基于WSN的开放性实验室电源管理系统
3．1．1 无线网络的组建
本系统的无线网络基于Z-Stack协议栈完成，采用星形网络拓扑结构。无线网络数据通信格式如表1所列。其中Shortaddr用于表征终端节点地址，由于无线网络终端节点地址是动态分配的，因此，如何实现该短地址与具体终端的绑定是必须解决的问题。本系统采用类似GSM手机向网络注册的方式，各终端节点的51单片机模块每隔180 s(实验测试，在一问有50个终端节点同时工作的教室，采用180 s的间隔注册与采用60 s间隔注册对比时，胁调器上消息的碰撞率能降低80％)向与之相连的CC2430发送预设的节点编号，然后通过无线网向协调器注册，由协调器执行动态短地址与具体终端节点的绑定。在表1所列的上行链路中，照明灯电源控制器不会上传Time，实验台电源控制器不会上传HW和GM，其相应位置均默认填充0。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/176486.htm
3．1．2 无线节点状态数据采集与电源控制器状态控制
Z-Stack采用轮询及优先级控制方式实现任务调度，CC2430在P0口提供有多路A／D通道，可方便地处理电源控制器的光强采集、电压采集、电流采集和热释电红外传感器信息采集。这里以电压为例，模拟输入端连接到CC2430的P0．0口，在协议栈中由下述语句实现信号采集(0x00表示通道号，HAL ADC RESOLUTION 14表示分辨率为14位)：
Upload_Msg[6]=(uint8)(HalAdcRead(0x00，HAL_ADC_RESOLUTION_14)8)；
Upload_Msg[7]=(uint8)HalAdcRead(0x00，HAL_ADC_RESOLUTION 14)；
电源控制器状态控制由协调器在下行链路的CMD(2B)中指明，当CC2430终端节点(Endpoint)解析出CMD后，通过串口发送到对应的51单片机模块，由51单片机控制步进或驱动继电器，改变电源控制器的控制状态。串口波特率设置为57600波特，以满足使用11．059 2 MHz晶振的单片机模块与CC2430通讯模块通讯。CC2430节点中，串口注册由函数SPIMgr_RegisterTaskID(Car_Dispatch_TaskID)实现，接收处理函数在协议栈MT层SPIMgr．c中由uartConfig．callBackFunc=SPIMgr_ProcessZToolData指明回调函数。
3．1. 3 客户端壁挂式主机软件
客户端壁挂式主机运行于Windows CE 5．0操作系统环境，采用C／S三层架构设计，基于C#进行软件开发。数据访问层主要包括PduEnco deDecode．cs(短信Unicode编码类)、ClassRoom．cs(教室类)、Lamps(照明灯类)、Experimental_Station．cs(实验台类)、Air_Condition er．cs(空调类)、Telephone．cs(电话号码类)，主要完成短信编解码和照明灯、实验台、空调等的定义功能。逻辑控制层主要包括SMShel per．cs(短信类)，用于完成短信的操作；另外，为了支持网络通信，还需用到C#的Sockets相关类，以完成TCP／IP网络通信功能。
3．2 远程监控中心软件设计
远程监控中心软件主要由两部分构成，一是运行在服务器端桌面主机上的、支持实验室现场控制单元的Server软件，二是运行在服务器上的、基于B／S架构的应用软件。前者采用短信和基于C#的Sockets通信方式与实验室现场控制单元的壁挂式主机通信；后者则由图4所示的模块组成。
4 结语
本系统已在笔者所在院校的物联网技术应用中心下属物联网实验室、科技创新实训室等实验室投入使用。实际使用证明：本系统可实现网上预约实验，实验室现场控制单元只为被授权或预约用户开放，电流电压可实时检测，被授权管理员可在异地远程控制电源设备的开关电，并支持在线或脱机查看与管控实验室以及数据报表等功能。本系统的应用大大简化了实验室管理流程，提高了精细化过程控制管理效率。目前，项目组正在对系统进行完善，争取建立与学院精品课程录播系统的开放接口，加入网络视频监控管理子系统，以丰富过程管理手段，形成较为完善的开放实验室管理系统。
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