基于蜂窝网络建立的远程信息传输系统，是未来物联网系统的发展方向。本文提出了一种简单易行的远程监控系统建立方案，设备方面，该方案采用ZICM2410模块作为传感器节点，组建无线传感器网络，经过融合网关，通过蜂窝网络实现远程信息的传输。技术方面，该方案利用Web优势，采用串口通信技术、虚拟服务器、DDNS、IIS、ASP.NET等技术实现整个远程监控系统。
前言
在物联网时代，任何一个物体都有自己独特的可被识别的标志，通信方式将由传统的人与人形式转变成人与物、物与物形式，人类社会也将进入一个全新的通信时代。现有的通信主要是人与人的通信，目前全球的通信用户已经接近于饱和，发展空间有限。而物联网涉及的通信对象更多的是“物”，如果这些所谓的“物”都纳入物联网通信应用范畴，其潜在可能涉及的通信连接数可达数百亿个，为通信领域的扩展提供了巨大的空间。
随着无线移动通信的发展，特别是3G网络技术的应用，频带越来越宽、传输速率逐步提高、业务种类增多、使用更加方便、传输质量更好，使得基于移动通信网络的物联网系统受到广泛的重视。并且，也只有蜂窝网络能实现无所不在的接入。因此，本文设计了一种蜂窝网络和无线传感网的融合方案，将蜂窝网络作为无线传感网汇聚信息的传输通道。另外，该远程监控系统组建简单易行，性能稳定，能够在大多数环境下工作，可以作为其他科学研究的远程实验平台。
1 无线传感网
远程监控系统的无线传感网部分是物联网中的“最后一公里”，它的重要性不言而喻，传感网作为数据采集和指令执行的终端，使用串口通信技术和Zigbee技术实现数据的传输。
1.1 传感网节点
ZICM2410模块是基于集成CPU的单片Zigbee芯片所设计的模块，如图1所示，为Zigbee网络提供一个高性能、低成本的射频收发方案。其内核ZICM2410是一个真正的单芯片解决方案，遵从Zigbee规范和IEEE 802.15.4标准，它是一个含有基带modem的射频收发器、硬连线的MAC和内嵌8051内核的微控制器。利用该模块组成具有温度采集和蜂鸣报警等基本功能的无线传感器节点，该节点负责检测周围环境的温度和产生警报。
1.2 传感网组网
在传感网络中，节点按功能可分为主节点（也称为汇聚节点）和从节点，主节点是整个网络的协调器，作为全功能设备,负责网络组建和维护、采集数据无线接收、与本地服务器串口通信。从节点主要负责温度采集、蜂鸣报警和数据无线传输，可以作为简化功能设备,以降低功耗和成本。
本文设计的无线传感网结构如图2所示，采用简易的星型网络拓扑结构，建立了一个主节点，三个从节点的无线传感网络，实现数据的无线传输。
一方面，各个从节点的温度传感器定时采集环境温度，并通过无线传感网络将数据依次向主节点发送，主节点收到数据后通过RS232再发送给本地服务器；另一方面，主节点接收用户的指令，将相应指令传达给自身和从节点，执行蜂鸣报警的功能，从而实现双向控制。
2 无线传感网与移动网的融合
为了使无线传感网在任何地点均能传输有用数据，所以必须通过蜂窝网实现无所不在的接入
无线传感网通过RS232连接服务器，同时，服务器通过EVDO路由器接入蜂窝网，整个远程监控系统中，传感网和蜂窝网利用EVDO路由器进行融合。整个系统中，路由器、服务器和传感器主节点构成融合网关，EVDO路由器再通过移动通信基站接入广域网或专网，传感网数据通过蜂窝网实现双向通信的功能。整个设计方案采用B/S模式，建立基于 Web的远程监控及信息平台框架，实现任意客户端对无线传感网的远程监控。服务器端通过EVDO接入蜂窝网络，摆脱了有线的束缚，真正实现了无缝接入。因此，传感器网络能够在任何有3G覆盖的区域正常工作。客户端则可以通过WLAN、PPPOE、以太网等方式接入互联网，最后再通过DDNS、虚拟服务器等技术便可方便地访问服务器和监控无线传感网[2]。
3 远程监控系统软件设计
基于蜂窝网络的远程监控系统集温度采集、蜂鸣控制、数据查询于一体，主要由服务器监控、无线传感网组成。具有内部IP地址的计算机作为控制主机，利用IIS搭建为服务器，通过虚拟服务器技术，外网用户通过动态域名访问由ASP.NET设计的控制界面，通过网络实现远程温度采集，蜂鸣报警控制，历史事件查询等功能[5]。以下将对IIS服务器搭建、虚拟服务器设计、动态域名解析、ASP.NET控制界面设计分别详述。
3.1 服务器搭建
IIS（Internet Information Server，互联网信息服务）是一种Web（网页）服务组件，是Windows操作系统自带的互联网基本服务，它使用方便，适合于数据量不大的网络环境，便于搭建小型服务器，在此作为首选方案。IIS意味着PC用户能发布网页，并且由ASP.NET产生页面。默认情况下，IIS未开启，需要首先添加“Internet信息服务（IIS）”组件。
3.1.1 虚拟服务器设计
根据先前设计的无线传感网与移动网融合方案，服务器通过EVDO路由器接入蜂窝网络，路由器具有公网IP地址，而具有控制功能的服务器使用私有IP地址。在这种情况下，虚拟服务器功能是非常实用的，它可以把用户私网内的服务器让Internet上的用户进行访问，从而实现在私网内设立公共服务器的目的。图4体现了路由器虚拟服务器技术的过程。
虚拟服务器定义了广域网服务端口和局域网网络服务器之间的映射关系，所有对该广域网服务端口的访问将会被重定位给通过IP地址指定的局域网网络服务器。通过虚拟服务器技术，可以使用普通计算机充当服务器，避免了昂贵的开销。
3.1.2 动态域名解析
动态域名解析服务，简称DDNS（Dynamic Domain Name Server），是将用户的动态IP地址映射到一个固定的域名解析服务上，用户每次连接网络的时候，客户端程序就会通过信息传递把该主机的动态IP地址传送给位于服务商主机上的服务器程序，服务程序负责提供DNS服务并实现动态域名解析。就是说DDNS捕获用户每次变化的IP地址，然后将其与域名相对应，这样域名就可以始终解析到非固定IP的服务器上，互联网用户通过本地的域名服务器获得网站域名的IP地址，从而可以访问网站的服务。
3.2 ASP.NET控制界面设计
基于蜂窝网络的远程监控系统在VS2010环境下采用C#和ASP.NET技术[3]编写前台页面，完全基于B/S结构的设计，可使用户轻松实现单点维护，摆脱了传统C/S结构复杂的情况。后台数据库采用SQL Server[4]，客户端使用IE浏览器。
本系统主要功能包含蜂鸣报警、温度采集、用户注册、登录子系统和历史事件查询等功能，以实现用户对监控点的温度监测，并能在最短时间内蜂鸣报警，达到保障安全的目的，同时，用户可以通过自己的用户名和密码登录，查询历史事件。另外，本系统还在用户登录系统时，设有系统公告部分，用于公告最新消息，为满足用户的日常需要，还提供了时间显示，常用链接等其他功能。
4 结论
比较于传统的监控系统，基于蜂窝网的远程监控技术实现的远程监控系统避免了种种弊端。随着3G网络的大面积覆盖，监控设备可以搁置在任意地点工作，管理人员不必亲临现场，远程即可对现场环境进行监视，大大提高了劳动生产率，充分利用了异地资源和物力资源，具有安全、方便等优越性。本方案搭建方便，组网简单，性能稳定，适合作为后续科研的工作平台，具有一定的实用价值，其基本模型必将应用到更多的领域，满足人们更多的需求。
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