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ZigBee技术在智能监控系统中应用 　　[摘要] 本文介绍了一个采用ZigBee技术实现的智能监控系统,该系统采用ZigBee技术组建一个MESH(网状)结构的无线传感器网络,以达到无线传输传感器信息的目的。该监控系统可以监测实验室的湿度、温度、有毒气体和易燃易爆气体等。 　　[关键词] ZigBee技术MESH结构无线传感器网络 　　[Abstract]This article describes a system using ZigBee technology for intelligent monitoring system, which uses ZigBee technology to form a MESH (mesh) structure for wireless sensor networks to transmit sensor information. This monitoring system can monitor the laboratory temperature and humidity, toxic gases and explosive gases. 　　[Key words]ZigBee technology MESH structure wireless sensor network 　　 　　1. 概述 　　随着经济水平的提高,人们对智能监控系统的需求也越来越大,在通信技术,嵌入式系统和计算机技术的综合发展的前提下,通过无线传感器网络实现监控对象的无线控制,满足人们智能化监控的要求,进一步提高人们生活的方便性、安全性。智能监控系统是利用计算机、嵌入式系统和通信网络技术,将各种设施(如家庭中的照明、安防、家电等)通过网络连接到一起,从而为人们提供更为便利舒适的生活。传统的智能监控系统一般是通过有线线路布线和进行各种控制和通信的,它的弊端是布线比较繁琐,可扩展性比较差。随着现代近距无线通信技术的发展,使得人们能够冲破这种有线束缚,设计更加方便、快捷的监控系统。 　　本文主要是利用ZigBee技术来实现一种既适用于家庭也适用于办公室或实验室的灵活、方便的监控系统。 　　2. ZigBee传感器 　　2.1 ZigBee模块 　　本系统设计中ZigBee模块选用的是Chipcon公司推出的用来实现嵌入ZigBee应用的片上系统CC2430。它支持2.4GHz IEEE802.15.4/ZigBee协议。根据芯片内置闪存的不同容量,提供给用户3个版本,既CC2430-F32/64/128,分别对应内置闪存32/64/128KB。我们这里选用的是CC2430-F128。该片上系统的功能模块集成了CC2420RF收发器、增强工业标准的8051MCU、128K闪存、8K SRAM等高性能模块。 　　2.2 ZigBee构架 　　ZigBee的协议架构是建立在IEEE 802.15.4标准基础之上的,IEEE 802.15.4标准定义了ZigBee的物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC);ZigBee联盟则定义了ZigBee协议的网络层(NWK)和应用层(APL),ZigBee协议栈的结构如图1所示。 　　其中应用层包括:应用支持子层(APS)、ZigBee设备对象(ZDO)和制造商定义的应用对象。APS子层负责维护绑定列表,ZDO负责发现网络中的设备并明确其提供的应用服务。 　　2.3 无线Mesh网络 　　无线Mesh网络也称为“多跳(multi-hop)”网络,它是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术。?无线Mesh是一种非常适合于覆盖大面积开放区域 (包括室外和室内)的无线区域网络解决方案。无线Mesh网的特点是:由包括一组呈网状分布的无线AP(AP,Access Point)构成,AP均采用点对点方式通过无线中继链路互联,将传统WLAN中的无线“热点”扩展为真正大面积覆盖的无线“热区”。 　　本系统设计的Mesh结构如图2所示。 　　这种结构的最大好处在于: 　　1)如果最近的AP由于流量过大而导致拥塞的话,数据可以自动重新路由到一个通信流量较小的邻近节点进行传输。依此类推,数据包还可以根据网络的情况,继续路由到与之最近的下一个节点进行传输,直到到达最终目的地为止。这样的访问方式就是多跳访问。 　　2)每个短跳的传输距离短,传输数据所需要的功率也较小。多跳网络通常使用较低功率将数据传输到邻近的节点,节点之间的无线信号干扰也较小,网络的信道质量和信道利用效率大大提高,因而能够实现更高的网络容量。比如在高密度的城市网络环境中,Mesh网络能够减少使用无线网络的相邻用户的相互干扰,大大提高信道的利用效率。 　　3. ZigBee网络的搭建