远程监控是当前国内外的前沿技术课题之一。远程监控是指本地计算管理端通过公共Internet网络、公共无线通信网络、局域网等对远端监测区域进行监测和设备控制，完成对远程目标系统的状态监控及设备的启动、关闭、维护等功能。远程监控具有节省人力资源、可监控恶劣环境或不可达的区域、方便测量实时数据等优点。但目前的远程监控系统" title="远程监控系统">远程监控系统存在着成本高、设备数量少、有线网络不可达、精确性不高等问题。
　　无线传感器网络是由部署在监测区域内部或附近的大量廉价微型传感器节点" title="传感器节点">传感器节点通过自组织方式构成的网络^[1]。无线传感器网络具有低成本、低能耗、灵活性高、可扩展等优点，可以广泛地应用于国防军事、环境监测和预报、农业监测控制、智能家居、医疗卫生等众多领域。
　　IPv6是下一代互联网的核心协议，具有地址资源丰富、地址自动配置、支持实时业务、安全性高、移动性好等优点。将IPv6与无线传感器网络结合构建的IPv6无线传感器网络，可以满足目前无线传感器网络在地址、安全、移动及与现有网络融合等方面的需求，已成为无线传感器网络的研究热点之一。
　　通过公共通信网络和基于IPv6无线传感器网络融合的远程智能监控系统能够解决远程监控中存在的成本、数量、通信方面的诸多问题，是远程控制发展的必然趋势。
　　本文提出了一种公共无线通信网络和基于IPv6无线传感器网络融合的远程智能监控系统，构建了其特定的体系结构，重点介绍了该应用系统的软硬件平台、功能及性能，最后通过在精准农业生产中的应用表明了该系统可以实现远程监测、控制等需求，能有效地解决目前远程监控中存在的问题。
1 远程监控系统设计
1.1 远程监控系统架构
　　本文将公共无线CDMA通信网络和IPv6无线传感器网络融合构建了远程监控系统，监控系统由部署在监测区域的不同类型传感器节点构成，通过传感器实时地从外界采集信息，及时处理并发送到网关节点，再经由CDMA和Internet网络把数据传输到服务器。管理员通过访问服务器获知远程监测区域内的环境状况并自动采取相应设备的启动、停止等措施，从而达到远程监控的目的。系统的具体架构见图1。

1.2 监控系统工作过程和数据流程图
　　远程监控系统由硬件平台和软件平台构成。硬件平台由无线传感器网络节点、CDMA网关节点和服务器设备构成。软件平台由无线传感器网络节点嵌入式IPv6软件、网关嵌入式IPv6软件和服务器端数据处理控制软件构成。
　　监控系统工作过程为：传感器节点部署后，加电启动，等待命令加入IPv6传感器网络；管理员通过服务器发送启动命令到网关节点，启动允许加入网络参数；节点加入网络，获取短地址信息，配置本地链路地址，并且根据自身节点的类型开始工作；节点向网关节点申请全局单播地址网络前缀，由网关节点分配节点全局单播IPv6地址，节点把配置参数传输到服务器数据库中；管理员发送节点采集命令，同时设置采集周期，服务器封装IPv6数据包，经过汇聚点，发送给传感器网络节点；节点接收到采集命令后进行周期采集数据，建立路由，并且将数据信息以UDP/IPv6数据包形式传送到服务器。
　　管理员配置环境参数的浮动范围，如果采集的数据值超过该范围，服务器终端示警，则根据数据的相应位置信息自动启动设备装置进行环境调节。
　　由于数据传输经由三个不同的网络，数据格式在每个网络中各不相同，图2所示为IP层数据传输的流程图。

1.3 远程监控系统设备组成
1.3.1 IPv6无线传感器网络节点结构
　　传感器节点的硬件主要由传感控制模块、处理器模块、无线射频模块和能量供应模块四部分构成^[2]。传感控制模块主要由各种类型传感器、控制设备接口和外围电路构成，传感器负责采集外界环境的信息，设备通过标准接口与节点连接。处理器模块主要负责节点的设备控制、任务调度、功能协调、工作状态控制、收发数据处理等。无线射频模块主要负责调制传输信号、频率、带宽、数据速率、收发功率等。
　　传感器网络中节点软件实现控制节点的工作状态、周期、传输路径及优化路由、处理数据、控制射频端发射等功能。节点采用精简的微型TCP/IPv6协议栈和适用于IPv6无线传感器网络的动态路由协议。节点软件体系结构如图3所示。
　　网络接口模块(包括802.15.4 PHY层和MAC层)为网络协议提供了统一的发送接收接口，屏蔽各种物理介质，同时负责把来自下层的数据包传输到合适的适配层协议；中间适配层模块提供了对基于IEEE802.15.4标准IPv6数据包到网络层的传输平台^[3]，对超过IEEE802.15.4帧结构长度的IPv6数据包分片、压缩，同时对接收到的IPv6数据分片报文进行重组和恢复;TCP/IPv6协议栈和动态路由协议模块是整个节点软件的关键部分，采用精简的TCP/IPv6协议栈和适合IPv6无线传感器网络的动态路由协议^[4];应用层模块扩展了IPv6无线传感器网络的功能，包括简单网络管理、数据采集控制、节能等应用层协议。
1.3.2 IPv6无线传感器网络和CDMA网络网关结构
　　监控系统中网关节点实现了数据汇聚转发的功能，CDMA DTU(CDMA Date Transmit Unit, CDMA数据传输装置)和普通节点通过串口连接实现网关功能。
　　CDMA DTU在公共无线CDMA网络的身份通过UIM(User Identification Module)卡识别。DTU连接到CDMA网络后自动获取IP地址，配置CDMA DTU的工作模式(透明传输模式)和相应的串口速率等。传输数据不需要做任何处理，直接封装成CDMA数据格式经由CDMA网络和Internet传输，实现服务器与监测区域内传感器网络的双向链接。其特点如下：
　　(1)提供透明传输机制，减少数据处理环节，保障数据传输的稳定性和正确性；
　　(2)采用CDMA网络，不受时间和地域条件的限制，能在全国范围内实现实时数据通信；
　　(3)适用于间断的、突发的、频繁的和少量的数据传输，符合传感器网络的数据传输特点。
1.3.3 服务器端结构
　　服务器用于接收存储节点采集的数据，可远端接收数据，只需连接Internet网络即可。管理员或用户可以通过Internet远程访问服务器，通过Web页面操作可远程控制监测区域内节点和设备的工作。
　　由于DTU把无线传感器网络的IPv6数据包封装到CDMA格式数据的应用层，通过CDMA和Internet网络传输，所以在服务器必须采用数据处理控制软件，解析出应用层数据。图4为服务器采用IPv6嵌入协议栈来实现解析数据的过程。

2 远程监控系统的精准农业应用实例
　　将远程监控系统部署于三个温室内，每个温室放置一定数量的不同类型的传感器节点。监控系统必须实现以下主要功能：
　　(1)环境监测功能：各个温室内部署不同类型传感器实现对温室内环境的监测。当某个参数超过该设定值时，发出警报通知用户。
　　(2)温室内设备控制功能：如果某环境参数超过设定门限值(根据各种农作物要求的环境而定)，自动远程控制温室内通风、遮挡和灌溉等设备的启动和关闭，满足植物生长的环境。
　　由于用户需要测试的位置点已经固定，三个温室(面积：75m×15m)内节点的位置部署相同，如图5所示，包括2个土壤湿度、2个CO₂浓度、4个空气温度、4个空气湿度、3个室内光强、1个室外光强传感器节点。根据实际要求在室外需放置光强节点，用以比较室内外的光强，从而控制放下或提起遮挡帘。
　　温室内传感器节点的部署位置、类型和数量不是固定的，可以根据实际需要改变传感器节点的位置、类型及数量。在本应用系统中，采用表1所示型号的温度、湿度、光强、土壤湿度、CO₂浓度等模拟数据输出传感器。

　　传感器节点周期性(本系统采集周期为1分钟)地采集周围的环境参数。如果某个时间用户关心某个位置点的环境参数，则可以远程登陆服务器查看和控制该节点工作。
　　图6为中午12时温室1内温度节点WD14采集的温度曲线图。
　　图7为下午16时监测温室2的光强节点GQ22采集的光强曲线图。
　　从实际应用系统的结果来看，CDMA网络与IPv6无线传感器网络融合的远程监控系统满足了精细农业监控的各项要求。
3 性能分析
　　在本远程监控系统中，若监控区域的某个节点向服务器发送一条采集信息，则该过程所产生的时延" title="时延">时延如图8所示。