錢 軍

(江西省信息中心，南昌 330036)

0 引言

無線監(jiān)測(cè)技術(shù)通過模擬微波、3G通信、數(shù)字微波等手段實(shí)現(xiàn)視頻資料的實(shí)時(shí)傳輸。這種新型檢測(cè)手段綜合運(yùn)營成本較低，且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活性較強(qiáng)，整個(gè)組網(wǎng)過程不受任何外部媒介影響，該項(xiàng)技術(shù)在我國主要被應(yīng)用于視頻監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷鄠€(gè)領(lǐng)域。在過去很長(zhǎng)一段時(shí)間里，普通無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以Winform框架作為硬件運(yùn)行環(huán)境的搭建基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上，通過串口組網(wǎng)的形式完成完善系統(tǒng)軟件運(yùn)行環(huán)境［1-2］。模仿FPGA全波形數(shù)字化通信方式，連接系統(tǒng)的軟硬件運(yùn)行基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的順利運(yùn)行。但隨著系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的增加，單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的完整性、多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)性開始出現(xiàn)下降趨勢(shì)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸情況得不到實(shí)時(shí)記錄結(jié)果的出現(xiàn)。為避免上述情況的發(fā)生，引入多通道分布式網(wǎng)絡(luò)搭建理論，并通過完善網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器在分布式串口中連接形態(tài)等手段，設(shè)計(jì)一種新型分布式網(wǎng)絡(luò)多通道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，模擬對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與普通系統(tǒng)相比，新型系統(tǒng)確實(shí)具備一定的實(shí)際推廣意義。

1 分布式網(wǎng)絡(luò)多通道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

新型分布式網(wǎng)絡(luò)多通道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)流程包含采集模塊設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)電路設(shè)計(jì)等三個(gè)環(huán)節(jié)，每一環(huán)節(jié)的具體設(shè)計(jì)方法如下。

1.1 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集模塊設(shè)計(jì)

在分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，所有傳輸數(shù)據(jù)都以電壓信號(hào)的形式存在。電信號(hào)是一種穩(wěn)定性較差的模擬信號(hào)，且常與主頻不同的干擾信號(hào)混合在一起，對(duì)模塊的實(shí)時(shí)采集操作造成較大困擾。由于系統(tǒng)中數(shù)據(jù)種類較為復(fù)雜，且每一類信號(hào)所對(duì)應(yīng)的電壓頻率也都不相同，若不能有效區(qū)分電信號(hào)運(yùn)行頻率、回歸周期等屬性，極易影響數(shù)據(jù)傳輸情況實(shí)時(shí)記錄結(jié)果的真實(shí)性［3］。為避免上述情況的發(fā)生，新型系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集模塊以C8051F020單片機(jī)作為核心設(shè)備，并利用該芯片可放大濾波信號(hào)的特點(diǎn)，對(duì)所有電壓信號(hào)進(jìn)行初步過濾，為保證過濾結(jié)果的真實(shí)性，該芯片的濾波上限為2.31 T/s。達(dá)到該限度電壓信號(hào)的回歸周期基本處于10～15 s之間，運(yùn)行頻率也與C8051F020單片機(jī)的額定工作頻率基本一致。根據(jù)上文所述方法，即可完成系統(tǒng)硬件數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集模塊設(shè)計(jì)，具體模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集模塊結(jié)構(gòu)圖

1.2 JIAG無線監(jiān)測(cè)電路設(shè)計(jì)

新型系統(tǒng)的JIAG無線監(jiān)測(cè)電路以UTXD1和SIM900兩個(gè)無線設(shè)備作為核心結(jié)構(gòu)。在MAX809R復(fù)位芯片的促進(jìn)下，UTXD1和SIM900設(shè)備既可以同時(shí)與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集模塊的C8051F020單片機(jī)相連，也能在保持穩(wěn)定工作狀態(tài)的前提下，分別與C8051F020單片機(jī)進(jìn)行單線連接［4］。當(dāng)分布式網(wǎng)絡(luò)中的串口服務(wù)器處于連接狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集模塊會(huì)對(duì)代表傳輸數(shù)據(jù)的電壓信號(hào)進(jìn)行初步過濾，并將符合系統(tǒng)運(yùn)行要求的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中。JIAG無線監(jiān)測(cè)電路中的SIM900設(shè)備包含上、下兩個(gè)數(shù)據(jù)輸出接口，其中一個(gè)與C8051F020單片機(jī)相連，另一個(gè)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的調(diào)用接口相連，并在數(shù)據(jù)庫獲取符合要求存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的同時(shí)，對(duì)這些數(shù)據(jù)發(fā)出調(diào)用申請(qǐng)［5-6］。當(dāng)這些數(shù)據(jù)進(jìn)入JIAG無線監(jiān)測(cè)電路后，分布式串口網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器開啟全面連接狀態(tài)，促進(jìn)系統(tǒng)后續(xù)監(jiān)測(cè)任務(wù)的進(jìn)行。至此，完成系統(tǒng)JIAG無線監(jiān)測(cè)電路設(shè)計(jì)，具體電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 JIAG無線監(jiān)測(cè)電路圖

1.3 分布式串口網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器設(shè)計(jì)

分布式串口網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器承擔(dān)系統(tǒng)核心與以太網(wǎng)間的數(shù)據(jù)通信轉(zhuǎn)換任務(wù)，該模塊的設(shè)定既為無線監(jiān)測(cè)軟件程序提供可連接上機(jī)位，也為系統(tǒng)的工作模式選擇提供多個(gè)方向。分布式服務(wù)器主要依靠TTL電平、RS－232、通用RS－232/RS－422/485、無線光纖四種串口與以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。其中，TTL電平串口對(duì)應(yīng)TCP系統(tǒng)服務(wù)器，這種連接方式可最大程度上確保每一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的完整性，使系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)響應(yīng)狀態(tài)達(dá)到較高水平。RS－232串口對(duì)應(yīng)Client系統(tǒng)服務(wù)器，這種連接方式不需對(duì)無線監(jiān)測(cè)上機(jī)位的軟件程序進(jìn)行詳細(xì)編寫，大大縮短系統(tǒng)多通道數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)響應(yīng)速率［7］。通用RS－232/RS－422/485串口對(duì)應(yīng)Real Com系統(tǒng)服務(wù)器，這種連接方式具備極強(qiáng)的綜合容錯(cuò)性，在系統(tǒng)平均通信效率持續(xù)不穩(wěn)定的情況下，也能充分適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)多級(jí)結(jié)構(gòu)分布形式的快速變化。無線光纖串口對(duì)應(yīng)UDP系統(tǒng)服務(wù)器，這種連接方式的容納上限極高，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)總量較多時(shí)，也能保證監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)傳輸?shù)募皶r(shí)性。整合上述四種連接形式，完成分布式串口網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器設(shè)計(jì)，具體模塊結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 分布式串口網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器模塊結(jié)構(gòu)圖

2 分布式網(wǎng)絡(luò)多通道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)硬件JIAG無線監(jiān)測(cè)電路模塊的基礎(chǔ)上，通過多通道網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)、節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)主程序設(shè)計(jì)等流程，完成系統(tǒng)軟件運(yùn)行環(huán)境搭建，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的順利運(yùn)行。

2.1 多通道網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)

新型系統(tǒng)多通道網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)軟件程序上、下機(jī)位間的唯一通信保證。普通無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)僅包含CRC一種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，該協(xié)議通過約束檢測(cè)數(shù)據(jù)格式的方式，滿足監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸需求。為更好適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)多級(jí)結(jié)構(gòu)分布形式變化情況，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以連續(xù)十六進(jìn)制無符號(hào)字節(jié)串的形式存在，在CRC網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的約束下，所有數(shù)據(jù)的按照字節(jié)名稱順序進(jìn)行排列，高字節(jié)在前、低字節(jié)在后，充分體現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)性［8］。但這種單一的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議傳輸方向較為固定，不能將網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)軟件程序下機(jī)位的反饋信息傳輸至上機(jī)位，造成單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)調(diào)節(jié)能力下降，進(jìn)而導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)完整性的確實(shí)。為避免上述情況的發(fā)生，在保留CRC網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的同時(shí)，增加一種固定格式為“功能字節(jié)+參數(shù)”的SYN網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議［9］。該協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸起點(diǎn)定義為后綴是．DSP的字符串，將數(shù)據(jù)傳輸終點(diǎn)定義為后綴是.DTT的字符串，且二者可以在任意時(shí)間進(jìn)行互換，完成互換時(shí)，原終點(diǎn)會(huì)向原起點(diǎn)發(fā)送一個(gè)包含過往傳輸信息的數(shù)據(jù)包，以保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸實(shí)時(shí)性。具體多通道網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)原理如圖4所示。

圖4 多通道網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)原理圖

根據(jù)上圖可知，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)軟件程序上、下機(jī)位間的每一次數(shù)據(jù)傳輸都需要兩條分布式通道的共同配合。普通無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有且僅有兩條分布式通道，而通道本身的傳輸行為為不可逆事件，這也是普通系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效率始終不能達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)主要原因。新型系統(tǒng)在保證單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)完整性的前提下，增設(shè)兩條分布式通道，與原有通道一起參與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，充分體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)多通道傳播方式的重要性。至此，完成新型系統(tǒng)的多通道網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)。

2.2 節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)主程序設(shè)計(jì)

新型系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)主程序采用被動(dòng)連接的工作方式。當(dāng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集模塊感受到系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化情況時(shí)，JIAG無線監(jiān)測(cè)電路中的UTXD1無線設(shè)備和SIM900無線設(shè)備分別與C8051F020單片機(jī)進(jìn)行單一并列連接，并按照SYN網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議中的規(guī)定要求，對(duì)數(shù)據(jù)發(fā)出存儲(chǔ)調(diào)用申請(qǐng)，使系統(tǒng)整體硬件運(yùn)行環(huán)境進(jìn)入全面積極響應(yīng)狀態(tài)。此時(shí)，在多個(gè)分布式串口網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的協(xié)同作用下，所有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸通道都由閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_啟狀態(tài)，使監(jiān)測(cè)上、下機(jī)位間的數(shù)據(jù)可以在CRC、SYN等網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的促進(jìn)下，進(jìn)行自發(fā)的分布式傳輸［10-11］。普通系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)主程序以C#++作為主要編程語言，這類程序具備語法構(gòu)成簡(jiǎn)單、語句精煉等特點(diǎn)，對(duì)于無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來說，C#++節(jié)點(diǎn)主程序能夠直接實(shí)現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)多通道數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸目的。但這種編程方式不能對(duì)每個(gè)單一數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行明確區(qū)分，導(dǎo)致系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)多級(jí)結(jié)構(gòu)分布變化情況總是處于混亂狀態(tài)。為解決此問題，新型系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)主程序采用C#++與Java語言相結(jié)合的編程形式，并通過被動(dòng)連接為主、主動(dòng)連接為輔的監(jiān)測(cè)形式，對(duì)單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的邊界進(jìn)行明確區(qū)分，已達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)多級(jí)結(jié)構(gòu)分布變化情況混亂度的目的。具體節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)主程序的編程代碼如下。

public class Prog1{

System．out．println(n+function)};

public static void main(String［］args){

private static int fun(int n);

System．out．print(n+"");

boolean flag=true;

private static boolean isPrime(int n);

flag=true;

return flag;

}

上述代碼中的“n”定義了一個(gè)全新的主程序監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)以JIAG無線監(jiān)測(cè)電路作為衍生單元。當(dāng)“n”滿足系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的多通道實(shí)時(shí)傳輸需求時(shí)，“function”語句都會(huì)以后綴的形式跟隨“n”進(jìn)入private輸入語句中。在Java編程語言中，所有包含“function”的定義節(jié)點(diǎn)都代表一個(gè)無線傳輸命令的開始，對(duì)于新型系統(tǒng)來說，當(dāng)輸出結(jié)果顯示為“true”時(shí)，即表示本次監(jiān)測(cè)任務(wù)的順利實(shí)現(xiàn)。至此，完成新型系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)主程序設(shè)計(jì)。

2.3 網(wǎng)絡(luò)無線監(jiān)測(cè)上機(jī)位設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)無線監(jiān)測(cè)上機(jī)位是多通道網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)主程序的主要依附對(duì)象。從功能上可將該環(huán)節(jié)分為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示、分布式參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理、無線查詢傳輸4個(gè)模塊。其中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示模塊以MSP430F149設(shè)備作為核心單元，該設(shè)備的實(shí)時(shí)通信串口與JIAG無線監(jiān)測(cè)電路的核心結(jié)構(gòu)直接相連，以保證分布式網(wǎng)絡(luò)多通道數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。分布式參數(shù)設(shè)置模塊與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示模塊保持并列連接關(guān)系，該模塊與JIAG無線監(jiān)測(cè)電路間的關(guān)系屬于間接連通，二者間不發(fā)生直接數(shù)據(jù)交換，而是在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示模塊的參與下，按照SYN網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議中的要求，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理模塊是無線監(jiān)測(cè)上機(jī)位設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，該模塊在整個(gè)上機(jī)位工作流程中起到承上啟下的作用［12］。由實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示模塊、分布式參數(shù)設(shè)置模塊發(fā)出的分布式網(wǎng)絡(luò)多通道數(shù)據(jù)不能直接到達(dá)無線查詢傳輸模塊，且在整個(gè)傳輸過程中，數(shù)據(jù)自身攜帶的監(jiān)測(cè)信息會(huì)因受到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議限制而發(fā)生部分丟失。為避免上述現(xiàn)象的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理模塊可自行獲取節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)主程序中可插入運(yùn)行腳本所處位置，并根據(jù)具體位置信息確定實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示模塊、分布式參數(shù)設(shè)置模塊與無線查詢傳輸模塊間的連接狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)上機(jī)位對(duì)分布式網(wǎng)絡(luò)多通道數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的。具體網(wǎng)絡(luò)無線監(jiān)測(cè)上機(jī)位設(shè)計(jì)原理如圖5所示。

圖5 網(wǎng)絡(luò)無線監(jiān)測(cè)上機(jī)位設(shè)計(jì)原理圖

分析上圖可知，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示、分布式參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理、無線查詢傳輸四個(gè)模塊間始終保持相互獨(dú)立的并列狀態(tài)。JIAG無線監(jiān)測(cè)電路作為系統(tǒng)硬件運(yùn)行環(huán)境中的核心單元，與分布式參數(shù)設(shè)置模塊直接相連，且在SYN網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、可插入運(yùn)行腳本等外在條件的促進(jìn)下，其它三個(gè)模塊也與JIAG無線監(jiān)測(cè)電路建立間接聯(lián)系。按照上述理論對(duì)四大模塊間的連接關(guān)系進(jìn)行不斷完善，完成網(wǎng)絡(luò)無線監(jiān)測(cè)上機(jī)位設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)新型分布式網(wǎng)絡(luò)多通道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的順利運(yùn)行。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為驗(yàn)證新型分布式網(wǎng)絡(luò)多通道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)用性價(jià)值，設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。以兩臺(tái)運(yùn)行內(nèi)存為128 G、運(yùn)行模式為B/S架構(gòu)的計(jì)算機(jī)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，隨機(jī)挑選一臺(tái)計(jì)算機(jī)令其搭載新型分布式網(wǎng)絡(luò)多通道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)組，另一臺(tái)計(jì)算機(jī)搭載普通無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為對(duì)照組。在保證其它實(shí)驗(yàn)條件不變的前提下，分別記錄應(yīng)用實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組系統(tǒng)后，多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)性、單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)完整性的變化情況。

3.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

將兩臺(tái)實(shí)驗(yàn)用計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)至最佳運(yùn)行狀態(tài)后，按照表1完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置。

表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置表

表1中ETT參數(shù)代表實(shí)驗(yàn)時(shí)間、LDM參數(shù)代表多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)性上限、APM參數(shù)代表多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)參數(shù)、LIS參數(shù)代表單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的完整性上限、SRP參數(shù)代表單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行參數(shù)，為保證實(shí)驗(yàn)的公平性，實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組實(shí)驗(yàn)參數(shù)始終保持一致。

3.2 多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)性對(duì)比

為避免突發(fā)性事件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，實(shí)驗(yàn)分為兩部分進(jìn)行，首先記錄在低頻運(yùn)行狀態(tài)下，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組系統(tǒng)后，多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)性的變化情況;再記錄在高頻運(yùn)行狀態(tài)下，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組系統(tǒng)后，多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)性的變化情況。根據(jù)表1可知，系統(tǒng)處于低頻運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)參數(shù)為0.98;系統(tǒng)處于高頻運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)參數(shù)為1.32，以60 min作為實(shí)驗(yàn)時(shí)間，分別記錄在該段時(shí)間內(nèi)，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組系統(tǒng)后，多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)性的變化情況，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6、圖7所示。

圖6 多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)性對(duì)比圖 (低頻運(yùn)行)

分析圖6可知，在系統(tǒng)處于低頻運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，隨運(yùn)行時(shí)間的增加，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)組系統(tǒng)后，多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)性呈現(xiàn)先上升、再下降的變化趨勢(shì)，運(yùn)行時(shí)間處于30～40 min之間時(shí)，多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)性達(dá)到最大值82.66%;應(yīng)用對(duì)照組系統(tǒng)后，多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)性呈現(xiàn)下降、上升交替出現(xiàn)的變化趨勢(shì)，運(yùn)行時(shí)間處于30～40 min之間時(shí)，多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)性達(dá)到最大值41.75%，遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)組。

分析圖7可知，在系統(tǒng)處于高頻運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，隨運(yùn)行時(shí)間的增加，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)組系統(tǒng)后，多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)性呈現(xiàn)先上升、再下降的變化趨勢(shì)，運(yùn)行時(shí)間處于40～50 min之間時(shí)，多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)性達(dá)到最大值89.74%，超過上限數(shù)值89.45%;應(yīng)用對(duì)照組系統(tǒng)后，多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)性呈現(xiàn)下降、上升、穩(wěn)定的變化趨勢(shì)，運(yùn)行時(shí)間處于40～50 min之間時(shí)，多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)性達(dá)到最大值60.01%，遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)組。

3.3 單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的完整性對(duì)比

圖7 多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)性對(duì)比圖 (高頻運(yùn)行)

為避免突發(fā)性事件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，實(shí)驗(yàn)分為兩部分進(jìn)行，首先記錄在低頻運(yùn)行狀態(tài)下，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組系統(tǒng)后，單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)完整性的變化情況;再記錄在高頻運(yùn)行狀態(tài)下，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組系統(tǒng)后，單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)完整性的變化情況。根據(jù)表1可知，系統(tǒng)處于低頻運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行參數(shù)為0.41;系統(tǒng)處于高頻運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行參數(shù)為0.89，以60 min作為實(shí)驗(yàn)時(shí)間，分別記錄在該段時(shí)間內(nèi)，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組系統(tǒng)后，單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)完整性的變化情況，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖8、圖9所示。

圖8 單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的完整性對(duì)比圖 (低頻運(yùn)行)

分析圖8可知，在系統(tǒng)處于低頻運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，隨運(yùn)行時(shí)間的增加，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)組系統(tǒng)后，單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)完整性呈現(xiàn)階梯狀上升的變化趨勢(shì)，運(yùn)行時(shí)間達(dá)到50 min時(shí)，單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)完整性達(dá)到最大值89.73%;應(yīng)用對(duì)照組系統(tǒng)后，單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)完整性呈現(xiàn)先上升、再下降的變化趨勢(shì)，運(yùn)行時(shí)間處于20～30 min之間時(shí)，單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)完整性達(dá)到最大值67.56%，遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)組。

圖9 單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的完整性對(duì)比圖 (高頻運(yùn)行)

分析圖9可知，在系統(tǒng)處于高頻運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，隨運(yùn)行時(shí)間的增加，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)組系統(tǒng)后，單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)完整性呈現(xiàn)逐漸上升的變化趨勢(shì)，運(yùn)行時(shí)間達(dá)到60 min時(shí)，單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)完整性達(dá)到最大值98.41%超過上限數(shù)值95.37%;應(yīng)用對(duì)照組系統(tǒng)后，單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)完整性呈現(xiàn)先下降、再上升的變化趨勢(shì)，運(yùn)行時(shí)間為0 min時(shí)，單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)完整性達(dá)到最大值71.08%，遠(yuǎn)低于實(shí)驗(yàn)組。

4 結(jié)束語

分析對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)系統(tǒng)處于低頻運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，應(yīng)用新型分布式網(wǎng)絡(luò)多通道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)性上升40.91%，單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)完整性上升22.17%;當(dāng)系統(tǒng)處于高頻運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，應(yīng)用新型分布式網(wǎng)絡(luò)多通道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布適應(yīng)性上升29.73%，單個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)完整性上升24.29%。通過關(guān)鍵設(shè)計(jì)步驟可知，新型分布式網(wǎng)絡(luò)多通道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的搭建過程省略了復(fù)雜的計(jì)算步驟，且軟、硬件運(yùn)行環(huán)境間聯(lián)系緊密，節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)主程序在原有C#++語言的基礎(chǔ)上，利用Java編程定義變量“n”，使系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性得到大幅提升。綜上可知，新型分布式網(wǎng)絡(luò)多通道實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸情況的實(shí)時(shí)記錄，具備極高的應(yīng)用推廣價(jià)值。