圖2 無線IP傳感器模型

3.2 WNCAP

　　WNCAP模塊是連接STIM模塊與GPRS網(wǎng)絡(luò)的接口，主要包括ARM7嵌入式系統(tǒng)，BENQ-M22 GPRS無線通信模塊以及電源，天線等輔助模塊。

　　GPRS無線通信模塊中嵌入了TCP/IP協(xié)議棧，由于模塊資源的限制，需對(duì)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行裁剪，只保留滿足功能的基本協(xié)議。ARM7通過AT撥號(hào)命令接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，并向指定的中心數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)IP發(fā)起TCP/IP連接，實(shí)現(xiàn)Internet/Intranet的無線接入。若連接GPRS網(wǎng)絡(luò)失敗，模塊會(huì)進(jìn)行自動(dòng)重連，且連接計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，當(dāng)計(jì)數(shù)器的值超過一定值時(shí)，即向命令轉(zhuǎn)發(fā)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)銷毀命令并轉(zhuǎn)發(fā)給相連的設(shè)備。

　　ARM7中的Flash存儲(chǔ)器用來存放網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)。為方便對(duì)IP傳感器進(jìn)行管理和維護(hù)，F(xiàn)lash中還存放有IP傳感器的Web頁面并創(chuàng)建了動(dòng)態(tài)Web Server。這樣工作人員可在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上通過瀏覽器遠(yuǎn)程訪問IP傳感器中的Web頁面，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問、配置、診斷和維護(hù)等功能。ARM7中還包括命令轉(zhuǎn)發(fā)模塊，負(fù)責(zé)將監(jiān)控計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)銷毀命令轉(zhuǎn)發(fā)給被控計(jì)算機(jī)。

3.3 STIM

　　STIM模塊以AduC812[7]為MCU，接入了4個(gè)傳感器：煙霧傳感器，熱敏傳感器，力平衡加速傳感器和液位傳感器。

　　煙霧傳感器對(duì)煙霧的感應(yīng)主要由光學(xué)迷宮完成，迷宮內(nèi)有一組紅外發(fā)射，接收對(duì)管，對(duì)射角度約120度。當(dāng)無煙霧時(shí)，接收管接收不到紅外發(fā)射管的紅外光，后續(xù)電路無電壓輸出；當(dāng)有煙霧時(shí)，煙霧進(jìn)入迷宮使紅外管發(fā)射的紅外光發(fā)生散射，散射的紅外光被接收管接收，在后續(xù)電路產(chǎn)生電壓輸出，煙霧越大，則散射越強(qiáng)，產(chǎn)生的電壓也越高。

　　熱敏傳感器的工作原理基于熱電效應(yīng)，將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體焊接起來，構(gòu)成一個(gè)閉合回路。當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)體的執(zhí)行點(diǎn)之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，在回路中形成一個(gè)電流，熱敏傳感器就是利用這一效應(yīng)來工作的。

　　差容式力平衡加速度傳感器把被測(cè)的加速度轉(zhuǎn)換為電容器的電容量變化。傳感器的機(jī)械部分緊靠電路板，把加速度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙葜虚g極的位移變化，后續(xù)電路通過對(duì)位移的檢測(cè)，輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)的電壓值，由此可以求得加速度值。

　　液位傳感器采用紅外光電原理，當(dāng)外界液體接觸到傳感器表面時(shí)，改變了光線路徑，紅外接收管處于截止?fàn)顟B(tài)，從而觸發(fā)反向器翻轉(zhuǎn)，輸出呈低電平吸收電流狀態(tài)。
從以上四種傳感器采集煙霧濃度、溫度、震動(dòng)加速度和液位等參數(shù)信息。數(shù)據(jù)校正引擎利用特定的數(shù)學(xué)函數(shù)對(duì)各個(gè)傳感器通道數(shù)據(jù)應(yīng)用存儲(chǔ)的多項(xiàng)式系數(shù)為通道校正出精確的數(shù)據(jù)。

　　監(jiān)控計(jì)算機(jī)利用經(jīng)過采集和校正后的數(shù)據(jù)判斷與某IP傳感器相連的被控計(jì)算機(jī)或儀器是否有緊急情況發(fā)生，例如通過力平衡加速傳感器參數(shù)信息可分析出被控計(jì)算機(jī)或儀器所處環(huán)境是否有地震發(fā)生。一旦分析得出有緊急情況發(fā)生，監(jiān)控計(jì)算機(jī)即下達(dá)數(shù)據(jù)銷毀命令。

　　TEDS是STIM內(nèi)部的一個(gè)可升級(jí)、可擴(kuò)展的電子數(shù)據(jù)表格，存儲(chǔ)在EEPROM中，它負(fù)責(zé)描述STIM自身以及與之相連接的傳感器的屬性，存儲(chǔ)了諸如傳感器名稱、辨識(shí)數(shù)字、設(shè)備類型、序列號(hào)、校驗(yàn)數(shù)據(jù)等信息。

4、數(shù)據(jù)銷毀模塊的實(shí)現(xiàn)

　　數(shù)據(jù)銷毀模塊內(nèi)嵌在被控計(jì)算機(jī)或儀器中，包括網(wǎng)絡(luò)通信和軟件覆寫數(shù)據(jù)銷毀兩個(gè)子模塊。其流程圖如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)銷毀模塊流程圖