敬老院环境的网络化智能监控系统设计

3 网络通信协议的分析与应用

Ethernet／IP 在以太网的基础上引入了TCP／IP，故通过使用Socket可简化监控软件的制作。此外，其抽象监控节点为对象模型，提供了一套完整的数据访问规程，促进了产品的标准化。最后，通过商用以太网硬件便可支撑Ethernet／IP底层通信网络，实现方便，性价比高。

3.1通信协议结构和数据封装

Ethernet／IP的协议层次结构如图2所示。其在TCP／IP之上定义了数据封装、应用和传输层以及用户层。应用和传输层中定义了数据访问规程(显式、I／O信息)，用户层可自定义应用对象及其对应设备行规。



Ethernet／IP数据封装在协议总体数据封装(以太网帧)中的位置如下所示，有关Ethernet／IP的具体封装格式请参看协议卷。



3.2无线终端通信模块

以无线终端的通信模块为例，将其节点内部路径化，建立对象模型如图3所示。



数据访问规程：Ethernet／IP的数据访问基于应用连接，确保了数据的安全和可靠。若尚未建立显式或I／O连接，需通过未连接报文管理器(UCMM)将报文送至报文路由器派发。通过UCMM信息经连接管理对象可建立显式或I／O 连接。显式连接用于不定期数据访问(如血压值)，采用TCP问答的形式；I／O连接则通过UDP传递现场实时信息(如实时位置)。

应用对象及其设备行规：建立电子血压仪、体温计以及实时定位模块的应用对象如图4所示。集合对象对后两者的测量值绑定形成设备行规2。设备行规定义了现场所测数据的通信组织形式，行规1、2如图4所示。



以上述设备行规形式组织的数据首先被Ethernet／IP封装在其命令相关数据域中，之后依次加上IP、TCP头放人以太网帧中，从现场上传到监护中心。

4 监护中心网络化监控软件设计

系统监控软件综合了网络编程、人机界面开发和数据库技术。在开发时涉及基于Socket的多线程网络编程，鉴于VC++对多线程的有力支持及其代码执行效率高等特点，选其为开发语言。考虑到数量众多的实时数据及其处理效率问题，更为了确保数据的安全，选用SQLserver作为系统后台数据库。为了减少开发代码量，提高软件执行性能，选用ADO对数据库进行操作。

监控软件功能流程展示了监护中心对某一现场节点从建立连接到数据通信的整个过程。

流程图和监控软件关键功能的实现(网络中监控节点数据的获取过程及基于ADO的数据库存储操作)见本刊网站www.mesnet.com.cn。

结语

将全面的网络化监控理念运用到敬老院环境中，通过对以太网、WLAN、RFID和视频监视等技术的综合应用完成了系统组网，在真正意义上实现了对老人全方位、全天候的联动监护。此外，在将Ethernet／IP协议引人助老助残网络的同时，给出了监控软件开发流程，完整地提供了一套安全可行的敬老院网络化智能监控方案，值得相关项目开发参考.

作者：陈亮亮，满庆丰 (北京航空航天大学机械学院 机械电子工程系，北京 100191)
来源：《单片机与嵌入式系统应用》2010年01期