系統(tǒng)軟件設計 - 基于GPRS和ZigBee的遠程油閥控制系統(tǒng)

　　3　系統(tǒng)軟件設計

　　3.1　GPRS傳輸模塊軟件設計

　　本模塊采用GPRS無線通信模塊G24實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)通信，重點解決監(jiān)控中心與ZigBee協(xié)調(diào)器之間的通信問題。GPRS無線通信模塊G24通過AT 指令來進行相應的控制，數(shù)據(jù)傳輸采用內(nèi)置TCP/IP發(fā)送控制命令。GPRS可以在其有效的范圍內(nèi)實現(xiàn)即時收發(fā)數(shù)據(jù)，一旦有需求就可以立即發(fā)送或接收信息，不需要撥號建立連接［8］。GPRS的這種工作機制完全滿足本控制系統(tǒng)的功能并方便軟件開發(fā)，縮短了軟件開發(fā)周期。

　　數(shù)傳終端軟件設計部分可分為系統(tǒng)初始化模塊、網(wǎng)絡建立模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送處理模塊、數(shù)據(jù)接收處理模塊和串口發(fā)送模塊等。主程序流程如圖5所示。

　　圖5　主程序流程

　　3.2　ZigBee無線信號收發(fā)模塊軟件設計

　　ZigBee無線信號收發(fā)模塊軟件設計主要包括協(xié)調(diào)器ZC節(jié)點軟件設計和終端設備節(jié)點軟件設計［9］。協(xié)調(diào)器與GPRS接收模塊通過串口RS232相連，并將各路由節(jié)點的控制命令轉(zhuǎn)發(fā)下去。由于實際應用中控制命令和各對應的閥門對應起來，這就要求各個路由器和終端設備在加入網(wǎng)絡后把自己的網(wǎng)絡地址發(fā)送給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器接收到終端設備的網(wǎng)絡地址后建立地址表并存儲起來，以便控制命令準確地發(fā)送到相應閥上。協(xié)調(diào)器和終端設備節(jié)點程序流程如圖6所示。

　　圖6　協(xié)調(diào)器和終端設備節(jié)點程序流程

　　3.3　系統(tǒng)軟件實現(xiàn)方案

　　當整個系統(tǒng)上電后，ZigBee協(xié)調(diào)器建立和維護 ZigBee網(wǎng)絡的運行，各節(jié)點會按照入網(wǎng)的先后順序自動獲得一個網(wǎng)絡地址，并將各網(wǎng)絡地址發(fā)給協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器存儲各網(wǎng)絡節(jié)點的地址并建立網(wǎng)絡表。當一定時間內(nèi)沒有新的節(jié)點加入網(wǎng)絡時，協(xié)調(diào)器默認整個網(wǎng)絡建立完成并通過串口把各個網(wǎng)絡節(jié)點的地址發(fā)給GPRS模塊。GPRS模塊同樣通過串口把節(jié)點的網(wǎng)絡地址發(fā)給上位機，由上位機進一步處理并保存。數(shù)據(jù)傳輸采用內(nèi)置TCP/IP發(fā)送控制命令包方式，GPRS接收模塊會把接收到的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給ZigBee 網(wǎng)絡的協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器再把接收到的數(shù)據(jù)進行解析，解析后把命令根據(jù)地址發(fā)送給相應的節(jié)點。通過這種方式上位機可以根據(jù)運行參數(shù)及時地調(diào)整每一個油閥的流量。

　　結(jié)語

　　本設計打破了傳統(tǒng)的管道輸油控制模式，采用基于GPRS和ZigBee無線通信技術(shù)的遠程油閥自動控制模式，從本質(zhì)上提升了輸油的效率和自動化水平。在實際應用中，可根據(jù)油閥的不同分布靈活地構(gòu)建無線控制網(wǎng)絡，不需要人工的干預。此外，本系統(tǒng)還可以推廣到水閥、燃氣閥和暖氣閥等的控制，在工業(yè)應用領域具有良好的前景。