一些重要功能、性能和指標(biāo)需要通過搭建真實物理設(shè)備進(jìn)行充分測試，受環(huán)境的約束大，存在測試環(huán)境建立時間滯后、測試周期長等問題。因此，為了保證測試的充分性和軟件的質(zhì)量，有必要在軟件測試中引入高效的測試工具。測試工具Cuttle ISE，可搭建嵌入式軟件配置項級仿真驗證平臺，仿真和模擬RS232/485/422串口，CAN總線、網(wǎng)絡(luò)等通訊方式，建立目標(biāo)系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的通道和通信協(xié)議，有效解決了嵌入式軟件配置項級仿真驗證。

1 Cuttle ISE基本原理

Cuttle ISE通過建立目標(biāo)系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的通道和通信協(xié)議，仿真目標(biāo)系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)并捕捉、分析和識別目標(biāo)系統(tǒng)的輸出數(shù)據(jù)。并以此來測試目標(biāo)系統(tǒng)功能的正確性和性能的穩(wěn)定性，從而實現(xiàn)測試的自動化。目標(biāo)系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)通過簡易直觀的圖形用戶界面定義和實現(xiàn)，同時目標(biāo)系統(tǒng)的輸出數(shù)據(jù)也被捕捉到直觀的圖形用戶界面。CuttleISE工作原理示意圖如圖1所示。

2 Cuttle ISE功能簡介

Cuttle ISE能進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的仿真測試。其主要功能如下所示：

2.1數(shù)據(jù)收集模塊

根據(jù)用戶定制的測試需求收集方案，系統(tǒng)配合實時內(nèi)核，對測試過程中產(chǎn)生的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行測試結(jié)果實時采集。

2.2實時測試環(huán)境

系統(tǒng)采用統(tǒng)一通訊協(xié)議，提供實時的數(shù)據(jù)存取功能；系統(tǒng)能對測試腳本進(jìn)行實時解析，驅(qū)動測試模型運行。

2.3測試腳本開發(fā)模塊

系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶定義，自動化生成測試腳本，系統(tǒng)支持測試腳本在線發(fā)送。

2.4仿真模型自動生成

系統(tǒng)能夠自動生成軟件測試仿真模型，能夠進(jìn)行可視化的建模，并且支持實時仿真模型開發(fā)接口和框架的設(shè)計。

2.5測試結(jié)果分析工具

系統(tǒng)能夠根據(jù)測試執(zhí)行結(jié)果，對測試結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)回放，數(shù)據(jù)過濾、查詢，數(shù)據(jù)趨勢分析等。

3 在雷達(dá)嵌入式軟件測試中的應(yīng)用

3.1測試基本流程

使用Cuttle ISE進(jìn)行雷達(dá)嵌入式軟件測試的基本流程如圖2所示。

3.2配置Cuttle ISE

在開始雷達(dá)嵌入式軟件測試前，首先要配置Cuttle ISE，配置過程包括：配置實時控制機(jī)的網(wǎng)絡(luò)IP地址；配置測試過程存儲測試數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫；配置自動測試過程中執(zhí)行測試用例的相關(guān)屬性。

3.3創(chuàng)建項目

創(chuàng)建雷達(dá)嵌入式軟件測試項目，定義項目基本信息，管理3.4-3.8節(jié)中數(shù)據(jù)。只有創(chuàng)建項目后，才能對雷達(dá)嵌入式軟件進(jìn)行自動測試。

3.4創(chuàng)建通道

根據(jù)雷達(dá)嵌入式軟件的測試要求，進(jìn)行測試通道的創(chuàng)建。測試通道即為測試工具仿真的配置項與被測件之間的通訊方式。在Cuttle ISE軟件中支持兩種類型的通道：物理通道（網(wǎng)絡(luò)、ARINC429、Discrete I/O、Analog I/O、RS232/485/422、CAN Bus）和虛擬通道。在進(jìn)行雷達(dá)嵌入式軟件測試時，一般用到：10/100/1000M比特以太網(wǎng)接口、RS232/485/422（8個獨立RS232通道、8個獨立RS485/422通道、波特率：100bps～921.6Kbps）、CAN Bus（支持CAN 2.0A-2.0B協(xié)議、支持最大波特率1Mbps、2個CAN I/O通道）。

3.5創(chuàng)建通信協(xié)議和幀格式

創(chuàng)建通信協(xié)議和幀格式是產(chǎn)生測試數(shù)據(jù)的重要步驟。在雷達(dá)嵌入式軟件測試中，根據(jù)接口設(shè)計文檔，進(jìn)行通信協(xié)議和幀格式的創(chuàng)建。由于配置項之間的交互方式有多種，因此在創(chuàng)建通信協(xié)議時需要建立多種不同的通信協(xié)議。如某嵌入式數(shù)據(jù)處理類軟件通過網(wǎng)絡(luò)與顯示軟件交互，通過RS232串口與信號處理軟件交互，在測試該數(shù)據(jù)處理類軟件時，則需要定義網(wǎng)絡(luò)和串口兩種通信協(xié)議。幀格式是配置項傳遞數(shù)據(jù)的格式要求，需要參照軟件需求中的接口設(shè)計要求進(jìn)行幀格式的設(shè)計。協(xié)議幀格式屬性包括：名稱、類型、屬性、長度。這是4.6節(jié)中創(chuàng)建通信數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。

3.6創(chuàng)建通信數(shù)據(jù)

通信數(shù)據(jù)即為雷達(dá)嵌入式軟件測試時的測試數(shù)據(jù)。在創(chuàng)建通信數(shù)據(jù)時，需要注意選擇以下內(nèi)容：Protocol：通信數(shù)據(jù)所遵循的協(xié)議；Channel：通信數(shù)據(jù)所需的通道；Mode：選擇通信模式，是發(fā)送還是接收；Times：數(shù)據(jù)通信的次數(shù)；Interval：多次通信時每條通信的間隔（單位是ms）；Answer：該數(shù)據(jù)是否需要被測目標(biāo)應(yīng)答；Timeout：響應(yīng)超時；Group：通信數(shù)據(jù)所屬的組；Answer As：實時控制機(jī)接收到數(shù)據(jù)時的解析格式；Data：通信的數(shù)據(jù)；Res：帶格式的通信數(shù)據(jù)；Note：通信數(shù)據(jù)備注。在進(jìn)行通信數(shù)據(jù)產(chǎn)生時，可自動根據(jù)幀格式產(chǎn)生也可以人工填寫。

3.7建立通道連接

在嵌入式軟件通信數(shù)據(jù)產(chǎn)生完成后，就可以進(jìn)行測試執(zhí)行。測試執(zhí)行即要建立通道連接。首先，Cuttle ISE連接實時控制機(jī)，連接成功后，將通信數(shù)據(jù)所需的通道下載到實時控制機(jī)。在運行通信數(shù)據(jù)之前，必須連接通道。這個操作是為了將屬性數(shù)據(jù)下載到實時控制機(jī)中，創(chuàng)建在實時機(jī)和用戶目標(biāo)機(jī)的所需的數(shù)據(jù)通道。

3.8加載通信數(shù)據(jù)

在加載通信數(shù)據(jù)時，選擇你想要下連接的通道，點擊測試后，就能按照創(chuàng)建通信數(shù)據(jù)得要求，進(jìn)行自動化測試。Cuttle ISE軟件按照國軍標(biāo)GJB/Z141的格式要求定制了軟件測試用例界面以及編輯、執(zhí)行等一系列功能，在測試完成后，可自動生成測試用例文檔。

4 結(jié)語

隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，裝備系統(tǒng)越來越精密，而軟件也越來越復(fù)雜，影響的范圍也不斷擴(kuò)大。因此，軟件必須經(jīng)過十分嚴(yán)格的測試。[2]否則，不僅會增加后期維護(hù)成本，更會影響裝備質(zhì)量。通過搭建Cuttle ISE配置項級嵌入式軟件仿真平臺，充分保障裝備軟件產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了測試效率。

參考文獻(xiàn)：

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【關(guān)鍵詞】通信電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控;維護(hù)管理;通信協(xié)議

1.概述

通信電源集中監(jiān)控技術(shù)在通信電源的應(yīng)用，從9O年代初廣州電信局的第一套通信電源監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)實驗作為電源監(jiān)控起步標(biāo)志，到現(xiàn)在有20個年頭了，在此期間，電源監(jiān)控系統(tǒng)無論在技術(shù)上，還是在系統(tǒng)實施的規(guī)模上都有了很大的發(fā)展，但是同時在其發(fā)展過程中也暴露出許多新的問題，本文就監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展情況以及監(jiān)控工程實施過程中暴露的問題進(jìn)行討論。

2.監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成情況

根據(jù)通信電源集中維護(hù)、統(tǒng)一管理基本模式，監(jiān)控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上是一個多級的分布式計算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，一般可分為四級，即城市監(jiān)控級、區(qū)域監(jiān)控級、局站監(jiān)控級以及前端現(xiàn)場部分（包括智能設(shè)備、蓄電池檢測儀、前端采集設(shè)備）。其中局站監(jiān)控級的監(jiān)控主機(jī)與前端部分構(gòu)成二級分布式系統(tǒng)，通信接口方式為RS485/RS422，在一定條件下也采用RS232。區(qū)域監(jiān)控級監(jiān)控主機(jī)與局站監(jiān)控主機(jī)、城市監(jiān)控級監(jiān)控主機(jī)與區(qū)域監(jiān)控級監(jiān)控主機(jī)通過通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接（如PSTN、專線、DDN、X.25等），構(gòu)成多級遠(yuǎn)程分布式網(wǎng)絡(luò)。目前監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)從結(jié)構(gòu)和信息交換方面大體可分為兩種方式：一種方式是基于通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的監(jiān)控系統(tǒng)，另一種是基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的監(jiān)控系統(tǒng)。前一種系統(tǒng)以通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，利用實時多任務(wù)操作系統(tǒng)為軟件平臺實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)交換、監(jiān)控管理等功能，后一種系統(tǒng)采用了比前一種更高的平臺，即計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上完成監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、監(jiān)控管理等功能，現(xiàn)在采用這種方式構(gòu)成的監(jiān)控系統(tǒng)比較普遍。另外為了解決城市監(jiān)控級、區(qū)域監(jiān)控級監(jiān)控主機(jī)負(fù)擔(dān)過重的問題，城市監(jiān)控級、區(qū)域監(jiān)控級在監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上建立完善的局域網(wǎng)系統(tǒng)，用來完成對監(jiān)控系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、存儲等功能，目前使用較多的局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是Ethernet（IEEE802.3）。

3.監(jiān)控軟件特點和系統(tǒng)功能情況

通信電源監(jiān)控系統(tǒng)是一個實時性要求很強(qiáng)的大型分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其監(jiān)控網(wǎng)監(jiān)控主機(jī)所采用的操作系統(tǒng)具有實時、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)功能的特點。監(jiān)控軟件模塊化、組態(tài)化是監(jiān)控系統(tǒng)的又一特點，使監(jiān)控系統(tǒng)有更靈活的設(shè)置和更好的擴(kuò)展功能，同時也特別強(qiáng)調(diào)其網(wǎng)絡(luò)的可靠性、安全性和準(zhǔn)確性。監(jiān)控系統(tǒng)支持通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（如 TCP/IP）是對現(xiàn)代監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的基本要求，以便使監(jiān)控網(wǎng)具有良好的擴(kuò)展和接入其他網(wǎng)絡(luò)的能力。

在功能上，為實現(xiàn)對電源設(shè)備少人、無人值守的要求，電源監(jiān)控系統(tǒng)更強(qiáng)調(diào)對電源設(shè)備故障事件的快速響應(yīng)和故障告警的準(zhǔn)確性。現(xiàn)在電源監(jiān)控系統(tǒng)在對基本功能，如遙控遙信遙測、監(jiān)控信息查詢、數(shù)據(jù)存儲記錄、實時歷史趨勢、系統(tǒng)配制、遠(yuǎn)端操作、密碼管理、支持聯(lián)網(wǎng)等不斷完善的基礎(chǔ)上不斷擴(kuò)展新的功能，如監(jiān)控系統(tǒng)自診斷、設(shè)備現(xiàn)場圖像監(jiān)控等。

4.監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性問題

在電源監(jiān)控系統(tǒng)的性能不斷完善的基礎(chǔ)上，應(yīng)注重改善監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。通信電源監(jiān)控系統(tǒng)是一個大型的實時網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其可靠性一般表現(xiàn)在如下幾個方面：

4.1監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

考慮到監(jiān)控系統(tǒng)的局部故障不應(yīng)影響整體的正常運行，所以采用分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在局站、區(qū)域分布網(wǎng)絡(luò)的接點處，其監(jiān)控主機(jī)備用方式能提高監(jiān)控系統(tǒng)運行的可靠性，但因技術(shù)相對復(fù)雜、成本過高，在實際工程中很少采用。

4.2監(jiān)控軟件的性能

監(jiān)控系統(tǒng)是一個要求實時性很強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，特別強(qiáng)調(diào)在監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計滿容量的情況下，監(jiān)控軟件必須采用適合大型的實時網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的軟件臺，在應(yīng)用軟件的設(shè)計上采用更先進(jìn)的手段和開發(fā)試驗環(huán)境。

4.3監(jiān)控系統(tǒng)的通信與數(shù)據(jù)傳輸

通信和數(shù)據(jù)傳輸是監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，如果通信和傳輸出現(xiàn)問題，與此相關(guān)的部分就將失控，嚴(yán)重影響監(jiān)控系統(tǒng)可靠性，監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸依賴的是電信網(wǎng)，所以在有條件的情況下要選擇較為安全可靠的傳輸手段。另外，在通信機(jī)制中要充分考慮在通信過程中來自外界的各種干擾和誤碼的影響，如數(shù)字濾波、通信重發(fā)、安全可靠的數(shù)碼校驗方式等。

4.4電磁干擾

目前數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍，電磁污染也日益嚴(yán)重，特別是監(jiān)控系統(tǒng)的前端采集部分，置于電源設(shè)備的現(xiàn)場，更易受到影響。一般監(jiān)控系統(tǒng)受到的電磁干擾來自計算機(jī)內(nèi)、外部。計算機(jī)內(nèi)部干擾有信號反射、高頻電路輻射、元器件噪聲、寄生耦合等；來自計算機(jī)外部的干擾包括電器設(shè)備的干擾（如開關(guān)沖擊、電磁輻射干擾、電器設(shè)備的放電）、自然方面的干擾（如雷電、電磁脈沖以及靜電干擾等）。所以抗干擾也是監(jiān)控系統(tǒng)的重要課題。

5.通信協(xié)議的開放性

由于智能設(shè)備的接入問題是在監(jiān)控系統(tǒng)的實施過程中遇到的較突出問題，因此局站監(jiān)控主機(jī)與區(qū)域監(jiān)控主機(jī)、區(qū)域監(jiān)控主機(jī)與城市監(jiān)控主機(jī)之間的通信協(xié)議的開放甚至協(xié)議的統(tǒng)一將有著重要的意義，主要表現(xiàn)在下面幾個方面：

（1）隨著電信網(wǎng)管系統(tǒng)的建立和完善，作為通信系統(tǒng)的供電設(shè)備，納入電信網(wǎng)管系統(tǒng)接受其監(jiān)視管理成為可能，即將電源監(jiān)控系統(tǒng)從要求的某點接入電信網(wǎng)管系統(tǒng)，而電源監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議的開放是建立其連接的基礎(chǔ)。

（2）電信樞紐樓的建設(shè)向智能化大樓方向發(fā)展，對電信樞紐樓進(jìn)行智能化管理，其中包括對通信電源設(shè)備以及空調(diào)設(shè)備環(huán)境等的管理，而電信樞紐樓又是監(jiān)控系統(tǒng)所監(jiān)控的一個節(jié)點，充分利用電源監(jiān)控系統(tǒng)的資源來滿足電信樞紐樓智能化管理要求，其通信協(xié)議必不可少。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛實施，在一個城市或地區(qū)可能會出現(xiàn)兩種以上的監(jiān)控系統(tǒng)，為了得到這兩種以上的監(jiān)控系統(tǒng)的互連，通信協(xié)議的開放或統(tǒng)一將非常重要。

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關(guān)鍵詞：ZigBee 電子產(chǎn)品 智能家居建筑 智能控制

中圖分類號：TN925 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（b）-0197-02

由于信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益進(jìn)入人們的生活，人們正在追求生活細(xì)節(jié)的簡單化，向往生活智能化，盼望在家居建筑中都能置入智能化程序，享受“一鍵”式的簡單生活操作。因此，智能家居等概念被很快推廣，特別是各種新研究成果在智能家居控制中不斷得到應(yīng)用，ZigBee通信技術(shù)便是其中非常重要的一種。家庭中那些獨立的家用電器利用ZigBee通信協(xié)議組成了一個統(tǒng)一完善的系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上利用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對家用電器等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程開關(guān)調(diào)節(jié)控制，從而便捷地對各種家用電器電子設(shè)備實現(xiàn)了最終操作。

1 ZigBee技術(shù)概述

ZigBee屬于一種局域網(wǎng)通信協(xié)議，它基IEEE 802.15.4的標(biāo)準(zhǔn)。ZigBee又叫做紫蜂協(xié)議，它源自蜜蜂特有的八字舞，蜜蜂（即bee）之間傳遞花粉所在位置地址信息是靠飛翔和“嗡嗡”（即zig）地擺動翅膀的“舞蹈”動作實現(xiàn)的，這樣便構(gòu)成了蜜蜂群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。ZigBee是一種價格低距離短功耗少的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。ZigBee協(xié)議由下至上分別為物理層、媒體訪問控制層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。智能家居中的各種照明、抄表系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、傳感器、門禁系統(tǒng)和其他信號傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量還是比較小的，沒有必要采用具備過大傳輸速率的通信協(xié)議，只要求可靠性強(qiáng)、容量大、低功耗、實時性和自組織性強(qiáng)。綜合上述要求及相關(guān)特點，ZigBee技術(shù)是滿足智能家居控制最合適的選擇。

2 ZigBee通信協(xié)議的特點與性能

2.1 ZigBee通信協(xié)議的特點

功耗較低；容量大；距離短；成本較低；時延短；速率低；免執(zhí)照頻段；安全性強(qiáng)。

2.2 ZigBee技術(shù)在智能家居建筑中的性能

第一，可靠穩(wěn)定。ZigBee在物理層采用了通信中的擴(kuò)頻技術(shù)，抵抗其他信號的干擾。MAC應(yīng)用層具備應(yīng)答重傳的特殊功能和CSMA機(jī)制，它在節(jié)點發(fā)送之前先進(jìn)行掃描，并且監(jiān)聽信道，達(dá)到了避開不良干擾的效果，當(dāng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)因受到其他信號的干擾而使相關(guān)受干擾信道無法正常工作時，網(wǎng)絡(luò)會自動動態(tài)的切換到其他工作信道上，是可靠穩(wěn)定的建筑智能化中不可或缺的通信技術(shù)。第二，ZigBee節(jié)能性高。能耗特性是ZigBee協(xié)議的一個顯著技術(shù)優(yōu)勢，一般來講基于ZigBee技術(shù)的應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸速率較低，當(dāng)不需進(jìn)行智能控制通信時，ZigBee節(jié)點也不工作，其處在休眠狀態(tài)，它的節(jié)能性展現(xiàn)出來，此時耗能僅有正常完全工作狀態(tài)下的千分之一。在大多數(shù)情況下，節(jié)點的休眠狀態(tài)時間占了總時間的大部分，因此，達(dá)到很強(qiáng)的節(jié)能效果。

3 基于ZigBee協(xié)議的組網(wǎng)技術(shù)

有三種功能設(shè)備的應(yīng)用是基于ZigBee技術(shù)：一是網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。二是網(wǎng)絡(luò)路由器。三是網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備。前兩種屬于全功能設(shè)備（即FFD），后面一種則屬于簡化功能設(shè)備（即RFD）。ZigBee網(wǎng)絡(luò)有三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即星型網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)和樹型網(wǎng)。它們都需要至少一個全功能設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器實現(xiàn)通信。ZigBee運用了動態(tài)和自主的路由協(xié)議，它基于AODV路由技術(shù)，其終端節(jié)點從不執(zhí)行任何路由協(xié)議。終端節(jié)點若要向任意一個設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)，設(shè)備向其父設(shè)備發(fā)送加入請求，經(jīng)過父節(jié)點的同意后以自己的名義完成執(zhí)行路由。不論哪個設(shè)備給終端節(jié)點傳送數(shù)據(jù)，終端節(jié)點的上層父節(jié)點都以其自己名義回應(yīng)。

4 ZigBee系列智能化家居產(chǎn)品類型

一是ZigBee遙控器。它的作用是控制對過碼的設(shè)備，且實時顯示設(shè)備狀態(tài)。采用基于IEEE 802.15.42.4GHzRFMCU及ZigBee 2007/Pro協(xié)議棧，它利用ZigBee技術(shù)紅外轉(zhuǎn)發(fā)器，對智能窗簾、智能開關(guān)和網(wǎng)絡(luò)插座等予以控制，并有效控制家用電器設(shè)備和實時查詢聯(lián)網(wǎng)設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)，其利用觸摸按鍵控制音量、調(diào)光和震動喚醒；遙控器基本功能包括：支持燈光照明單開單關(guān)；支持窗簾單開單關(guān)；控制過程狀態(tài)顯示；觸摸對碼和家用其他設(shè)備控制；機(jī)械滑動鍵調(diào)光及音量調(diào)節(jié)。二是ZigBee紅外轉(zhuǎn)發(fā)器。它接收網(wǎng)關(guān)命令或者遙控器信號，把ZigBee無線信號與其紅外信號連接起來，完成無線信號到紅外信號的順利轉(zhuǎn)發(fā)，所以可利用無線網(wǎng)絡(luò)對家電等設(shè)備實現(xiàn)無線控制；應(yīng)該注意的是：在使用之前需要和網(wǎng)關(guān)等設(shè)備實現(xiàn)對碼。三是ZigBee智能開關(guān)。它的優(yōu)點是安裝簡易、無線自動組網(wǎng)、性價比高、實現(xiàn)雙向通訊和維護(hù)方便；操作前需要注意的是智能開關(guān)應(yīng)先與網(wǎng)關(guān)遙控器等進(jìn)行單控且執(zhí)行情景對碼操作，并存儲情景對碼信息。四是無線窗簾智能控制器。它是一款基于ZigBee技術(shù)的家居智能產(chǎn)品，通過無線窗簾控制器達(dá)到控制窗簾閉合的目的，窗簾狀態(tài)反饋信號也通過控制器傳輸，實現(xiàn)雙向智能化。五是智能插座。其內(nèi)部硬件一般由功率繼電器、ZigBee控制模塊、微型開關(guān)電源等組成，若要進(jìn)行遠(yuǎn)程異地控制，它還需要一個專門的ZigBee網(wǎng)關(guān)來聯(lián)通外網(wǎng)，實現(xiàn)真正意義上的智能控制。

5 結(jié)語

綜上所述，ZigBee技術(shù)所具備的基本優(yōu)點和性能滿足了現(xiàn)代智能家居對通信方面的要求，它更具備自組織和自愈能力，它是智能家居系統(tǒng)理想的最通信方式。由最新的ARM9嵌入式系統(tǒng)、手機(jī)模塊及ZigBee模塊組成了智能家居控制器硬件；家庭網(wǎng)絡(luò)采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，組成的整個系統(tǒng)功能完善，能夠適應(yīng)以后智能家居發(fā)展的需要。ZigBee技術(shù)已成為智能家居建筑中一種非常重要的技術(shù)，它在該領(lǐng)域必將得到大規(guī)模應(yīng)用和推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]盧建偉，崔璨.基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)概要設(shè)計[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（18）：25-26.

[2]白國亮.ZigBee無線通信技術(shù)及其應(yīng)用前景[J].林區(qū)教學(xué)，2009（6）：79-80.

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【關(guān)鍵詞】 ZigBee 溫濕度 協(xié)調(diào)器 監(jiān)測

溫濕度監(jiān)測在軍需倉庫的控制中有重要的應(yīng)用，一旦庫房內(nèi)溫濕度超出存放物資溫濕度臨界點，將造成變質(zhì)、發(fā)霉等化學(xué)現(xiàn)象，尤其夏天溫度過高、濕度過低，將容易引發(fā)自然自爆等事故。顯而易見，對軍需倉庫內(nèi)部進(jìn)行多點溫濕度監(jiān)測的重要性更加突出。本文提出一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的軍需倉庫溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)。

圖1 系統(tǒng)整體設(shè)計圖

一、系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1 無線傳輸設(shè)計

ZigBee無線傳輸模塊的內(nèi)部核心板是基于CC2430為控制器，設(shè)計中為便于安裝使用，把CC2430芯片和基本電路集成為一塊單獨的核心板，核心板上預(yù)留與ZigBee底板連接接口，使用時把核心板插在底板接口上即可，非常方便，與此同時，也可以一定程度減少無線收發(fā)天線的干擾。

1.2 傳感器接口電路

ZigBee底板上要外接傳感器測量模塊，這個接口成為執(zhí)行器電路。接口為CC2430與單片機(jī)溫濕度采集模塊的接口，也是CC2430與傳感器測量模塊之間的通信接口，可以接溫濕度測量、光電強(qiáng)度檢測、電機(jī)控制等模塊，所有的接口都是通用的，非常方便使用，只需要將模塊插在接口即可，內(nèi)部的通信協(xié)議都是統(tǒng)一的，無需改變程序，移植性強(qiáng)。

1.3 電源切換電路

單片機(jī)底板有兩個供電源，其中之一是鋰電池，另外一個是外接電源接口。電源切換設(shè)計采用的是XC6206。該芯片由于具備高精度、低功耗的特點，在電壓調(diào)整中被廣泛應(yīng)用，及時輸出電流較大芯片電路的輸入輸出壓差也能控制在誤差范圍之內(nèi)。

二、 系統(tǒng)軟件

單片機(jī)始終處在接收命令狀態(tài)，當(dāng)終端節(jié)點發(fā)送命令后，單片機(jī)進(jìn)行響應(yīng)，根據(jù)終端節(jié)點的命令進(jìn)行響應(yīng)的操作，完成操作后要求返回數(shù)據(jù)信息。

2.1單片機(jī)與終端節(jié)點的通信協(xié)議

為了方便各個模塊之間通信，制定了統(tǒng)一的通信協(xié)議，單片機(jī)與終端節(jié)點之間的通信協(xié)議是為了單片機(jī)采集完數(shù)據(jù)后與CC2430之間通訊的方便。

（1）幀格式

CC2430給單片機(jī)

unsigned char Head //數(shù)據(jù)頭 0xef

unsigned char SenseType //傳感器類型

unsigned char Cmd //命令

unsigned char Tail //數(shù)據(jù)尾 0xfe

單片機(jī)給CC2430

unsigned char Head //數(shù)據(jù)頭 0xef

unsigned char SenseType //傳感器類型

unsigned int Data //數(shù)據(jù)；高字節(jié)在前

unsigned char Tail //數(shù)據(jù)尾 0xfe

（2）CC2430給單片機(jī)的命令（Cmd）和單片機(jī)給CC2430的數(shù)據(jù)（Data）

0x71 詢問傳感模塊是否存在，叢機(jī)應(yīng)答的數(shù)據(jù)為0xFF71

0x72 啟動測量命令，暫無應(yīng)答

0x73 采集測量結(jié)果，叢機(jī)返回測量結(jié)果

三、溫濕度采集數(shù)據(jù)分析

將溫濕度傳感器采集模塊和標(biāo)準(zhǔn)溫濕度計放在相近的位置，通過計時觀察溫濕度計示數(shù)和系統(tǒng)界面顯示的溫濕度，觀察并記錄測試溫濕度數(shù)據(jù)是否一致。以下是兩者之間的示數(shù)對比：

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關(guān)鍵詞：智能化建筑，系統(tǒng)集成，措施

 

1.智能建筑的含義

智能化建筑，是指通過對智能建筑的四個基本要素，即結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理以及它們內(nèi)在聯(lián)系，以最優(yōu)化的設(shè)計，采用最先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)，建立一個計算機(jī)系統(tǒng)管理的一體化集成系統(tǒng)，提供一個投資合理，擁有高效率的優(yōu)雅舒適、便利快捷、高度安全的環(huán)境空間(包括人類的生產(chǎn)、生活等空間)。其中，結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)方面的優(yōu)化是指將4C技術(shù)(即Computer計算機(jī)技術(shù)、Control自動控制技術(shù)、Communication通信技術(shù)、CRT圖形顯示技術(shù))和集成技術(shù)(Integration)綜合應(yīng)用于建筑物之中，在建筑物內(nèi)建立一個計算機(jī)綜合網(wǎng)絡(luò)，使建筑物智能化。

2.我國智能建筑發(fā)展現(xiàn)狀

我國的智能化建筑開始起步于20世紀(jì)9O年代，并在沿海等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)、城市得到了迅速的發(fā)展，目前的發(fā)展速度居世界前列。1990年建成的北京發(fā)展大廈(18層)可認(rèn)為是我國智能建筑的雛形，而1993年建成的位于廣州市的廣東國際大廈可稱為我國大陸首座智能化商務(wù)大廈。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國內(nèi)已建與在建的樓宇中，帶有“智能建筑”色彩的約有數(shù)千幢，上海約有800余幢。這些工程投資在智能化設(shè)備上的費用一般占總投資的5％～8％。國內(nèi)已建成的180m以上的建筑，都具有比較完善的智能化功能。目前，智能建筑所分布的行業(yè)主要集中在金融業(yè)、行政機(jī)構(gòu)、商業(yè)、公共建筑(醫(yī)院、圖書館、博物館、體育場館等)、住宅小區(qū)、交通樞紐等。

3.建筑智能化集成存在的問題

智能建筑多包含HVAC系統(tǒng)、電梯控制、消防、出入控制系統(tǒng)等多種系統(tǒng)和設(shè)備，這些系統(tǒng)和設(shè)備通常來自各個不同的供應(yīng)商，他們僅僅關(guān)注自己的設(shè)備的應(yīng)用，并不顧及他們的設(shè)備和系統(tǒng)與其它子系統(tǒng)的互聯(lián)。為了實現(xiàn)多種不同系統(tǒng)間的通信和互動使得設(shè)施管理人員不得不操作多個系統(tǒng)界面，設(shè)備的管理不能發(fā)揮最大的效應(yīng)。另外，這些子系統(tǒng)的封閉特性也大大限制了在系統(tǒng)擴(kuò)建和改造時對產(chǎn)品的選擇性。這種限制主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)設(shè)備選型受到很大限制，不能根據(jù)性能和價格隨意選擇產(chǎn)品和供應(yīng)商，系統(tǒng)部署后，維修配件供應(yīng)得不到保障，后期設(shè)備維護(hù)費用高，對產(chǎn)品和供應(yīng)商存在很大的依賴型。免費論文。(2)用戶必須面對不同的用戶界面來管理不同的子系統(tǒng)，大大降低了生產(chǎn)率，同時大幅度提高了管理人員的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。(3)各個子系統(tǒng)間不支持互動，增加了操作復(fù)雜性。免費論文。一個典型的例子是火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和HVAC系統(tǒng)之間的互動。當(dāng)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)探測到火警時，需要改變風(fēng)門的位置、關(guān)掉風(fēng)扇或加快風(fēng)扇的速度來消除煙霧，這就需要系統(tǒng)互動的支持。免費論文。

4.改進(jìn)：系統(tǒng)集成的主要技術(shù)手段

隨著智能建筑的功能需求不斷增長，使建筑內(nèi)各種各樣的機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)的種類和范圍不斷擴(kuò)大，它們可能采用不同的網(wǎng)絡(luò)平臺、不同的通信協(xié)議。在實現(xiàn)BMS系統(tǒng)集成時，為了解決互聯(lián)和互操作的問題，所采用的技術(shù)手段大致為以下幾種：

(1)采用統(tǒng)一的通信協(xié)議實現(xiàn)系統(tǒng)集成的方式

建筑自動化系統(tǒng)應(yīng)屬過程控制范疇，長期以來沒有建立國際性的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，這種局面嚴(yán)重障礙了智能建筑技術(shù)的發(fā)展。1995年美國暖通空調(diào)工程師協(xié)會推出了樓宇自動控制領(lǐng)域的第1個開放式標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議一BACnet。該協(xié)議密切結(jié)合建筑工程特點，定義了23種對象、

39種服務(wù)、六種數(shù)據(jù)鏈路結(jié)構(gòu)、三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，正在向BACne/IP方向發(fā)展。同年通過ANSI認(rèn)證，成為美國國家標(biāo)準(zhǔn)。很多空調(diào)、制冷、鍋爐、變配電等設(shè)備制造廠商均采納該標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，為智能建筑的系統(tǒng)集成開創(chuàng)了十分有利的局面。BACnet采納了五種協(xié)議EIA232一PTP，EIA485一MS/TP，LonTalk，ArCnet，Ethernet。但是在先前的BAC—net協(xié)議中，不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備互聯(lián)仍需通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器，尚未達(dá)成開放系統(tǒng)實現(xiàn)互操作的要求。

(2)采用協(xié)議轉(zhuǎn)換實現(xiàn)系統(tǒng)集成的方式

協(xié)議轉(zhuǎn)換器分為專用的協(xié)議轉(zhuǎn)換器和標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議轉(zhuǎn)換器。專用協(xié)議轉(zhuǎn)換器指兩種協(xié)議之間專用的轉(zhuǎn)換器。采用這種協(xié)議轉(zhuǎn)換器，如果要連接多個不同類型的網(wǎng)絡(luò)，就需要多種類型的協(xié)議轉(zhuǎn)換器。有時協(xié)議轉(zhuǎn)換器難于匹配不同的網(wǎng)絡(luò)的安置機(jī)制和服務(wù)。另外，當(dāng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器故障時，這種結(jié)構(gòu)沒有提供可靠的端到端的機(jī)制，所以這種專用的協(xié)議轉(zhuǎn)換器不可取。采用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，在局域網(wǎng)內(nèi)部通信采用了簡單的通信結(jié)構(gòu)，包括物理層、鏈路層以及對應(yīng)用層提供連接服務(wù)的會話，傳送協(xié)議。這種方案中，接在局部網(wǎng)絡(luò)上的所有站只使用簡單的會話／傳送協(xié)議，而所有協(xié)議轉(zhuǎn)換器之間通信只使用同樣的傳送層協(xié)議IP，由此解決了互聯(lián)網(wǎng)的匹配問題。隨著技術(shù)的發(fā)展，協(xié)議轉(zhuǎn)換器方式的應(yīng)用將越來越少。特別是OPC(OLEfor Process Contro1)技術(shù)與ODBC(OpenDatabaseC0nneCtivity，開放數(shù)據(jù)庫互連)技術(shù)的成功應(yīng)用，為不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互連，開辟了新的途徑，協(xié)議轉(zhuǎn)換方式的應(yīng)用將會更少。

(3)采用OPC技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)集成的方式

0PC(OLEfor Process Contro1)是一種基于OLE的通信標(biāo)準(zhǔn)，用于過程控制的OLE0OPC重點解決應(yīng)用軟件與過程控制設(shè)備之間的數(shù)據(jù)的讀取和寫人的標(biāo)準(zhǔn)化及數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋PC提供信息管理域應(yīng)用軟件與實時控制域進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，提供?yīng)用軟件訪問過程控制設(shè)備數(shù)據(jù)的方法，解決應(yīng)用軟件與過程控制設(shè)備之間通信的標(biāo)準(zhǔn)問題。當(dāng)設(shè)備通過OPC互聯(lián)時，圖形化應(yīng)用軟件、趨勢分析應(yīng)用軟件、報警應(yīng)用軟件等應(yīng)用軟件均基于OPC標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場設(shè)備的驅(qū)動程序也均基于OPC標(biāo)準(zhǔn)。在統(tǒng)一的OPC環(huán)境下，各應(yīng)用程序可以直接讀取現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)，不需要一個一個地編制專用的接口程序，各現(xiàn)場設(shè)備也可直接與不同應(yīng)用之間互連。OPC的重要作用是使設(shè)備的軟件標(biāo)準(zhǔn)化，從而實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)平臺，不同通信協(xié)議、不同廠家的產(chǎn)品方便地實現(xiàn)互聯(lián)和互操作。OPC技術(shù)的完善和推廣，為智能建筑系統(tǒng)集成時，實時控制域與信息管理域的全面集成創(chuàng)造了良好的軟件環(huán)境。所以說，OPC開創(chuàng)了系統(tǒng)集成的新途徑，OPC將成為系統(tǒng)集成的主要方式。如果我們將OPC技術(shù)與ODBC技術(shù)作以比較，可以發(fā)現(xiàn)OPC技術(shù)現(xiàn)在比ODBC技術(shù)更為成熟、產(chǎn)品更多，而且我國已有比較成熟的OPC技術(shù)和產(chǎn)品。所以目前采用OPC技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)集成，可能會比采用ODBC技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)集成更為廣泛一些。兩種技術(shù)的融合與補(bǔ)充，將會使系統(tǒng)集成技術(shù)加快發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]任慶呂．關(guān)于智能建筑的一些主要技術(shù)與發(fā)展趨勢[J]．中國智能網(wǎng)，2005．

[2]陸偉良．智能建筑主流技術(shù)及其應(yīng)用[J]．城市建筑智能系統(tǒng)，1999．

[3]張瑞武．智能建筑的系統(tǒng)集成及其工程實施[M]．清華大學(xué)出版社．

篇8

關(guān)鍵詞：BACnet智能建筑樓宇自動化面向?qū)ο?/p>

隨著計算機(jī)、通信、控制和圖形顯示技術(shù)即4C技術(shù)的快速發(fā)展和全球?qū)π畔⒏咚俟返拇罅ㄔO(shè)，智能建筑，這個數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化的結(jié)合產(chǎn)物開始進(jìn)入人們的視野。然而，如今智能建筑內(nèi)各種控制功能變得愈發(fā)強(qiáng)大而復(fù)雜，致使不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備使用于同一建筑物內(nèi)，但各個廠商基本上都是開發(fā)自己專有的通信協(xié)議，于是各式各樣的通信協(xié)議和設(shè)備給智能建筑的系統(tǒng)集成及管理使用帶來諸多不便，用戶處于受制于廠商而使造價提高、使用和維護(hù)費用增加的境地。所以制定一個開放的、統(tǒng)一的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，并形成即插即用（plugandplay）的環(huán)境，就成為十分迫切需要解決的問題。

目前，在智能建筑領(lǐng)域，現(xiàn)場總線和通信協(xié)議主要有：（1）最初應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的總線協(xié)議，如具有代表性的Profibus總線、Lonworks總線、CAN總線等；（2）專門針對智能建筑的總線和通信協(xié)議，如美國的BACnet和CEBus、歐洲的EIB等。本文就其中的BACnet作詳細(xì)介紹。

圖1BACnet的體系結(jié)構(gòu)層次圖

1BACnet協(xié)議概述

樓宇自動控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信協(xié)議BACnet（AData

CommunicationProtocolforBuildingAutomationandControlNetwork）由美國供熱、制冷與空調(diào)工程師協(xié)會組織的標(biāo)準(zhǔn)項目委員會135P于1995年6月正式通過制定。標(biāo)準(zhǔn)編號為ANSI／ASHRAEStandardl35－1995，同年12月正式成為美國國家標(biāo)準(zhǔn)，并得到歐盟標(biāo)準(zhǔn)委員會的承認(rèn)，成為歐盟標(biāo)準(zhǔn)草案。2000年1月ISO組織TC205委員會的15個國家（中國、法國、日本、英國、美國等）的代表一致通過決議，將BACnet作為“委員會草案”進(jìn)行廣泛評議，適當(dāng)修改后列為“國際標(biāo)準(zhǔn)化草案”，最后成為國際標(biāo)準(zhǔn)。

一般樓宇自控設(shè)備從功能上講分為兩部分：一部分專門處理設(shè)備的控制功能；另一部分專門處理設(shè)備的數(shù)據(jù)通信功能。而BACnet就是要建立一種統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)，使得設(shè)備可以互操作。BACnet協(xié)議只是規(guī)定了設(shè)備之間通信的規(guī)則，并不涉及實現(xiàn)細(xì)節(jié)。

BACnet協(xié)議模型為：（1）所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，除基于MS／TP協(xié)議的以外，都是完全對等的（peertopeer）；（2）每個設(shè)備都是一個“對象”的實體，每個對象用其“屬性”描述，并提供了在網(wǎng)絡(luò)中識別和訪問設(shè)備的方法；設(shè)備相互通信是通過讀／寫某些設(shè)備對象的屬性，以及利用協(xié)議提供的“服務(wù)”完成；（3）設(shè)備的完善性（Sophistication），即其實現(xiàn)服務(wù)請求或理解對象類型種類的能力，由設(shè)備的“一致性類別”（ConformanceClass）所反映。

1．1BACnet的體系結(jié)構(gòu)

BACnet是一種針對智能建筑的開放性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，遵循OSI模型體系結(jié)構(gòu)，BACnet體系結(jié)構(gòu)層次圖如圖1所示。BACnet協(xié)議從硬／軟件實現(xiàn)、數(shù)據(jù)傳輸速率、系統(tǒng)兼容和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等幾方面考慮，目前支持五種組合類型的數(shù)據(jù)鏈路／物理層規(guī)范。其中主從／令牌傳遞（MS／TP）協(xié)議是專門針對樓宇自控設(shè)備設(shè)計的數(shù)據(jù)鏈路規(guī)范。BACnet在物理介質(zhì)上，支持雙絞線、同軸電纜和光纜。在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，支持星型和總線拓?fù)洹?/p>

BACnet沒有嚴(yán)格規(guī)定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2所示。其中：網(wǎng)段（Segment）是多個物理網(wǎng)段通過中繼器（R）連接形成的段落區(qū)間；網(wǎng)絡(luò)是多個網(wǎng)段通過網(wǎng)橋（B）連接而成的，每個網(wǎng)絡(luò)都形成一個MAC地址域；BACnet／Internet網(wǎng)絡(luò)是將使用不同局域網(wǎng)技術(shù)的多個網(wǎng)絡(luò)用路由器（RT）互聯(lián)起來形成的網(wǎng)際網(wǎng)。

在BACnet拓?fù)渲性O(shè)備之間只存在一條邏輯通路，無需廣域網(wǎng)的最優(yōu)路由算法；其次，BACnet具有單一的局部地址空間，所以BACnet參照OSI模型制定了簡化的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，向應(yīng)用層提供不確認(rèn)無連接的數(shù)據(jù)單元傳送服務(wù)。每個BACnet設(shè)備都被一個網(wǎng)絡(luò)號碼和一個MAC地址唯一確定。

網(wǎng)絡(luò)層通過“路由器”實現(xiàn)兩個或多個異類BACnet局域網(wǎng)（不同的數(shù)鏈層）的連接，并通過協(xié)議報文進(jìn)行“路由器”的自動配置、路由表維護(hù)和擁塞控制。BACnet路由器與每個網(wǎng)絡(luò)的連接處稱為一個“端口”。路由表中包含端口的下列項目：（1）端口所連接網(wǎng)絡(luò)的MAC地址和網(wǎng)絡(luò)號；（2）端口可到達(dá)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)號列表及與這些網(wǎng)絡(luò)的連接狀態(tài)。圖2中，“1／2RT”是半路由器，由PTP連接形成一個完整的BACnet路由器，即BACnet網(wǎng)際網(wǎng)將廣域網(wǎng)技術(shù)向應(yīng)用層屏蔽。

BACnet應(yīng)用層即BACnet應(yīng)用實體，通過API（應(yīng)用編程接口）為上層應(yīng)用程序服務(wù)，并與對等應(yīng)用層實體通信。應(yīng)用實體由兩部分組成：用戶單元和應(yīng)用服務(wù)單元（ASE）。ASE是一組特定內(nèi)容的應(yīng)用服務(wù)。而用戶單元支持本地API、保存事務(wù)處理上下文信息、產(chǎn)生請求ID、記錄ID對應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)響應(yīng)、維護(hù)超時重傳機(jī)制所需的計數(shù)器以及將設(shè)備行為要求映射為對象。

BACnet應(yīng)用層提供證實和非證實兩種類型的服務(wù)。BACnet定義了四種服務(wù)原語：請求、指示、響應(yīng)和證實，它們通過應(yīng)用層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（APDU）傳遞。由于BACnet建立在無連接的通信模式上，所以O(shè)SI模型提供端到端服務(wù)的傳輸層部分簡化功能也由應(yīng)用層實現(xiàn)，分別為：可靠的端到端傳輸和差錯校驗；報文分段和流量控制；報文重組和序列控制。

1．2BACnet的對象、服務(wù)和功能組

BACnet采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，借此提供一種表示樓宇自控設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。在BACnet中，對象就是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間傳輸?shù)囊唤M數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過讀取、修改封裝在應(yīng)用層APDU中的對象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)互操作。BACnet目前定義了18個對象，如表1所示，每個對象都必須有三個屬性：對象標(biāo)志符（Object＿Identifier）、對象名稱（Object＿Name）和對象類型（Object＿Type）。其中，對象標(biāo)志符用來唯一標(biāo)識對象；BACnet設(shè)備可以通過廣播自身包含的某個對象的對象名稱，與包含相關(guān)對象的設(shè)備建立聯(lián)系。BACnet協(xié)議要求每個設(shè)備都要包含“設(shè)備對象”，通過對其屬性的讀取可以讓網(wǎng)絡(luò)獲得設(shè)備的全部信息。

表1BACnet對象

對象名稱應(yīng)用舉例

01模擬輸入AnalogInput模擬傳感器輸入如機(jī)械開關(guān)On/Off輸入

02模擬輸出AnalogOutput模擬控制量輸出

03模擬值A(chǔ)nalogValue模擬控制設(shè)備參數(shù)如設(shè)備閥值

04數(shù)字輸入BinaryInput數(shù)字傳感器輸入如電子開關(guān)On/Off輸入

05數(shù)字輸出BinaryOutput繼電器輸出

06數(shù)字值BinaryValue數(shù)字控制系統(tǒng)參數(shù)

07命令Command向多設(shè)備多對象寫多值如日期設(shè)置

08日歷表Calender程序定義的事件執(zhí)行日期列表

09時間表Schedule周期操作時間表

10事件登記EventEnrollment描述錯誤狀態(tài)事件如輸入值超界或報警事件。通知一個設(shè)備對象，也可通過“通知類”對象通知多設(shè)備對象

11文件File允許訪問（讀/寫）設(shè)備支持的數(shù)據(jù)文件

12組Group提供單一操作下訪問多對象多屬性

13環(huán)Loop提供訪問一個“控制環(huán)”的標(biāo)準(zhǔn)化操作

14多態(tài)輸入Multi-stateOutput表述多狀態(tài)處理程序的狀況，如制冷設(shè)備開、關(guān)和除霜循環(huán)

15多態(tài)輸出Multi-stateOutput表述多狀態(tài)處理程序的期望狀態(tài)，如制冷設(shè)備開始冷卻、除霜的時間

16通知類NotificationClass包含一個設(shè)備列表，配合“事件登記”對象將報警報文發(fā)送給多設(shè)備

17程序Program允許設(shè)備應(yīng)用程序開始和停止、裝載和卸載，并報告程序當(dāng)前狀態(tài)

18設(shè)備Device其屬性表示設(shè)備支持的對象和服務(wù)以及設(shè)備商和固件版本等信息

在BACnet中，把對象的方法稱為服務(wù)，對象及其屬性提供了對一個樓宇自控設(shè)備“網(wǎng)絡(luò)可見信息”的抽象描述，而服務(wù)提供了如何訪問和操作這些信息的命令和方法。BACnet設(shè)備通過在網(wǎng)絡(luò)中傳遞服務(wù)請求和服務(wù)應(yīng)答報文實現(xiàn)服務(wù)。BACnet定義了35種服務(wù)，并將其劃分為6個類別：（1）報警與事件服務(wù)（AlarmandEventServices）包含8種服務(wù)處理環(huán)境狀態(tài)的變化，提供了BACnet設(shè)備預(yù)設(shè)的請求值改變通告、請求報警或事件狀態(tài)摘要、發(fā)送報警或事件通知、收到報警通知確認(rèn)等方法；（2）文件訪問服務(wù)（FileAccessServices）包含2種服務(wù)，提供讀寫文件的方法，包括上／下載控制程序和數(shù)據(jù)庫的能力；（3）對象訪問服務(wù)（ObjectAccessServices）包含9種服務(wù)，提供了讀、修改和寫屬性值以及增刪對象的方法；（4）遠(yuǎn)程設(shè)備管理服務(wù)（RemoteDeviceManagementServices）包含11種服務(wù)，提供對BACnet設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和故障檢測的工具、方法；（5）虛擬終端服務(wù)（VirtualTerminalServices）包含3種服務(wù)，提供了一種面向字符的數(shù)據(jù)雙向交換機(jī)制，使其他具有專有特性的樓宇自控設(shè)備成為一個BACnet虛擬終端并使BACnet網(wǎng)絡(luò)能對其進(jìn)行重構(gòu)；（6）網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)（NetworkSecurityServices）包含2種服務(wù)，提供對等實體驗證、數(shù)據(jù)源驗證、操作者驗證和數(shù)據(jù)加密等功能。

BACnet功能組規(guī)定了實現(xiàn)特定控制功能所需的對象和服務(wù)的組合。BACnet已定義了13個功能組，包括時鐘功能組、事件響應(yīng)功能組、文件功能組、虛擬終端功能組、設(shè)備通信功能組等。

1．3BACnet設(shè)備級別和設(shè)備等級說明

在實際的樓宇自動化系統(tǒng)中，沒有必要也不可能所有的設(shè)備都支持、包含上述所有的對象和服務(wù)。因此，BACnet定義了6個一致性類別（設(shè)備級別）。一致性類別的分級編號為1～6，最低級別是類別l。每個類別都規(guī)定了設(shè)備要實現(xiàn)的最小服務(wù)子集，且包含低級別的所有服務(wù)。

為了幫助用戶和工程人員確定不同BACnet設(shè)備之間的互操作性，需要廠商為每個設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)格式文件以標(biāo)識設(shè)備中己實現(xiàn)的BACnet標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，即文件需包括設(shè)備符合BACnet等級的說明。這個文件就是PICS（ProtocolImplementationConformanceStatement），它包括：（1）標(biāo)識廠商和描述設(shè)備的基本信息；（2）設(shè)備符合BACnet的級別；（3）設(shè)備所支持的功能組；（4）設(shè)備所支持的基于標(biāo)準(zhǔn)或?qū)Ｓ械姆?wù)，設(shè)備啟動或響應(yīng)服務(wù)請求的能力；（5）設(shè)備所支持的基于標(biāo)準(zhǔn)或?qū)Ｓ械膶ο箢愋图捌鋵傩悦枋觯唬?）設(shè)備支持的數(shù)據(jù)鏈路技術(shù)；（7）設(shè)備支持的分段請求和響應(yīng)。

2BACnet的互聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展

目前，BACnet標(biāo)準(zhǔn)使用兩種技術(shù)實現(xiàn)與Internet的互聯(lián)。第一種技術(shù)附件H中稱之為“隧道”技術(shù)，并將其設(shè)備稱之為分組封裝／拆裝設(shè)備，簡稱PAD。其作用就像一個網(wǎng)關(guān)／路由器，這在圖2中兩個半路由器連接廣域網(wǎng)形成一個完全的BACnet路由器有所體現(xiàn)。第二種技術(shù)附件J中稱之為BACnet／IP，設(shè)備直接封裝IP幀／包在BACnet網(wǎng)絡(luò)和Internet上傳輸。

PAD將BACnet報文數(shù)據(jù)封裝在IP協(xié)議數(shù)據(jù)包內(nèi)傳輸，在目的BACnet網(wǎng)絡(luò)解封。因此每個連接Internet的BACnet網(wǎng)絡(luò)都要配置PAD網(wǎng)關(guān)／路由器。它可以是一個單獨的設(shè)備，也可以是某種樓宇控制設(shè)備功能的一部分。

篇9

關(guān)鍵字：物聯(lián)網(wǎng)；通信服務(wù)；協(xié)議設(shè)計；連接池

中圖分類號： TP391.44 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.08.026

本文著錄格式：[1]龐強(qiáng)，許可.面向物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的通信服務(wù)模型設(shè)計[J].軟件，2013，34（8）：82-87

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)就是通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，以有線或無線的方式把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，以計算、存儲等處理方式構(gòu)成所關(guān)心事物靜態(tài)與動態(tài)的信息的知識網(wǎng)絡(luò)，用以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)[1]。目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于智能家庭、遠(yuǎn)程醫(yī)療、工業(yè)自動化、環(huán)境監(jiān)測、軍事應(yīng)用、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。

隨著近些年物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，越來越多的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被投入到實際使用中。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測是一種新型有效的安全監(jiān)管方法。對于大型監(jiān)控對象而言，往往需要成千上萬個監(jiān)控傳感器并發(fā)的上報數(shù)據(jù)，而且往往涉及到高速采集頻率，從而造成高速大數(shù)據(jù)流的并發(fā)實時傳輸，監(jiān)控系統(tǒng)的通信服務(wù)的設(shè)計就成了整個系統(tǒng)至關(guān)重要的模塊，可以說通信服務(wù)模塊的性能很大程度上決定了監(jiān)控系統(tǒng)的整體性能，也關(guān)系著物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的高實時性要求。

目前，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的研究工作主要集中于感知層、物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)挖掘等的研究，對傳輸層的通信效率方面和協(xié)議設(shè)計研究較少。本文擬研究面向物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的通信服務(wù)效率問題。

1 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)概述

物聯(lián)網(wǎng)通?？梢愿爬槿龑佑騕2]：a）感知層，通常是基于物理、化學(xué)、生物等技術(shù)的傳感器采集所需的各種數(shù)據(jù)（如溫度、濕度等）；b）傳輸層，其主要傳輸方式分為有線和無線兩種；c）應(yīng)用層，對采集上來的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分類、查詢處理及決策支持等。物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)通信服務(wù)是物聯(lián)網(wǎng)傳輸層重要的一部分。

對于物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)而言，其基本結(jié)構(gòu)可以描述如圖1：

1.1 物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)通信特點

物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)通信服務(wù)具備的特點：

（1）通信對象是遠(yuǎn)程終端（傳感器），通信具有自動化控制特點，通信服務(wù)端通過設(shè)置各種命令，終端自動完成相應(yīng)操作和控制。

（2）監(jiān)測安全性起見，信息傳遞需要基于一定的數(shù)據(jù)協(xié)議進(jìn)行傳輸。

（3）通信高并發(fā)以讀數(shù)據(jù)為中心，很多物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)通信適合采取長連接。

1.2物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)通信服務(wù)的關(guān)鍵問題

物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)感知層與傳輸層通信為典型的多對一結(jié)構(gòu)。當(dāng)系統(tǒng)的規(guī)模不斷增長后，傳輸層就成為系統(tǒng)的通信中心，傳輸層通訊服務(wù)器的通信服務(wù)好壞將直接影響系統(tǒng)的性能。因此一個良好的通信模型需要解決以下幾個關(guān)鍵問題：

（1）數(shù)據(jù)通信協(xié)議設(shè)計。物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器端和遠(yuǎn)程采集單元通過一定的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，實現(xiàn)采集控制、數(shù)據(jù)的傳輸、設(shè)備狀態(tài)查詢、通信管理等，因此一個合理有效的數(shù)據(jù)通信協(xié)議是系統(tǒng)通信服務(wù)的基礎(chǔ)。

（2）大量采集終端并發(fā)上傳采集數(shù)據(jù)，且往往伴隨著高速數(shù)據(jù)流。

（3）多對一的通信管理。多對一通信管理是通信服務(wù)的一個重要環(huán)節(jié)，由網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性帶來的諸如連接中斷、數(shù)據(jù)丟失、時間不同步等問題將對系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了考驗，如何有效的管理多遠(yuǎn)程采集終端的通信也是物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵問題。

2 通信服務(wù)模型設(shè)計

由上文分析可知，一個性能良好的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)通信服務(wù)模型必須要解決以上幾個關(guān)鍵問題才能應(yīng)對大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)終端通信的功能需求及性能需求，滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需要。針對以上問題，本文擬從通信協(xié)議設(shè)計、數(shù)據(jù)傳輸、通信管理三方面構(gòu)建通信服務(wù)模型。

2.1 通信協(xié)議設(shè)計

基于可擴(kuò)展性考慮，通信服務(wù)模型設(shè)計了一種可擴(kuò)展的自定義通信協(xié)議格式。

按照物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的一般性需求，我們將協(xié)議分為查詢、設(shè)置、維護(hù)等三類消息，其中查詢類包括數(shù)據(jù)采集，時間查詢等消息；設(shè)置類包括時間同步，IP端口設(shè)置，通道修改等消息；維護(hù)類包括設(shè)備登陸，心跳包維持，重傳等消息。

（1）消息頭格式，消息頭中的信息用于對消息數(shù)據(jù)的標(biāo)識和擴(kuò)展

（2）數(shù)據(jù)傳輸消息格式示例，通信服務(wù)端根據(jù)消息類型的不同統(tǒng)一對數(shù)據(jù)消息進(jìn)行解析和封裝

2.2 數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計

考慮物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)適用于長鏈接這一特點，并結(jié)合目前性能優(yōu)良的通信IO模型，設(shè)計的基于連接對象池及線程池的通信服務(wù)數(shù)據(jù)傳輸模塊能夠合理的利用系統(tǒng)資源，并能夠支持大規(guī)模采集終端通信，基本滿足物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)在通信服務(wù)的效率需要。

圖2和圖3分別指出了數(shù)據(jù)傳輸模塊的連接和數(shù)據(jù)處理流程算法：

2.2.1 非阻塞socket連接池

傳統(tǒng)的阻塞式通信通常是每個線程對應(yīng)一個連接.有n個客戶端總共就要有n個服務(wù)線程加一個監(jiān)聽線程，這種模型不僅浪費系統(tǒng)資源，而且在終端量較大的情況下過多的線程開銷將會造成系統(tǒng)的瓶頸甚至崩潰。

本文基于NIO的通信模型，采用多線程等技術(shù)設(shè)計了一種基于事件通知socket通信結(jié)構(gòu)，旨在解決阻塞式通信的一系列通信問題，予以滿足物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)大規(guī)模通信的需要。

（1）連接處理線程

此線程專門用于處理來自遠(yuǎn)程采集終端的連接，并將其存入到連接對象池中。

關(guān)鍵程序代碼實現(xiàn)如下：

ServerSocket server = new ServerSocket（port）；

//等待新的連接

Socket incoming = server.accept（）；

//有新連接接入，創(chuàng)建新的com連接對象，初始化

Com boardCom = new Com（incoming）；

//com對象注冊上報消息句柄

Com.setUpdateHandler（this）

//將新的Com插入連接池

insertPool（Com）；

（2）數(shù)據(jù)事件驅(qū)動線程

此線程循環(huán)掃描連接池，將有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完畢的連接加入到數(shù)據(jù)處理隊列中。

關(guān)鍵代碼實現(xiàn)如下：

//掃描連接對象池

for（int i=0；i

{ //判斷該鏈接是否數(shù)據(jù)到來

if（m_ComPool.get（i）.hasData（））

{ 獲取該連接對象

Com com=m_ComPool.get（i）；

//將該鏈接加入到數(shù)據(jù)處理等待隊列

HandlQueue.add（com）；

}

}

2.2.1 工作線程池

為提高系統(tǒng)利用效率，線程池往往是一種十分有效的解決方法，在此通信服務(wù)模型中工作線程池旨在并發(fā)的處理來自多采集終端的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的封裝解析以及數(shù)據(jù)庫操作等相關(guān)工作。

關(guān)鍵實現(xiàn)代碼如下：

//創(chuàng)建固定線程數(shù)目的線程池，可配置

ExecutorService executorService = Executors. newFixedThreadPool（）；

/*工作線程*/

//設(shè)置當(dāng)前上報的連接Com

setCurUpdateCom（com）；

//更新有效時間記錄

com.setLastUseTime（System.currentTimeMillis（））；

//讀取數(shù)據(jù)

len=com.readData（buffer， len）；

//向?qū)由蠄髷?shù)據(jù)

onReadDataHandle（buffer，len）；

//協(xié)議數(shù)據(jù)解析

analyzeData（byte[] buffer， int len）

//數(shù)據(jù)庫操作

operateDatabase（）；

2.2.2 緩存技術(shù)

在物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中，處理來自采集終端的數(shù)據(jù)往往需要和數(shù)據(jù)庫、文件中的相關(guān)信息進(jìn)行交互操作，而數(shù)據(jù)庫和文件的操作勢必造成通信服務(wù)的效率下降，為提高系統(tǒng)性能，通信服務(wù)采取數(shù)據(jù)緩存技術(shù)，在第一次獲取數(shù)據(jù)時，將數(shù)據(jù)加載到多個Map中，以后相關(guān)操作就直接從緩存獲取數(shù)據(jù)。

2.3通信管理

引言中提到，通信管理在物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中關(guān)系著整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和正確性需求，通信服務(wù)的通信管理主要通過以下幾種機(jī)制實現(xiàn)

（1）重連和重傳機(jī)制。不同時間和不同地域網(wǎng)絡(luò)狀況的差異必然會造成通信最常見的兩個問題，連接中斷和丟包問題。連接中斷通常通過重連進(jìn)行解決，通信服務(wù)端在收到新的連接后更新連接池，并檢查是否存在因為網(wǎng)絡(luò)中斷而造成的數(shù)據(jù)丟失問題；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失告知通信服務(wù)，服務(wù)將通過查詢數(shù)據(jù)序列號，確定丟失的序列并向相應(yīng)采集終端發(fā)送重傳消息。

（2）心跳包機(jī)制。在長連接模式下的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，由于要保持長期的通信狀態(tài)，需要一種機(jī)制來維持彼此的通信鏈路，心跳包機(jī)制是一種有效的維護(hù)方式。通信雙方在一定的時間間隔相互發(fā)生消息，通信服務(wù)端通過心跳時間來管理多采集終端的通信狀態(tài)，從而達(dá)到有效利用通信鏈路的效果。

（3）時間同步機(jī)制。實時性是物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的一大特征，因此服務(wù)端和采集終端的時間同步顯得尤為重要。然后由于時鐘頻率的差異，采集終端和服務(wù)器之間必然存在時間上的差異，因此通信服務(wù)采用TPSN方式對服務(wù)器和采集終端進(jìn)行時間校準(zhǔn)。其原理如圖所示：

2.4整體設(shè)計實現(xiàn)

綜合以上描述，物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的通信服務(wù)模型設(shè)計類圖如圖5：

核心類功能說明：

Commander類：命令層，完成命令和協(xié)議數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)上層業(yè)務(wù)邏輯層的通知

ComMgr類：通信服務(wù)管理層，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和通信的管理

SocketCom類：實現(xiàn)通信com接口以及對socket封裝

Protocol類：協(xié)議層，實現(xiàn)協(xié)議的封裝和解析

3 實驗分析

為了檢測使用此通信服務(wù)模型性能，將從終端連接時間和數(shù)據(jù)接收CPU使用率兩個方面進(jìn)行分析。

測試環(huán)境：服務(wù)器端1臺PC，采集終端模擬2臺PC，配置均為：Intel Q8200（4 CPUS），內(nèi)存4G，操作系統(tǒng) windows server 2008

實驗結(jié)果表明，隨著客戶端數(shù)量的成倍增加，終端連接登錄時間和CPU利用率呈現(xiàn)平滑增長的趨勢，此模型在合理消耗資源的基礎(chǔ)上能夠滿足高并發(fā)通信要求。

4 結(jié)束語

本文針對物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的通信服務(wù)的效率問題，結(jié)合實際的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)項目提出了一種面向物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的通信服務(wù)模型。模型從通信數(shù)據(jù)協(xié)議的設(shè)計到數(shù)據(jù)的高并發(fā)傳輸均提出了相對有效的實現(xiàn)方案。最后通過模擬實驗得出此通信服務(wù)模型能夠較好的滿足物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的高并發(fā)要求。

目前此通信服務(wù)模型已經(jīng)在小規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中驗證，以后將在大規(guī)模應(yīng)用中不斷完善。

參考文獻(xiàn)

[1]樸利民，李建中，陳渝. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[M] 北京：清華大學(xué)出版社，2005

PU L M，LI J Z，CHEN Y . wireless sensor networks[M]. Beijing： Tsinghua University Press，2005

[2] 王海陶，宋小明，盧紀(jì)宇. 物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)特征及業(yè)務(wù)模型研究[J].廣西通信技術(shù)，2012年第3期

WANG H T，SONG X M，LU J Y. Research on business characteristics and business model of IOT[J]. Guangxi Communication Technology，2011.3th

[3] 唐麗霞，王會燃，劉銳鋒. 電力物聯(lián)網(wǎng)信息模型及通信協(xié)議的設(shè)計與實現(xiàn)[J].西安工程大學(xué)學(xué)報，2010年12月，第24卷，第6期.

TANG L X，WANG H R， LIU R F . Design and implement of information model and communication protocol for power internet of things [J]. Journal of Xi’all Polytechnic University，vol.24，No.6，Dec.2010

[4] 馮 俊. 物聯(lián)網(wǎng)信息采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電腦知識與技術(shù)，2011 11月，第7卷，第28期.

FENG J . Design and implementation of information collection system for IOT [J]. Computer knowledge and technology，vol.7，No.28，October 2011.

[5] 楊豐玉，陳 英，吳振華. 一種面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的底層網(wǎng)絡(luò)通信模塊設(shè)計[J].計算機(jī)應(yīng)用與研究，2012年3月，第29卷，第3期.

YANG F Y， CHEN Y， WU Z H . Design of underlying communication model for application in Internet of Things [J]. Application Research of Computers，vol.29，No.3，Mar 2012.

[6] 胡 萍，陳志鵬. 基于線程池的高性能服務(wù)器軟件的設(shè)計和實現(xiàn)[J].計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2006年8月，第16卷，第8期.

HU P， CHEN Z P . Design and Realization of Software of High Performance Server Based on Thread Pool Technology [J]. Computer Technology And Development，vol.16，No.8，Dec.2006

篇10

CAN為串行通信協(xié)議，可有效支持分布實時控制，體現(xiàn)出較高的安全等級。CAN應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計要以CAN技術(shù)規(guī)范為基本依據(jù)，在任何兩個基于CAN總線的儀器之間建立兼容性，對傳輸層進(jìn)行規(guī)范定義，在周圍各層當(dāng)中將CAN協(xié)議的作用充分發(fā)揮出來。CAN的主要特點體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）多主工作方式，即網(wǎng)絡(luò)上任意一節(jié)點在任意時刻均可向其它節(jié)點主動發(fā)送信息，各節(jié)點之間不存在主從關(guān)系；而報文標(biāo)識符方面，CAN可以將各個節(jié)點分為不同優(yōu)先級，可更好滿足不同的實時要求。（2）CAN采用非破壞總線仲裁技術(shù)，該技術(shù)可以保證網(wǎng)絡(luò)在負(fù)載較大的情況下保持穩(wěn)定性；直接通訊距離可以速率低于每秒5kb的狀態(tài)下達(dá)到10km。（3）由于報文采用的是短幀結(jié)構(gòu)，故不易受干擾，傳輸時間短；CAN總線驅(qū)動器電路決定了網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點數(shù)。（4）CAN每幀信息均有CRC校驗及其它檢錯措施，這些可靠的檢錯措施組成了系統(tǒng)可靠的錯誤處理及糾錯機(jī)制。即使錯誤非常嚴(yán)重，CAN也具備自動關(guān)閉輸出功能；發(fā)送的信息遭到破壞后可自動重發(fā)。由此可見，與一般的通信總線相比，CAN采用了許多新技術(shù)及新設(shè)計，體現(xiàn)出較強(qiáng)的可靠性、實時性及靈活性。在煤礦安全監(jiān)控管理中應(yīng)用CAN總線技術(shù)，可以實現(xiàn)對任意一路CAN任意節(jié)點的檢測、配置、組態(tài)，系統(tǒng)中的傳感器、控制器、執(zhí)行器均為互相獨立的節(jié)點，真正做到分散控制、互相通信。

2基于CAN總線技術(shù)的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

基于CAN總線技術(shù)的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)共包括三大部分，即煤礦安全監(jiān)控智能決策與管理系統(tǒng)、礦井網(wǎng)關(guān)及多礦井分布式監(jiān)控子網(wǎng)絡(luò)，下文分別進(jìn)行介紹：

2.1煤礦安全監(jiān)控智能決策與管理系統(tǒng)

煤礦安全監(jiān)控智能決策與管理系統(tǒng)采用實時在線智能管理控制系統(tǒng)—因特摩系統(tǒng)來實現(xiàn)，其將包含了專家系統(tǒng)、智能搜尋器、自動機(jī)器翻譯及計算機(jī)視覺等技術(shù)的智能系統(tǒng)與因特網(wǎng)、通信技術(shù)、自動化技術(shù)、實時數(shù)據(jù)處理技術(shù)及數(shù)據(jù)庫技術(shù)等結(jié)合在一起，實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的智能監(jiān)控。在煤礦安全生產(chǎn)中應(yīng)用因特摩技術(shù)，可獲取更多事故預(yù)報的私有知識，以起到預(yù)報事故的作用，為安全生產(chǎn)管理者提供更多的參考信息，提高決策管理的針對性，將事故控制在萌芽狀態(tài)。該模塊包括分站監(jiān)控機(jī)、主監(jiān)控機(jī)及分布式系統(tǒng)，井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)采集工作現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)，經(jīng)網(wǎng)關(guān)提交至各分站監(jiān)控機(jī)智能決策及管理系統(tǒng)，分站監(jiān)控機(jī)分析后，將處理過的信息提交至主監(jiān)控機(jī)與服務(wù)器，最終得出相關(guān)決策及措施，對應(yīng)設(shè)備接收到相關(guān)控制信息后做出反應(yīng)，實現(xiàn)礦井安全的智能決策與管理。

2.2礦井網(wǎng)關(guān)

礦井網(wǎng)關(guān)的主要作用是連接以太網(wǎng)及CAN總線。此處采用AT75C220芯片，該芯片具有兩個以太網(wǎng)接口，并具備語音處理功能；該芯片嵌入網(wǎng)關(guān)，CAN總線通過網(wǎng)關(guān)連接以太網(wǎng)，由此可見，該模塊中AT75C220處理器是關(guān)鍵部分。該芯片具有雙MAC以太網(wǎng)端口及橋接器，用于連接以太網(wǎng)，其DSP語音處理功能可在以太局域網(wǎng)中接入電話。CAN控制器選擇菲利浦公司生產(chǎn)的SJA1000、PCA82C250，其支持CAN2.0B通信協(xié)議，可實現(xiàn)對總線的差動發(fā)送及對CAN控制器的差動接收。以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議與CAN協(xié)議的轉(zhuǎn)換是通過AT75C220芯片在網(wǎng)絡(luò)層完成的，并通實現(xiàn)以太網(wǎng)與CAN總線網(wǎng)絡(luò)的通信及互聯(lián)。以太網(wǎng)接收IP包，拆包后取出數(shù)據(jù)，再按照CAN通信協(xié)議重新組成幀，發(fā)送至接入設(shè)備。通過該網(wǎng)關(guān)即可實現(xiàn)CAN總線設(shè)備與以太網(wǎng)的通信。

2.3井下分布式控制子網(wǎng)

井下分布式控制子網(wǎng)是整個煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，其包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、各類控制設(shè)備及報警設(shè)備及分站監(jiān)控機(jī)通信系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要作用是對井下生產(chǎn)及工作環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，獲得原始的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，分站監(jiān)控機(jī)通信系統(tǒng)的主要作用是將井下現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)與設(shè)備的運行狀態(tài)信息傳輸至井上。通過單片機(jī)、獨立CAN控制器所組成的接口模塊，井下數(shù)據(jù)采集設(shè)備、各類生產(chǎn)設(shè)備、安全設(shè)備、控制設(shè)備及報警設(shè)備等才可實現(xiàn)與CAN總線的通信。井下數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集各安全指標(biāo)模擬量及各個開關(guān)狀態(tài)量后，再通過CAN通信及接口模塊將這些數(shù)據(jù)發(fā)送至CAN總線；此外，通過CAN通信及接口模塊，井下生產(chǎn)設(shè)備及安全保障設(shè)備實現(xiàn)了與CAN總線與現(xiàn)場控制及報警器的連接，以便實時監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)。

3結(jié)束語