大規(guī)?？刂乒?jié)點群管理系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、為突破傳統(tǒng)RS485串行總線對可接入節(jié)點數(shù)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(gòu)方式，將最大可接入節(jié)點數(shù)量擴(kuò)展到2.7萬個。針對該網(wǎng)絡(luò)特點，對Modbus協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展，建立集群節(jié)點通訊及控制的通訊協(xié)議，實現(xiàn)集群節(jié)點的有效管理及可靠控制。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)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(shè)計出一套與之相適應(yīng)的通信協(xié)議。通過在主控器與葉

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

3、，并提取其坐標(biāo)和高程信息。以原點為參考，以終端模塊能接受的最大數(shù)據(jù)量為標(biāo)準(zhǔn)，將數(shù)據(jù)矩陣劃分成塊，并與底層終端位置一一對應(yīng)，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(biāo)已經(jīng)隱含其中，因此減小了網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量，提升了傳輸效率。
　　實驗檢測了系統(tǒng)在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化時的性能。在采用擴(kuò)展協(xié)議時，一層中繼器的引入導(dǎo)致周轉(zhuǎn)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(tǒng)增加1.94倍左右