摘要:在船舶物联网通信系统中，核心数据处理器一般都采用嵌入式结构。为了实现远程数据传输，物联网会与外部互联网连接，能够远程控制船舶的有关设备，进行预警和数据的云处理。本文设计的嵌入式船舶数据远程采集系统，主要的通信控制模块和数据采集处理模块都相对独立，采用嵌入式单片机AT89S52实现主要的数据传输功能，在硬件设计时，充分考虑A/D模数转换器的选型，分析数据滤波的变换算法。最后利用VC++软件实现船舶远程数据采集的流程控制。
关键词：物联网；远程数据；滤波
引言
在相当长的时间里，船舶通信和数据的采集都是借助海事卫星实现的，这种方式成本高昂，不利于大范围的推广和普及。而船舶物联网的出现，为远程数据的采集和处理提供了新的可能。借助船舶物联网，人们能够实现高可靠性和高效率的数据通信。因此本文重点研究基于船舶物联网的远程数据采集和处理系统。
1船舶物联网系统
船舶物联网通过先进的通信网络把船舶的各种控制设备连接在同一个网络中，通过中央处理器进行集中的数据处理，从而实现对船舶各项信息的智能化管理，进一步保证了船舶的航行安全，同时也降低了设备出现故障的可能[1–3]。通过船舶物联网系统，船员能够快速、准确、全面控制船舶的所有动态。船舶物联网中最重要的步骤是通过传感器采集各项数据，然后通过远程网络进行数据的处理，极大地简化了控制程序和预警步骤。
2基于嵌入式的硬件平台实现
2.1硬件平台架构
嵌入式远程数据采集系统包含了下位机和上位机。上位机系统负责数据的采集、预处理和传输，然后通过下位机系统，对数据进行综合处理，最后反馈到上位机，从而实现远程控制。89S52上位机系统采用了三星生产的S3C2440微处理器为核心控制器，集成了SDRAM和NANDFLASH存储器、液晶显示模块、无线收发器和电源等。可以远程实现对数据的采集和控制，经过处理后的数据能同步显示出来。下位机系统的核心处理器模块采用处理器，集成了传感器、液晶显示、nRF401无线收发器和电源等模块。nRF401nRF401AT89S52以温度数据的采集为例，首先由温度传感器采集温度信号，然后模数变换后发送到S3C2440微处理器，处理后温度信息经由显示屏显示出来，同时通过物联网中的无线射频模块，实现温度数据的无线发送。在物联网中，授权设备可通过配套的无线接收数据，然后传送到微处理器处理后，存储到数据库中。图1所示为硬件处理系统框图。图2所示为AT89S52处理器的引脚图。
2.2数模转换处理
传感器产生的数据并不能直接送到物联网汇总进行传输，需要先将模拟量转换成数字量，本文采用模数微处理器ADC0809，下面对ADC0809转换的工作原理进行介绍[4–5]。微处理器ADC0809采用具有八通道的逐次逼近式A/D转换器单元。只需单一的5V电源，内部还设计有A，B，C三组模拟通道供选择。3个通道的转换时间为100μs，误差为1/2LSB。各个引脚的功能如下：IN7-IN0：内部集成的模拟输入量8通道；ADDA，ADDB，ADDC：模拟通道选择地址线。当CBA=000时，IN0作为输入；当CBA=111时，IN7作为输入；ALE：地址锁存端；START：表示转换启动，高电平有效；D7～D0：数字信号输出线。共有三态输出，其中D7为最高位，D0为最低位；OE：允许输出控制位，高电平有效；CLK：转换器时钟信号，转换频率为640kHz；EOC：结束状态信号，高电平有效；Vcc：直流电源+5V；Vref：参考控制电压信号；
2.3数据滤波与变换
采用算数平均值滤波和加权滤波结合的方法对采集的数据进行滤波处理，最终使滤波效果更优[6–7]。首先介绍算数平均值滤波的实现原理，对于某一控制器产生的数据进行连续多次的采样，得到其算术平均值，然后以该平均值为采样点。一方面可以降低系统的随机干扰的影响。一方面简化了采样步骤。
3结语
物联网已经在船舶的控制领域获得了广泛的应用，尤其是嵌入式控制器的低成本，更加促进了其快速发展。本文设计了基于嵌入式的船舶远程数据采集系统实现了部分功能，还有待继续完善。
作者：张敏 付衍宽 单位：沧州职业技术学院 沧州市环境保护局监测站
