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網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)范文第1篇

【 關(guān)鍵詞 】 網(wǎng)絡(luò)；監(jiān)測安全；信息安全

1 引言

在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全體系中，防火墻、數(shù)字簽名等技術(shù)對于當(dāng)前日益發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)來說，已經(jīng)無法滿足網(wǎng)絡(luò)信息安全的需要。網(wǎng)絡(luò)信息安全監(jiān)測系統(tǒng)可以為網(wǎng)絡(luò)的安全提供更加全面的保護(hù)。

2 系統(tǒng)技術(shù)

2.1 系統(tǒng)日志

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會對操作事件進(jìn)行記錄并按照事件的時(shí)間戮寫入到日志中，一個(gè)日志文件描述一個(gè)單獨(dú)事件，所有的操作系統(tǒng)和大部分應(yīng)用軟件都會產(chǎn)生日志文件，日志文件的數(shù)量比較龐大，對于日志文件命名一般都采用日期和時(shí)間相結(jié)合的方式來命名。另外，由于應(yīng)用軟件的多樣性，對日志文件的記錄采用的格式也不盡相同，國內(nèi)外對于日志文件的存取格式?jīng)]有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各家軟件企業(yè)都根據(jù)自身應(yīng)用程序的特點(diǎn)進(jìn)行存放，所以很多日志文件不易讀懂。

2.2 入侵檢測

入侵檢測是對網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵信息點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)不正常的操作事件和違反安全策略的行為，從而保證系統(tǒng)的安全性和完整性。對于入侵檢測技術(shù)，可以分為基于行為和基于知識兩種。

（1）基于行為的入侵檢測技術(shù)。該技術(shù)對系統(tǒng)的正常行為和用戶的行為進(jìn)行比較，尋找兩者之間的偏差。該檢測技術(shù)的思想是首先在系統(tǒng)中建立完善的行為特征庫，如果使用者的行為與特征庫中的記錄行為差異性較大，則認(rèn)為系統(tǒng)遇到安全隱患。當(dāng)前的專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等采用的是行為入侵檢測技術(shù)，其不足是前期需要建立完善的行為特征庫，這對于未知的網(wǎng)絡(luò)操作來說是個(gè)十分巨大的挑戰(zhàn)。

（2）基于知識的入侵檢測技術(shù)。該技術(shù)是通過收集網(wǎng)絡(luò)中的入侵攻擊和自身軟件系統(tǒng)的不足建立相應(yīng)的知識特征庫，進(jìn)而對網(wǎng)絡(luò)的攻擊進(jìn)行分析，是一個(gè)不斷完善的過程。對網(wǎng)絡(luò)攻擊事件有著準(zhǔn)確的判斷，但對于首次遇到的攻擊事件，在知識庫中沒有記錄的事件，則認(rèn)為是正常的。因此，該技術(shù)對于可疑事件的判斷性相對較差。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 總體設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)信息安全監(jiān)測系統(tǒng)要具有較強(qiáng)的監(jiān)測功能和數(shù)據(jù)分析能力。為了更好地網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，采用B/S結(jié)構(gòu)，管理者可以隨時(shí)通過互聯(lián)網(wǎng)對所監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行處理，而無需專門的軟件安裝。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)信息安全監(jiān)測系統(tǒng)的功能，對系統(tǒng)的進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，主要分為入侵檢測、日志審計(jì)、數(shù)據(jù)還原、控制中心和數(shù)據(jù)庫五大模塊。其功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

控制中心是以Web界面的形式與用戶進(jìn)行交互，對信息進(jìn)行收集和數(shù)據(jù)分析通過入侵檢測、數(shù)據(jù)還原和日志管理三個(gè)模塊與數(shù)據(jù)庫中存放的特征庫進(jìn)行交互。

3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫主要存放系統(tǒng)相關(guān)的管理信息和特征庫，為了確保系統(tǒng)的完整性和可靠性，本文所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫主要包含幾個(gè)數(shù)據(jù)表：（1）數(shù)據(jù)包表――存放收集的數(shù)據(jù)包的基本信息，主要包含的字段有源MAC、目標(biāo)MAC、源IP、目標(biāo)IP、源端口、目標(biāo)端口、時(shí)間、長度、協(xié)議字段、URL等；（2）日志表――存放系統(tǒng)和應(yīng)用軟件創(chuàng)建的日志，主要包含的字段有日志名、創(chuàng)建日期時(shí)間、創(chuàng)建序號、優(yōu)先級、日志內(nèi)容及危險(xiǎn)等級等；（3）用戶信息表――存放用戶的基本信息，主要包含的字段有用戶名、密碼、權(quán)限等級、用戶真實(shí)姓名、部門、電話等；（4）報(bào)警信息表――存放入侵事件的基本信息，主要包含的字段有事件名、報(bào)警級別、報(bào)警點(diǎn)、處理人員、時(shí)間等。

在數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)中，還需要有TCP、UDP、ICMP、IP及IPv6等相關(guān)字段的描述，通過頭文件可以分析出不同的協(xié)議，進(jìn)而處理來自不同協(xié)議的數(shù)據(jù)包。在此，不再對該內(nèi)容進(jìn)行具體的描述。

4 具體實(shí)現(xiàn)

3.1 報(bào)警功能

在系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)遇到攻擊的可能性非常大，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)遇到危險(xiǎn)時(shí)，很多情況下，系統(tǒng)不可能自動將所有的攻擊都堵絕在網(wǎng)絡(luò)之外，需要用戶的人工干預(yù)才可以。無論是否需要人工的操作，對于外來的攻擊，系統(tǒng)都要進(jìn)行報(bào)警操作。對于報(bào)警信息，需要將時(shí)間、源地址、目標(biāo)地址、協(xié)議、攻擊類型等展示給用戶。對于有些過期的報(bào)警信息或者無用的報(bào)警信息可以對其進(jìn)行刪除操作，其核心如下所示：

$.messager.confirm（'確定'，'

確定要?jiǎng)h除該記錄？'，function（d）{

if（d）{ var ids = []；

for（var i = 0；i

ids.push（rows[i].id）

}

$.ajax（{

url： 'admin/childAction！delete.action'，

type： 'POST'，

data： {

//把ids用，分隔

ids： ids.join（'，'）

}，

//是否緩存

cache： false，

//返回?cái)?shù)據(jù)方式

dataType： 'json'，

success： function（r）{

if（r.success==false）{

$.messager.alert（'提示'，'

'+r.msg，'warning'）；

}else{

$.messager.show（{

title： '提示'，

msg： r.msg

}）

3.2 數(shù)據(jù)庫連接功能

在整個(gè)安全系統(tǒng)中，所有的內(nèi)容都是圍繞數(shù)據(jù)庫進(jìn)行，假如數(shù)據(jù)庫失效或者無法連接，那么整個(gè)系統(tǒng)就將陷入癱瘓狀態(tài)。其系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫的連接核心代碼如下所示：

p.load（DBUtil.class.getClassLoader（）.getResourceAsStream（"db.properties"））；

user = p.getProperty（"username"）；

password = p.getProperty（"password"）；

url = p.getProperty（"url"）；

driver = p.getProperty（"driverClassName"）；

Class.forName（driver）；

} catch （Exception e） {

e.printStackTrace（）；

throw new RuntimeException（"讀取數(shù)據(jù)庫配置文件失敗！"， e）；

}

5 結(jié)束語

本文針對網(wǎng)絡(luò)信息安全監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行研究，對于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中碰到的安全問題，可以通過監(jiān)測系統(tǒng)及時(shí)將危險(xiǎn)消除，或者通過數(shù)據(jù)還原將損失降至最小，近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，信息安全受到越來越多的關(guān)注。

參考文獻(xiàn)

[1] 張旭珍，薛鵬驀，葉瑜.網(wǎng)絡(luò)信息安全與防范技術(shù)[J].華北科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2006.3（1）.

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網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)范文第2篇

關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)服務(wù); 響應(yīng)時(shí)間; 性能監(jiān)測; 性能曲線; Applet

中圖分類號:TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)10-0133-03

Design and Implementation of Network Service Performance Monitoring System

CHEN Tao

(Shangqiu Teachers College, Shangqiu 476000, China)

Abstract:The network service response time is the most intuitive parameter to assess the network service performance. The structure of a network service performance monitoring system was designed. The function of each subsystem is described. The calculation of the network service response time was realized with the socket connection technique. Method of communicating between Applet and JSP was used to obtain the network service performance data. The service performance curve is offured. The test results show that the system can meet the demands of monitoring network service performance on the Web-based client.

Keywords:network service; response time; performance monitoring; performance curve; Applet

0 引 言

網(wǎng)絡(luò)管理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是對服務(wù)器主機(jī)上的髦滯絡(luò)服務(wù)進(jìn)行性能監(jiān)測,可以采用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)時(shí)間作為性能監(jiān)測指標(biāo)[1]。利用Socket連接技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)時(shí)間的測算,并把測算結(jié)果存儲至數(shù)據(jù)庫中。通過嵌入在JSP頁面中的Java Applet來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能曲線的繪制[2],既可以展現(xiàn)有關(guān)最近測算結(jié)果的實(shí)時(shí)性能曲線圖,也可以顯示所查詢時(shí)間范圍內(nèi)的歷史曲線圖,為網(wǎng)絡(luò)管理員發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)異常提供了方便直觀的途徑。

1 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)創(chuàng)建客戶端Socket連接至指定IP的服務(wù)器主機(jī)及服務(wù)端口,如果連接成功,則將連接前后記錄的系統(tǒng)時(shí)間差作為本次測算的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)時(shí)間[3-4];如果連接出現(xiàn)異常,則在異常處理中以同樣方式算出該“異常”響應(yīng)時(shí)間。系統(tǒng)能同時(shí)監(jiān)測多臺主機(jī)的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù),并將測算出的各網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)時(shí)間存儲至性能數(shù)據(jù)庫中。為了便于觀察不同時(shí)間點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)時(shí)間,系統(tǒng)既提供了動態(tài)變化的實(shí)時(shí)性能曲線,也可以對指定日期的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢,并顯示性能曲線,從而便于管理員全面分析網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量,為進(jìn)一步采取措施排除網(wǎng)絡(luò)服務(wù)異常及優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供依據(jù)。系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可分為響應(yīng)時(shí)間測算子系統(tǒng)、性能數(shù)據(jù)庫以及Web端子系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1 響應(yīng)時(shí)間測算子系統(tǒng)

通過建立監(jiān)測站到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的Socket連接,記錄連接前后的系統(tǒng)時(shí)間,并測算兩者時(shí)間差,即網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)時(shí)間,以此作為衡量網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能的指標(biāo)[3-4]。系統(tǒng)按照數(shù)據(jù)庫中添加網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的順序依次進(jìn)行時(shí)間測算,并把測算結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)庫中。管理員根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況設(shè)置不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)狀態(tài),如正常、緩慢、停止等,每種狀態(tài)都對應(yīng)預(yù)設(shè)的特定時(shí)間區(qū)間,系統(tǒng)根據(jù)┟看尾饉愕慕峁,動態(tài)地改變網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的當(dāng)前狀態(tài),并顯示在頁面中。另外,系統(tǒng)還能夠設(shè)置測算時(shí)間間隔,可根據(jù)實(shí)際測算的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置,例如,可設(shè)置為30 s,60 s等。

1.2 性能數(shù)據(jù)庫

性能數(shù)據(jù)庫主要用于存儲響應(yīng)時(shí)間測算子系統(tǒng)所得網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)時(shí)間的數(shù)據(jù),以及記錄網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)。數(shù)據(jù)庫的參數(shù)表用來保存測算時(shí)間間隔等數(shù)據(jù)。如果相鄰兩次的測算時(shí)間間隔較短,則系統(tǒng)將需要保存較多數(shù)據(jù),因此使用性能可靠的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲。此外,性能數(shù)據(jù)庫還存儲了管理員添加的主機(jī)IP及服務(wù)端口等信息。

1.3 Web端子系統(tǒng)

Web端子提供了管理網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的Web用戶界面,實(shí)現(xiàn)了管理服務(wù)器主機(jī)及其提供服務(wù)的功能。在JSP頁面中嵌入Apple動態(tài)顯示網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能曲線。Web服務(wù)器端使用JSP動態(tài)腳本技術(shù)從數(shù)據(jù)庫依次取出各網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的響應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù),按照預(yù)定義的封裝格式傳輸給客戶端Applet,利用Applet豐富的圖形界面繪制功能,實(shí)現(xiàn)性能曲線的實(shí)時(shí)動態(tài)繪制[5]。

2 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)時(shí)間測算

對于面向連接的客戶端/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)通信模型,Socket即套接字是網(wǎng)絡(luò)通信端點(diǎn)的抽象表示,用于在客戶端和服務(wù)器之間建立可靠、雙向的持續(xù)流式連接[6]。Java類庫中提供了Socket類,用來在程序中建立一個(gè)雙向連接,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的通道,是Java實(shí)現(xiàn)流式Socket通信的主要工具。創(chuàng)建一個(gè)Socket對象就是建立一個(gè)客戶端與服務(wù)器間的連接。創(chuàng)建Socket對象時(shí),需要指定Socket對象連接的服務(wù)器地址和端口。在連接前后分別調(diào)用System.currentTimeMillis()方法來記錄響應(yīng)時(shí)間,然后用兩者差值作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的響應(yīng)時(shí)間。程序如下所示:

public void testConnectTime(String ip, int port) {

//記錄連接前系統(tǒng)時(shí)間

long startTime = System.currentTimeMillis();

try {

//創(chuàng)建Socket對象連接遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

Socket clientSocket = new Socket ( ip, port );

//測算連接前后的時(shí)間差即網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)時(shí)間

connectTime = System.currentTimeMillis() - startTime;

socket.close();

connected = true;

} catch ( Exception e ) {

connected = false;

//測算連接異常情況下的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)時(shí)間

connectTime = System.currentTimeMillis() - startTime;}}

3 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能數(shù)據(jù)傳輸方法

在傳輸網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能數(shù)據(jù)的JSP頁面中嵌入Java程序片段,其功能是從數(shù)據(jù)庫中取出指定網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的性能數(shù)據(jù),返回給客戶端Applet。具體使用的是JSP內(nèi)置out對象的println(String)方法。除了繪制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能曲線外,還要在圖中標(biāo)注曲線的其他信息,例如:最大響應(yīng)時(shí)間,曲線起始及終止時(shí)間、曲線包含實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)。在JSP程序中,取出規(guī)定點(diǎn)數(shù)的性能數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷統(tǒng)計(jì),然后按照指定封裝格式傳送給Applet。具體的封裝格式定義如下:

MAX:最大響應(yīng)時(shí)間

START:當(dāng)前曲線起始時(shí)間

END:當(dāng)前曲線終止時(shí)間

COUNT:曲線包含實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)

起始點(diǎn)響應(yīng)時(shí)間

…

終止點(diǎn)響應(yīng)時(shí)間

以上前4行數(shù)據(jù)為性能曲線統(tǒng)計(jì)信息,每行以1個(gè)命令字開頭,用于接收端正確地進(jìn)行解析。COUNT命令之后的數(shù)據(jù)表示從性能數(shù)據(jù)庫中取出的響應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)監(jiān)視界面最大可繪制240個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

4 Applet繪制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能曲線

4.1 獲取網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能數(shù)據(jù)

在Applet中使用.URL類來打開標(biāo)準(zhǔn)的HTTP連接,與傳輸網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能數(shù)據(jù)的JSP頁面取得連接,隨后該JSP頁面把從數(shù)據(jù)庫取出的性能數(shù)據(jù)傳送給Applet[7]。在該過程中,Applet對于JSP來說就相當(dāng)于是一個(gè)Web瀏覽器。Applet標(biāo)記中設(shè)置的URL地址參數(shù)為:

其中,Data_ Service.jsp是發(fā)送性能數(shù)據(jù)的JSP頁面,參數(shù)Serviceid表示監(jiān)測主機(jī)IP。在Applet中讀取JSP返回的性能數(shù)據(jù)代碼如下[8]:

Vector lines = new Vector();//保存性能數(shù)據(jù)封包內(nèi)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)

String s = null;

URL url = new URL(getDocumentBase(), getParameter("url"));

BufferedReader br =new BufferedReader(new InputStreamReader(url.openStream()));

while(s = br.readLine() != null){

lines.add(s);

}

Applet按照預(yù)定義的性能數(shù)據(jù)封裝格式進(jìn)行解析,依次從上述lines向量中取出各項(xiàng)數(shù)據(jù),用于繪制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能曲線。

4.2 繪制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能曲線

在Applet中繪制曲線主要是在paint(Graphics g)方法中,調(diào)用g.drawLine()方法將網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)時(shí)間值轉(zhuǎn)化得到的各坐標(biāo)點(diǎn)依次連接起來,使用g.drawString()方法標(biāo)注曲線信息,如最大響應(yīng)時(shí)間、曲線起始及終止時(shí)間。

為了能夠?qū)崟r(shí)動態(tài)顯示曲線,在Applet中創(chuàng)建了┮桓隹刂平緱嫠⑿碌畝懶⑾叱,按照指定時(shí)間間隔重新讀取最新數(shù)據(jù)并顯示曲線[9]。圖2示出繪制的即時(shí)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能曲線圖。

圖2 即時(shí)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能曲線圖

由于在Applet中,繪圖是基于坐標(biāo)的,因此繪制性能曲線時(shí)需要將網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)時(shí)間的轉(zhuǎn)化對應(yīng)為曲線各點(diǎn)的坐標(biāo),轉(zhuǎn)化方法如下:

橫坐標(biāo):Xcoord[i] = (int)(i*GridWidth/240)

縱坐標(biāo):Ycoord[i] = (int)(GridHeight*(1-Values[i]/SCALE))

其中,Xcoord[i],Ycoord[i]數(shù)組用來保存曲線上240個(gè)點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo);GridWidth,GridHeight分別表示以像素為單位的性能曲線界面寬度和高度;Values[i]存放的是第i個(gè)點(diǎn)對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)時(shí)間;SCALE表示當(dāng)前240個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)中的最大值。

5 結(jié) 語

在此,基于Java環(huán)境的Web開發(fā)及Socket通信技術(shù),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)以網(wǎng)絡(luò)服務(wù)連接響應(yīng)時(shí)間為指標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能監(jiān)測系統(tǒng),適用于基于TCP協(xié)議的各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。Web的管理方式便于管理員遠(yuǎn)程添加所監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),使用Applet建立的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能曲線圖可以很好地滿足客戶端圖形顯示的需要。系統(tǒng)在Windows系統(tǒng)下通過測試,運(yùn)行良好。當(dāng)然,連接建立響應(yīng)時(shí)間還不能全面地衡量網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能,可以加上對數(shù)據(jù)請求以及連接關(guān)閉響應(yīng)時(shí)間的測算,這將作為程序的下一步改進(jìn)[10]。

參考文獻(xiàn)

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網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)范文第3篇

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)流量；監(jiān)測；電力

1.引 言

隨著電力行業(yè)的改革深入，行業(yè)競爭的日益激烈，如何在最短的時(shí)間里，以最好的服務(wù)質(zhì)量、最低的服務(wù)成本提供給用戶服務(wù)是電力行業(yè)企業(yè)信息化要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。在面對當(dāng)前業(yè)務(wù)飛速發(fā)展、新服務(wù)不斷出現(xiàn)和客戶需求日益提高的情況下，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)維管理面臨著很大的挑戰(zhàn)：業(yè)務(wù)子系統(tǒng)復(fù)雜，故障查找難度大，網(wǎng)絡(luò)時(shí)而緩慢，對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的可視性、可控性降低。因此，建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)流量分析系統(tǒng)十分重要【1】。

隨著電力企業(yè)信息化的不斷深入發(fā)展,信息化網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模越來越大, 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用也越來越廣泛，對網(wǎng)絡(luò)帶寬資源、業(yè)務(wù)流量、用戶訪問量等方面都缺乏可見性和可控性。為了更好地管理網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài),提高公司信息化網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)管理效率，降低運(yùn)營成本，需要對信息網(wǎng)絡(luò)從“流量”這個(gè)根本因素出發(fā),進(jìn)行精細(xì)化的監(jiān)控管理。為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的高效運(yùn)行維護(hù)提供一個(gè)高可用性的管理平臺，加強(qiáng)信息網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)優(yōu)勢，提高員工使用的滿意度，本文就信息網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測系統(tǒng)在電力企業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行探討。

2.網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測系統(tǒng)在電力行業(yè)中的使用背景

2.1 使用網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測系統(tǒng)的必要性

隨著信息化技術(shù)在電力行業(yè)IT網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的廣泛運(yùn)用，大量的網(wǎng)絡(luò)流量產(chǎn)生，如何對網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行有效管理，保障關(guān)鍵業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行，提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率、可靠性、穩(wěn)定性，以及安全性等，對電力企業(yè)整個(gè)計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)的IT環(huán)境健康、和諧的運(yùn)營是至關(guān)重要的。

對電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全網(wǎng)流量流向分析，多維度地展現(xiàn)業(yè)務(wù)流量分布情況和網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的使用情況，了解網(wǎng)絡(luò)不同屬性流量分布，預(yù)測流量變化趨勢，找出網(wǎng)絡(luò)瓶頸，為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、優(yōu)化調(diào)整提供基礎(chǔ)依據(jù)；對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)行深入分析，可以清晰地掌握網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用行為，為設(shè)計(jì)實(shí)施更好的用戶服務(wù)及產(chǎn)品提供了可靠的基層數(shù)據(jù)【2】。

網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測系統(tǒng)可以提供基于電力行業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用（包括ERP、售電、生產(chǎn)管理、協(xié)同辦公、郵件等系統(tǒng)的應(yīng)用流量、SCADM/EMS、DTS、DMIS等電力調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用流量、基于SG186系統(tǒng)及其各關(guān)鍵業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的應(yīng)用流量）的分析；提供基于電力網(wǎng)絡(luò)的用戶分析；提供基于電力網(wǎng)絡(luò)的訪問行為分析；以及提供基于電力網(wǎng)絡(luò)的異常流量監(jiān)控分析。

2.2 網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測系統(tǒng)的目標(biāo)

電力企業(yè)信息網(wǎng)中部署流量監(jiān)測分析管理系統(tǒng)，通過全網(wǎng)流量實(shí)時(shí)監(jiān)測，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能狀態(tài)、吞吐量、帶寬資源利用率、異常流量監(jiān)控預(yù)警、業(yè)務(wù)應(yīng)用流向分布等進(jìn)行精細(xì)化的運(yùn)維管理；提供全面的網(wǎng)絡(luò)流量可視化、量化的運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)告；提供網(wǎng)絡(luò)異常流量的監(jiān)控分析，減少網(wǎng)絡(luò)故障診斷、異常偵測分析的難度和時(shí)間；優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，減少因網(wǎng)絡(luò)擁塞或異常而發(fā)生的延遲、中斷，保障網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率。整體地提高信息網(wǎng)絡(luò)的可靠性和可用性。

通過使用網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測系統(tǒng)掌握網(wǎng)絡(luò)流量的特性、了解用戶的網(wǎng)絡(luò)行為；透視網(wǎng)絡(luò)流量狀態(tài)，分析用戶行為；量化網(wǎng)絡(luò)承載能力，為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)優(yōu)化提供輔助決策依據(jù)；檢測分析異常流量，提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)安全性。

使用流量分析管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)基于業(yè)務(wù)的流量流向和流量成分的分析性能，分析總體業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢和訪問行為，為網(wǎng)絡(luò)瓶頸排除和性能優(yōu)化提供依據(jù)；可以對網(wǎng)絡(luò)資源的使用情況進(jìn)行精細(xì)化管理，避免因?yàn)橘Y源使用過度或使用狀況不明所導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量下降；可以實(shí)現(xiàn)性能統(tǒng)計(jì)和性能趨勢分析，提供靈活的報(bào)表功能，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)水平；可以提供多樣的歷史資料條件查詢和統(tǒng)計(jì)分析，便于指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和資源優(yōu)化，為網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)發(fā)展提供數(shù)據(jù)依據(jù)；實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一調(diào)配【3】?？梢约訌?qiáng)網(wǎng)絡(luò)的流量安全防范，建立系統(tǒng)化的流量管理體系，提高網(wǎng)絡(luò)訪問質(zhì)量，增強(qiáng)用戶的自御能力。

3.網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測系統(tǒng)的性能

3.1全網(wǎng)流量流向分析

網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測系統(tǒng)采用獨(dú)立的硬件結(jié)構(gòu)，獨(dú)自完成流量的采集、過濾、分析和數(shù)據(jù)的存儲。支持基于源IP、目的IP、源端口、目的端口進(jìn)行詳細(xì)流量查詢；用戶可以自定義特定子網(wǎng)范圍，進(jìn)行臨時(shí)及長期的精確流量監(jiān)控；通過NetFlow接收網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合SNMP協(xié)議對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行提供全面監(jiān)控、分析；能監(jiān)測端到端的網(wǎng)絡(luò)流量；能夠看到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口通斷狀態(tài)。

網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測系統(tǒng)通過對全網(wǎng)流量流向分析，可以同時(shí)接受多種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的NetFlow數(shù)據(jù)，并支持實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)流量數(shù)據(jù)，使用者根據(jù)要求快速擴(kuò)展并進(jìn)行綜合性的統(tǒng)計(jì)分析；具備流量排序功能，可做流量累積統(tǒng)計(jì)或?qū)崟r(shí)流量分析，流量排序支持自動設(shè)定，可按時(shí)自動生成TOP N排序報(bào)表；通過集中分析管理系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)中流量情況進(jìn)行匯總，定義監(jiān)控對象時(shí)，用戶可以定義源目的地址，傳輸協(xié)議，源目的端口，源目的AS，路由器物理端口等條件實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)關(guān)聯(lián)的關(guān)聯(lián)性流量分析，滿足對全網(wǎng)流量狀況的整體把握。

3.2 異常流量分析

網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測系統(tǒng)對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)流量進(jìn)行監(jiān)控，并能夠及時(shí)檢測到網(wǎng)絡(luò)中的一些異常流量。如Dos/DDos攻擊、蠕蟲病毒、沖擊波等，對攻擊的來源、目的、攻擊的類型、攻擊的規(guī)模、持續(xù)的時(shí)間、影響的范圍進(jìn)行及時(shí)的分析呈現(xiàn)，并支持多種方式告警。

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)范文第4篇

【 關(guān)鍵詞 】 危險(xiǎn)品監(jiān)測；傳感器技術(shù)；Java仿真；GPS；數(shù)據(jù)傳輸

The Monitoring System of Dangerous Goods for Transport based on Sensor Networks

Yang Yue

（ Institute of International，Beijing University of Posts and Telecommunications Beijing 102209）

【 Abstract 】 In view of the problem and defects in the current Safety Monitoring system of dangerous goods， an intelligent Safety Monitoring system with the GPS sensor， temperature sensor， humidity sensor and Pressure sensor was designed. The whole deign of a practical scheme in Safety Monitoring system was presented. It expounds the use of sensor network technology and GPRS network technology which can realize the logistics monitoring system for intelligent real-time monitoring， data wireless transmission and the excess risk early warning function. And it analyzed the advantages of the new Safety Monitoring system ？compared with the traditional one. The applications of the above techniques improves the efficiency of information collection， and enhances real-time and accuracy for the system.

【 Keywords 】 dangerous goods monitoring； sensor technology； java simulation； GPS； data transmission

1 引言

由于近年來應(yīng)用于運(yùn)輸行業(yè)的危險(xiǎn)品監(jiān)測系統(tǒng)并不多，長途運(yùn)輸，貨物丟失、物品變質(zhì)的事情越來越多，并且在天氣狀況不佳的情況以及開夜車時(shí)司機(jī)昏睡撞車事故也時(shí)有發(fā)生，運(yùn)送危險(xiǎn)品時(shí)或者運(yùn)送水果以及藥物時(shí)，貨車的溫度、濕度等監(jiān)測內(nèi)容變得十分重要，其研究意義極其重大而深遠(yuǎn)。貨車災(zāi)難發(fā)生前能否及時(shí)預(yù)警，給司機(jī)予以提示非常重要。就我國的情況來看，我國每年都會發(fā)生很多場交通事故，造成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失甚至國民的生命。由于運(yùn)輸行業(yè)的貨車大多行駛高速公路，發(fā)生險(xiǎn)情不易被發(fā)現(xiàn)，提高預(yù)防手段，保證保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的問題擺到了我們面前。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)架構(gòu)

運(yùn)輸監(jiān)測系統(tǒng)采用分散式信息監(jiān)測節(jié)點(diǎn)輪詢與自動式相結(jié)合控制結(jié)構(gòu)，各信息監(jiān)測節(jié)點(diǎn)通過溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器以采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過GPRS數(shù)據(jù)鏈路傳輸?shù)奖O(jiān)測中心。貨車監(jiān)測系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)組網(wǎng)示意圖如圖1所示。

信息采集監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，主要是利用傳感器網(wǎng)絡(luò)采集參數(shù)，經(jīng)單片機(jī)簡單處理后用于上傳；數(shù)據(jù)傳輸鏈路，主要用于對下位機(jī)采集的數(shù)據(jù)信息，利用GPRS的方式進(jìn)行傳輸，或者來進(jìn)行監(jiān)測中心指令下發(fā)到信息采集終端；監(jiān)測中心，下位機(jī)采集的數(shù)據(jù)信息經(jīng)GPRS傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，利用處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理提取信息，據(jù)此做出決策，同時(shí)根據(jù)需要可以通過數(shù)據(jù)鏈路下發(fā)數(shù)據(jù)指令到信息采集終端。

3 系統(tǒng)硬件平臺構(gòu)建

3.1 監(jiān)測節(jié)點(diǎn)硬件組成結(jié)構(gòu)

本設(shè)計(jì)中關(guān)于硬件的部分是主要就是信息監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，GPRS無線傳輸網(wǎng)絡(luò)利用運(yùn)營商提供的現(xiàn)有的設(shè)備，因此系統(tǒng)的主要硬件組成如圖2所示，監(jiān)測系統(tǒng)硬件部分主要包括微控制器模塊、電源供電模塊、傳感器采集模塊、GPS模塊以及信息監(jiān)測節(jié)點(diǎn)顯示模塊等構(gòu)成。

本系統(tǒng)無線數(shù)據(jù)通訊部分選用的SIM300 是一款擁有三頻段的GPRS/GSM模塊，可在世界范圍內(nèi)的PCS 1900MHz 、EGSM 900MHz和DCS 1800MHz這三種頻率下正常穩(wěn)定工作。傳感器模塊主要包括溫度、濕度、壓力等外界信息感知傳感器。

3.2 各感知層電路設(shè)計(jì)

各感知層的主要功能是對貨車監(jiān)測各指標(biāo)系數(shù)的感知、采集以及危險(xiǎn)系數(shù)超標(biāo)預(yù)警。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)由監(jiān)測節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)組成。

（1）溫度傳感器：本設(shè)計(jì)采用紅外傳感器TS118-3。它以非接觸的方式檢測物體發(fā)射出來的紅外線能量，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號輸出。

TS118-3紅外傳感器電路輸出為模擬信號，信號較弱，所以需要加入放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換選用AD7715，運(yùn)算放大器OP291，采用OP291芯片，因其內(nèi)含兩個(gè)運(yùn)算放大器，將紅外傳感器輸出的電信號進(jìn)行處理，設(shè)計(jì)電路如圖3所示。圖3共有兩級放大，第一級將輸出電流放大并轉(zhuǎn)換成電壓信號，第二級采用巴特沃斯濾波器對信號進(jìn)行處處理，得到電壓信號VOUT，交由模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7715，AD7715在微控制器控制下，將VOUT轉(zhuǎn)成相應(yīng)溫度值。

（2）濕度傳感器：采用DHT11濕度傳感器，傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。DHT11傳感器采用5V供電，入口部分加電容濾波以改善電源質(zhì)量，數(shù)據(jù)線DQ小于20時(shí)要掛加10K上拉電阻，當(dāng)大于20米時(shí)需降低上拉電阻。數(shù)據(jù)接口采用單總線協(xié)議并利于軟件編程進(jìn)行控制。

（3）壓力檢測電路：為防止貨物丟失，車體安裝壓力測量檢測電路。壓力傳感器0-5V信號輸出，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換送往微控制器，當(dāng)壓力傳感器小于設(shè)定閾值時(shí)可直接報(bào)警。

（4）LCD顯示：為了方便信息監(jiān)測終端的數(shù)據(jù)顯示和調(diào)試方便，并且考慮到顯示要求并不高以及功耗設(shè)計(jì)方面的因素，本設(shè)計(jì)采用常用的可靠性比較高的LCD1602液晶顯示屏，提供給行車人員觀測。

4 系統(tǒng)軟件平臺構(gòu)建

信息監(jiān)測節(jié)點(diǎn)軟件部分主要完成協(xié)調(diào)各模塊，完成信息數(shù)據(jù)的采集和傳輸，并對上位機(jī)所發(fā)指令進(jìn)行解析，并做出相應(yīng)的反應(yīng)，高效穩(wěn)定的完成監(jiān)測任務(wù)。流程如圖4所示。

軟件部分首先需要系統(tǒng)模塊的復(fù)位，串口初始化、波特率設(shè)置為9600bps、定時(shí)器的啟動以及數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的創(chuàng)建等。程序部分進(jìn)行中心指令的分析，根據(jù)指令內(nèi)容做出不同的處理，總共有三種：S，這個(gè)是打開上傳數(shù)據(jù)信息功能，主要用于之前用過停止發(fā)送數(shù)據(jù)指令的情況下，通知監(jiān)測節(jié)點(diǎn)可以上傳數(shù)據(jù)；E，這個(gè)是停止發(fā)送數(shù)據(jù)指令，監(jiān)測中心由于種種原因不方便接收數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送指令通知監(jiān)測節(jié)點(diǎn)停止數(shù)據(jù)發(fā)送；Q，查詢指令，此功能滿足監(jiān)測中心隨時(shí)數(shù)據(jù)傳送的要求，監(jiān)測節(jié)點(diǎn)收到此指令后，立即上傳最近一次的信息數(shù)據(jù)。

5 系統(tǒng)測試與仿真

由于本文改進(jìn)了地圖搜索方式，首先，從緩存中讀取下載到的數(shù)據(jù)，初始化參數(shù)。本文在設(shè)計(jì)上位機(jī)的時(shí)候，在Layer情報(bào)的第四個(gè)字段就加入了一個(gè)參數(shù)來表示地圖層級，然后進(jìn)行地圖的刷新。此時(shí)，本文對數(shù)據(jù)格式進(jìn)行的改進(jìn)，為了實(shí)現(xiàn)地圖的漫游、放大縮小等功能獨(dú)特的數(shù)據(jù)管理方式，使緩存得到了有效利用，通過圖5可以明顯看出地圖性能的提升。由測試結(jié)果可以看出本文方法行之有效，效果優(yōu)良。

與傳統(tǒng)物流監(jiān)測系統(tǒng)相比基于傳感器技術(shù)的危險(xiǎn)品安全監(jiān)測系統(tǒng)更具優(yōu)勢，傳感器技術(shù)的應(yīng)用使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加靈活，使整個(gè)系統(tǒng)更智能化和信息化；降低系統(tǒng)成本，彌補(bǔ)傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)存在監(jiān)測盲區(qū)的問題； 具有較強(qiáng)實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性； 控制中心能在第一時(shí)間掌握各系數(shù)指標(biāo)，指導(dǎo)下一步工作，避免因系數(shù)過高導(dǎo)致貨車事故發(fā)生。

6 結(jié)束語

本文全面地分析了危險(xiǎn)品安全監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)成功地將計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)完美地結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對運(yùn)輸?shù)膶?shí)時(shí)監(jiān)測。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)對下位機(jī)數(shù)據(jù)的接收和讀取。本文通過多方面的研究和對比，針對我國目前物流監(jiān)測的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了以GPRS數(shù)據(jù)傳輸，綜合運(yùn)用現(xiàn)代傳感器技術(shù)的貨車監(jiān)測系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)范文第5篇

關(guān)鍵詞: 煤礦；瓦斯監(jiān)控； 數(shù)字瓦斯傳感器；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；AVR 單片機(jī)

Abstract:In order to meet the need of coal mine gas monitoring, development of a wireless sensor network based on the intelligent gas monitoring system. The system uses digital gas sensor for real-time detection of the gas, improves the measurement accuracy; the use of wireless sensor network, to avoid other wireless communication technologies of high power consumption.

Key words: Coal mine Gas monitoring Digital gas sensor Wireless sensor networkAVR single chip microcomputer

中圖分類號：TD76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要由流量傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn) 2 個(gè)部分組成，流量傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)傳感器的數(shù)據(jù)采集以及將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)控制子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集和發(fā)送，并且負(fù)責(zé)將各個(gè)子節(jié)點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)硬件原理如圖 1 所示。

1.1 微處理器模塊

系統(tǒng)采用 AT mega128L 單片機(jī)作為節(jié)點(diǎn)的微處理器。AT mega128L 采用精簡指令集 (RISC) 結(jié)構(gòu),加上哈佛總線的存儲器結(jié)構(gòu)、兩級流水線指令結(jié)構(gòu)、單周期指令等技術(shù), 大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的效率。AT m ega128L 具備以電池供電的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用所需的主要功能, 包括納瓦功耗管理、自編程閃存程序存儲及先進(jìn)的模擬、控制和通信外設(shè)。采用A T mega128L與射頻收發(fā)器CC2430結(jié)合, 實(shí)現(xiàn)了高度集成、成本低廉的節(jié)點(diǎn)。

1.2無線收發(fā)模塊

無線收發(fā)模塊是一個(gè)射頻集成電路模塊,作為無線網(wǎng)絡(luò)的物理層射頻前端實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的收發(fā)。本系統(tǒng)選用CC2430射頻芯片。CC2430延用了以往 CC2420 的架構(gòu),在單個(gè)芯片上整合了ZigBee 射頻( RF ) 前端、內(nèi)存和微控制器。它使用1個(gè)8 位M CU, 具有 128 KB 可編程閃存和 8 KB 的 RAM,還包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、定時(shí)器、AES- 128 協(xié)同處理器、看門狗定時(shí)器、32 kH z 晶振的休眠模式定時(shí)器、上電復(fù)位電路、掉電檢測電路以及 21 個(gè)可編程I/ O 引腳。CC2430 采用 0. 18m CM OS 工藝生產(chǎn), 工作時(shí)的電流損耗為 27 mA; 在接收和發(fā)射模式下, 電流損耗分別低于 27 mA 或25 mA。CC2430的休眠模式和轉(zhuǎn)換到主動模式的超短時(shí)間的特性,特別適用于電池壽命要求較長的場合。

1.3報(bào)警和顯示模塊

系統(tǒng)采用 128× 64 的圖形點(diǎn)陣式 H G128643 液晶顯示器進(jìn)行流量顯示, 利用 AT mega128L 的2 個(gè)端口分 別驅(qū) 動 1 個(gè)蜂鳴器和1 個(gè)高亮度的紅色L ED 來進(jìn)行流量越限聲光報(bào)警。HG 128643 液晶顯示模塊是使用 KS0108B及其兼容控制驅(qū)動器作為列驅(qū)動器, 同時(shí)使用 KS0107B 及其兼容驅(qū)動器作為行驅(qū)動器的液晶模塊。由于KS0107B不與 M PU發(fā)生聯(lián)系, 只要提供電源就能產(chǎn)生行驅(qū)信號和各種同步信號, 故設(shè)計(jì)較為簡單。另外, 該液晶顯示器能顯示 ASCII 字符、漢字和各種曲線, 可與單片機(jī)連接構(gòu)成功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)簡單的人機(jī)界面, 因此,廣泛用于各種智能儀表和控制系統(tǒng)。

1.4 串口模塊

串口電路只有網(wǎng)關(guān)( sink) 節(jié)點(diǎn)才有。sink節(jié)點(diǎn)是傳感器網(wǎng)絡(luò)殊的節(jié)點(diǎn), 負(fù)責(zé)嵌入式計(jì)算機(jī)與傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信, 向下級節(jié)點(diǎn)發(fā)送查詢命令, 接收下級節(jié)點(diǎn)回傳的數(shù)據(jù)并由串口發(fā)送給嵌入式計(jì)算機(jī)。本系統(tǒng)選用低電壓高速傳輸?shù)?RS232 收發(fā)器M AX3318。MAX3318工作電壓為 2. 5~ 3 V, 傳輸速率可達(dá) 460 kbit / s, 滿足接收器和嵌入式計(jì)算機(jī)之間的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?工作溫量為 - 40~+ 85, 能適應(yīng)煤礦井下惡劣的環(huán)境。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1WSN 通信協(xié)議及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

根據(jù)井下的具體情況, 決定采用簇狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。簇狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是將很大的網(wǎng)絡(luò)化分成若干獨(dú)立區(qū)域, 在這些區(qū)域內(nèi), 數(shù)據(jù)獨(dú)立地進(jìn)行處理和匯聚。在每一簇內(nèi)部的通信可以是單跳也可以是多跳通信。上級網(wǎng)絡(luò)將利用更高的傳輸帶寬, 或者將上級網(wǎng)絡(luò)連接到一個(gè)有線網(wǎng)絡(luò)上, 再通過基站接入井下環(huán)網(wǎng)把數(shù)據(jù)傳到井上來。

2.2匯聚節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)

匯聚節(jié)點(diǎn)既可以是一個(gè)具有增強(qiáng)功能的傳感器節(jié)點(diǎn),也可以是沒有監(jiān)測功能、僅帶有無線通信接口的特殊網(wǎng)關(guān)設(shè)備。匯聚節(jié)點(diǎn)具有 2 種功能: 網(wǎng)絡(luò)維護(hù)功能和數(shù)據(jù)傳輸功能，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)功能主要是負(fù)責(zé)組建 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)、分配網(wǎng)絡(luò)地址及維護(hù)綁定表。數(shù)據(jù)傳輸功能主要是充當(dāng) ZigBee 網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān), 將 2 個(gè)使用不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)連接在一起, 實(shí)現(xiàn) 2 種協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換。所有流量傳感器節(jié)點(diǎn)將所采集到的傳感器數(shù)據(jù)以無線的方式發(fā)送到匯聚節(jié)點(diǎn)上, 匯聚節(jié)點(diǎn)將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換之后通過串口傳給嵌入式計(jì)算機(jī); 另一方面, 匯聚節(jié)點(diǎn)接收嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)送過來的數(shù)據(jù), 并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換之后發(fā)送給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。匯聚節(jié)點(diǎn)程序流程如圖 2 所示。

2.3流量傳感器節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)

流量傳感器節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)采集傳感器數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn), 同時(shí)接收來自網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)并根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)操作。當(dāng)沒有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收時(shí)轉(zhuǎn)入休眠模式, 節(jié)點(diǎn) 功耗降到最低。流量傳感器節(jié)點(diǎn)程序流程如圖 3 所示。

主程序初始化相應(yīng)的寄存器和變量及相應(yīng)的管腳后, 進(jìn)入主循環(huán)。主循環(huán)負(fù)責(zé)對外部傳感器信號轉(zhuǎn)換后的電壓信號進(jìn)行采樣及處理, 轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的值, 并送到對應(yīng)的緩沖區(qū), 然后判斷是否超限, 若是則啟動相應(yīng)的報(bào)警程序, 否則結(jié)束此次循環(huán)。

3 測試結(jié)果

將按上述方案設(shè)計(jì)的瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用到煤礦井下進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn), 測試結(jié)果如表1所示。從表1可看出, 該系統(tǒng)測量誤差較小, 能夠滿足使用要求。測量值與標(biāo)準(zhǔn)值之間的誤差主要是由于傳感器本身存在誤差以及井下環(huán)境的限制所致, 但網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中幾乎不會引入誤差,而且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

4 結(jié)束語

本文提出了一種以AT mega128L單片機(jī)為中央處理器, 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的集監(jiān)測、顯示、報(bào)警、通信等多功能于一體的智能瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)。它充分利用 AT m eg a128L 集成度高、功能強(qiáng)、體積小、功耗低、性能可靠等特點(diǎn), 同時(shí)利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸, 有效地實(shí)現(xiàn)了對煤礦井下瓦斯的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

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