基于androidpn技术的zigbee无线网络的物联网数据采集


书书书 第 10 卷第 4 期 2 01 4 年1 0 月 沈阳工程学院学报( 自然科学版) Journal of Shenyang Institute of Engineering( Natural Science) Vol. 10 No. 4 Oct. 2014 收稿日期: 2014 - 05 - 08 作者简介: 郑先海( 1991 - ),男,河南信阳人。 基于 AndroidPN 技术的 Zigbee 无线 网络的物联网数据采集 郑先海,吕海华,杨弘平 ( 沈阳工程学院 信息学院,辽宁 沈阳 110136) 摘 要: 为了实现对体温和脉搏长时间的监测并形象地展示出温度和脉搏随时间变化的趋势,设计了一款基于 Android- PN 技术的 Zigbee 无线网络温度、脉搏实时采集器,通过传感器采集人体实时的体温和脉搏信息,经过蓝牙或通过在 PC 上配置 AndroidPN 服务将采集到的信息传送到 Android 手机客户端,由手机实现对数据的显示和处理并生成实时的动态 图表信息,再由手机的 GSM 等上网模块将数据上传到云端,实现数据的云存储,便于用户查看、管理。这种实时监测仪 提供了一种便捷、低成本的温度和脉搏记录方式,在日常生活中有着广泛的应用。 关键词: 实时监测; 蓝牙传输; 传感器; 云存储; 动态图表 中图分类号: TP311 文献标识码: A 文章编号: 1673 - 1603( 2014) 04 - 0370 - 03 1 系统结构 1. 1 系统组成及功能 研制的基于 AndroidPN 技术的 Zigbee 无线网络的 物联网数据采集实时监测设备主要以便携的方式实现 温度和脉搏数据的长时间监测,实时显示数据并生成 动态图表将数据上传到云端( 目前仅支持百度云) 。 温度和脉搏的监测依靠设备自身的传感器,可以连续 长时间的采集温度和脉搏信息。数据与手机客户端的 交互通过蓝牙模块或通过 AndroidPN 消息推送服务实 现,数据的显示和实时动态图表的生成依靠手机客户 端软件来完成,数据的上传与下载依靠手机 GSM 等网 络功能模块实现,数据上传到云端而不占用本地资源。 温度、脉搏数据采集及检测的结构图如图 1 所示。 温度数据采样频率可以达到 1 次/s,采集到的数 据暂存于硬件的缓存区,然后通过蓝牙连接到手机客 户端,将数据送到手机,或者通过 PC 上的 AndroidPN 服务将数据发送到手机上,然后在屏幕上显示并通过 手机的上网模块将数据上传到云端,达到数据的显示 和存储的目的。设备连接实物图如图 2 所示。 图 2 中,最左边为 CZ-HC-05 的蓝牙设备,中间为 DS18B20 温度传感器,最右边为 PulseSeneor( 反射式 光电脉搏传感器) 脉搏传感器,终端设备采用的是友 善之臂的 Micro2440 开发板,处理器是三星 S3C2440, 系统采用 5V 直流电源供电。 图 1 数据采集及检测原理 1. 2 数据采集 采用集成了温度传感器的采集电路进行温度采 集。热电偶的响应时间很快,该设备具有采样虚损,分 辨率高,误差小等特点。脉搏数据的采集采用 Pulse- Seneor 反射式光电脉搏传感器,该设备响应时间短,误 差小,体积小便于携带。 第 4 期 郑先海,等: 基于 AndroidPN 技术的 Zigbee 无线网络的物联网数据采集 · 371· 终端温度和脉搏采集的核心代码如下。 图 2 硬件终端实物 static ssize_t ds18b20_read( struct file * filp,char _ _user * buf,size_t count,loff_t * f_pos) { int flag; unsigned long err; unsigned char result[2] = { 0x00,0x00 }; flag = ds18b20_init();/ /初始化 if ( flag & 0x01) { printk ( KERN _ WARNING “ds18b20 init failed \ n”); return -1; } write_byte( 0xcc);/ /跳过 ROM write_byte( 0x44);/ /开始转换温度 flag = ds18b20_init(); if ( flag & 0x01) return -1; write_byte( 0xcc);/ /跳过 ROM write_byte( 0xbe);/ /读暂存器 result[0] = read_byte();/ /温度低八位 result[1] = read_byte();/ /温度高八位 err = copy_to_user( buf,&result,sizeof( result)); return err ? -EFAULT : min ( sizeof ( result ), count); } 1. 3 数据存储和传输 由于缓存和本地存储空间有限,为了保存采集到 的数据,需要拓展存储空间。将数据存储到云端的,既 解决了存储空间有限的问题,又方便了用户可以随时 随地查看自己身体状况的监测信息,云存储的方式彻 底摆脱了对硬件存储的依赖,使用户能够更加安全便 捷地存储自己的数据。 数据传输采用了比较常用的蓝牙和网络传输机 制。硬件终端通过蓝牙将采集到的温度和脉搏数据传 输到手机客户端,手机通过软件将由硬件终端传来的 数据进行显示并自动生成动态图表。数据传到手机 后,由手机客户端通过 GSM 等上网模块将数据上传到 云端。数据传输机制的原理图如图 3 所示。 Android 客户端从蓝牙接收数据的核心代码如下。 Thread ReadThread = new Thread() num = is. read( buffer);/ /读入数据 n = 0; String s0 = new String( buffer,0,num); fmsg + = s0; / /保存收到数据 for( i = 0; i < num; i + + ){ if(( buffer[i]= = 0x0d) &&( buffer[i + 1]= = 0x0a)){ buffer_new[n] = 0x0a; i + + ; } else{ buffer_new[n] = buffer[i]; } n + + ; } String s = new String( buffer_new,0,n); smsg + = s; / /写入接收缓存 if( is. available() = = 0) break; 2 系统实现 2. 1 硬件终端实现 硬件终端信息采集系统的实现主要采用了 Linux 内核的剪裁和移植、DS18B20 驱动的实现、QT 移植、 sqlite 数据路的移植等技术。将采集到的信息转换为 数字信息由蓝牙发送给手机客户端。硬件终端的显示 图如图 4 所示。 2. 2 手机客户端实现 手机客户端主要展现的功能包括: 百度登录、百度 退出、百度状态、百度用户信息以及信息的云存储等操 作功能。本系统的手机客户端操作方法简单,用户只 需要将客户端软件安装包安装到手机上即可开始使 用。程序启动后的界面如图 5 所示。实现的具体功能 如下。 图 3 数据传输原理 · 372· 沈阳工程学院学报( 自然科学版) 第 10 卷 图 4 硬件终端 图 5 手机客户端实现 1) 用户权限 用户需要首先登录自己的百度云账号,与云端建 立连接,用户可以通过“百度状态”来查看是否登录成 功,“百度用户信息”会显示用户百度账号上的信息。 2) 显示云信息 用户可以通过点击“显示云信息”按钮来查看通 过本软件上传到百度云上的数据。 3) 实时信息 用户还可以通过点击“开启蓝牙服务”按钮来启 动蓝牙与终端建立连接查看实时数据,并且可以通过 点击“打开体温实时图”查看自己体温实时变化的动 态曲线,通过点击“打开脉搏实时图”按钮查看自己脉 搏实时变化的动态曲线。 基于 AndroidPN 技术的 Zigbee 无线网络的物联网 数据采集监测设备的应用软件采用 Java 语言编写,目 前只支持 Android 操作系统的手机。软件实现蓝牙连 接或在 PC 上配置 AndroidPN 服务,将数据发送到客户 端,完成温度和脉搏数据的显示,自动生成实时的动态 图表以及将实时数据上传到云端。通过实际测试,该 软件在手机中运行正常,可以稳定地接收来自硬件终 端蓝牙发送的信息,并能生成实时的动态图表,将数据 同步到云端。 3 应用情况 所使用的蓝牙模块通信距离为 10 m,AndroidPN 服务的范围要求在局域网范围之内。建立通信后,手 机客户端软件可以同步显示传感器测量的温度和脉搏 数据,绘制实时动态曲线,并将数据上传到云端。经过 实验测试,该设备硬件终端盒软件客户端均运行正常, 蓝牙无线通信设备已经可以满足短距离传输数据的需 要。该设备还具有可拓展性和实用性的特点,能完全 满足日常及医疗的应用,实现便捷的实时人体温度和 脉搏监测。 4 结 语 所设计的系统实现了基于蓝牙及手机的温度、脉 搏的无线监测并实现了传感器采集数据在手机客户端 的显示、动态图表的生成和数据的云端上传。阐述了 各部件的设计方法,实现并验证了蓝牙通信功能的实 现和手机终端的数据显示和上传。与已有的温度和脉 搏测量方式相比较,新型器件具有硬件结构简单、体积 小、成本低、便于携带等特点,特别是硬件终端和手机 客户端系统运行流畅稳定,占用资源小,可以很好地实 现实时监测,在许多应用场合具有很强的普适性。 参考文献 [1] 李喜军. 基于 GSM 短消息接口的温度遥测系统设计[J]. 测控技术,2005,24( 2): 59 - 62. [2] 吕 勇,李友荣,王志刚. 基于短消息的温度与振动实时监 测系统[J]. 数采与监测,2007,23( 4): 97 - 98. [3] 江 和,田晓科. 基于 MAX6675 的 T 型热电偶在电器温度 测试中的应用[C]/ /中国电子科学技术学会低压电器专 业委员会第十二届学术年会. 北京,2004: 277 - 288. [4] 吕海华. 云安全在安全网关中的应用[J]. 沈阳工程学院学 报: 自然科学版,2011( 1): 72 - 74. [5] 徐广毅,张晓林,崔迎炜. Qt/Embedded 在嵌入式 Linux 系统 中的应用[J]. 单片机与嵌入式系统应用,2004( 12): 14 -17. ( 下转第 381 页) 第 4 期 刘旭东,等: 焰熔法生长单晶体燃烧室内温度分布研究 · 381· kg/s 的条件下,在距喷嘴 80 mm 处的观察孔方位的晶体 所能生长的最大直径为 10 mm。 参考文献 [1] 毕孝国,修稚萌,孙旭东,等. 大尺寸金红石( TiO2 ) 单晶体 生长条件的实验研究[J]. 人工晶体学报,2004,33( 2): 244 - 249. [2] 毕孝国,修稚萌,马伟民,等. 金红石( TiO2 ) 单晶体的生长 研究[J]. 东北大学学报,2004,25( 10): 977 - 979. [3] 毕孝国,修稚萌,马伟民,等. 生长气氛和速度在金红石 ( TiO2 ) 单晶体生长中的作用研究[J]. 人工晶 体 学 报, 2004,33( 4): 657 - 661. [4] Bednorz J G,Scheel H J. Flame-Fusion Growth of SrTiO3[J]. Journal of Crystal Growth,1977,41: 5 - 12. [5] Scheel H J. Historical aspects of crystal growth technology [J]. Journal of Crystal Growth,2000,211: 1 - 12. [6] Khambatta F B,Gielisse P J,Wilson M P. Initial thermal mod- el of the flame fusion crystal growth process[J]. Journal of Crystal Growth,1972,13 - 14: 710 - 717. [7] Adamski J A. New Oxy-Hydrogen Burner for Flame Fusion [J]. Journal of Applied Physics,1965,36( 5): 1784 - 1786. Study on Temperature Distribution in Combustion Chamber for Preparation of Single Crystal with Flame Fusion Method LIU Xu-dong,BI Xiao-guo,TANG Jian,DONG Ying-nan ( School of Energy and Power Engineering,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136,Liaoning Province) Abstract: Temperature distribution in combustion chamber for preparation of single crystal with flame fusion method, which based on the hydrogen and oxygen combustion,was studied. The results showed that the maximum temperature was 3007K at the centerline of combustion chamber when the mass flow of oxygen in the center and outer hole were 5. 6 × 10 - 5 kg /s,2 × 10 - 5 kg /s respectively,and the mass flow of hydrogen was 6 × 10 - 6 kg /s. The optimum growth position for rutile crystal was at a distance of 86mm from the nozzle,and the maximum diameter of rutile crystal was 10mm. The quality fraction of corundum powder was increased to improve the refractoriness of refractory layer of fur- nace wall from the entrance of chamber 120mm where the maximum temperature of furnace wall was 1540K. Key words: flame fusion method; single crystal; combustion chamber; temperature distribution ( 责任编辑 张 凯 校对 佟金锴 櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔櫔 ) ( 上接第 372 页) Data Acquisition of the Internet of Things Based on Zigbee and Android PN ZHENG Xian-hai,LV Hai-hua,YANG Hong-ping ( School of Information,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136,Liaoning Province) Abstract: The traditional way of temperature and pulse measurement has been unable to meet the daily and clinical needs. In order to realize the monitoring of the temperature and pulse and the image displaying of their changing trends for a long time,a collector used to collect real-time temperature and pulse information by sensor are designed based on the Zigbee and AndroidPN technology. Through blue-tooth or PC configuration,the collected information is transmitted to the android mobile phone client,and generate information dynamic chart by mobile phone to realize real-time dis- play and processing of data,such as GSM and mobile phone and internet module to upload data to the cloud,realize the data cloud storage,convenient user view and management. This real-time monitor provides a convenient,low cost temperature and pulse recording mode,which is widely used in our daily life. Key words: real time monitoring; Bluetooth; sensor; cloud storage; dynamic chart ( 责任编辑 佟金锴 校对 张 凯)
还剩3页未读

继续阅读

下载pdf到电脑,查找使用更方便

pdf的实际排版效果,会与网站的显示效果略有不同!!

需要 10 金币 [ 分享pdf获得金币 ] 0 人已下载

下载pdf