ZigBee无线传感器网络应用研究.doc

ZigBee无线传感器网络的应用研究 　　摘 要：ZigBee无线传感器网络是基于ZigBee无线通信协议而构建的无线传感器网络，具备短距离、低速率、低成本、低功耗等特点，广泛应用于无线数据采集与控制领域。本文介绍ZigBee无线传感器网络的概念、特点以及无线数据采集与控制系统结构，并分析ZigBee无线传感器网络在各个领域的应用技术 关键词：ZigBee；无线传感器网络；无线数据采集；无线控制；应用 DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.129 1 ZigBee无线传感器网络的简介 1.1 无线传感器网络 无线传感器网络是由监测区内大量传感器节点组成，通过无线通信方式形成的网络系统，用于采集和处理监测区中被感知对象的信息，以无线通信方式发送给观察者。它具有大规模、自组织、动态性等特点，应用于无线数据采集领域[1] 1.2 ZigBee ZigBee定义了短距离、低数据传输速率的无线通信协议，为无线传感器网络提供相应通信标准。它具有低功耗、低成本、低速率、高可靠性等特点，应用于短距离无线数据采集与控制系统，传输少量数据及控制信息[2] 1.3 ZigBee无线传感器网络 ZigBee无线传感器网络利用ZigBee协议构建无线传感器网络，实现无线数据采集以及控制。ZigBee网络设备分为协调器、路由器和终端节点。协调器负责无线网络建立，与上位机交互；路由器负责数据路由；终端节点负责采集传感器数据，发送至协调器及接收协调器发送的控制指令。阅读大量文献，总结ZigBee无线传感器网络实现无线数据采集与控制的基本系统框架，如图1 其中，终端节点定时采集传感器数据，通过协调器建立的ZigBee网络，路由器进行数据路由，最终数据无线传送到协调器，协调器再将数据通过串口传输至PC机，或通过其它传输协议传送至手机等用户终端；同时，用户控制命令可由协调器经过ZigBee网络，最终发送至终端节点，操作控制节点，实现控制功能。设计者可将图1作为ZigBee无线传感器网络数据采集与控制系统的设计基础，从而研究具体的应用功能 2 ZigBee无线传感器网络的应用 从大量文献看出，ZigBee无线传感器网络的应用涉及社会各个方面，可分为生活生态环境监控以及生产监控两大类 在生活生态环境监控方面，涉及空气质量、海洋等生态环境监测，医疗监测，图书馆、校车安全等校园环境监测，智能家居、智能餐厅等生活环境监控领域。其中，一种空气质量检测系统利用传感器采集空气污染气体浓度，通过ZigBee模块传输至计算机，以分析空气质量[3]。文献[4]研究了病人体温检测系统，创建ZigBee无线传感器网络，将病房中病人体温传至护士站，提高监护水平。为妥善保存图书，图书馆环境监测利用ZigBee技术，采集图书馆环境参数至电脑，当超出图书保存条件时报警及控制执行机构动作[5]。文献[6]研究了无线智能家居，手机WIFI连接电脑，以ZigBee网络为桥梁， 协调器与终端节点组成星型结构进行数据传输，实现室内温湿度数据采集及手机控制家居设备 在生产监控方面，涉及农业环境监控，电力、矿山等生产安全监测领域。其中，文献[7]研究了草莓栽培温室大棚系统，智能传感器采集空气、光照等数据，使用ZigBee无线通信协议以及4G网络将数据传输至服务器、手机及计算机，根据需要下达通风、控制遮阳帘等命令。文献[8]研究了电力设备信息系统，智能电网中部署传感器节点，采集电力设备运行环境的温湿度、甲烷等信息，通过ZigBee网络传送至监控界面，以便电力人员分析。文献[9]针对矿井安全生产，采用ZigBee技术，实现井下环境参数无线传输，井下人员携带身份识别卡，以采集人员信息并无线传输至监测站，从而定位人员，预防井下事故 3 结束语 ZigBee无线传感器网络是一种新兴的无线数据采集与控制技术，解决了传统监控系统使用有线方式需要人力监测的问题。本文总结了ZigBee无线传感器网络在生活与生产领域已有的应用研究，该技术可以结合其它无线通信、嵌入式等技术，进一步改变人们的生活与生产方式 参考文献： [1]韩旭，文正江，卢铁江.无线传感器网络应用研究[J].中国仪器仪表，2011（09）. [2]王小强，欧阳骏，黄宁淋.ZigBee无线传感器网络设计与实现[M]. 化学工业出版社，2012（05）. [3]许元，牛熠，肖达根.一种空气质量检测系统的设计与实现[J]. 电子技术与软件工程，2016（02）. [4]郑英，李香菊，王迷迷，张立珍.基于NTC和ZigBee技术的病房病人体温监测系统设计[J].现代电子技术，2016（02）. [5]杨勇，周雪琴.基于Zig