无线传感网络大作业--基于ZigBee技术的室内环境监控系统.
基于zigbee的无线环境监测系统.
一、课题介绍
本课题是以zigbee无线发射为核心技术的环境监测系统， 可以用来测量当前环境不同地点的实时温度，湿度，光 照强度和一氧化碳浓度。
温湿度，光照，一氧化碳等是最主要的环境参数，人们 的生活与其息息相关，在农业生产中也离不开这些环境 信息，在智能家居领域中也离不开这些环境信息的监测， 因此研究温湿度，光照，一氧化碳等数据的监测方法和 装置具有重要的意义。
二、总体方案设计
该系统主要由以下功能模块构成：协调器模块；传感 器节点模块；上位机显示界面等。
主要的系统电路有：电源电路、温湿度传感器电路、 光照传感器电路、一氧化碳传感器电路、显示电路、 报警电路、键盘设置阀值控制电路
二、总体方案设计-控制系统框图
三、系统组成
整个系统硬件由三大部分组成：以CC2530为核心的协 调器模块；以温湿度传感器、光照传感器、一氧化碳 传感器做组成的环境信息数据采集模块；以VB8.6编 译的上位机显示界面；以1602液晶显示器蜂鸣器为主 的显示报警模块；
物联网112班 zigbee的无线环境监测系统设计 指导老师：惠鹏飞 答辩人：王海超 专业：物联网工程 设计组成：硬件组合，上位机界面，系统测试，软件
测试，需求分析，文献综述，开题报告， 外文翻译，电路原理图
内容提要
1、课题介绍 2、总体方案介绍 3、系统组成 4、硬件调试
四、硬件调试-上位机界面显示
四、硬件调试-实物图
四、硬件调试-液晶屏显示
不足之处
本系统的光照和一氧化碳检测部分只是通 过模拟形式显示环境的变化。暂时没有实现 数字显示。
三、系统组成-各部分功能
➢ 1、温湿度检测传感部分：DHT11温湿度传感器 ➢ 2、光照检测传感部分：BH1750FVI光照传感器 ➢ 3、一氧化碳检测传感部分：CM-7一氧化碳传感器 ➢ 4、上位机显示界面部分：VB8.6 ➢ 5、蜂蜜器电路：PNP型晶体管S8550 ➢ 6、显示部分：LCD12864液晶显示器 ➢ 7、电源部分：3节1.5V干电池
基于ZigBee技术的无线传感器网络环境监控系统的开题报告
基于ZigBee技术的无线传感器网络环境监控系统的开题报告一、选题背景随着工业化和城市化进程的不断加快，环境问题也越来越受到人们的关注。
环境监测是通过感知环境中的物理、化学和生物量，对环境状态、变化趋势等进行分析、评估和控制的一项技术。
传统的环境监测方法主要采用人工监测和定点检测，不仅费时费力，而且效率低下、数据不准确、不能及时反馈和整合、不能远程监测等问题，因此需要利用现代科技手段来解决这些问题。
随着无线传感器网络技术的发展，无线传感器网络被广泛应用于环境监测系统中。
传感器节点可以通过无线信号进行信息传输，不需要现场维护，降低了人力和物力成本，可以实现自主组网，扩展性强、能够实现分布式监测等优势。
ZigBee技术是一种低功耗、低速率、短距离通信技术，因其低耗能、低成本、可靠性高等特点，被广泛应用在无线传感器网络中。
基于ZigBee技术的无线传感器网络可以实现间断型低功耗通信，无线节点自组网能力强，能快速、灵活地部署和运维无线传感器网络，可以用于环境监测等领域。
因此，本文将研究基于ZigBee技术的无线传感器网络环境监控系统。
二、研究意义1. 保护环境：通过对环境的实时监测，及时掌握环境变化情况，可以采取有效的措施保护环境。
2. 提高效率：传统的环境监测方式需要人工巡检，效率低下。
而无线传感器网络的环境监测系统可以实时监测并反馈数据，提高效率。
3. 降低成本：无线传感器网络系统的安装和维护成本远远低于传统环境监测设备，可以降低环境监测领域的成本。
4. 促进智能城市建设：无线传感器网络环境监测系统与云计算、大数据等技术结合，可以实现更智能、更高效的城市化建设。
三、研究内容和方法1. 系统功能要求分析：对无线传感器网络环境监控系统的功能要求进行分析，包括实时监测、数据处理、告警预警等方面。
2. 系统架构设计：包括无线传感器节点的选择、无线通信模块的选取、网关的设计等。
3. 系统实现及测试：包括软硬件设计及建立实验平台、联网测试等环节。
无线传感网络大作业基于ZigBee技术的室内环境监控系统
基于ZigBee技术的室内环境监控系统目录1 研究背景与意义 (12 研究内容 (13 ZigBee技术综述 (23.1 ZigBee特点 (23.2 ZigBee协议栈 (33.3 节点类型 (63.4 拓扑结构 (63.5 地址类型及ZigBee寻址 (74 室内环境监测系统设计 (84.1 系统架构 (84.2 硬件设计 (94.3 软件设计 (104.4 系统功能定义 (115 室内环境监控系统的特点 (126 总结 (137 参考文献 (13基于ZigBee技术的室内环境监控系统1 研究背景与意义随着人类进入信息时代,计算机技术、通信技术及网络技术都得到了迅猛的发展与提高,人们对居住环境也提出了更高的要求,希望自己能居住在一个生活现代化、居住环境安全化和舒适化的生活空间。
与此同时,生活节奏的不断加快,实时掌握大量信息和进行高效工作的需求日益凸显,但是繁重的家务和繁琐的家电操作占用人们大量的时间,这时就需要有一个方便快捷的智能化家居管理平台协助人们处理家居事务,将人们从家务和家电操作中解放出来。
在这种需求的驱动下,智能家居的概念也就应运而生。
人们希望通过这种技术将家庭中各种与信息相关的通讯设备、家用电器和家庭安防等装置连接到一个家庭智能化系统上进行集中或异地监视、控制和管理,保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调一致,从而满足用户对居住环境的需求。
智能家居系统的结构如图1所示:图1 智能家居系统结构图由图1可知,室内环境监控系统是智能家居系统中其必不可少的一部分,是实现智能家居系统功能的重要组成部分与基本条件,是给用户提供一个安全、舒适、便捷的生活环境的重要手段。
一个好的室内环境监控系统对于构建智能家居系统和提高用户的生活环境质量具有重要的意义。
2 研究内容本文以基于ZigBee技术的室内环境监控系统为研究背景,利用ZigBee技术作为支撑平台,将温湿度传感器、光照传感器、雨滴传感器、火灾传感器及人体感应传感器等传感器节点采集到的数据信息通过ZigBee 网络汇聚到网络中的网关节点,该网关节点再通过Wifi模块将处理后的数据传送给Android上位机软件,然后用户通过与上位机软件进行交互,通过显示的数据信息反馈控制诸如空调、电灯等电器,可营造一个安全、舒适、温馨的室内氛围。
基于ZigBee技术的室内环境监测系统设计
基于 ZigBee技术的室内环境监测系统设计摘要：基于ZigBee技术的室内环境监测系统设计。
它有三大部分组成，所有的数据的传输都在ZigBee搭建的无线传感网络工作。
ZigBee模块A用来发送数据，ZigBee模块B用来接受数据，上位机用来显示数据。
温湿度传感器和stm32单片机用来采集数据发送给ZigBee模块A。
同时用IAR软件编写和编译ZigBee的程序，保证数据的传输。
应用于对信息传递的大小的要求很低，对功耗的需求也比较低的场合。
关键词：Zigbee技术；环境监测；无线传感器引言：随着科技的发展、社会的进步，当今对无线技术需求日益增长，从而孕育出了无线传感网络(Wireless Sensor Network，简称WSN)。
无线通信技术WiFi、蓝牙已经被人们熟知，由于他们的功耗大、组网麻烦等原因，很难应用在工业自动化中。
为了满足市场的需求，ZigBee就这样诞生了。
它有成本低、组网方便、安全性高等优点。
应用ZigBee技术可以制造一种低成本、低功耗的检测仪器。
1主要功能本设计以STM32单片机作为核心控制元件，ZigBee无线模块作为通信模块，以及DHT11温湿度传感器设计的一款无线传输的温湿度检测仪，其中温湿度传感器DHT11和stm32单片机用来采集数据发送给ZigBee模块A，然后在ZigBee组网内，ZigBee模块A用来发送数据，ZigBee模块B用来接收数据，最后上位机用来显示数据。
2工作原理本设计采用STM32单片机作为核心控制元件，使用两块ZigBee无线模块作为通讯模块，首先使接收电路正常供电，进入接收数据状态，等待数据的到来，接着单片机上的程序运行，将单片机上事先存放的数据由ZigBee模块A发射出去，如若发射模块和接收模块在可接受范围内，无线ZigBee B模块接收到信号，在上位机实时显示温湿度数据。
3硬件设计本设计的方案是把温湿度传感器采集的数据通过单片机stm32发送给ZigBee模块A，再运用ZigBee无线通讯协议把数据传输给ZigBee模块B，最后通过串口把数据在上位机上显示出来。
基于Zigbee的智能家居环境监测系统的设计 毕业论文
智能家居监测系统的设计Design of The Intelligent Home Furnishing Mornitorning System毕业设计成绩单毕业设计任务书毕业设计开题报告摘要随着嵌入式计算、传感器、无线通信等技术的飞速发展，无线传感网被广泛应用于环境监测、军事国防和工农业控制等诸多领域，已成为电子信息技术发展的一个热点。
CC2530是TI公司针对Zigbee的无线传感网芯片解决方案，具有功耗低，可靠性高，组网简单等优势。
基于CC2530和Zigbee协议，设计了温湿度数据采集系统。
在干扰环境下测试表明，网络具有较强的鲁棒性和自组能力。
本课题主要介绍基于CC2530为核心的家庭环境监测系统的硬件电路设计和软件流程设计，实现了在家庭环境中对温度、湿度、烟雾的监测。
将温度、湿度的信息量经过单片机处理后通过无线发送给上位机。
本设计使用Zigbee无线网络协议，将系统参数传输及控制，可与上位机实时通讯和监控。
关键词：CC2530 传感器Zigbee 环境监测ABSTRACTWith the rapid development of embedded computing, sensor, wireless communication technology, wireless sensor network is widely used in environmental monitoring, military defense, industrial and agricultural control fields, has become a hotspot in the development of electronic information technology. CC2530 is a wireless sensor network chip for Zigbee TI solution, with low power consumption, high reliability, simple networking advantages. CC2530 and based on Zigbee protocol, design the temperature and humidity data acquisition system, the software algorithm coordinator and ordinary nodes are given respectively, tested in interference environment, the network has strong robustness and self-organizing ability.This paper mainly introduces the design of hardware circuit and software flow design of family environment monitoring system based on CC2530 as the core, realizes in the home environment of temperature, humidity. Among them, the analog temperature, humidity, light sensor through the SCM processing output control action corresponding adjusting the corresponding parameters; SCM outputs corresponding protection control: instantaneous over current protection. This design uses Zigbee wireless network protocol, the system parameters of transmission and control, is also available with a PC real-time communication and monitoring.Key words: CC2530 Sensor Zigbee Environmental Monitoring目录第1章绪论 (1)1.1 本文研究背景与意义 (1)1.2 智能家居环境监测系统的特点 (1)1.3 国内外发展现状及分析 (2)1.4 典型无线网络技术介绍 (2)1.4.1 Zigbee技术 (2)1.4.2 Wi-Fi技术 (3)1.4.3 蓝牙技术 (3)1.5.1 本文主要研究内容 (3)1.5.2 本文主要研究创新点 (4)第2章Zigbee技术综述 (5)2.1 Zigbee技术介绍 (5)2.2 Zigbee技术的特点 (6)2.3 Zigbee网络设备组成和网络结构 (6)2.4 Zigbee协议分析 (7)2.4.1 网络层(NWK) (7)2.4.2 应用层(APP) (8)第3章家居环境监测系统方案 (11)3.1 系统结构 (11)3.2 系统功能定义 (12)3.3 系统设计要求 (12)第4章家居环境监测系统硬件设计 (14)4.1 系统电源电路 (14)4.2 Zigbee芯片CC2530 (15)4.3 家居环境参数采集模块 (15)4.3.1 数字温湿度传感器DHT11 (15)4.3.2 烟雾传感器MQ-2 (16)4.4 CC2530通讯 (17)4.5 LCD液晶显示模块 (18)第5章系统软件设计 (19)5.1 Zigbee无线通讯协议 (19)5.2 温湿度传感器程序 (20)5.3 烟雾传感器程序 (20)第6章系统性能测试与评述 (21)6.1 硬件测试 (21)6.2 软件测试 (21)第7章结论与展望 (22)7.1 结论 (22)7.2 展望 (22)总结 (23)参考文献 (24)致谢 (25)附录 (26)附录A 外文文献 (26)附录B 中文翻译 (34)附录C 程序 (39)第1章绪论1.1 本文研究背景与意义千百年来，人类都在关注着自身的生活和居住条件，并努力改善和提高之。
基于Zigbee技术的无线环境监测系统的设计
题目基于Zigbee技术的无线环境监测系统的设计学生姓名学号所在学院数学与计算机科学技术学院专业班级计算机科学与技术班指导教师完成地点陕西理工学院201年 6月13日本科毕业设计任务书院(系) 数学与计算机科学学院专业班级计算机科学与技术(计算机) 学生姓名一、毕业设计题目基于Zigbee技术的无线环境监测系统的设计二、毕业设计工作自 201 年 11 月_ 27__日起至 201 年 6 月 20 日止三、毕业设计进行地点: 陕西理工学院四、毕业设计内容要求：指导教师系(教研室) 计算机工程教研室系(教研室)主任签名批准日期接受设计任务开始执行日期 201 学生签名基于zigbee技术的无线环境监测系统的设计与实现马强（陕西理工学院数学与计算机科学学院计算机科学与技术专业13班）指导教师：陈【摘要】本系统研究分析了传感器、ZigBee技术的基本理论，设计实现了基于zigbee无线环境监测系统。
系统采用80C52单片机控制DHT11度传感器采集温湿度数据、zigbee无线模块进行数据传输，用户在服务器端可实时的对环境参数进行监测。
经过测试系统运行稳定，采集数据准确，可用于各种不同环境下的信息监测。
【关键词】DHT11；无线传感器； ZigBee；80C52Design and implementation of wireless environmental monitoring system based on ZigBee TechnologyMa longqiang(Shaanxi Institute of mathematics and computer science, computer science and technology professional103 class)Teacher: Chen YongAbstract:The system analysis of the basic theory of the sensor, the ZigBee technology,design and implementation of wireless environmental monitoring system based on zigbee. The system uses 80C52 SCM control DHT11 temperature and humidity data collected by sensors, ZigBee wireless data transmission module,users can real-time monitoring of environmental parameters on the server. After the test system is stable, accurate data collection, can be used for monitoringvarious environment.Keyword:DHT11 ; environmental monitoring wireless sensor ; ZigBee ; 80C52目录引言 (1)1 绪论 (2)1.1 研究背景及现状 (2)1.2 研究目的及意义 (2)1.3 开发工具的选择 (2)2 硬件系统设计 (4)2.1 设计原则 (4)2.2 硬件系统结构 (4)2.3 数据采集模块 (6)2.4 串口通信模块 (8)2.5 相应供电模块 (9)3软件系统设计 (11)3.1 设计原则 (11)3.2 软件系统结构 (11)3.3 上位机监控软件设计 (11)3.4 单片机软件设计 (11)3.6 zigbee网络节点软件设计 (14)3.7 串口软件设计 (15)4 系统测试与实验结果分析 (17)4.1 软件编译与烧写 (17)4.2 软件测试 (17)4.3 硬件测试 (17)4.4 温湿度传感器节点测试结果分析 (17)致谢 (20)参考文献 (21)科技外文文献 (1)附录A：源程序代码 (29)附录B：系统使用说明 (34)引言环境监测的主要目标是通过检测环境变量参数及变化趋势的数据，判断环境质量，评价当前主要环境问题，为环境管理服务。
基于ZigBee技术的监控系统设计的开题报告
基于ZigBee技术的监控系统设计的开题报告一、选题背景目前随着社会的发展，人们对居住、工作和生活环境的要求越来越高，以致于对于室内空气质量、温度、湿度、光照等环境参数的监控变得愈发重要。
而基于 ZigBee 技术的监控系统可以通过低功耗、低数据传输速率等特点来满足室内环境监控的需求，具有广泛的应用前景。
二、研究内容本课题将基于 ZigBee 技术设计一种室内环境监控系统，实现以下功能：1.监测室内温度、湿度、氧气含量、PM2.5、CO2、光照等环境参数；2.通过 ZigBee 网络将所监测的环境参数传输到中央控制器；3.中央控制器将接收的数据进行处理和分析，反馈给用户。
如果环境参数超出规定的范围，监控系统将发出警报。
三、研究意义本课题设计的 ZigBee 监控系统可以有效地监控室内环境参数，对于实现智能家居、智能办公室等应用场景具有十分重要的意义。
通过实现智能环境监控，可以有效提升室内环境的质量，降低室内环境对健康造成的潜在危害，并且可以有效地降低能源的浪费，减少环境压力。
四、研究方法1.确定监控系统所需的环境参数、监测范围和精度要求；2.选用 ZigBee 技术实现环境参数的采集与传输，选用传感器和模块进行硬件的设计和实现；3.设计中央控制器，实现数据处理、存储和报警功能，实现用户界面设计与开发；4.进行实验测试，验证所设计的监控系统在硬件和软件方面的可行性和可靠性。
五、预期成果1.基于 ZigBee 技术实现的环境参数采集与传输系统；2.中央控制器的硬件和软件设计与开发，包括数据处理、存储和报警功能的实现；3.用户界面设计与开发；4.监控系统的测试报告和使用手册。
六、研究计划1.前期准备（1个月）：明确研究目标和研究内容，并开展相关背景调查和采购工作；2.系统设计（2个月）：包括硬件和软件系统设计，及用户界面的设计和开发；3.系统实现（3个月）：包括硬件和软件系统的实现与测试，及用户界面的调试；4.系统测试（1个月）：进行系统测试和性能评估；5.论文写作（1个月）：包括论文的撰写、修改和打印。
无线传感器网络基于Zigbee协议的环境监测系统
无线传感器网络基于Zigbee协议的环境监测系统无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）基于Zigbee协议的环境监测系统在近年来得到了广泛的应用和研究。
该系统通过无线传感器节点实时采集环境数据，并通过Zigbee协议进行数据传输和协调，为环境监测提供了更加便捷和高效的解决方案。
一、无线传感器网络基础介绍无线传感器网络是由大量的无线传感器节点组成的分布式传感器系统，这些节点能够自主感知和处理环境中的各种信息，并能互相之间进行通信和协作。
无线传感器网络具有自组织、自适应、低功耗、大规模部署等特点，被广泛应用于环境监测、智能家居、军事侦查等领域。
二、Zigbee协议介绍Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4无线标准的短距离、低功耗、低速率的无线通信协议。
Zigbee协议具有低复杂性、低功耗和低数据速率的特点，适用于对数据传输要求不高但功耗要求较低的应用场景。
Zigbee协议的引入使得无线传感器网络的建立和管理更加简单和高效。
三、环境监测系统的设计与实现1. 网络拓扑结构设计无线传感器网络的网络拓扑结构对系统的性能和能耗有着重要的影响。
常用的网络拓扑结构包括星型结构、树状结构和网状结构等。
根据环境监测的需求和应用场景的特点，选择合适的网络拓扑结构可以提高系统的稳定性和可靠性。
2. 传感器节点设计传感器节点是无线传感器网络的基本组成单位，负责采集环境数据、通信和数据处理等功能。
传感器节点的设计需要考虑功耗、通信距离、数据处理能力等因素。
合理设计传感器节点的硬件和软件结构可以提高系统的性能和功耗控制能力。
3. 数据传输和协调无线传感器网络中的数据传输和协调是环境监测系统的核心功能。
利用Zigbee协议进行数据传输和协调可以提高系统的实时性和可靠性。
节点之间通过Zigbee协议进行数据传输和通信，通过集中控制器进行数据处理和协调，实现环境数据的准确采集和监测。
四、无线传感器网络基于Zigbee协议的环境监测系统的优势1. 低功耗：无线传感器节点采用低功耗设计，系统整体功耗较低，能够满足长时间连续监测的需求。
基于无线传感网络的环境监控系统应用
基于无线传感网络的环境监控系统应用摘要：本文以某基于Zigbee的无线传感网络监控系统设计工作为例，分析了此类环境监控系统的实际应用方向与细节。
简而言之，本文介绍一种以Zigbee无线传感器网络和移动数据存取技术为基础的环境监测系统。
在系统的设计中，采用ZStack协议堆栈和移动端访问技术，可以对环境温度、湿度、烟雾、漏水等六个方面进行监测，同时通过采用数据库技术的强大存储功能，可以将采集到的数据储存到计算机中，便于任何网络设备远程监视环境.关键词：无线传感网络；环境监控；监控系统引言当下的环境监控系统不论是在实验室、工厂还是在农业等多领域的应用都十分广泛，主要原因在于合理设计和应用此类环境监控系统，能够明显控制灾难事故发生的频率，这对后续生产和工作的安全系数也属于比较坚定的保障。
一、无线传感技术简介（一）无线传感技术发展概况20世纪初，调幅和调频广播进入了人们的日常生活，美国底特律、密执安警察局也相继采用了这类收音机。
与此同时，微波技术在我国的应用领域也得到了飞速的发展。
第二次世界大战之后，美国贝尔实验室提出了移动通信的概念，并发展出了晶体管。
苏联将首枚人造卫星与空间技术相结合，开创了新世纪。
20世纪80年代之后， IC、微处理机、蜂窝电话、无线接入等技术的出现，促使无线通讯步入商业无线通讯时代。
随着通信技术的迅速发展，计算机、通信、频率复用以及网络技术的发展，无线通信技术正朝着宽带、高速、服务多元化、网络化、智能化、个性化发展。
（二）短距离无线传感技术特点在实际应用中，很多系统传送的主要是少量突发信息，而这些信息的信息量很小，因此必须进行实时的传输。
很显然，传统的无线通信技术也能够很好地满足用户的需要，但此种技术会极大地减少设备的使用效率，同时在某些情况下会出现体积大、能耗高等问题。
因此随着通信技术的发展，一种短距离的无线通信技术应运而生。
一般来说，只要发射端能够通过无线电波传输消息，将其传输到几十米范围内，就可以称之为近程无线电。
基于ZigBee室内环境监控与控制系统设计
• 177•西北民族大学数学与计算机科学学院 陈 威目前，随着现代社会的不断发展，对于环境数据的监测与控制涉家居安全、畜牧养殖、工业生产等诸多方面，在水产养殖上，人们希望能实时查看水质状况，提高养殖产量，提高生活水平；在生活上，人们希望实时监控家居环境状况，提高家庭生活，以便为家居环境安全多一份保障。
为了更好的提升家居生活的体验性，设计一套能够实时监控室内环境与控制设备的系统是有一定必要性的。
图1 系统总体框架1.系统总体功能设计本项目设计方案在于研发一款基于ZigBee 室内环境监控与控制系统的实时系统，该项目也综合了各类传感器技术、ZigBee 无线自组网技术、Web 网页开发技术以及主流数据库开发技术。
本项目主要针对室内环境数据进行监测、鱼缸生态环境进行监测与控制以及室内植物生态环境监测与控制。
本项目主要监测室内中的二氧化碳浓度、温湿度、光照强度、室内气压、PM2.5含量、氧气浓度、鱼缸液位高度、土壤酸碱度等数据，这些数据信息是主要衡量环境优良的关键参数，各类环境监测微型传感器实时地将数据信息利用ZigBee 无线自组技术，把数据上传给嵌入式网关，网关通过无线或者有限网络进行上传给数据库，然后数据库进行相应数据处理后以图表的形式呈现给用户，用户端能够实时查看环境数据并进行相应的调控。
在鱼缸生态环境中，鱼缸中的氧气传感器和液位传感器实时收集数据，通过ZigBee 无线组网技术上传给网关，外部网关传入数据库，数据库对相关数据进行图表处理，从而调节水压泵与氧气泵的打开与关闭。
在花卉生态系统中，将各类传感器与施肥电机和水压泵进行连接，传感器实时采集数据上传服务器，控制终端根据土壤酸碱度与温湿度的情况，进行施肥电机与水压泵进行打开与关闭。
电脑、手机和平板位于应用层，能够实时查看室内环境数据并对驱动设备进行打开与关闭。
系统总体框架如图1所示。
2.无线通信技术无线通信（Wireless communication ）主要是利用信号电磁波在任意空间中传播的性质进行信息数据交换的一种通信方式。
基于Zigbee技术的室内环境监测系统设计
基于Zigbee技术的室内环境监测系统设计ZigBee（即低速率、低功耗无线网络协议）是一种用于短距离的无线通信技术，通常用于物联网设备之间的互联。
它是基于IEEE 802.15.4标准的无线通信协议，能够实现低功耗、低成本和可靠的数据传输。
基于ZigBee技术的室内环境监测系统能够实时监测室内的温度、湿度、光照强度等参数，并将数据传输到中央控制器或者手机等设备上，以便用户实时了解室内环境的状态并做出相应的调整。
室内环境监测系统由多个传感器节点、一个协调器（也称为网络协调器）和一个可视化监测界面组成。
传感器节点是监测环境参数的设备，包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。
这些传感器节点通过ZigBee无线通信与网络协调器进行数据传输。
传感器节点通常由一个微控制器、一个或多个传感器和ZigBee无线芯片组成。
微控制器负责采集传感器数据，并通过无线芯片将数据发送给网络协调器。
传感器节点通常使用电池供电，通过低功耗设计能够延长电池使用寿命。
网络协调器是整个系统的核心设备，负责接收传感器节点发送的数据，并将数据传输给中央控制器或手机等设备。
网络协调器通常具有更高的计算和存储能力，可以处理更多的数据、实现更复杂的功能。
网络协调器和传感器节点之间使用ZigBee无线通信进行数据传输，其通信距离一般在几十米到几百米之间，具体距离取决于具体的环境。
可视化监测界面是用户用于实时了解室内环境状态的界面。
通过可视化监测界面，用户可以查看当前的温度、湿度、光照强度等参数，并设置相应的报警阈值。
当环境参数超过设定的阈值时，系统会发送报警信息给用户。
可视化监测界面可以在中央控制器上显示，也可以通过手机等设备进行远程监控。
基于ZigBee技术的室内环境监测系统具有以下优点：1. 低功耗：ZigBee技术采用了低功耗设计，使得传感器节点可以长时间使用电池供电，减少更换电池的频率。
2. 可靠性高：ZigBee技术具有自组网和路由功能，能够自动建立和维护节点之间的通信连接，具备较强的抗干扰能力和数据可靠性。
以ZigBee无线感测网路实现室内环境品质监测系统
實作之End-Device外觀圖(b)
現場監測數據波形圖
上圖為電子系E3301實驗室之使用溫度變化圖。
上圖為電子系E3301實驗室之使用二氧化碳濃度變化圖。 圖為2009/09/28 上午8:00至下午2:00之波形變化圖。
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/9
以ZigBee无线感测网路实现室内环境 品质监测系统
以ZigBee无线感测网路 实现室内环境品质监测
系统
2020/11/9
以ZigBee无线感测网路实现室内环境 品质监测系统
以ZigBee無線感測網路實現室內環境品質監測系統
指導教授:曾清標 副教授 研究團隊:王瑞陽、林雨正、李與唐、蔡羽秦、邱智仁、陳敬和
摘要
本專題旨在建構一套以感測器網路為基 礎之健康環境監測系統，以做為預防醫學研 究用之個人健康管理資料庫建立的基礎。由 於國人每天約90%的時間處於室內的環境中， 室內環境品質之良窳，直接影響人體健康， 以量測室內溫度、濕度及CO2等數值，而以有 效改善 室內環境品質，進行健康風險評估， 方可促進環境管理及人體健康。
系統實作
以下以電子系E3301實驗室為例之室內空氣品質 監測之系統。監測內容包括室內溫度、溼度以及 二氧化碳濃度等資訊。
Hale Waihona Puke 系統架構室內環境品質監測系統主要分為三種角 色：Coordinator、Router、EndDevice。
實作之Coordinator電路板圖
實作之End-Device電路板圖
實作之End-Device外觀圖(a)
基于ZigBee无线传感器网络的环境质量监测系统设计
无线互联科技Wireless Internet Technology 第13期2019年7月No. 13July, 2019基TZigBee 无线传感器网络的环境质量监测系统设计马爱霞，徐音（郑州工商学院工学院，河南郑州 450014）摘 要：以CC2530模块为核心构建无线传感网络，将采集的粉尘、温湿度、光照等环境数据传输至远程监测中心，通过上位 机软件读取与储存环境数据，实现环境参数远程监测。
文章根据系统的方案，设计其硬件电路功能，并设计了终端传感器节 点、中间协调器节点以及监控中心的软件流程。
关键词：温湿度；光照；ZigBee ；无线传感网络随着人们生活水平的日益提高及科技技术的进步，环境 问题越来越受到重视，人们日常关注空气质量如同每天关注 天气预报一样频繁。
传统的环境监测技术主要是通采用人 工的方式，使用测量温湿度等指数的仪器检测环境质量参 数，人力、财力得到大量的消耗，并且在一些环境比较恶劣 的区域，使用人工方式很难实时监测，以上弊端都是传统监 测方法存在的。
随着互联网技术和无线传输技术的发展，这 些技术慢慢被投入到环境监测系统中来。
环境检测技术主 要运用的3种技术：传感器技术、通信技术、计算机技术。
传 感器完成检测信息的采集，通信技术完成信息传输,计算机 技术实现数据的处理。
无线传感器网络是由许多微小传感器节点构成的，微小 传感器负责系统数据的采集，各节点之间进行通信。
微小传 感器以多跳无线通信方式构成自组织的网络系统。
因其具有 可靠、灵活、准确等优点，同时，部件造价低廉、部署和维护 简单，近年来普及应用得非常快。
现在在智能家居、环境监 测、智能交通等领域得到了广泛应用。
1系统总体方案的设计本文是基于ZigBee 无线传感器技术的环境数据釆集和 控制系统"。
该系统由监测点、中心控制节点、通用分组无线 服务（General Packet Radio Service, GPRS ）网络和上位机 监控中心组成。
基于Zigbee无线传感器网络的室内环境监测系统设计(可编辑)
基于Zigbee无线传感器网络的室内环境监测系统设计普通湖南大学硕士学位论文于Zigbee境监测系无线传感器网络的室内统设计基环IndoorenvironmentmonitoringsystembasedonZigbeewirelesssensornetwo rksbyZhangHaoAthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsfo rthedegreeofMasterofSoftwareengineeringlnSoftwareengineeringintheGrad uateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorZhouShunxianSeniorEngin eerDaiZhengbinMarch，2013湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：帮之日期：bl、年u月汐日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
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2、不保密姒请在以上相应方框内打“√”作者签名：≮长．吼渤瞬≮月汐日基于Zigbee无线传感器网络的室内环境监测系统设计摘要随着无线传感技术及物联网应用技术的迅猛发展，无线传感器网络技术已广泛应用于工业、农业及国防等领域，也逐步应用于人们的日常生活。
基于Zigbee的智能家居无线传感器网络及实时环境监测系统——毕业论文
基于无线网络的家居空气质量多点实时监测及评估系统摘要：随着现代社会人们生活水平的不断提高，并且现如今建筑物的密闭性不断提高及室内装修材料广泛应用，使得家居空气质量越来越被人们广泛关注。
人们无法准确感知并判定空气质量的变化和好坏，因而如何改善家居环境，使家居环境更加人性化，是目前工程师所面临的一个大问题。
基于这个问题我们把Zigbee无线通信技术和传感器检测技术结合成为无线传感器网络，设计了一套基于Zigbee的家居空气质量多点实时监测系统。
系统主要采用主--从多式结构，从机节点和控制主机组成Zigbee无线传感器网络，实现各节点之间的数据通信，以cc2530微处理器芯片为核心搭建的无线传感器网络。
系统从机传感器节点采集温湿度数据、空气环境数据实时发送到主机网关节点并汇总，主控机结合监测数据判定出家居空气总体质量状态并显示，从而采取措施改善空气质量，实现状态监测报警。
关键词：Zigbee无线传感器网络、 cc2530单片机、空气质量检测、报警、z-stack；目录NO TABLE OF CONTENTS ENTRIES FOUND.第一章绪论基于Zigbee智能家居系统的研究背景和意义智能家居系统的概念最早开始于上个世纪七十年代在美国传播，然后，流传到了欧洲，日本等比较发达的国家。
在我们国家，智能家居的概念相对于发达国家推广的较晚，但是其发展速度非常快。
所谓的智能家居系统是指利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、医疗电子技术依照人体功能学原理，融合个性需求，将与家居生活有关的各种子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖、健康保健、卫生防疫、安防保安等有机地结合在一起，通过网络化综合智能控制和管理，实现“以人为本”的全新家居生活体验。
人有80%的时间是在室内工作、学习、休息，室内环境质量的好坏直接影响人们的身体健康。
由于世界范围内的节能性要求以及建筑材料的密闭性提高，从而相应的减少了室内外空气的流通。
毕业答辩-基于ZigBee无线传感网络的家居环境监测系统设计(欢迎加入人人公共主页：单片机)
（2）低功耗 这是 ZigBee的一个显著特点。由于工作周期短、 收发信息功耗低，并且采用了休眠机制，ZigBee 终端 仅需要两节普通的五号干电池就可工作 6 个月到 2 年。 （3）网络容量大 每个 ZigBee 协调器可支持 255 个设备，若是通过 路由器组网，整个网络可以容纳 6.50 万多个节点设备， 再加上各个网络协调器可以互连，整个网络的节点数 目将十分可观。 （4）低成本 zigbee协议栈是在802.15.4的基础上发展而来的， ZigBee联盟制定了网络层和应用层，开发者只需在此 基础上编写应用代码即可，并且免专利费。近几年， 由于zigbee技术的发展，国外CC2430芯片已经达到了 1美元，国内价格在20-30元。
红色LED灯长闪烁
组网实验
致谢
首先要感谢我的毕业设计指导楮红燕老师，自从 开始选课题时就给了我很大的帮助，给予我关于课题 的思路。特别是在硬件选型上给予了帮助。在写开题 报告时，就鼓励我将课题向着专利方面写。此外，楮 老师在百忙之中还不忘给我们做课题指导，并且每次 见面时都给予尽心的指导。在此，向楮老师表示由衷 得感谢和敬意！ 四年的大学时光转眼就要过去了，回想起这四年 的生活，历历在目，仿佛昨日。最后要感谢我的母 校——南京林业大学对我的辛勤培育，我在这里完成 了本科的学习，它将是我人生中最重要的一段经历之 一。在此，祝愿母校教学事业蒸蒸日上，并且预祝我 校110周年校庆取得圆满成功。
软件设计
（1）协调器节点程序流程图：
监测 无线信 号 有节点加入 建立 失败 建立 网络
建立成功
上电运行
分配网络 地址
初始化
否 数据 接收完 毕 是 发送信息至串 口
红色LED长亮
进入等待接受 状态
基于无线传感网络的环境监测系统
基于无线传感网络的环境监测系统摘要：当今环境污染问题已经严重制约了全球经济的发展和人类的健康。
加强环境监测，建立环保系统意义重大。
基于 ZigBee 双向无线通讯技术的环境在线监测系统，系统 ZigBee 的通信模块选用的芯片型号为 CC2530，系统网关的通信模式选用 GPRS模式，并利用数据分析模型对采集的数据进行了在线实时处理．经测试，设计环境实时采集监测系统能够稳定运行，能够实时获取数据并通过系统的网管在系统的服务器端实时更新，实现环境参数的实时监视。
关键词：ZigBee；无线传感网络；传感器随着经济和科技的发展，农业种植也有了长足的发展，从之前的小面积种植演变为了如今的大规模，为了提高生产效率，减少劳动力，必须引进先进的技术配合人工劳作进行种植。
传统的环境监测系统布线成本高，抗干扰性差，增加新监测点时必须改变物理线路，工序复杂，维护难度大。
当今环境污染问题已经严重制约了全球经济的发展和人类的健康。
每年因环境问题造成全球的经济损失达数千亿美元，酸雨造成了大量植物的坏死、污水的排放造成了人员伤亡及海水负营养化、许多岛国因温室效应造成的海平面上涨而面临着消失的危险。
增强环保意识，保护环境势在必行。
一、无线传感网络的环境监测系统技术特点1、多传感器数据融合技术。
每个节点采集到两种数据，是某一段区域的数据。
因为传感器采集到的数据大部分是静态数据，对于环境感知而言，动态数据才是最重要的。
这就要求节点自身能对先前采集到的数据进行过滤筛选，分离出有用的数据再传输给相邻的网关节点。
主机进行决策需要融合传感器节点的数据。
2、数据发送模式。
每个节点都有要具备接收和发射功能，实现数据的传输通信。
因为实际环境复杂，多数情况时比较恶劣的，要保证稳定可靠地无线收发数据，需要对天线、发射功率、灵敏度、收发距离设计。
多种数据发送模式的配合使用。
数据异常时的实时跟踪发送、数据稳定时的定时发送、工作人员发指令进行查询时的数据及时发送，不仅能使处理器得到休眠，降低了功耗，提高了使用寿命，还有效避免了大量无用数据的产生，有效提高了处理器的运行速度。
基于无线传感器网络的室内环境监测系统
基于无线传感器网络的室内环境监测系统近年来，人们对室内环境的关注度越来越高。
在这样一个物联网时代，基于无线传感器网络的室内环境监测系统应运而生。
本文将介绍这种监测系统的原理、优势和应用。
一、系统原理基于无线传感器网络的室内环境监测系统通过无线传感器节点采集周围环境的数据，再将数据上传到中心节点并通过无线网络传输给用户。
它主要包括三个部分：传感器节点、中心节点和用户界面。
传感器节点是整个系统的基础，它负责采集不同的数据，例如温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等。
传感器节点可以采用不同的通信协议，例如ZigBee、Wi-Fi、LoRa等，这取决于所处环境的信号强度、网络拓扑结构和数据传输量等方面的因素。
中心节点是整个系统的控制中枢，它主要负责管理各个传感器节点的数据，并将数据存储到数据库中。
另外，中心节点也是用户界面的后台服务，它可以向用户提供数据的查询和修改等功能。
用户界面是供用户使用的界面，用户可以通过这个界面查看和管理室内环境的数据。
用户界面可以是移动端APP、Web端或者PC端软件，不同形式的用户界面有不同的优缺点，需要根据具体需求来选择。
二、系统优势基于无线传感器网络的室内环境监测系统相比传统的室内环境检测仪器有很大的优势。
首先，在价格方面，由于无线传感器节点的价格逐渐降低，整个系统也变得更加实惠。
其次，在安装和维护方面，基于无线传感器网络的室内环境监测系统不需要复杂的布线和配置，只需要在合适的位置安装传感器节点就可以了。
另外，由于传感器节点使用的是低功耗模式，所以维护成本也很低。
最后，在数据处理方面，传统的室内环境检测仪器需要连接电脑才能处理数据，而基于无线传感器网络的室内环境监测系统可以直接传输数据到用户的手机或电脑上，实时监测室内环境的变化。
三、系统应用基于无线传感器网络的室内环境监测系统在许多领域都有应用价值。
例如：1. 家庭环境监测。
基于无线传感器网络的室内环境监测系统可以监测家庭室内环境的温度、湿度、光照、二氧化碳等参数，以便及时采取相应的措施来改善室内空气质量。
基于ZigBee无线传感器网络的环境监测系统
基于ZigBee无线传感器网络的环境监测系统陈昊【期刊名称】《电脑知识与技术》【年(卷),期】2016(012)020【摘要】Wireless sensor networks have attracted significant attention among researchers and practitioners, and it have been shown to have a high potential to be the hotspot technology in environmental monitoring area. In this paper, an environmental monitoring system based on wireless sensor network was designed. The variable numbers of static or dynamic sensors and Zig-Bee technology form a transmission network by means of self-organization and multi-jump. Wireless sensor network is able to collect and monitor environmental information such as temperature, humidity, pressure and so on, the information is transmitted by wireless network after being processed in order to realize the fusion of data. After using and testing, the system provides long-term and reliable service, and it has superior anti-interference ability, the system accomplishes intelligent management of envi-ronmental information.%无线传感器网络是当前国际上备受关注的研究领域，在环境监测领域有着巨大的潜力。
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基于ZigBee技术的室内环境监控系统目录1 研究背景与意义 (12 研究内容 (13 ZigBee技术综述 (23.1 ZigBee特点 (23.2 ZigBee协议栈 (33.3 节点类型 (63.4 拓扑结构 (63.5 地址类型及ZigBee寻址 (74 室内环境监测系统设计 (84.1 系统架构 (84.2 硬件设计 (94.3 软件设计 (104.4 系统功能定义 (115 室内环境监控系统的特点 (126 总结 (137 参考文献 (13基于ZigBee技术的室内环境监控系统1 研究背景与意义随着人类进入信息时代,计算机技术、通信技术及网络技术都得到了迅猛的发展与提高,人们对居住环境也提出了更高的要求,希望自己能居住在一个生活现代化、居住环境安全化和舒适化的生活空间。
与此同时,生活节奏的不断加快,实时掌握大量信息和进行高效工作的需求日益凸显,但是繁重的家务和繁琐的家电操作占用人们大量的时间,这时就需要有一个方便快捷的智能化家居管理平台协助人们处理家居事务,将人们从家务和家电操作中解放出来。
在这种需求的驱动下,智能家居的概念也就应运而生。
人们希望通过这种技术将家庭中各种与信息相关的通讯设备、家用电器和家庭安防等装置连接到一个家庭智能化系统上进行集中或异地监视、控制和管理,保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调一致,从而满足用户对居住环境的需求。
智能家居系统的结构如图1所示:图1 智能家居系统结构图由图1可知,室内环境监控系统是智能家居系统中其必不可少的一部分,是实现智能家居系统功能的重要组成部分与基本条件,是给用户提供一个安全、舒适、便捷的生活环境的重要手段。
一个好的室内环境监控系统对于构建智能家居系统和提高用户的生活环境质量具有重要的意义。
2 研究内容本文以基于ZigBee技术的室内环境监控系统为研究背景,利用ZigBee技术作为支撑平台,将温湿度传感器、光照传感器、雨滴传感器、火灾传感器及人体感应传感器等传感器节点采集到的数据信息通过ZigBee 网络汇聚到网络中的网关节点,该网关节点再通过Wifi模块将处理后的数据传送给Android上位机软件,然后用户通过与上位机软件进行交互,通过显示的数据信息反馈控制诸如空调、电灯等电器,可营造一个安全、舒适、温馨的室内氛围。
根据以上介绍,本文的研究内容主要包括以下几部分:1.ZigBee协议介绍。
详细介绍了ZigBee 协议中各层的功能及参考模型推荐。
2.ZigBee技术应用。
本文通过这些传感器的协同感知打造一个更加人性化的室内环境,实现了温湿度传感器、光照传感器、雨滴传感器、火灾传感器及人体感应传感器等传感器的集成应用。
例如通过温湿度传感器采集的数据反馈控制空调的工作参数,通过光照传感器采集的室内外光照信息,控制窗帘的闭合程度及灯光亮度的PWM调节等等。
3.本室内环境监控系统的整体架构、功能及各模块结构介绍。
4.本室内环境监控系统的硬件与软件设计。
3 ZigBee技术综述3.1 ZigBee特点ZigBee是一种短距离、低功耗的无线网络技术,主要由ZigBee联盟制定,其底层是采用IEEE 802.15.4 标准规范的MAC与PHY层。
ZigBee 是一个标准,它为低数据速率、窄带无线网络定义了一系列通信协议。
ZigBee可工作在2.4GHz、868MHz和915 MHz这3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。
作为一种无线通信技术,ZigBee具有如下特点:1.低功耗。
由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式,功耗低,因此ZigBee设备非常省电。
据估算,ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间,这是其它无线设备望尘莫及的。
2.开发成本低。
由于网络协议简单,开发时间成本较低,而且ZigBee 协议免除专利费。
同时,各大半导体公司也设计出了适合ZigBee 技术规范的价格低廉的芯片,低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。
3.时延短。
通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。
因此ZigBee 技术适用于对时延要求苛刻的无线控制应用。
4.网络容量大。
一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备,一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络, 而且网络组成灵活。
5.可靠。
采取了碰撞避免策略,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。
MAC层采用了完全确认的数据传输模式,每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。
如果传输过程中出现问题可以进行重发。
6.安全。
ZigBee提供了基于循环冗余校验的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证,采用了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。
3.2 ZigBee协议栈ZigBee协议的体系结构如图2所示:ZigBee协议体系结构图2 ZigBee协议体系结构ZigBee 协议栈建立在IEEE802.15.4 的PHY 层和MAC子层规范之上,它实现了网络层和应用层。
在应用层内提供了应用支持子层和ZigBee设备对象,应用框架中则加入了用户自定义的应用对象ZigBee的体系结构由称为层的各模块组成。
每一层为其上层提供特定的服务:即由数据服务实体提供数据传输服务;管理实体提供所有的其他管理服务。
每个服务实体通过相应的服务接入点为其上层提供一个接口,每个服务接入点通过服务原语来完成所对应的功能。
下面介绍一下各分层及其参考模型。
物理层定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口,提供物理层服务和物理层管理服务。
图3 物理层参考模型MAC层负责处理所有的物理无线信道访问,并产生网络信号、同步信号;支持PAN连接和分离,提供两个对等MAC实体之间可靠的链路。
图4 介质控制子层参考模型网络层是ZigBee协议栈的核心部分。
网络层主要实现节点加入或离开网络、接收或抛弃其他节点、路由查找及传送数据等功能。
图5 网络层参考模型ZigBee应用层框架包括应用支持层、ZigBee设备对象和制造商所定义的应用对象。
应用支持层的功能包括:维持绑定表、在绑定的设备之间传送消息。
ZigBee设备对象的功能包括:定义设备在网络中的角色,发起和响应绑定请求,在网络设备之间建立安全机制。
ZigBee设备对象还负责发现网络中的设备,并且决定向他们提供何种应用服务。
ZigBee应用层除了提供一些必要函数以及为网络层提供合适的服务接口外,一个重要的功能是应用者可在这层定义自己的应用对象。
应用程序框架:运行在ZigBee协议栈上的应用程序实际上就是厂商自定义的应用对象。
图6 应用层参考模型3.3 节点类型一般一个ZigBee 网络由一个协调器以及多个路由器和多个终端设备组成,如图7所示。
协调器路由器端节点图7 ZigBee网络示意图1.协调器协调器负责启动整个网络。
它也是网络的第一个设备。
协调器选择一个通道和一个网络ID(也称之为PAN ID,随后启动整个网络。
协调器也可以用来协助建立网络中安全层和应用层的绑定。
协调器的角色主要涉及网络的启动和配置。
一旦这些都完成后,协调器的工作就像一个路由器。
2.路由器路由器的功能主要是允许其他设备加入网络,多跳路由和协助它自己的由电池供电的子终端设备的通讯。
通常,路由器希望是一直处于活动状态,因此它必须使用主电源供电。
但是当使用树型结构网络模式时,允许路由间隔一定的周期操作一次,这样就可以使用电池给其供电。
3.终端设备终端设备没有特定的维持网络结构的责任,它可以睡眠或者唤醒,因此它可以是一个电池供电设备。
通常,终端设备对存储空间的需要比较小。
3.4 拓扑结构ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层,通常它的网络层支持3种拓扑结构,包括星型结构、网状结构和簇树型结构,如图8所示。
协调器路由器端节点星型网络网状网络树状网络图8 拓扑结构星型网络星型网络由一个PAN 协调器和多个终端设备组成,只存在PAN 协调器与终端的通讯,终端设备间的通讯都需通过PAN 协调器的转发。
网状网络网状网络是树状网络基础上实现的,与树状网络不同的是,它允许网络中所有具有路由功能的节点直接互连,由路由器中的路由表实现消息的网状路由。
该拓扑的优点是减少了消息延时,增强了可靠性,缺点是需要更多的存储空间开销。
树状网络树状网络由一个协调器和一个或多个星状结构连接而成,设备除了能与自己的父节点或子节点进行点对点直接通讯外,其他只能通过树状路由完成消息传输。
3.5 地址类型及ZigBee寻址ZigBee设备有两种类型的地址。
一种是64位IEEE地址,即MAC地址,另一种是16位网络地址。
64位地址是全球唯一的地址,设备将在它的生命周期中一直拥有它。
它通常由制造商或者被安装时设置。
这些地址由IEEE来维护和分配。
16位网络地址是当设备加入网络后分配的。
它在网络中是唯一的,用来在网络中鉴别设备和发送或接收数据。
下面是寻址方式介绍:1.单点传送单点传送是标准寻址模式,它将数据包发送给一个已经知道网络地址的网络设备。
2.间接传送当应用程序不知道数据包的目标设备在哪里的时候,使用该模式。
3.广播传送当应用程序需要将数据包发送给网络的每一个设备时,使用该模式。
4.组寻址当应用程序需要将数据包发送给网络上的一组设备时,使用该模式。
4 室内环境监测系统设计4.1 系统架构根据室内环境与ZigBee技术的特点,本文设计的基于ZigBee技术的室内环境监控系统主要由多种传感器节点、路由器节点、网关节点与上位机软件组成。
其中,网关节点与传感器节点分别充当ZigBee网络中的协调器节点与端节点的角色,上位机软件通过Wifi与网关进行通讯,可以实时了解室内环境的相关参数及进行手动调节。
本文设计的室内环境监控系统的结构图如图9所示:图9监控系统结构图由上图可知,在本系统中,传感器节点主要负责数据的采集与发送;路由器节点主要负责网络的管理与数据的转发,当检测范围较大时,可通过增加路由器节点扩大网络的覆盖范围;网关节点主要负责网络的建立、节点的管理、数据的处理以及和上位机软件进行通讯。
整个ZigBee网络采用树型拓扑结构,传感器节点是整个网络的叶子节点,路由器节点是传感器节点的父节点,而网关节点又是路由器节点的父节点。
当监测区域较大时,可以通过增加路由器节点来保证网络的连通性与鲁棒性。
上位机软件是整个室内监控系统的中枢,实现对室内环境的集中控制与管理。
4.2 硬件设计本系统的硬件主要由网关节点、路由器节点以及各种传感器节点构成,实现对数据的采集、处理和无线信号的收发。