基于ZigBee協議的遠程監控系統設計研究

谷靈莉

摘 要：隨著現在經濟的發展以及科學技術的進步，對于資源與環境的要求成正比不斷地上升，特別是近幾年，我國的室內建設不斷擴大范圍，根據現在的室內建設發展背景，設計一種基于現在的Zigbee無線傳感器網絡下的監控系統，其研發主要應用在監控范圍內，實行遠程監控。這種技術在我國的建設管理中起著重要的控制與監督作用，并且對室內的環境變化以及突發的各種情況等進行詳細監控，實現對室內的遠程操控。

關鍵詞：Zigbee協議 遠程監控系統 設計研究

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）09（b）-0014-03

我國在近幾年科學技術發展非常迅速，特別是物聯網技術，不僅發展迅速并且應用的范圍非常廣。這種遠程操作系統的設計主要采用的是將硬件中的物聯網技術與無線傳感技術相結合，將ZigBee中傳感器作為主要的中心點與采集點；利用相關的系統理論以及控制計算方式等進行管理與核算。根據相關資料中顯示這種技術對于室內的監控效果非常明顯，并且將室內監控等進行了提升。文章主要針對這種ZigBee協議的遠程監控系統設計與研究等方面進行詳細分析，并且根據相關的技術分析等對其進行詳細描述與介紹。

1 Zigbee技術

在我國現在的經濟發展背景下，物聯網已經逐漸成為生活中重要的一項新興科學技術，尤其是這幾年發展范圍已經擴展到全世界，成為促進經濟以及科學技術發展重要的推動力。文章所講到的Zigbee技術主要是在全面適應無線傳感器條件下將其設計的成本降低、并且耗費能量比較小、擁有高容錯性的一種科學技術。Zigbee技術的研發主要依據是IEEE 802.15.4。當然這種技術并不是完美無瑕的，針對這樣的現象，在此基礎技術上逐漸進行技術升級，衍生出IEEE更高一級的網絡運行協議并對API等相關的技術進行了規范化的整理。具體來講，這種Zigbee技術主要是一種針對短距離以及周圍速率比較低的情況下設計的一種無線網絡技術。

無線傳感器中使用的網絡連接點需要將其中掌握的數據相互之間進行交流，主要包含：MAC層、路由器以及連接網絡接口層與傳感的應用層，當然若是單單使用傳統的無線連接或是傳統協議，已經不能很好地滿足無線傳感器的相關要求。基于這樣的基礎，逐漸發明了Zigbee協議，這項協議產生的基礎是在IEEE 802.15.4的條件下。Zigbee在我國是一種新型的科學控制監督技術，同時文中也提到其自身短距離以及低速率的優點為現在的監控技術提供了新的發展空間。其有自身規定的協議以及使用標準，并且在很多比較小的振動與傳感器之間相互實現傳感以及聯系，并且這些傳感器在工作期間只需要使用比較少的能量就可以實現網絡上的連接與通信，從整體上來講這種技術在網絡連接以及通信方面工作的效率非常高。Zigbee技術的組成主要是由無數個無線傳播的模塊共同組成的一種無線傳播平臺，并且這種組成模式與現實中的通信技術非常相似，不同的Zigbee傳輸模塊就好比通信中的CDMA網絡，是通信聯系中的一個基點，通過各個基點之間可以使他們相互進行聯系，逐漸形成一種網絡體系，實現網絡上的連接。

2 遠程監控系統的工作原理以及結構設計

根據現在的無線網絡技術的發展與進步，對于人們的生活起到了非常大的提升作用，并且人們生活水平不斷提升的過程中對于很多方面都提出更高的要求，不管是對生活的環境還是居住的安全方面都非常重視。所以社會在進行城市建設期間也對人們居住的小區、學校與醫院等進行了非常全面地安全監控安置，制定一項比較全面的安全監控系統保證小區或是學校的安全，對其進行實時監控，保證安全。在現在IEEE 802.15.4的技術之上對Zigbee協議棧進行詳細地研究與分析，并且在這基礎之上制定了關于其中的物理層與MAC層的標準。這種協議棧不僅涉及到網絡中的很多層面，還對其中的服務與質量等進行監督與控制，保證無線網絡的使用安全。在這種協議下需要使用3種必要的設備，其中包括：協調器、路由器以及終端設備。并且每個協議中的網絡都需要一個Zigbee的協調器來進行協調與控制。在進行組織網絡連接期間這種協議棧支出多種形式或是結構的遠程監控監督系統，其中主要是根據其自身的協議連接網絡建設專業提供的技術監督平臺，利用一高科技的終端設備等進行安全監督檢測控制，并且根據各個數據信息中掌握的數據等進行遠程的監督與控制，其中工作系統方案簡潔結構圖如圖1所示。

3 遠程監控系統設計中的硬件設計

根據這種協議基礎上對于物聯網中的遠程監控系統設計中需要進行硬件設計與軟件設計，其中的硬件設計主要包括3個重要部分組成，分為傳感控制模塊與通信模塊以及嵌入式網絡關鍵點與視頻制定關鍵點為主。

3.1 傳感控制模塊的系統設計

在進行硬件設計期間需要非常注意關于這方面的設計環節，模塊設計期間主要分為傳感器與繼電器兩種形式，其中這兩者可以利用Zigbee協議設計點中的關鍵點進行設計，形成傳感器中的控制點與節制點。在傳感控制模塊設計期間使用的傳感器不僅包含濕度的傳感器還包含光度與熱度的傳感器，并且這種濕度的傳感器在設計期間因為考慮到濕度的影響，所以主要是利用數字精準的傳感器將其中的溫度值與濕度值等進行了分辨，并且將傳感器中使用的電源與電壓等設計到 V并且電流主要控制在μA。當然在進行設計的環節中還需要注意關于數據的收集，在進行采集期間需要將其進行準確的定時，將傳感處的電源等進行設置，最好設置成停止供電的狀態，這樣可以盡量減少其中關于能源的損耗與能量的流失。在進行光感的傳輸過程中不僅需要對數據信息進行詳細的分析與對照，還需要對其中的光照等進行收集。

3.2 系統設計中的通信模塊設計

在進行這種設計過程中還需要注意的是關于通信模塊的設計。這種設計主要是對芯片的選擇方面，在這種設計下對于模塊中的芯片使用型號一般都是CC2530F256，經過科學分析可以確定這種設計主要的使用于比較復雜的協議棧中，所以文章在研究這種協議棧期間使用的都是這種芯片。這種芯片設計中比較重視使用設備的前端，并且在無線使用過程中對于信號的收集與散發能力非常好，并且在設計使用期間還需要對其進行密封，因為芯片整體的使用面積與板塊書比較小，所以需要進行嚴格的保管（圖2）。

文章中提到了3種硬件設計中需要注意的問題，詳細介紹了兩種關于硬件設計中的需要注意的問題，還有一種是嵌入式網管和視頻的設計，文章只做簡單介紹，這種設計主要需要注意在進行視頻的設計與制作以及網關等涉及制作期間需要保證其設計的參數以及瀏覽。

4 遠程監控系統中的軟件設計

遠程監控系統中的硬件設計筆者在上文中做了詳細介紹，下面是對軟件設計進行的詳細介紹，其中軟件設計主要包含協調器軟件設計與路由器軟件設計等，主要講解的是關于這種無線網絡使用的各種協調器等。

在進行軟件設計中最重要的就是關于路由器與協調器的設計，在整個系統中所使用的編程軟件為IAR Embedded Woekbench For MCS8051 7.51A，其中關于這方面的設計圖如圖3所示。

在路由器與協調器進行設計期間還需要掌握其中的待機狀態，將其中接收到的信息指示進行處理，并且在處理之后將成功識別的信息傳輸到SEV的中間服務傳輸段中，這樣就會保證傳輸的數據等能夠準確無誤地進入到待命狀態中，并且在接收到信息時候自動斷開連接，保證數據使用的安全性。這其實和路由器與協調器之間的使用流程與設計流程等非常相似，并且在安裝期間也具有相同之處。

該軟件的設計不僅包含協調器與路由器的設計，還有控制軟件的設計等，并且這些設計軟件都需要進行詳細研究分析之后才能使用，這主要是因為軟件設計對整個系統來講具有非常重要的作用，所以在設計期間也需要十分注意。

5 結語

在很多大城市中對于這種遠程監控系統設計非常重視，并且應用也非常廣泛，這種技術的應用不僅解決了城市大型超市或是大型的商城等對監控的困擾，還方便了城市具體的安全管理等，所以文章將這種技術進行詳細分析，希望能夠更好地促進這種技術的應用與發展。

參考文獻

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