浅谈ZigBee技术在监测系统中的应用

胡丞熙

摘要：ZigBee无线传感器网络，通过和各个传感器结合可以作用于各种工业、现代农业的数据监测，这是一种传输距离短、功耗低、成本低的新型技术。本文结合ZigBee技术和Android管理系统，将這些技术应用于监测系统中，来进行工业环境各项数据的实时监测和控制，整个系统实现了数据采集终端和各个节点之间的数据接收和传输功能。

关键词：ZigBee技术 Z-Stack 数据采集 以太网

中图分类号：TN925文献标识码：A文章编号：1009-5349（2017）13-0189-01

ZigBee是无线传感器网络的一项新技术，是基于IEEE802.15和ZigBee网络协议的一种无线数据传输技术。将此技术与传感器相结合，便可组建无线传感器网络。如今能与物联网无线传输的除了ZigBee还有蓝牙和WIFI，这些技术目前已经比较成熟，并应用于各个领域。但是考虑到生产控制的便利性、效率、成本等诸多因素，在工农业生产和控制中，ZigBee技术的应用非常广泛，下面将谈谈这个技术在监测系统中的应用。

本文主要是使用TI公司的Z-Stack协议栈进行开发的ZigBee模块，在这个监测系统中，通过ZigBee模块组建小型网络，与以太网数据进行远程传输，为每一个终端都配上传感器，以检测温度、湿度、烟雾浓度等等，并且将检测到的数据都发送到协调器，协调器接收到数据并对数据进行处理，再把处理后的数据发送到个人电脑端或者发送到手机端，与此同时，协调器还起到接收个人电脑端和手机端的控制命令，并根据接收到的命令做出相应的反应。

整个系统设计由软、硬件两部分来构成。先来谈谈硬件上的设计。

硬件上的设计包括传感器部分和组网以及以太网部分的硬件设计。首先传感器部分的设计实现的主要任务就是将现场的数据发送到数据服务中心，现场的数据包括温度、湿度、烟雾浓度等，需要用到的传感器有温湿度检测传感器DHT11，烟雾检测传感器MQ-2，还有红外热释传感器，单个终端将现场检测到的各传感器数据都通过组网发送给协调器。在传感器部分的硬件设计上，读取现场传感器的数据是最重要的任务，其次就是将这些数据发送至协调器，也就是数据服务中心，在发送数据的同时也需保证设备的稳定和安全。

组网部分用的是ZigBee开发套件，以太网传输部分用的是TPC232-T24，以太网先需要用网线直连的方式进行参数的设置，用网线对RJ45和PC机网口采用网线直连的方式进行设置参数，这里需要注意的是IP必须设置正确，否则将不能正常通信，参数设置正确后可将模块接口连接到路由器上，电脑只要连接无线网，设置好模块中的IP地址，就可以对模块进行访问。

协调器接收到传感器的数据后经过以太网将这些数据传送给PC端和手机端，同时，PC端和手机端也经以太网给协调器发送控制命令，协调器接受到命令后会给每一个终端发送命令。当终端接收到协调器的信息后，待判断命令正确，便会根据命令控制继电器和LED，继电器在本系统中主要起到了开关作用，也就是说用高低电平来控制继电器的打开和关闭。相反若命令不正确，协调器自动放弃命令，继续工作。

软件的设计分为两部分，分别是PC端的设计和手机端的设计。其中PC端相当于一个纽带，连接着协调器传输的数据和手机端发送的控制命令，通过使用串口通信，对协调器传输过来的数据进行分析校验，并配有曲线、图形和文字，可显示在界面上，也可以放入数据库中等待查询。手机端采用了Android管理系统，整个设计分为三个部分，分别是手机端界面设计部分、与电脑端网络连接部分和对历史数据进行查询部分。其中手机端界面的主要功能就是实时显示采集到的各种数据信息，其中包括温度、湿度、烟雾浓度等，手机端的界面比较简洁，易操作，能够很直观地看到各种数据显示，并配有数据条和指示灯。除了能够显示实时的数据以外，还开发了历史数据查询界面，但是这个功能需要向PC端发送命令，PC端接收到了命令会做出相应的操作，这样便能查看之前某个时刻的数据。与PC端网络连接部分，主要通过通信实现了以下几个功能：通过局域网接收电脑端传输过来的各种实时数据，并向电脑端发送控制命令，待电脑端判断完这些控制命令后，将控制命令发送到协调器端口，通过协调器来控制采集终端，最后还可以通过网络通信查询历史数据。

最终结合之前的硬件设计，进行测试，协调器每隔1s就将采集到的数据通过组网串口发送到PC端，在数据采集过程中，由ZigBee组成了一个小型WSN网络，系统运行时，采集终端周期性的将数据发送至协调器，协调器接收到数据之后再通过串口发送到PC端，PC端会根据发送过来的数据进行曲线、文字、图形等多种形式的显示，还能将这些数据进行保存，方便后续的查询。通过手机界面可以很清晰地查看实时数据，并可以通过不断刷新来更新各项数据，从而监测每个采集端口的数据情况，并对数据进行分析，还可通过对PC端发送指令来查询之前某个时刻的历史数据信息，最后手机端可以通过对采集终端的远程控制，来控制继电器的开关和LED的亮灭。

通过测试，本系统确实能够实现基于ZigBee技术的监测，但由于本人对Android使用还不够精通，因此手机端的界面比较简洁，实现的功能也比较基础，本人将通过进一步研究，加入其他功能，使得系统更加完善便利。

责任编辑：孙瑶endprint