ZigBee无线传感器网络的应用研究(20201120103313)

1、ZigBee无线传感器网络的应用研究1 ZigBee无线传感器网络的简介1.1 无线传感器网络无线传感器网络是由监测区内大量传感器节点组成，通过无线通信方式形成的网络系统，用于采集和处理监测区中被感知对象的信息，以无线通信方式发送给观察者。它具有大规模、自组织、动态性等特点，应用于无线数据采集领域1。1.2 ZigBeeZigBee 定义了短距离、 低数据传输速率的无线通信协议，为无线传感器网络提供相应通信标准。它具有低功耗、低成本、低速率、高可靠性等特点， 应用于短距离无线数据采集与控制系统，传输少量数据及控制信息 2。1.3 ZigBee无线传感器网络ZigBee 无线传感器网络利用Zig

2、Bee 协议构建无线传感器网络，实现无线数据采集以及控制。ZigBee网络设备分为协调器、 路由器和终端节点。协调器负责无线网络建立，与上位机交互；路由器负责数据路由；终端节点负责采集传感器数据， 发送至协调器及接收协调器发送的控制指令。阅读大量文献，总结 ZigBee 无线传感器网络实现无线数据采集与控制的基本系统框架，如图 1。其中，终端节点定时采集传感器数据，通过协调器建立的ZigBee网络，路由器进行数据路由，最终数据无线传送到协调器，协调器再将数据通过串口传输至 PC机，或通过其它传输协议传送至手机等用户终端；同时，用户控制命令可由协调器经过 ZigBee 网络，最终发送至终端节点，

3、操作控制节点，实现控制功能。设计者可将图 1 作为ZigBee无线传感器网络数据采集与控制系统的设计基础， 从而研究具体的应用功能。2 ZigBee无线传感器网络的应用从大量文献看出， ZigBee 无线传感器网络的应用涉及社会各个方面，可分为生活生态环境监控以及生产监控两大类。在生活生态环境监控方面， 涉及空气质量、海洋等生态环境监测，医疗监测，图书馆、校车安全等校园环境监测，智能家居、智能餐厅等生活环境监控领域。 其中，一种空气质量检测系统利用传感器采集空气污染气体浓度，通过 ZigBee 模块传输至计算机，以分析空气质量3。文献 4 研究了病人体温检测系统，创建 ZigBee 无线传感器

4、网络，将病房中病人体温传至护士站， 提高监护水平。为妥善保存图书，图书馆环境监测利用 ZigBee 技术，采集图书馆环境参数至电脑，当超出图书保存条件时报警及控制执行机构动作 5 。文献 6研究了无线智能家居，手机 WIFI 连接电脑，以 ZigBee网络为桥梁， 协调器与终端节点组成星型结构进行数据传输， 实现室内温湿度数据采集及手机控制家居设备。在生产监控方面， 涉及农业环境监控，电力、矿山等生产安全监测领域。其中，文献 7研究了草莓栽培温室大棚系统， 智能传感器采集空气、光照等数据，使用 ZigBee无线通信协议以及 4G 网络将数据传输至服务器、手机及计算机，根据需要下达通风、控制遮阳帘等命令。文献 8研究了电力设备信息系统，智能电网中部署传感器节点，采集电力设备运行环境的温湿度、甲烷等信息，通过ZigBee 网络传送至监控界面， 以便电力人员分析。 文献 9 针对矿井安全生产， 采用ZigBee技术，实现井下环境参数无线传输， 井下人员携带身份识别卡，以采集人员信息并无线传输至监测站，从而定位人员，预防井下事故。3 结束语ZigBee 无线传感器网络是一种新兴的无线数据采集与控制技术，解决了传统监控系统使用有线方式需要人力监测的问题