【《某煤粉浓度检测系统的设计案例》10000字】

-PAGE1-某煤粉浓度检测系统的设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u5261.1系统硬件总体框架 1155521.2系统硬件总体方案设计 2277061.2.1传感器节点 3144781.2.2协调器节点 1158851.2.3路由节点 11302991.3系统软件设计 12228961.3.1开发环境与协议栈 1264161.3.2系统软件总体设计 1667231.3.3协调器软件 1698251.3.4路由节点软件 1889821.3.5终端传感器节点软件 1964631.3.6网络测试 211.1系统硬件总体框架现有的煤粉检测定位系统主要包括传统的环境监测系统[31]、大型移动机器人的搜索定位[32]、小型移动机器人的定位和无线传感器粉尘检测定位[33]。鉴于上述特点和要求，最后选择了无线传感器网络技术作为煤粉泄漏源检测系统的构建技术。为了更好地应用于空旷环境的检测，无线传感器网络中大量的传感器节点分布在探测区域内，各节点之间采用基于Zigbee通信协议的无线通信方式组成自组网，最终实现对探测环境下煤粉浓度的监测和煤粉泄漏源的定位。对于煤粉检测定位系统，设计了一种基于煤粉浓度检测部分、中心节点和上位机的煤粉泄漏源检测以及定位系统，就像下图1.1所示。图1.1煤粉泄漏源检测与定位系统总体示意图Fig.1.1Thediagramofpulverizedcoalleaksourcedetectionandlocationsystem煤粉浓度传感器承当采集监控空间煤粉浓度信息的任务，再经由无线传感器收集传输至收集传输部分；中间节点模块就会将煤粉浓度感知模块传输到有固定规律的数据传输过程，并运转研究的定位算法，确定煤粉泄漏源的位置，提供给主机；上位机负责收集煤粉浓度数据，绘制各种监测曲线，发送预警等。1.2系统硬件总体方案设计本论文利用Zigbee无线传感网技术[34]构建了一个以煤粉传感器节点为探测节点的定位检测装置。紫峰技术具有电量耗损少、原理简单、花费少的固有长处，而且又拥有传输距离不远、数据速率不高的特点，见表1.1。根据以上特点和要求，本文设计了一种基于Zigbee的无线传感器网络，该网络能够满足设计系统的基本要求，通过这些节点间的能量消耗较小，实现了数据的传输处理。总的方案设计见图1.2：表1.1Zigbee无线传感网络特点Table1.1ThecharacteristicsofZigbeewirelesssensornetwork特点表现传输速度低20kb/s-250kb/s完成一些小数据的传输，对视频、音频等数据不适合频段多可以随便在1.5GHz、867MHz以及816MHz等频段工作，并有多个扩频通信信道容量很高网络最多容纳55000多个节点，对于大部分的分布，优势大动态组网、自动路由网络是动态的，支持动态网络、自动路由、支持正在进行的工作、添加和退出节点功耗低待机时功率为μW，仅几十兆瓦（用于短距离通信），两个干式电池供电时间最长可达8个月安全性能高借助硬件内置的CRC控制和AES-128加密实现全面的数据控制覆盖范围广通过转发，路由节点之间的多个过渡，通信距离可以从两个节点之间的几十米增加到几百米，甚至1000米图1.2总体方案示意图Fig.1.2Thediagramoftheoverallschematic上位机监控中间首要由上位机监控中间和Zigbee传感器收集组成，首要完成煤粉泄露数据的显现、存储和统计阐发处置等。在Zigbee的无线传感收集中，监测地区上散布着大量的煤粉浓度检测传感器节点，收集到大量的现场信息后，颠末预处置、转换模块的开端处置，将信息送到上位机。总而言之，终端传感器节点收集的数据，调和节点尽力组网，路由节点转发数据，中间节点（调和节点）搜集一切的终端节点信息，发送监测中间处置定位泄露源，完成体系功能。无线传感器收集体系的设想首要包含传感器终端节点、路由器转发节点、调和器收集节点等。在这些方式中，传感器节点收集获得现场情况信息，调和节点的功能是组建网络，路由节点转发数据，把通讯距离变得更远，并且只要协调器节点可以组成网络，一旦网络搭建完成，协调器节点对路由器起功用调整的作用，上位机监测经由过程串口通信得到现场信息，并计算找煤粉泄漏源的位置。1.2.1传感器节点数据处理单元（包括控制器、存储器）、RF收发模块（包括系统传感器节点）其中的数据处理模块包括：传感器、许多不同的传感元件、煤粉采集装置、电源部分等。下图1.3显示了它的具体组成结构框图。图1.3终端传感器节点组成结构图Fig.1.3theblockofterminalsensornodes1.煤粉采集装置该煤粉收集装配由煤粉响应室和真空泵组成，如图1.4所示。将煤粉传感器装置装配到煤粉响应室中，用于测量煤粉浓度需要有一定的流速，调节气室内煤粉流量的流速，以测定煤粉浓度。图1.4煤粉采集框架图Fig.1.4Blockdiagramofgascollection实验结果表明，当采集装置工作时，检测区域的煤粉气流进入反应腔，煤粉气流在反应腔中流动，通过嵌入在反应室中的传感器阵列，可感知探测煤粉气流，并将其转换成模拟信号输出。1.传感器及电路（1）不同测量原理介绍a.超声波法[35]顾名思义，这种方法是通过超声波来进行粉尘的检测。具体的方法就是，在区域内按照一定的规则放置检测过程中所需要的发声和接收设备，在生活中的时候，如果遇见粉尘，就会被粉尘所阻碍而造成音量的损失，然后通过计算粉尘数量和音量损失值之间的函数关系来测量粉尘浓度。这个方法测量的时候需要注意压力，空气的湿度，温度，粉尘颗粒的弥散成分变化以及气流的速度。b.激光法[36]激光法主要以光源为测量工具通过光源在待测区域中所穿透的粉尘浓度来测算出被测区域的粉尘浓度情况。这种测量法最大的优势就是，不需要在现场进行操作，就可以通过远程操作来收获比较精确的数据。而且操作方法比较简单，应用起来也比较普遍。因此也备受许多需要进行粉尘浓度测量的行业的喜欢。而行业里测量粉尘浓度最常用的粉尘测量仪就是通过激光法的原理制作而成的。操作的过程中，可以收获准确度比较高的粉尘浓度数据。即使是粉尘浓度比较低的环境也同样不影响机器的使用以及准确性。c.过滤称重法[37]用过滤器对本城的质量进行称量，也是一种比较常见的工程浓度测试方法。这种测量方法能够用最简单的技术收获精确度很高的结果，所以我国的环保部门在进行粉尘检测的时候，也很青睐这种方法。这种方法的具体原理就是在准备测量的地方提前安置一个性能很好且重量已知的过滤膜，然后在动力系统释放规定的压力和流量的作用下对数据进行采样，然后空气中的煤粉就会被自动吸附到过滤网，在对吸附了煤粉的过滤网称重之后，用现有的重量减去过滤网原有的重量就能够得出空气中的粉尘情况。但是这种方法一般都是人工手动操作，操作过程比较繁琐，而且数据收集的周期也比较长，所以一般不用做连续性的粉尘测量的要求。d.射线吸收法[38]射线吸收法也是一种能够测量粉尘浓度的方法。这种方法是按照射线的辐射性原理，在待测的区域放射具有辐射性的射线，因为粉尘会阻挡射线的辐射，让射线的能量越来越衰弱，所以可以通过测量射线的衰弱值来判定待测区域中的粉尘浓度量。这些测量方法的优势就是它的辐射面积比较宽，而且一些常见的光谱范围都可以用这种方法进行操作，精度比前一种测量方法更高，而且灵活度也比较好。而它的能量源就是释放射线的放射性同位素，这种材料，会对人体造成辐射上的伤害，所以在使用之前必须对操作人员做好防护设置，因此导致这种方法的操作成本高，而且设备维修的过程比较复杂。e.电容法[39]电容法的具体原理就是在具有可变参数的电容器里，通过传感器进行机械量和电容量之间的转化。在受测量的有力压力振动，而引起直线改变或者极轴距离变化的时候，可以采用极轴距离变化类型。如果被测直线的角度和位移存在比较大的偏差，就可以采用面积变化类型。如果测量过程中介质的温度湿度和密度发生变化，就会采用介质变化类型。（2）不同测量原理的比较表格1.1为不同煤粉浓度之测定方法之比较。鉴于现场工作条件下煤制气行业各测量原理的优缺点，综合各检测方法的优缺点决定采用激光电容传感器进行研究，这类传感器具有对测试环境适应性强的特点、信号延迟性小、测量精度高、运行维护量低等优良特点。表1.2不同煤粉浓度测量方法比较Tab.1.2Comparisonofdifferentpulverizedcoalconcentrationmeasurementmethods超声波法激光法过滤称重法射线吸收法电容法技术原理超声波激光散射重量差微波平移电荷迁移适用范围广广广广广现场适应性较差好较好较好较好信号滞后性小小较大小小测量精度差好一般差较好运行维护量较小小一般较小一般（3）激光粉尘传感器原理选择ZH03B激光煤粉传感器[40]，其实物图如图1.5所示，是一个通用的小尺寸模块。采用米氏散射原理，检测空气中存在的粉尘粒子具有均匀性、稳定性好的特点。串行输出、PWM输出、操作简单。小巧，易于集成。该系统具有一致性好、实时性强、数据精度高、功耗低、分辨率最小等特点，可实现0.3微米的分辨。图1.5ZH03B激光粉尘传感器实物图Fig.1.5physicalpictureofzh03blaserdustsensorZH03B传感器技术指标如表1.3所示。如图1.6所示，激光尘埃传感器的基本原理是Mie散射理论，ZH03B将传感器漫射光的结构和参数与激光光束产生的散射光信号强度分布信息相结合。可以计算出F~D（光通量F和粒度D）两个光学传感器的光通量分布曲线。其质量浓度可由粒度分布曲线、密度、取样体积等来计算。表1.3ZHO3B技术指标Table1.3technicalindexesofZHO3B产品型号ZH03B检测种类可吸入颗粒物输出数据UART输出PWM输出工作电压5V±0.1V工作电流＜120mA休眠电流＜20mA响应时间T90＜45s工作湿度0～80％RH（无凝结）工作温度－10～50℃存储温度－30～70℃外形尺寸50×31.4×21mm(L×W×H)图1.6粉尘传感器测量原理图Fig.1.6schematicdiagramofdustsensormeasurementprincipleZH03B的内对角线方向，放置有和光轴相互交错的红外发光二极管和光电晶体管，当携带煤粉的空气通过光轴时，煤粉会反射到红色红外光上，反射光强与煤粉浓度成正比。由于有了光电晶体管，即使很小的微粒也能被探测出来，另一方面，来自红外发光二极管的光照射到粉尘时会反射光。这样，受光传感器就会检测反射光的强度，并输出信号。能够通过反馈信号强度的大小来判断粉尘的浓度是多少，如图1.7所示，是以输出两个不同的脉宽调制信号（PWM）来判断不同的煤粉粒子的浓度。图1.7工作原理图Fig.1.7workingprinciplediagram图1.8ZH03B传感器电路图Figure1.8ZH03Bsensorcircuitdiagram3.CC2530核心模块[41]ZigbeeWirelessRF模块目前市场上的主要选项包括：itcorporationcc2530、freescalecorporationMC1321x和Jennifercompanyjn5121。在选择主要模块时，表1.4考虑了以下因素。表1.4核心模块选型因素Table1.4Thefactorsofcoremoduleselection指标描述集成控制器减少系统复杂度，一般选择控制器与射频模块能够集成在一起存储器大小Zigbee协议堆栈通常会占用更多空间防止存储扩展，选择更大的存储量的型号外围借口集成定时器、串口、A/D转换、看门狗等发出功率考虑到通信距离和可靠性，请选择具有更高传输功率的模型公司服务考虑生产公司售后服务是否为完善价格鉴于成本的考虑，价格也是一个重要考虑因素最后，决定采用TI公司的CC2530无线模块使之成为我们所设计的传感器网络系统的中枢。CC2530具有的优点是256KB的闪存、位置辨别的能力更强和对数据的处理能力更好以及封装更加精简。另外，对于我们手上现存的的CC2430板，只需要用一个新的PCB板对其进行加工就达到CC2530所具有的功能。此外，CC2530可以与任何兼容良好的CC2430设备进行通信，表1.5显示了这一点。总体而言，CC2530具有很高的可操作性，硬件设计很容易，封装精简，非常容易上手使用，在无线传感器网络技术方面的应用越来越广泛。CC2530芯片的结构见图1.9。表1.5CC2530特性Table1.5ThecharacteristicsofCC2530模块描述中央处理器及内存一个周期8051兼容的内核、三种内存访问的总线、单个调试接口、18个输入扩展中断单元时钟电源低压稳压器为数字内核和外围设备提供电源，并帮助降低功耗外部设备21个GPIO、看门狗定时器、AES128协同处理器、8路输入可配置的12位ADC、8位和16位定时器、2个USARTCC2530所具有的功能很多，操作起来很简单，对于一般的简单通信，只要有极少的外围电路就能实现；对于通信距离比较远的情况，可附加RF模块，如图1.10所示。4.电源模块图1.11中显示的电源模块原理图是整个系统的能量核心，它为不同的系统提供了不同的环境条件下不同的供电。由于电池容量有限，一般情况下，即使设计节点功率很小，特别是在煤粉湿度高在保护措施缺失的情况下，干电池漏电也会使电池寿命受到限制，或者电池质量有问题的情况下，由于电力供应不足，节点将无法工作，因此一般的干电池供电方式更适合于更换节点电池。另一种改进的电池供电方式是采用高容量可充式挪动电源供电，这类体例容量大，利用利便，具有简朴的转换模块输出。也有一种图1.9CC2530片内功能模块结构图Fig.1.9CC2530modulestructurefunctioninchipdiagram图1.10CC2530外围接口电路Fig.1.10TheperipheralinterfacecircuitCC2530方式是操纵监测情况中的反射光或折射光，将太阳能转化为电能充电电池提供电源，再把节点和充电电池连接为之供电，这类方式还能够按照现实环境节制太阳能供电体例，经由过程检测节点的电量，设定适合的阈值，当电量小于此阈值时，起头利用太阳能为电池供电，当节点的电量大于此门限值时，不再提供电源，一次又一次就可以了。另外，本体系还斟酌到了庞大的事情情况，必要较长的续航时候，并且，简朴利便地挑选了以充电式挪动电源作为供电体系的焦点，该表1.6中列出了电源的详细参数。表1.6电源具体参数Table1.6Thespecificparametersofpower电源名称电池容量输出电压锂聚合物电池5000mAh5V或12V图1.11电源模块原理图Figure1.11Schematicdiagramofpowersupplymodule因为ZigBee模块必须加3.3v电源，而开关稳压器LM1575-3.3可以将5v转到到3.3v电源，所以选用该开关稳压器即可达到要求。LM1575-3.3采用TO-220芯片封装形式，共有5个功能引脚。如图1.12所示，LM1575-3.3芯片的开关插口与微型计算机的输入输出口P14连在一起，当P14插口处于低电状态时，电路工作，当接高电时，稳压电路停止工作，ZigBee模块停止工作，降低节点功耗。图1.12电压转换原理图Figure1.12Voltageconversionprinciplediagram1.2.2协调器节点协调节点最重要的作用就是承当网络的自我组织和自我恢复、管理节点的各种操作、任务分配等，核心部分是由CC2530构成的，还供给了电源转换模块把5v电源改通过电路降到3.3v，达到适于CC2530的供电的要求，使用串行模块与顶部计算机的串行端口通信，并通过液晶屏模块查看节点参数的状态。图1.13显示了具体的构成结构。图1.13协调器节点结构框图Fig.1.13Theblockdiagramofthecoordinatornode1.2.3路由节点因为Zigbee节点发送功率的限定，传感器收集中的路由节点要对数据转发卖力，单个节点之间的通讯距离也要遭到节点转发的影响，是以，在通讯距离较远时，需求扩亨衢由节点的通讯距离。本论文中所设想的路由器节点首要由CC2530模块作为焦点，完成数据的处置，停止收集的处理，在不相同的调和器节点下，5V的3.3V的电压转换模块，LCD显现网络连接状况和节点通信状况，串口部门完成PC调试和通讯，其布局框图见图1.14。图1.14路由器节点结构框图Fig.1.14Theblockdiagramoftherouternodes基于上述协调节点、路由节点和传感器终端节点，形成无线传感器网络，实现了对泄漏煤粉进行监测和通过上位机位置算法对泄漏源进行定位，如图1.15所示。图1.15传感器网络节点实物图Fig.1.15Thephysicalmapofsensornetworknodes1.3系统软件设计1.3.1开发环境与协议栈目前，开发EW嵌入式系统最完整的工具是C/C++交叉编译器和调试器[42]，它还包括编译、编辑和项目管理程序等等。为了便于用户使用，EW可以为不同的MCU提供相同的接口，EW集成编译器与C语言完全兼容，能够进行浮点计算，代码效果很好，而且很容易中断处理等。此外，产生的程式码远比其他开发工具更有效率，并使用适合不同晶片的最佳化技术。总之，考虑到EW开发环境的优势，本文采用EW开发环境。协议栈是通讯两边实现详细通讯尺度的一种状态[43]，换一种说法，也就是用一套代码实现一系列具有必然通讯功用的通讯。Zigbee和协议栈是一组基于OSI模子条理布局设想的Zigbee和谈函数实现的函数库。Zigbee和协议栈与其他无线通讯尺度比较，具有分层简朴、利用利便的特性，其分层布局如图1.16所示。图1.16Zigbee协议栈的构成Fig.1.161CompositionofZigbeestack本文中Z-Stack-1.4.0-1.4.0的协议栈[44]符合最新TI标准Zigbee2007，与CC2530芯片上的处理方案兼容，从而既便利了节点的软件设想和实现，又有必然的通用性和开辟性。这个协议栈是以函数库的情势分层封装的，具有很好的条理性。具体的层次性结构见表1.7。Zigbee协议栈[45]能很好地体现Zigbee的功能，并根据自身需求，在应用层编写相应的函数和任务，从而实现新的项目。Z-stack是Zigbee协议的一个具体实现，它能够利便地办理Zigbee和协议栈，并在基于和协议栈的开辟利用中引入利用框架。若是把特定的利用程序工具作为一个目标来处置，那么所需求实现的利用程序框架包括了撑持多使命的目标分派机制，以是Zigbee和协议栈必要OSAL来履行多使命。表1.7Zigbee协议内容及功能Table1.7ThecontentandfunctionofZigbeeprotocolZigbee协议栈引入了操作系统的概念，并在协议栈的OSAL层进行了实现。OSAL就像图1.17中显示的那样，它只需要完成从事件到任务的调度，然后根据特定的事件由相应的事件处理器来解决。图1.17OSAL的任务调度机制Fig.1.17ThetaskschedulingmechanisminOSAL虽然OSAL层根据操作环境封装了协议规范和一些软件，但实际上，只要调用OASL提供的接口（ApplicationProgrammingInterface,API),OSAL层各个API函数就可以实现特定的功能，如表1.8所示。表1.8OSAL层API函数比较Table1.8ComparisonoftheAPIfunction函数描述信息管理API提供一种管理机制，用于外部级别的事件或任务之间交换信息任务同步API可以为任务指定一个事件，在安装其中一个事件后进行编辑时间管理API允许计时器用于内部任务和外部任务。该系统实现了计时器的启动和停止功能，计时器可以通过ms进行设置中断管理API在界面之外，可允许和禁止的操作断任务管理API管理和添加OSAL中的任何角色内存管理API描述了大量浅存储分配系统电源管理APIOSAL电力处理系统简介Zigbee和协议栈在事务轮回处置机制的根本上撑持OSAL层操纵体系。它的主函数存在于ZMain表中，整体来讲，主函数首要完成了硬件的系统上电操作，同时也完成了软件架构各个模块的初始化和OSAL层的主轮回程序[45]。就像图1.18所示，ZigBee和协议栈的事情流程由两个初始化部门和OSAL操纵体系部门组成,初始化部门最重要的是初始化时钟，还有就是检测芯片电压，每个定时器的初始化等，这部分也用于制备系统；进入操作系统后，确定任务的优先级，并调用任务事件处理程序，完成相应目的的目的。图1.18Z-Stack系统运行流程图Fig.1.18FlowchartofZ-Stacksystemoperation1.3.2系统软件总体设计系统的软件设计包括三个主要部分:传感器终端节点编程、路由节点编程和协调器节点，如图1.19所示，组成Zigbee传感器网络。图1.19系统软件总体结构Fig.1.19SoftwarearchitectureofZigbeenetwork在功用上，从图1.19中能够看出，体系软件分为三个方面：协调器节点、路由节点和传感器节点，并将其分别为收集办理和数据收集传输。此中，网管部门首要完成调和组网，互联网的搭建、结点的进来、结点上的结点绑定、各结点之间的数据传输调和等。在煤粉浓度信息收集过程中，以数据传输为焦点，同时停止收集办理，保管了数据的不变、靠得住传输。在数据收集传输部门，对应着三个硬件节点的功用。终究的传感器节点判定收到的指令是不是为收集信息，若是获得煤粉浓度信息，则终端传感器节点挪用数据收集功用收罗浓度信息，挪用数据发送程序发送封装数据包，若终端节点与调和器节点通讯距离充足远，还需求转发路由节点，不然将由调和器节点作为汇聚节点，同一领受各终端节点、路由节点发送的煤粉浓度信息，然后统一上传上位机中的处置。1.3.3协调器软件无线传感器网络的核心是协调器节点。其功能分为两个主要方面:第一，整个网络的初始装配和对其他节点的访问；第二代是作为聚合节点作为聚合节点收集路由节点和终端传感器。节点发送的数据将上载到主计算机。当然，如果有多个终端节点同时，请求网络，坐标未来得及处理节点就可能会放弃部分处理，此时，终端节点就会不断发送请求，直至处理完毕。这一节还将从两方面介绍协调节点的软件设计，如图1.20所示，它协调了节点的工作流程。1.协调器节点组网在系统通电后，协调器开始工作，起初，对软硬件架构进行初始化，配置传感器网络。普遍景况下，协调器用电后，最先要进行能量扫描，判断附近没有网络，假设附近已经有网络，只需选择父节点添加网络就可以了；倘若在功耗测试中没有出现其他网络，请树立一个网络作为协调节点。协调程序结束自己的初始化任务后，将处于挂机状态，当收到另一个节点的请求时，将允许该节点加入网，并将网络地址分配给该节点，如图1.21所示。一般而言，协调程序的初始化工作包括硬件的初始化、界面的初始化和软件架构的初始化。同时，协调器还需要完成自己配置的初始化，比如信道编号、PANID设置等。如表1.9所示。表1.9协调器初始化参数配置Table1.9Coordinatorparameterconfiguration参数默认值备注网络信道号2011-26任意值PANID0x1230x0000-0x3FFF接收缓冲区大小1024BYTE1.协调器节点接收数据从终端传感器节点和路由节点接收数据信息后，协调器节点将确定有效的数据信息，并通过串行端口将其上载到上层计算机，如图1.22所示。从协议堆栈的最低MAC层到最高APP层[46]，每个层都使用解析函数以特定帧格式解析包。图1.20协调器工作流程图Fig.1.20Flowchartofcoordinatorwork图1.21协调器组网流程图Fig.1.21Flowchartofrealizingnetworkcoordinator图1.22协调器接收数据流程Fig.1.22Flowchartofreceivingdatainacoordinator1.3.4路由节点软件在网络中，除了数据传输路径，转发分组之外的路由节点扩展了通信距离，并且具有网络管理的功能并保持无线传感网络的正常操作。其程序配置和协调节点有些不一致，本文中使用的基础知识只是下载程序的不一致。在路由节点的电流作用下，发现该网络要求进入该网络并与第一个响应该网络的协调者或路由节点结合，然后将该路由节点作为路由节点等待其他节点加入，如图1.23所示。图1.23路由节点的工作流程图Fig.1.23Flowchartoftheroutingnodes1.3.5终端传感器节点软件最首要的功用就是终端传感器节点能够搜集现场情况数据并发送到路由器或调和器，同时还能够领受和谐器或路由器的节制号令。软件设想中可按照终端传感器节点的功用分为：体系初始化、数据收集传输、休眠。图1.24显示了终端传感器节点的工作流程。图1.24传感器节点工作流程图Fig.1.24Flowchartofsensornode1.终端传感器节点入网实际上，对终端传感器节点进行电气初始化之后，请求接入网络的节点或路由节点被绑定到响应它们的第一联系人，并且仅在绑定之后才彼此通信。一般来说，终端传感器节点的登录过程是，终端节点首先在整个网络上发送登录请求，等待接收协调器或路由器的响应，接收到响应后再发送连接请求，然后改请求等到有效响应，这样的节点就成功入网，具体流程见图1.25。1.终端传感器节点发送数据这一节以终端传感器节点和协调人节点之间的通信为例，介绍了一种终端传感器节点数据发送程序。实际上，联想到无线传感器开发的低功耗情况下，当传感器节点没有发送请求或不需求发送数据时，传感器节点就会进入休眠状况，从而导致系统功耗增加。在休眠期，当节点受到干扰时，该节点就会恢复到工作状态。Terminal[47]传感器节点发送数据流程图见图1.26。图1.25终端节点入网流程Fig.1.25FlowchartofEnd-pointjoining图1.26终端节点数据发送流程Fig.1.26Flowchartofdatasendinginaterminalnode1.3.6网络测试根据传感器网络的硬件平台，分别对协调程序、路由节点程序和终端传感器节点程序进行了下载量测试，并对整个无线传感器网络系统进行了通信拓扑分析和网络结构分析。该方式起始对节点范例通过预定义，然后由终端传感器节点主动拔取路由节点，自构造网络，最初经由过程串口调试助手对网络进行验证，并按照每个节点的父节点绘制分歧环境的网络拓扑图。协调器节点作为会聚节点向上位机发送附加的终端传感器节点和路由节点的数据，后者经过进程MT(MonitorandTest）协议进行处理，数据包按其帧格式分为以下几种：SOF(StartofFrame)、可变长度数据包以及FCS(FrameCheckSequence）如表1.10所示。表1.10帧的格式Table1.10FrameformatSOFMT数据包FCS1字节3-256字节1字节在这些方式中，字节的SOF模块代表了帧的开端，但凡0xFE；字节FCS作为帧的校验序列用于检查数据包的完整性，而可变长度数据包则是3~256字节，MT和和协议数据包的款式见表1.11。表1.11MT数据包的格式Table1.11FormatofMTpacketLENCMDDATA1字节2字节0-250字节LEN是数据的数据长度，如果没有通过数据传输数据，则LEN为0。CMD（命令）是该消息的命令ID（标识符），而DATA是不同的命令ID，可以执行不同的操作；DATA是指实际传输的数据。本论文采用一种包含头部、尾部和尾部的结构体来实现每一节点传输地报文，还包括该节点设备类型、节点网络地址、父节点网络地址和采集的粉尘数据，第一数据用两&个字符表示，后面使用一个&表示，如表1.12所示。表1.12节点数据包DATA的结构Table1.12StructureofnodeDATApacket头设备类型节点网络地址父节点网络地址传感器数据尾&&ROU/ENDXXXXXXXXXXXX&当终端传感器节点毗连到收集时，调和器会为终端传感器节点分派16位逻辑地点。使其辨认收集中的分歧设备，并在数据传输中指定源地点和方针地点。本论文采用一台协调器、两台路由器、三台终端节点进行组网验证。将