基于ZigBee标准的无线传感器网络监控系统设计
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3．4．2 数据入库的实现
Cstring StrSQL； StrSQL.Format （“ insert into ZBData （ZDOID，AttributeID， AttributeValue，Receive Time） value （‘%s’，%d，‘%s’ ‘%s’）”
StrZDOID，nAttributeID，StrValue，StrTime）： CConnection Conn； conn.QPen （g_strserver，g_npor）t ：//连接数据库 Conn.Execsql （StrsQL）：//执行组装后的 SQL 语句 Conn.Close （）；//关闭数据库连接
22无线传感器网络221无线传感器网络无线传感器网络是指在环境中布置的传感器节点以无线通信方式组织成网络传感器节点完成一些数据采集工作节点通过传感器网络将数据发送到网络中并最终由特定的应用接收
NETWORK AND COMMUNICATION
网络与通信
基于 ZigBee 标准的无线传感器网络监控系统设计
Char str [100]； _asyn—com coml；//异步 if （! coml.open （1）） //打开串口 l { AfxMessageBox （“COMI not open!”）； return； While （m_b open==TRUE） {
if （coml.read （Str，100） 0） //异步读 { ProcData （st）r ； //将数据入库，并显示在曲线上 coml.close （）：
m_plot.Create （ws_CHILD} ws_VlSIBLE， Rect， this， 12000）；
m_plot.Setserie （0，PS_SOLID，RGB （255， 0， 0）， 0. 0，2000.0，Temperature）；
m_plot.Setserie （1，PS_DOT，RGB （0，255，O），0.0， 2000.0，“A 相电流”）；
2 传感器网络
2.1 概述 众多具有通信能力和计算能力的传感器通过无线方式相 互连接、协作工作，同物理世界进行交互，共同完成特定的 应用任务的网络，称为传感器网络 （Sensor Network）。 2.2 无线传感器网络 2.2.1 无线传感器网络 无线传感器网络是指在环境中布置的传感器节点以无线 通信方式组织成网络，传感器节点完成一些数据采集工作， 节点通过传感器网络将数据发送到网络中，并最终由特定的 应用接收。传感器节点集成了传感器件、数据处理单元和通 信模块，并通过自组织的方式构成网络。 2.2.2 无线传感器网络应用 无线传感器网络以其自组织性、体积小、成本低、灵活 性等优点，在军事、环境科学、医疗、空间探索、商业等领 域有着非常广泛的应用前景。
1 ZigBee 标准
1.1 技术标准 ZigBee 是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数 据速率、低成本的无线网络技术，主要用于近距离无线连接 传输。它依据 IEEE802.15.4 标准，在数千个微小的传感器之 间相互协调实现通信。这种技术在楼宇自动化、工业监控领 域具有非常广阔的市场空间。 1.2 传感器网络 ZigBee 主要应用在距离短、功耗低且传输速率不高的各 种电子设备之间，典型的传输数据类型有周期性数据、间歇 性数据和低反应时间数据。ZigBee 无线网络可以被广泛应用 于环境监测、物业管理，甚至植入人体的医疗领域。
WANG Suhong
(School of Electronics and Computer Science and Technology，North University of China, Taiyuan 030051)
【Abstract】This article focused on wireless sensor networks in industrial control systems，research-based Zigbee Wireless sensor networks in industrial machinery and equipment monitoring applications. 【Keywords】wireless sensor networks；Zigbee；monitor
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NETWORK AND COMMUNICATION
网络与通信
ue2）： m_plot.AddPoint （3，CTime：：GetCurrentTime （），val－
ue3）： Invalidate （）：
最终，系统的效果如图 3。
Temperature
1950
A 相电源
195
B 相电源
王素红
（中北大学电子与计算机科学技术学院，太原 030051）
摘 要：本文主要探讨无线传感器网络在工业监控系统中的应用，研究基于 Zigbee 无线传感器网络在工业机械设备 监控方面的应用。 关键词：无线传感器网络；Zigbee；监控
Design wireless sensor networks monitor system Based on the ZigBee standard
主节点
RFD (Zigbee)
FFD 主机点
(Zigbee)
(GRPS 设备)
GPRS
图 1 系统总体设计图
数据中心
3.1.2 数据采集模块设计 根据系统数据的精度要求，传感器的选型如下： （1） 三相电流：使用电流传感器进行测量。 电流传感器：本系统使用 YWG-HTD4-I OOA 型霍尔电流 变送器。 （2） 套压和回压：使用压力传感器进行测量。 压力传感器二本系统使用 CYB15P 系列高温齐平膜压力变 送器，CYBISP 系列高温齐平膜压力变送器由高性能的“溅射 薄膜”压力传感器与大规模专用信号调理电路组成。 3.1.3 数据传输模块设计 在主节点收集数据的过程中，系统是采用的 ZigBee 技术 的无线局域网技术，当数据由主节点传输到数据中心时，因 为距离较远，所以采用 GPRS 传输技术。数据的整个传输过程 如图 2。
3．4．3 绘制节点状态曲线的实现
数据的展示平台，是由主控程序和绘制曲线的 DLL 文件
两部分组成。将绘制曲线部分采用 DLL 方式主要是为了思路
清晰和方便移植。在主程序中，需要增加一个节点时，只需
要在创建一个新的曲线对象即可。主控程序控制整个程序的
流程。下面将展示其中部分代码：
（1） 此处主要是创建一个节点，并设置需要显示的属性。
1800
C 相电源
180
1650
165
1600
160Βιβλιοθήκη 13501351200
120
1050
105
900
900
750
750
600
600
450
450
600
600
150
150
0
0
4 结语
本文提出了将 ZigBee 无线传感器技术和 GPRS 网络相结 合，共同完成一种典型的网络监控系统，并进行了大量的系 统开发工作。希望本研究对于无线传感器应用研究能够有所 裨益。
（上接第48 页）
立评估对象代码库，建立评估分层因素集。只在初始建立数 据库时以及使用过程中要对某些数据进行修改时，才被调入 及运行。
输入系统名 输入评估人员数
输入评语等级 输入评估对象代码库
输入评估分层因素集
开始
1.初始化 2.进入系统 3.退出
输出 输入数据 修改数据 查询 评估 确定名次
报表打印 确定可权值
参考文献
[1] 任丰原，黄海宁，林闯. 无线传感器网络. 北京：软件学 报，2003.
[2] 孙利民，李建中. 无线传感器网络. 北京：清华大学出版 社，2005.
作者简介 王素红，女，中北大学，在读研究生，研究方向：通信与信 息系统，助教。
0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
码均使用 C 语言。
3．4 数据管理软件设计
3．4．1 串口数据接收的实现
主控程序通过串口和 GPRS 模块通信，当主控程序发出查
询请求后，就一直对串口进行监控，随时读取外部传进的数
据。当有接受到从现场传过来的数据之后，对数据进行处理。
然后，根据需要将标志位进行置位，停止对串口的操作，直
至下一次的查询。下面是对串口进行操作的部分程序段：
（6） 查询模块 可按团体、对象及评估结果进行查询。 （7） 修改模块 可修改因素集，修改基本数据，修改对象代码库。 （8） 确定名次模块 可按团体、对象及评估结果进行排序，得到从大到小的 名次。 （9） 报表打印模块 打印输出层次综合评估结果，打印输出查询结果，打印 输出经过排序后的名次及总分。 4.3 程序说明 由于初始化模块在系统建立时完成，完成后系统不改变 时不需要更改，故加入操作口令。考虑到权值确定具有科学 性、可靠性，一旦确定以后在系统不改变时，不需要更改， 故加入操作口令，保证其安全性。
m_plot.Setserie （2，PS_DASH，RGB （0，0，255），0.0， 2000.0，“B 相电流”）；
m_plot.setserie （3，PS_SOLID，RGB （255，255，0），0. 0，2000.0，“C 相电流”）。
（2） 此处主要是为节点增加一个新的数值，其中 value1、
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电脑编程技巧与维护
从节点
Zigbee Data
GPRS Data
主节点
图 2 数据传输过程
数据中心
3．2 硬件设计 3．2．1 关键芯片选取 （1） MCU 控制单元微处理器选取 选择台湾 winbond 公司 W77E58 单片机，该芯片具有如下特 点：该芯片是 8 位 COMS 微处理器；它的引线兼容 8OC52， 指令兼容 MCS-51 指令系统；四组 8 位双向 v0 口，单片机内 部设置有 3 个 16 位可编程的定时器，12 个中断源；内设置 2 个可编程的通讯串口，32KFlash 程序存储器。 （2） ZigBee 协议射频调制解调器 选择 Chipcon 公司生产的 CC242O。CC2420 时 Chipcon AS 公司推出的首款符合 2.4GHz IEEESO2.15.4 标准的射频收发 器。该器件包括众多额外功能，是第一款适用于 ZigBee 产品 的 RF 器件。 （3） GPRS 传输模块芯片 在本系统中，选择的 GPRS 传 输 模 块 是 西 门 子 公 司 的 MC39I。MC39I 是新一代的双频 GSN 灯 GPRS 无线模块，是目 前使用广泛的 MC35IGPRS 模块的环保型升级换代产品。它采 用紧凑型设计，完全兼容于上一代的 MC35 产品，为用户提供 了简单、内嵌式的无线 GPRS 连接。 3．2．2 硬件电路设计 本设计主要用 Prote199Se 设计电路原理图，根据电路原 理图生成 PCB 板，PCB 的设计参数控制和自动布线器功能为 PCB 制作提供了极大的方便。Prote199Se 是专业电路设计软 件，它提供了相当全面的元器件符号图，它的零件库中含有 二极管、三极管、电阻、电容、电感等常用元件，对于单片 机、A/D 转换器等特殊芯片，可以在特定公司的零件库中找 到。对于 Protel 零件库中没有的元件，设计者可以考虑采用自 己设计元件的方法。 设计原理图时，我们采用模块化，由顶向下的设计方法， 结合实际元器件的功能，可很容易的把结构原理图转换为电 路原理图。 3．3 软件设计 传感器网络软件主要分三个部分：RFD 数据的采集和传 送模块，FFD 数据的收集和主节点数据发送至数据中心的模 块。考虑到程序的开发周期和可读性，程序使用 C 语言进行 开发。 C 语言是一种结构化程序设计语言，具有完善的模块程序 结构，从而为软件开发中采用的模块化程序设计方法提供了 有利的保障。而且它效率高，具有汇编语言的大多数功能。 用 C 语言进行系统软件编写，会大大缩短开发周期，且明显 的增加软件的可读性，便于改进和扩充，适合于编写规模比 较大，结构比较复杂的系统。因此，我们编程的时候多数代
value2、value3 可以从节点传过来的数据中获取，设置之后调
用 Invalidate 函数以达到将新增的点显示出来的目的。
m_plot.AddPoint （1，CTime：：GetCurrentTime （），val－ ue1）：
m_plot.AddPoint （2，CTime：：GetCurrentTime （），val－
3 应用实例
3.1 系统设计
本文收稿日期：2008 年 9 月 18 日
3.1.1 设计方案 整个系统采用主从节点的设计模式。 主节点在收到请求后依次对每个和自己关联的从节点发 出唤醒信号，从节点被唤醒后将监控到的现场数据发送给主 节点，当主节点搜集到所有从节点的信息后，统一发送到数 据中心。为了将主节点采集到的信息高效而又迅速的传送到 数据中心，采用了目前比较成熟的 GPRS 技术。整个系统的设 计示意图 （如图 1）。
Cstring StrSQL； StrSQL.Format （“ insert into ZBData （ZDOID，AttributeID， AttributeValue，Receive Time） value （‘%s’，%d，‘%s’ ‘%s’）”
StrZDOID，nAttributeID，StrValue，StrTime）： CConnection Conn； conn.QPen （g_strserver，g_npor）t ：//连接数据库 Conn.Execsql （StrsQL）：//执行组装后的 SQL 语句 Conn.Close （）；//关闭数据库连接
22无线传感器网络221无线传感器网络无线传感器网络是指在环境中布置的传感器节点以无线通信方式组织成网络传感器节点完成一些数据采集工作节点通过传感器网络将数据发送到网络中并最终由特定的应用接收
NETWORK AND COMMUNICATION
网络与通信
基于 ZigBee 标准的无线传感器网络监控系统设计
Char str [100]； _asyn—com coml；//异步 if （! coml.open （1）） //打开串口 l { AfxMessageBox （“COMI not open!”）； return； While （m_b open==TRUE） {
if （coml.read （Str，100） 0） //异步读 { ProcData （st）r ； //将数据入库，并显示在曲线上 coml.close （）：
m_plot.Create （ws_CHILD} ws_VlSIBLE， Rect， this， 12000）；
m_plot.Setserie （0，PS_SOLID，RGB （255， 0， 0）， 0. 0，2000.0，Temperature）；
m_plot.Setserie （1，PS_DOT，RGB （0，255，O），0.0， 2000.0，“A 相电流”）；
2 传感器网络
2.1 概述 众多具有通信能力和计算能力的传感器通过无线方式相 互连接、协作工作，同物理世界进行交互，共同完成特定的 应用任务的网络，称为传感器网络 （Sensor Network）。 2.2 无线传感器网络 2.2.1 无线传感器网络 无线传感器网络是指在环境中布置的传感器节点以无线 通信方式组织成网络，传感器节点完成一些数据采集工作， 节点通过传感器网络将数据发送到网络中，并最终由特定的 应用接收。传感器节点集成了传感器件、数据处理单元和通 信模块，并通过自组织的方式构成网络。 2.2.2 无线传感器网络应用 无线传感器网络以其自组织性、体积小、成本低、灵活 性等优点，在军事、环境科学、医疗、空间探索、商业等领 域有着非常广泛的应用前景。
1 ZigBee 标准
1.1 技术标准 ZigBee 是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数 据速率、低成本的无线网络技术，主要用于近距离无线连接 传输。它依据 IEEE802.15.4 标准，在数千个微小的传感器之 间相互协调实现通信。这种技术在楼宇自动化、工业监控领 域具有非常广阔的市场空间。 1.2 传感器网络 ZigBee 主要应用在距离短、功耗低且传输速率不高的各 种电子设备之间，典型的传输数据类型有周期性数据、间歇 性数据和低反应时间数据。ZigBee 无线网络可以被广泛应用 于环境监测、物业管理，甚至植入人体的医疗领域。
WANG Suhong
(School of Electronics and Computer Science and Technology，North University of China, Taiyuan 030051)
【Abstract】This article focused on wireless sensor networks in industrial control systems，research-based Zigbee Wireless sensor networks in industrial machinery and equipment monitoring applications. 【Keywords】wireless sensor networks；Zigbee；monitor
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NETWORK AND COMMUNICATION
网络与通信
ue2）： m_plot.AddPoint （3，CTime：：GetCurrentTime （），val－
ue3）： Invalidate （）：
最终，系统的效果如图 3。
Temperature
1950
A 相电源
195
B 相电源
王素红
（中北大学电子与计算机科学技术学院，太原 030051）
摘 要：本文主要探讨无线传感器网络在工业监控系统中的应用，研究基于 Zigbee 无线传感器网络在工业机械设备 监控方面的应用。 关键词：无线传感器网络；Zigbee；监控
Design wireless sensor networks monitor system Based on the ZigBee standard
主节点
RFD (Zigbee)
FFD 主机点
(Zigbee)
(GRPS 设备)
GPRS
图 1 系统总体设计图
数据中心
3.1.2 数据采集模块设计 根据系统数据的精度要求，传感器的选型如下： （1） 三相电流：使用电流传感器进行测量。 电流传感器：本系统使用 YWG-HTD4-I OOA 型霍尔电流 变送器。 （2） 套压和回压：使用压力传感器进行测量。 压力传感器二本系统使用 CYB15P 系列高温齐平膜压力变 送器，CYBISP 系列高温齐平膜压力变送器由高性能的“溅射 薄膜”压力传感器与大规模专用信号调理电路组成。 3.1.3 数据传输模块设计 在主节点收集数据的过程中，系统是采用的 ZigBee 技术 的无线局域网技术，当数据由主节点传输到数据中心时，因 为距离较远，所以采用 GPRS 传输技术。数据的整个传输过程 如图 2。
3．4．3 绘制节点状态曲线的实现
数据的展示平台，是由主控程序和绘制曲线的 DLL 文件
两部分组成。将绘制曲线部分采用 DLL 方式主要是为了思路
清晰和方便移植。在主程序中，需要增加一个节点时，只需
要在创建一个新的曲线对象即可。主控程序控制整个程序的
流程。下面将展示其中部分代码：
（1） 此处主要是创建一个节点，并设置需要显示的属性。
1800
C 相电源
180
1650
165
1600
160Βιβλιοθήκη 13501351200
120
1050
105
900
900
750
750
600
600
450
450
600
600
150
150
0
0
4 结语
本文提出了将 ZigBee 无线传感器技术和 GPRS 网络相结 合，共同完成一种典型的网络监控系统，并进行了大量的系 统开发工作。希望本研究对于无线传感器应用研究能够有所 裨益。
（上接第48 页）
立评估对象代码库，建立评估分层因素集。只在初始建立数 据库时以及使用过程中要对某些数据进行修改时，才被调入 及运行。
输入系统名 输入评估人员数
输入评语等级 输入评估对象代码库
输入评估分层因素集
开始
1.初始化 2.进入系统 3.退出
输出 输入数据 修改数据 查询 评估 确定名次
报表打印 确定可权值
参考文献
[1] 任丰原，黄海宁，林闯. 无线传感器网络. 北京：软件学 报，2003.
[2] 孙利民，李建中. 无线传感器网络. 北京：清华大学出版 社，2005.
作者简介 王素红，女，中北大学，在读研究生，研究方向：通信与信 息系统，助教。
0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
码均使用 C 语言。
3．4 数据管理软件设计
3．4．1 串口数据接收的实现
主控程序通过串口和 GPRS 模块通信，当主控程序发出查
询请求后，就一直对串口进行监控，随时读取外部传进的数
据。当有接受到从现场传过来的数据之后，对数据进行处理。
然后，根据需要将标志位进行置位，停止对串口的操作，直
至下一次的查询。下面是对串口进行操作的部分程序段：
（6） 查询模块 可按团体、对象及评估结果进行查询。 （7） 修改模块 可修改因素集，修改基本数据，修改对象代码库。 （8） 确定名次模块 可按团体、对象及评估结果进行排序，得到从大到小的 名次。 （9） 报表打印模块 打印输出层次综合评估结果，打印输出查询结果，打印 输出经过排序后的名次及总分。 4.3 程序说明 由于初始化模块在系统建立时完成，完成后系统不改变 时不需要更改，故加入操作口令。考虑到权值确定具有科学 性、可靠性，一旦确定以后在系统不改变时，不需要更改， 故加入操作口令，保证其安全性。
m_plot.Setserie （2，PS_DASH，RGB （0，0，255），0.0， 2000.0，“B 相电流”）；
m_plot.setserie （3，PS_SOLID，RGB （255，255，0），0. 0，2000.0，“C 相电流”）。
（2） 此处主要是为节点增加一个新的数值，其中 value1、
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电脑编程技巧与维护
从节点
Zigbee Data
GPRS Data
主节点
图 2 数据传输过程
数据中心
3．2 硬件设计 3．2．1 关键芯片选取 （1） MCU 控制单元微处理器选取 选择台湾 winbond 公司 W77E58 单片机，该芯片具有如下特 点：该芯片是 8 位 COMS 微处理器；它的引线兼容 8OC52， 指令兼容 MCS-51 指令系统；四组 8 位双向 v0 口，单片机内 部设置有 3 个 16 位可编程的定时器，12 个中断源；内设置 2 个可编程的通讯串口，32KFlash 程序存储器。 （2） ZigBee 协议射频调制解调器 选择 Chipcon 公司生产的 CC242O。CC2420 时 Chipcon AS 公司推出的首款符合 2.4GHz IEEESO2.15.4 标准的射频收发 器。该器件包括众多额外功能，是第一款适用于 ZigBee 产品 的 RF 器件。 （3） GPRS 传输模块芯片 在本系统中，选择的 GPRS 传 输 模 块 是 西 门 子 公 司 的 MC39I。MC39I 是新一代的双频 GSN 灯 GPRS 无线模块，是目 前使用广泛的 MC35IGPRS 模块的环保型升级换代产品。它采 用紧凑型设计，完全兼容于上一代的 MC35 产品，为用户提供 了简单、内嵌式的无线 GPRS 连接。 3．2．2 硬件电路设计 本设计主要用 Prote199Se 设计电路原理图，根据电路原 理图生成 PCB 板，PCB 的设计参数控制和自动布线器功能为 PCB 制作提供了极大的方便。Prote199Se 是专业电路设计软 件，它提供了相当全面的元器件符号图，它的零件库中含有 二极管、三极管、电阻、电容、电感等常用元件，对于单片 机、A/D 转换器等特殊芯片，可以在特定公司的零件库中找 到。对于 Protel 零件库中没有的元件，设计者可以考虑采用自 己设计元件的方法。 设计原理图时，我们采用模块化，由顶向下的设计方法， 结合实际元器件的功能，可很容易的把结构原理图转换为电 路原理图。 3．3 软件设计 传感器网络软件主要分三个部分：RFD 数据的采集和传 送模块，FFD 数据的收集和主节点数据发送至数据中心的模 块。考虑到程序的开发周期和可读性，程序使用 C 语言进行 开发。 C 语言是一种结构化程序设计语言，具有完善的模块程序 结构，从而为软件开发中采用的模块化程序设计方法提供了 有利的保障。而且它效率高，具有汇编语言的大多数功能。 用 C 语言进行系统软件编写，会大大缩短开发周期，且明显 的增加软件的可读性，便于改进和扩充，适合于编写规模比 较大，结构比较复杂的系统。因此，我们编程的时候多数代
value2、value3 可以从节点传过来的数据中获取，设置之后调
用 Invalidate 函数以达到将新增的点显示出来的目的。
m_plot.AddPoint （1，CTime：：GetCurrentTime （），val－ ue1）：
m_plot.AddPoint （2，CTime：：GetCurrentTime （），val－
3 应用实例
3.1 系统设计
本文收稿日期：2008 年 9 月 18 日
3.1.1 设计方案 整个系统采用主从节点的设计模式。 主节点在收到请求后依次对每个和自己关联的从节点发 出唤醒信号，从节点被唤醒后将监控到的现场数据发送给主 节点，当主节点搜集到所有从节点的信息后，统一发送到数 据中心。为了将主节点采集到的信息高效而又迅速的传送到 数据中心，采用了目前比较成熟的 GPRS 技术。整个系统的设 计示意图 （如图 1）。