智能燃?xì)獗砗腿細(xì)庑孤﹫?bào)警器聯(lián)合系統(tǒng)探究

王賀 王曉微

伊犁州計(jì)量檢定所 新疆伊犁 835000

信息技術(shù)與燃?xì)庋b置的結(jié)合，為人們生活帶來(lái)諸多便利，但與此同時(shí)也埋下一些安全隱患，例如燃?xì)庵卸九c氣體泄漏等。為了保證燃?xì)庋b置運(yùn)行安全性，采用智能燃?xì)獗?，并且設(shè)計(jì)智能燃?xì)獗砗腿細(xì)庑孤﹫?bào)警器聯(lián)合系統(tǒng)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全性問(wèn)題，避免氣體泄漏，及時(shí)發(fā)出預(yù)警。下面針對(duì)該聯(lián)合系統(tǒng)展開分析。

1 智能燃?xì)獗砗腿細(xì)庑孤﹫?bào)警器聯(lián)合系統(tǒng)概述

智能燃?xì)獗砗腿細(xì)庑孤﹫?bào)警器聯(lián)合系統(tǒng)作為新時(shí)期的設(shè)計(jì)產(chǎn)物，通過(guò)藍(lán)牙連接兩個(gè)裝置，優(yōu)勢(shì)在與通信功耗小、成本低、通信范圍廣[1]。同時(shí)，報(bào)警器內(nèi)部設(shè)置GPRS模塊，和燃?xì)夤痉?wù)器連接，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表。從用戶角度分析，這一聯(lián)合系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)繳費(fèi)與充值，切為人們的生活提供便利。

2 聯(lián)合系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.1 智能燃?xì)獗?/h3>

智能燃?xì)獗戆ɑ?、智能燃?xì)獗砜刂破?，利用燃?xì)饬鲃?dòng)獲得運(yùn)行需要的動(dòng)力，內(nèi)部薄膜腔充氣與排氣之后實(shí)現(xiàn)字輪計(jì)數(shù)與計(jì)量。

2.2 報(bào)警器

報(bào)警器是由外殼、電源線、報(bào)警器控制器組合而成，其中外殼是報(bào)警器機(jī)械結(jié)構(gòu)不可分割的一部分，為報(bào)警器賦予防水性與防塵性的特點(diǎn)，電源線的作用是市電電源連接，報(bào)警器控制器能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警器電子控制，內(nèi)部設(shè)置了微功耗單片機(jī)、儲(chǔ)存模塊、聲音報(bào)警模塊、GPRS模塊等，一旦發(fā)現(xiàn)燃?xì)庑孤梢约皶r(shí)報(bào)警，并且向燃?xì)夤緜鬏斔{(lán)牙數(shù)據(jù)。

3 聯(lián)合系統(tǒng)實(shí)踐應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)傳輸

報(bào)警器與智能燃?xì)獗碇g的連接主要依靠藍(lán)牙模塊，在藍(lán)牙模塊的作用下也可以完成數(shù)據(jù)交互。報(bào)警器內(nèi)部設(shè)置GPRS模塊，與燃?xì)夤镜姆?wù)器相連接，同時(shí)為雙方數(shù)據(jù)交互提供條件[2]。

3.2 GPRS模塊

選擇GPRS模塊需要考慮物理接口、兩路串口、USB接口、音頻接口、SIM卡接口，期間還需要進(jìn)行省電設(shè)計(jì)，即便處在休眠模式也可以維持運(yùn)行。GPRS模塊電源一般需要經(jīng)過(guò)電壓管理模塊處理，所有運(yùn)行電量消耗比較少，可以直接忽略。另外，GPRS模塊的設(shè)計(jì)可以采用TCP/IP、GDP協(xié)議，盡管這兩種協(xié)議均為二進(jìn)制流控制間傳輸協(xié)議，但前者主要支持連接，GDP則與之相反。盡管網(wǎng)絡(luò)面臨安全性與穩(wěn)定性的問(wèn)題，但是TCP協(xié)議可以最大程度上提升連接可靠性。GDP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前，不會(huì)和對(duì)方建立連接，所接收到的數(shù)據(jù)同樣不會(huì)確認(rèn)信號(hào)，發(fā)送端無(wú)法得知數(shù)據(jù)的接收狀態(tài)，無(wú)須重發(fā)[3]。因此，不建議采用GDP協(xié)議。

GPRS模塊處于通信狀態(tài)下，若長(zhǎng)期無(wú)數(shù)據(jù)傳輸會(huì)自動(dòng)斷開連接，其原因是為了降低網(wǎng)關(guān)NAT映射表負(fù)荷，如果只有一個(gè)鏈路長(zhǎng)期沒有通信，便會(huì)將對(duì)應(yīng)表刪除導(dǎo)致鏈路中斷。鑒于此，為了使GPRS長(zhǎng)期維持在線狀態(tài)，建議采用心跳包設(shè)計(jì)方法，一段時(shí)間過(guò)后由GPRS模塊為服務(wù)器傳輸固定數(shù)據(jù)，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以不具備實(shí)際意義，只需保持網(wǎng)絡(luò)連接即可。GPRS模塊連接期間若已經(jīng)超過(guò)2min未接受到燃?xì)夤痉?wù)器傳輸?shù)男奶鼞?yīng)答，便會(huì)自動(dòng)斷開連接，這時(shí)操作人員可以嘗試重新連接，若3次連接均未成功，可間隔5min繼續(xù)嘗試，直至GPRS連接成功停止，另外也可以直接重啟GPRS模塊，檢查是否恢復(fù)連接狀態(tài)

3.3 藍(lán)牙模塊

第一，藍(lán)牙從機(jī)模塊間隔5s會(huì)自動(dòng)向藍(lán)牙主機(jī)模塊傳輸廣播信息，傳輸?shù)膹V播信息涉及到藍(lán)牙從機(jī)模塊的MAC地址、匹配認(rèn)證身份識(shí)別ID以及廠家標(biāo)志；第二，藍(lán)牙主機(jī)模塊放置在報(bào)警器中，分別采用3個(gè)藍(lán)牙廣播信道對(duì)其進(jìn)行掃描，如果發(fā)現(xiàn)滿足要求的藍(lán)牙從機(jī)模塊，便可提出連接請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙主機(jī)與從機(jī)模塊的連接；第三，如果已經(jīng)完成藍(lán)牙主從機(jī)模塊連接，進(jìn)行到后續(xù)的數(shù)據(jù)通信環(huán)節(jié)，仍然需要二次握手驗(yàn)證，由藍(lán)牙主機(jī)模塊傳輸身份識(shí)別ID算法，該算法需要提前和藍(lán)牙從機(jī)模塊約定，主要作用是幫助連接雙方明確身份；第四，若已經(jīng)成功通過(guò)藍(lán)牙模塊的二次握手驗(yàn)證，根據(jù)定制協(xié)議實(shí)施數(shù)據(jù)通信，通信內(nèi)容包含燃?xì)鈫蝺r(jià)、累計(jì)用量、剩余金額、內(nèi)置閥門狀態(tài)等。藍(lán)牙傳輸環(huán)節(jié)為了提高穩(wěn)定性與信息準(zhǔn)確性，建議采用AES128加密算法，如果連接藍(lán)牙模塊環(huán)節(jié)發(fā)生異常，或者沒有通過(guò)身份驗(yàn)證，藍(lán)牙主機(jī)模塊連接會(huì)自動(dòng)斷開。

3.4 報(bào)警與關(guān)閉內(nèi)置閥門

第一，報(bào)警器內(nèi)部設(shè)置甲烷傳感器，在運(yùn)行過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)附近甲烷體積分?jǐn)?shù)已經(jīng)達(dá)到設(shè)定值，這時(shí)會(huì)自動(dòng)發(fā)出預(yù)警，并且將報(bào)警信號(hào)傳輸至微功耗單片機(jī)；第二，微功耗單片機(jī)收到預(yù)警信號(hào)，同時(shí)給聲音報(bào)警模塊、指示燈發(fā)出指示，隨后微功耗單片機(jī)會(huì)利用內(nèi)部的儲(chǔ)存模塊，儲(chǔ)存此次預(yù)警事件信息；第三，通過(guò)藍(lán)牙主機(jī)模塊，向智能燃?xì)獗韮?nèi)置藍(lán)牙從機(jī)模塊傳遞報(bào)警信息，將內(nèi)置閥門關(guān)閉，確保燃?xì)庋b置安全；第四，已經(jīng)關(guān)閉智能燃?xì)獗韮?nèi)置閥門之后，由顯示模塊向報(bào)警器發(fā)送“內(nèi)置閥門關(guān)閉”的指令，接收指令后再將其傳遞至燃?xì)夤痉?wù)器，及時(shí)向用戶反饋信息。

3.5 抄表與用戶繳費(fèi)

燃?xì)夤痉?wù)器向報(bào)警器傳遞抄表指令，由藍(lán)牙主機(jī)模塊發(fā)送給智能燃?xì)獗?，智能燃?xì)獗碓俨杉硭钄?shù)據(jù)之后，經(jīng)過(guò)藍(lán)牙從機(jī)模塊將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至報(bào)警器，而報(bào)警器則利用內(nèi)置GPRS模塊發(fā)回到燃?xì)夤痉?wù)器中，自動(dòng)計(jì)算用戶燃?xì)馐褂昧?。如果用戶需要繳費(fèi)，可以直接在手機(jī)軟件、燃?xì)饫U費(fèi)網(wǎng)站中進(jìn)行，最終顯示繳費(fèi)成功，即代表完成繳費(fèi)操作。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，創(chuàng)建智能燃?xì)獗砗腿細(xì)庑孤﹫?bào)警器聯(lián)合系統(tǒng)，其一可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)燃?xì)獍踩收希ＷC用戶人身安全，其二則可以為燃?xì)獬砼c繳費(fèi)提供便利，利用藍(lán)牙與GPRS模塊等，為燃?xì)夤痉?wù)器賦予智能性和數(shù)字化特點(diǎn)，快速、全面采集需要的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警器與智能燃?xì)獗?、燃?xì)夤痉?wù)器三方數(shù)據(jù)交互。