基于粒子濾波的物聯(lián)網(wǎng)通信終端信息智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

戴詠梅

(南京大學(xué) 招標(biāo)辦公室，南京 210046)

0 引言

當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)終端信息安全與否受到了用戶密切關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正逐漸融入人們生活，智能網(wǎng)絡(luò)概念恰好符合網(wǎng)絡(luò)終端信息安全監(jiān)測(cè)發(fā)展方向[1]。利用通信技術(shù)和處理信息方式來提高智能監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度，其中有效防御突發(fā)信息對(duì)網(wǎng)絡(luò)終端造成的影響是智能監(jiān)測(cè)重要特征[2]。傳統(tǒng)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)僅僅是對(duì)用戶個(gè)別信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，沒有考慮到節(jié)點(diǎn)信息遺漏的問題，存在監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度低的問題，無法對(duì)網(wǎng)絡(luò)終端信息進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)[3]。為了解決傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的問題，設(shè)計(jì)了一種基于粒子濾波的物聯(lián)網(wǎng)通信終端信息智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。利用TCP傳輸協(xié)議將不同節(jié)點(diǎn)處的信息控制模塊按照一定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接起來，結(jié)合傳感器及多種數(shù)據(jù)傳輸方式，構(gòu)建硬件框圖，利用ZigBee無線傳感設(shè)備網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息轉(zhuǎn)發(fā)，優(yōu)化軟件部分的無線通信技術(shù)協(xié)調(diào)器功能、服務(wù)器程序功能、通信功能以及客戶端展示功能，完成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)有效解決了節(jié)點(diǎn)信息遺漏問題，監(jiān)測(cè)精度高。

1 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境特征，對(duì)基于粒子濾波的物聯(lián)網(wǎng)通信終端信息智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，給出物聯(lián)網(wǎng)通信終端信息智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

由圖1可知：物聯(lián)網(wǎng)通信終端信息智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體架構(gòu)主要?jiǎng)澐譃榻K端感知單元、監(jiān)控開關(guān)單元和客戶端單元三部分，終端感知單元主要負(fù)責(zé)對(duì)信息參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和對(duì)監(jiān)測(cè)開關(guān)的智能控制；監(jiān)控開關(guān)主要負(fù)責(zé)向監(jiān)測(cè)服務(wù)器傳送所有節(jié)點(diǎn)采集到的網(wǎng)絡(luò)終端參數(shù)，并向相關(guān)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器發(fā)出指令信號(hào)；客戶端主要負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)查看網(wǎng)絡(luò)終端信息監(jiān)測(cè)結(jié)果，并進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，對(duì)智能控制優(yōu)先級(jí)監(jiān)控開關(guān)中的服務(wù)器進(jìn)行自動(dòng)控制。

依據(jù)以上系統(tǒng)整體架構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)各部分的組成硬件及相應(yīng)的軟件功能進(jìn)行改進(jìn)，使改進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)通信終端信息智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具體合理性和有效性。

2 硬件設(shè)計(jì)

依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)通信終端信息智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)，分析其功能需求，將系統(tǒng)終端感知單元、監(jiān)控開關(guān)單元和客戶端單元三部分的組成硬件進(jìn)行改進(jìn)，配置更高的硬件環(huán)境，以便提升物聯(lián)網(wǎng)通信終端信息智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度。具體改進(jìn)過程描述如下：

2.1 終端感知單元

終端感知單元主要負(fù)責(zé)對(duì)信息參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和對(duì)監(jiān)測(cè)開關(guān)智能控制，該部分采用低功耗、大容量的無線通信自組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性強(qiáng)的雙向信息智能通信[4]。不同信息終端感知單元主要包括5個(gè)節(jié)點(diǎn)，分別是電源總開關(guān)節(jié)點(diǎn)、傳感器節(jié)點(diǎn)、采集器節(jié)點(diǎn)、處理器節(jié)點(diǎn)和接收器節(jié)點(diǎn)，改進(jìn)設(shè)計(jì)的終端感知單元如圖2所示。

圖2 終端感知單元設(shè)計(jì)

圖2中，5個(gè)節(jié)點(diǎn)除了包含信息監(jiān)測(cè)傳感器、可讀信息監(jiān)測(cè)傳感器、不可讀信息監(jiān)測(cè)傳感器、破損信息監(jiān)測(cè)傳感器之外，還包括不同受控信息監(jiān)測(cè)設(shè)備。傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)包括：可讀網(wǎng)絡(luò)終端信息狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊和不可讀信息狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊；采集器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)包括：信息采集運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊、監(jiān)控開關(guān)控制模塊；處理器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)包括：繼電器模塊；接收器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)包括：開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊、破損信息重新接收監(jiān)測(cè)模塊[5]。

2.2 監(jiān)控開關(guān)單元

監(jiān)控開關(guān)主要包括無線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器和物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器兩部分，通過射頻收發(fā)器串口進(jìn)行實(shí)時(shí)相互通信，信息協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)向監(jiān)測(cè)服務(wù)器傳送所有節(jié)點(diǎn)采集到的網(wǎng)絡(luò)終端參數(shù)，并向相關(guān)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器發(fā)出指令信號(hào)。監(jiān)控服務(wù)器的主要控制芯片采用半導(dǎo)體STM32f107VC開發(fā)板進(jìn)行研發(fā)，該芯片具有互聯(lián)型屬性，支持物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下使用，集成ARM處理器32位指令集計(jì)算機(jī)內(nèi)核，其最高工作頻率為36MHz，擁有325 KB的Flash和128 KB的靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)，共同連接在2條外圍總線(APB)上，具有性價(jià)比高、消耗功率低等優(yōu)勢(shì)，完全滿足目前監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求[6]。

2.3 客戶端單元

在客戶端單元設(shè)計(jì)了Windows 8客戶端和物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)客戶端，用戶可通過客戶端界面實(shí)時(shí)查看網(wǎng)絡(luò)終端信息監(jiān)測(cè)結(jié)果，還可進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，對(duì)智能控制的優(yōu)先級(jí)監(jiān)控開關(guān)中的服務(wù)器進(jìn)行自動(dòng)控制[7]。

在硬件部分設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)監(jiān)控開關(guān)是整個(gè)融合網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵所在，整個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)需借助協(xié)調(diào)器的收發(fā)模塊與網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，同時(shí)利用系統(tǒng)服務(wù)器通過物聯(lián)網(wǎng)使用數(shù)據(jù)進(jìn)行無差錯(cuò)、不重復(fù)信息監(jiān)測(cè)，按照序列完成TCP協(xié)議的客戶端傳達(dá)，并進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)交互[8]。由于不同信息收發(fā)器處的節(jié)點(diǎn)較多，應(yīng)充分考慮無線信號(hào)的傳遞情況，利用ZigBee無線傳感設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息轉(zhuǎn)發(fā)，可確保信息傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

節(jié)點(diǎn)與其它部分的連接設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 節(jié)點(diǎn)與其他部分連接圖

圖3節(jié)點(diǎn)中的可讀信息、不可讀信息、破損信息等監(jiān)測(cè)傳感器的使用更適合熱釋電開關(guān)，而普通信息傳遞監(jiān)測(cè)的傳感器更適合紅外線熱釋電傳感器。

根據(jù)以上步驟，選用性能較高的芯片，分別對(duì)終端感知單元、監(jiān)控開關(guān)單元和客戶端單元的組成節(jié)點(diǎn)電路進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，完成聯(lián)網(wǎng)通信終端信息智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，為系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)提供最優(yōu)的硬件環(huán)境。

3 軟件設(shè)計(jì)

聯(lián)網(wǎng)通信終端信息智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件部分主要包括四個(gè)功能模塊，分別是無線通信技術(shù)(ZigBee)協(xié)調(diào)器功能、服務(wù)器程序功能、通信功能、客戶端展示功能。

采用粒子濾波算法，通過對(duì)信息權(quán)值和信息概率密度進(jìn)行計(jì)算[9]，采用PAN標(biāo)識(shí)標(biāo)記信息，進(jìn)行全面掃描，處理節(jié)點(diǎn)信息遺漏問題，實(shí)現(xiàn)軟件各功能的優(yōu)化開發(fā)。無線通信技術(shù)協(xié)調(diào)器可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與管理；監(jiān)控服務(wù)器程序可實(shí)現(xiàn)對(duì)接收結(jié)果的智能處理，利用TCP/IP協(xié)議向協(xié)調(diào)器發(fā)送控制命令；通信功能可實(shí)現(xiàn)超文本傳輸協(xié)議Http通信和Socket通信；客戶端展示功能可實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)終端信息傳輸狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

3.1 無線通信技術(shù)(ZigBee)協(xié)調(diào)器功能

無線通信技術(shù)(ZigBee)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的核心部分，主要負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與管理。對(duì)系統(tǒng)供電，首先對(duì)協(xié)議棧進(jìn)行初始化處理；然后選擇空閑信道構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；最后查找信道，如果找到合適信道，協(xié)調(diào)器就會(huì)具有PAN標(biāo)識(shí)，該標(biāo)識(shí)可表示整個(gè)網(wǎng)絡(luò)信息監(jiān)測(cè)情況，為此選擇PAN標(biāo)識(shí)是具有必要性的。如果節(jié)點(diǎn)處有信息遺漏，那么首先應(yīng)進(jìn)行智能掃描，查找周圍環(huán)境是否具有協(xié)調(diào)器；然后在掃描限制范圍內(nèi)對(duì)信標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由此獲取協(xié)調(diào)器的相關(guān)信息，并發(fā)出連接請(qǐng)求；最后對(duì)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行短地址分配，其中包含新地址與連接成功狀態(tài)的指令，由此可進(jìn)行信息通信，具體流程如圖4所示。

圖4 ZigBee程序流程圖

作為物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點(diǎn)，無線通信技術(shù)(ZigBee)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的加入可將網(wǎng)絡(luò)舊地址與新地址進(jìn)行實(shí)時(shí)交換，同時(shí)可與服務(wù)器進(jìn)行智能通信。

對(duì)無線通信技術(shù)(ZigBee)協(xié)調(diào)器供電，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化處理，可在某個(gè)空閑信道構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。經(jīng)過節(jié)點(diǎn)認(rèn)證后，可加入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息判斷。正常情況下，協(xié)調(diào)器可分配ZigBee一個(gè)地址，并對(duì)地址信息進(jìn)行記錄；如果有異常情況發(fā)生，需對(duì)發(fā)生事件種類進(jìn)行判斷。通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過來的監(jiān)測(cè)信息，進(jìn)行格式化處理，并發(fā)送至服務(wù)器進(jìn)行分析。

3.2 服務(wù)器程序功能

監(jiān)控服務(wù)器程序設(shè)計(jì)主要包括兩部分：客戶端連接和程序控制。服務(wù)器不僅僅能夠接收協(xié)調(diào)器發(fā)送的信息，還可對(duì)接收的結(jié)果進(jìn)行智能處理，即為控制信息[10]。將相關(guān)數(shù)據(jù)信息利用TCP/IP協(xié)議傳輸?shù)絎indows 8客戶端和物聯(lián)網(wǎng)筆記本網(wǎng)頁客戶端，通過接收到的客戶端指令，向協(xié)調(diào)器發(fā)送控制命令，具體流程如圖5所示。

圖5 服務(wù)器程序流程

由圖5可知：對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化處理之后，進(jìn)入函數(shù)主循環(huán)，判斷其中是否出現(xiàn)中斷情況。如果出現(xiàn)中斷情況，判斷中斷發(fā)生的類型，主要包括三種：系統(tǒng)所有客戶端連接請(qǐng)求發(fā)生中斷、射頻收發(fā)器對(duì)網(wǎng)絡(luò)終端接收發(fā)生中斷、各個(gè)客戶端發(fā)送的控制命令發(fā)生中斷。如果客戶端出現(xiàn)不同連接請(qǐng)求，需要接受并響應(yīng)；如果是射頻收發(fā)器出現(xiàn)中斷，則需協(xié)調(diào)器發(fā)送網(wǎng)絡(luò)終端信息，依次對(duì)信息進(jìn)行處理與判斷，并將控制指令發(fā)送給協(xié)調(diào)器，由協(xié)調(diào)器進(jìn)行信息分配，并以分配實(shí)時(shí)狀態(tài)發(fā)送給客戶端；如果客戶端使用了TCP協(xié)議進(jìn)行信息發(fā)送，那么信息監(jiān)測(cè)控制開關(guān)命令會(huì)受到協(xié)調(diào)器控制，響應(yīng)協(xié)調(diào)器安排。

3.3 通信功能

物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境應(yīng)用與服務(wù)器通信功能主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，分別是超文本傳輸協(xié)議Http通信和Socket通信。其中Http通信使用的是請(qǐng)求響應(yīng)模式，只有當(dāng)客戶端發(fā)出請(qǐng)求命令時(shí)才能建立通信連接；而Socket通信使用的是直接傳輸方式，即在信息傳輸之前就已連接好，之后可直接進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)終端信息的傳輸[11]。

通信部分的設(shè)計(jì)可使用戶能夠在移動(dòng)端對(duì)信息各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且每隔3分鐘就可刷新一次，因此，為了節(jié)省資源利用情況，選擇Http作為主要通信技術(shù)，在移動(dòng)端每隔3分鐘發(fā)送一次 “allow”請(qǐng)求，其核心代碼如下所示：

String path=http://112.74.81.226:8080/JsonWeb/Json-Servlet

URL url=new URL(path);

HttpGet httpGet=new HttpGet(url);

HttpClient he=new DefaultHttpClient();

HttpResponse ht=hc.execute(httpGet);

if(ht.getStatusLine( ).getStatusCode( )= =HttpStatus.SC_OK){

HttpEntity he=ht.getEntity();

InputStream is=he.getContent();

BufferedReader br=new Buff'eredReader(new InputStream-Reader(is));while((readLine=br.readLine())!=null){

response=response+readLine;

}

return sponse;

移動(dòng)端如果訪問網(wǎng)絡(luò)資源情況，需要經(jīng)過授權(quán)才可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的訪問。在授權(quán)時(shí)，需在移動(dòng)Manifest.xml文件中添加如下語句可進(jìn)行客戶端訪問。

3.4 客戶端展示功能

該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)了支持兩種客戶端，分別是Windows 8客戶端和物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)客戶端。在不同客戶端都可查看網(wǎng)絡(luò)終端信息的傳輸狀態(tài)，并通過客戶端的UI界面控制按鈕，控制信息智能監(jiān)測(cè)開關(guān)。其中計(jì)算機(jī)和移動(dòng)客戶端都可適用Qt5開發(fā)環(huán)境，Qt5可編寫圖形用戶界面，既簡(jiǎn)單又方便，Web網(wǎng)頁客戶端可使用可編寫圖形用戶環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并對(duì)網(wǎng)頁展示進(jìn)行控制。

綜上所述，以監(jiān)測(cè)需求為理論依據(jù)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)通信終端信息智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將整體架構(gòu)劃分為終端感知單元、監(jiān)控開關(guān)單元和客戶端單元，選用性能精良的芯片重新組建各單元硬件；用PAN標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)信息，智能掃描信息結(jié)合粒子濾波算法統(tǒng)計(jì)節(jié)點(diǎn)遺漏信息，發(fā)出遺漏信息連接請(qǐng)求，重新分配其地址，實(shí)現(xiàn)軟件各監(jiān)測(cè)功能的優(yōu)化，完成基于粒子濾波的物聯(lián)網(wǎng)通信終端信息智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了驗(yàn)證基于粒子濾波的物聯(lián)網(wǎng)通信終端信息智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。分別對(duì)監(jiān)測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)的構(gòu)建，完成硬件與軟件功能的測(cè)試，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了適當(dāng)分析。在實(shí)際測(cè)試中，選擇距離相對(duì)較遠(yuǎn)的網(wǎng)絡(luò)終端信息智能監(jiān)測(cè)代替整個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端的信息智能監(jiān)測(cè)。在不同網(wǎng)絡(luò)用戶所監(jiān)測(cè)的終端信息有1條重要信息、10條普通信息和該信息智能控制的導(dǎo)火索信息。

4.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)置

首先對(duì)信息智能運(yùn)行狀態(tài)的電路進(jìn)行檢測(cè)，各個(gè)無線通信技術(shù)模塊與信息智能連接，針對(duì)不同信息需要調(diào)整監(jiān)控器的擊穿狀態(tài)，否則會(huì)造成系統(tǒng)監(jiān)測(cè)效果不準(zhǔn)確。在對(duì)每個(gè)無線通信技術(shù)模塊進(jìn)行程序編寫時(shí)，需要修改協(xié)議棧中分析程序下的MYID變量值，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備具有統(tǒng)一規(guī)律編號(hào)，方便客戶端快速區(qū)分不同信息狀態(tài)下的無線通訊情況，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中處理。

利用STM32f107VC作為遠(yuǎn)程監(jiān)控的開發(fā)板，將開發(fā)板與無線調(diào)節(jié)器通過通用異步收發(fā)傳輸器串口接收，并在該串口的修改信息傳送的IP地址，由于在STM32f107VC開發(fā)板上無法簡(jiǎn)單的對(duì)IP地址進(jìn)行驗(yàn)證，因此，可先將網(wǎng)絡(luò)連接到物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的電腦中對(duì)IP地址進(jìn)行修改，并驗(yàn)證是否可用。對(duì)程序進(jìn)行編譯，并下載至STM32f107VC開發(fā)板上，接入網(wǎng)線啟動(dòng)電源之后，開發(fā)板可顯示為：

IP地址：101.101.84.221

路由地址：101.101.834.1

完成！

通過開發(fā)板顯示情況可知，該網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成功接入設(shè)備已經(jīng)完成初始化準(zhǔn)備。

4.2 結(jié)果分析

由于在物聯(lián)網(wǎng)通信終端信息智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中信息傳送的波長(zhǎng)系數(shù)標(biāo)定準(zhǔn)確性在較大程度上決定了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度。在實(shí)驗(yàn)中，綜合整體信息波長(zhǎng)系數(shù)，盡量縮小系統(tǒng)誤差，以便快速提高監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)信息智能監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度，確保監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性，促使監(jiān)測(cè)效果更高、系統(tǒng)也趨于穩(wěn)定。在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，取得一條信息傳輸波長(zhǎng)為1444.487，設(shè)置在5分鐘內(nèi)收集系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)的信息波長(zhǎng)，并記錄于表中，不斷重復(fù)此操作，以此類推，獲取在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，不同信息數(shù)量實(shí)時(shí)波長(zhǎng)與一條信息波長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 通信終端信息智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息波長(zhǎng)數(shù)據(jù)

為了確保信息監(jiān)測(cè)在整個(gè)測(cè)試范圍內(nèi)都具有可靠性，結(jié)合表獲取信息波長(zhǎng)系數(shù)，并計(jì)算平均值。根據(jù)《信息無線通信傳感通用規(guī)范》監(jiān)測(cè)方法，對(duì)信息監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗(yàn)，指標(biāo)如下所示：

信息監(jiān)測(cè)范圍：1～100 kB；

信息監(jiān)測(cè)精度誤差：±1 kB；

監(jiān)測(cè)分辨率：0.1 kB。

監(jiān)測(cè)具體方法如下所示：保證監(jiān)測(cè)條件不變的情況下，進(jìn)行6次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，將傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與改進(jìn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)終端信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，整體監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖6所示。

圖6 兩種不同系統(tǒng)整體監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度對(duì)比結(jié)果

由圖6可知：傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)終端信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增加，整體監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度穩(wěn)定在48%左右，且實(shí)時(shí)波長(zhǎng)逐漸減??；而改進(jìn)設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)通信終端信息智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增加，監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度穩(wěn)定在90%左右，且實(shí)時(shí)波長(zhǎng)趨于穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)比改進(jìn)系統(tǒng)和傳統(tǒng)系統(tǒng)的整體監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度可得，改進(jìn)系統(tǒng)的整體監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)系統(tǒng)的整體監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果可知，隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)增加，傳統(tǒng)系統(tǒng)信息監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)波長(zhǎng)逐漸減小，改進(jìn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)波長(zhǎng)趨于穩(wěn)定狀態(tài)，實(shí)時(shí)波長(zhǎng)直接反映出監(jiān)測(cè)精確度的高低，實(shí)時(shí)波長(zhǎng)變化越穩(wěn)定，表示監(jiān)測(cè)精確度越高。對(duì)比改進(jìn)系統(tǒng)和傳統(tǒng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)，改進(jìn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)變化更穩(wěn)定，說明改進(jìn)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)精確度更高。

顯示結(jié)果的清晰程度間接反映了監(jiān)測(cè)的精確度，分別對(duì)改進(jìn)系統(tǒng)和傳統(tǒng)系統(tǒng)的顯示結(jié)果清晰度進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如圖7所示。

圖7 兩種不同系統(tǒng)顯示結(jié)果清晰度對(duì)比

由圖7可知：傳統(tǒng)系統(tǒng)信息監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示比較混亂，實(shí)時(shí)波長(zhǎng)長(zhǎng)度不一，顯示結(jié)果不準(zhǔn)確；而改進(jìn)設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)通信終端信息智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)信息監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示規(guī)律性較強(qiáng)，且實(shí)時(shí)波長(zhǎng)顯示準(zhǔn)確。對(duì)比兩種系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得，改進(jìn)系統(tǒng)的顯示結(jié)果清晰度更高，顯示結(jié)果更準(zhǔn)確，說明改進(jìn)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)精確度更高。

4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：使用傳統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)終端信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，隨著實(shí)驗(yàn)次數(shù)的增加，監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)率穩(wěn)定在48%左右，且實(shí)時(shí)波長(zhǎng)變化幅度大，顯示結(jié)果清晰度較差；而改進(jìn)設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)通信終端信息智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，隨著實(shí)

驗(yàn)次數(shù)的增加，監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)率穩(wěn)定在90%左右，實(shí)時(shí)波長(zhǎng)趨于穩(wěn)定狀態(tài)，顯示結(jié)果清晰度更好。

4 結(jié)束語

基于粒子濾波的物聯(lián)網(wǎng)通信終端信息智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用目前最流行的客戶端開發(fā)平臺(tái)，利用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器作為客戶端與數(shù)據(jù)庫之間的紐帶，使系統(tǒng)具有先進(jìn)性和實(shí)用性。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，該系統(tǒng)監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度高、實(shí)時(shí)顯示信息波長(zhǎng)較為穩(wěn)定，顯示結(jié)果清晰度高，可實(shí)現(xiàn)信息智能監(jiān)測(cè)。用戶不但可以隨時(shí)登錄客戶端查看信息智能監(jiān)測(cè)結(jié)果，且信息智能監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性高，使得信息利用價(jià)值更高，具有良好的交互性。未來將在系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)效率方面進(jìn)行深入研究，為信息監(jiān)測(cè)提供了良好解決途徑。

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