大規(guī)模控制節(jié)點群管理系統設計.pdf

1、為突破傳統RS485串行總線對可接入節(jié)點數量的限制，本文基于RS485總線提出了一種大型嵌入式節(jié)點集群的架構方式，將最大可接入節(jié)點數量擴展到2.7萬個。針對該網絡特點，對Modbus協議進行擴展，建立集群節(jié)點通訊及控制的通訊協議，實現集群節(jié)點的有效管理及可靠控制。在此基礎上，構建完整的信息傳遞策略，最終完成地理測繪信息從主控器到各個終端節(jié)點的正確映射。
　　首先建立合理的物理鏈路，并設計出一套與之相適應的通信協議。通過在主控器與葉

2、子節(jié)點間加入中繼器，實現RS485總線支持節(jié)點數的擴展，建立一對多控制的嵌入式節(jié)點集群。通過對Modbus協議進行擴展，增加了中繼層規(guī)約。與傳統單純增加物理地址長度的方式不同，新擴展協議采用局部尋址方式，打破了Modbus地址長度對子節(jié)點數的限制，并引入節(jié)點掃描和差錯反饋機制，從而實現了主控器對各網絡節(jié)點的可靠控制。
　　其次設計地理測繪信息的傳遞策略。利用GDAL庫，使用UTM結合正方位投影方法對獲取到的遙感地理數據進行投影變換

3、，并提取其坐標和高程信息。以原點為參考，以終端模塊能接受的最大數據量為標準，將數據矩陣劃分成塊，并與底層終端位置一一對應，再按中繼層規(guī)約依次將高程信息封裝傳送。由于僅傳遞高程信息，坐標已經隱含其中，因此減小了網絡的數據量，提升了傳輸效率。
　　實驗檢測了系統在拓撲結構變化時的性能。在采用擴展協議時，一層中繼器的引入導致周轉延遲增加5.6％，而兩層中繼器則將延遲率增加了36.51％，并使總延遲較原始Modbus系統增加1.94倍左右