陳星宇

（廣西計(jì)量檢測(cè)研究院，南寧 530000）

1 Zigbee技術(shù)相關(guān)概述

1.1 Zigbee技術(shù)的定義

Zigbee技術(shù)是一種新型的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)，并以IEE80211514無(wú)線通信技術(shù)為基礎(chǔ)[1]。其中，Zigbee協(xié)議內(nèi)也涉及到網(wǎng)絡(luò)、安全以及應(yīng)用方面的軟件內(nèi)容。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技水平的穩(wěn)定增長(zhǎng)，Zigbee技術(shù)以其自身所具有短距離、結(jié)構(gòu)剪短、低能耗、低數(shù)據(jù)傳輸率以及低成本等特征被廣泛應(yīng)用在了工農(nóng)業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中，并在設(shè)計(jì)智能溫濕度測(cè)控?zé)o線傳感網(wǎng)絡(luò)的方面發(fā)揮出了積極的作用。

1.2 Zigbee網(wǎng)絡(luò)

在Zigbee網(wǎng)絡(luò)中，具有全功能設(shè)備以及簡(jiǎn)化功能設(shè)備兩種，其中全功能設(shè)備被當(dāng)做協(xié)調(diào)器使用。全功能設(shè)備是具有路由與中繼功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，可與簡(jiǎn)化功能設(shè)備的節(jié)點(diǎn)通信進(jìn)行協(xié)同運(yùn)行；而簡(jiǎn)化功能設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)，相互之間無(wú)法進(jìn)行直接的通訊，僅能夠通過(guò)全功能設(shè)備節(jié)點(diǎn)作為發(fā)送和接收信息，并不具備路由與中繼功能。因此從一定角度上來(lái)說(shuō)，全功能設(shè)備與簡(jiǎn)化功能設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)完全相同，但其網(wǎng)絡(luò)層次存在著明顯的差異性，其中，協(xié)調(diào)設(shè)備是Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的組織者，并肩負(fù)起重要的網(wǎng)絡(luò)組建及路由職責(zé)。

Zigbee網(wǎng)絡(luò)支持星型網(wǎng)、集群樹(shù)狀網(wǎng)以及網(wǎng)狀網(wǎng)等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中星狀網(wǎng)主要是由一個(gè)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)以及多個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)組成，并以此實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)調(diào)通信。

2 基于Zigbee協(xié)議的智能溫濕度測(cè)控?zé)o線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建

2.1 智能溫濕度測(cè)控?zé)o線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

基于Zigbee協(xié)議的智能溫濕度測(cè)控?zé)o線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，智能溫濕度測(cè)控?zé)o線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)綜合考慮其能耗性、覆蓋范圍、傳輸速度以及網(wǎng)絡(luò)通訊等方面[2]；第二，在智能溫濕度測(cè)控?zé)o線傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需通過(guò)與GPS網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，將其所采集到的參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控終端中，并以此實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的實(shí)時(shí)控制。

2.2 智能溫濕度測(cè)控?zé)o線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

基于Zigbee協(xié)議下智能溫濕度測(cè)控?zé)o線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由Zigbee無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)、數(shù)個(gè)具有路由功能的無(wú)線節(jié)點(diǎn)以及網(wǎng)絡(luò)全功能協(xié)調(diào)裝置組成。其中，無(wú)線網(wǎng)關(guān)連接、Zigbee網(wǎng)絡(luò)以及GPS網(wǎng)絡(luò)在智能溫濕度測(cè)控?zé)o線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中占據(jù)著重要的地位，主要負(fù)責(zé)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的控制及協(xié)同管理。不僅如此，在智能溫濕度測(cè)控?zé)o線傳感網(wǎng)絡(luò)中，溫濕度探測(cè)器主要分布于具有檢測(cè)需求的生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)，將所采集到的溫濕度參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶罱娜δ茉O(shè)備中，并通過(guò)設(shè)備選擇出最近的通訊網(wǎng)絡(luò)路徑，將此些數(shù)據(jù)信息以多跳的方式傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)裝置中，最后由監(jiān)控中心接收，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)且全面的分析，以此為溫濕度參數(shù)的調(diào)控提供重要的參考依據(jù)。

3 基于Zigbee協(xié)議的智能溫濕度測(cè)控?zé)o線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

3.1 智能溫濕度測(cè)控?zé)o線傳感節(jié)點(diǎn)的模型構(gòu)建

在對(duì)智能溫濕度測(cè)控?zé)o線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需首要注重對(duì)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的模型構(gòu)建工作。具體而言，無(wú)線傳感網(wǎng)路主要由大量與待檢測(cè)地點(diǎn)靠近的傳感節(jié)點(diǎn)組成，在不同應(yīng)用中，傳感節(jié)點(diǎn)的組成也具有一定的差異性。其中，無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)在模型構(gòu)建期間，也應(yīng)將傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及電源管理模塊納入其中，確保所構(gòu)建起的模型能夠在系統(tǒng)的總體硬件設(shè)計(jì)中發(fā)揮出積極的作用。

3.2 智能溫濕度測(cè)控?zé)o線傳感節(jié)點(diǎn)的器件

由于智能溫濕度測(cè)控?zé)o線傳感節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)具有端節(jié)點(diǎn)與路由功能，不僅能夠滿足對(duì)溫濕度參數(shù)數(shù)據(jù)采集與處理，更能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行高效的傳輸。因此為從根本上提升智能溫濕度測(cè)控?zé)o線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用經(jīng)濟(jì)效益，現(xiàn)階段相關(guān)設(shè)計(jì)人員也應(yīng)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中對(duì)溫濕度控制的具體要求，對(duì)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的數(shù)量及規(guī)格進(jìn)行有針對(duì)性的選擇，并要求其具有體積小、共功耗低等性能。

圖為 無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)

4 基于Zigbee協(xié)議的智能溫濕度測(cè)控?zé)o線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

在基于Zigbee協(xié)議的智能溫濕度測(cè)控?zé)o線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，溫濕度參數(shù)數(shù)據(jù)的傳輸主要是通過(guò)節(jié)點(diǎn)的方式，并將其與GPS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)相連接[3]。而在軟件程序設(shè)計(jì)時(shí)，主要采用中斷方式完數(shù)據(jù)的接受及發(fā)送，采用開(kāi)源操作系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)議棧，使其能夠支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)GPS的撥號(hào)功能。此外，軟件的設(shè)計(jì)還應(yīng)包括PC端的數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，建立起溫濕度的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存庫(kù)，提升溫濕度的可控性。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，由于Zigbee技術(shù)具有低成本及低能耗的優(yōu)勢(shì)，因此將其應(yīng)用在智能化溫濕度測(cè)控?zé)o線傳感網(wǎng)絡(luò)中，不僅能夠從根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、濕度控制的實(shí)時(shí)采集與分析，更能夠在原有基礎(chǔ)上提升無(wú)線傳感系統(tǒng)的靈活性，有效控制及轉(zhuǎn)移了傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)布線的風(fēng)險(xiǎn)性。