舒澤芳，彭曉珊，陳　敏

（1.貴陽學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，貴陽550005；2.貴陽學(xué)院電子與通信工程學(xué)院，貴陽550005；3.中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，長(zhǎng)沙410075）

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多網(wǎng)融合的混凝土泵車狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

舒澤芳1*，彭曉珊2，陳敏3

（1.貴陽學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，貴陽550005；2.貴陽學(xué)院電子與通信工程學(xué)院，貴陽550005；3.中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，長(zhǎng)沙410075）

摘要：為了有效監(jiān)控混凝土泵車的狀態(tài)，設(shè)計(jì)了一套多網(wǎng)融合的狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。對(duì)臂架結(jié)構(gòu)使用ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳感器的即插即用和數(shù)據(jù)無線采集傳輸，對(duì)其他部位使用CAN/LIN總線實(shí)現(xiàn)狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)采集和有線傳輸，將采集數(shù)據(jù)在泵車狀態(tài)中心進(jìn)行匯總后通過GPRS分時(shí)遠(yuǎn)程傳輸?shù)奖O(jiān)控中心服務(wù)器。測(cè)試發(fā)現(xiàn)在GPRS信號(hào)較好的條件下，在30 km范圍內(nèi)丟包率小于3%，表明該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和正確傳輸，從而保證混凝土泵車能夠安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：混凝土泵車；遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控；多網(wǎng)融合；ZigBee；CAN/LIN；GPRS

項(xiàng)目來源：貴州省科學(xué)技術(shù)基金項(xiàng)目（J［2013］2026）；貴州省高校優(yōu)秀科技創(chuàng)新人才支持計(jì)劃項(xiàng)目2013（1492）；貴陽學(xué)院工程裝備電控單元產(chǎn)學(xué)研培育基地項(xiàng)目（20130035138）；貴州省科技廳聯(lián)合基金項(xiàng)目（黔科合LH字［2014］7198號(hào)，J字LKG［2013］34）

當(dāng)今中國(guó)基建規(guī)模不斷擴(kuò)大，工程機(jī)械的產(chǎn)業(yè)支柱地位更加明顯，而混凝土機(jī)械市場(chǎng)規(guī)模居整個(gè)工程機(jī)械行業(yè)首位，利潤(rùn)率超過30%，遠(yuǎn)超工程機(jī)械其他行業(yè)，2011年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，國(guó)內(nèi)混凝土機(jī)械產(chǎn)業(yè)值超過1 053億，收入達(dá)到總收入的1/5［1］?；炷帘密囀羌杀盟蜋C(jī)構(gòu)和臂架系統(tǒng)的移動(dòng)式工程專用車輛，具有工程效率高、澆筑質(zhì)量好、環(huán)境污染小、機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)勢(shì)，但是由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)境惡劣、材料老化和材質(zhì)疲勞等因素共同作用，混凝土泵車的故障具備突發(fā)性，易造成重大的安全問題和財(cái)產(chǎn)損失，因此必須對(duì)泵車的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并及時(shí)發(fā)現(xiàn)、排除故障，以正確的預(yù)測(cè)判斷代替“救火式”的事后維修［2］。中南大學(xué)研究成果走在國(guó)內(nèi)前列，使用信息技術(shù)對(duì)混凝土泵車的臂架等關(guān)鍵部位進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)進(jìn)行事故預(yù)防［3-5］，太原理工大學(xué)使用傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)臂架系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)，取得了一定成果［6］。本文以“貴州省科學(xué)技術(shù)基金”等項(xiàng)目為依托，結(jié)合ZigBee、CAN、LIN、GPRS等多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)泵車狀態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，建立覆蓋范圍較廣的城域狀態(tài)監(jiān)測(cè)體系，為混凝土泵車的工程使用保駕。

1　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

混凝土泵車集輸送成品混凝土和澆筑工序于一體，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，導(dǎo)致健康狀況監(jiān)測(cè)學(xué)科性較強(qiáng)、難度高，普通操作人員無法進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)和故障預(yù)測(cè)，因此通過監(jiān)控遠(yuǎn)方的泵車狀態(tài)、采集關(guān)鍵信息并集中輸送到城域中心點(diǎn)，由專業(yè)的故障檢測(cè)技術(shù)人員進(jìn)行分析從而實(shí)現(xiàn)預(yù)判故障。

1.1混凝土泵車特點(diǎn)

混凝土泵車是對(duì)載重汽車底盤進(jìn)行改造而成，加裝的結(jié)構(gòu)包括運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳動(dòng)裝置、泵送和攪拌裝置、布料裝置和輔助裝置，而泵車的發(fā)動(dòng)機(jī)除保障泵車行駛以外，還要用于驅(qū)動(dòng)攪拌、泵送、布料機(jī)構(gòu)等裝置［7］，其結(jié)構(gòu)及組成如圖1所示。

圖1　混凝土泵車結(jié)構(gòu)及組成

從混凝土泵車結(jié)構(gòu)來講，臂架展開后規(guī)模較大，若采用有線傳輸不利于布線安排和管理，后續(xù)的維護(hù)成本和難度也相對(duì)較大，因此在臂架上采用無線網(wǎng)絡(luò)連接傳感器。但是從成本上來說，在整個(gè)泵車系統(tǒng)中全部使用無線網(wǎng)絡(luò)會(huì)導(dǎo)致耗費(fèi)較高，因此在底架、底盤等部分依托已有的總線系統(tǒng)采集相關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)，在將數(shù)據(jù)匯總后使用GPRS實(shí)時(shí)輸送到監(jiān)控中心由專業(yè)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和故障預(yù)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)故障的預(yù)先發(fā)現(xiàn)和及時(shí)處理。

1.2技術(shù)分析

對(duì)于臂架結(jié)構(gòu)的狀態(tài)監(jiān)控，無線傳輸系統(tǒng)省去了有線傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸線，也一并省去了電源線，因此無線系統(tǒng)使用電池供電，為避免頻繁地更換電池或者對(duì)電池充電，要求無線傳輸系統(tǒng)具備低功耗的特點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)休眠時(shí)延遲較??；而且需要使用較多傳感器，因此要求成本較低，數(shù)據(jù)可靠性較高，因此無線傳輸技術(shù)使用ZigBee技術(shù)，這是一種低功率局域網(wǎng)技術(shù)，具有低功耗、低成本、短延時(shí)、高容量的優(yōu)點(diǎn)［8］，結(jié)合控制器局域網(wǎng)CAN（Controller Area Network）可實(shí)現(xiàn)對(duì)泵車臂架部分的狀態(tài)信息采集和傳輸匯總。

其余部分如汽車底盤、底架、轉(zhuǎn)臺(tái)等部位對(duì)泵車安全工作同樣有重要意義，如果全部使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)會(huì)造成狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的成本過高，不利于系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，同是為了減少布線容量、降低維護(hù)成本，結(jié)合泵車的車身控制系統(tǒng)，使用CAN總線進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，但CAN總線負(fù)載率不能大于20%［9］，因此將涉及安全的節(jié)點(diǎn)傳感器掛接在CAN總線上，其余傳感器使用局部互連網(wǎng)絡(luò)總線LIN （Local Interconnect Network）［10］實(shí)施信息傳輸，達(dá)到集約化設(shè)計(jì)的效果。

將泵車狀態(tài)信息匯總到泵車的信息中心后，為便于技術(shù)人員遠(yuǎn)程進(jìn)行分析，需將泵車狀態(tài)信息傳輸?shù)叫畔⒅行?，通用分組無線服務(wù)技術(shù)GPRS（General Packet Radio Service）具有傳輸速率高、成本低廉、組網(wǎng)靈活、覆蓋半徑大等優(yōu)點(diǎn)，可用于組建城域泵車狀態(tài)信息網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)泵車信息遠(yuǎn)程傳輸和集中分析。

1.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)混凝土泵車的結(jié)構(gòu)組成和特點(diǎn)，對(duì)泵車的伸展結(jié)構(gòu)體使用ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸狀態(tài)信息，對(duì)固定結(jié)構(gòu)使用CAN/LIN網(wǎng)絡(luò)傳輸狀態(tài)信息，將狀態(tài)信息匯總到車身內(nèi)部的泵車狀態(tài)中心后使用GPRS傳輸?shù)匠怯蛐畔⒅行模到y(tǒng)設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2　混凝土泵車結(jié)構(gòu)及組成

2　多網(wǎng)融合設(shè)計(jì)

2.1監(jiān)測(cè)內(nèi)容

對(duì)臂架系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要包括4個(gè)方面：

（1）振動(dòng)監(jiān)測(cè)，泵車的結(jié)構(gòu)屬于典型的承受交變動(dòng)載荷懸臂梁結(jié)構(gòu)，研究發(fā)現(xiàn)工作頻率和結(jié)構(gòu)一階固有頻率重合導(dǎo)致易發(fā)生共振［11］，使臂架部分振動(dòng)更為劇烈，加劇泵車各部位的疲勞和磨損，形成惡性循環(huán)，因此分析加劇一般與泵車狀態(tài)非正常相關(guān)，因此需要監(jiān)測(cè)泵車的振動(dòng)狀態(tài)，本系統(tǒng)使用加速度傳感器和電阻應(yīng)變片進(jìn)行加速度和應(yīng)變的參數(shù)采集；

（2）結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，泵車長(zhǎng)時(shí)間的工作會(huì)引起各連接處等大應(yīng)力部位產(chǎn)生裂紋，危害作業(yè)人員的生命安全，這些裂紋敏感區(qū)的裂紋擴(kuò)展速率主要由超載、平均應(yīng)力、加載頻率等因素造成，其中應(yīng)變是最主要的影響因素，因此仍然要監(jiān)測(cè)泵車連接等關(guān)鍵部位的應(yīng)變；

（3）液壓狀態(tài)監(jiān)測(cè)，泵車液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、工作受重大，導(dǎo)致主油泵、油缸、插裝閥、電磁閥等單元部件易故障，但液壓系統(tǒng)的壓力信號(hào)和溫度參數(shù)可有效反映液壓系統(tǒng)的健康狀態(tài)，因此通過檢測(cè)液壓系統(tǒng)進(jìn)出油口和重要管道的壓力信號(hào)和系統(tǒng)溫度來監(jiān)測(cè)液壓系統(tǒng)狀態(tài)；

（4）車身狀態(tài)監(jiān)測(cè)，車身作為整個(gè)泵車系統(tǒng)的支撐點(diǎn)并為系統(tǒng)提供動(dòng)力，其狀態(tài)良好是混凝土泵車能夠正常工作的基礎(chǔ)，因此需對(duì)車身進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和電量參數(shù)監(jiān)測(cè)，振動(dòng)狀態(tài)使用振動(dòng)傳感器，電量參數(shù)主要依托泵車自身的控制系統(tǒng)加以改造，使用CAN/LIN聯(lián)合總線進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2.2ZigBee傳輸方案

ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)主要用于對(duì)臂架結(jié)構(gòu)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，根據(jù)故障統(tǒng)計(jì)結(jié)合臂架有限元分析結(jié)果［12］，將監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在各節(jié)臂架末端，分別使用低頻加速度傳感器和靜/動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀吸附在臂架上測(cè)試臂架結(jié)構(gòu)的振動(dòng)參數(shù)和應(yīng)變狀態(tài)。由于泵車臂架結(jié)構(gòu)較大所需傳感器較多，對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)容量需求較大，經(jīng)分析選擇星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建傳感器網(wǎng)絡(luò)。加速度傳感器選擇LIS3L02AS4，這是一個(gè)3向低功耗傳感器，滿足電池供電且工作量程足夠；綜合考慮無線傳感器星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作環(huán)境狀況，應(yīng)變傳感器選擇三軸箔絲應(yīng)變片KFG，應(yīng)變類型使用三軸應(yīng)變花，測(cè)出臂架表面的應(yīng)變后根據(jù)應(yīng)力與應(yīng)變公式計(jì)算臂架表面應(yīng)力狀態(tài)；ZigBee模塊使用挪威的Chipcon半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的2.4 GHz射頻收發(fā)芯片CC2430，該芯片是一顆真正的系統(tǒng)芯片CMOS解決方案，可滿足低功耗、低成本、外圍保障需求低的要求。綜上，Zig?Bee傳輸方案如圖3所示，在方案中根據(jù)傳感器距離車身前端距離的不同，相應(yīng)地有不同數(shù)目的中繼器確保臂架狀態(tài)信息可靠地輸送到狀態(tài)中心模塊。

圖3　ZigBee傳輸方案

2.3CAN/LIN方案

對(duì)泵車液壓系統(tǒng)狀態(tài)和車向狀態(tài)的監(jiān)測(cè)使用CAN/LIN聯(lián)合總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳輸，首先需要解決電源供電問題，為精簡(jiǎn)電路使用泵車蓄電池的直流電，其電壓值是12 V，但CAN/LIN傳輸系統(tǒng)需要12 V和5 V兩種電壓，因此需要CAN/LIN傳輸系統(tǒng)的電源模塊設(shè)計(jì)提供兩種電壓且具備穩(wěn)流、保護(hù)的作用。

使用CAN/LIN傳輸?shù)谋密嚑顟B(tài)參數(shù)主要包括：（1）液壓系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)，分電量參數(shù)和振動(dòng)參數(shù)，電量參數(shù)由測(cè)量電路完成，振動(dòng)參數(shù)使用加速度傳感器完成；（2）車身關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)，主要使用KFG 3軸箔絲應(yīng)變片監(jiān)測(cè)；（3）車身狀態(tài)，主要讀取泵車自身的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)參數(shù)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4　CAN/LIN傳輸方案

圖4中在泵車原有的控制網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上將需測(cè)量的狀態(tài)參數(shù)通過LIN總線發(fā)送到CAN總線，其中需要用到網(wǎng)關(guān)模塊進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5　網(wǎng)關(guān)模塊

2.4泵車信息中心設(shè)計(jì)方案

泵車信息中心接收ZigBee傳輸?shù)谋奂軤顟B(tài)信息并從CAN總線上接收需要的狀態(tài)信息，均轉(zhuǎn)換成GPRS信息模式遠(yuǎn)程傳輸?shù)匠怯蛐畔⒅行?。其中ZigBee轉(zhuǎn)GPRS模塊使用DIGI公司的ConnectPort X4模塊實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換，CAN轉(zhuǎn)GPRS模塊使用基于STC89C52控制器為核心的嵌入式模塊，在監(jiān)控系統(tǒng)啟動(dòng)后，兩種模塊同時(shí)將接收來的信息轉(zhuǎn)換為GPRS格式信息并分時(shí)發(fā)送，GPRS模塊使用以杰馳電子有限公司的MC35i收發(fā)引擎為中心的模塊。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖6所示。

圖6　泵車信息中心結(jié)構(gòu)

3　系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)

3.1電磁兼容性設(shè)計(jì)

使用CAN/LIN總線結(jié)構(gòu)進(jìn)行車身狀態(tài)監(jiān)測(cè)雖然降低了成本，但是使車用電子設(shè)備數(shù)量增加，線束結(jié)構(gòu)更趨復(fù)雜，導(dǎo)致電磁環(huán)境復(fù)雜化，對(duì)電磁兼容的處理問題也變得更加重要。泵車內(nèi)電磁干擾的干擾源包括外部干擾源和內(nèi)部干擾源，外部干擾包括自然環(huán)境、廣播電視設(shè)備、無線通信設(shè)備等造成的干擾，內(nèi)部干擾源包括點(diǎn)火系統(tǒng)、繼電器、線圈等造成的電磁干擾。因此對(duì)泵車系統(tǒng)的電磁兼容主要措施主要包括：（1）在CAN/LIN總線結(jié)構(gòu)的電源模塊中設(shè)置旁路去耦電容以消除變壓模塊的電磁干擾；（2）在各芯片電源模塊設(shè)置0.1 mF去耦電容接地，以此濾除模塊本身的電磁雜波，并能阻止電源噪聲對(duì)電路造成的干擾；（3）在各通信模塊的收發(fā)端加裝光耦進(jìn)行電氣隔離；（4）加粗地線以避免地線電位波動(dòng)；（5）走線布線盡量短，盡量不出現(xiàn)弧形布線等。在系統(tǒng)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)中，將進(jìn)一步根據(jù)完裝測(cè)試和實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)電磁干擾問題進(jìn)行解決完善。

3.2省電管理

本項(xiàng)目軟硬件系統(tǒng)工作時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，除泵車狀態(tài)中心使用車電外其余各模塊均使用蓄電池供電，因此系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)十分重要，也是衡量本系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)，系統(tǒng)使用喚醒源控制開關(guān)信號(hào)的硬件模式結(jié)合軟件進(jìn)行低功耗設(shè)計(jì)和管理。

系統(tǒng)將在各個(gè)模塊與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)端設(shè)置喚醒源，車身的CAN/LIN傳輸結(jié)構(gòu)在泵車啟動(dòng)時(shí)系統(tǒng)通過LIN總線發(fā)出開機(jī)命令，使車身監(jiān)控的各模塊啟動(dòng)工作，而臂架監(jiān)控系統(tǒng)在轉(zhuǎn)臺(tái)啟動(dòng)后通過泵車信息中心的CC2430模塊發(fā)送開機(jī)命令，使Zig?Bee各結(jié)構(gòu)模塊開始工作。在系統(tǒng)滿足低功耗條件后，泵車信息中心的分時(shí)管理模塊發(fā)送命令至各工作模塊，使各節(jié)點(diǎn)進(jìn)入低功耗模式，當(dāng)?shù)凸? min之后分時(shí)管理模塊發(fā)送超低功耗模塊信息，各結(jié)構(gòu)進(jìn)入超低功耗模式。此后分時(shí)模塊以1 Hz的頻率檢查泵車液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)，在其啟動(dòng)后發(fā)出喚醒命令至各喚醒源，各喚醒源分別驅(qū)動(dòng)各模塊開啟工作模式。

4　系統(tǒng)測(cè)試

本系統(tǒng)基于基金支撐面向工業(yè)應(yīng)用及推廣普及，目前已初步完成一期工作，建立了簡(jiǎn)化型的狀態(tài)收集與傳輸系統(tǒng)，并使用三一重工的SY5419THB 530C-8混凝土輸送泵車進(jìn)行了系統(tǒng)性能的測(cè)試。其系統(tǒng)顯示界面如圖7所示。

在顯示界面下方的狀態(tài)信息中，點(diǎn)擊詳細(xì)信息即可看到遠(yuǎn)程的混凝土泵車的詳細(xì)參數(shù)信息，如圖8所示。

在測(cè)試中泵車裝載系統(tǒng)軟硬件系統(tǒng)分別在不同的距離測(cè)試傳輸可靠性數(shù)據(jù)，設(shè)置數(shù)據(jù)率為1 Hz，各距離測(cè)試時(shí)長(zhǎng)1 h，其結(jié)果如表1所示。

在20 km的距離時(shí)丟包率突然增大，至30 km恢復(fù)正常，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)30 km的測(cè)試點(diǎn)處于群山環(huán)繞的山谷中，距離基站距離較遠(yuǎn)導(dǎo)致GPRS信號(hào)較差，丟包率較高。在其他情況下系統(tǒng)保持了較低的丟包率。有效測(cè)試時(shí)長(zhǎng)共計(jì)14 h，出現(xiàn)故障3次，可見系統(tǒng)可靠性和環(huán)境適應(yīng)性還有待提高。

圖7　系統(tǒng)顯示界面

圖8　系統(tǒng)詳細(xì)信息界面

表1　測(cè)試結(jié)果

5　結(jié)論

目前多網(wǎng)融合的混凝土泵車狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)第一期工作已完成，使用了ZigBee、CAN/LIN、GPRS等多種網(wǎng)絡(luò)對(duì)混凝土泵車的臂架、底盤、車身等影響泵車工作狀態(tài)和財(cái)產(chǎn)人身安全的關(guān)鍵部位進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控和遠(yuǎn)程傳輸，測(cè)試結(jié)果表明系統(tǒng)丟包率較低，但可靠性和環(huán)境適應(yīng)性還有待提高，且監(jiān)控信息還不夠全面，需要對(duì)混凝土泵車轉(zhuǎn)塔、支腿等部位進(jìn)行全面的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)保證信息傳輸?shù)募皶r(shí)性和可靠性，這將是下一步的工作重點(diǎn)。

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舒澤芳（1979-），女，漢族，貴州貴陽人，貴陽學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院副教授，工學(xué)碩士學(xué)位，主要研究領(lǐng)域?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用技術(shù)，shuzefang_1979@126.com；

彭曉珊（1978-），男，漢族，湖南岳陽人，工學(xué)碩士學(xué)位，副教授，主要研究領(lǐng)域?yàn)閼?yīng)用電子技術(shù)。

The Control System of Smart Home Based on Improved ZigBee Algorithm

SUN Zhengfeng*，JING Elin，DOU Rufeng

（Taizhou Institute of Sc.＆Tec.，NUST，School of Electronic and Electrical Engineering，Taizhou Jiangsu 225300，China）

Abstract：To realize the remote control of the smart home，the order will be forward to the ZigBee coordinator node，then the ZigBee network will control terminal equipment. As cluster-tree algorithm easily leads to increased trans?mission delay，and the route loss is too large，therefore，the original algorithm is improved：a tree network topology discovery and address allocation mechanisms have been optimized. Through defining a group of nodes，we will se?lect the appropriate node as a relay node from those nodes. If the destination node belongs to an adjacent node of the source node，then the data can be directly transfered to the destination node，otherwise you must first create the rele?vant constituencies of the destination node，then select the appropriate relay nodes，The Simulation results show that when the more number of nodes increasing，the improved algorithm can reduce 30% energy consumption，along with the time，the number of death nodes will effectively reduce 10%，then it will balance the network load effectively.

Key words：smart home；Cluster-tree algorithm；relay node；death nodes；network load

doi：EEACC：720010.3969/j.issn.1005-9490.2016.01.041

收稿日期：2015-02-08修改日期：2015-07-26

中圖分類號(hào)：TP339

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1005-9490（2016）01-0193-06