(江西省信息中心，南昌 330036)

0 引言

網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展，各項(xiàng)信息在網(wǎng)絡(luò)上聚集，為適應(yīng)這種發(fā)展，數(shù)據(jù)采集器大量出現(xiàn),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集，但在此階段的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程會(huì)遇到各種問(wèn)題。例如，在傳輸過(guò)程中存在數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)傳輸效率低等問(wèn)題。為此，許多科學(xué)家做出了海量研究。張弓[1]設(shè)計(jì)了手持式數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)，是數(shù)據(jù)的采集更為便捷快速，但存在控制精準(zhǔn)度不高的問(wèn)題。對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)，控制方式簡(jiǎn)單、對(duì)于節(jié)點(diǎn)信息量的處理不均勻、難以達(dá)到準(zhǔn)確識(shí)別的效果，降低了數(shù)據(jù)傳輸控制的可靠性。解永生對(duì)便攜式動(dòng)態(tài)心電信號(hào)數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)[2]，具有十分強(qiáng)大的并行計(jì)計(jì)算的能力。便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程進(jìn)行有效控制，可以有效避免數(shù)據(jù)通道擁塞及惡意網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的攻擊，這種方法在為數(shù)據(jù)傳輸控制過(guò)程提供更多的便利的同時(shí)，也存在傳輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)問(wèn)題。為克服傳統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的在控制精度方面的不足，本文設(shè)計(jì)了一種便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)，優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程的傳輸效率的同時(shí)，也降低的數(shù)據(jù)丟包率。闡述了系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及軟件算法實(shí)現(xiàn)流程，并基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了文中系統(tǒng)在控制數(shù)據(jù)丟包率控制及控制精度方面的優(yōu)勢(shì)。

1 便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在網(wǎng)路環(huán)境極度不安全，數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中存在安全隱患，數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)的精度、安全性、以及傳輸效率都會(huì)受到上述原因影響。為此設(shè)計(jì)一種能夠改善這種狀況的系統(tǒng)——便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)，它分為軟件和硬件兩個(gè)部分，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采集器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，完成對(duì)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程的有效控制。器總體結(jié)構(gòu)共有三大部分，通過(guò)便攜式數(shù)據(jù)采集器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后通過(guò)數(shù)據(jù)核心器對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后通過(guò)控制器對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、安全性、以及傳輸效率進(jìn)行控制，返回處理后的數(shù)據(jù)顯示給顯示器。通過(guò)這種核心處理器與控制器對(duì)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程處理，能夠快速識(shí)別和分析出數(shù)據(jù)傳輸?shù)木唧w狀況，其總體結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

圖1 便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

2 應(yīng)用FIFO芯片為核心的數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

便攜式數(shù)據(jù)信號(hào)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)的硬件分為3個(gè)模塊：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示模塊。采集模塊擁有多個(gè)接受點(diǎn)，保證采集數(shù)據(jù)的完成采集，減少數(shù)據(jù)丟失，提高采集效率。應(yīng)用FPGA轉(zhuǎn)換器接口對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后通過(guò)核心處理器對(duì)采集過(guò)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，去除冗余數(shù)據(jù)。最后將處理好的數(shù)據(jù)給DDR2 SDRAM進(jìn)行存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。這種采集、處理與顯示分割獨(dú)立的模式提高了數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)的效率。其系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如2所示。

圖2 數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

采集模塊的節(jié)點(diǎn)傳感器為單總線數(shù)字式傳感器，具有三根外部引腳分別為數(shù)據(jù)輸入、輸出引腳和電源引腳。為保證電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)采集模塊分別采用了外接電源和內(nèi)部寄生電源兩種形式，允許的電壓區(qū)間為1.2～12 V。針對(duì)多通道數(shù)據(jù)并行傳輸?shù)墓收闲盘?hào)特點(diǎn)及節(jié)點(diǎn)傳感器的工作范圍，調(diào)整核心處理模塊中微處理器芯片所需的電壓及電流數(shù)值。對(duì)于采集模塊中電源單元電壓的信號(hào)而言，重點(diǎn)控制和調(diào)整的是電壓變送的范圍及高壓值，需要保持單次電壓輸入的穩(wěn)定性，以保證控制系統(tǒng)信號(hào)采集模塊的正常工作。鑒于電源的輸出信號(hào)穩(wěn)定與否能夠直接決定數(shù)據(jù)控制的精度，因此數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)傳感器的引腳直接與電源的輸出端相連，電壓的輸出值也會(huì)影響電源單元輸出的電流強(qiáng)度和效率，如果模塊通道引腳輸出電流信號(hào)，電流強(qiáng)度的調(diào)節(jié)可以采用增減高精度電阻的方式實(shí)現(xiàn)，電源的處理電路圖，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)采集模塊電源電路示意圖

在處理內(nèi)核應(yīng)用FIFO芯片，充分顯示了FIFO芯片在高速系統(tǒng)中作為數(shù)據(jù)緩存的實(shí)用功能。使數(shù)據(jù)傳輸在容量、寬度、速度方面的提升，同時(shí)將無(wú)線收發(fā)通信技術(shù)和通用微處理器都集成于處理芯片之內(nèi)，射頻芯片的相關(guān)參數(shù)如表1所示。

便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊是整個(gè)硬件系統(tǒng)的核心組成部分，將會(huì)直接影響到對(duì)便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制的性能。由于在控制過(guò)程中集成FIFO芯片的工作頻率較高，通常會(huì)超過(guò)2.6 GHz，因此對(duì)于接口PCB的負(fù)載能力和傳輸能力要求較高，接口的設(shè)計(jì)缺陷會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的管控產(chǎn)生不利影響，造成數(shù)據(jù)傳輸丟失現(xiàn)象的發(fā)生。為了減少對(duì)分布參數(shù)和其他平行節(jié)點(diǎn)的影響，本文基于CC5480的設(shè)計(jì)方案，提高了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他成員節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度的設(shè)計(jì)。而電路系統(tǒng)內(nèi)的全部元器件，包括電感、電容及不同大小的電阻都采用優(yōu)質(zhì)貼片封裝，提高元器件的散熱性能，以保證動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在射頻天線的選擇方面選擇尺寸小、性能有的種類(lèi)，同時(shí)還要考慮到成本和兼容性的因素。

表1 微處理器芯片參數(shù)表

基于云計(jì)算平臺(tái)中的分布模式，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的實(shí)時(shí)傳輸與及時(shí)處理。核心處理模塊中的通信單元在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，采用節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)姆绞?，每一個(gè)通信單元都是一個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)[8]，通信單元周?chē)耐ㄐ殴?jié)點(diǎn)都屬于普通成員節(jié)點(diǎn)。在通信能力方面，簇首節(jié)點(diǎn)的表現(xiàn)更強(qiáng)，這種設(shè)計(jì)理念也決定了核心處理模塊的數(shù)據(jù)控制和信號(hào)傳輸性能[9-10]。負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)的通過(guò)數(shù)據(jù)接收點(diǎn)獲得的信息傳遞到簇首節(jié)點(diǎn)，在由簇首節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)地將采集到到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理模塊。

成員節(jié)點(diǎn)與簇首節(jié)點(diǎn)可以按照不同要求進(jìn)行自身性能和參數(shù)的設(shè)計(jì)與調(diào)整，節(jié)點(diǎn)在不同的工作狀態(tài)下電壓和電流設(shè)計(jì)也略有不同，這種設(shè)計(jì)可以提高射頻天線的數(shù)據(jù)傳輸性能。采集模塊中的通信單元性能主要取決于簇首節(jié)點(diǎn)，除了將數(shù)據(jù)傳輸信息上傳到處理模塊，還兼顧了對(duì)通信單元內(nèi)其他普通節(jié)點(diǎn)的管理，簇首節(jié)點(diǎn)具有遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)收發(fā)的能力，內(nèi)置功率放大器、轉(zhuǎn)換器和交換開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的差分傳輸與低功耗元器件的組網(wǎng)連接。在節(jié)點(diǎn)不同的工作模式下，可以通過(guò)調(diào)整電阻偏離值的方式，設(shè)定系統(tǒng)模塊所需要的工作電流大小，電阻值也能夠與系統(tǒng)模塊的天線電路相匹配，以提高通信控制信號(hào)輸出質(zhì)量。串行通信模塊對(duì)于系統(tǒng)電源質(zhì)量的要求更高，在設(shè)計(jì)中保持電源電壓輸出與電流輸出的穩(wěn)定性，并電流諧波及時(shí)地濾除，以減少對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊和射頻數(shù)據(jù)處理模塊的電磁干擾。采集模塊的電力消耗加大，供電采用20 V電壓供電，此外系統(tǒng)還配備了臨時(shí)電源，以便電源發(fā)生故障時(shí)，能夠保證系統(tǒng)維持一段時(shí)間的正常工作。接口與顯示模塊將信息采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊所獲取的控制信息輸出顯示，以便工作人員能夠及時(shí)地掌握多通道數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)幕緺顟B(tài)，并做好預(yù)防性的維護(hù)措施。

基于云計(jì)算平臺(tái)的分布式結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，云計(jì)算技術(shù)又能夠?yàn)榭刂葡到y(tǒng)提供強(qiáng)大的并行計(jì)算功能，保證設(shè)計(jì)采集模塊與數(shù)據(jù)處理模塊的正常、高效工作。依托于硬件的基礎(chǔ)架構(gòu)，本文在軟件設(shè)計(jì)方面本文系統(tǒng)基于IAR環(huán)境，設(shè)計(jì)了一套完整的便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制軟件設(shè)計(jì)流程。

3 應(yīng)用Ziggbee的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

3.1 數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)軟件流程

IAR是一種嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)軟件工具，自帶系統(tǒng)編程功能，而且還能夠?yàn)椴煌目蛻魧?duì)象提供多樣化的系統(tǒng)人機(jī)交互界面，便捷友好。在系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)協(xié)議方面基于OS的可視化交互理念，構(gòu)建了源于Zigbee的Z-Stack協(xié)議棧，并編制了相關(guān)的數(shù)據(jù)采集、處理、調(diào)用、添加及修改等執(zhí)行程序，系統(tǒng)的總體工作流程圖，如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)流程

便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)首先對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行初始化處理，判斷給MP/MC是否為0，不為零就從void ZM開(kāi)始執(zhí)行程序，為零則按照正常流程基于Z-Stack協(xié)議判斷系統(tǒng)的電壓電流是否符合軟件需求，在檢驗(yàn)系統(tǒng)電源的電壓及電流情況后，對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行初始化處理，最后，調(diào)用控制層文件相關(guān)的程序如下：

osal_start_ZDAapp_inbit++

Int main(void**)

{……

osal_system:// _start

osal_menms(taskEvents**

unit task id=0

void HAL U0CSR index=uaitTx

while (!TXBY……

U0CSR&=

{……

void ZM sendDATE Request sdtadd

start =af pdate

……

在控制算法的選擇方面選用了Top-k動(dòng)態(tài)控制算法。Top-k動(dòng)態(tài)控制算法的主要優(yōu)勢(shì)在于能夠有效控制數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定性，定位追蹤數(shù)據(jù)傳輸中數(shù)據(jù)發(fā)生擁塞或發(fā)生故障的具體位置，并相應(yīng)地感知到位置的變化信息。Top-k動(dòng)態(tài)控制算法基于云計(jì)算平臺(tái)的并行分布式計(jì)算優(yōu)勢(shì)，在數(shù)據(jù)傳輸故障點(diǎn)位置定位方面精度較高，幫助用戶實(shí)時(shí)預(yù)警，快速尋找到數(shù)據(jù)擁塞的準(zhǔn)確位置。此外在針對(duì)惡意攔截?cái)?shù)據(jù)等異常事件的識(shí)別方面，Top-k控制算法為用戶進(jìn)一步的分析與決策提供了數(shù)據(jù)支撐，降低誤判率和識(shí)別誤差。在對(duì)數(shù)據(jù)傳輸控制過(guò)程的控制過(guò)程中，控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)和能效比是一個(gè)重要的衡量指標(biāo)。系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到來(lái)自于外界環(huán)境噪聲等因素的影響，用戶很難獲得精準(zhǔn)的查詢(xún)數(shù)據(jù)和結(jié)果，在實(shí)際的使用過(guò)程中給用戶帶來(lái)較大的不便。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸控制軟件具體實(shí)現(xiàn)

Top-k動(dòng)態(tài)控制算法的基本思想是為實(shí)時(shí)的查詢(xún)結(jié)果集合{a1，a2，......，an}建立相對(duì)應(yīng)的過(guò)濾器集合{F1，F(xiàn)2，......，F(xiàn)n}，當(dāng)節(jié)點(diǎn)逐步超出了過(guò)濾器的半徑范圍之外，簇首節(jié)點(diǎn)就會(huì)向附近的普通節(jié)點(diǎn)發(fā)送相關(guān)的感知信息，以減少不必要的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)。Top-k動(dòng)態(tài)控制算法致力于對(duì)便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性及系統(tǒng)本身的能耗，可以獲取到最為近似的查詢(xún)和控制結(jié)果，以降低通信的復(fù)雜性和網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)。算法根據(jù)近似檢測(cè)期望值的基本內(nèi)涵去感知數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，并以最小的代價(jià)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程的有效控制。設(shè)在t時(shí)刻傳輸數(shù)據(jù)的集合，可以表示為：

St={a1(t),a1(t),......,an(t)}

(1)

集合中感知數(shù)據(jù)的基本排名方式可以定義為γ(xi,St)：

γ(xi,St):|{i|ai(t)≥xi}|

(2)

那么此時(shí)基于Top-k動(dòng)態(tài)控制算法獲取的控制結(jié)果可以表示為T(mén)op(n,St)，滿足如下條件：

(3)

如果簇首節(jié)點(diǎn)的感知范圍沒(méi)有超出過(guò)濾器的最大限度，那么為了節(jié)省節(jié)點(diǎn)的能耗開(kāi)銷(xiāo)不用向普通節(jié)點(diǎn)發(fā)送感知信息，以獲得最低的能耗損耗。為了提高對(duì)多通道數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂凭?，降低過(guò)濾模型Pγ(xi,Fi)的控制失敗概率，在節(jié)點(diǎn)之間信息傳輸中較大的閾值范圍設(shè)定減少了控制失敗的概率，此時(shí)設(shè)定最優(yōu)的過(guò)濾器閾值模型，在節(jié)省節(jié)點(diǎn)能耗的同時(shí)，縮小了信息傳輸閾值的設(shè)定范圍，最小閾值期望表示為：

min∑an(t)·Pγ(xi,Fi)+∑Fn(t)·Pγ(yi,Fi)

(4)

為了更靈活的控制便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸情況，Top-k動(dòng)態(tài)控制算法基于感知數(shù)據(jù)的正向、負(fù)向擾動(dòng)幅值而適度調(diào)整信息傳輸?shù)拈撝捣秶?，及控制失敗的概率。多通道?shù)據(jù)的正負(fù)擾動(dòng)幅值κ+(i)和κ-(i)可以描述為：

(5)

(6)

感知數(shù)據(jù)超出正常閾值范圍的正向擾動(dòng)和負(fù)向擾動(dòng)分別表示為κ+(i)和κ-(i)，那么基于Top-k動(dòng)態(tài)控制算法的數(shù)據(jù)傳輸率表示為：

(7)

采用Top-k算法動(dòng)態(tài)控制多通道數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖录^(guò)程中，模型可以感知到通信節(jié)點(diǎn)部署區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)的擁塞情況，并預(yù)警管理者采取積極的調(diào)度機(jī)制，平衡各通道內(nèi)的數(shù)據(jù)分布。數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)時(shí)可以充分利用云平臺(tái)并行計(jì)算的能力，感知節(jié)點(diǎn)半徑內(nèi)的惡意數(shù)據(jù)和擁塞位置，并采取多跳傳輸?shù)哪Ｊ?，將?shí)時(shí)的解決方案?jìng)鬏數(shù)焦ぷ鞴?jié)點(diǎn)。由于簇首節(jié)點(diǎn)的能耗節(jié)約問(wèn)題是保證控制活動(dòng)的重要環(huán)節(jié)之一，因此需要實(shí)時(shí)注意關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的能耗，降低控制過(guò)程的總體能耗及失敗率。

便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)事件函數(shù)的調(diào)用要根據(jù)時(shí)間順序，調(diào)用函數(shù)還需要與基于STM32的手持式數(shù)據(jù)采集器，并充分利用便攜數(shù)據(jù)采集器的的高效性和多通道的計(jì)算能力，并實(shí)時(shí)更新以保證對(duì)數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制。本文設(shè)計(jì)一種全新的便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)的基礎(chǔ)硬件構(gòu)成和各個(gè)模塊的基本功能，在軟件實(shí)現(xiàn)流程方面基于Top-k動(dòng)態(tài)控制算法提高節(jié)點(diǎn)信息的匹配效率，降低了便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)丟失情況。

4 實(shí)驗(yàn)部分

4.1 測(cè)試環(huán)境與資源配置

便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)的硬件測(cè)試環(huán)境，包括聯(lián)想計(jì)算機(jī)20臺(tái)，CPU為因特爾酷睿i7、運(yùn)行內(nèi)存8 G、機(jī)身存儲(chǔ)1T、操作系統(tǒng)WINDOWS10、開(kāi)發(fā)工具為IAR并基于Z-Stack軟件協(xié)議，仿真環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)資源配置情況，如表2所示。

將動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)進(jìn)行組網(wǎng)測(cè)試并基于Z-Stack協(xié)議確定節(jié)點(diǎn)間的從屬關(guān)系。數(shù)據(jù)采集模塊控制到數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r，并將實(shí)時(shí)運(yùn)行的具體情況傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心。測(cè)試了提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)丟失情況，及對(duì)數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性的情況。

表2 動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)資源配置表

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為驗(yàn)證提出的便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)的性能，將本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的基于線性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行性能對(duì)比。首先將全部的控制節(jié)點(diǎn)更新至sink節(jié)點(diǎn)，觀測(cè)不同閾值范圍內(nèi)及不同節(jié)點(diǎn)數(shù)量規(guī)模下，兩種控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)丟失情況，具體對(duì)比結(jié)果如圖5和圖6所示。

圖5 系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失與節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)關(guān)系

第1組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的是：隨著節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的增加，不同數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)丟失情況。兩種控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初始值相同，當(dāng)閾值增加到45時(shí)本文動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸量最大，數(shù)據(jù)丟失情況最小，而傳統(tǒng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)丟失情況明顯高于本文數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)；隨著閾值范圍的不斷增加，兩種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸量隨之波動(dòng)，但本文系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸量一直高于傳統(tǒng)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸效果一直高于傳統(tǒng)系統(tǒng)，因此可以得出便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中減少數(shù)據(jù)丟失情況有重要作用。

第2組實(shí)驗(yàn)測(cè)試在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)規(guī)模不斷增加的情況下，傳統(tǒng)系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)傳輸效率與本文系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)傳輸效率進(jìn)行對(duì)比。由圖6可知，隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加，本文系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)一值高于傳統(tǒng)系統(tǒng)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)為40時(shí)，文中設(shè)計(jì)的系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)效率最高，受到攔截影響最小；繼續(xù)進(jìn)行5組數(shù)據(jù)傳輸對(duì)比實(shí)驗(yàn)，研究?jī)煞N系統(tǒng)下對(duì)于惡意攔截?cái)?shù)據(jù)的控制準(zhǔn)確率，準(zhǔn)確率的計(jì)算方法為攻擊識(shí)別次數(shù)比上總控制次數(shù)，仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表3所示。

圖6 不同數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸情況

實(shí)驗(yàn)次數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹茰?zhǔn)確率%基于線性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)本文系統(tǒng)192.3298.21293.61100388.2199.23489.1498.54591.2598.63平均值90.9198.92

上文5組實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明文中設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)，在針對(duì)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的冗余數(shù)據(jù)過(guò)多時(shí)，具有較高的準(zhǔn)確率，平均值能夠達(dá)到98.92%，可以有效保證數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的安全性。綜上所述，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)的有效性和實(shí)用性。

5 結(jié)束語(yǔ)

便攜式數(shù)據(jù)采集器主要負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，在整個(gè)傳輸控制系統(tǒng)中起到了橋梁和紐帶的作用。為提高網(wǎng)絡(luò)的綜合負(fù)載能力及數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕壳熬W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息傳輸大都采用傳輸?shù)哪Ｊ?。?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)接口與信息采集系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)接口對(duì)接，依據(jù)數(shù)據(jù)分析處理的要求，對(duì)采集到的原始數(shù)據(jù)降噪及預(yù)處理，并按照一定方式和規(guī)則輸入最終的數(shù)據(jù)處理中心。便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)可以提高網(wǎng)絡(luò)性能、降低網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能耗及網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)，但在數(shù)據(jù)傳輸中以受到惡意網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的攻擊，各通道之間也存在數(shù)據(jù)分配不均衡的現(xiàn)狀。本文設(shè)計(jì)了一種便攜式數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)，詳盡闡述了系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及軟件功能，驗(yàn)證了文中系統(tǒng)的具體作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以有效提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，提高?shù)據(jù)運(yùn)行效率。