停网通知大全11篇

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中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)16-4406-02

Fixed Telephone Communications-based Intelligent Home Network

WU Wei

(China University of Petroleum (East China),Internet and Education Technology Center, Qingdao 266555, China)

Abstract: Based on the fixed telephone network to facilitate the deployment of ADSL and other technologies have inherent advantages in the Home Network's current development environment, you can transfer as the primary way of communication.Home Network, to meet the modern home for remote security monitoring, intelligent control of household appliances, power and other energy saving, as well as the needs of a variety of interactive smart appliances; the same time, the family intelligence network related technology can also be networked as part of property solutionspromotion of reference.

Key words: ADSL; intelligent home network; the internet of things; UPNP

基于固定电话线路的ADSL接入技术是当前电信网络接入的主要方法,而当下流行的家庭智能网络,远程控制和监测是其关键基础功能,必须依赖一种便于部署的主流接入技术。基于固网的ADSL接入方式来部署家庭智能网络,可以很好满足现代家庭对家庭安防,智能控制等的要求,结合RFID技术,还可以实现家庭物联网的简单应用。

1 ADSL宽带接入技术概述

ADSL技术能利用现有的电话线路进行信号传输,其最高速率:下行最大带宽为8Mbps,上行最大带宽为1Mbps。由于现有固话铜线网的用户数目十分庞大,而ADSL能对现有的市话铜线进行充分的利用。因此具有部署方便的特点。

ADSL接入方案在网络拓扑结构上较为先进,每个用户都有单独的一条线路与ADSL局端相连,它的结构可以看作是星型结构,其数据传输带宽是由每一用户独享的。其网络拓扑也决定其安全性,可管理性的优势较为突出。

由于ADSL网络的特点,所以可以基于此作为家庭智能网络到互联网络的接入方法。

2 家庭智能网络概述

家庭智能网络又成为智能家居系统,一般指利用微处理电子技术,来集成或控制家中的电子电器产品或系统,例如:照明灯、咖啡炉、电脑设备、保安系统、暖气及冷气系统、视讯及音响系统等。家庭智能系统主要是以智能网关接收来自相关电子电器产品的讯息后,再以既定的程序发送适当的信息给其它电子电器产品,或根据决策发送提示给用户。随着网络技术有智能家居的普遍应用,网络家电/信息家电的成熟,家庭智能系统逐渐由单纯的家庭自动化产品向智能化网络化发展,用以实现包括家庭安防,远程控制,智能交互在内的高级功能。

3 家庭智能网络组成

家庭智能网络一般来说由三大部分组成:智能网关,通信部分,终端控制器。其组成见图1所示。

智能网关是家庭智能网络核心,其主要功能包括远程控制信令的接收和转发,家庭内各种设备的互联协议转换,各终端状态的收集及智能决策。一般来说,手机或远程PC等设备通过互联网访问家庭中的设备,其实是由智能网关提供的设备映射。也就是说,智能网关是作为唯一的被访问设备,通过此设备,提供了访问其它控制终端的桥梁。

智能网关可以根据家庭面积大小进行级联,由此从在主网关和分网关的说法,在使用UPNP作为互联协议的时候,分网关一般为UPNP Bridge,主要负责非TCP/IP设备的管理,信息收集和转换。

通信部分是智能网络的骨干。一般来说,通信网络包括:网络接入的出入口即ADSL网关,此设备可以包含在智能网关内部实现,也可单独实现;内部网络互联设备,如协议转换器,802.11b/g/n无线AP设备,有线网络线路,蓝牙设备,ZigBee适配器。通信部分作为联通内部网络的神经系统,作为终端设备和智能网关之间沟通的途径。

终端控制器是终端设备的统称,有的设备如PC,智能手机,CE家电设备已经具备网络连接能力和运算能力,其控制器一般是基于UPNP的软件程序;而很多设备,如空调,电饭煲,智能吸尘器等不具备先天的通信能力,则需要一个硬件适配器完成和智能网关之间的通信,并完成对设备的控制功能。

4 智能网关的体系

一个智能家庭网关是一个信息处理系统,连接在网络各节点的设备是组成系统的各单元。控制平台一方面辅助不具备信息化条件的设备实现信息化,即提供信息处理的能力;另一方面又提供统一的信息交换接口及控制规则,从而实现从内部家庭网络到Internet信息的互通。一般来说,通过浏览器+WEB Server+CGI为辅助技术设计并实现家庭网关。

家庭网关类似于一个庞大的计算机系统,所有的家庭设备都连接在上面,受它的集中控制。总体而言,网关要起到三个功能:

1) Internet接入功能,包括路由、NAT(地址转换)等等;

2) 家庭网络中各种通信协议之间的转换,以及家庭网络系统与通用协议之间的转换;

3) 运行家电管理软件,将使用不同通信协议的家用电器都接入到家庭网络中,并统一管理起来;

由此可见,智能网关是家庭网络中物理上和逻辑上的核心。

5 家庭远程安全监控

家庭安防一般有两类要求,一种是将家中的报警信息发送到指定位置,一般是手机或某个网站;另一种是可以远程巡视家庭环境。

此种业务应用中,终端设备为摄像头和各种门窗报警传感器,通过中间协议转换和互联后,统一接到家庭智能网关受其控制。如示意图3所示。

当家人外出,使用遥控器开启安全警戒。此时,如有人通过门窗进入,则相应的门磁,窗磁终端将信号发送到智能网关,智能网关将信号进行“语言―信号”翻译后,发送位于互联网上的实时网关服务器,由其发送到用户手机。

如果家庭成员外出过程中想查看家中的环境,可以通过手机WAP网或专用手机J2ME软件访问家庭媒体网关,此时可以选择性地查看位于不同位置的摄像头画面,从而对家中进行全方位监控。

如果需要查看历史画面,一般需要在智能网关下挂接视频存储设备,智能网关可以根据设置的时段,清晰度对摄像画面进行保存。

6 智能家电控制

家电控制是智能家庭网络的基本功能,手机或远程PC通过对智能网关web页面的访问,可以控制开启,关闭,调节家电的运行状态,比如在下班前提前开启空调对室内进行加温,查看电灯的开关状态或关闭离家时忘记关闭的灯泡等。

将智能网关进行除固网通信外的扩展,比如加装GPRS通信模块或3G通信模块,用户就可以直接通过手机短信方式控制家庭中的终端设备;即使不安装无线通信模块,也可以利用位于Internet上的手机业务网关进行控制。这样就可以通过多种方式实现对家电的控制。

7 家电智能交互

家电智能交互式是家庭智能网络中的最新应用方向。

在此系统中,通过RFID终端适配设备,可以接收各种贴有RFID标签的物体状态。比如,利用RFID技术,家庭智能网关可以动态获取冰箱中食品的保质期状况或保有量,到达一定的设计时限后,可以在用户观看电视,使用家庭PC过程中发送提示信息,也可在用户外出时发送短信进行提醒;通过连接体重计的传感器,可以记录体重变化趋势,从而在用户访问智能网关时给出相应的健康警示。

8 结论

基于固网通信的家庭智能网络,可以以低廉的价格实现智能家居系统,完成对家电设备的控制并实现家庭安防,利用RFID技术,还可以实现家电智能交互。结合实际情况,通过对智能网关扩展不同的通信单元,也可以将系统通过GPRS,3G网络完成连接控制,从而提供了系统的普适性。

参考文献:

[1] 刘伟.宽带综合接入技术[M].北京:科学出版社,2007.

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1 引言

近年来，物联网的迅速发展使得具有网络功能的设备进入家庭，家庭自动化技术得到空前发展，许多重大研究已进入家园自动化领域。文献[1]介绍了一种基于Java的家园自动化系统，其控制中心为一台高端PC机，价格昂贵。文献[2]介绍了一种基于蓝牙技术的家园自动化系统，由一个主控制器和许多蓝牙子控制器组成，众多设备共享单一蓝牙模块导致了访问延迟。文献[3]利用固定电话遥控家庭设备，不具有图形用户界面，给用户操作带来很大的不便。文献[4]介绍的控制器使用了一种手套感应手势来连接系统，手势的不准确将导致系统无法阐释指令，且易导致用户疲劳。

本文介绍的一种家庭智能控制系统能有效地解决以上问题，实现成本低、界面友好及操作便捷。该控制系统运行在HTPC（Home Theater Personal Computer）上，集电视播放、娱乐、信息处理、物联网设备管理和控制于一体，主要分为电视、娱乐、信息处理、物联网设备管理、照明管理、家电控制和安防管理模块，是智能家居系统的核心设备。该系统的优势在于利用原有的家用设备——电视机来实现灵活便捷的智能家居控制，运行在该平台上的虚拟家园结合了真实环境，适用于家庭中的各类成员。

2 系统工作原理

2.1 系统体系结构

该智能控制系统的体系结构如图1所示，系统运行在HTPC上，通过与电视机显示器的连接输出电视信号可实现电视播放；通过IR（红外接收模块）接收来自遥控器的红外指令，实现遥控器对电视机的控制；通过Wi—Fi与网关通信，网关的作用是对来自异构网络的数据进行转发，实现在家庭智能控制系统上对ZigBee终端设备的控制与监测以及对网络状态的查询。

图2中，

①HTPC发送消息到网关请求建立连接，将状态变为Send，等待网关回发消息，如果等候超时则将状态变为Fail；

②网关收到消息后发送确认消息，将状态变为Rev，等待HTPC发送数据；

③HTPC收到网关的确认消息后开始传输数据，最后一个数据包包含Fin标志消息，网关收到该消息后确认数据接收完成，并关闭连接。

家庭智能控制系统被动接受通讯过程主要存在于通知、报警等场景，其过程如图3所示：

图3中，

①网关发送消息到HTPC请求建立连接，如果超时则将状态变为Fail；

②HTPC收到消息后发送确认消息，等待网关发送数据；

③网关发送数据到HTPC。

3 系统设计与实现

3.1 系统硬件结构

该系统硬件主板的选择基于以下几点要求：

（1）为了实现原有的电视视频播放，系统要支持RCA视频输出，为电视机显示器提供视频输入；

（2）为了满足高清电视的市场化需求，系统硬件主板需提供1080P硬解/编码；

（3）为了在应用层实现虚拟仿真现实，要求硬件主板有较好的处理能力，具备足够的存储空间；

（4）为了适合于家庭中的各类成员，系统需具备便捷的可控性和可操作性，该硬件主板要求支持辅助设备的接入，包括耳机、键盘、鼠标等。

图4是该系统的主板硬件结构图[5]，它不仅可以很好地满足家庭智能控制系统对硬件主板的要求，而且具有较低的成本。TCC9301采用ARM11内核，主频600MHz，提供1080P硬解/编码；主板支持1G的NAND闪存，有512MB DDR2的存储空间；主板提供多USB接口，可支持辅助设备的接入。

3.2 功能实现

该系统基于Android操作系统，从高层到低层分别是应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层和Linux核心层，通过Android SDK（Android软件开发包）使用Java作为编程语言来开发应用程序。

由于涉及的模块较多，本文仅介绍物联网部分。该部分主要实现家庭物联网设备与智能控制系统的关联，在该系统平台上的操作可使物联网终端设备产生相应的响应，包括控制终端设备以及提取状态等。主要通过以下几个步骤来建立关联：

（1）程序启动时从网关读取设备配置表，初始化界面；

（2）以向导的方式设置房间信息和设备配置，与硬件设备建立关联；

（3）生成房间—设备配置表并发送到网关。

图5中，左边区域是房间的列表，右边是房间的预览图。预览图分上下两部分，上面是房间和已添加设备的图片，下面是设备列表。设备列表中的信息是预置的，包括不可调光灯、可调光灯、电视、空调等，每个设备从属于一种设备类型，对应一个模块。设备类型分为监测类、控制类。监测类是只读取数据并上报到网关，主要应用于室内安防；控制类是既发送状态数据也接收控制指令，主要应用于家电的智能控制。

同时，该系统通过预设物联网场景实现一键智能控制功能。通过人机界面程序生成多条场景记录的场景表，每条记录代表一个场景，每个场景包含多个触发条件和多个执行命令，程序调用Wi—Fi驱动通过无线网卡向网关发送场景配置表。网关接收场景配置表并保存，根据场景配置表自动判断是否满足触发条件，并发送相应的命令到物联网设备执行，命令分为控制命令和监测命令。设备接收到监测命令后需读取数据再发送回网关，网关根据配置表的设定产生保存、发送到电视机屏幕显示或报警等行为。

4 结束语

本文介绍了一种基于物联网的家庭智能控制系统，该系统将HTPC与家庭原有的电视机结合，构成了易于操作和交互的控制系统；其结合了Wi—Fi技术与ZigBee技术，实现了家电的无线控制。在具体实现过程中，配置表的建立以及与设备的关联是体现其智能化的重点，需要结合实际应用考虑。

参考文献

[1] 李中堂，王波. 基于Jini技术的智能家居系统集成研究[J]. 建筑电气， 2007（12）： 21—24.

[2] 沙爽. 浅析蓝牙技术在智能家居系统中的应用[J]. 世界华商经济年鉴， 2009（4）： 43—45.

[3] 寇艳玲. 基于电话机的家用或办公室遥控器[J]. 集成电路应用， 2000（6）： 41—44.

[4] 任雅祥. 基于手势识别的人机交互发展研究[J]. 计算机工程与设计， 2006，27（7）： 1201—1204.

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中图分类号:TP393 文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2010)09-0084-03

Design of Digital Home Network System Architecture Based on Intelligent Gateway

ZHANG Li-tao

(School of Information Engineering, Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, China)

Abstract: Intelligent gateway-based digital home network system is mainly applied to the management of intelligent gateway, which can achieve the internal network protocol conversion, and QoS(quality of network service)dynamic configuration. The multi-service and multi-port technology of home gateway, triple-net internal network protocol conversion technologies, intelligent routing technology and network data packet filtering technology are achieved based on principles of PLC and UWB technologies, MIPS+Linux system platform of RC32434, multi-SSID VLAN technologies, enhanced X-10 bus technology and VPN technology,.

Keywords: digital home network; multi-service and multi-port technology; intelligent routing; network packet

0 引 言

可以预见,未来几年将是宽带网络发展和家庭网络普及的上升期,随着全球3C(Computer,Communication,Cosumer)的融合趋势,数字家庭网络系统将是计算机、数字家电和移动信息终端通过有线或无线网络的无缝协作。

目前的数字家庭网络,除了PC和家庭网关/路由器以外,又出现了媒体适配器及媒体服务器,这类新设备将许多媒体处理任务从PC中分流出来,构成一种无中心网络结构,如何将家庭控制网、数字数据网和家庭A/V网这三个相互之间异构的网络共同构成家庭高速信息网,以实现网络接入、防盗报警、室内电器自动控制管理、门禁对讲、远程抄表、远程Web监控、视频点播等成为信息技术领域中的一个研究热点。

1 数字家庭网络系统主要研究内容

1.1 数字家庭网络系统的基本功能

数字家庭网络通过家庭网关将公共网络功能和应用延伸到家庭,并以可灵活配置的家庭智能布线系统,连接多种多样的终端设备,提供集成的话音、数据、多媒体、控制和管理等功能,达到信息在家庭内部终端与外部公网及家庭内部终端之间的充分流通和共享。其具备以下功能:

家庭网关可同时连接多个或不同种类的接入技术,如支持ADSL和局域网接入。在系统功能上能够同时处理多种类型的接入网技术和多种类型的网络技术。

家庭网络分为三部分:家庭控制网、数字数据网、家庭A/V网,这三种网络在传输速率、带宽需求、传输介质、安全要求以及QoS(网络服务质量)要求上均有明显差异,因此可以使用多种技术来构建,家庭控制网以采用基于X-10总线协议的PLC电力线载波技术为传输介质;而数字数据网、家庭A/V网以无线为传输介质,采用超宽频UWB技术,以极低功率的信号实现114 Mb/s的传输速率,满足多媒体业务对带宽的需求。

支持射频接入技术,用户通过家庭网关内置的Web Server功能控制高频头选台,并通过多媒体编码器实时捕捉模拟数据流,编码转换为符合数字标准(如MPEG1)的数字媒体流,经WLAN传输到各多媒体播放终端,实现家庭内部各种信息终端的高速信息共享。

家庭网关能桥接接入网QoS和家庭网络的QoS,保障访问的内容不依赖于用以传送内容的硬件和传输机制;通过模块的远程下载功能,灵活地支持最新技术,使得系统很容易升级,以支持未来新兴业务。

通过家庭网关内置的Web Server功能实现远程对各种家用电器设备的控制、调节和监测,并通过SSID和VLAN技术保证用户控制命令和数据的安全性。

家庭网关可通过Intranet VPN接入公司的VPN网关,实现Intranet、远程办公。

1.2 数字家庭网络系统架构设计

以PLC电力线载波技术和UWB无线通信技术为基础,开发基于智能网关的数字家庭网络系统,采用嵌入式家庭网关将家庭数据通信网、家庭A/V网、家庭控制网有机的结合在一起,以标准C和JAVA作为开发平台,采用RC32434作为嵌入式系统核心CPU,应用嵌入式Linux操作系统作为软件开发平台,采用多SSID技术、VLAN技术和VPN技术实现智能路由,并提高QoS品质,通过家庭网关服务器将小区网络信号、射频数字电视信号、电话信号、音视频信号、家电控制信号同时纳入到家庭网络中,实现处理多种类型的接入网技术和多种类型的网络技术。数字家庭网络系统架构系统框图如图1所示。

图1 数字家庭网络系统架构

1.3 嵌入式家庭网关架构框图及分析

家庭网关架构框图(如图2所示)有7个模块:

(1) RC32434 CPU核心模块,是家庭网关最为核心的部分,以Linux操作系统为核心,管理、协调各周边模块。主要实现网络协议转换、智能路由、QoS动态配置、网络安全等功能;

(2) 以太网接口模块是管理多个以太网接入端口,负责实现轻量级TCP/IP协议栈;

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1系统简介

家庭智能控制系统的开发主要基于短信息技术、自动控制技术、计算机技术、数字通信技术及加密技术。该系统利用相关的网络、计算机系统和控制器，以无线网络和有线网络为基本控制指令和数据信息传送方式来实现手机无线遥控和数据传送，并通过专设的短信控制中心和服务中心，来为家庭和小区管理提供全方位的数字化服务。家庭智能控制系统具有手机远程控制、自动报警、呼叫社区服务、物业管理等功能。还可以根据用户群的需要向生活联网服务、智能办公等方向无限扩展。

一般情况下，只要将设备接入Internet／Intranet网，原则上只要实现TCP／IP网络协议就可以了。TCP／IP协议及其应用是一项复杂的系统工程。该协议的建立要经过缜密的设计过程，全套协议实现起来比较复杂。在嵌入式系统中实现该协议有一定的难度。在实际应用中，如果要完全实现该协议，比较合理的方案是直接利用集成的TCP／lP协议芯片将系统中央控制单元和TCP／IP协议处理单元进行分离。

另一方面，也可以对原有的TCP／IP进行精简，而只保留实际应用系统所需要的一些协议，从而使核心芯片既能实现网络的数据传输任务，又可完成对任务的监控。因为，对原有的TCP／IP协议进行精简可大大减轻系统实现的难度，同时也可以提高系统的效率和可靠性。

图1

2系统工作原理

图1所示是一个基于E5122网络协议处理器的家庭网络控制系统的原理框图。图中，以家庭中的三表数据作为采集信号，并将其通过采样保持电路处理以后送入单片机，然后由单片机把数据通过串口送入E5122网络协议处理器中进行打包处理，以将数据打包成TCP／IP协议包，最后再把该数据包通过RTL8019AS以太网控制器发送到以太网上。本系统采用CPLD芯片EPM7128S作为译码和驱动电路。由于家庭用户终端一般对数据交换的速率要求不高（在1MB／s以下），所以可采用一般高速单片机来写入TCP／IP协议，这样既可满足功能要求，又能降低成本，用户也容易接受这样的价格。

3TCP／IP协议解析芯片E5122

E5122是上海精致科技公司研制的飞虹系列网络协议处理器。其外部晶振频率为22．1184MHz，工作电压为5V。可为硬件实现TCP／IP协议提供API接口，并可以I2C协议或RS－232接口方式与用户端进行通信，其通信接口支持带I2C接口的MPU，同时还为不带I2C接口的MPU提供I2C驱动程序。E5122与网络的接口为以太网接口，可通过以太网控制芯片RTL8019连接到以太网。其串行速率最大可达115．2kbps，并可实现真正实时传送。

E5122是完成TCP／IP协议的专用芯片，可用以实现以太网和串口之间的协议转换，该器件只需外接MCU就可为串口设备提供完善的网络通信解决方案。本系统采用的MPU为89C52单片机，而且只需在单片机程序中简单调用API函数即可。图2所示是E5122的结构框图。该设备可做为服务器端，即首次连接网络时，客户机端主动请求连接服务器端作为被动端进行监听，同时接受局域网内联网远端客户的主动查询访问，并将设备信息返回给客户该设备同样也可以作为客户机主动和局域网内或In-ternet上的主机进行通信。E5122芯片外部使用32kBRAM来为以太网进行数据缓冲。它使用256字节（最少为256字节）的串行EEPROM（I2C总线接口）来存储系统参数。用户可通过串口与E5122进行通信，E5122的作用是：完成TCP／IP协议和串口通信协议，同时支持普通串口和用户设备的交互，并可通过外接RTL8019AS控制芯片来实现网络连接。

4硬件电路设计

4．1接口电路

在具体使用中，由于单片机本身的限制，设计时可采用跳线方式将JP引脚接高电平；而用E5122与RTL8019AS的接口来传输网络数据。

当系统初次运行时，E5122会对RTL8019AS进行初始化，同时设置其工作模式以及中断源等。RTL8019AS接收到数据时会触发E5122中断，此时E5122将通过A8～A13和A15来选择RTL8019AS的寄存器地址和存储器地址并控制和实现数据的读取，当有数据通过E5122发送给RTL8019AS时，系统将通过地址线设置RTL8019AS的相应寄存器以进行数据发送。其具体的接口电路如图3所示。

4．2I2C总线数据存储器

I2C总线是INTERINTEGRATEDCIRCUITBUS的缩写，即“内部集成电路总线”。I2C总线是由Philips公司首先提出的串行通讯接口规范，该总线使用串行数据线SDA和串行时钟线SCL来进行主从器件之间的数据传输，接口十分简单。

I2C总线上的数据传输率可达100kbit／s，快速模式下可达400kbit／s。在I2C总线传输中，当SCL为高时，SDA由高变低为开始条件；而当SCL为高时，SDA由低变为高则为停止条件。SDA和SCL都是双向传输线，SDA线上的数据在时钟为高期间必须是稳定的，只有当SCL线上的时钟信号为低时，数据线上的状态才可以改变。输出到SDA线上的每一个字节必须是8位，每次传输的字节不受限制，但每个字节必须有一个应答位。

4．3隔离耦合变压器

设计时应采用11隔离变压器，同时应避免雷电引起的感应电压损坏后级电路。此外，还需完成平衡－不平衡的转换隔离、传输和匹配。

4．4复位与看门狗电路

通过看门狗电路可在程序跑飞或死机时，对系统进行重新置位或复位，以使系统恢复正常运行。其电路如图4所示。该电路采用MAX813L来完成电源复位和看门狗功能。

5应用中应注意的几个技术问题

在实际应用过程中，应注意以下几个问题：

（1）传输速度

在系统中，上位PC机与下位测控设备之间的数据交换速度取决于以太网接口模块的传输速度；而它的传输速度则取决于以太网接口芯片的速度、单片机的处理速度以及和设备交换数据的方式。

测控系统要传送的一般是控制命令和测量数据，且数据量不大模块与测控设备之间可采用RS－232、RS－485、CAN等串口方式进行连接，其通信速率仅几十kb／s或上百kb／s。而以太网接口芯片的速度（10Mb／s）和微处理器的速度远大于串口通信速度。因此，传输速率主要取决于串口的通信速率。

当对传送速率要求很高时（如传送图像），以太网接口模块与测控设备之间就不能再采用串口进行连接，而必须采用并口连接。这时传输速率取决于微处理器的处理速度。建议选用一些高速单片机，如P89C52RX系列或SX系列等。

（2）IP地址

以太网测控系统中的测控设备要通过模块进入以太网，就必须确定自己的IP地址。IP地址的获得有两种方式：一是动态获得IP地址，二是固定分配IP地址。由于E5122不支持RARP反向地址解析协议，故无法获得动态IP地址，只能用固定IP地址。

（3）安全控制

在小型封闭式局域网中进行测控时，安全问题一般不大。但在广域网甚至因特网上进行测控时，安全控制就至关重要。为此，应采用48～128位的用户密码来保护测控设备的安全，以使合法用户可修改、设定自己的密码。这样网络非法用户即使窃取了IP地址，由于没有用户密码，也无法操作设备。

（4）实时性问题

测控系统在很多场合都要强调它的实时性，但以太网不是一个实时系统。它的载波侦听冲突检测（CSMA／CD）通信方式决定了以太网中IP包的传输会有延迟，甚至丢包，这是利用以太网组成分布式测控系统的最大缺点。但是，现在以太网的速度越来越快，在百兆甚至千兆网或一些小型封闭式局域网中，当网络的繁忙程度大为减轻时，IP包几乎没有冲突，因而传输延迟、丢包现象将大大减小，而不会影响测控系统的正常工作。同时在系统的网络层之上，如能增加应答协议，则丢包问题就可基本解决。

（5）连接方式

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房新枝和陈钟林（2000）在其研究中从社会工作的福利、服务、保护和增权，干预和解决问题，分门别类服务与综合服务这三个基本视角对单亲家庭子女的抚养模式进行了分析。屈勇和刘刚（2008）以四川省某乡镇为例，总结了专业社会工作介入农村单亲家庭的三个空间，即单亲家庭面临经济困难却难以获得物质支持、单亲家长面临情感困惑却难以获得情感支持、政府有介入单亲家庭帮扶的意识却欠缺社区支持，并提出了发展单亲家庭互助小组和积极发挥社区作用等专业帮扶策略。

美国俄亥俄州立大学研究家庭科学的副教授克莱尔・坎普-杜什在研究了过去30年（研究跨度为1979年～2009年）采集自全美约5000个家庭（包括4910名母亲和11428名孩子）的信息后发现，只要家庭结构稳定，出生和成长在单亲家庭的孩子在学业成绩、行为表现方面并不比来自双亲家庭的孩子差。研究 称：“我们的研究显示，对许多孩子而言，健康成长的关键在于一个关系稳定的家庭――孩子最好不要经历父母离婚或其他家庭。”

基于以上背景，结合江门义工服务总队开展的两届“护苗行动”――关爱单亲家庭儿童义工服务项目的筹备与实施，我们提出要运用专业家庭社会工作的方法对单亲家庭需求进行指导和分析，构建完善单亲家庭社会支持网络系统，打破学校或家庭单一的教育模式，加强各项资源的整合，最大限度地发挥单亲家庭成员的主体性和潜能，重构良性的单亲家庭亲子关系。

一、社会生态系统下的单亲家庭特点

社会生态系统涉及三个系统：微观系统，指对个体的影响最直接、最频繁，对家庭成员成长和发展最重要的生活场所;中观系统，指个体积极参与的两个或多个微观系统之间的互动关系，比如家庭和学校的关系，单亲儿童在家庭生活和学校生活之间的顺利转换是他们健康成长不可忽视的方面;宏观系统，指对个体有影响但个体不直接参与的系统以及影响个体的思想和行为的社会文化价值系统，一般指组织、社区和社会文化。

因此，在单亲家庭社会支持网络系统的构建和实践过程中，我们没有把单亲儿童独立出来，而是将其作为家庭成员放在家庭环境中考察，同时又把家庭放在更大的社会环境中去理解。我们不仅要关注单亲家庭本身的家庭状况，同时也要考察单亲家庭的生活方式和受教育水平，运用生态视角理解这些家庭成员在互动交流中形成的相互支持关系，运用家庭网络支持系统改善单亲儿童的学习状况和家庭沟通交流状况。

在单亲家庭工作中，我们将焦点放在以下几个方面：促进家庭成员的成长和发展;增强家庭成员适应环境的能力;消除环境中阻碍家庭成员成长和发展的因素;增加社会资源，促使环境更好地满足家庭成员的需要。

二、内外影响力范式与单亲家庭社会支持网络系统的关系

内外影响力范式认为，单亲家庭自身及其环境中生成的各种内部和外部力量促成了他们用某种方式行事，正是这些力量的相互作用产生了特定的行为。“内部”是指个体内在的动机，而“外部”则是所有对个体行为施加影响的外在因素。自身及其环境中的各种力量促成了个体用某种方式行事，正是这些力量的相互作用产生了特定的行为，

如图1。

社会支持网络系统包括正式和非正式两种资源。非正式的资源系统主要包括家庭、朋友、邻居、同事、亲戚等，它能提供物质与精神的帮助，同时还能提供具体的服务和资源。非正式资源系统还常常帮助个体获取和使用正式的社会资源。正式的资源系统分为两种：一种是群团组织，包括工作单位、各种专业团体、群众组织及各种协会等;另一种是社会性资源，它是为适应社会公共生活与活动建立起来的、满足人们短期或特别需要的机构。在单亲家庭中，正式的资源系统属于内外影响力范式中的宏观因素，非正式的资源系统属于中观因素，两者都属于导致行为改变的外部力量。

在单亲家庭社会支持网络系统的构建过程中，我们强调通过外在力量改变其在个人生活中的行为。特别对那些社会网络资源不足或者利用社会网络的能力不足的个体，我们致力于给他们以必要的帮助，帮助他们扩大社会网络资源，提高其利用社会网络的能力。

三、构建单亲家庭社会支持网络系统的可行性

单亲家庭社会支持网络系统的构建和实践从优势视角强调对象的优点，强调单亲家庭成员的能力、价值、兴趣、资源、成就和抱负在满足自己需要和解决问题中的作用;相信他们有优点，有他们内在和外在的资源，能够有效解决因问题而导致的家庭功能失调;人的成长和转变的能力是巨大的，要增强单亲家庭的能力，随时做好改变的准备。

优势视角还特别强调单亲家庭是一种现实存在，是正常的家庭形式。单亲母亲的问题不是单亲母亲个人的问题，而是社会福利不足、社会歧视观念等导致的问题。单亲家长具备应对问题的能力和智慧，而不是纯粹的可怜的弱者。

因此，单亲家庭通过社会支持网络系统资源的开发和运用，加上自身的内在努力，是可以增强家庭功能，改善家庭关系的。

四、以“护苗行动”关爱单亲家庭儿童义工服务项目为蓝本，构建单亲家庭社会支持网络系统

单亲家庭社会支持网络系统的构建和实践主要是通过广东省江门市义工联开展的“护苗行动”――关爱单亲家庭儿童义工服务项目的筹备与实施来实现。单亲家庭的社会支持网络系统中，正式的社会支持网络系统包括市义工联、市义工联弘志义工服务总队、市教育局、五邑大学、市未成年人心理辅导站、台山玉石协会等，这些组织和部门主要为项目提供支援，其中市义工联弘志义工服务总队负责活动策划、招募义工、联系场地和监督评估等;非正式的社会支持网络系统包括义教老师、巾帼义工、心理教师。

因为非正式社会支持网络系统才是项目活动落到实处的一线执行者，我们把重点放在非正式社会支持网络系统的构建上，具体的操作如图2。

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中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)27-6621-02

Application of the Internet of Things in the Intelligent Parking Management System

XI Min

(Anhui Economic Information Center, Hefei 230001, China)

Abstract: Based on RFID，wireless sensor networks, ultrasonic sensors and other technologies of the internet of things proposes intelligent parking management system mode.By the whole process description of the vehicle's entry and exit from the parking.The paper introduces the practical application of parking reservations, parking guidance, parking monitoring and control.

Key words: RFID; wireless sensor networks; ultrasonic sensors; the internet of things; intelligent parking

在物联网的趋势下，各界机构开始讨论如何在物体上增添一些智能化的功能，来创造一些高效、便捷、创新的应用。在此潮流下，物联网的应用范围已遍及交通、环保、城市安全等多个领域，并在医疗、建筑、服装、家庭能源等日常生活环境上出现了一些具体的应用产品。本文将引入物联网和RFID技术等概念，介绍物联网在智能停车场管理系统中的应用。

1 相关概念

1.1 物联网

物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，把物与物、人与物进行智能化连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的新一代互联网络。

1.2 RFID技术

射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。一套完整的RFID系统，是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder)及应用软件系统三个部份所组成, 其工作原理是Reader 发射一特定频率的无线电波能量给Transponder， 用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时 Reader 便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。

2 现状描述

根据使用对象的不同，停车场可以划分为内部停车场和公用停车场两大类：

内部停车场：主要面向固定的车主，一般多用于各单位自用停车场、公寓及住宅小区配套停车场、写字楼及办公楼的地下车库等。这类停车场的特点是使用者固定，禁止外部车使用，使用者对设施使用的时间长，对车场管理的安全性要求严格，在上下班高峰期出入密度较大，对停车场设备的可靠性及处理速度要求较高。

公用停车场：主要为临时性散客提供服务，有收费和免费之分。这类停车场常见于大型公共场所，如车站、机场、体育场馆等地方。车场设施使用者通常是临时一次性使用者，数量多、时间短。要求车场管理系统运营成本低廉，使用简便，设备牢固可靠，可满足收费等商业处理要求。

多数情况下，停车场即是内部停车场也是公用停车场，因此，进出停车场的车辆可分为两类：固定用户和临时用户。

3 系统工作流程

一次完整的停车过程应包括入场、车位引导、停车入位、出位、出场等几个步骤，以下分别介绍。

3.1 入场

针对两种类型的入场车辆（固定用户、临时用户），物联网的技术可广泛应用于入场环节。

固定用户的车辆入场：车主进入停车场前可通过智能手机浏览车位的使用情况，同时通过车位管理系统预约车位（预约车位30分钟内有效），预约完成后，管理系统自动规划最优的车位引导路线。车辆进入闸口前，设在车道下的车辆感应线圈检测到车辆的到来，将有车信号传送给入口控制器，入口控制器获取车辆到来的信号后，向相关设备发出指令，启动摄像系统和车辆识别系统，摄像系统记录车辆的牌照信息、颜色信息、车型信息等；车辆识别系统，通过读卡器与车辆射频卡(RFID标签)之间建立起信息交换系统，射频卡向读卡器发送卡信息，读卡器判断射频卡的合法性和时间有效性，如有效则获取射频卡的ID号，并将ID号与摄像系统采集的图像数据送至数据处理中心进行比对，确定车辆和射频卡的合法性，打开闸口。（见图1车辆入场示意图）

临时用户的车辆入场：车辆进入闸口前，入口控制器启动摄像系统，记录车辆相关信息，语音提示设备提示用户按动取卡按钮，入口控制器检测到取卡信号后，通过串口给发卡机发送发卡命令。发卡机接到命令后，发出一张临时用户卡，刚才系统所获取的信息即与此卡的ID号对应，同时语音提示器提示用户取走临时卡。如果用户在规定时间内不取卡，发卡机将自动吞回用户卡，入口控制器取消此次入场操作。用户取走卡后，发卡机发出用户己取走卡的信号给入口控制器，入口控制器打开闸口。

3.2 车位引导

固定用户的车位引导：车辆进入闸口后，车主通过手机上的车位引导系统，进入车位，也可利用停车场内部电子显示屏进行引导。

临时用户的车位引导：临时用户的车辆进入闸口后，入口控制器将车辆的相关信息传送至数据处理中心，处理中心与车位引导系统进行交互，引导系统根据车型等具体信息，反馈可供临时停车的车位信息，通过语音设备告知临时用户可用车位，同时在电子显示屏显示车位引导路线，引导车辆驶向车位。

3.3 车辆入位

每个车位正上方安装一个集成了超声波车位探测和射频读卡功能的车位检测器装置。超声波车位探测，用来检测车位是否被占用，探测器采用超声波测距原理，能可靠检测车辆是否在停车位上，避免了红外、微波等检测方式容易受外部环境变化或干扰而造成误报的问题，通过由上而下发出超声波，分析汽车或地面的反射波，精确测出每个车位的停车情况。射频读卡用于读取停入车位的车辆具体信息，同时发送相关数据到处理中心，告知系统车位具体使用情况。车位检测器集成无线通信模块，利用无线网络传输数据，节约布线成本。（见图2 车位检测网络拓扑）

3.4 车辆出位

车辆驶出车位时，超声波探测器检测到车辆驶离，射频读卡器传送模块将车辆驶离车位时间等相关信息传送至数据处理中心。

3.5 车辆出场

车辆到达出口闸口时，摄像系统记录车辆影像数据，读卡器读取车辆RFID卡，数据处理中心进行比对，确认车辆合法性，同时记录车辆驶离车位时间的信息并存档，如车辆为固定用户则打开闸口放行，如车辆为临时用户，则计费系统自动计算停车费用，在电子显示屏显示，临时用户缴纳费用并退还临时停车卡后，打开闸口放行。

4 结束语

无线传感器网络技术和RFID技术作为近年新兴的检测和识别技术，在智能感知中得到快速的发展。基于物联网的停车场智能管理系统可实现停车预约、车辆引导、车辆自动识别和信息化管理，提高车辆的通行效率、车位的使用效率，具有运行可靠、实时性强、布线少、能耗低和可扩展性强等特点。系统突破了传统的停车场管理模式，方便管理人员进行调度，减轻管理人员劳动强度，是未来停车场管理的发展方向。

参考文献：

[1] 杭佳闻,刘锦高.基于RFID的公交车信息管理系统的设计[J].仪器仪表用户,2007.6(12):5-23.

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经广西壮族自治区食品药品监管局核查，广西平南制药厂未生产过该批号的“糖脂宁胶囊”，致人死亡的药品为假冒产品。经新疆维吾尔自治区药品检验所检验，该药品中非法添加了化学物质“格列苯脲”。

当天，国家食品药品监管局已经责成各省、自治区、直辖市食品药品监管局彻查假“糖脂宁胶囊”的源头和流向。

为了维护患者的生命安全和身体健康，卫生部要求各级卫生行政部门和医疗机构立即对标识为“广西平南制药厂”的“糖脂宁胶囊”做好登记工作，并报送当地药品检验机构检验，确定药品合格后方可继续使用。要采取有效形式提醒就诊患者，停止使用标识为“广西平南制药厂”批号的“糖脂宁胶囊”，并及时向当地食品药品监管部门举报。

新疆公安、工商、药监等部门立即对该批次药品在全疆范围内进行紧急查控，施行日报制度，全力查缴回收该批次“糖脂宁胶囊”。截至2月9日晚，新疆全区共购进假“糖脂宁胶囊”14400瓶，自治区药监部门已查控10741瓶，其中从患者手中追回3607瓶。

2月1日，国家食品药品监管局已派出工作组赴新疆对假药“糖脂宁胶囊”案件进行督办。国家食品药品监管局已责成新疆维吾尔自治区食品药品监管局紧密配合，控制问题药品，做好协查工作，配合警方查清假药的来源和销售网络。新疆维吾尔自治区公安机关已经拘捕销售假药人员4人。

人民日报乌鲁木齐2月3日讯，记者从新疆维吾尔自治区食品药品监管局获悉：标识为“广西平南制药厂”的“糖脂宁胶囊”，已致新疆9名患者出现不良反应，其中4人被收治。

据了解，已初步查明该药系一叶姓男子以“中国慢性病康复协会”的名义通过举办讲座、免费检测血糖，暗地里销售。案发后，新疆喀什地区相关部门已对犯罪嫌疑人所注册的企业资金进行查封、冻结账号，并掌握、查明了药品的储存、销售、流向、来源等情况。

2月1日，四川省食品药品监督管理局接绵阳江油市一民众举报后，迅速赶赴现场进行调查核实，确定其购买并服用的正是国家药监部门明令撤查的假“糖脂宁胶囊”(生产批号081101)，截至2月3日下午16时，该省共查获标识为“广西平南制药厂”(生产批号081101)生产的假药“糖脂宁胶囊”185瓶。其中，已经售出使用118瓶，库存和追回的假药67瓶，目前尚未接到患者因服用假药“糖脂宁胶囊”而造成不良伤害的报告。

根据群众举报，沈阳市食品药品监督管理局出动精干的执法人员，对疑是批号为081101的“糖脂宁胶囊”及时进行排查，发现售假者通过在社区讲解健康知识的方式向某家药房兜售此类假药，涉嫌销售假冒“糖脂宁胶囊”的王鹏已被公安机关刑事拘留。

经查，王鹏的上线为李冬（辽宁省朝阳人，此人涉嫌新疆喀什地区两名患者使用假冒“糖脂宁胶囊”致死案），王鹏系李冬聘用的业务员，负责药品销售。

2月5日，公安部发出B级通缉令，部署全国公安机关全力抓捕销售“糖脂宁胶囊”假药案在逃的主要犯罪嫌疑人李冬。2月7日，李冬已被辽宁警方抓获。

经与广西壮族自治区食品药品监管局核查证实，犯罪嫌疑人李冬与广西平南制药厂签有总经销协议书，属合法药品生产企业的合法购销关系。

据了解，新疆喀什、阿克苏两地售假人员都是通过网络和电话与李冬取得联系，他们将购药款打入李冬账户，然后由李冬将假药分别从辽宁朝阳发到喀什、阿克苏两地。

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随着计算网络技术的飞速发展，拥有两台以上台式机或笔记本电脑的家庭逐渐增多，网络的普及，以及联通光纤宽带的迅猛发展，很多家庭是由原先的ADSL宽带改为光纤宽带。有许多老联通用户使用的是联通公司提供的AD版网关，在改为光纤宽带后，原先的网关不能使用了，因此联通公司又给客户提供了一批光纤宽带版家庭专用版网关。这种网关跟普通联通网关设置方法有些不一样。本文详细介绍联通家用无线网关的一般功能及其设置方法，为家庭用户安全使用无线网关提供参考。

1 网关的连接

1.1 线路及电源连接

把光纤网线直接连接在路由器上，并且需要连接无线路由器的特殊的一个WAN端口上，另外还有其他四核LAN端口则用户于连接电脑。我们看到的一根灰色网线为从外边网络商那接到家里的光纤网线。把网线一端连到电脑网卡上另外一端连接无线路由器的四核LAN端口中的任意一个即可。光纤路由器的安装到这里就基本结束了，接下来我们就要进行光纤无线路由器设置了，在设置之前，我们首先要先了解路由器的IP默认登录地址以及网络商提供给我们的上网账号与密码。

1.2 联通网关的设置

根据联通网关1、首先说说路由器的IP地址，这个不同的路由器默认登录的地址可能不同，绝大多数均是192.168.1.1，而路由器登录用户密码与密码通常为admin，具体大家请看您无线路由器底部的标注。（HG310网关的用户名：cuadmin）（密码：/nW7%A%5m）。再来说说，商家给我们提供的宽带账号密码问题，笔者拉的是10M联通光纤网络，去的是营业厅办理的，在申请的时候，网络商会给你上网账号与密码，如果没有的，请连接当地宽带网络运行商。选择INTERNET连接点新增。模式选项点ROTE（路由），选择PPPOE，选择INTERNET连接点新增。模式选项点ROTE（路由），选择PPPOE，填通公司提供的光纤宽带上网用户名和密码之后按下面的保存应用。网关地址：11.4.248.1 DNS 服务器：202.98.0.68 备用 DNS服务器：202.98.5.68

1.3 设置网络环境

用户进通网关的设置界面后就可以看到有无线状态WLAN配置。在SSID项目下选择启用无线启用WMF。在安全设置栏目中输入无线网关的共享密钥。接着按下面的保存应用。

联通网关管理员用户名及密码已经很复杂了，这里就不用再改为别的了。访问联通网关通过两个用户名来控制： cuadmin和user。

用户名"cuadmin"可以不受限制地浏览和修改联通网关。

用户名"user"可以访问联通网关，浏览配置和统计表。

2 无线客户端接入方法

联通网关设置完成以后，如果有手机或笔记本电脑需要无线连接网络时，只要在客户端搜索到对应的网关名称后输入无线密钥即可上网。如果是有线上网，不需要对计算机进行设置，只需将计算机连接到联通网关的LAN 任意一接口，即可上网。联通家庭光纤宽带管理后台如图1-1所示：

3 联通网关常见故障现象及排除

联通网关指示灯都正常，数据收发灯也接收和发送数据，这时就是上不去网，打不开网页。遇到这种情况可先把整个电源关掉，再过十几分钟开开电源就可上网了。也可以给网络提供商联通公司客服打电话让他们把家里上网的宽带账号清一下链接即可。这种障碍基本都是联通网关长时间开机引起的软故障。联通光纤家庭故障排除及安全管理页面如图1-2所示：

作者简介

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当今社会逐渐入网络时代，因特网已成为重要的基础信息设施。目前，大部分网络终端仍以PC的形式出现，但是从计算机应用普及的情况看，嵌入式系统更为普及，过去大量的浩如烟海的8位/16位单片机的嵌入式设备，已经到了享受网络方便的时候了。近来的统计证明：PC机CPU的产量仅是MCU产量的1/100，并且由于MCU的成本低廉，应用非常普及。在工业测控、智能仪器、智能家庭领域，MCU应用系统已无处不在。在这些场合中，以MCU为核心的设备同样也需要解决接入因特网的问题。本文在分析嵌入式系统与常规计算机系统研发不同点的基础上，介绍一种新型家庭智能系统。

1 家庭智能系统的体系结构

家庭智能系统体系结构的总体框图如图1所示。从大的方面看，家庭智能系统可由三部分组成：家庭自动化外部接口模块、家庭自动化图像模块、家庭智能化内部无线收发与控制模块。未来的家庭中，多件家用电器与各种报警器将组成一个家庭的内部网，并通过内部网的网关接入因特网。一方面，内部网中的家电可以通过网关访问因特网上资源。如网络电视机每天早晨自动访问用户喜欢的某个电视台的网站，自动下载晚上的节目表。另一方面，用户可以在因特网任务一点通过浏览器对家里的家用电器与报警器进行远程控制。如用户出门在外，可以在外地上网，通过浏览器，启动家里的摄像机实时监察家里的安全。家庭自动化内部无线网模块要由消息处理模块和基于工频的无线收模块（NRF401）构成。它将成为Internet网的发展沃土，顺应“网络服务”向“网络应用”扩展的大潮。本文主要介绍嵌入式网关，以及如何在远程访问具有静态或动态IP地址嵌入式网关的技术。

2 嵌入式网关

目前，国内外嵌入式网关的设计有二种方案：第一种方案，是基于软件来实现TCP/IP协议栈；第二种是直接利用TCP/IP协议栈芯片。本文介绍的嵌入式网关采用第二种方案，它由W3100A、RTL8201、MCU组成，如图2所示。

图2中，DLC为数据链路控制，MAC为媒体访问控制，IP为网际协议，ICMP为因特网控制报文协议，TCP为传输控制协议，UDP为用户数据摄协议，DPRAM为双端口存储器。

第一种方案在大批量生产时，具有成本低的优点，因为用软件设计的TCP/IP协议栈，是一次投交多次使用；但开始投次比较大且设计复杂，因为需要实时操作系统的支持，而第二种方案，尽管在大指生产时成本高，因为每个智能设备都要嵌入TCP/IP协议栈芯片；但是在非大批量生产时具有投次比较大，设计简单、灵活的特点，因为不需要实时操作系统的支持。本文采用的TCP/IP协议栈芯片是W3100A.它有如下特点：首先，它自带TCP/IP协议栈（如TCP、UDP、Ipver.4、ICMP、ARP、DLC、MAC协议）；其次，它能同时支持四个独立的连接通道，具有高速传输速率（如网关的MCU用Atmel 8951，那么网关的传输速率是200b/s；若用Intel386，那么网关的传输速率是3Mb/s）同时，它具有与MCU和物理层电路接口。从图2可以看到；W3100A除了具有上述特点外，还提供了Socket应用程序编程接口，为那种需要进行因特网连接的智能设备，提供了一种简便、廉价、高效的方案，只要将W3100嵌入智能设备就可以了。这样，大大减少了软件研发费用，减轻了MCU的工作量，同时便利该产品具有竞争力，并符合嵌入式系统设计原则：①价格。由于嵌入式设备对价格非常敏感，通常要求价廉质优，故在设计产品时，在满足功能要求的情况下尽量降低成本。②环境。在功能要求满足的同时，要考虑到该产品在恶劣环境下，能否正常工作，比如温度、电源功耗等等。③使用。用户在使用时，操作应尽量简单。

RTL8201是单口10/100Mb/s以太网收发器，超低耗和少于180mA/3.3V操作电压，支持全双工和半双工操作，提供一个LED显示器指示一个网络回环存在。由于上述的优点，该嵌入式网关可以用在IP电话、网络MP3、网络相机和工业控制总线上。图3是嵌入式网关的原理图。

3 软件设计思想

为了适应分组到达的随机性，系统必须具有能够从网络接口读取分组的能力，故本系统采用“软件中断”的机制。当一个分组到达时，产生一个硬件中断，设备驱动程序接收分组重置接口设备。在中断返回之前，设备驱动程序会通知硬件安排下一个较低优先级的中断；在此次硬件中断结束后，低优先级的中断会继续执行。下面结合“软件中断”的机制、动态主机配置协议（DHCP）和域名系统（DNS），来说明如何在远程访问具有静态或动态IP地址嵌入式网关的技术（主要说明如何在远程访问具有动态IP地址嵌入式网关的技术）。在介绍该技术前，先介绍几个概念。

    （1）DHCP原理

当一台设置为自动获取IP地址的计算机在登录网络时，会向网络上发送“租”一个IP地址的请求，专门负责提供IP地址的DHCP服务器回应这个请求，为这台计算机提供一个空闲的IP地址。DHCP的主要用途是：通过服务器的伺服进程协助来控管各个主机（执行中的用户端）上不可缺少的网络连线参数。

(2)DNS

DNS（Domain Name System，域名系统）是一种组织成域层次结构的计算机和网络服务命名系统，用于TCP/IP网络。它主要是通过用户亲切而友好的名称代替枯燥而难记的IP地址，以定位相应的计算机和相应服务。DNS就是完成在名称和IP地址之间的映射。对于动态分配IP，做一个DHCP程序来绑定用户网关的MAC地址和IP地址，然后再根据不同IP设定权限，防止IP地址盗用。

（3）HTTP协议的作用原理

WWW是以Internet作为传输媒介的一个应用系统，WWW网上最基本的传输单位是Web网络。WWW的工作基于客户机/服务器计算模型，由Web浏览器（客户机）和Web服务器（服务器）构成，两者之间采用超文本传送协议（HTTP）进行通信。HTTP协议是基础TCP/IP协议之上的协议，是Web浏览器来Web服务器之间的应用层协议，是通用的、无状态的、面向对象的协议。

图4 基于嵌入式网关的服务器与远程浏览器的请求与应答示意图

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中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）06-0014-02

0 引 言

随着经济的发展，中国的汽车保有量在飞速增长。城市停车场作为城市静态交通的重要组成部分，停车效率低、车位资源利用率低等停车问题越来越突出。提高车位利用率和周转率，提升整体停车效率，对于整个城市交通的发展和市民生活质量的提高，都具有重要意义。

传统停车场多采用IC卡管理模式，在入口处由人工发放一张IC卡，出口处人工收取，计算停车费用后现金结算。对于长期固定客户，会发放一张月卡，出入口刷卡通行，由于是近距离IC卡，出入口需要停车刷卡才能通行。因此，传统停车场主要存在如下问题：

（1） 出入口效率低

传统的人工IC卡模式效率低下，出入口都需要进行人工的收发卡和现金收费，无法做到不停车通行。即使是月卡用户，出入口也需要停车刷卡才能通行。

（2） 资源分配失衡

各个停车场信息各自孤立，往往有些停车场的车位已满还频频有车在外面排队，而周边很近的停车场却有大量车位。信息的孤立造成资源分配失衡，无法有效利用车位资源。

（3） 费用监管问题

采用临时发卡的模式需要使用现金支持，无法完成非现金自动支付，费用没有有效的监管措施，流失严重。

（4） 一卡多车

对于月卡用户，由于没有有效的车卡比对措施，经常存在一卡多车现象，即多个车辆使用一张卡错时停车，造成停车场的费用流失。

本文设计了一种基于射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）的城市联网智能停车系统，采用RFID技术可以通过无线电信号远程识别对应目标并进行读写操作，无需建立视觉或机械接触。在本系统中利用标签和车辆的绑定实现车辆身份识别，完成车辆的出入口鉴权、自动收费等管理功能，可以有效地解决传统停车场存在的问题。

1 智能停车系统总体架构设计

基于RFID技术的城市联网智能停车系统主要由车道子系统、站级子系统、应用服务子系统组成。其系统架构如图1所示。

1.1 车道子系统

车道子系统即停车场的各个出入口车道系统，主要包括RFID读写器、自动栏杆、LED显示设备、声光报警设备和工控机等终端设备。

当车辆驶入入口车道时，地感线圈会检测到有车经过，车道软件会控制读写器进行读取操作。读写器读取车辆标签上的车辆信息，进行权限判定，如果为合法车辆，则控制自动栏杆抬起，放行车辆。当车辆驶入出口车道时，地感线圈检测到有车经过，控制读写器进行读取操作。读写器读取车辆信息后，向站级子系统查询入口时间及费率，计算通行费用并在LED显示设备上显示，同时通过站级子系统向应用服务子系统进行扣费申请，申请成功后控制自动栏杆抬起，放行车辆。

1.2 站级子系统和应用服务子系统

站级子系统负责对单个停车场的各个出入口车道系统进行管理，汇总各车道车辆出入情况及收费情况，统一和应用服务子系统进行通信。

应用服务子系统负责管理城市内所有单个停车场的站级子系统，对整个城市的车位资源情况进行统计及，同时可以针对不同用户进行停车场费率的调整及费用的切分，并提供车位预订等增值服务。

1.3 系统整体功能

本系统的整体功能主要有不停车通行功能、自动缴费功能、分时停车功能和信息服务功能。

不停车通行功能采用远距离读卡技术，在进入和离开停车场时，系统可以远程检测车辆身份，完成车辆鉴权和收费等功能，使车辆在出入停车场时实现不停车通行功能，提高通行效率，减少人工处理压力，同时提升了用户感受。

自动缴费功能，通过车卡和信用卡的绑定，系统用户在缴费时可以自动通过系统进行后台缴费，无需现金交易，并可支持多种费率及优惠活动的处理。

分时停车功能，系统可以实现停车场的分时停车功能，使一些企业、小区等停车场在空闲时开放对外停车功能，有效利用城市的停车资源。

信息服务功能，系统可以提供停车场信息、车位信息查询等功能，对于一些重要停车场，还可以提供车位预订服务，提升城市整体停车效率，使城市停车场资源能够进行更加有效的利用。

2 智能停车系统关键技术

本智能停车系统的关键技术首先是车卡匹配技术。在传统的IC卡停车场系统中，无法做到车卡匹配，多车共用一卡的现象时有发生。在本系统中，车辆标签采用具有防撕功能的纸质标签，安装到车辆上后，如果进行暴力拆卸，即会损坏标签，使标签无法在其他车辆上使用。能够做到车卡的一一对应，有效减少费用流失。

其次是精确覆盖技术。如果对RFID停车场系统的覆盖范围不进行精确控制，容易造成误读场外车辆，跟车干扰读取等问题。本系统为了做到覆盖范围的精确控制，采用了如下方案：

一是应用专用天线。系统采用停车场专用天线，水平波瓣角控制在30°以内，在部署角度和功率设置的配合下，覆盖范围基本可以控制在长度3～5 m，水平3.5 m左右的椭圆形区域，非常适合停车场应用。

二是采用地感触发技术。当车辆驶入或驶离停车场时，地感检测到有车需要处理才会触发读写器进行读取操作，有效减少了误读的发生。

三是域值过滤技术。可通过使用反向功率域值过滤技术来有效减少临界区域，对覆盖边界进行精确控制。

四是标签设计技术。普通的射频标签粘贴到玻璃上后，会由于玻璃影响产生频偏，影响识读性能，本系统采用针对汽车玻璃设计的专用玻璃标签，粘贴后识别性能不受影响，满足系统识读需求。

3 结 语

随着城市生活水平的逐步提高，车辆的普及程度越来越高，停车难的问题会越来越严重，城市有限的停车资源正在面临日益严重的挑战，如何提高城市停车的效率，使停车资源得到充分利用，是每个城市都需要解决的问题。本文设计并实现的基于RFID技术的城市智能停车联网系统，在微观层面上，可以解决停车场的不停车通行问题，有效提高停车效率；在宏观层面上，可以有效利用城市停车资源，整体提升城市停车效率。

参 考 文 献

[1] FINKENZELLER K.射频识别技术[M].吴晓峰，陈大才，译.北京：电子工业出版社，2006.

[2] 郭稳涛，何怡刚.基于RFID的智能停车场管理系统的研究与设计[J].自动化技术与应用，2010，29（6）：60-64.

[3] 刘勃，宋庆恒，胡三庆.基于RFID的停车场智能管理系统[J].计算机与数字工程，2008（5）：158-160.

[4] 席旻.物联网在智能停车场管理系统的应用[J].电脑知识与技术，2011（27）：71-72.

[5] 莫少尧，李云飞.基于物联网的城市停车位管理系统[J].单片机与嵌入式系统应用，2011（5）：11-13.

[6] 杨清娜，李宥谋，葛茂.智能停车场管理系统的设计与实现[J].物联网技术，2011（1）：72-75.

[7] 陈广.基于RFID技术的机动车辆监控系统的架构[J].浙江工业大学学报，2007（4）：370-374.

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中图分类号 TD353 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）122-0199-01

1 锚杆与锚索联合支护的概念

锚杆与锚索联合支护是煤巷巷道掘进过程中的一种主要支护形式，可以与钢带、金属网联合使用。合理选择锚杆参数及支护形式，是安全、科学、经济的要求，能起到提高支护质量和矿山效益、降低成本的作用。锚杆与锚索联合支护是通过围岩内部发挥其支护作用，其实就是变巷道被动支护为主动支护，提高巷道围岩的自身承载力。

2 分析锚杆与锚索联合支护

锚索是采用有一定弯曲柔性的钢绞线通过预先钻出的钻孔以一定的方式锚固在围岩深部，外露端通过预张拉压紧托盘对围岩进行加固补强的一种手段。其特点是锚固深度大、承载能力高、可施加较大的预紧力，因而可获得比较理想的支护效果。单根锚杆锚索加固岩体形成锚杆锚索周围应力包，只要锚杆锚索间距、排距适当时，同时在群锚的作用下，应力相互叠加，形成岩体内承载圈加固带。根据岩石硬度、完整性、岩体节理情况、地应力、服务年限及是否受动压影响等因素，而确定锚杆锚索支护形式。由于伪顶性脆、易碎，直接顶坚实，最常用的是锚杆与锚索、网的联合支护形式。锚杆与锚索、钢带抗弯强度小易贴顶承受载荷小，顶板平整时常用锚杆加固伪顶，锚杆与锚索加固直接顶，锚杆与钢带则能承受较大载荷。若顶板完整性好，分层厚度又大，应该使用锚杆与锚索联合支护，利用锚索钢绞线较长的特点，在围岩上部形成一个能防止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道支护的稳定性。

3 锚杆与锚索联合支护的应用

童亭矿7216综采工作面位于82下采区，7煤层属于典型的三软两高煤层，开采深度达到670 m。煤层厚度平均为2.13 m，直接顶厚1.5 m-2.5 m，为灰黑色致密状泥岩，老顶厚4.5-8m，为灰白色，硅质胶结，块状，中厚层粉砂岩，中间夹细砂，下部裂隙发育充填含方解石脉。直接底0.5 m-2.0 m，为灰黑色炭质泥岩，老底8.8 m-10.9 m，为砂泥岩互层。由于埋深大和构造地应力影响，表现出高应力特点。采用普通支护不久就严重变形、破坏，极大的影响了采掘接替，7216机巷设计宽4.2 m、净中高2.8 m，采用锚带网索支护。

3.1 顶板锚杆

顶板采用挂5孔4.0 m长M4钢带，打5根φ22-L2400 mm高强锚杆配合8#铁丝编织的菱形金属网支护，锚杆间排距800 mm±100 mm。

3.2 锚索

每隔3排钢带补打2根预应力锚索补强支护，锚索居中布置，间距1.2 m，排距2.4 m。锚索采用Φ15.24 mm×5300 mm钢绞线。

3.3 帮锚杆

上帮采用挂3.0 m，下帮采用挂2.4 m长M4钢带，打φ20-L2000 mm高强锚杆配合10#铁丝编织的菱形金属网支护，锚杆间距700 mm，排距800 mm±100 mm。

4 锚杆、锚索安装质量要求

每根锚杆用2卷Z2460树脂锚固剂加长锚固，顶板锚杆螺母拧紧力矩≮300N.m，锚固力≮80KN；岩帮锚杆螺母拧紧力矩≮300N.m，锚固力≮80KN；煤帮锚杆螺母拧紧力矩≮200N.m，锚固力≮60KN；每根锚索用1卷K2460，2卷Z2460锚固剂锚固，凝固1小时后，用张拉仪上紧，锚索预紧力80～100KN，锚固力≮200KN。

锚杆与巷道轮廓线垂直，夹角≮75°，煤巷顶板靠两帮的锚杆，与顶板法线夹角呈10°，托盘紧贴岩面。局部掉落导致锚杆外露过长或托盘远离岩面，要垫上木托盘。锚杆丝纹外露10～40mm，锚杆眼深误差0～+30 mm。钢带、金属网紧贴岩面，钢带调斜≯100 mm，金属网连网压茬≮100 mm，未接触部位必须锲紧垫实。锚索外露长度不大于350 mm，不小于150 mm，过长的锚索要及时剪断并加护套。

最下一排帮锚杆距底板不超过300 mm，软岩或高地压巷道应沿底施工最下一排锚杆。

锚杆安装必须做到“三径匹配”，即锚杆钻孔φ28 mm，锚杆φ22 mm，树脂卷φ24 mm。

5 结论

1）实践表明锚杆、锚索、金属网、M钢带等构件组合形成悬吊作用、组合梁作用和加固作用，使被锚固岩层形成一个整体承载结构，改变了上部岩层受力状态，提高了岩层自身承载能力，有效地控制巷道围岩的早期离层，减少巷道围岩变形，提高了巷道支护的可靠性。

2）在巷道过断层期间，顶板破碎，为防止顶板离层，在巷中需打设一排木点柱，增加顶板稳定性。

3）遇断层、破碎带，及时采取加强支护措施，即缩小锚杆排距为0.7 m，锚索排距为1.4 m，特殊情况下锚索代替锚杆。当锚杆、锚索不能满足支护要求时采取架棚支护措施。

4）通过分析比较支护效果，以及具体施工实践表明，采用锚杆与锚索联合支护技术，可以加快施工进度，并可以有效的控制巷道顶板围岩的下沉量，避免巷道前掘后修，能达到预期的支护效果和目的。

5）锚杆与锚索联合支护技术有支护效果好、施工快捷、支护成本低、工人劳动强度低、安全可靠性高和作业环境好等特点，是一种积极主动的支护方式，应该大力推广和广泛应用。

参考文献

[1]何满潮.中国煤矿锚杆支护理论与实践[J].科学出版社，2004.

[2]康红普.煤巷锚杆支护理论与成套技术[J].煤炭工业出版社，2007.