基于zigbee的分布式无线雨量数据采集系统论

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1、基于Zigbee的分布式无线雨量数据采集系统摘要在对雨量水位的监测过程中，传统的方法是派工作人员到野外采集各种数据。然而这样的方式在信息技术高度发达的时代显得十分落后。因此，将无线通信技术应用于这些工业现场环境中，不仅可以发挥无线通信的优势，而且在节省人力的基础上，还能解决环境恶劣情况下的诸多不便，增强了监测系统对突发环境变化的应对能力。通过在无线短距离通信技术和应用等方面的分析和比较，应用zigbee技术实现工业控制及自动化控制十分合适。本文在概述ZigBee通信协议的基础上，根据系统低功耗的需求，设计并实现了一种分布式无线雨量数据采集系统。该系统由传感

2、节点及后台处理系统构成，实现了低功耗运行且性能稳定可靠。关键词：zigbee，分布式数据采集，无线传感器网络1引言随着传感器、嵌入式、无线网络、分布式信息处理等技术的飞速发展，无线传感器网络[1](WirelessSensorNetwork，WSN)技术也取得了相应的发展。由于WSN自身具备的特征，可广泛地应用于国防军事、交通管理等领域。传感器网络作为一个新兴的研究领域，其中存在大量挑战性的研究课题，实现对环境现场的数据进行实时的采集、传输以及后台控制处理就是其中之一。现有的现场采集系统大多采用人工采集或预先布线通过有线方式采集，人工采集加大了人员工作量且

3、无法保证数据实时有效性。传统的基于计算机信息处理的现场监测系统在人类无法到达或很难到达的高温、高压、高空、高危险等某些特定环境进行信息监测时预布线的有线技术则存在一系列的限制，如：较难进行数据采集设备的安装，无法利用现有的无线或有线网络等等，扩展性较差，布线繁琐，影响美观。由于采用金属硬线连接，成本会随着项目的监控面积等要求而不断上升，线路在经过一段时间后容易受环境影响老化或遭到啮齿类及其它动物的撕咬而破损，使得系统的误报警率和故障发生率上升。对于最新的无线传感器网络技术而言，它采用了无线传输方式来构建相应的无线传感器环境监测网络，能够较好地解决人工及有线

4、方式的缺点。无线传感器网络节点能够像种子一样被相应的运输工具大面积播撒，由于其具有自适应和自组织的能力，可形成相应的无线传输网络。因此，对于大面积数据采集及传输应用的现场监测，它的优势相当明显。2系统结构本无线雨量数据采集系统结构可划分为3部分：传感器采集、网络传输和现场检测预警，其网络组织结构如图1(a)所示。。传感器采集部分主要负责采集现场相关成分信息的检测。网络传输部分主要负责将采集数据传输到现场监测评测预警服务器，它包括有线和无线网络两类。通过有线传感器网络实现数据的聚集传输，通过无线传感器网络实现采样数据的传输。该系统由多个终端节点(无线传感器)

5、与汇集节点(传感<网关>节点)决定检测区域的范围，各终端节点监测数据通过自组织的多跳路由网络传送至网关节点并将接收的数据进行初步处理，然后通过串行通信接口(有线传感网络)传送至网关计算机并接入Intemet，远程的现场监测预警系统终端可以通过Intemet获取相关的监测数据。现场监测预警服务器对接收到的数据进行分析和预警处理，根据相应的预警策略判断是否进行安全报警及相关处理。评测预警系统部分主要包括采集数据收发模块、采集信息数据库、数据融合处理模块、采集信息特征数据库、预警策略数据库和预警模块，其结构如图1(b)所示。无线传感器无线传传感结点感器无线传感器

6、有线传感网络传感结点无线传感现场检器测预警系统传感结点无线传感器（a）采集数据收采集信发模块息数据库采集信数据融合处息特征理模块数据库预警策略数据库预警模块(b)图1线传感器网络系统架构及环境评测预警系统结构图3ZigBee概述Zigbee又叫全新无线网络数据通信技术，Zigbee技术是随着工业自动化对于无线通信和数据传输的需求而产生的，Zigbee网络省电、可靠、成本低、容量大、安全，可广泛应用于各种自动控制领域。3.1Zigbee的由来在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。对工业，家庭自动化控制和遥测遥控领域而言，蓝

7、牙技术显得太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等，......而工业自动化对无线通信的需求越来越强烈。正因此，经过人们长期努力，Zigbee协议在2003年中通过后，于2004正式问世了。3.2Zigbee是什么Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网，每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行相互通信；每个网络节点间的距离可以从标准的75米，到扩展后的几百米，甚至几公里；另外整个Zigbee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。

8、例如，你可以通过互联网在北京监控云南某地的一个Zigbee控制网络