水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)，包括無線傳感器節(jié)點(diǎn)、測試床底座，所述測試床底座與無線傳感器節(jié)點(diǎn)集成形成組合節(jié)點(diǎn)，所述組合節(jié)點(diǎn)設(shè)置有無線通信模塊、AD傳感器模塊、控制模塊、串口供電模塊；服務(wù)器下發(fā)初始化配置信息進(jìn)行初始化配置組合節(jié)點(diǎn)，然后組合節(jié)點(diǎn)按照配置好的上傳周期上傳數(shù)據(jù)到服務(wù)器，最后服務(wù)器根據(jù)組合節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)和初始化配置信息對組合節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行測試。該系統(tǒng)既可以應(yīng)用于水環(huán)境傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)性能測試的數(shù)據(jù)收集，通過級聯(lián)，對被測節(jié)點(diǎn)規(guī)模進(jìn)行擴(kuò)展；也可以進(jìn)行應(yīng)用擴(kuò)展，適用于其他應(yīng)用場景的傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)性能測試的數(shù)據(jù)收集，提供了一種針對性、可擴(kuò)展的便捷測試系統(tǒng)。
【專利說明】水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線通信技術(shù)、芯片及電路設(shè)計(jì)與制造的不斷進(jìn)步，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)正在各種領(lǐng)域得到應(yīng)用，特別是在戰(zhàn)場通信、智能農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。在對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和研發(fā)過程中，不但需要對單個傳感器節(jié)點(diǎn)的性能進(jìn)行測試、調(diào)試、分析，并且在節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)之后的網(wǎng)絡(luò)整體性能也需要進(jìn)行測試分析，以便改進(jìn)。
[0003]鑒于無線傳感器節(jié)點(diǎn)應(yīng)用的環(huán)境的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)者往往選取模擬仿真的方式來對傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析測試。這種測試方法使用軟件，雖然可能節(jié)省工作量，降低直接成本，并且易于實(shí)現(xiàn)，但是這種模擬仿真測試并不能完全體現(xiàn)真實(shí)的部署環(huán)境，例如單個節(jié)點(diǎn)因?yàn)榫€路故障而無法產(chǎn)生數(shù)據(jù)等。因此，這種仿真最終還是需要實(shí)際進(jìn)行驗(yàn)證。
[0004]目前現(xiàn)有的科研單位和企業(yè)制造出了一些測試設(shè)備，但是這些設(shè)備往往具有以下幾個方面的缺陷:1)網(wǎng)絡(luò)性能難以測試。測試設(shè)備往往集中于單個節(jié)點(diǎn)，針對節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)之后的網(wǎng)絡(luò)性能測試卻難以完成。2)測試設(shè)備可擴(kuò)展性差。一般單個節(jié)點(diǎn)是根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)測試裝備，不易擴(kuò)展到其他類似應(yīng)用的性能測試當(dāng)中。3)專用測試設(shè)備不足。隨著國家對于環(huán)境保護(hù)的關(guān)注和科研投入，以及公眾環(huán)保意識的提高，水資源環(huán)境監(jiān)測傳感器正得到廣泛應(yīng)用，但是適用于水環(huán)境的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試設(shè)備卻不足。本發(fā)明因此而來。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)，采用硬件實(shí)現(xiàn)，具有較強(qiáng)的針對性，測試床系統(tǒng)具有專用性和可擴(kuò)展性等特性，滿足測試水環(huán)境無線傳感器節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)后的網(wǎng)絡(luò)性能測試服務(wù)需求，解決了現(xiàn)有技術(shù)中缺乏適用于水環(huán)境的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)整體性能的測試及其測試設(shè)備等難題。
[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的這些難題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:
[0007]一種水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)，用于水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)性能測試，包括無線傳感器節(jié)點(diǎn)，所述無線傳感器節(jié)點(diǎn)間相互連通，并通過Sink節(jié)點(diǎn)與服務(wù)器連接通訊，其特征在于所述系統(tǒng)還包括測試床底座，所述測試床底座與無線傳感器節(jié)點(diǎn)集成形成組合節(jié)點(diǎn)，所述組合節(jié)點(diǎn)設(shè)置有與其他節(jié)點(diǎn)無線通訊的無線通信模塊、監(jiān)測被測水環(huán)境的環(huán)境參數(shù)的AD傳感器模塊、控制組合節(jié)點(diǎn)采集環(huán)境參數(shù)和數(shù)據(jù)收發(fā)的控制模塊、串口供電模塊；服務(wù)器下發(fā)初始化配置信息進(jìn)行初始化配置組合節(jié)點(diǎn)，然后組合節(jié)點(diǎn)按照配置好的上傳周期上傳數(shù)據(jù)到服務(wù)器，最后服務(wù)器根據(jù)組合節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)和初始化配置信息對組合節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行測試。
[0008]優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述AD傳感器模塊選自pH傳感器、水體透明度傳感器、溶解氧傳感器的一種或者兩種以上的任意組合。
[0009]優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述無線通信模塊包括ZigBee核心板，所述ZigBee核心板上設(shè)置微處理器，所述微處理器通過功率控制模塊與無線射頻模塊連接，所述無線射頻模塊連接Whip外置增益天線進(jìn)行收發(fā)數(shù)據(jù)。
[0010]優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述串口供電模塊設(shè)置串口接口，組合節(jié)點(diǎn)供電通過串口接口連接USB方口線連入Hub集線器實(shí)現(xiàn)。
[0011]優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述組合節(jié)點(diǎn)和sink節(jié)點(diǎn)均通過USB方口線連入Hub集線器，Hub集線器與Hub集線器級聯(lián)，最后由Hub集線器連入服務(wù)器。
[0012]優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述Hub集線器由交流電轉(zhuǎn)直流電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行供電，交流電轉(zhuǎn)直流電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成直流電DC輸出后通過USB方口線接入Hub集線器或組合節(jié)點(diǎn)。
[0013]優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述Hub集線器由USB方口轉(zhuǎn)串口線，再由USB 口轉(zhuǎn)串口線連入服務(wù)器，其中USB 口轉(zhuǎn)串口線的USB 口一端插入服務(wù)器上的USB 口，而USB方口轉(zhuǎn)串口線的USB方口端接入Hub的USB方口中。
[0014]優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述控制模塊包括中央處理器、復(fù)位電路、存儲單元，所述控制模塊中預(yù)先將控制程序通過串口供電模塊的串口接口燒寫進(jìn)存儲單元，所述控制模塊控制組合節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的收集并通過有線和無線兩種方式發(fā)送到Sink節(jié)點(diǎn)。
[0015]優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述無線傳感器節(jié)點(diǎn)包括無線通信模塊；所述測試床底座包括AD傳感器模塊、控制模塊、串口供電模塊；所述無線傳感器節(jié)點(diǎn)與測試床底座通過數(shù)據(jù)交互模塊進(jìn)行連接，所述無線通信模塊設(shè)置有28針引腳與測試床底座的28孔插槽進(jìn)行連接形成組合節(jié)點(diǎn)。
[0016]優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述被測組合節(jié)點(diǎn)中的信息通過的無線射頻模塊發(fā)射端的WiFi傳遞給Sink節(jié)點(diǎn)，并通過Sink節(jié)點(diǎn)與Hub的連線，以及Hub與服務(wù)器之間的連線,最終以有線的方式發(fā)送給服務(wù)器監(jiān)聽端口并存入服務(wù)器中。
[0017]本發(fā)明水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)，用于水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試，屬于物聯(lián)網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】。針對水環(huán)境監(jiān)測需求，該測試系統(tǒng)將帶有PH、溶解氧、水體透明度傳感器的無線傳感器節(jié)點(diǎn)安裝在測試床底座上，節(jié)點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)分有線和無線兩路到達(dá)sink節(jié)點(diǎn)。其中，節(jié)點(diǎn)收集的無線數(shù)據(jù)通過W1-Fi網(wǎng)絡(luò)接入sink節(jié)點(diǎn)；有線數(shù)據(jù)通過測試床底座與集線器Hub和sink節(jié)點(diǎn)底座之間的有線連接到達(dá)sink節(jié)點(diǎn)。無線數(shù)據(jù)和有線數(shù)據(jù)到達(dá)sink節(jié)點(diǎn)后，通過sink節(jié)點(diǎn)底座的數(shù)據(jù)線發(fā)送給服務(wù)器；服務(wù)器信息收集模塊將收到的數(shù)據(jù)存放到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，以便分析水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能。本發(fā)明既可以應(yīng)用于水環(huán)境傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)性能測試的數(shù)據(jù)收集，通過級聯(lián)，對被測節(jié)點(diǎn)規(guī)模進(jìn)行擴(kuò)展；也可以進(jìn)行應(yīng)用擴(kuò)展，適用于其他應(yīng)用場景的無線傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)性能測試，提供了一種針對性、可擴(kuò)展的便捷測試系統(tǒng)。
[0018]本發(fā)明水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)的裝配通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0019](I)將被測水環(huán)境傳感器節(jié)點(diǎn)固定在相應(yīng)的測試床底座上，且每個傳感器節(jié)點(diǎn)對應(yīng)一個測試床底座形成組合體-組合節(jié)點(diǎn)；
[0020](2)使用USB方口線將步驟(I)中的組合體-組合節(jié)點(diǎn)連接到Hub集線器上面，Hub與Hub之間進(jìn)行級聯(lián),將獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)連通起來；[0021](3)將步驟(2)中的Hub集線器通過220V交流轉(zhuǎn)4.2V直流線進(jìn)行供電，使得系統(tǒng)電力需求得到保障；
[0022](4)將串口轉(zhuǎn)USB方口及USB 口轉(zhuǎn)串口線連接，使得服務(wù)器與測試床系統(tǒng)連接起來。
[0023](5)啟動服務(wù)器上傳感器節(jié)點(diǎn)測試數(shù)據(jù)偵聽程序，將收集到的有線數(shù)據(jù)和無線數(shù)據(jù)存儲到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。
[0024]本發(fā)明的另一目的在于提供一種水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能的測試方法，待測試水環(huán)境中無線傳感器節(jié)點(diǎn)間通過Hub集線器相互連通，Hub集線器與Hub集線器級聯(lián)，最后Hub集線器連入服務(wù)器；無線傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)通過Sink節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)傳輸給服務(wù)器；其特征在于，所述測試方法包括以下步驟:
[0025](I)測試用戶通過本地或者遠(yuǎn)程客戶端訪問服務(wù)器，通過服務(wù)器向所有被測節(jié)點(diǎn)發(fā)送初始化配置指令，接到初始化配置指令的節(jié)點(diǎn)按照初始化配置指令的參數(shù)信息進(jìn)行配置，并向服務(wù)器返回應(yīng)答，顯示連通的被測節(jié)點(diǎn)編號ID ；
[0026](2)測試用戶通過服務(wù)器向被測節(jié)點(diǎn)發(fā)送開始測試命令，在被測節(jié)點(diǎn)與服務(wù)器間構(gòu)建第一數(shù)據(jù)通路進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲被測節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)；
[0027](3)測試用戶根據(jù)測試的實(shí)際需求選擇待測測試項(xiàng)，在本地或者遠(yuǎn)程客戶端與服務(wù)器數(shù)據(jù)庫間形成第二數(shù)據(jù)通路，對第一數(shù)據(jù)通路形成的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理測試，獲得水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能。
[0028]優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述方法中初始化配置指令中的配置信息包括配置節(jié)點(diǎn)的時間、發(fā)射功率、節(jié)點(diǎn)時間、網(wǎng)絡(luò)段編號信息。
[0029]優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述方法中測試用戶為單個的測試管理員或若干個測試管理員，對同一待測測試項(xiàng)或者待測測試項(xiàng)的不同方面進(jìn)行測試。
[0030]優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述方法中被測節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)包括被測節(jié)點(diǎn)中AD傳感器所上傳的PH值、透明度值、溶解氧濃度值、被測節(jié)點(diǎn)ID號、被測節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)段號、命令字段以及被測節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)時間信息。
[0031]優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述方法中所述第一數(shù)據(jù)通路除了進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，還執(zhí)行訪問被測水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的操作。
[0032]優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述方法中所述第二數(shù)據(jù)通路必須等到第一數(shù)據(jù)通路上傳測試數(shù)據(jù)結(jié)束后再開始第二數(shù)據(jù)通路的數(shù)據(jù)交互。
[0033]優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述方法中第一數(shù)據(jù)通路上傳測試數(shù)據(jù)結(jié)束由測試管理員通過訪問服務(wù)器，啟動測試床硬件控制軟件的停止數(shù)據(jù)收集命令來完成。
[0034]優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述方法中通過第一數(shù)據(jù)通路上傳到服務(wù)器的數(shù)據(jù)，在存入數(shù)據(jù)庫時添加了服務(wù)器當(dāng)前時間信息。
[0035]優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述方法中所述待測測試項(xiàng)的測試數(shù)據(jù)為第一數(shù)據(jù)通路所上傳的有線數(shù)據(jù)包數(shù)目、無線數(shù)據(jù)包數(shù)目以及被測節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率信息。
[0036]優(yōu)選的技術(shù)方案是:所述方法中所述待測測試項(xiàng)包括pH值傳感器準(zhǔn)確度、溶解氧傳感器準(zhǔn)確度、透明度傳感器準(zhǔn)確度、網(wǎng)絡(luò)丟包率以及被測節(jié)點(diǎn)能耗。
[0037]本發(fā)明的另一目的在于提供一種水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能的測試系統(tǒng)，待測試水環(huán)境中無線傳感器節(jié)點(diǎn)間通過Hub集線器相互連通，Hub集線器與Hub集線器級聯(lián)，最后Hub集線器連入服務(wù)器；無線傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)通過Sink節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)傳輸給服務(wù)器；其特征在于，所述測試系統(tǒng)用于服務(wù)器對待測試水環(huán)境中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行測試，包括測試床硬件控制模塊、測試管理模塊；所述測試床硬件控制模塊用于向所有被測節(jié)點(diǎn)發(fā)送初始化配置指令，接到初始化配置指令的節(jié)點(diǎn)按照初始化配置指令的參數(shù)信息進(jìn)行配置，并向服務(wù)器返回應(yīng)答，顯示連通的被測節(jié)點(diǎn)編號ID ;還用于向被測節(jié)點(diǎn)發(fā)送開始測試命令，在被測節(jié)點(diǎn)與服務(wù)器間構(gòu)建第一數(shù)據(jù)通路進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲被測節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)；
[0038]所述測試管理模塊用于根據(jù)用戶的實(shí)際需求產(chǎn)生待測測試項(xiàng)，在本地或者遠(yuǎn)程客戶端與服務(wù)器數(shù)據(jù)庫間形成第二數(shù)據(jù)通路，對第一數(shù)據(jù)通路形成的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理測試，獲得水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能。
[0039]本發(fā)明技術(shù)方案可以應(yīng)用于水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)后網(wǎng)絡(luò)性能的測試，具有高效、節(jié)約的特點(diǎn)。
[0040]測試床硬件控制模塊可以作為測試床硬件控制軟件形式出現(xiàn)。測試管理模塊可以以測試管理軟件形式出現(xiàn)。測試計(jì)算機(jī)預(yù)先安裝主流的操作系統(tǒng)，并預(yù)裝好因特網(wǎng)瀏覽器和相應(yīng)的插件，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置并保證所有測試計(jì)算機(jī)接入因特網(wǎng)；保證被測網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部以及被測網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)連通；服務(wù)器計(jì)算機(jī)接入因特網(wǎng)；同時服務(wù)器啟動Web服務(wù)。
[0041]開始測試時，測試用戶在本地或者遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器，啟動服務(wù)器上的測試床硬件控制軟件，通過命令的調(diào)用發(fā)送查詢節(jié)點(diǎn)命令到所有被測節(jié)點(diǎn)，作為初始化配置的第一條指令。接到查詢命令的節(jié)點(diǎn)應(yīng)答查詢并在測試床硬件控制軟件的界面顯示連通的被測節(jié)點(diǎn)編號ID。
[0042]所述初始化配置信息還包括配置節(jié)點(diǎn)的時間、發(fā)射功率、節(jié)點(diǎn)時間、網(wǎng)絡(luò)段編號信息，可在測試床硬件控制軟件的界面進(jìn)行配置。隨后由測試床硬件控制軟件發(fā)送開始測試命令，被測節(jié)點(diǎn)與服務(wù)器端測試床硬件控制軟件以及數(shù)據(jù)庫建立第一數(shù)據(jù)通路。
[0043]所述測試用戶指測試管理員，主要完成整套測試方法的執(zhí)行與管理。測試用戶使用測試計(jì)算機(jī)的因特網(wǎng)瀏覽器，訪問服務(wù)器測試管理軟件的主頁，如下面的網(wǎng)址:http://wsn.ustcsz.edu.cn:8080/project,進(jìn)入測試管理軟件操作界面。測試用戶通過該軟件操作界面，根據(jù)測試申請的實(shí)際需求，選取待測的測試項(xiàng)，對服務(wù)器數(shù)據(jù)庫當(dāng)中收集的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、測試。服務(wù)器測試管理軟件與服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)交互形成第二數(shù)據(jù)通路，對第一數(shù)據(jù)通路形成的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際分析。
[0044]優(yōu)選地，通過第一數(shù)據(jù)通路進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，執(zhí)行訪問被測水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的操作。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)收集的數(shù)據(jù)包括連接被測節(jié)點(diǎn)的PH傳感器、透明度傳感器、溶解氧傳感器所上傳的PH值、透明度值、溶解氧濃度值、被測節(jié)點(diǎn)ID號、被測節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)段號、命令字段、被測節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)時間。
[0045]優(yōu)選地，所述第二數(shù)據(jù)通路必須等到第一數(shù)據(jù)通路上傳測試數(shù)據(jù)結(jié)束后，再開始第二數(shù)據(jù)通路的數(shù)據(jù)交互。其中，第一數(shù)據(jù)通路上傳測試數(shù)據(jù)結(jié)束，由測試管理員通過訪問服務(wù)器，啟動測試床硬件控制軟件的停止數(shù)據(jù)收集命令來完成。
[0046]優(yōu)選地，測試管理員可以是一個或者是多個，這些管理員登入各自在測試管理軟件中分配的賬戶，既可以選擇不同的測試申請進(jìn)行測試，也可以通過測試申請的主鍵:測試申請編號，來共同完成同一個測試申請的測試工作。[0047]優(yōu)選地，所述水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)與服務(wù)器連接起來的目的是打通數(shù)據(jù)通路，收集測試數(shù)據(jù)，并存放到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中。
[0048]進(jìn)一步的，所述組合節(jié)點(diǎn)包括被測節(jié)點(diǎn)(包括無線通信模塊)和測試床底座(設(shè)置有AD傳感器模塊)。進(jìn)一步的，所述組合體之間的連接是通過28針引腳與28孔插槽實(shí)現(xiàn)的，28針引腳位于ZigBee核心板，而28孔插槽位于測試床底座。進(jìn)一步的，所述220V交流電轉(zhuǎn)4.2V直流電的電源來自普通照明電路，輸入端位于測試床底座上。
[0049]進(jìn)一步的，所述測試床系統(tǒng)與服務(wù)器連接起來的目的是打通數(shù)據(jù)通路，收集測試數(shù)據(jù)，并存放到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中。進(jìn)一步的，所述有線數(shù)據(jù)和無線數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源都是來自每一個水環(huán)境無線傳感器節(jié)點(diǎn)的PH值傳感器、溶解氧濃度傳感器、水體透明度傳感器。進(jìn)一步的，所述有線數(shù)據(jù)是通過USB方口線傳遞到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫當(dāng)中的，而無線數(shù)據(jù)首先通過無線信道發(fā)送給Sink節(jié)點(diǎn)，然后通過Sink節(jié)點(diǎn)的測試床底座USB方口線傳遞到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。
[0050]進(jìn)一步的，所述性能測試開始之前，需要將控制程序通過控制模塊燒寫進(jìn)每一個節(jié)點(diǎn)的測試床底座存儲器件當(dāng)中。
[0051]進(jìn)一步的，該測試床系統(tǒng)主要由硬件部分構(gòu)成。該系統(tǒng)搭建的平臺可以收集被測節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，被用來測定水環(huán)境無線傳感器節(jié)點(diǎn)搭載的設(shè)備的準(zhǔn)確性，以及獲取節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)后整個水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的丟包率等信息，從而實(shí)現(xiàn)在實(shí)地部署之前了解水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的整體性能，以利于取得較好的實(shí)地部署效果。所述硬件部分包括被測水環(huán)境無線傳感器節(jié)點(diǎn)和測試床底座等。
[0052]被測水環(huán)境無線傳感器節(jié)點(diǎn)包括無線通信模塊，所述的無線通信模塊主要是由一個ZigBee核心板組成，包括MC9S08GB60和MC13192芯片，其中還包括一個RF無線射頻模塊外加Whip外置增益天線。
[0053]被測試水環(huán)境無線傳感器節(jié)點(diǎn)和測試床底座的供電是通過連接Hub與測試床底座的USB方口線來實(shí)現(xiàn)。Hub的供電是由交流電轉(zhuǎn)直流電轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，并通過連接線，將轉(zhuǎn)換后的直流電DC輸出接入所述的Hub。
[0054]被測試節(jié)點(diǎn)和測試床底座之間數(shù)據(jù)交互通過位于被測節(jié)點(diǎn)的28針引腳與測試床底座的28孔插槽進(jìn)行連接，從而形成組合節(jié)點(diǎn)。
[0055]連接服務(wù)器與測試床系統(tǒng)(硬件)的連接線由USB 口轉(zhuǎn)串口線、USB方口轉(zhuǎn)串口線組成。其中USB 口轉(zhuǎn)串口線的USB 口 一端插入服務(wù)器主機(jī)上的USB 口，而USB方口轉(zhuǎn)串口線的USB方口端接入Hub的USB方口。
[0056]服務(wù)器上運(yùn)行測試床硬件控制模塊，用于監(jiān)聽測試床通過有線數(shù)據(jù)線上傳的數(shù)據(jù)并存入服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中。服務(wù)器獲取節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)后的信息是通過被測節(jié)點(diǎn)的RF發(fā)射端的WiFi傳遞給Sink節(jié)點(diǎn)，并通過Sink節(jié)點(diǎn)與Hub的連線，以及Hub與服務(wù)器之間的連線,最終以有線的方式發(fā)送給服務(wù)器監(jiān)聽端口并存入服務(wù)器數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。
[0057]優(yōu)選地，所述測試管理軟件，包括申請被測用戶的測試申請審批、測試申請的查詢、測試報(bào)告生成模塊；PH傳感器準(zhǔn)確度測試、溶解氧傳感器準(zhǔn)確度測試、透明度傳感器準(zhǔn)確度測試模塊；網(wǎng)絡(luò)丟包率測試、被測節(jié)點(diǎn)能耗測試模塊。測試報(bào)告生成只能在所有被測用戶請求的測試項(xiàng)都完成后生成。
[0058]優(yōu)選地，所述測試項(xiàng)的測試依據(jù)來源于數(shù)據(jù)通路一所上傳的有線數(shù)據(jù)包數(shù)目、無線數(shù)據(jù)包數(shù)目以及被測節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率等信息。
[0059]優(yōu)選地，所述pH傳感器準(zhǔn)確度、溶解氧傳感器準(zhǔn)確度、透明度傳感器準(zhǔn)確度測試時，不需要對現(xiàn)有的被測系統(tǒng)進(jìn)行改動，只需將三種水體傳感器放入被測水體中，使用第一數(shù)據(jù)通路執(zhí)行測試步驟，將收集到的數(shù)據(jù)存入服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，測試管理員使用第二數(shù)據(jù)通路啟動軟件模塊的分析程序。以PH值傳感器準(zhǔn)確性測試為例:將傳感器放置到水環(huán)境當(dāng)中，使用無線傳感器收集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集時間為I個小時；針對收集數(shù)據(jù)，選擇PH的標(biāo)準(zhǔn)值的上下限；選擇分析數(shù)據(jù)的樣本時間范圍；選擇合格節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)確度閾值，其中準(zhǔn)確度為某節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)確值的數(shù)目除以某節(jié)點(diǎn)所有收到PH數(shù)據(jù)的數(shù)目；如果某節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確度小于閾值，則該節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場PH準(zhǔn)確度不合格，否則合格；如果合格節(jié)點(diǎn)的總數(shù)目大于所有被測節(jié)點(diǎn)的總數(shù)目的60%，則該網(wǎng)絡(luò)pH傳感器準(zhǔn)確性總體評價合格，否則總體評價不合格。
[0060]優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡(luò)丟包率測試，所包括的主要步驟如下:在使用測試管理軟件針對使用第一個數(shù)據(jù)通路收集到的數(shù)據(jù)時，選擇處理時間的范圍，計(jì)算總時間；利用總時間除以被測節(jié)點(diǎn)發(fā)包頻率得到總的應(yīng)收數(shù)據(jù)包總數(shù)的理論值；查找服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中使用第一個數(shù)據(jù)通路收集數(shù)據(jù)的存儲表中無線數(shù)據(jù)包的總數(shù)，得到實(shí)際收到的包；則被測節(jié)點(diǎn)的丟包率為理論值與實(shí)際值之差除以理論值，以此計(jì)算每個節(jié)點(diǎn)的丟包率；如果某節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確度小于閾值，則該被測節(jié)點(diǎn)丟包率不合格，否則合格；如果合格節(jié)點(diǎn)的總數(shù)目大于所有被測節(jié)點(diǎn)的總數(shù)目的60%，則該網(wǎng)絡(luò)丟包率總體評價合格，否則總體評價不合格。
[0061]優(yōu)選地，所述節(jié)點(diǎn)能耗測試，包括的主要步驟如下:將使用第一個數(shù)據(jù)通路收集到的各個被測節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)解析出功率值，并轉(zhuǎn)存入數(shù)據(jù)庫中名為“simu_p0Wer”的表中，參考表I中實(shí)驗(yàn)測定的不同檔位的收集數(shù)據(jù)與節(jié)點(diǎn)能耗一一映射；選擇判定單個節(jié)點(diǎn)能耗合格的閾值，在430?490之間，然后判定單個節(jié)點(diǎn)是否合格；節(jié)點(diǎn)的能耗大于閾值才測試合格，否則測試不合格；因?yàn)橹挥羞_(dá)到測試閾值，節(jié)點(diǎn)才能正常工作。如果合格節(jié)點(diǎn)的總數(shù)目大于所有節(jié)點(diǎn)的總數(shù)目的60%，則總體評價合格，否則總體評價不合格。
[0062]相對于現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試系統(tǒng)的方案，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0063]1.本發(fā)明將水環(huán)境水體監(jiān)測傳感器集成到測試床底座，特別適合于水環(huán)境傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)后網(wǎng)絡(luò)性能測試。管理員通過Web平臺訪問測試管理軟件，對數(shù)據(jù)庫中收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、測試。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器域名的方式進(jìn)行遠(yuǎn)程測試，消除了測試的地域限制，方便了使用。
[0064]2.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在同一臺機(jī)器上通過打開多個測試項(xiàng)來實(shí)現(xiàn)并行測試，以及在不同機(jī)器上針對同一份測試請求分解子項(xiàng)同時進(jìn)行測試，提高了測試效率。
[0065]3.本發(fā)明不僅對于節(jié)點(diǎn)的能耗、丟包率等反應(yīng)節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)性能的參數(shù)進(jìn)行測試，經(jīng)過對測試流程的稍加增加，便可以實(shí)現(xiàn)對水環(huán)境監(jiān)測傳感器監(jiān)測值準(zhǔn)確性的測試，降低了測試的成本。本發(fā)明具有可擴(kuò)展性，可以用來測試其他普通無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)性能，只需提供不大于28針的引腳作為被測節(jié)點(diǎn)與測試床底座的接口。本發(fā)明的可擴(kuò)展性還體現(xiàn)在，可以通過增加級聯(lián)Hub 口的數(shù)量和測試床底座的數(shù)量來對測試床系統(tǒng)規(guī)模進(jìn)行擴(kuò)展。
[0066]4.本發(fā)明操作簡單方便，測試管理員只要通過測試計(jì)算機(jī)登錄服務(wù)器發(fā)布的Web頁面，就可以對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行測試分析。本發(fā)明的操作方便，裝配測試床系統(tǒng)只需按照簡單的步驟進(jìn)行即可。[0067]5.本發(fā)明將被測網(wǎng)絡(luò)中所有被測節(jié)點(diǎn)的收發(fā)數(shù)據(jù)存入服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，數(shù)據(jù)不會丟失；僅通過有線方式將數(shù)據(jù)從網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)發(fā)送到服務(wù)器進(jìn)行處理，不需要依賴網(wǎng)關(guān)Sink節(jié)點(diǎn)的多跳傳輸，減少了傳輸延遲，提高了測試分析時，結(jié)果的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0068]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0069]圖1為本發(fā)明進(jìn)行水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；
[0070]圖2為本發(fā)明進(jìn)行水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖；
[0071]圖3為本發(fā)明進(jìn)行水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0072]圖4為本發(fā)明水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試方法的方法流程圖。
[0073]圖中:
[0074]1-被測水環(huán)境無線傳感器節(jié)點(diǎn)(含無線通信模塊)；2_MCU芯片；3_MC13192功率控制芯片；4-Whip天線；5-28針引腳及引腳插槽；6_測試床底座；7-串口供電模塊；8-MAX3232模塊；9_USB方口接口 ；10_AD傳感器模塊；11_溶解氧濃度(DOr)傳感器；12_PH值傳感器；13_水體透明度傳感器；14_控制模塊；15_復(fù)位電路；16-CPU模塊；17_存儲單
J Li ο
【具體實(shí)施方式】
[0075]以下結(jié)合具體實(shí)施例對上述方案做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。
[0076]實(shí)施例
[0077]根據(jù)水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試系統(tǒng)的技術(shù)方案內(nèi)容，本實(shí)施例以完成一次組網(wǎng)后網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)收集為例，描述使用該測試床系統(tǒng)的搭建方法。該系統(tǒng)主要包括硬件部分。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明，即傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試過程進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0078]如圖1和圖2所示，本發(fā)明進(jìn)行水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試系統(tǒng)包括被測網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器以及若干個用于測試的測試計(jì)算機(jī)。如圖2所示，本發(fā)明并不限于僅僅可以通過接入因特網(wǎng)的遠(yuǎn)程測試計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)對被測網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)性能測試，也可以通過服務(wù)器，在服務(wù)器端來實(shí)現(xiàn)對被測網(wǎng)絡(luò)性能的測試。
[0079]本發(fā)明的被測網(wǎng)絡(luò)是水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)，是由被測水環(huán)境無線傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)合測試床底座形成η個組合節(jié)點(diǎn)，η個組合節(jié)點(diǎn)之間通過Hub進(jìn)行級聯(lián)并最終接入服務(wù)器的USB數(shù)據(jù)端口。本發(fā)明實(shí)施例僅為其中的一個較優(yōu)的例子，本發(fā)明對被測網(wǎng)絡(luò)中各被測設(shè)備和各種輔助測試設(shè)備以及服務(wù)器的具體的數(shù)量以及它們之間的拓?fù)潢P(guān)系不做具體的限定，被測網(wǎng)絡(luò)可以是任何符合數(shù)據(jù)輸入條件的其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
[0080]測試計(jì)算機(jī)I?η中預(yù)先安裝了運(yùn)行測試程序所必需的PC計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，服務(wù)器預(yù)先安裝了運(yùn)行測試程序所必需的服務(wù)器操作系統(tǒng)，服務(wù)器端還預(yù)先安裝了用于存儲收集自被測網(wǎng)絡(luò)測試數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)軟件。測試計(jì)算機(jī)I?η預(yù)先安裝了用于訪問測試管理軟件所需的因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器以及相關(guān)插件。服務(wù)器至少擁有一個USB接口，用于接收來自被測網(wǎng)絡(luò)返回的實(shí)時測試數(shù)據(jù)。[0081]根據(jù)測試用例的實(shí)際需要，單個測試管理員可以單獨(dú)登錄測試計(jì)算機(jī)訪問測試管理軟件，完成對單個測試申請的測試；也可以根據(jù)測試申請訂單編號這個主鍵，多個測試管理員分別登錄各自的測試管理軟件，來協(xié)同對同一個測試申請進(jìn)行測試。被測訂單每個測試項(xiàng)是否完成，由存儲于服務(wù)器的數(shù)據(jù)表格中各子測試項(xiàng)是否完成的標(biāo)識位，來進(jìn)行標(biāo)識。
[0082]在如圖2所示的測試環(huán)境中，在被測網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、測試計(jì)算機(jī)分別上電，以及確認(rèn)被測網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器連接后，才開始正式進(jìn)入測試操作流程。
[0083]在硬件方面，如圖3所示，包括由ZigBee核心節(jié)點(diǎn)和測試床底座形成的測試節(jié)點(diǎn)(為組合節(jié)點(diǎn))(對應(yīng)圖1中的組合節(jié)點(diǎn)I?組合節(jié)點(diǎn)28)以及USB方口線、Hub集線器、DC直流電源(由交流轉(zhuǎn)直流適配器完成)、服務(wù)器以及USB —串口轉(zhuǎn)換線等組成。組合節(jié)點(diǎn)通過USB方口線與Hub集線器連接，Hub集線器與Hub集線器級聯(lián)形成測試床系統(tǒng)。測試床系統(tǒng)內(nèi)組合節(jié)點(diǎn)相互連通，最后通過Hub集線器連接到服務(wù)器，測試床系統(tǒng)內(nèi)互相聯(lián)通的組合節(jié)點(diǎn)將接收到的測試數(shù)據(jù)存入服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中。
[0084]測試節(jié)點(diǎn)(對應(yīng)圖1中的組合節(jié)點(diǎn)I?28)收集到的數(shù)據(jù)通過Hub集線器首先存入服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫，然后被進(jìn)一步處理。
[0085]本實(shí)施例中，圖3中測試節(jié)點(diǎn)的Whip天線是無線射頻天線，發(fā)射頻率工作在
2.4GHz波段，屬于常用的無線傳感器節(jié)點(diǎn)通信頻率。無線數(shù)據(jù)的發(fā)送將通過這些天線進(jìn)行。
[0086]本實(shí)施例中，如圖1所示，O號節(jié)點(diǎn)一般充當(dāng)Sink節(jié)點(diǎn)，即所有的數(shù)據(jù)都要先發(fā)送給O號節(jié)點(diǎn)，然后再傳給服務(wù)器(PC)。
[0087]本實(shí)施例中，如圖1所示，系統(tǒng)連接線主要包括:USB方口線，用于節(jié)點(diǎn)與集線器之間的連接以及集線器之間的級聯(lián);USB方口轉(zhuǎn)串口線以及串口轉(zhuǎn)USB 口線用于集線器與服務(wù)器PC機(jī)之間的連接。
[0088]本實(shí)施例中，如圖3所示，水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)組合節(jié)點(diǎn)是由上下兩部分組成。上部分是被測水環(huán)境無線傳感器節(jié)點(diǎn)1，主要由ZigBee核心板組成，下部分是由測試床底座6組成。被測試節(jié)點(diǎn)和測試床底座之間數(shù)據(jù)交互通過位于被測節(jié)點(diǎn)的28針引腳與測試床底座的28孔插槽進(jìn)行連接，從而形成組合節(jié)點(diǎn)。
[0089]本實(shí)施例中，如圖3所示，ZigBee核心板主要包括MCU單元2、MC13192單元3以及Whip天線單元4 ;測試床底座6主要由AD傳感器模塊10、控制模塊14以及串口供電模塊7組成。
[0090]本實(shí)施例中，如圖3所示，與MAX3232模塊連接的USB方口接口 9 (RS-232插針接口)是用來連接測試床底座與集線器，使用USB方口線。而USB方口接口 9與測試床底座之間的內(nèi)部連接使用的是4pin的白色端子。該線傳輸?shù)氖荝S232電平信號。
[0091]本實(shí)施例中，由于集線設(shè)備和串口之間的連線相當(dāng)于單片機(jī)與PC機(jī)串口之間的通信，故只需要采用3根線來進(jìn)行通信即可。按照串口的9芯接口的順序，分別為引腳2連接收數(shù)據(jù)線，引腳3連接發(fā)送數(shù)據(jù)線，引腳5連接信號地線，只要將這3根線與方口線內(nèi)部的綠線、白線、黑線連接起來即可。
[0092]本實(shí)施例中，如圖3所示，MC9S08GB60MCU組成了 MCU單元2。MC9S08GB60是一款8位的S08系列的MCU。該芯片最高總線時鐘頻率可達(dá)到40Mhz，具有8路10位的AD通道，2MHZ的采集頻率；內(nèi)部集成了 I個SPI模塊，該模塊適合與MC13192模塊3進(jìn)行通信；2個SCI模塊，方便與PC機(jī)通信；具有背景調(diào)試模塊(BDM)，可以對MC9S08GB60進(jìn)行寫入和調(diào)試。
[0093]本實(shí)施例中，如圖3所示，MC13192功率控制模塊3是飛思卡爾公司于2005年推出的工作在2.4Ghz頻率下的短距離，低功耗，的無線收發(fā)器。該芯片包含基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的物理層結(jié)構(gòu)。MC13192與MC9S08GB60之間的通信只需要通過SPI (SerialPeripheral Interface)傳輸。
[0094]本實(shí)施例中，如圖3所示，控制模塊14是由復(fù)位電路15、存儲單元17以及CPU(處理器)模塊16組成。在開始測試之前，通過測試床底座的USB方口接口 9將控制程序通過軟件燒寫進(jìn)存儲單元。該控制程序用于控制數(shù)據(jù)的收集并通過有線和無線兩種方式發(fā)送到Sink節(jié)點(diǎn)。
[0095]本實(shí)施例中，所述測試床系統(tǒng)的裝配過程包括以下步驟:
[0096](I)將被測水環(huán)境傳感器節(jié)點(diǎn)固定在相應(yīng)的測試床底座上，且每個傳感器節(jié)點(diǎn)對應(yīng)一個測試床底座形成組合體-組合節(jié)點(diǎn)；
[0097](2)使用USB方口線將步驟(I)中的組合體-組合節(jié)點(diǎn)連接到Hub集線器上面，Hub與Hub之間進(jìn)行級聯(lián),將獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)連通起來；
[0098](3)將步驟(2)中的Hub集線器通過220V交流轉(zhuǎn)4.2V直流線進(jìn)行供電，使得系統(tǒng)電力需求得到保障；
[0099](4)將串口轉(zhuǎn)USB方口及USB 口轉(zhuǎn)串口線連接，使得服務(wù)器與測試床系統(tǒng)連接起來。
[0100](5)啟動服務(wù)器上傳感器節(jié)點(diǎn)測試數(shù)據(jù)偵聽程序，將收集到的有線數(shù)據(jù)和無線數(shù)據(jù)存儲到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。
[0101]本實(shí)施例中，服務(wù)器PC提供了可視化監(jiān)聽軟件，可以實(shí)現(xiàn)軟件更改每個節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率以及節(jié)點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)的周期。其中，服務(wù)器發(fā)送的指令通過數(shù)據(jù)線到達(dá)每個節(jié)點(diǎn)，對MC13192進(jìn)行操作，從而改變RF天線的發(fā)射功率。
[0102]如圖4所示為本發(fā)明水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試方法的方法流程圖。具體水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試方法包括以下步驟:
[0103]步驟301、首先啟動服務(wù)器的測試管理軟件的服務(wù)程序。
[0104]具體實(shí)現(xiàn)過程是:測試管理員通過本地或者遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器，啟動服務(wù)器端的測試管理軟件服務(wù)，以便在接下來的測試分析中可以通過測試計(jì)算機(jī)訪問測試管理軟件服務(wù)。
[0105]步驟302、啟動測試床硬件控制軟件。
[0106]具體實(shí)現(xiàn)過程是:測試管理員通過本地或者遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器，啟動服務(wù)器端的測試床硬件控制軟件，打開服務(wù)器的Socket數(shù)據(jù)接口，用來準(zhǔn)備接收來自被測網(wǎng)絡(luò)上傳的數(shù)據(jù)包。
[0107]步驟303、測試床硬件控制軟件發(fā)送初始化命令。
[0108]具體實(shí)現(xiàn)過程是:測試管理員通過本地或者遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器，點(diǎn)擊測試床硬件控制軟件的初始化配置按鈕，對被測網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初始化配置。
[0109]進(jìn)一步地，所述初始化配置信息還包括配置節(jié)點(diǎn)的時間、發(fā)射功率、節(jié)點(diǎn)時間、網(wǎng)絡(luò)段編號、上傳周期信息，可在測試床硬件控制軟件的界面進(jìn)行設(shè)置。
[0110]步驟304、測試床硬件控制軟件的界面顯示連通的被測節(jié)點(diǎn)編號ID，啟動測試，被測網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫形成第一數(shù)據(jù)通路。
[0111]具體實(shí)現(xiàn)過程是:接到步驟303所發(fā)送初始化查詢命令后的節(jié)點(diǎn)應(yīng)答查詢，并上傳自己的節(jié)點(diǎn)編號ID，經(jīng)服務(wù)器端測試床硬件控制軟件的處理后，在軟件的界面顯示連入被測網(wǎng)絡(luò)的被測節(jié)點(diǎn)編號ID。當(dāng)啟動測試之后，被測節(jié)點(diǎn)按照設(shè)置好的上傳周期上傳數(shù)據(jù)到服務(wù)器，并存入服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫。
[0112]進(jìn)一步地，所述收集自被測網(wǎng)絡(luò)，存入服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)包括:連接被測節(jié)點(diǎn)的PH傳感器所上傳的pH值、透明度傳感器所上傳的透明度值、溶解氧傳感器所上傳的溶解氧濃度值、被測節(jié)點(diǎn)ID號、被測節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)段號、命令字段、被測節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)時間。
[0113]步驟305、服務(wù)器測試管理軟件與服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)交互形成第二數(shù)據(jù)通路，測試管理員對被測網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行測試。
[0114]具體實(shí)現(xiàn)過程是:測試用戶，也即測試管理員，使用測試計(jì)算機(jī)的因特網(wǎng)瀏覽器，訪問服務(wù)器測試管理軟件的主頁，如下面的網(wǎng)址:http://wsn.ustcsz.edu.cn:8080/project，進(jìn)入測試管理軟件操作界面。測試用戶通過該軟件操作界面，根據(jù)測試申請的實(shí)際需求，選取典型的測試項(xiàng)，對服務(wù)器數(shù)據(jù)庫當(dāng)中收集的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、測試。服務(wù)器測試管理軟件與服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)交互形成第二數(shù)據(jù)通路，對第一數(shù)據(jù)通路形成的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際分析。
[0115]進(jìn)一步地，測試管理員可以是一個或者是多個，這些管理員登入各自在測試管理軟件中分配的賬戶，既可以選擇不同的測試申請進(jìn)行測試，也可以通過測試申請的主鍵測試申請編號，來共同完成一個測試申請的測試工作。
[0116]舉一個具體的測試實(shí)例來說明，如圖1所示的多個測試管理員可以獨(dú)立測試不同的測試申請,也可以互相協(xié)作,共同完成同一份測試申請。下面針對協(xié)作完成的過程進(jìn)行說明:例如，甲測試管理員輸入自己的賬號、密碼，登錄測試管理軟件后，選擇待測試的申請編號，該編號是唯一確定的(可以通過申請?zhí)峤坏臅r間序列號加隨機(jī)數(shù)進(jìn)行唯一標(biāo)識)。在測試管理軟件的“選擇測試”界面，測試管理員甲可以看到該測試申請需要完成哪些測試，以及每項(xiàng)子測試當(dāng)前完成的狀態(tài)。如果還有未完成的子測試項(xiàng)，甲可以繼續(xù)完成；同理，乙測試管理員輸入自己的賬號、密碼，登錄測試管理軟件后，選擇同一個待測試的申請編號(與甲選擇的相同)。在測試管理軟件的“選擇測試”界面，測試管理員乙可以看到該測試申請需要完成哪些測試，以及每項(xiàng)子測試當(dāng)前完成的狀態(tài)。如果還有未完成的子測試項(xiàng)，乙可以繼續(xù)完成；為了避免甲、乙測試員同時選擇相同的子測試項(xiàng)進(jìn)行重復(fù)測試，測試前，兩者可以通過測試管理軟件通信，進(jìn)行事先約定。
[0117]進(jìn)一步地，所述測試管理軟件，包括申請被測用戶的測試申請審批、測試申請的查詢、測試報(bào)告生成模塊；pH傳感器準(zhǔn)確度測試模塊、溶解氧傳感器準(zhǔn)確度測試模塊、透明度傳感器準(zhǔn)確度測試模塊；網(wǎng)絡(luò)丟包率測試模塊、被測節(jié)點(diǎn)能耗測試模塊。測試報(bào)告生成只能在所有被測用戶請求的測試項(xiàng)都完成后生成。
[0118]進(jìn)一步地，所述測試項(xiàng)的測試依據(jù)來源于數(shù)據(jù)通路一所上傳的有線數(shù)據(jù)包數(shù)目、無線數(shù)據(jù)包數(shù)目以及被測節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率等信息。
[0119]進(jìn)一步地，所述pH傳感器準(zhǔn)確度、溶解氧傳感器準(zhǔn)確度、透明度傳感器準(zhǔn)確度測試時，不需要對現(xiàn)有的被測系統(tǒng)進(jìn)行改動，只需將三種水體傳感器放入被測水體中，使用第一數(shù)據(jù)通路執(zhí)行測試步驟，將收集到的數(shù)據(jù)存入服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，測試管理員使用第二數(shù)據(jù)通路啟動軟件模塊的分析程序。以PH值傳感器準(zhǔn)確性測試為例:將傳感器放置到水環(huán)境當(dāng)中，使用無線傳感器收集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集時間為I個小時；針對收集數(shù)據(jù)，選擇PH值的標(biāo)準(zhǔn)值的上下限；選擇分析數(shù)據(jù)的樣本時間范圍；選擇合格節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)確度閾值，其中準(zhǔn)確度為某節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)確值的數(shù)目除以某節(jié)點(diǎn)所有收到PH值數(shù)據(jù)的數(shù)目；如果某節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確度小于閾值，則該節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場PH值準(zhǔn)確度不合格，否則合格；如果合格節(jié)點(diǎn)的總數(shù)目大于所有被測節(jié)點(diǎn)的總數(shù)目的60%，則該網(wǎng)絡(luò)pH傳感器準(zhǔn)確性總體評價合格，否則總體評價不合格。
[0120]進(jìn)一步地，所述網(wǎng)絡(luò)丟包率測試，所包括的主要步驟如下:在使用測試管理軟件針對使用第一個數(shù)據(jù)通路收集到的數(shù)據(jù)時，選擇處理時間的范圍，計(jì)算總時間；利用總時間除以被測節(jié)點(diǎn)發(fā)包頻率得到總的應(yīng)收數(shù)據(jù)包總數(shù)的理論值；查找服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中使用第一個數(shù)據(jù)通路收集數(shù)據(jù)的存儲表中無線數(shù)據(jù)包的總數(shù)，得到實(shí)際收到的包；則被測節(jié)點(diǎn)的丟包率為理論值與實(shí)際值之差除以理論值，以此計(jì)算每個節(jié)點(diǎn)的丟包率；如果某節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確度小于閾值，則該被測節(jié)點(diǎn)丟包率不合格，否則合格；如果合格節(jié)點(diǎn)的總數(shù)目大于所有被測節(jié)點(diǎn)的總數(shù)目的60%，則該網(wǎng)絡(luò)丟包率總體評價合格，否則總體評價不合格。
[0121]進(jìn)一步地，所述節(jié)點(diǎn)能耗測試，包括的主要步驟如下:將使用第一個數(shù)據(jù)通路收集到的各個被測節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)解析出功率值，并轉(zhuǎn)存入數(shù)據(jù)庫中名為“simu_p0Wer”的表中，參考如表1所示實(shí)驗(yàn)測定的不同檔位的收集數(shù)據(jù)與節(jié)點(diǎn)能耗一一映射。
[0122]表1本發(fā)明的發(fā)射功率與能耗的實(shí)驗(yàn)關(guān)系
[0123]
【權(quán)利要求】
1.一種水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)，用于水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)性能測試，包括無線傳感器節(jié)點(diǎn)，所述無線傳感器節(jié)點(diǎn)間相互連通，并通過Sink節(jié)點(diǎn)與服務(wù)器連接通訊，其特征在于所述系統(tǒng)還包括測試床底座，所述測試床底座與無線傳感器節(jié)點(diǎn)集成形成組合節(jié)點(diǎn)，所述組合節(jié)點(diǎn)設(shè)置有與其他節(jié)點(diǎn)無線通訊的無線通信模塊、監(jiān)測被測水環(huán)境的環(huán)境參數(shù)的AD傳感器模塊、控制組合節(jié)點(diǎn)采集環(huán)境參數(shù)和數(shù)據(jù)收發(fā)的控制模塊、串口供電模塊；服務(wù)器下發(fā)初始化配置信息進(jìn)行初始化配置組合節(jié)點(diǎn)，然后組合節(jié)點(diǎn)按照配置好的上傳周期上傳數(shù)據(jù)到服務(wù)器，最后服務(wù)器根據(jù)組合節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)和初始化配置信息對組合節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行測試。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)，其特征在于所述AD傳感器模塊選自PH傳感器、水體透明度傳感器、溶解氧傳感器的一種或者兩種以上的任意組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)，其特征在于所述組合節(jié)點(diǎn)和sink節(jié)點(diǎn)均通過USB方口線連入Hub集線器，Hub集線器與Hub集線器級聯(lián)，最后由Hub集線器連入服務(wù)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)，其特征在于所述串口供電模塊設(shè)置串口接口，組合節(jié)點(diǎn)供電通過串口接口連接USB方口線連入Hub集線器實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)，其特征在于所述Hub集線器由交流電轉(zhuǎn)直流電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行供電，交流電轉(zhuǎn)直流電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成直流電DC輸出后通過USB方口線接入Hub集線器或組合節(jié)點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)，其特征在于所述Hub集線器由USB方口轉(zhuǎn)串口線，再由USB 口轉(zhuǎn)串口線連入服務(wù)器，其中USB 口轉(zhuǎn)串口線的USB 口一端插入服務(wù)器上的USB 口，而USB方口轉(zhuǎn)串口線的USB方口端接入Hub的USB方口中。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)，其特征在于所述控制模塊包括中央處理器、復(fù)位電路、存儲單元，所述控制模塊中預(yù)先將控制程序通過串口供電模塊的串口接口燒寫進(jìn)存儲單元，所述控制模塊控制組合節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的收集并通過有線和無線兩種方式發(fā)送到Sink節(jié)點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)，其特征在于所述無線傳感器節(jié)點(diǎn)包括無線通信模塊；所述測試床底座包括AD傳感器模塊、控制模塊、串口供電模塊；所述無線傳感器節(jié)點(diǎn)與測試床底座通過數(shù)據(jù)交互模塊進(jìn)行連接，所述無線通信模塊設(shè)置有28針引腳與測試床底座的28孔插槽進(jìn)行連接形成組合節(jié)點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)，其特征在于所述無線通信模塊包括ZigBee核心板，所述ZigBee核心板上設(shè)置微處理器，所述微處理器通過功率控制模塊與無線射頻模塊連接，所述無線射頻模塊連接Whip外置增益天線進(jìn)行收發(fā)數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的水環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能測試床系統(tǒng)，其特征在于所述被測組合節(jié)點(diǎn)中的信息通過的無線射頻模塊發(fā)射端的WiFi傳遞給Sink節(jié)點(diǎn)，并通過Sink節(jié)點(diǎn)與Hub的連線，以及Hub與服務(wù)器之間的連線，最終以有線的方式發(fā)送給服務(wù)器監(jiān)聽端口并存入服務(wù)器中。
【文檔編號】H04W24/00GK103826238SQ201410012923
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】黃劉生, 陳龍, 郭偉杰, 徐宏力 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)蘇州研究院