zigbee技术无线传感器网络在工业监控系统中的应用研究

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1、ZigBee无线f々感器M络订jT业舱摔系统中的应用研究摘要无线传感器网络是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。无线传感器网络综合了传感器、嵌入式计算机、现代网络以及无线通信和分布式信息处理等技术。它能够通过各类集成化的微型传感器协调完成对各种环境或监控对象的信息实时监测、感知和采集，并将这些信息通过自组织多跳无线网络传送到用户终端，从而实现物理世界、计算机世界与人类社会的三元世界的连通。ZigBee是一种新兴的短距离、低速率、低成本、低功耗的无线网络技术，它具有很强的自组织、自愈能力和高安全性，很适合于用于无线传感器网络。本文提出把ZigBee

2、无线传感器网络应用于工业监控网络中，以解决目前有线监控网络存在的一些问题。本文在深入研究ZigBee技术的协议规范、网络结构和路由算法后，根据工业监控的要求，设计了一个ZigBee无线传感器网络。采用CC2430芯片设计了网络中协调器、路由器与传感器三种节点的硬件电路。由于CC2430芯片的通信距离只有75m左右，在电路中增加一个PA芯片来延长通信距离以满足工业中对距离的要求。节点的硬件电路采用模块化设计思想，可以减少设计的复杂度，减小无线电路的干扰。在软件方面，本文采用MSSTATELRWPAN协议栈。根据实际需要，增加了上位机对传感器节点参数的修改功能。为了降低节点功耗，设计了传感

3、器节点的休眠模式，并解决了休眠模式产生的无法接受上位机命令帧的问题。此外，为了简化节点处理数据的复杂度，提高网络处理数据的能力，提出了一套网络中数据帧格式。最后，测试了ZigBee无线传感器网络的各项指标，结果表明达到设计要求。并且分析了系统中可能存在的干扰，对此提出一定的措施来减少干扰的影响。关键词：无线传感器网络；工业监控系统；ZigBee技术；MSSTATELRWPAN；CC2430硕}：学化论文AbstractWirelesssensornetworksiscurrentlyofconcernintheinternationalarena，involvingahighdegre

4、eofcross—multidisciplinary，cutting—edgeknowledgeandhighlyintegratedhotareaofresearch．WirelesssensornetworksintegratesensorS．modernnetwork，wirelesscommunicationanddistributedinformationprocessingtechnologyandSOon．Itcanbeintegratedthroughvarioustypesofmicro．sensorstocompletetheenvironmentalormonit

5、oringobjectsinformationinrealtimemonitoring，sensingandacquisition，andsuchinformationthroughself-organizingmulti。hopwirelessnetworktoauserterminal．Thustoachievethephysicalworld，thecomputerworldandhumansocietyconnectedtripleworld．ZigBeeisawirelessnetworktechnologywithemergingshort—range，lowrate，lo

6、wcostandlow。power．Asithasastrongself-organization，self-healingcapacityandhighsecurity，itissuitableforWSN．Inthispaper，ZigBeewirelesssensornetworksisappliedtoindustrialmonitoringnetworktosolvetheproblemofcablecontrolsystems．BasedonthoroughstudyoftheagreementZigBeetechnology,networkstructureandafte

7、rroutingalgorithm，wegiveadesignofaZigBeewirelesssensornetworkaccordingtotherequirementsofindustrialcontr01．Inthisdesign，weimplementthenetworkcoordinator，routersandsensorsofthreehardwarenodesbasedonCC2430chips．Asthecommunicat