基于ZigBee协议的远程监控系统设计研究

谷灵莉

摘 要：随着现在经济的发展以及科学技术的进步，对于资源与环境的要求成正比不断地上升，特别是近几年，我国的室内建设不断扩大范围，根据现在的室内建设发展背景，设计一种基于现在的Zigbee无线传感器网络下的监控系统，其研发主要应用在监控范围内，实行远程监控。这种技术在我国的建设管理中起着重要的控制与监督作用，并且对室内的环境变化以及突发的各种情况等进行详细监控，实现对室内的远程操控。

关键词：Zigbee协议 远程监控系统 设计研究

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）09（b）-0014-03

我国在近几年科学技术发展非常迅速，特别是物联网技术，不仅发展迅速并且应用的范围非常广。这种远程操作系统的设计主要采用的是将硬件中的物联网技术与无线传感技术相结合，将ZigBee中传感器作为主要的中心点与采集点；利用相关的系统理论以及控制计算方式等进行管理与核算。根据相关资料中显示这种技术对于室内的监控效果非常明显，并且将室内监控等进行了提升。文章主要针对这种ZigBee协议的远程监控系统设计与研究等方面进行详细分析，并且根据相关的技术分析等对其进行详细描述与介绍。

1 Zigbee技术

在我国现在的经济发展背景下，物联网已经逐渐成为生活中重要的一项新兴科学技术，尤其是这几年发展范围已经扩展到全世界，成为促进经济以及科学技术发展重要的推动力。文章所讲到的Zigbee技术主要是在全面适应无线传感器条件下将其设计的成本降低、并且耗费能量比较小、拥有高容错性的一种科学技术。Zigbee技术的研发主要依据是IEEE 802.15.4。当然这种技术并不是完美无瑕的，针对这样的现象，在此基础技术上逐渐进行技术升级，衍生出IEEE更高一级的网络运行协议并对API等相关的技术进行了规范化的整理。具体来讲，这种Zigbee技术主要是一种针对短距离以及周围速率比较低的情况下设计的一种无线网络技术。

无线传感器中使用的网络连接点需要将其中掌握的数据相互之间进行交流，主要包含：MAC层、路由器以及连接网络接口层与传感的应用层，当然若是单单使用传统的无线连接或是传统协议，已经不能很好地满足无线传感器的相关要求。基于这样的基础，逐渐发明了Zigbee协议，这项协议产生的基础是在IEEE 802.15.4的条件下。Zigbee在我国是一种新型的科学控制监督技术，同时文中也提到其自身短距离以及低速率的优点为现在的监控技术提供了新的发展空间。其有自身规定的协议以及使用标准，并且在很多比较小的振动与传感器之间相互实现传感以及联系，并且这些传感器在工作期间只需要使用比较少的能量就可以实现网络上的连接与通信，从整体上来讲这种技术在网络连接以及通信方面工作的效率非常高。Zigbee技术的组成主要是由无数个无线传播的模块共同组成的一种无线传播平台，并且这种组成模式与现实中的通信技术非常相似，不同的Zigbee传输模块就好比通信中的CDMA网络，是通信联系中的一个基点，通过各个基点之间可以使他们相互进行联系，逐渐形成一种网络体系，实现网络上的连接。

2 远程监控系统的工作原理以及结构设计

根据现在的无线网络技术的发展与进步，对于人们的生活起到了非常大的提升作用，并且人们生活水平不断提升的过程中对于很多方面都提出更高的要求，不管是对生活的环境还是居住的安全方面都非常重视。所以社会在进行城市建设期间也对人们居住的小区、学校与医院等进行了非常全面地安全监控安置，制定一项比较全面的安全监控系统保证小区或是学校的安全，对其进行实时监控，保证安全。在现在IEEE 802.15.4的技术之上对Zigbee协议栈进行详细地研究与分析，并且在这基础之上制定了关于其中的物理层与MAC层的标准。这种协议栈不仅涉及到网络中的很多层面，还对其中的服务与质量等进行监督与控制，保证无线网络的使用安全。在这种协议下需要使用3种必要的设备，其中包括：协调器、路由器以及终端设备。并且每个协议中的网络都需要一个Zigbee的协调器来进行协调与控制。在进行组织网络连接期间这种协议栈支出多种形式或是结构的远程监控监督系统，其中主要是根据其自身的协议连接網络建设专业提供的技术监督平台，利用一高科技的终端设备等进行安全监督检测控制，并且根据各个数据信息中掌握的数据等进行远程的监督与控制，其中工作系统方案简洁结构图如图1所示。

3 远程监控系统设计中的硬件设计

根据这种协议基础上对于物联网中的远程监控系统设计中需要进行硬件设计与软件设计，其中的硬件设计主要包括3个重要部分组成，分为传感控制模块与通信模块以及嵌入式网络关键点与视频制定关键点为主。

3.1 传感控制模块的系统设计

在进行硬件设计期间需要非常注意关于这方面的设计环节，模块设计期间主要分为传感器与继电器两种形式，其中这两者可以利用Zigbee协议设计点中的关键点进行设计，形成传感器中的控制点与节制点。在传感控制模块设计期间使用的传感器不仅包含湿度的传感器还包含光度与热度的传感器，并且这种湿度的传感器在设计期间因为考虑到湿度的影响，所以主要是利用数字精准的传感器将其中的温度值与湿度值等进行了分辨，并且将传感器中使用的电源与电压等设计到 V并且电流主要控制在μA。当然在进行设计的环节中还需要注意关于数据的收集，在进行采集期间需要将其进行准确的定时，将传感处的电源等进行设置，最好设置成停止供电的状态，这样可以尽量减少其中关于能源的损耗与能量的流失。在进行光感的传输过程中不仅需要对数据信息进行详细的分析与对照，还需要对其中的光照等进行收集。

3.2 系统设计中的通信模块设计

在进行这种设计过程中还需要注意的是关于通信模块的设计。这种设计主要是对芯片的选择方面，在这种设计下对于模块中的芯片使用型号一般都是CC2530F256，经过科学分析可以确定这种设计主要的使用于比较复杂的协议栈中，所以文章在研究这种协议栈期间使用的都是这种芯片。这种芯片设计中比较重视使用设备的前端，并且在无线使用过程中对于信号的收集与散发能力非常好，并且在设计使用期间还需要对其进行密封，因为芯片整体的使用面积与板块书比较小，所以需要进行严格的保管（图2）。

文章中提到了3种硬件设计中需要注意的问题，详细介绍了两种关于硬件设计中的需要注意的问题，还有一种是嵌入式网管和视频的设计，文章只做简单介绍，这种设计主要需要注意在进行视频的设计与制作以及网关等涉及制作期间需要保证其设计的参数以及浏览。

4 远程监控系统中的软件设计

远程监控系统中的硬件设计笔者在上文中做了详细介绍，下面是对软件设计进行的详细介绍，其中软件设计主要包含协调器软件设计与路由器软件设计等，主要讲解的是关于这种无线网络使用的各种协调器等。

在进行软件设计中最重要的就是关于路由器与协调器的设计，在整个系统中所使用的编程软件为IAR Embedded Woekbench For MCS8051 7.51A，其中关于这方面的设计图如图3所示。

在路由器与协调器进行设计期间还需要掌握其中的待机状态，将其中接收到的信息指示进行处理，并且在处理之后将成功识别的信息传输到SEV的中间服务传输段中，这样就会保证传输的数据等能够准确无误地进入到待命状态中，并且在接收到信息时候自动断开连接，保证数据使用的安全性。这其实和路由器与协调器之间的使用流程与设计流程等非常相似，并且在安装期间也具有相同之处。

该软件的设计不仅包含协调器与路由器的设计，还有控制软件的设计等，并且这些设计软件都需要进行详细研究分析之后才能使用，这主要是因为软件设计对整个系统来讲具有非常重要的作用，所以在设计期间也需要十分注意。

5 结语

在很多大城市中对于这种远程监控系统设计非常重视，并且应用也非常广泛，这种技术的应用不仅解决了城市大型超市或是大型的商城等对监控的困扰，还方便了城市具体的安全管理等，所以文章將这种技术进行详细分析，希望能够更好地促进这种技术的应用与发展。

参考文献

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