時間：2023-05-30 08:54:10
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇無線控制器，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
摘 要：隨著現代通信技術的飛速發展，無線網絡的應用也越來越廣泛，基于計算機局域網技術的無線校園網逐漸得到了廣泛應用。之前都說無線是有線的擴展，而當前應該是有線是無線的補充。無線校園網是計算機網絡與無線通信技術結合的產物，它不受電纜的限制，并且可移動、可滿足各類便攜設備入網的要求。早期的小型無線路由器、小型無線AP都大行其道，但隨著要求的提高，這些設備明顯已不能滿足大多數人的需求。而大型網絡設備供應商的制造成本也越來越便宜，開始被更多的單位所采用。但這些無線網絡設備的配置和優化卻常常是學校網絡管理員的攔路虎，這是主要討論的問題。
關鍵詞：校園網；無線控制器；瘦AP；跨路由器
目前絕大多數學校已擁有有線網絡，只能提供固定而有限的網絡信息點，無法滿足學校師生隨時隨地共享教育網絡資源的需要。無線校園網正是順應了教育信息化建設的前進步伐，蓬勃發展起來的。
本校的現狀也是這樣，2008年重建時，規劃的都是有線光纖網絡，弱化了無線這一塊的建設，只是在所有的辦公室增加若干TP―LINK無線路由器，禁用了路由功能當無線交換機使用，在長期運行和維護中暴露出幾個問題。第一個問題是小型家用無線路由器在辦公室多年不間斷使用，質量不過關，導致屏蔽的路由功能又恢復作用，這樣相關辦公室的電腦就會獲取默認192.168.1.0段的IP地址，而不能獲取學校指定DHCP服務器的地址，最終導致辦公室電腦都不能上網，只能手動設置IP地址才有效，而私設IP地址的后果就導致經常會出現IP沖突的情況。第二個問題是小型家用無線路由器的出口帶寬只有100M，而學校都是萬兆線路千兆交換機，使用校內資源時，在觀看視頻、下載大文件等方面就導致資源浪費。第三個問題就是人為的操作，也是最大的問題，經常有老師會亂拔插路由器上的接口，使禁用的WAN口又起作用，最終導致第一個問題的出現。后來學校信息中心也用部分TP_LINK無線AP來替代TP_LINK無線路由器，但因為每個不同的AP要手工設置不同的IP地址，以防AP地址沖突，也讓這種解決方法最終胎死腹中，沒有推廣出來。
為了充分利用現有的主干網和提高所有工作人員的工作效率，滿足學校教學、科研、管理、服務中的移動應用需求，從而提高學校教研的水平和質量。為了節省成本，學校打算自行購買一批某網絡公司的無線控制器和無線接入點，以滿足學校辦公場地的需求。這些無線網絡設備的安裝和配置工作就交付給了學校的信息中心，而網絡管理員的任務就是配置和優化這些無線點。在配置的過程中遇到的一些疑難故障就是本文主要討論的問題。
學校教學區當初建設時，接入層交換機和核心交換機是TRUNK連接，所以無線控制器和無線接入點之間的拓撲是AC-S8610-S2928-AP，之間全部是TRUNK通信。按照設備配置說明，在AC和S8610創建了3個VLAN，一個給AC和S8610通信，一個給AP，一個給客戶端。AP的網關配置在AC上，客戶端的網關配置在S8610上。AP和客戶端獲取IP的地址池全部配置在S8610上，最關鍵的就是在配置AP的DHCP地址池時，要加上option 138 ip 1.1.1.1 （option字段，指定AC的地址，即AC的loopback 0地址），讓AP獲取到IP地址后能與AC建立CAPWAP隧道。測試后，教學區客戶端的網速明顯上升，大大提高了所有人員的工作效率。
在滿足教學區需求后，為了全校覆蓋無線，提升學校數字化校園的質量，再次購買了一批無線接入點，主要布置在行政樓和一些偏遠的實訓大樓。因為行政樓和實訓大樓使用的設備是S6810，和核心S8610互聯使用的是路由技術，所以無線控制器和無線接入點之間的拓撲在這些地方就是AC-S8610-S6810-S2928-AP。在實施的過程中就遇到了幾個問題。因為地址池是配置在S8610上面的，為了讓AP和客戶端能獲取到IP地址，就必須使用中繼，但學校有一臺DHCP服務器為全校自動分配IP地址，已經使用了S6810的中繼功能。所以這里有三個選擇，第一個是手工配置所有AP設備的IP地址，第二個是地址池下移到S6810，第三個是將地址池上移到DHCP服務器。第一個直接就放棄了，工作量太多，也不現實。第二個測試后也放棄了，因為發現S6810設備太老，沒有DHCP的命令，只有中繼命令。最后只剩下唯一的選擇就是將地址池上移到服務器。在設計時就討論到option字段如何由服務器下發，后來聯系了設備廠商的工程師，讓他們傳了一份文檔。
于是把行政樓AP的網關寫到S6810，在核心S8610上配置去往行政樓AP網段的靜態路由，在DHCP上配置行政樓AP和客戶端的地址池，通過AP運行代碼發現AP已經獲取到了IP地址，說明DHCP服務器已經發揮了作用，但無線信號就是起不來，AP上也能ping通1.1.1.1，懷疑可能是DHCP服務器上的option字段沒有下發，于是直接給AP配置acip ipv4 1.1.1.1，這樣才將無線接起來了。但這個也不是解決的辦法，畢竟以后所有的AP都要手工設置acip值，不是很方便。于是到處查找資料，終于發現了問題，當初配置地址池的時候是按照公司給的一份文檔做的，而恰恰就是這份文檔有問題。根據公司文檔說明option138配置為IP數組類型，而在它的案例配置過程中，有一步操作“預定義的選項和值”-“選項類型”-“數據類型”-“IP地址”后面的一個單選按鈕“數組”沒有選，可能就是這個原因不能下發option字段。最后根據自己查找的資料配置地址池后，AP接入網絡就不用任何設置，客戶端就能直接找到AC上配置的無線網絡，實現上網。
在前期項目的實施過程中，因為參考網絡公司的產品實施一本通完成了本校的需求，而恰恰因為習慣性思維導致了后期實施過程中也參考這份文檔出現了問題，這次的項目實施告訴我們不能太相信網絡設備廠商的產品實施一本通。
關鍵詞:無線局域網;IEEE802.11;FIT AP ;無線控制器
中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)32-9101-02
Application of Wireless Local Area Network in University Library
XU Yan-bin
(Library, Baise University, Baise 533000, China)
Abstract: Introduces the characteristics of wireless LAN technology and standards, University Library on demand for wireless LAN, from the protocol standards, network mode, security and management analysis of how to build wireless local area network.
Key words: wireless local area network; IEEE802.11; FIT AP; wireless controller
近年來,隨著現代信息技術的發展,高校圖書館數字信息資源建設得到了前所未有的發展,網絡信息資源逐步增多,網絡已成為高校師生們獲取文獻信息資源的重要途徑。同時,隨著便攜式計算機的普及,攜帶筆記本電腦到圖書館進行學習、獲取知識的讀者日益增多,這些讀者希望能使用筆記本電腦聯網獲取圖書館的數字資源和網絡資源。圖書館雖然鋪設了有線網,但預設的有線網絡接口有限,己經不能滿足讀者不斷增長的需求。為了滿足更多讀者對網絡資源的需求,以圖書館有線網絡為依托,采用無線局域網解決方案,以無線接入方式對圖書館有線網絡進行補充和擴展,是圖書館發展的必然趨勢。
1 無線局域網技術簡介
無線局域網(Wireless Local Area Network,簡稱WLAN)是指通過紅外線系統或者無線電波進行發送和接收數據的計算機局域網,一般由無線網卡和無線接入點AP(Access Point)構成。無線局域網(WLAN)技術有藍牙(Bluetooth)、IEEE802.11系列、HiperLAN、HomeRF等[1],其中,IEEE802.11系列的速度較快,穩定性和互用性較高,適用于區域網。802.11是1997年IEEE最初制定的一個WLAN標準,其業務范疇主要限于數據存取,速率最高只能達2Mbps。1999年8月, 802.11標準得到了進一步的完善和修訂,制定了兩項新標準: 802.11a和802.11b。802.11a工作在5GHz頻段,速率高達54Mbps; 802.11b(又稱Wi-Fi)工作在2.4GHz頻段,速率達11Mbps,可在5.5Mbps、2Mbps及1Mbps之間進行自動速率調整。802.11a與802.11b的設備因為頻段與調制方式不同而無法互通。2003年6月,802.11g標準出臺,它既適應傳統的802.11b標準,在2.4GHz頻率下提供11Mbps的數據速率,也符合802.11a標準,在5GHz頻率下提供54Mbps的數據速率。2007年3月,IEEE 802.11n 2.0版草案獲準通過,802.11n支持2.4GHz頻段和5GHz頻段,實現了與以往的802.11a/b/g標準的兼容,802.11n將速率提高到108Mbps,甚至高達300Mbps,是下一代的無線網絡技術。目前,市場上的無線網絡設備絕大多數遵循IEEE802.11系列標準。IEEE802.11系列標準的性能比較見表1。
2 無線網絡在圖書館的應用
圖書館一般已經建設了有線局域網網絡,但是,隨著現代信息技術的發展和圖書館業務布局的調整,當初預留的計算機工作點的位置和數量難免要發生變化,同時,攜帶筆記本電腦到閱覽室、自習室等開放場所的讀者也要求能自由接入圖書館局域網。圖書館面臨調整和擴增計算機布點的工作,如果繼續建設有線網絡,則需要砸墻鉆洞大規模鋪設網線,既費時費力又不夠美觀大方。隨著無線局域網技術和無線產品的成熟,無線網絡為圖書館局域網建設提出了新的思路。無線網絡一般只要安放一個或多個接入點(Access Point簡稱AP)設備就可建立覆蓋整個建筑或地區的局域網絡,今后需求再發生變化時,只要調整或增加無線局域網的模塊或設備,就能夠方便地調整信息點的個數或位置。因此,與有線網絡相比較,無線網絡具有安裝簡單、配置靈活、易于擴展、性價比高等優點。圖書館采用無線網絡來延伸有線網絡服務范圍的方案,既滿足讀者位置靈活移動的要求,也滿足上網設備數量不斷增長的需求,并且不影響美觀。如果在總館與分館之間布線有困難,也可以考慮采用“無線網橋”+“天線”的方式來實現總館、分館網絡的互連。[3]如果各分館之間距離較遠,可以適當增加中繼點進行信號的放大,無線中繼方式為遠距離多校區互聯提供了一個經濟可行的方案。
3 架設無線局域網
3.1 采取先進通行的協議標準
在進行無線部署中,應采取先進通行的協議標準。目前無線局域網普遍采用802.11系列標準,如前所述,802.11g標準最大傳輸速率可達54Mbps,能向前兼容802.11a和802.11b,已經成為無線局域網的主流標準,目前802.11品己經日趨成熟,且價格適中。IEEE 802.11n 2.0版草案已經獲準通過,與之前標準相比,802.11n擁有高達300M的原始傳輸速率,盡管802.11n標準尚未完全通過認證,但基于802.11n草案標準的AP產品和筆記本電腦已經大量推出,且802.11n向前兼容802.11a/b/g,故802.11n的設備與802.11a/b/g設備能夠互通。圖書館的讀者較多,上網流量大,對網絡傳輸速率要求較高,54Mbps的無線速度已經難以滿足要求,擁有300Mbps無線速度的802.11n是最佳選擇。802.11n可以完全滿足現有和將來的無線網絡的高帶寬需求,并為未來的校園無線語音、無線視頻等高帶寬網絡應用提供了基礎。因此,在經費允許的情況下,從日前應用需求和升級考慮,應盡量購置基于802.11n標準的網絡設備。筆者建議購買同一家廠商的無線路由器,廠商的統一性意味著更高的性能,因為這種設備已經進行了測試和更全面的優化,并且使用相同的通訊協議進行無線網絡的管理。
3.2 采用FIT AP+ PoE接入交換機+無線控制器組網模式
傳統的無線網絡采用FAT AP+有線交換機的組網模式,所有的AP都需要配置獨立的電源,由AP來完成用戶的無線接入、用戶權限認證、用戶安全策略實施等工作,為此,網絡管理員需要對無線網絡中的每一個AP進行逐一配置。由于AP是一種接入層設備,數量較多,且分布于各個樓棟的天花板、墻壁和樓頂等位置,平時很難直接觀察設備的工作狀態,當無線網絡規模較大時網絡管理員往往要配置上百個AP,工作量巨大,且容易出錯。因此,傳統的無線網絡難以實現全局的統一管理和集中的接入和安全策略設置。
FIT AP+PoE接入交換機+無線控制器組網模式,采用支持IEEE802.3af標準的PoE交換機作為AP接入交換機,通過網線對AP進行供電,AP只負責接收信號并傳送到無線控制器,由無線控制器負責無線網絡的接入控制、轉發和統計、AP的配置監控、漫游管理、AP的網管、安全控制等工作,具有方便部署、易于管理的優勢。采用FIT AP+PoE接入交換機+無線控制器組網模式時,網絡管理員對AP的管理是通過無線控制器來完成,只需要在無線控制器上對一類相同屬性的AP建立配置模板,AP在啟動時可以自動從無線控制器上下載最新的配置文件。另外,由于AP本身不保存任何配置,萬一設備丟失,也可以保證網絡配置不被竊取。AP支持啟動后自動獲取IP地址、自動獲取無線控制器的工作列表并自動和無線控制器建立關聯,真正做到了零配置,免維護,即插即用,極大地減輕了網絡管理員在部署網絡階段的維護工作量。[4]當網絡正常運行以后,無線控制器對所管理的AP以及AP所接入的用戶進行實時監控,并能將這些信息實時上報給網管。維護人員可以指定AP或用戶進行在線服務策略設定和安全策略設定,使網絡配置策略更加靈活。同時,無線控制器支持AP軟件自動更新功能,AP在每次重新啟動時會自動比較當前運行的軟件版本和無線控制器上的最新版本是否一致,如不一致AP會自動更新本地的軟件映像,軟件升級不再需要網管人員的干預。
FIT AP+PoE接入交換機+無線控制器組網模式實現了對全網設備的集中控制和管理,并具有統一的接入和安全控制策略設置、自動RF規劃等功能,減少了人工干預,給無線局域網的維護帶來了很大的便利性。目前,這種網絡架構模式已經成為無線網絡部署和維護的主流方式。
3.3 重視無線局域網的安全和管理
在無線局域網中,由于傳送的數據是利用無線電波在空中輻射傳播,無線電波可以穿透天花板、地板和墻壁,甚至可能到達預期之外的場所。因此,無線網絡很容易被侵入,任何可以接收到電磁波信號的人都可以訪問網絡,入侵者可以在任何地方通過高靈敏度天線對網絡發起攻擊。隨著無線網絡技術的廣泛應用,無線網絡在使用過程中的安全問題越來越受到人們的關注。無線局域網的安全問題主要有非法用戶的接入、非法AP的接入、非法訪問數據等,目前無線局域網的安全防范技術主要有WEP、WPA、802.1x、802.11i等。
網絡安全不僅僅是技術問題,而且還是管理問題。因為安全問題不僅與軟硬件技術相關,更與網絡操作者實施的安全及風險管理政策、網絡的運行維護者及使用者有關。無線網絡管理包括對無線網絡設備(如AP和接入交換機)和無線用戶進行管理。圖書館無線網絡的安全及管理,可以從RF射頻覆蓋狀態的檢測、無線鏈路帶寬的檢測、用戶認證的異常報警、無線接入安全等方面來考慮。圖書館無線局域網管理系統必須具備以下功能:①集中配置各AP的參數和控制軟件版本升級,實時顯示各AP的運行狀態、負載情況、用戶分布、AP安裝地點、信道質量和故障歷史等,并具有故障報警功能;②提供全網的用戶認證管理、防止非法AP接入、防止用戶惡意入侵他人系統、記錄用戶上網日志并定時上傳至服務器上備份等服務;③具備完善的無線信號監控與入侵檢測功能,能對非法接入點與無線入侵者進行探測并定位,能夠防止非法信號的干擾及入侵,保護網絡的安全;④支持基于用戶級別的流量控制,可以設置不同的流量級別,根據用戶開戶時的流量屬性將用戶上網流量控制在相應的級別;⑤可以根據周圍無線信號覆蓋情況以及用戶的流量需求,動態的將用戶強制連接到其他可用AP上,將用戶流量分配到其他可用AP,從而保證了整個無線網絡的高效能和高可用度。[5]
4 結束語
無線局域具有安裝便捷、高效經濟、使用靈活、易于擴展等優點,作為圖書館有線網絡的補充,無線網絡的應用解決了圖書館閱覽室、自習室等場所不宜布線、信息點流動等問題,拓展了圖書館局域網的使用范圍,為移動學習、移動教學提供支持,滿足讀者多途徑、多樣化的信息需要服務。我們相信,隨著無線網絡技術的不斷發展和成熟,其必將成為圖書館網絡服務的重要輔助平臺。
參考文獻:
[1] 王寧.構建圖書館無線網絡[J].情報探索,2003(3).
[2] 萬姝伊.高校網絡中無線局域網的應用研究[J].電腦知識與技術,2008(9).
[3] 鄭振容.無線網絡對圖書館網絡布線設計思想的影響[J].現代情報,2004(9).
關鍵詞：無線網絡 控制器
中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）09-0033-02
1 概況
徐州中心醫院是淮海經濟區規模最大、實力最強的三級甲等綜合性醫院，醫院為全國改革創新醫院、全國百姓放心示范醫院、江蘇省“十佳醫院”、江蘇省基本現代化醫院、徐州市首屆人民滿意醫院。作為蘇北地區醫院的排頭兵，我院的信息化建設也一直走在全省前列，2010年我院率先在蘇北地區完成了HIS系統的更新建設，并逐步開通了“96120健康呼叫中心”、“網上掛號預約”以及“就醫地圖”等方便患者就醫的網絡服務。
信息科作為醫院網絡的“神經中樞”，控制著全院信息化系統的運行，同時也為醫院信息化發展方向的決策提供著重要的依據，所以作為信息科的負責人，我一直要求所有科員對新興技術保持關注，并對已有的網絡業務進行深度挖掘，發揮更大的功效和作用。我院的HIS、PACS、EMR、LIS系統完成部署后，大大提高了醫生和護士的工作效率，也將我院的信息化建設提升了一個臺階，但從各個科室的實際使用情況來看，這些只運行有線網絡上的系統并未發揮它們最大的效能。在各個科室每天的例行查房過程中，醫生的遺囑仍然通過口述、筆記的方式進行記錄，查房結束后再到辦公室錄入到系統中，醫院的信息化系統建設并未改變這樣古老而又有風險的查房流程。如何通過現有的醫療信息化系統改變這種傳統的查房方式、如何發揮已有系統的最大功效曾長期困擾著我。
2 無線網絡技術探索
多年來，我就一直關注無線網絡在一些酒店和學校的部署，并作為有線網絡的延伸承載著以往只運行在有線網絡的業務，而這種特性讓我得到了啟發，何不在各個科室部署無線網絡，讓醫生拋開病歷夾使用移動設備進行查房？有了這樣的思路以后我就開始收集各類無線網絡的技術資料，安排科員學習并進行技術儲備。
無線網絡技術包含藍牙、3G、WIFI、WIMAX等多種技術，選擇何種技術應用于醫療無線網絡是信息科首先面臨的問題。經過一段時間的研究，我們掌握了各種無線網絡的特點，通過下表的對比我們可以直觀的看出它們的差別（表1）：
通過上表的對比，WIFI的高速率可以滿足PACS影像傳輸的要求，建設成本適中；同時，支持WIFI技術標準的終端非常多，手持PDA、平板電腦、筆記本電腦甚至智能手機都可以很好的支持WIFI，這也讓以后的醫療技術應用方式多了無限的遐想空間。
WIFI技術的各項指標達到了醫療無線網絡的使用需求，但WIFI設備發射的電磁波影響到我院的各類醫療設備正常使用呢？2006年受衛生部醫院管理研究所和中國醫院協會信息專業委員會的委托，北京中日友好醫院和思科公司合作，對25種醫院常見的對電磁干擾相對敏感的醫療設備進行了測試，研究結果未發現無線局域網絡設備對于醫療設備產生不良干擾。ii
3 無線網絡關鍵技術點
醫療無線網絡與其他領域的無線網絡承載的業務有非常大的區別，直接關系著患者的健康和生命安全；醫療無線網絡的建設方案必須要解決幾個關鍵技術點：漫游切換、抗干擾、網絡自愈、控制器熱備。
3.1 漫游切換
我院開放3000多張床位，每個科室的面積都比較大，所以每個科室都需要有多臺AP（無線接入點）進行網絡覆蓋，這樣就會導致醫護人員在不同病房使用PDA、筆記本電腦時從一個AP的覆蓋區域移動到另外一個AP的覆蓋區域，在這個移動過程中很容易出現丟包問題。我院的EMR系統采用的是B/S架構，在PDA、筆記本電腦漫游過程中會導致醫護人員的賬號頻繁掉線，終端和服務器會話中斷，這樣的使用效果是一線醫護人員無法接受的。因此，我院在設定無線網絡技術標準時，對漫游切換的要求是不高于50ms。
3.2 抗干擾
為了方便患者根據的飲食，我院的住院部各個病區內都有共有的微波爐提供給患者使用，這樣的措施給患者帶來了很大的便利，卻給信息科帶來了很大的困擾。微波爐開啟時會對周圍的AP工作帶來很大的干擾，影響AP的工作狀態，導致重傳率、誤碼率大幅提高。另一方面，病區內還有運營商的WIFI信號，讓本來就很狹窄的頻譜資源更加擁擠，加大了部署無線網絡的難度。在設定無線網絡技術標準時，抗干擾也是我院重點考量的技術點。
3.3 網絡自愈
我院在進行無線網絡測試時，多個廠家的AP的有效覆蓋半徑都在10-15m之間，多臺AP共同作用完成整個病區的覆蓋。在這樣的覆蓋方式中，一旦其中一臺AP不工作將會在病區內出現一片信號盲區，在盲區內醫護人員的PDA、筆記本都無法有效的連入網絡，影響正常的醫療活動。在設定無線網絡技術標準時，我院要求無線網絡能夠有效的應對上述的問題。
3.4 控制器熱備
控制器是無線網絡的核心設備，集中控制、管理著所有AP，一旦控制器出現故障宕機將會導致無線網絡癱瘓，因此控制器熱備功能也是我院建設無線網絡的必選功能。在研究無線網絡資料時，我留意到存在“VRRP、雙CAPWAP”兩種熱備技術，選擇何種熱備技術更合適呢？
VRRP全稱是“虛擬路由冗余協議”，兩臺無線控制器使用組成虛擬無線控制器，使用1個IP地址。它可以把一個無線控制器的責任動態分配到兩臺無線控制器中的一臺，這臺無線控制器稱為主控制器；所有AP與主控制器建立CAPWAP隧道連接。當主控制器故障時，從控制器使用該IP地址與所有AP建立CAPWAP隧道連接。
雙CAPWAP備份技術是讓AP同時與兩臺無線控制器建立CAPWAP隧道，當主控制器出現故障時從控制器理解接管主控制器的功能，與AP保持連接。
在使用VRRP技術時，主控制器故障以后所有的AP均需要重新與從控制器建立CAPWAP隧道，當AP的數量有數百個時，建立CAPWAP隧道的時間可能就需要數分鐘，所以主從控制器切換時間要遠遠高于雙CAPWAP。因此，在設定無線網絡技術標準時，我們要求控制器具備“雙CAPWAP”熱備功能。
4 無線網絡部署實踐
根據我院設定的無線網絡技術標準，結合“醫院無線局域網布署規程”中的技術要求iii，我院組織了多家無線AP廠家進行了技術測試，最終我院選擇了在測試過程中表現優異蘇州漢明進行合作，漢明在提供我們提出的技術標準的技術上還額外支持HAP功能，可擴展的資產、人員定位功能。
2012年9月，我院開始在新醫技大樓建設無線網絡，計劃在大樓內部署135臺無線AP覆蓋4-12層的病房區域。在建設新醫技大樓無線網絡時，我院對無線網絡的信號提出了比較高的要求，病區內95%的區域信號強度達到-65dbm，滿足PDA等手持終端的使用要求。為了達到這一要求，蘇州漢明和我們信息科的技術人員煞費苦心，對AP的部署方案做了多次調整，從最開始的所有AP放在走廊內到所有的AP放在病房內，再到兩者相結合的方式，最終在信號強度、部署難度之間找到了一個最佳平衡點。經過2年多的技術儲備、近1年的技術選型和產品測試和2個多月的工程實施，凝結著信息科技術人員心血的無線網絡最終呱呱落地，開始履行移動醫療的網絡使命。
我院無線網絡完成部署以后，完成了病區內的“最后1米“網絡部署，讓醫療信息化建設的觸角真正延伸到了患者的床頭，讓已有的PACS、EMR、LIS等系統發揮出了最大功效，無線網絡騎到了力量倍增器的作用。我院目已經開始全面推行移動查房、移動護理，通過改進醫護流程提高醫護人員的工作效率，降低醫療事故發生風險。
5 結語
醫院信息化建設已經推行了很長時間，三甲醫院的HIS、PACS、LIS、EMR等很多系統都已經完成部署，但這些信息化建設不能停留在簡單的系統堆砌階段，而是要通過新的網絡技術加以整合，發揮出這些系統的最大功效。只有緊緊跟隨網絡技術發展的方向，把醫院網絡建設工作作為一項艱巨且長期的工作，要求網絡管理人員結合醫院的實際情況，全方位、多角度地進行技術儲備，遵循合理利用現有資源的原則，制定出正確的醫院網絡發展規劃，才能真正做到醫院信息化體系安全、穩定、健康、高效地運行。
參考文獻
[1]Mattbew S.Gast .802.11無線網絡權威指南（第二版）[M].南京：東南大學出版社，2007.12.
關鍵詞：無線網絡；無線醫療；AP；WIDS；3G；Wifi；運營商
中圖分類號：TN925.93 文獻標識碼：A 文章編號：1007—9599 （2012） 14—0000—02
一、引言
無線醫療應用是近些年來醫院信息化的又一熱點，其主要包括無線醫生信息系統和無線護理信息系統兩大類。通過無線醫療信息系統的應用，醫護人員在病人床邊就能實現病人標識碼識別、醫囑的查詢與錄入、生命體征數據采集、床邊護理、護理監控、藥物配送、靜配藥物核對等應用，突破了原有基于有線局域網的臨床信息系統的限制，避免了以往醫院信息化過程中醫護人員忙于處理醫院信息系統數據而醫患溝通減少的狀況，體現了“以病人為中心”的醫療服務理念。因此無線網絡在醫療行業中的應用已成為一種趨勢，無線網絡的應用提高了醫院的運營效率和服務質量，使醫院的整體競爭力得到了提升。醫院無線網絡作為醫院無線醫療信息化的基礎，是每家醫院都面臨的選擇。
二、醫院無線網絡方案
（一）獨立AP方案
獨立AP工作機制類似有線網絡中的集線器（HUB），獨立AP與醫院局域網使用網線聯接，因此無線終端通過AP與局域網服務器的數據進行數據交換。獨立AP方案需要對每臺AP單獨進行配置，AP集安全、認證、等功能于一體，能支持二層漫游，但是不支持信道自動調整和發射功率自動調整。優點：獨立AP方案的部署價格最低，適用場合無過多間隔的建筑結構布局，適用于小型無線網絡。缺點：支持能力較弱，擴展能力不強，對于漫游切換的時候存在很大的時延，不適合于復雜建筑機構中的大規模無線部署。應用場景：如門診輸液室的無線覆蓋。
（二）AP+集中無線控制器方案
本方案中AP是只是無線網絡系統的一部分，負責在無線局域網中數據地接收和傳送，每個無線AP都有一個以太網接口，用于有線局域網的連接，但自身不能單獨配置或者使用。集中無線控制器負責整個無線網絡中AP的安裝、管理和操作。優點：AP+集中無線控制器方案適合于復雜結構建筑內的無線網絡覆蓋，通過集中無線控制器配置整個無線網絡的AP，無線網絡管理較為簡單。通過基于802.1x的安全接入認證，只有經過信息中心許可的移動終端才能接入無線網絡。[2]因此系統安全性較好。而通過集中無線控制器產生和緩存的加密密鑰能在多個AP之間共用，能有效降低AP間的漫游的延遲。缺點：在大規模部署時，需要使用根據房間的建筑結構和墻體材質，借助專業的無線勘測設備和軟件進行無線信號檢測，既要防止部署太少所造成的信號盲區，也要防止部署太密時所造成的信號的相互干擾，部署難度較高。應用的場景：病區無線覆蓋，典型用戶有309醫院，應用銳捷AP+集中無線控制器方案。
（三）WIDS（WLAN室內信號分布系統）方案，即天饋線+無線控制器的方案
WIDS系統主要由基站、功分器和偶合器、干放器、饋線、天線組成。除WIDS基站外，其他設備都是無源設備，因此能適應復雜的外界運行環境，使用壽命長，故障率也較低。WIDS系統通過天線與無線終端設備進行數據發送與接收，無線將數據直接傳遞給WIDS基站，WIDS基站通過與局域網交換機互聯，實現無線網絡與局域網的數據交換。優點：整套WIDS事實上的信號發射源只有一個，即WINDS基站，所有整個病區也不存在信號干擾和漫游切換的問題。[3]因此能保證信號覆蓋的均勻、無縫、穩定、高強度和高靈敏度。同時能利用不重疊的2.4GHz和5.8GHz信道做覆蓋，減少信道干擾，避免信道干擾造成丟包，能提供多信道負載均衡、冗余備份或單信道熱備功能。缺點：功分器和偶合器、干放器、饋線、天線的部署相對較為復雜。另外在面積較大的建筑中部署，單個WIDS基站無線覆蓋的區域，無線網絡上行的帶寬受單個WIDS基站上行帶寬限制。而相對上面兩種AP覆蓋方案，部署費用最高。應用的場景：病區無線覆蓋。典型用戶有無錫市人民醫院和南京總醫院，應用昂科WIDS方案。
（四）3G方案。
2009年初，我國順利步入了3G時代。所謂3G技術，是指支持高速數據傳輸的蜂窩移動通訊技術，3G服務能夠同時傳送聲音及數據信息。目前3G存在四種標準：CDMA2000，WCDMA，TD—SCDMA，WiMAX。以電信CDMA2000為例，無線終端通過CDMA連入本地LAC（第二層隧道協議（L2TP）訪問集中器），然后AAA（Authentication、Authorization、Accounting）服務器通過對域名和IMSI的認證識別出該用戶為VPDN用戶，通過專線與目的VPDN服務器（醫院信息系統服務器）建立一條連接，稱為隧道，然后在這條隧道中實現無線終端設備與醫院信息系統服務的數據交換。優點：在國家大力提倡三網融合的良好形勢下，3G業務范圍也迅速延伸至通訊、互聯網、娛樂、資訊、醫療等方面，其具有信號的覆蓋的優勢，不僅能實現醫院內部的無線覆蓋，而且能實現區域乃至全國無線醫療的漫游，有利于促進區域內無線醫療服務的融合；對于醫院來說一次性投資小，大大節約設備購置費，無需自身維護，減少醫院的運營成本，醫院只需要根據自身發展需要通過租費使用3G無線終端。缺點：主要在數據交換帶寬有限，中國電信CDMA2000可在一個1.25MHz的標準載波中，同時提供語音和高速分組數據業務，最高速率可達3.1Mbit/s。電信3G方案與“AP”或“WIDS”方案在帶寬方面相比還有差距。應用的場景：醫院全部院區無線覆蓋。常熟市第二人民醫院正在運行基于3G的無線臨床信息系統。
（五）運營商WiFi方案
隨著具有WiFi功能的手機、IPAD、Andriod平板的電腦的普及，公共場所WIFI信號覆蓋范圍也越來越廣。中國電信2011年5月10日宣布啟動“寬帶中國翼起來”活動，開始全力打造“無線中國”，計劃全國縣級以上城市光纖化，同時計化到2012年底WiFi點達100萬個。在經濟發達地區，醫院也基本實現了WiFi全覆蓋，因此醫院完全可以租用運行商的WiFi網絡，通過設置醫院專用的SSID（Service Set Identifier）構建醫院私有無線網絡，醫院無線終端設備在聯入醫院專用的SSID的無線網絡后，數據通過運營商的AP設備與運營商的服務端設備，然后通過服務端設備解析到醫院專用光纖網絡，最后實現與醫院信息系統服務器進行交換，從而實現醫院的無線臨床應用。優點：與3G方案相類似，同樣可以減少醫院對于無線網絡一次性的投入，節約設備購置費，也無需自身維護，減少醫院的運營成本；同時通過運營商對醫院WiFi網絡帶寬的分配，使得醫院租用的無線網絡具有近似于醫院部署“AP”或“WIDS”網絡的性能。缺點：無線網絡性能略低于醫院部署“AP”或“WIDS”的網絡。應用的場景：醫院院區無線覆蓋。常熟市第二人民醫院將電信的WiFi覆蓋作為3G方案的備份方案。
三、討論
在醫院選擇無線覆蓋方案時，應按照醫院自身無線醫療業務的需要選擇適合無線覆蓋方方案，獨立AP方案適用于初步實施無線醫療的醫療機構，實現醫院行政上網、門診無線輸液系統的簡單應用；AP+集中無線控制器方案和WIDS方案是目前較為常用的醫院無線覆蓋方案，都有能滿足醫院局部無線覆蓋的需求，能實現諸如無線醫生工作站和無線護理系統的應用，但是一般都不能實現全部院區的無線覆蓋，并且這兩種布線方案都需要醫院一次性的、大量的資金投入，這也是制約大部分醫院應用無線臨床信息系統的最大障礙；3G方案和運營商WiFi方案的應用雖然還處在試運行階段，但是其優勢在于大大節省了醫院一次性投入和免除醫院自身后期對無線設備的維護，又能達到醫院無線臨床應用的要求，另外運營商一般都能同時提供這兩種運行方案，因此這兩種運行方案可以相互結合，互為備份以實現高效、安全的無線網絡覆蓋。
四、結論與展望
云計算是目前在信息行業被廣泛應用的服務形式，其包括三個層次的服務：基礎設施服務（IaaS），平臺服務（PaaS）和軟件服務（SaaS）。隨著醫療行業“云計算”概念的推出，醫療行業也開始跨入云時代。云計算是虛擬化、網格計算、分布式計算、公共計算、Web 2.0、SaaS等眾多新技術的融合，更重要的是，它提供了一種以按需租用IT資源為核心的新型業務模式[5]。從獨立AP方案到AP+集中無線控制器方案和WIDS方案，體現醫院無線醫療應用從簡單到復雜的過程，從分散式管理到集中式管理的過程；而應用3G方案和運營商WiFi方案是醫院從購買無線設備到購買無線服務的轉變，是對“云計算”中IaaS（Infrastructure as a Service）基礎設施即服務的應用。因此醫院在減少一次性投入的前提下，應用3G方案和運營商WiFi方案將是今后醫院無線覆蓋發展的趨勢。
參考文獻：
[1]李文博.無線網絡技術在臨床信息系統中的應用[J].中國數字醫，2008，3（5）60—61
【關鍵詞】AP；AC；集中控制；BRAS
0.引言
隨著WiFi網絡的愈加成熟，從組網的角度，為了實現WiFi網絡的快速部署、網絡設備的集中管理、精細化的用戶管理，相比胖AP（自治性AP）方式，集中控制性WLAN組網（瘦AP+AC）更受運營商的歡迎。胖AP結構復雜，功能較全面，但大規模部署于現有網絡時將難以進行集中管理。瘦AP+AC結構簡單、功能單一，通過與AC（接入控制器/無線交換機）一起組網能實現對AP的集中管理，并具有三層漫游、基于用戶下發權限等功能。因此，瘦AP+AC更適合WiFi網絡的發展趨勢。
1.集中控制型AP+AC組網方式
集中控制型AP+AC組網架構主要采用以下兩種方式：
（1）采用單獨的中小容量AC設備下移到駐地網接入該地的AP，適合校園網等大型的公眾型熱點的AP接入，以下簡稱AC直掛BRAS。
（2）采用較大容量AC設備集中部署城域網，統一接入各個熱點的AP，適合分散的集中控制型AP接入，以下簡稱AC旁掛BRAS。
集中控制型AP+AC組網架構如下圖所示：
2.AC技術實現
2.1 AC技術方案
AC設備的用戶側端口主要提供集中控制型AP的接入和處理。集中控制型AP可通過IP隧道跟AC設備建立連接訪問，WLAN用戶業務數據通過IP隧道傳遞到AC，AC解除隧道封裝后，由網絡側端口上聯接入服務器BRAS接入認證。
2.2集中控制型AP技術方案
集中控制型AP初始化啟動時，通過DHCP協議獲取業務管理IP地址，AC做DHCP SERVER分配。由于集中控制型AP和AC之間需跨越三層IP網絡，因此需要對連接集中控制型AP上聯接入鏈路的BRAS相應端口配置DHCP relay功能。
AP獲取從AC分配的業務管理IP地址，根據DHCP Option43信息確認主、備AC的IP地址，發起對主AC設備的IP隧道連接。
AP的業務管理IP地址，建議采用公網IP地址，便于業務IP隧道建立和網絡管理，集中控制型AP上聯接入鏈路所對應的BRAS設備必做好集中控制型AP跟AC之間的IP路由配置。
2.3業務接入BRAS技術方案
AC設備的網絡側上聯端口分別接入BRAS。與AC相聯的BRAS對接入端口做DHCP+WEB login功能配置，對WLAN用戶業務集中認證和管理。
2.4核心路由器CR1/CR2（BR1/BR2）技術方案
城域網核心路由器CR1/CR2（BR1/BR2）分別連接AC1/AC2設備的業務側（IP隧道側）端口，實現IP路由可達。
2.5集中控制型AP鏈路上聯的BRAS設備技術方案
集中控制型AP初始化啟動時，通過DHCP協議獲取業務管理IP地址，集中控制型AP鏈路上聯接入的BRAS設備端口需要開啟DHCP relay功能，relay的目的地址是AC1或AC2的用戶側端口地址。
集中控制型AP鏈路上聯接入的BRAS設備端口，以提供IP路由穿透功能為主，實現集中控制型AP到AC1/AC2的路由可達即可，不開啟WLAN業務認證功能。
3.AP+AC的配置實例
AP+AC主要有兩種網絡連接方式：直掛和旁掛BAS。
3.1直掛BAS方式
（1）匯聚交換機和AC互連的口為TRUNK口，并透傳AC的管理VLAN和無線客戶端的業務VLAN。
（2）OLT和ONU透傳AP的管理VLAN。
（3）OLT和AC互連的口為TRUNK口，并透傳所有AP的管理VLAN。
（4）AP的業務VLAN已封裝進LWAPP隧道，在OLT和ONU中不用配置，由AC來配置處理。
（5）AP的業務VLAN建議按業務、場景劃分為同一VLAN，以便于移動客戶端的三層漫游。
（6）AP的管理VLAN建議按客戶劃分為同一VLAN。
（7）WLAN的業務VLAN；（終結在BRAS，終端獲取的IP由WLAN的context分配）。
（8）AP到AC的管理VLAN；（終結在AC，采用內網地址：192.168.100.*-192.168.110.*，VLAN的范圍：2-10）。
（9）AC的遠程管理地址；（終結在BRAS，在WLAN的IP POOL里面分配）。
3.2直掛BAS方式
（1）AP在ONU和OLT各打入一層的vlan（QinQ模式），OLT與ONU的數據配置與普通上網一樣。
（2）匯聚交換機和OLT互連的口為TRUNK口，并透傳AC的管理外層VLAN。
（3）在AP上聯BRAS做AP管理VLAN的終結，并向在網的一臺大容量AC轉發DHCP請求包。
（4）大容量AC分配IP給AP，并建立隧道。
（5）OLT和ONU透傳AP的管理VLAN；AP的業務VLAN已封裝進LWAPP隧道，在OLT和ONU中不用配置，由AC來配置處理。
（6）在業務BRAS中起單層VLAN對AP業務進行管理。
（7）AP的業務VLAN建議一個OLT劃分為同一個VLAN。
4.瘦AP+AC的組網方式的優點
（1）瘦AP的配置保存在無線控制器中，瘦AP啟動時會自動從無線控制器下載合適的設備配置信息。
（2）瘦AP需要能夠自動獲取IP地址，同時瘦AP需要能夠自動發現可接入的無線控制器，并對無線控制器和瘦AP之間的網絡拓撲不敏感。
（3）無線控制器支持瘦AP的配置和查詢，能夠將用戶對瘦AP的配置順利傳達到指定的瘦AP設備，同時可以實時察看瘦AP的狀態和統計信息。
（4）無線控制器保存瘦AP的最新軟件，并負責瘦AP軟件的自動更新。
5.結語
隨著WIFI網絡建設的快速推進，無線AP的數量呈迅猛的增長，為了實現WiFi網絡的快速部署、網絡設備的集中管理、精細化的用戶管理，WiFi網絡AP集中控制組網必將得到運營商越來越重視。
【參考文獻】
隨著教育信息化的發展，各個學校大量使用筆記本電腦及各種手持無線設備。而無線局域網(WirelessLAN，WLANl有著傳統有線局域網(LAN)所沒有的優點，如建網靈活，可擴展性好，支持終端的移動性，支持在特殊場合(無法或很難架設網線)的應用。但由于WLAN是以無線電波作為上網的傳輸媒介，而無線網絡信號可以傳播到預期以外的地域，給入侵者有機可乘，特別是使用外接增益天線，可以遠程竊聽網絡中的數據，安全問題堪憂。我校無線局域網已經使用了一段時間，積累了一些經驗，因此，下文對校園無線網絡的安全防護方法作一下探討。
二、校園無線網絡的安全防護
1.安全規劃與配置
(1)規劃好天線安裝位置
布設校園無線網絡時，選擇好天線位置，也可使用定向天線，背向學校的方向就不易收到無線信號，學校一側也可以收到更強的信號。
(2)在沒有使用的時候關閉網絡
安裝時可將無線收發設備的電源與教學樓的電源裝于同一線路上，在晚上夜自習結束離開教室后，關閉電源時也同時關閉無線信號。
(3)AP隔離規劃
類似于有線網絡的VLAN，將所有的無線客戶端設備完全與有線網隔離，使之只能訪問AP連接的固定網絡，相當于無線中的局域網。
(4)配置無線入侵檢測系統
用于無線局域網的入侵檢測系統，可用來監視分析用戶的活動，判斷入侵事件的類型，檢測非法的網絡行為，對異常的網絡流量進行報警。
(5)應用VPN技術
無線接入網絡VLANfAP和VPN服務器之間的線路)從局域網把VPN服務器和內部網絡隔離出來。VPN服務器提供網絡的認證和加密，并應用于局域網網絡內部，具有較好的擴充、升級性能，可應用于較大規模的校園無線網絡。
(6)配置無線控制器+HTAP集中式WLAN管理設備
較新的WLAN網絡架構，用戶對FITAP的管理是通過無線控制器來完成，更改服務策略設定和安全策略設定只需要登錄到指定的無線控制器就可以完成設置，無線控制器會自動把新的配置下發到指定的FITAP。
2.使用中的安全措施
(1)修改管理員密碼和用戶名
修改無線AP設置中的默認用戶名和密碼，盡量設置復雜的、較長的密碼，最好是字母與數字并存。
(2)啟用無線AP的連接密碼
升級到WPA2(WiFi Protected Accessl加密協議。將安全設置改為“個人WPA2協議”并且勾選“TKIP+AES”運算法則。最后在“共享密鑰”中輸入密碼，保存修改。
(3)采用身份驗證和授權
Windows Server 2003內的IAS，可用來架設Radius服務器。客戶端在使用網絡之前必須先輸入用戶名、密碼等認證信息，并只有在認證通過時才開放該客戶端的網絡使用權限。
(4)修改默認系統SSID
改變默認的SSID，可以使你區別于其它未受保護的網絡，還可以使你的用戶不會因此錯連接到其它的網絡中，從而就不會將你的數據暴露于黑客的嗅探器下。
(5)禁止SSID網絡廣播
SSID參數在設備缺省設定中是被AP無線接入點廣播出去的，禁止這個廣播后，我們必須把SSID名稱告訴各位用戶，在無線接收設備上設置好才能連接上無線AP。
(6)使用MAC地址過濾與固定IP
這個方法要求登記學校里所有使用無線上網設備的MAC地址，來更新無線AP中的MAC地址列表。這樣就只有經過登記的合法設備可以訪問你的網絡了。如果能關閉DHCP服務，為學校里的每臺電腦分配固定的靜態IP地址，然后再把這個IP地址與無線終端的MAC地址進行綁定，這樣就可以得到雙重保險。
參考文獻：
[1]李園，王燕鴻，無線網絡安全性威脅及應對措施[J].現代電子技術，2007，(5)：91-94
[2]王秋華，章堅武，淺析無線網絡實施的安全措施[J].中國科技信息，2005，(17)：18
毫無疑問,互聯網正在改變著人類社會,無數基于新模式的應用締造了信息時代的空前繁榮。人越是離不開網絡,傳統的有線連接方式就越難滿足需求。很自然地,擺脫了線纜束縛的無線以太網憑借自由、便捷等特性,受到越來越多用戶的青睞,逐漸成為有線網絡不可或缺的補充。甚至,在一些特殊的應用環境中,用戶已經開始使用無線網絡承載生產及業務環境,運行著關鍵業務或增值服務。如何做好無線網絡解決方案的選型,已成為許多CIO們關心的話題。
談及無線,貌似必談性能。但在理性的評估標準中,性能絕不是唯一重要的考察項目,架構理念才是最值得關注的評估內容,因為它直接決定了一套無線網絡解決方案的擴展性、安全性和功能復雜度。此外,與高度整合的消費級或SOHO級產品不同,面向大中型企業或園區用戶的無線解決方案必須面對更多的部署難題和非常復雜的應用需求。如果單純將獨立的AP與有線網絡進行拼接似的融合,絕對得不到1+1=2的實現效果。多數情況下,用戶會發現在1+12的管理成本。有些需求也是拼接方式根本無法實現的,例如QoS、多頻道、多SSID及對應安全策略的統一部署。很明顯,良好的集中管理能力是企業級無線網絡解決方案的必備特性,其實現程度也由架構理念所決定。
既然全面離散是企業級無線解決方案不可接受的模式,那么全面集中是否又能滿足需求呢?市場上確實存在一些“無線交換機+瘦AP”的解決方案,這類方案采用集中管理、業務集中處理的激進思路,將瘦AP定位成純粹的分布式天線,由無線交換機負責剩下的一切,在邏輯上猶如一個超大的傳統AP。這確實能夠解決傳統方案在漫游切換(延遲抖動)和性能(吞吐量)方面存在的問題,但也有著天生的缺陷。由于所有數據都通過無線交換機進行集中轉發處理,首先AP數量就受到約束;如果部署更多的無線交換機,網絡的復雜度又變的難以控制。此外,處于邏輯中央的無線交換機成為可靠性的黑洞,用戶不得不為避免單點故障進行雙倍投資。并且,隨著802.11n規格的普及,鏈路帶寬與無線交換機本身處理能力的瓶頸變得更加突出,使方案在成本與效果方面再打折扣。
針對以上問題,HP Procurve提出了新一代的自適應無線網絡解決方案。這套方案堅持采用集中管理的方式,但不再強制進行業務的集中處理。通過強化AP自身的處理能力,可將數據加解密、QoS、身份認證等特性在無線網絡邊緣實現,只有需要做進一步處理的數據流才會到達無線控制器,消除了對中央資源的依賴。也就是說,在多數情況下,無線控制器與AP間可以只存在管理控制的數據流;AP間實現分布式轉發,業務數據走的是直連路徑,實現源到目的地的直通。這樣一來,該方案在繼承了集中管理控制的操作優勢的同時,又有著更高的處理效率及性能,對時延敏感型應用有著很好的支持。分布式處理從另一個角度提高了方案的可靠性,至少在無線控制器出現故障時,AP依然可以繼續工作,獨立地轉發數據。
為了驗證HP Procurve企業無線網絡解決方案的實際效果,我們在惠普公司的支持下,已經在實驗室成功搭建起一套完整的環境。工程師們將會盡快對其進行全方位的測試,為讀者朋友們帶來精彩的連載報道。
【關鍵詞】路燈系統 無線控制 網絡覆蓋
隨著科技的發展和人們對節能環保的重視，對路燈的節電和實用性的要求越來越高。傳統燈控系統已不符合現代人的環保理念。因此，某小區在政府的推動下，引進采用了先進的無線燈控系統。該無線控制路燈系統能夠在不同的時間合理的控制路燈，節省了電能資源。在出現故障時，調度人員能及時得到故障信息，更好的保障了路燈的正常運行。
該小區路燈系統存在通訊節點多，實時通信不穩定的特點，以及存在建筑物信號遮擋嚴重、需求網絡容量大等因素，本設計將采用路燈分布系統，使用燈控器、無線控制模塊、室外天線等設備，通過勘測、設計、計算檢測等工作對上述路燈進行無線網絡的系統綜合覆蓋。
一、某小區路燈平面結構
該小區平面近似為一個長方形，總面積為長6400米，寬3780米，其中有小型活動公園長約180米，寬約130米。該小區路燈分別位于建筑物兩側，小區內道路兩邊，以及公園內景觀燈，小區內部路燈間距在30米至50米之間。總計含有4000盞照明燈。
二、方式選取
1、無線組網方式選取：
目前常用的無線方式有Wi-Fi、藍牙、紅外、zigbee、移動通訊網絡等幾種方式，下表列出各種方式的優劣。小區內部路燈間距在30米至50米之間，所以排除藍牙和紅外。Wi-Fi的組網能力不能滿足需求，而移動通訊網雖然效果好，但是每一條指令都需要流量費，成本太高。介于智能照明系統自身的要求和ZigBee技術具有的特點的考慮， ZigBee是實現無線智能照明系統的最佳解決方案，最終選擇的是zigbee的無線組網方式。
2、分布方式選取：
無線路燈控制系統主要由：節點控制器（NCD）、集中控制器（HCD-100）和數據處理中心（DCC）構成，節點控制器安裝在路燈燈桿中，集中控制器安裝于每條小區內道路的電控柜中。其它都和普通的路燈系統一致。
3、該系統最終能夠實現的系統功能：
小區的數據處理中心，以預定義規則或人工控制方式，對單盞、逐條道路和區域的路燈進行：電壓/亮度調整、自動開關、故障監控、環境監測等控制。所有控制工作只需在主控服務器上做相關設置，無需再手工控制各類電閘和開關電源。最終可以實現以下功能：1.可按照工作日、節假日對不同用途的照明燈設定不同開啟方案。2.可根據特殊活動改變小區內公園的供電方案，為特殊活動增光添彩。3.可根據小區所處經緯度及日出日落時間，制定出對應全年的每日開/關燈時間曲線以實時控制路燈的通/斷和電壓/亮度調整以改變照度。4.可以監測安全重點防范區域和交通要道情況，減少危害公共安全事件的發生，包括接地故障報警、燈具丟失報警、安全重點和優先服務報警等。5.可以生成電流、電壓、電能、亮燈率、開關時間的分析曲線和相應報表供領導部門查詢。6.通過互聯網，可以在授權情況下訪問本系統，從而實現遠程控制路燈系統。7.可自由增減監控設備的數量，增加或減少路燈無需對系統做任何更改。
4、實現無線組網路燈控制系統的現實意義：
本系統正是本著節能減排，保護環境的目的，開發設計的一個路燈控制系統。通過軟件控制，來分別實現路燈定時開關路燈，路燈開關燈時間可調，跟據環境明暗狀況自動開關燈，以及故障報警、功率調節等功能。通過無線組網系統，可以實時的監控路燈系統，最終給整個小區帶來利益，主要的現實意義有以下幾條：1.節能效益。通過合理的調節光照時間和照明亮度，可以大大減少路燈系統的耗電量，每年可節省大量的物業支出；2.降低維護成本。一旦路燈出現故障，可以利用節點控制器盡快的發現，并能夠通過控制器的自檢功能判斷是線路問題還是燈具的問題，減少檢查成本，及時排除隱患。3.提高管理效率。在調節的時候，不需要對每一個燈進行改造，只需要在數據處理中心，對每盞燈進行遠程控制和調節。只需要一兩個人就可以對整個路燈系統進行快速的調整，降低了管理成本，提高了管理效率。4.實現更多擴展應用。由于每盞燈都有一個節點控制器，形成了巨大的無線分布網絡。每個節點控制器上還預留一些信息采集功能，可以用來擴展為其它的應用，比如說檢測溫濕度等。在必要的時候也可以用來進行臨時的通訊系統。
綜上所述，由zigbee組成的無線燈控組網系統，不僅能夠勝任普通的照明功能，而且可以實現更多擴展功能。這個無線燈控組網系統，不僅降低了成本，提高了管理效率，而且提高了整個小區的整體水平。
參考文獻：
[1]，黎福海，程棟，崔豐曦.基于模糊神經網絡的無線隧道照明節能控制系統[J].電子技術應用.2009，（07）：128～135.
【關鍵詞】塔吊；嵌入式技術；視頻處理；Zigbee技術；遠程控制
Abstract：In order to improve the reliability and safety of the tower crane，tower crane operator high-altitude problem solving，intelligent remote control crane，with the help of the embedded technology，research and design of a tower crane remote control system based on embedded intelligent.System is divided into processor and wireless controller of two parts，PC machine is provided by wireless controller display real-time operation of tower crane and working parameters of information to the crane operator，also located in the tower crane on the processor receives the controller to send commands through the drive interface circuit，control tower crane operation.The crane operator keep away from the scene，the safety and automation has been greatly improved，reducing safety accidents.
Keywords：Tower crane；embedded technology；video processing；Zigbee technology；remote control
1.引言
塔吊是高樓建筑過程中必不可少的高空運輸工具。目前塔吊的操作仍然是由操作人員爬上高達幾十米甚至上百米的塔吊頂部的操作室操作塔吊運行，由于操作人員視野不夠開闊，靠個人經驗盲目操作，與地面的通訊聯系比較困難，以及塔吊智能化程度不夠，由此引發的安全事故頻發，對操作人員的人身安全及工程建設都有很大的影響。本文介紹的智能塔吊遠程控制系統為針對塔吊在施工中操作困難及可能存在的安全問題而研制的一種塔吊控制儀器，在一旦出現問題的情況下遠程操作控制，第一時間根據故障發生的原因及時解避，免塔吊工作人員人身安全受到威脅[1]。通過構建無線WIFI網絡實時向塔吊操作人員顯示塔機當前運行情況及工作參數等信息，同時操作人員借助于Zigbee無線傳輸技術遠程控制塔吊運行，達到遠程精確控制的目的。
2.系統的總體組成和主要功能
本設計基于嵌入式技術、數據采集技術、傳感器技術、數據融合處理與遠程數據通信技術，高效地實現建筑塔吊運行控制和實時監控功能[2]。系統分為位于塔吊上的處理平臺和遠程終端兩部分。處理平臺主要包括ARM處理器、塔吊驅動接口電路、環境數據采集電路和Zigbee無線通信模塊；遠程終端由操作桿、PC機、Zigbee無線通信模塊和報警指示電路組成。處理平臺對采集到的視頻信息進行處理并通過無線WIFI技術發送到遠程終端的PC機上，同時接收其發出的動作指令，通過驅動接口電路控制塔吊的運行。操作人員根據PC機上的視頻信息發出操作指令，經Zigbee無線通信模塊傳輸到監控平臺控制塔吊運轉。系統整體組成框圖如圖1所示。
功能模塊包含了視頻壓縮與編碼、構建WIFI無線網絡、傳感器數據讀取、數據處理、Zigbee無線傳輸、報警功能六個部分組成。實現了塔吊實時視頻信息采集分析處理、監控平臺與遠程終端信息傳輸、無線遠程塔吊控制等功能。
3.塔吊處理平臺
塔吊處理平臺裝于塔機上，用于完成塔機視頻信息的采集獲取、信息交換、信息處理等功能，融合了嵌入式微處理器、Zigbee無線通信模塊、傳感器等相關技術。其工作原理主要為通過USB攝像頭獲取塔吊運行的視頻信息，DM9000網卡作為以太網控制器，在嵌入式Linux操作系統下，通過移植視頻服務器MJPG-streamer，來實現遠程視頻信息的采集[3]。同時，將其交由基于ARM的處理器進行相應的處理，并通過無線網絡和Zigbee無線通信模塊完成與遠程終端控制平臺的視頻信息傳送和控制信息交互。塔吊處理平臺設計上的關鍵就在于完成視頻信息接收處理并通過無線網絡傳輸到PC端。
系統處理器采用ARM v7架構的S5PV210，在搭建web服務器的嵌入式Linux操作系統上，通過V4L2接口，采集視頻數據。然后利用基于圖像邊緣方向檢測的幀內預測快速選擇算法，該算法通過對圖像邊緣最佳預測方向的選擇，極大地降低了編碼的運算量和復雜度[4]。同時結合HTML和CGI編程實現系統的網絡交互智能化，并利用RTP打包發送到網絡上。同時包括為實現智能化而設計的網頁交互程序和客戶端接收視頻流后解碼播放程序，為基于嵌入式的多媒體應用搭建一個應用的基礎平臺。
4.塔吊遠程終端
塔吊遠程終端，是一種基于無線網絡通信、數據傳輸能力強、安全可靠、操作方便，遠程監視塔吊運行狀態的控制系統。塔機遠程終端分別通過WIFI無線網絡和Zigbee無線網絡接收塔吊運行的視頻信息和傳感器節點信息，同時通過操作桿遠程控制塔吊運行。并對實時采集記錄的數據進行分析，對突發事件進行報警指示，實現了通過無線網絡實時操控塔機運行狀況的要求。
塔吊控制信號的發送和狀態信號的接收主要通過Zigbee無線網絡進行傳輸，遠程終端設計的主要內容在于分析Zigbee協議棧、路由協議和組網形式對Zigbee無線通信網絡的影響。Zigbee無線通信網絡服務器是Zigbee節點和以太網的協議轉換接口，負責無線傳感器網絡的組件與管理以及以Internet的連接，從而實現遠程監控[5]。Zigbee具有時延短的特點，其通信時延和從休眠狀態激活的時延都非常短，設備搜索時延典型值為30ms，休眠激活時延典型值是15ms，活動設備信道接入時延為15ms，因此不會影響遠程終端控制信號的實時傳輸。
5.結束語
智能塔吊遠程控制系統主要完成塔吊在施工過程中視頻監控、遠程操作、報警和保護等功能，塔吊操作人員遠離操作現成，可有效地解決操作人員高空作業和操作困難的問題。借助基于ARM v7架構的S5PV210處理器，采用基于圖像邊緣方向檢測的幀內預測快速選擇算法編碼技術及Zigbee無線控制網絡實現對塔吊運行的實時遠程控制。提高了塔吊施工作業的自動化水平，為塔吊施工提供安全保障措施。
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關鍵詞： 嵌入式系統； 隧道照明； 節能技術； 無線傳感網絡
中圖分類號： TN915?34； U453.7 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）02?0090?04
Abstract： The embedded tunnel illumination energy?saving system is studied. The terrestrial magnetism coil with stable performance and good universality is used to detect the traffic flow in the tunnel in real time. The light intensity sensors are adopted to detect the illuminance inside and outside the tunnel. The illuminance in the tunnel is adjusted in real time according to traffic flow and illuminance inside and outside the tunnel， so as to provide a safe driving environment for the drivers. The LEDs of more energy saving， better environmental protection and longer lifetime are taken as the tunnel illumination source. The wireless sensor network with cluster tree topology structure is used to connect the upper computer monitoring platform and tunnel illumination controller with various sensors to reduce the difficulty of system wiring. The experimental results show that the tunnel illumination energy?saving technology can realize the energy?saving operation of the tunnel illumination.
Keywords： embedded system； tunnel illumination； energy?saving technology； wireless sensor network
0 引 言
自1988年起，我國的高速公路建設總里長不斷加大，到2011年底，高速公路總的建設長度突破8萬km，到2013年初可進行通車的公路隧道已經超過10萬座，隧道總長累計超過8 000 km。隧道一般會配備燈光照明、隧道口通風設備和機電控制系統等，這些設備一直處于工作狀態，需要消耗大量的電能，其中燈光照明占能耗近30%，可見燈光照明占據總隧道能耗的一個很大的比例，采取環保節能的照明方式將會減少很大一部分的隧道用電[1?2]。
國外對隧道照明節電技術的研究比較早，一個典型的隧道節電技術的應用就是橫跨意大利和法國的Mont Blanc隧道，它采用燈光自動調節的技術，即根據車流量、隧道限速以及隧道外光照強弱來自動實現隧道內燈光亮度。國外對隧道照明控制技術的研究有三種，一是采用手動的方式控制隧道燈光的亮度；二是采用分時段的時序控制方式；三是依據隧道內外燈光亮度的差別進行自動調節。當然隨著技術的發展，隧道燈光控制的方法已經不再是簡單的邏輯劃分，而是智能化的控制，即按照隧道內的最高限速、隧道外的天氣變化情況以及隧道的車輛多少進行綜合的智能化控制[3?6]。
國內對隧道照明技術的研究也取得了一定的成果，但是技術應用程度還比較低。目前我國的隧道照明也集成了自動化的控制模塊，即按照時間段和天氣變化自動對燈光進行亮度調節，但是這種自動化控制模塊內置的光強檢測傳感器成本高，而且使用壽命比較短，因此可靠性比較低，另外自動化控制模塊的邏輯算法可靠性也比較低，因此我國隧道采用自動控制照明的場合還比較少，大部分仍然是采用人工對燈光進行調節控制，即人為地控制照明燈光的個數和亮度。不過隨著技術的發展，人工控制的方式將逐步被取締，自動化的燈光控制技術將會不斷普及。我國應用自動化控制隧道燈光控制中，光源采用高壓鈉燈，無法進行無極控制，這會給行車道路帶來安全隱患[7]。本文針對嵌入式隧道照明節能系統進行研究，使用更加節能環保的LED作為隧道照明光源，并通過實時檢測隧道內車流量和隧道內外照度實時調節隧道內照明度，為駕駛者提供安全駕駛環境，并現隧道照明的節能運行。
1 隧道照明節能系統組成
隧道照明系統基本組成如圖1所示。在隧道的入口、隧道出口以及在隧道內安裝傳感器，檢測車輛行駛狀態：車輛駛入隧道，隧道中有車輛，車輛駛出隧道；光強傳感器采集隧道內外光的強度大小；燈光控制器根據車輛信息采集傳感器和光照強度采集傳感器的結果綜合控制燈具的開啟或者關斷。
當有車輛駛入隧道時，隧道照明控制系統中的累加器自動加1；當有車輛駛出隧道時，隧道照明控制系統中的累加器自動減1；當有車輛在隧道中違章掉頭時，隧道照明系統中的累加器自動減1，這時累加器的值為0，隧道控制器的邏輯控制部分延遲控制燈光關斷，隧道內燈光亮度保持不變。
夜間隧道車流量較少，隧道燈光控制邏輯是：當無線傳感器檢測不到車輛信息時，隧道燈光控制器關閉隧道內所有燈光；當無線傳感器檢測到車輛駛入隧道時，隧道燈光控制器打開隧道照明設備；當無線傳感器檢測到車輛駛出隧道時，隧道燈光控制器經過設定的延遲時間后關斷隧道照明設備，以確保晚間車輛行駛安全。白天，對于車流量較大的隧道，燈管控制器控制所有隧道照明設備處于工作狀態；對于車流量較小的隧道，當無線傳感器沒有檢測到車輛駛入隧道時，隧道燈光控制器依據隧道內外光照強弱，只開啟部分隧道照明設備；當無線傳感器檢測到車輛駛入隧道時，光照控制器控制增大隧道入口處光照強度，車輛駛入隧道后，控制器減弱車輛后面燈光亮度，增強車輛前面的燈光亮度[8]。
2 隧道車輛檢測裝置
目前普遍采用地感線圈檢測法測量行車速度，主要原因是地感線圈檢測法測量車速的精度比較高，可靠性也比較好。地感線圈測速系統包括地感線圈、攝像頭、車速檢測器、收發器和計算機控制模塊。當有車輛經過地感線圈時，地感線圈電感量發生變化，車速檢測器檢測車輛的行駛速度。地感線圈一般是采用導線繞指而成的，線圈匝數為4～6，電感值在50～70 μH之間，安裝在高速公路下面，依據電磁感應原理，當地感線圈中通有高頻電流時，線圈中就會產生電磁場。線圈匝數為N，長度為L的螺型線圈能夠產生的自感量大小為：
式中：μr為介質的相對磁導率；μ0為常數，μ0=4×10-7 h/m；A是環形線圈的面積[9]。
車輛底盤一般是金屬導體，當車輛行駛經過地感線圈時，車輛底盤有產生變化的渦流，該渦流產生磁場，磁場方向和地感線圈中的磁場方向相反，這樣車輛底盤產生的磁場將對地感線圈中的磁場進行削弱，地感線圈中的磁場值將減小，根據地感線圈中磁場值的變化就可以通過車輛檢測器檢測車輛的車速。通過實驗分析，通過地感線圈電流的最佳工作頻率是28 kHz，當有車輛經過時，地感線圈頻率減小約2.5%，這樣車輛檢測器就可以較高精度地分辨車速[10]。
當地感線圈上方有車輛行駛通過時，線圈的電感量會減小2%～3%，調諧電路的LC振蕩電路的頻率就會變大2%～3%。地感線圈測速裝置工作原理如圖2所示，線圈1和線圈2均是地感線圈，線圈3和線圈4均是激發線圈，激發線圈中輸入頻率可調的正弦波信號，信號源向激發線圈4輸入某一頻率的正弦波信號，個時間周期后，信號源關斷，等待行駛車輛的第一個環形線圈脈沖信號產生；一個時間周期后信號源向激發線圈3輸入某一頻率的信號，個時間周期后信號源關斷，等待行駛車輛的第二個環形脈沖信號產生。地感線圈測速儀根據線圈1和線圈3磁場的變化計算行駛車輛的車速。
3 隧道照明調光裝置
與傳統的高壓鈉燈相比，LED燈的亮度控制方法相對比較簡單，燈的亮度可以實現在0～100%之間快速地進行調節，這種頻繁快速的調節方式并不會減少LED燈的使用壽命。因此本文研究的隧道照明系統采用可調節燈光亮度的LED燈，將會大大減小隧道的照明能耗。LED燈一般是由矩陣式的LED燈顆粒規則構成，采用直流供電方式，能耗比較小，只有幾十W。隧道使用的LED燈控制模塊有電磁兼容式濾波器，橋式整流電路、功率因數校正電路、控制電路、CC2430無線通信電路以及脈寬可調節電路[11]。
圖3是可調光無線控制LED燈具的結構示意圖，該結構整合了LED驅動電路和ZigBee無線通信模塊。燈具的輸入電壓是220 V/50 Hz的交流電，電磁兼容濾波器濾除220 V交流電中的諧波，橋式整流電路將交流電轉化成直流電，功率因素校正電路進一步提高直流電源的功率因數，使得LED燈的輸入純正的直流電壓。引入的無線通信模塊，能夠對每個節點的LED燈進行控制，接收到的光強調節控制的指令，經過脈寬調制模塊和LED驅動模塊，調節輸入到LED燈的電壓或者電路，進而控制LED燈的亮度。
4 無線傳感網絡
將LED燈具節點組建成一個無線網絡，一方面傳感器將采集到的數據發送到計算機，另一方面計算機通過無線網絡將控制LED燈亮度的指令發送到LED燈節點，控制LED燈的亮度。一般高速公路上的隧道比較長，隧道內的LED燈節點比較多，采用單一的星狀結構不能滿足系統可靠性的要求，而簇樹網拓撲結構的ZigBee無線網絡可以滿足可靠性的需要[12?14]，其結構圖如圖4所示。
ZigBee無線通信網絡包含三類網絡設備，網絡協調、網絡終端設備和網絡路由器。其中網絡協調是指構建整個無線通信網絡、控制數據的傳輸以及收集采樣的數據，采用串行的數據傳輸方式將數據輸出到計算機，然后計算機再發送指令到各個指定的網絡節點，即計算機收集無線傳感器節點采集的光照強度和車流量信息，然后計算機對收集的數據進行處理，最后計算機向LED節點發出光強調節指令。網絡終端設備是向傳感器發送采集環境的指令和接收計算機發來的調光數據。網絡路由器的作用體現在可以延長網絡的通信距離，路由器可以實現路徑查詢和數據的轉發，另外對于傳感器采集的數據可以及時發送，對于計算機發送的光強調節控制指令可以及時執行。
協調器、路由器和終端節點共同構成了簇樹型的ZigBee通信網絡，該網絡中的節點大部分是LED燈具節點，這些節點在接收無線網絡發送的燈光強度調節指令，并且及r對燈光強度進行調節。該網絡中還有一些無線傳感器網絡節點，這些節點及時對隧道內外的光照強度以及車流量進行采集，無線傳感器網絡將無線傳感器節點信息發送到計算機。協調器是在節點信息量太大，無線網絡負載過重時，臨時建立新的子無線網絡，這些子無線網絡負責傳輸無線傳感器的節點信息和傳輸計算機的控制指令。隧道照明節能系統的無線傳感網絡硬件組成如圖5所示。
5 隧道照明節能系統軟件設計
本文研究的隧道照明節能裝置的照明光強控制系統各個模塊工作流程圖如圖6所示。第一步是對各個子模塊進行初始化，即上電；第二步是將隧道中的無線傳感器節點和LED燈具節點接入無線通信網絡，無線傳感器節點采集隧道內外的光照強度以及車流量信息，無線通信網絡將傳感器的節點信息發送至計算機，計算機根據收集到的數據判斷控制器狀態，若是手動狀態，則手動控制LED燈具節點，對燈光強度進行手動調節，若判斷不是手動狀態，則進入到下一步，即檢測隧道狀態，若不正常，則報警，并且發送指令至各個LED的燈具節點，開啟所有LED燈，若正常，則繼續進入到下一步，即檢測計算機的工作狀態，若不正常，則開啟本地控制器控制隧道光照強度，否則開啟遠程監控計算機，對采集數據進行綜合控制；第三步是ZigBee無線網絡將計算機的控制指令發送至指定的LED燈具，根據指令燈具調節燈光強度；第四步在計算機的終端對傳感器數據信息和隧道內外的狀況予以顯示；第五步計算機或者無線網絡不正常工作時，LED燈處于自動全開狀態。
在網絡節點較多以及對節點控制可靠性比較高的應用場合，簇樹型網絡一般是首選。簇樹型網絡中的協調器在完成子網絡的建立后，無線網絡中的多個設備和子網絡建立了聯系。若無線網絡中的設備與協調器相距^遠，那么該設備和子網絡中間的路由節點將會把該設備節點接入子網絡。對于接入子網絡的設備節點通常會選擇收發信號比較強而且距離最近的路由器節點接入到子網絡中，顯然可以發現路由器節點和接入子網絡的設備節點構成了星狀的無線網絡，但是路由器節點沒有自主建網和向設備節點發送指令的功能，末端設備通過路由器接收協調器控制[15]。簇樹型ZigBee通信網絡中，一般由協調器或者路由器存儲路由節點信息，從而方便在需要時對路由節點繼續修復。對于無用的路由信息，可以采用應用層維護的方式對路由信息予以清除。通常ZigBee簇樹型網絡采用樹型結構的網絡結構，而并非是路徑最佳選擇方式的結構，樹型結構容易引起一個弊端就是會在子節點存有大量的數據信息，導致節點發生故障，網絡組網流程圖如圖7所示。
6 結 論
本文針對嵌入式隧道照明節能系統，使用更加節能環保的LED作為隧道照明光源，并通過實時檢測隧道內車流量和隧道內外照度實時調節隧道內照明度，為駕駛者提供安全駕駛環境，并實現隧道照明的節能運行。
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0引言
隨著運輸的繁忙，公路超載問題越來越嚴重，如何有效地治超已變得越來越重要，而公路部門卻缺乏有效的計量儀器。早期的稱重產品以模擬的方案為多，隨著計算機處理能力提高和價格下降，采用數字化成為了發展趨勢。通過國內外的市場和技術發展情況分析，從發展趨勢上看，現有產品都朝著簡化結構、方便使用、攜帶維護方便、無線傳輸、提高動態測重精度的方向發展，因此，設計了無線動態汽車稱重系統。
1系統總體結構
無線動態稱重儀系統結構框圖如圖1所示，系統由2個稱重臺和1個數據處理儀表組成，稱重臺和儀表之間通過無線通信傳輸數據。稱重臺由承重板、壓力傳感器陣列、信號調理、AD轉換、ARM、無線通信電路組成一個整體，稱重臺放置于路面上，負責現場信號的采集、處理與傳輸。數據處理儀表由ARM、無線通信電路、SD卡、鍵盤與LCD顯示、CAN總線接口、微型打印機、DS1302組成，完成對汽車測量數據的通信、存儲、顯示及打印等任務。系統由前端路面稱重臺面和后臺無線稱重儀表2部分組成。A/D采用模擬器件公司生產的12位A/D轉換AD754，ARM選擇S3C44B0X。系統對汽車每次進行測量都需要顯示測量的時間，因此系統選用DS1302芯片實現實時時鐘功能。它可以對年、月、日、星期、時、分、秒進行計時，通過CE、I/O、SCLK接口與ARM進行通信，可通過按鍵對時間進行調整［1-4］。在打印數據時，通過對時間的讀取，能把測量時間實時打印出來，方便用戶使用。
2模塊設計
2．1信號調理電路的設計信號調理電路的框圖見圖2，壓力傳感器采用美國Freescale公司生產的單片集成硅壓力傳感器MPX4100A。傳感器內部集成有壓力信號調節器、壓力修正等，壓力通過衰減網絡進行調整，再通過運算放大器OP07進行放大，接著進行增益調節，再輸出給AD轉換。增益調節由增益芯片AD624和DAC8512組成，增益芯片AD624具有低噪聲程控增益調整功能。量程的控制通過DAC8512的輸出電壓實現，當超過量程時，通過切換衰減網絡實現測量［5-6］。
2．2微型打印機模塊的設計微型打印機控制電路的框圖見圖3，系統使用TPUP-T16系列微型點陣打印機，用于記錄每次測量的結果，打印機采用RS-232兼容標準，握手方式采用標志控制。
2．3LCD模塊的設計檢測的數據需要通過LCD進行顯示，系統選用HY12864作為稱重數據的顯示界面，ARM可以將顯示緩存中的數據通過動態掃描的方式傳輸到LCD液晶顯示屏上［7-8］。2．4聲音提示模塊的設計系統選用揚聲器作為發聲器件，可以播放語音，揚聲器根據不同的振動頻率發生不同的聲音。系統在SD卡中儲存多個音頻，稱重時，根據測量的結果發出不同的提示音。
2．5無線通信電路模塊的設計收、發電路的框圖見圖4、圖5，其中，nRF905是1個集成度很高的無線收發器芯片，具有很強的抗干擾能力，傳輸距離可達1000m。可通過TRX_CE、TX_EN、PWM_UP的設置實現不同的工作模式，包括活動模式和節電模式。ARM與nRF905的通信通過SPI接口進行［9-11］。
2．6CAN總線的設計
1個由CAN總線構成的網絡可以掛接多個節點，這樣可以滿足1個PC機對多個測量點的監控，見圖6。CAN總線使用差分電壓傳送，由于系統選擇的ARM不帶CAN總線控制器，因此采用主控制器通過輔助控制器STC89C52和總線控制器SJA1000實現數據的接收和發送等通信活動，為了增強抗干擾能力，選擇了高速光電耦合器PCAN-Optoadapter，從而實現高速CAN總線系統電氣隔離。CAN收發器選擇SN65HVD1050Q，它的傳輸速度高達1Mb/s，它將2．7系統程序整體設計及外觀系統程序整體設計及外觀圖見圖7，8。
智能家居技術已經成為目前電子設計的一個熱點。智能家居提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現環保節能的居住環境，是在互聯網的影響之下物聯化體現。Android智能手機通過WiFi去控制電路的開關將會帶來巨大的影響。本文主要是闡述家庭電路的開關控制系統，因為電路開關是家庭生活中不可缺少的日常電路應用。整個電路系統主要由手機終端、WiFi中轉、STM32主控中心組成，通過WiFi實現信息的傳輸，達到控制的目的。
2系統相關工作原理
2.1開關電路控制原理
本課題通過借用STM32作為主控中心，同時采用多個繼電器開關，組成開關電路。STM32通過WiFi模塊來接收手機終端發過來的控制信號，根據信號去控制電路的開關，同時反饋電路的開關狀態，讓我們實時掌握家里電器開關狀態。
2.2WiFi技術
相比于有線通信，無線通信具有安裝和布線簡單的優點，但是抗干擾性比有線控制差。WiFi通信技術是無線通信技術的一種，它的優點是智能手機可以通過局域網進行控制，甚至是遠程控制。同時，它的節點可以任意擴充，不會破壞現有的一些裝修。這些優點用于手機無線控制，是再好不過了。
3系統硬件設計
Android手機終端發送信息，通過WiFi模塊，傳輸給控制器，控制器做出判斷并且響應。該系統主要是依賴于WiFi技術，尤其是WiFi模塊，它是控制器接收信息的來源，這兩者結合起來，才能實現整個控制流程。主控中心STM32主要是響應控制信息，直接控制繼電器開關，達到控制目的。
4系統軟件設計
4.1Android控制部分
本程序通過安卓端建立與后臺的連接，發送控制信息給后臺，控制燈泡的開關，并接收后臺發送過來的信息，進行相應的控制判斷。建立Socket連接至少需要一對套接字，其中一個運行于客戶端，稱為ClientSocket，另一個運行于服務器端，稱為ServerSocket。套接字之間的連接過程分為三個步驟：服務器監聽，客戶端請求，連接確認。服務器監聽：服務器端套接字并不定位具體的客戶端套接字，而是處于等待連接的狀態，實時監控網絡狀態，等待客戶端的連接請求。客戶端請求：指客戶端的套接字提出連接請求，要連接的目標是服務器端的套接字。為此，客戶端的套接字必須首先描述它要連接的服務器的套接字，指出服務器端套接字的地址和端口號，然后就向服務器端套接字提出連接請求。
4.2STM32控制部分
開始進入main函數進行μC/OS-II初始化，建立三個任務led0_task()，led1_task()，control_task()，閃爍LED燈，判斷系統是否正常運行，并根據串口中斷返回的信息進行多路開關的控制機（四路）。在系統開始執行前，允許串口中斷，編寫串口中斷處理函數USART1_IRQHandler()，將WIFI模塊的串口發送的信息接受，并根據不同的字符執行不同的動作（開關某路特定開關），再將執行后的信息返回WIFI模塊。軟件實現流程圖如圖2所示。
5系統性能測試
第一部分是手機終端WiFi與STM32的WiFi模塊的連接：首先開啟WiFi模塊，發出信號，然后手機終端連接WiFi，并創建服務，選擇合適的端口。如果連接成功，會顯示“已成功連接”；如果不成功，則會出現錯誤的提示。第二部分是開關電路的控制：當STM32接收到手機終端的信號時，根據信號內容判別電路的開關。在手機終端上按下“開”的按鈕，電路開關閉合，電燈被點亮；按下“關”的按鈕后，電路開關斷開，電燈滅，至此，說明開關通斷功能完成。
6結束語
