基于ZigBee技术的无线传感数据采集网络研究与应用.pdf

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1、1l舅p执术通信技术基于ZigBee技术的无线传感数据采集网络研究与应用李远英王正万(贵州电子信息职业技术学院贵州凯里556000)摘要：在分析ziee技术的基础上，针对有线数据采集方式成本高、不易扩展、移动性差等缺陷，设计并实现了一个基于zigBee技术的低速率、近距离、低复杂度、低成本、低功耗的无线数据采集系统。并以温湿湿度数据采集、压力数据等数据采集为例，实现了数据采集的基本功能，保证了数据传输的稳定性和可靠性。关键词：无线传感网络IEEE802．15．4ZigBee传感器中图分类~-：TN929．5；TP212．9文献标识码：A文章编~-：1007—9416

2、(2015)03—0029-02譬1ZigBee技术简介工业无线定位、消费电子、家庭网络、医用设备等多个领域得到全面ZigBeeY~名主要蜜蜂采蜜是的飞舞动作，看起来像ZigZag，蜜的应用。蜂用它来进行交流，用以获取食物距离、方向、位置等信息。再加上2ZigBee网络拓扑蜜蜂身体小，飞行所需要的能量少，所以，我们把成本低、体积小、能ZigBee技术是ZigBee联盟基于IEEE802．15．4物理层和媒体访量消耗小和传输速度低的无线通信技术命名为ZigBee技术。问控制层基础上制定的WPAN技术标准。在Zi~Bee网络中，ZigBeeZigBee协议简单，技术实现

3、对系统要求低，ZigBee工作在的以一个个独立的Z~gBee节点为依托，每个ZigBee~点分为半功能设2．4GHz(全球流行)频段、868MHz(欧洲流行)频段和915MHz备(RFD)和全功能设备(FFD)，半功能设备(RFD)功能有限，主(美国流行)3个频段上，最高传输速率分别为250Kbit／s、20Kbit／要应用在一些功能要求不高，数据量传输少的应用场合，一般作为s和4OKbit／s，能达到10-75m的传输距离。其特点包括成本低、功网络数据采集通信终端。而全功能设备(FFD)负责和它连接ZigBee耗低、通信延时时间很短、网络容量大、数据传输安全性高、

4、网络可节点进行数据通信、数据汇集和下达控制命令，或者进行路由，在靠性高，网络自组织性强等。传感器节点耗电量小，通过无线通信ZigBee网络中一般充当网络管理的较色。方传输传感器采集数据，和其它短距离无线网络技术比较，它以其图1是IEEE802．15．4给出的网络中各种设备的类型以及它们在在低成本、高安全性、高可靠性等方面，在WSN应用中ZigBee技术网络中所处的地位。有着很广阔的应用领域。依据ZigBee网络中设备功能的区别，一般分为ZigBee协调器、ZigBee技术的应用范围是非常广泛，发展前途十分看好。在未路由器和网络通信数据终端设备。zigBee网络的中心

5、节点是协调来一段时间里面，该技术将在汽车自动化、工业控制、楼宇自动化、器，一个ZigBee网络只有一个协调器，协调器本身也具备系统的直接应用功能，同时还具备管理其它ZigBee网络的身份认证、链路状态信息以及数据分组转发等。路由器是FFD设备，它的作用是发送信标提供网络同步服务嘲，路由器主要负责找寻、建立以及修复网络报文，协调器是一种特殊的路由器。网络终端设备可以是FFD也可以是RFD，根据自身的通信需求来定。ZigBee网络拓扑结构可以分为星形网络、网状网络和簇状网络3种拓扑结构，如图2所示。●FFDoRFD．．—^_—通信信道图1IEEE802．15．4网络组件

6、和拓扑关系△口网络路由器●网络协调嚣△网络终端设备图2ZigBee网络拓扑结构图3基于ZigBee协议的无线传感举嵌入式web数据采筹系统设计结柄图．一收稿日期：2015-03-16作者简介：李远英(198o—，，女，贵州织金人，大学本科，副教授，嵌入式应用应用技术研究；王正万(1978—男，贵州遵义人，汉族，硕士研究生副教授，嵌入式应用应用技术研究。‘、；通信技术1J1冬_字技术器监控数据采集节点很多，需要长时间监控，所以自身能耗较高，因此协调器一般需要容量较大的电池或者具备外接电源供电。由于数据采集终端节点设计要求具有体积小、功耗低、结构简单、成本低、覆盖范围小

7、等特点，其使用范围将受到很大的限制，为延伸ZigBee无线传感网络的采集范围，采用路由器节点，并且为了实现较远距离的数据传输。ZigBee协调器主要任务是初始化及维护整个ZigBee网络，加入到此ZigBee网络的设备必须得到协调器的批准。协调器是全功能设备FFD，一般具有稳定的直接供电电源，不必过多考虑电源功耗。在ZigBee网络中，第一个启动的设备是协调器。FFD设备在启动后是否作为协调器，取决于如果区域内已经存在ZigBee协调器，它就作为终端设备；如果区域内没有协调，它就成为协调器。3．3数据采集节点设计图4协调器、路由器节点硬件结构在实际应用中，因为传