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毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 通过本毕业设计的任务，学生能够综合分析目前国内外该课题的研究现状、发展趋势以及技术动态。学生能够结合所学的专业知识，提出结合应用实际的解决方案。重点了解现有仓储监测系统和控制技术，理解进行无线传感器网络基本框架设计，研究基于ZigBee的传感器数据采集技术、组网技术、数据传输技术，针对具体系统进行方案设计。本系统设计并实现基于ZIGBEE的仓储监测系统，确定采集仓储中相关参数的具体方案，设计程序，组网，能够完成对仓储中有关参数的检测和自动控制。通过本次毕业设计，锻炼了学生综合分析问题、解决问题、编程的能力，提高学生对相关电路设计能力以及项目实践能力；通过论文的撰写锻炼学生按规范要求完成论文的能力。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要内容，是衡量仓库管理质量的重要指标。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。社会需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测控设备。本毕业设计课题实现一种基于Zigbee芯片的窜出监测系统设计，它以Zigbee芯片相关为核心，结合相应的温湿度传感器，根据需要在扩展端口连接相应功能的传感器， 实现对仓储环境参数的无线检测。根据应用的需要，可以通过增加无线节点数目以及集成相应功能的传感器，从仓储中采集所需要的参数。为了实现基于ZigBee的仓储监测系统设计这一毕业设计，需要学生掌握有关电路图的绘制、相关硬件连接的电路并具备对节点进行编程的能力。实现将节点捕获的仓储中的信息在相关应用环境中显示出来，节点从仓储中捕获信息，并将信息传输给相应的上位机，检测到异常数据时，发出警报信息。总结和分析开发原型的过程，实现相应的硬件电路和软件编码；设计论文的结构，完成毕业论文的撰写。 毕 业 设 计（论 文）任 务 书3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括图表、实物等硬件要求： 本课题要求是设计基于ZigBEE的仓储监测系统，系统能对仓储的环境进项多点的温度/湿度进行监测，并将数据传输到PC机上进行数据存储与分析，当仓储中出现异常情况时，本系统还以多种形式的报警通知相应人员。最终成果包括：各功能模块的设计，功能实现；设计说明书(一式两份)、源程序代码；符合学校本科论文撰写规范的论文和系统说明书。 4主要参考文献： 1 李文仲,段朝玉著.ZigBee2007/PRO协议栈实验与实践M.北京航空航天大学出版社,2009.3 2 石志国等著. 物联网技术与应用M. 北京交通大学出版社,2012.9 3 吴大鹏等著. 物联网技术与应用M. 电子工业出版社,2012.6 4 吴洪贵,孙玉娣等著. 物联网应用系统开发M. 东软电子出版社,2012.11 5 付蔚著,家居物联网技术开发与实践M.北京大学出版社,2013.8 6 熊茂华,熊昕著. 物联网技术与应用开发M. 西安电子科技大学出版社, 2012.11 7Jane KHart, Kirk MartinezEnvironmental Sensor Networks：A revolution in the earth system science7EarthScience Reviews,2006. 8王艳秋，曾维鲁等.ZigBee技术在仓储管理中的应用J.通信技术技术,2008（11）：205-206. 9郑宝洲，李富强等.基于ZigBee和GPRS技术的仓储环境监测系统设计J.江西农业学报,2013,25(3):107-110 10包长春，石珍瑞，马玉泉，等.基于ZIGBEE的农业设施测控系统的设计J.农业工程学报,2007,23（8）：160-164. 11李婷.基于WSN和ZigBee的物流仓储数据采集系统的研究与设计J.物流技术，2013，32（9）：441-443. 12陈瑶，吴晓波，周文.基于融合ZigBee与RFID技术的物联网仓储管理系统设计J.军事物流,2012（3）：128-130. 13范吉钰，杨勇.基于ZIGBEE无线传感器网络的仓储温湿度检测系统J.信息与电脑,2010（7）：90-91. 14战美玲.基于ZigBee无线传感器网络的仓储环境监控系统研究D.山东：山东师范大学,201204. 15王晶晶，张静秋，蒋益锋.基于ARM9的智能远程仓库安防监控视频系统的设计与实现J.福建电脑,2014(12):128-129,172 16刘云浩.物联网导论M.北京科学出版社，2011. 17李银华.基于ZigBee技术的烟叶仓库温湿度监测系统J.温湿度自己仪，2009（5）：111-113. 18谢磊.基于Zigbee的仓库数据采集传输管理系统研究D.西安：西安工业大学，2011. 19宋文.无线传感器网络技术与应用M.北京：电子工业出版社，2007. 20钟荣柏.基于无线传感器网络的仓储监测系统研究J.广州航海高等专科学校学报,2011,19（3):4-7. 21金波，台毅柱，王逸乔，桑卫东.基于无线传感器技术便携式仓储管理系统的设计J.传感器与微系统,2011,30（7）：79-81. 22李正明，于海峰，吴波.基于ARM和ZigBee技术的楼宇安防系统的设计J.现代科学仪器，2012（03）：43-46,50. 毕 业 设 计（论 文）任 务 书5本毕业设计（论文）课题工作进度计划：起 讫 日 期 工 作 内 容 2015.12.152016.01.02 撰写及修改开题报告、外文参考资料及译文、论文大纲并提交开题报告、外文参考资料及译文、论文大纲 2016.01.052016.04.05 拟定论文提纲或设计说明书（下称文档）提纲；提交基本完成的毕业设计创作成果以及文档的撰写提纲 2016.04.062016.04.10 中期检查（含毕业设计成果验收检查） 2016.03.202016.04.20 进行毕业设计文档撰写； 2016年4月20日定稿截止 2016.04.142016.05.08 1、学生进行毕业设计文档撰写。若是计算机软件开发类课题，需撰写不少于2000字的软件使用说明书； 2、5月1日前，做好答辩安排，学生回校进行答辨 3、2016年5月08日为学生毕业设计文档定稿截止日。 2016.05.092016.05.24 1、毕业设计答辩；2、答辩未通过同学进行二次答辩； 3、5.16-5.29发布及报送毕业设计（论文）成绩；报送毕业设计（论文）信息表给教务处。 2016.05.162016.06.05 根据答辩情况修改论文相关资料，并上传最终稿，上交纸质稿；完成毕业设计全套材料（含电子稿）提交（含网上提交）工作 所在专业审查意见：通过负责人： 2015 年 12 月18 日 毕 业 设 计（论文） 开 题 报 告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写不少于1000字左右的文献综述： 引言：物流仓储是现代物流系统中的核心环节，是配送的保障 与前提，在中转、连接、存放、保管等环节起到关键作用，依托 信息技术、计算机技术等建立规划合理高效的现代化仓库，能 够有效的管理货物、提高仓储水平和降低物流成本。要对仓储 进行智能化的监测和管理，离不开对仓储数据的采集与传输。 随着经济的发展，仓储规模不断扩大，需要被采集和监测的数 据也越来越多，例如货物名称、保质期、入库信息、出库信息等 仓库货物数据，以及仓库的温湿度、气体浓度等仓库环境数据，根据这些数据做出相应的控制或调整，从而保障对温度和 湿度等环境敏感的货物能够在合适的条件下储存。建立一个高效的仓储数据采集传输系统，可以很大程度上提高仓库的 安全性以及对货物的整合能力，从而提高仓库经济效益。传统的仓库数据采集系统多以人工为主，存在布线复杂、设备单一、成本高、可靠性低等不足；本文将无线传感器网络技术和ZigBee技术应用到仓库的数据采集中，可以有效解决人工采集效率低、布线繁琐以及造价高等问题。一 国外发展现状从上个世纪九十年代开始，国外的研究机构就开展了对无线传感器网络的研究，无线传感器网络发展的最初起点是美国自然基金委和美国军方投资的一些应用在军事领域的重要项目。在无线传感器网络的研发项目和实验中具有代表性和影响力的有：由普林斯顿大学的电子工程系提出并实施的 ZebraNet 工程，由美国国防部远景计划研究局资助的智能尘埃（Smart Dust）项目，还有英国皇家网络和行为习性监控（habitat monitoring）项目等。尤其是最新试验成功的低成本美军“狼群”地面无线传感器网络标志着电子战领域技术的最新突破。此外，美国、英国、日本等国家在民用方面的多领域也进行了广泛的应用。为了满足类似于温度传感器这样小型、低成本设备无线联网的要求，在 2002 年，英特尔 Invensys 公司、日本三菱公司、美国摩托罗拉公司、荷兰飞利浦公司等发起ZigBee 联盟，立刻引起了广泛的关注，无线传感器网络在民用领域的应用前景及商业价值逐渐呈现在人们面前。在环境监测方面，英特尔实验室研究人员用飞机把大量的全功能传感器随机的散布在缅因州“大鸭岛”上，以读取该岛上的气候参数，实现了无侵入式、无破坏式对野生动物及其栖居地的监测。在感知城市建设方面，这项技术已经被应用到旧金山金山大桥上，通过检测大桥一段到另一端的摆动距离来确保大桥的安全，当存在隐患时会及时报警避免危险的发生。在企业管理方面，惠普公司在办公大楼的会议室安置了无线传感器网络，通过对会议管理系统的统一监测，可协调公司各个会议室的适用情况。在医疗监控方面，英特尔公司开发出了用于家庭护理的无线传感器网络系统，可以帮助老年人以及残障人士的家庭生活。在工业控制方面，世界 500 强企业泰科国际使用无线传感器网络来开展新型工业温控系统，并取得了良好的效果。二 国内发展现状我国首次正式提出无线传感器网络的概念是在 1999 年发布的中国科学院的信息与自动化领域研究报告中。2001 年，以中国科学院为代表的一些科研院在无线传感器网络的方向上陆续部署了若干重大研究项目和方向性项目，初步建立了传感器网络系统研究平台。2003 年，国家自然科学基金投入了巨大的项目资金，为无线传感器网络的深入研究提供了大力的支持。2004 年，这项技术已经提到了国家发展战略的高度上，被确定为国家级重点实验。2005 年 11 月，在中国电子技术标准化研究所信标委组织召开了第一次“无线个人域网技术标准研讨会”，会议建议将无线传感器网络纳入无线个人域网范畴，并成立了专门的兴趣小组，自此中国无线传感器网络标准化工作迈出了第一步。2006 年在国家科技部发布的国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）中，也把它的多项关键技术确定为研究重点。随后，国内一些研发实力雄厚的高校也开展了无线传感器网络方面的基础研究工作，这其中包括清华大学、山东大学、西北工业大学、华中科技大学、西安交通大学、哈尔滨工业大学等。此外，一些企业也加入了无线传感器网络研究的行列，例如北京鼎天软件有限公司将无线传感器技术用于扬州电子政务和应急指挥系统中。2009 年 3 月，上海的 GE 全球研发中心，将一种新型、智能化的无线传感器探头连接在病人与监护设备之间进行信号传递 ，凭借此项技术，人们梦寐以求的远程医疗监测指日可待。2010 年，我国主导提出的传感器网络协同信息处理国际标准获正式立项，同年，我国企业研制出全球首颗二维码解码芯片，研发了具有国际先进水平的光纤传感器，TD-LTE 技术正在开展规模技术试验，2010 年 12 月，我国建成了首座 220 千伏（西泾）智能变电站，借助无线传感器网络技术，可以无线传送变电站内的温度、湿度等各项信息，实现变电站无人智能巡检，在国内率先实现物联网技术与高压强电控制技术全面融合上。2011年 11 月，国家工业和信息化部根据我国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要和国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定，特别制定了物联网“十二五”发展规划，随着国家和地方一系列产业支持政策的出台，社会对物联网的认知程度日益提升，物联网正在逐步成为社会资金投资的热点，发展环境不断优化。参考文献：1. 李文仲,段朝玉著.ZigBee2007/PRO协议栈实验与实践M.北京航空航天大学出版社,2009.32. 石志国等著. 物联网技术与应用M. 北京交通大学出版社,2012.93. 吴大鹏等著. 物联网技术与应用M. 电子工业出版社,2012.64. 吴洪贵,孙玉娣等著. 物联网应用系统开发M. 东软电子出版社,2012.115. 付蔚著,家居物联网技术开发与实践M.北京大学出版社,2013.86. 熊茂华,熊昕著. 物联网技术与应用开发M. 西安电子科技大学出版社, 2012.117. Jane KHart, Kirk MartinezEnvironmental Sensor Networks：A revolution in the earth system science7EarthScience Reviews,2006.8. 王艳秋，曾维鲁等.ZigBee技术在仓储管理中的应用J.通信技术技术,2008（11）：205-206.9. 郑宝洲，李富强等.基于ZigBee和GPRS技术的仓储环境监测系统设计J.江西农业学报,2013,25(3):107-110。10.包长春，石珍瑞，马玉泉，等.基于ZIGBEE的农业设施测控系统的设计J.农业工程学报,2007,23（8）：160-164.11.李婷.基于WSN和ZigBee的物流仓储数据采集系统的研究与设计J.物流技术，2013，32（9）：441-443.12.陈瑶，吴晓波，周文.基于融合ZigBee与RFID技术的物联网仓储管理系统设计J.军事物流,2012（3）：128-130.13.范吉钰，杨勇.基于ZIGBEE无线传感器网络的仓储温湿度检测系统J.信息与电脑,2010（7）：90-91.14.战美玲.基于ZigBee无线传感器网络的仓储环境监控系统研究D.山东：山东师范大学,201204.15.王晶晶，张静秋，蒋益锋.基于ARM9的智能远程仓库安防监控视频系统的设计与实现J.福建电脑,2014(12):128-129+17216.刘云浩.物联网导论M.北京科学出版社，2011.17.李银华.基于ZigBee技术的烟叶仓库温湿度监测系统J.温湿度自己仪，2009（5）：111-113.18.谢磊.基于Zigbee的仓库数据采集传输管理系统研究D.西安：西安工业大学，2011.19.宋文.无线传感器网络技术与应用M.北京：电子工业出版社，2007.20.钟荣柏.基于无线传感器网络的仓储监测系统研究J.广州航海高等专科学校学报,2011,19（3):4-7.21.金波，台毅柱，王逸乔，桑卫东.基于无线传感器技术便携式仓储管理系统的设计J.传感器与微系统,2011,30（7）：79-81.22.李正明，于海峰，吴波.基于ARM和ZigBee技术的楼宇安防系统的设计J.现代科学仪器，2012（03）：43-46+50.毕 业 设 计（论文） 开 题 报 告 2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 本课题要研究的问题：分析IEEE802.15.4和ZigBee协议，从ZigBee协议架构入手，对物理层、媒介访问控制层、网络层及应用层的规范展开研究，设计无线监控系统。 拟采用的手段：设计ZigBee传感器设备，硬件选型为：处理器和无线传输模块采用TI公司提供的CC2530片上系统，温湿度传感器采用了瑞士Sensirion公司推出的SHT11。为了实现网络无线通信和仓储监控系统的特定功能，认真研究TI公司的Z-Stack 协议栈的运行流程，最终实现了智能仓储无线监控系统。 毕 业 设 计（论文） 开 题 报 告 指导教师意见：1对“文献综述”的评语：该生对基于ZIGBEE的仓储监测系统相关技术进行了综述，在毕业论文中应适当添加些国内外应用现状 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：该课题是基于工程应用的课题，应用所学的专业知识解决问题，课题广度和深度适中，工作量符合毕业设计要求，学生能完成本课题设计 3.是否同意开题： 同意 不同意 指导教师： 2016 年 01 月 11 日所在专业审查意见：同意 负责人： 2016 年 04 月 22 日毕 业 设 计（论 文）外 文 参 考 资 料 及 译 文译文题目：Design of intelligent warehouse Measure and Control System Based on Zigbee WSN学生姓名： 殷惠东 学号： 1205103035_专业： 物联网工程 _所在学院： 智控科学与控制工程学院 _ 指导教师： 徐楠 职称： 副教授 2015年12月23日说明：要求学生结合毕业设计（论文）课题参阅一篇以上的外文资料，并翻译至少一万印刷符（或译出3千汉字）以上的译文。译文原则上要求打印（如手写，一律用400字方格稿纸书写），连同学校提供的统一封面及英文原文装订，于毕业设计（论文）工作开始后2周内完成，作为成绩考核的一部分。Design of intelligent warehouse Measure and ControlSystem Based on Zigbee WSNTongjuan Liu, Jun Liu, Bingwu Liu, Beijing Wuzi University, Beijing, ChinaAbstractAccording the specialty of wireless sensor network technology and the characteristic of warehouse measure and control system, an intelligent warehouse measure and control system based on Zigbee WSN and network nodes are designed. At the same time, the whole design frame and the hardware structure of sensor nodes and applications software flow chart are analyzed. The Zigbee wireless sensor network technology which has advantages of simple interface and low power consumption and low cost is used in the warehouse control and environmental management by using this design method, and an intelligent warehouse measure and control system is build. This design method can resolve a good many abuse such as layout complexity, cablescrisscrossing and so on. Further more, it brings the convenience to the modern warehouse supervision and management and improves the intelligent level of logistics warehousing technology.IntroductionWarehousing is an important component of logistics systems, its functionalities contain storage in the origin, or in the point of consumption, or between including raw materials, semi-finished products and finished goods. Whats more, it can provide some message that warehouse item status, condition and treatment to manager. With the development of the temperature-sensitive products, dangerous goods and other special logistics, the needs of warehousing condition intelligentize and condition parameters distributed monitoring and control are rising. However, there are some problems in the existing warehouse management in monitoring real-time, communications and network structures that are autonomous adaptive flexibility, so it requires to update the old warehouse management mode depending on the technical means, spread the use of new warehousing monitoring and control, to improve the level of warehouse management.Generally,warehouse monitoring system includes humidity information acquisition, infrared smoke alarm, so monitoring system designing has a direct relationship to the warehouse production safety and property security. Traditional monitoring system usually uses wired sensor by field-bus dispose in the warehouse corner to acquire data, brings complex layout, a huge number and crisscross cable, it often need to make adjustments, wire and aging issues.Zigbee is a new type of wireless transmission standard, has low complexity, low-rate, low power and low-cost characteristics. Compared with other wireless network technology, the unique advantages of Zigbee technology are data transmission secure, simple and flexible network, low equipment cost, and long battery life. By Zigbee technology for communication platform for network, placement of flexible, according to the actual situation in the layout of the warehouse, replace the monitoring points, made up for the wired sensor network placement is not flexible enough.Zigbee NetworkA. Protocol Overview of ZigbeeZigbee works in 2.4 GHzISM band without the need for registration. Its transmission rate is 10 250 kbps, and transmission distance is much longer than 100 meters. It is designed for low-rate controlling network with standards based on wireless network protocol. Zigbee protocol uses IEEE802.15.4 specification as the medium access layer (MAC) and Physical Layer (PHY). 2.4 GHz frequency bands provide data rate of 250kpbs. The maximum length of data packets for IEEE802.15.4MAC is 127 bytes. Each data packet is composed of the first byte and 16-bit CRC values which used to verified the frame integrity. In addition, IEEE802.15.4 can also use the response data transport mechanism selectively. Using this method, all the special positions of frame marked by ACK will be responded by their receivers. Finally, it can determine that the frame has been transmitted.Table 1 shows the comparison between Zigbee with several other wireless sensor network technologies.B. Types of Zigbee Wireless NetworkZigBee Technology supports three kinds of network topologies: Star (star-like network), Cluster Tree (cluster-like network) and Mesh (mesh-like network). All the terminal equipments in Star-like network can only be connected with the coordinator. Coordinators main function is to establish networks, transmit networks beacons, manage network nodes, and storage information of network nodes and router. The largest number of terminal equipment can be connected up to 65535. Each device must be in the range of the RF tuner. Cluster-like structure is a star-shaped network extended through the router. It can coverage a large area, and contain numerous child nodes of network. Router has function of both accessing terminals and routing functionality. It can serve as a relay among the remote devices to expand the scope of network. Additionally, it can be used to search available network, transmit and forward data connected with router or terminal devices. Mesh-like network has self-healing function, which is a network with high level redundancy. Generally, it can choose the best communication path to improve the quality of links. When the router node deployment density is large enough, network will choose another appropriate path automatically within other redundant paths to maintain normal communication in case of the optimal communication path was interrupted.III. Intelligent Warehouse Measure And Control System Based On Zigbee WSNA. Whole Design Framework of Intelligent Warehouse Measure and Control SystemAs shown in Figure 1, the monitoring system is mainly composed of a host computer installed with monitoring software and sink node, cluster-head nodes, wireless sensor network terminal nodes of two warehouses.Fig.1 The intelligent warehouse measure and control system based on zigbee WSNIn this intelligent warehouse-control system, the sink nodes are responsible of connecting cluster-head nodes for data convergence and completing date changing with the computer monitoring center. Aggregation nodes and the host computer monitoring program are connected by RS485 asynchronous serial bus. According to different application requirements and the location of sensor nodes, sensor network nodes will act as cluster head nodes as well as sensor nodes in the network. Each node is connected through the wireless channel. Sensor nodes are equipped with temperature and humidity sensors and infrared and smoke sensors. Sensor nodes can achieve the cycle polling of temperature and humidity, responding to smoke and human infrared in the form of interrupt mode. First of all, sensor nodes and cluster-head nodes form a star-topology network. Data collected by sensor nodes is transmitted to cluster-head nodes through radio channels, and then after data fusion cluster-head nodes transmit the data through the radio channel to aggregation nodes. Aggregation nodes transmit the collected data to the computer monitoring center through the wired network, and pass on directives to cluster-head nodes. The monitoring program of host computer will show the information of each node in a table in the form of embedded maps. As the nodes geographic information of the warehouses correspond to each other through the embedded map, the temperature and humidity condition of each warehouse can be known according to the information.B. Hardware Design of WSN NodeWireless sensor network node is a micro embedded system, forming the hardware base for wireless sensor networks. The node adopts a modularization design, including data acquisition module, data processing module, power modules, and wireless communication and interface circuit module. The modules are connected with each other by standard interfaces. The hardware structure diagram of the nodes is shown as figure 2.Fig.2 The hardware structure diagram of WSN nodeData processing module is responsible for the management and coordination of data acquisition task of wireless sensor nodes, aggregating and processing data from all kinds of sensor nodes. It transmits effective information to terminal users through single-hop or multi-hop gateway nodes, and then displays the collected data and analyses the developing trend of the data in the terminals. The core circuit needs a considerable amount of external interfaces. Its internal functions are relatively complex and the system has a strong real-time capacity. The entire system has high requirements for both hardware design and software design. Choose LPC2148 as the microprocessor chip of core circuit board. The periphery of the core circuit board possesses all kinds of external interfaces of the microprocessor chip and general I / O pins for connecting external interface circuits. SPI port is connected to the wireless communication module and JTAG interface is used for program downloading and debugging. The entire circuit board uses USB port for power supply.Data acquisition module design adopts a simple digital sensor of external circuit, capable of gathering data of signals as temperature and humidity, light intensity, smoke, infrared, etc. Temperature and humidity sensor uses SHT10. The chip is made up of temperature and humidity probe, calibration memory, 14-bit ADC and bi-directional I / O serial output interface. The length of serial data is up to 14 bits.Light intensity sensor adopts TSL2561, which is a high-speed, low power consuming, wide-range, programmable and flexible in configuration light-intensity digital conversion chip. Analog gain and digital output time can both be program-controlled and the digital output coincides with the standard I2C bus protocol. Smoke sensor adopts HIS-07, simulating single-source dual-chamber DSCB ionization chamber with best performance according to the computer. Smoke sensor takes GH-718 human infrared sensor and static current of 50 A, having very low power consumption. Data acquisition part is realized with an independent multi-functional board. The board is separated from the core circuit board mentioned above. The modularization design improves the flexibility of the nodes in different applications and can choose the appropriate sensor according to actual needs.Wireless communication design adopts CC2420 wireless transceiver. CC2420 is a 2.4 Hz IEEE 802.15.4 wireless transceiver released by Chipcon Company with high transmission rate, long transmission distance and low power consumption. It works on 2.4G ISM band, with a receiving sensitivity up to -94 dBm. The short-range radio frequency transmission system taking advantage of this device is low costing and low power consuming, suitable for long-term supply for batteries. It has features of hardware encryption, safe and reliable, flexible for networking, and strong anti-jamming. External interfaces include JTAG interface, RS-232 interface and LCD display module interface. The nodes use many ways like JTAGE, ISP to download programs, RS-232 interface to connect directly to PC serial ports and LCD display module interface to display relevant information.Figure 3 shows the connection diagram between LPC2148 and wireless communication module.Fig.3 The connection diagram between LPC2148 and wireless communication moduleC. Software Design of WSN SystemIn the WSN node hardware structure, energy consumption of communication module is much larger than the microprocessor module and sensor module, so it is necessary to consider the effective implementation of functionality required, but also to minimize the node energy consumption and reduce the communication module wake-up times. In the Smart warehouse monitoring system, it can receive test orders or test data only the sink node and cluster-head node are always active when wireless sensor network end node rotation work in the active state and dormant state. As sink node needs have been working, so in software design, low-power design measures set beside for the moment.The software flow char of WSN sink node is shown as figure 4.Fig.4 The software flow char of WSN sink nodeSink node is initialized after power-on, first scan channel, select a minimum energy channel and network ID, open a network, and allow other devices to join the network. If the open is not successful, then re-initialize the zigbee stack; if successful, allows nodes to join the network, and assigned a 16-bit network address, and then enter the main loop to receive and forward data.The software flow char of WSN nodes is shown as figure 5.Fig.5 The software flow char of WSN nodesLeft is the main program flow chart of the terminal nodes, right is the ISR (Interrupt Service Routine) flow chart. Sensor node is initialized after power-on, and then scan the channel, apply to join the network, if join not successful, will re-join the network; if you receive a response signal, you will access to network address and join the network successfully, then collect data, and transmit to the coordinator , after that, enter a low-power mode.D. Data Collection and TransmissionDate collection and transmission work flow of Smart warehouse monitoring system is as follow:(1)Sensor node is responsible for temperature, humidity, infrared smoke and other information.(2)cluster-head node is responsible for passing the data sensor collected to sink node and transmits the order to sensor node.(3)Sink node transmits the aggregated acquisition data to computer control center by RS485 bus and pass on some related instruction to the cluster-head node.(4)Computer monitoring center can real-time dynamically detect warehouse condition through monitoring software.IV. ConclusionAccording the specialty of wireless sensor network technology and the characteristic of warehouse measure and control system, an intelligent warehouse measure and control system based on Zigbee WSN and network nodes are designed. At the same time, the whole design frame and the hardware structure of sensor nodes and applications software flow chart are analyzed. The node adopts a modularization design, including data acquisition module, data processing module, power modules, and wireless communication and interface circuit module. The modules are connected with each other by standard interfaces. The Zigbee wireless sensor network technology which has advantages of simple interface and low power consumption and low cost is used in the warehouse control and environmental management by using this design method, and an intelligent warehouse measure and control system is build. This design method can resolve a good many abuse such as layout complexity, cables criss-crossing and so on. Further more, it brings the convenience to the modern warehouse supervision and management and improves the intelligent level of logistics warehousing technology.References1. Akyildiz I F, Su W L, Sankarasubramaniam Y, Cayirci E. A surveyon sensor networks J. 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Energy-aware delay-constrained routing in wireless sensor networks .International Journal of Communication Systems, 2004, 17 (6) :663687 .基于ZigBee无线传感器网络的智能仓库监测和控制系统设计摘 要根据无线传感器网络技术的特点和仓库的监测和控制系统的特点，我们设计了一个基于ZigBee无线传感器网络，及网络节点的智能仓库测控系统。同时，对传感器节点的整体设计、硬件结构和应用软件流程图进行了分析。ZigBee无线传感器网络技术，具有接口简单、功耗低、成本低的优势。采用这种方法设计建立了控制仓库和管理环境的应用，以及智能仓库测量控制系统。这种设计方法可以解决诸多弊端如布局复杂、电缆纵横交错等。同时也为现代仓储监督管理带来了便利，提高了物流仓储技术的智能化水平。1 介绍仓储是物流系统的重要组成部分，它可以存储在原产地，或在消费点。也包括原材料，半成品和成品。更重要的是，它可以提供一些信息，即仓库的状态，条件和自管理。随着温度敏感的产品，危险品等特种物流业的发展，仓储条件智能化，仓库监控和控制的需求正在上升。不过，现有仓库也有一些管理上的问题，因为要监测实时通信和自主适应性灵活的网络结构，所以需要更新旧仓库管理模式，根据不同的技术手段，推广使用新的仓库监控和控制，提高仓库管理的水平。一般情况下，仓库监控系统包括湿度信息采集、红外烟雾报警器。监控系统的设计直接关系到仓库生产安全和财产安全。传统的监控系统通常采用有线传感器，通过现场总线配置在仓库角落里采集数据，带来了复杂的布局。一个庞大的纵横交错的数字电缆，往往需要进行调整并解决电线老化等问题。Zigbee是一种新型的无线传输标准，具有低复杂度，低速率，低功耗和低成本的特性。与其他无线网络技术相比，Zigbee技术的独特优势是数据传输的安全，简便，灵活的网络，设备成本低，电池寿命长。通过Zigbee网络技术灵活布局的通信平台，可以根据仓库布局的实际情况，更换监控点，弥补了有线传感器网络布局的不够灵活。2 ZIGBEE网络21 Zigbee协议概述ZigBee工作在2.4 GHz频段且不需要注册。它的传输速率是10-250kbps，传输距离远大于100米。它是在无线网络协议的基础上的低速率控制网络。ZigBee协议采用IEEE802.15.4规范，作为介质访问层（MAC）和物理层（PHY）。2.4GHz频段提供250kpbs数据速率，当前的数据包的最大长度是127个字节。每个数据包都是由第一个字节和16位CRC的值组成，用于验证帧的完整性。此外，IEEE802.15.4也可以选择响应数据的传输机制的方法。使用这种方法，所有的帧被确认的特殊位置都会回应他们的接收器。最后，它可以确定该帧已发送。表1示出了几个其它无线传感器网络技术与Zigbee之间的比较。表1比较几种无线传感器网络技术2.2 ZIGBEE无线网络的类型ZigBee技术支持三种网络拓扑结构：星型网络、簇状网络、网状网络。星状网络中的所有终端设备只能与协调器相连。协调器的主要功能是建立网络、传输网络信标、管理网络节点以及网络节点和路由器的存储信息。最大可以连接到65535个在RF调谐器范围内的终端设备。簇状结构是一个星形网络通过路由器延长。它可以覆盖大面积，包含网络的众多子节点。路由器有访问终端和路由功能的作用。它可以作为远程设备之间的中继，以扩展网络的范围。此外，它可以被用于搜索可用的网络，传送并转发与路由器或终端装置相连的数据。网状网络具有自愈功能，这是高级冗余的网络。一般地，它可以选择最佳的通信路径，以提高链路的质量。当路由器节点部署密度足够大，网络将自动选择其他的冗余路径，以维持正常的通信情况，防止最佳通信路径被中断。3 基于ZigBee无线传感器网络的智能仓库测控系统31 智能仓库测控系统的整体设计框架如图1所示，监控系统主要由上位机、监控软件、汇聚节点、簇头节点和无线传感器网络终端节点组成。图1基于ZigBee无线传感器网络的智能化仓库测控系统在这个智能仓库控制系统中，汇聚节点负责连接簇头节点，进行数据融合，改变完成日期和监控计算机中心。汇聚节点和上位机监控程序是通过RS485异步串行总线连接。根据不同的应用需求和传感器节点的位置，传感器网络节点将作为簇头。传感器网络节点通过无线信道连接。传感器节点都配有温湿度传感器，红外线和烟雾传感器。传感器节点可以实现温度和湿度的循环轮询，响应烟雾和人体红外线在中断模式的形式。首先，传感器节点和簇头节点形成星形拓扑网络。通过传感器节点收集的数据，通过广播渠道传输到簇头节点，再经过数据融合，簇头节点通过广播信道传输给汇聚节点数据。汇聚节点将收集到的数据传送给计算机有线网络监控中心,并将指令传递给簇首节点。主机的监控程序将以在地图嵌入的形式显示每个节点的信息。通过嵌入在地图的信息作为仓库对应的节点地理信息,每个仓库的温度和湿度条件也可以根据这些嵌入信息进行对应。32 无线传感器网络节点的硬件设计无线传感器网络节点是一个微型嵌入式系统，形成了无线传感器网络的硬件基础。节点采用模块化设计，包括数据采集模块、数据处理模块、电源模块、无线通信模块和接口电路模块。各模块通过标准接口彼此连接。节点的硬件结构图如图图2传感器网络节点的硬件结构图数据处理模块负责管理各种传感器节点，协调无线传感器节点，采集汇总和处理数据。它通过发送单跳或多跳网关节点的有效信息到终端的用户，然后显示所收集的数据，并分析在终端中的数据发展趋势。核心电路需要一个容量相当大的外部接口。其内部功能相对复杂，并且系统具有很强的实时容量。整个系统对硬件设计和软件设计有较高要求。选择LPC2148作为核心电路板上的微处理器芯片。核心电路板的周边具有各种微处理器芯片的外部接口和通用I/O引脚，用于连接外部接口电路。SPI端口被连接到无线通信模块和JTAG接口用于程序下载和调试。整个电路板使用USB端口供电。数据采集模块的设计采用一个简单的数字传感器外部电路采集温度和湿度，光照强度，烟，红外线等信息，温湿度信息使用SHT10收集数据。该芯片是由温度和湿度探头，存储校准器，14位ADC和双向I/O串行输出接口组成。串行数据的长度为14位。光强度传感器采用TSL2561，这是一种高速，低功耗，使用范围广泛的，可编程且灵活光强度数模转换芯片。可以模拟增益和数字输出时间，可以是数字输出正好与标准I2C总线协议匹配。烟雾传感器采用HIS-07，根据计算机模拟单源双控DSCB具有最佳的性能。红外感应器采用GH-718人体红外传感器。使用50A的静态电流，具有极低的功耗。数据采集部分实现采用一个独立的多功能板。该板与上述的芯电路板隔开。采用模块化设计，提高了在不同的应用节点的灵活性，可以根据实际需要选择合适的传感器。无线通信设计采用CC2420无线收发器。CC2420具有传输速率高，传输距离远，低功耗的特点。Chipcon公司发布了2.4GHz，IEEE 802.15.4无线收发器。它适用于2.4GISM频段，具有高达-94 dBm的接收灵敏度。采取这种装置的优点是短程射频传输系统的计算低成本、低功耗。适合长期供给电池。它具有硬件加密，安全可靠，网络灵活和较强的抗干扰特性。外部接口包括JTAG接口，RS-232接口和液晶显示模块的接口。该节点使用多种方式像JTAGE，ISP下载程序，RS-232接口直接连接到PC机的串口和液晶显示模块的接口，以显示相关信息。图3示出LPC2148和无线通信模块之间的连接图图3 LPC2148和无线通信模块之间的连接图33 无线传感器网络系统的软件设计在无线传感器节点的硬件结构中，通信模块的能耗要远远大于微处理器和传感器模块，因此有必要考虑执行所需功能的时间，同时也要尽量减少节点的能耗，减少通信模块的唤醒时间。在智能仓库监控系统中，它可以接收测试单或测试数据，只有汇聚节点和簇头节点始终处于活动状态，当无线传感器网络终端节点旋转工作时，处于活动状态和休眠状态。由于汇聚节点需要一直在工作，所以在软件设计、低功耗设计等方面也要采取措施。无线传感器网络汇聚节点的软件流程图如图4所示。图4无线传感器网络汇聚节点的软件流程图汇聚节点在开机后，首先扫描通道，选择最小能量通道和网络标识，打开网络，并允许其他设备加入网络。如果开启不成功，则重新初始化ZigBee协议栈；如果成功，则允许节点加入网络，并分配一个16位的网络地址，然后进入主循环接收和转发数据。无线传感器网络节点的软件流程图如图5所示。图5无线传感器网络节点的软件流程图左边是终端节点的主程序流程图，右边是ISR（中断服务程序）流程图。传感器节点在开机后就可以进行，然后扫描通道，申请加入网络，如果加入不成功，将重新加入网络；如果你收到一个响应信号，你会成功接入网络地址并加入网络，然后收集数据，并发送到协调器，之后即进入低功耗模式。34 数据采集与传输智能仓库监控系统的数据采集和传输工作流程如下：（1）传感器节点负责温度、湿度、红外线烟雾等信息。（2）簇头节点负责通过收集到汇聚节点的数据传感器，并将该命令发送给传感器节点。（3）汇聚节点发送采集汇总数据的指令，通过RS485总线的计算机控制中心发送一些相关指导给簇头节点。（4）计算机监控中心通过监控软件可以实时动态检测仓库状态。4 结论根据无线传感器网络技术的特点和仓库的测控系统的特点，来设计基于Zigbee无线传感器网络的智能仓库测控系统。同时，对传感器节点的整体设计框架、硬件结构、应用软件流程图进行了分析。节点采用模