基于Zigbee協議的智能溫濕度測控無線傳感網絡

陳星宇

（廣西計量檢測研究院，南寧 530000）

1 Zigbee技術相關概述

1.1 Zigbee技術的定義

Zigbee技術是一種新型的無線通信標準，并以IEE80211514無線通信技術為基礎[1]。其中，Zigbee協議內也涉及到網絡、安全以及應用方面的軟件內容。隨著社會經濟與科技水平的穩定增長，Zigbee技術以其自身所具有短距離、結構剪短、低能耗、低數據傳輸率以及低成本等特征被廣泛應用在了工農業的實際生產經營活動中，并在設計智能溫濕度測控無線傳感網絡的方面發揮出了積極的作用。

1.2 Zigbee網絡

在Zigbee網絡中，具有全功能設備以及簡化功能設備兩種，其中全功能設備被當做協調器使用。全功能設備是具有路由與中繼功能的網絡節點，可與簡化功能設備的節點通信進行協同運行；而簡化功能設備作為網絡終端節點，相互之間無法進行直接的通訊，僅能夠通過全功能設備節點作為發送和接收信息，并不具備路由與中繼功能。因此從一定角度上來說，全功能設備與簡化功能設備的基本結構完全相同，但其網絡層次存在著明顯的差異性，其中，協調設備是Zigbee網絡中的組織者，并肩負起重要的網絡組建及路由職責。

Zigbee網絡支持星型網、集群樹狀網以及網狀網等多種拓撲結構，其中星狀網主要是由一個協調節點以及多個網絡終端節點組成，并以此實現各個節點之間的協調通信。

2 基于Zigbee協議的智能溫濕度測控無線傳感網絡系統構建

2.1 智能溫濕度測控無線傳感網絡系統的設計要求

基于Zigbee協議的智能溫濕度測控無線傳感網絡系統的設計要求主要體現在以下幾個方面：第一，智能溫濕度測控無線傳感網絡系統應綜合考慮其能耗性、覆蓋范圍、傳輸速度以及網絡通訊等方面[2]；第二，在智能溫濕度測控無線傳感系統設計過程中，需通過與GPS網絡的結合，將其所采集到的參數數據傳輸到監控終端中，并以此實現對溫濕度的實時控制。

2.2 智能溫濕度測控無線傳感網絡系統的結構

基于Zigbee協議下智能溫濕度測控無線傳感網絡系統結構主要由Zigbee無線傳感節點、數個具有路由功能的無線節點以及網絡全功能協調裝置組成。其中，無線網關連接、Zigbee網絡以及GPS網絡在智能溫濕度測控無線傳感網絡系統中占據著重要的地位，主要負責無線傳感節點的控制及協同管理。不僅如此，在智能溫濕度測控無線傳感網絡中，溫濕度探測器主要分布于具有檢測需求的生產區域內，將所采集到的溫濕度參數數據傳輸到最近的全功能設備中，并通過設備選擇出最近的通訊網絡路徑，將此些數據信息以多跳的方式傳輸到協調裝置中，最后由監控中心接收，并對這些數據進行系統且全面的分析，以此為溫濕度參數的調控提供重要的參考依據。

3 基于Zigbee協議的智能溫濕度測控無線傳感網絡系統的硬件設計

3.1 智能溫濕度測控無線傳感節點的模型構建

在對智能溫濕度測控無線傳感網絡系統硬件進行設計時，需首要注重對無線傳感節點的模型構建工作。具體而言，無線傳感網路主要由大量與待檢測地點靠近的傳感節點組成，在不同應用中，傳感節點的組成也具有一定的差異性。其中，無線傳感節點在模型構建期間，也應將傳感器模塊、數據處理模塊以及電源管理模塊納入其中，確保所構建起的模型能夠在系統的總體硬件設計中發揮出積極的作用。

3.2 智能溫濕度測控無線傳感節點的器件

由于智能溫濕度測控無線傳感節點結構具有端節點與路由功能，不僅能夠滿足對溫濕度參數數據采集與處理，更能夠對數據進行高效的傳輸。因此為從根本上提升智能溫濕度測控無線傳感網絡系統的應用經濟效益，現階段相關設計人員也應結合實際生產經營活動中對溫濕度控制的具體要求，對無線傳感節點的數量及規格進行有針對性的選擇，并要求其具有體積小、共功耗低等性能。

圖為 無線傳感節點硬件結構

4 基于Zigbee協議的智能溫濕度測控無線傳感網絡系統的軟件設計

在基于Zigbee協議的智能溫濕度測控無線傳感網絡系統的軟件設計過程中，溫濕度參數數據的傳輸主要是通過節點的方式，并將其與GPS網絡技術的網關節點相連接[3]。而在軟件程序設計時，主要采用中斷方式完數據的接受及發送，采用開源操作系統內部的協議棧，使其能夠支持多種網絡協議，實現GPS的撥號功能。此外，軟件的設計還應包括PC端的數據系統設計，建立起溫濕度的數據儲存庫，提升溫濕度的可控性。

5 結束語

總而言之，由于Zigbee技術具有低成本及低能耗的優勢，因此將其應用在智能化溫濕度測控無線傳感網絡中，不僅能夠從根本上實現對溫度、濕度控制的實時采集與分析，更能夠在原有基礎上提升無線傳感系統的靈活性，有效控制及轉移了傳統現場布線的風險性。