基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能物聯(lián)施工安全防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

收稿日期：2023-06-17

基金項(xiàng)目：2022年江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（GJJ2205217）

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2024.03.034

摘" 要：為解決傳統(tǒng)公路施工現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的問題，提出了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能物聯(lián)施工安全防護(hù)系統(tǒng)，闡述了該安全防護(hù)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及工作原理。該系統(tǒng)以安全帽為智能穿戴載體，采用基于ZigBee技術(shù)的無線自組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)了施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)采集，通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將環(huán)境數(shù)據(jù)采集至物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行分析和處理，完成對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全監(jiān)控。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)安全情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，其傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，且具備較強(qiáng)的抗干擾能力。

關(guān)鍵詞：智能安全帽；智能物聯(lián)；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；ZigBee技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP274；TP212.9；TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" 文章編號(hào)：2096-4706（2024）03-0159-05

Design of Intelligent IoT Construction Safety Protection System Based on

Wireless Sensor Network Technology

LI Xiating， CHEN Jiejian

（Jiangxi Vocational and Technical College of Transportations， Nanchang" 330013， China）

Abstract： In order to solve the problem of traditional road construction site safety protection system's inability to achieve remote monitoring， a intelligent IoT （Internet of Things） construction safety protection system based on wireless sensor network technology is proposed. The overall structure and working principle of the safety protection system are described. This system uses safety helmets as intelligent wearable carriers and adopts a wireless self-organizing network based on ZigBee technology to achieve real-time environmental data acquisition at the construction site. Through wireless sensor network technology， the environmental data is collected to the IoT platform for analysis and processing， completing the safety monitoring of the construction site. Experimental results show that this system can achieve real-time monitoring of the safety situation at the construction site. Its transmission data is stable and reliable， and it has strong anti-interference ability.

Keywords： intelligent safety helmet; intelligent IoT; wireless sensor network; ZigBee technology

0" 引" 言

隨著我國(guó)國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，施工現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)工作[1]越來越受到重視。傳統(tǒng)的安全防護(hù)系統(tǒng)[2]一般由安全帽、安全帶和安全網(wǎng)組成，需要專人在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，若不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，則很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患并采取措施。在我國(guó)，大部分的施工企業(yè)采用的都是由業(yè)主方統(tǒng)一采購(gòu)的設(shè)備，這類設(shè)備存在著價(jià)格昂貴、性能不穩(wěn)定、后期維護(hù)成本高、不具備擴(kuò)展性等缺陷，不利于施工企業(yè)降低成本和提高效益。而本文設(shè)計(jì)的智能物聯(lián)施工安全防護(hù)系統(tǒng)，采用基于ZigBee技術(shù)[3]的無線自組網(wǎng)方式，能有效提高施工現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，方便施工企業(yè)實(shí)時(shí)了解施工現(xiàn)場(chǎng)安全情況并及時(shí)采取措施。該系統(tǒng)目前已成功應(yīng)用于道路施工工程項(xiàng)目中。

1" 智能物聯(lián)施工安全防護(hù)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及工作原理

智能物聯(lián)施工安全防護(hù)系統(tǒng)主要由傳感器網(wǎng)絡(luò)、控制中心及數(shù)據(jù)傳輸三部分組成。其中，傳感器網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過ZigBee技術(shù)的無線自組網(wǎng)方式傳輸?shù)娇刂浦行模偻ㄟ^對(duì)數(shù)據(jù)的分析和處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)安全情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[4-6]主要包括部署在施工現(xiàn)場(chǎng)的傳感器節(jié)點(diǎn)和通信模塊兩部分。部署在施工現(xiàn)場(chǎng)的傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，以智能安全帽作為傳感器節(jié)點(diǎn)的為載體，并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)發(fā)送給通信模塊。通信模塊包括ZigBee模塊、GPRS模塊和5G模塊，其中5G模塊用于數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，ZigBee模塊用于無線自組網(wǎng)和信息交換，而GPRS模塊用于向控制中心發(fā)送實(shí)時(shí)信息。控制中心負(fù)責(zé)對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并根據(jù)其反饋的信息及時(shí)調(diào)整控制策略，完成對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

控制中心采用雙機(jī)熱備模式[7]，以保障通信的穩(wěn)定性和可靠性。在智能物聯(lián)施工安全防護(hù)系統(tǒng)中，控制中心與移動(dòng)終端之間采用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，控制中心與現(xiàn)場(chǎng)終端之間采用有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。控制中心通過GPRS模塊將現(xiàn)場(chǎng)終端設(shè)備收集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器中，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析和處理完成對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)安全情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控。在移動(dòng)終端上安裝有定位模塊，在施工現(xiàn)場(chǎng)有危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，可通過GPS模塊自動(dòng)獲取施工現(xiàn)場(chǎng)位置信息。如圖1所示，智能物聯(lián)施工安全防護(hù)系統(tǒng)由智能安全帽、傳感器網(wǎng)絡(luò)、控制中心及遠(yuǎn)程監(jiān)控組成。智能安全帽可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集，并通過無線自組網(wǎng)傳輸?shù)娇刂浦行摹．?dāng)施工人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，智能安全帽將檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息并自動(dòng)發(fā)送至控制中心。控制中心接收到數(shù)據(jù)后可根據(jù)反饋的信息自動(dòng)調(diào)整控制策略。

圖1" 智能物聯(lián)施工安全防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

在施工現(xiàn)場(chǎng)的中央控制室中，可通過訪問控制中心的高清攝像頭管理平臺(tái)實(shí)時(shí)觀察現(xiàn)場(chǎng)情況。當(dāng)施工人員進(jìn)入到危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，控制中心會(huì)觸發(fā)傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過ZigBee無線自組網(wǎng)傳輸?shù)街悄馨踩鄙稀Ｖ悄馨踩眱?nèi)嵌的智能芯片會(huì)自動(dòng)檢測(cè)并采集現(xiàn)場(chǎng)的溫度、濕度、風(fēng)速等信息，然后通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街醒肟刂剖业母咔鍞z像頭中。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)情況發(fā)生異常時(shí)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)，控制中心會(huì)自動(dòng)將視頻畫面?zhèn)魉偷绞謾C(jī)端，并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)安全情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控，如圖2所示。

2" 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的具有感知能力的傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)或多個(gè)由通信模塊組成的網(wǎng)絡(luò)，通過無線通信方式組成的分布式自組織網(wǎng)絡(luò)[8]。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，無線傳感器節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的核心，負(fù)責(zé)感知和采集網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)所覆蓋區(qū)域內(nèi)的信息。ZigBee技術(shù)是一種專門為低速率、低功耗、短距離無線通信設(shè)計(jì)的一種全新的信息傳輸技術(shù)，采用樹型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)傳輸方式為自組網(wǎng)和廣播傳輸[9]。在ZigBee協(xié)議棧中，節(jié)點(diǎn)內(nèi)有一個(gè)主控制器和若干個(gè)從控制器，其通過一定的通信協(xié)議將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給其他節(jié)點(diǎn)，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有MAC層、路由層和應(yīng)用層。ZigBee協(xié)議棧主要包括三個(gè)組成部分：數(shù)據(jù)包處理子系統(tǒng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由子系統(tǒng)和應(yīng)用子系統(tǒng)。數(shù)據(jù)包處理子系統(tǒng)是基于ZigBee協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包處理功能的核心部件。它主要完成ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的物理層、MAC層和應(yīng)用層的數(shù)據(jù)包處理功能，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)發(fā)送給接收設(shè)備。路由子系統(tǒng)是ZigBee協(xié)議棧中重要的組成部分，主要完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的建立、網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)以及網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸過程中路由信息的選擇等工作，同時(shí)還負(fù)責(zé)對(duì)協(xié)議棧各層發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路由功能。應(yīng)用子系統(tǒng)是由ZigBee協(xié)議棧提供的一個(gè)功能模塊，它主要完成對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并將處理后的結(jié)果通過應(yīng)用層發(fā)送給用戶。

圖2" 智能物聯(lián)施工安全防護(hù)系統(tǒng)施工現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)測(cè)

圖3" ZigBee協(xié)議棧組成

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由子系統(tǒng)中主要有兩種類型的節(jié)點(diǎn)：普通節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)。普通節(jié)點(diǎn)主要包括主用和備用兩類，其可以被配置為一個(gè)或多個(gè)路由節(jié)點(diǎn)，當(dāng)主用節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到新數(shù)據(jù)時(shí)，則會(huì)觸發(fā)路由算法進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。而路由節(jié)點(diǎn)主要包括三類：工作于喚醒狀態(tài)、休眠狀態(tài)和非休眠狀態(tài)下的主用和備用路由節(jié)點(diǎn)。其中主用和備用路由節(jié)點(diǎn)根據(jù)不同情況選用，非休眠狀態(tài)下主用路由節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)多跳傳輸，而備用路由則通過輪詢來完成數(shù)據(jù)傳輸；主用路由節(jié)點(diǎn)可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)絡(luò)中的任何一個(gè)路由節(jié)點(diǎn)，而備用路由則僅向網(wǎng)絡(luò)中所有符合條件的路由中選一條，其工作在喚醒狀態(tài)下。通過上述分析可知，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，將ZigBee技術(shù)應(yīng)用到施工現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)系統(tǒng)中可提高施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)精度，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)系統(tǒng)智能化[10]。

3" 智能安全帽硬件設(shè)計(jì)

智能安全帽的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)部分，分別是ZigBee傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)。其中，ZigBee傳感器節(jié)點(diǎn)模塊如圖4所示，包括電源模塊、中央處理器模塊和通信模塊。ZigBee傳感器節(jié)點(diǎn)的中央處理器模塊采用Cortex-M3內(nèi)核的STM32芯片，其時(shí)鐘頻率為125 MHz，具有四個(gè)工作模式（正常工作、睡眠、休眠、喚醒）。數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)由CC2530芯片組成，CC2530是TI公司推出的一款低功耗的低速率無線數(shù)據(jù)傳輸芯片，具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率和很強(qiáng)的抗干擾能力。CC2530芯片的工作頻率為2.4 GHz，工作電壓為3.3～4.5 V。模塊接口部分包括電源接口、復(fù)位開關(guān)、串口、USB接口等。

圖4" ZigBee節(jié)點(diǎn)模塊

本系統(tǒng)中智能安全帽的傳感器節(jié)點(diǎn)由電源模塊、中央處理器模塊、通信模塊、存儲(chǔ)模塊和報(bào)警模塊組成。智能安全帽的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)主要是以stm32芯片為信息數(shù)據(jù)處理中心，將多傳感器設(shè)備做為數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)終端進(jìn)行環(huán)境數(shù)據(jù)感知監(jiān)測(cè)，以ZigBee無線通信設(shè)備作為不同安全帽環(huán)境信息數(shù)據(jù)通信媒介，整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路原理圖如圖5所示。

智能安全帽的傳感器節(jié)點(diǎn)主要包括溫度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、風(fēng)向風(fēng)速傳感器等，由無線通信芯片CC2530組成的ZigBee無線通信設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集和無線傳輸，并通過ZigBee無線通信設(shè)備與安全帽內(nèi)的微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。智能安全帽的中央處理器模塊主要負(fù)責(zé)信息數(shù)據(jù)處理、運(yùn)行控制和人機(jī)交互，主要包含MCU（Motorola Controller Unit），F(xiàn)lash RAM（Flash memory RAM）和PWM（Pulse Width Modulation），其中MCU采用Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103芯片。通信模塊主要是將ZigBee無線通信設(shè)備與智能安全帽內(nèi)的微控制器進(jìn)行通信，并將傳感器節(jié)點(diǎn)采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸給ZigBee無線通信設(shè)備。存儲(chǔ)模塊主要是將傳感器節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并通過串口發(fā)送給上位機(jī)。報(bào)警模塊主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)異常情況的報(bào)警，智能安全帽硬件系統(tǒng)功能如圖6所示。ZigBee無線通信設(shè)備與智能安全帽內(nèi)的微控制器進(jìn)行通信，向其發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，由微控制器響應(yīng)并接收數(shù)據(jù)，通過串口發(fā)送給上位機(jī)。在系統(tǒng)中加入了電源管理模塊，通過該模塊對(duì)系統(tǒng)中所有傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行充電和休眠等操作，降低了系統(tǒng)功耗。

圖6" 智能安全帽硬件系統(tǒng)功能示意圖

4" 智能安全帽監(jiān)控終端軟件設(shè)計(jì)

智能安全帽監(jiān)控終端軟件主要包括兩個(gè)部分：一是數(shù)據(jù)采集，主要完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中溫濕度、二氧化碳濃度、風(fēng)速等信息的采集；二是數(shù)據(jù)傳輸，通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到基站，再由基站通過 GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到數(shù)據(jù)服務(wù)器。在整個(gè)智能物聯(lián)施工安全防護(hù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集部分主要完成環(huán)境數(shù)據(jù)的采集，傳感器節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至基站。基站根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送周期不同，分別發(fā)送至前端節(jié)點(diǎn)和后端節(jié)點(diǎn)。前端節(jié)點(diǎn)將收集到的環(huán)境參數(shù)通過 GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至手機(jī)客戶端，完成對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集，后端節(jié)點(diǎn)根據(jù)所收集到的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分析和處理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)安全情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。后端節(jié)點(diǎn)主要完成數(shù)據(jù)分析和處理，在數(shù)據(jù)分析處理的過程中，需要對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。首先，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的閾值判斷是否觸發(fā)報(bào)警。根據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用需求，可以將報(bào)警閾值分為三個(gè)等級(jí)：如果傳感器檢測(cè)到數(shù)據(jù)達(dá)到報(bào)警閾值，則認(rèn)為出現(xiàn)了異常情況，報(bào)警系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警；如果傳感器檢測(cè)到數(shù)據(jù)沒有達(dá)到報(bào)警閾值，則認(rèn)為數(shù)據(jù)異常，需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步處理；如果傳感器檢測(cè)到數(shù)據(jù)達(dá)到報(bào)警閾值但仍未超過報(bào)警閾值，則認(rèn)為該情況屬于正常情況，不需要進(jìn)行報(bào)警。其次，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后，將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)上傳至云端服務(wù)器。云端服務(wù)器主要負(fù)責(zé)接收前端節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析處理。

若未觸發(fā)報(bào)警，則直接將預(yù)警信息通過短信或語音等形式發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)管人員手機(jī)上；若觸發(fā)了預(yù)警信息，則根據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則判斷是否需要報(bào)警。最后，云端服務(wù)器通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將前端節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器端。在傳輸過程中，所有經(jīng)過 GPRS網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)都會(huì)同步接收到云端服務(wù)器發(fā)送來的數(shù)據(jù)包。由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)記錄自己的位置信息以及當(dāng)前所處的環(huán)境信息，因此可以根據(jù)接收到的位置信息以及當(dāng)前所處環(huán)境信息判斷出網(wǎng)絡(luò)中是否存在其他節(jié)點(diǎn)，若存在則直接將其發(fā)送至云端服務(wù)器，否則將其發(fā)送至安全帽上進(jìn)行報(bào)警提示。智能安全帽監(jiān)控終端軟件主頁面如圖7所示。

5" 實(shí)驗(yàn)測(cè)試及結(jié)果分析

為驗(yàn)證該系統(tǒng)的有效性和實(shí)用性，對(duì)系統(tǒng)的通信性能、功耗、實(shí)時(shí)性等方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。本系統(tǒng)采用ZigBee協(xié)議棧，采用CC2530處理器，通過對(duì)ZigBee模塊和通信模塊的軟件編程，實(shí)現(xiàn)了各傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集、信息處理和網(wǎng)絡(luò)通信功能。本系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)搭建了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測(cè)試環(huán)境，并通過安裝在施工現(xiàn)場(chǎng)的3個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集和傳輸功能測(cè)試，以及各節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)傳輸能力測(cè)試。其中，節(jié)點(diǎn)1、2、3的最大傳輸距離分別為120 m、110 m和70 m，分別對(duì)三個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了無線傳輸測(cè)試，結(jié)果如表1所示。由圖7可知，節(jié)點(diǎn)1、2、3均滿足傳輸要求，并且其平均功耗分別為0.54 mW、0.35 mW和0.20 mW。節(jié)點(diǎn)1、2、3均滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸要求，但在數(shù)據(jù)采集時(shí)功耗存在較大的誤差，經(jīng)過多次測(cè)試各節(jié)點(diǎn)的傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，其平均待機(jī)功耗均小于0.1 mW。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和抗干擾能力，其傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，且實(shí)時(shí)性好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠地實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)安全數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、傳輸和處理，能夠滿足施工現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)的需求。

表1" 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測(cè)試結(jié)果

測(cè)試指標(biāo) 節(jié)點(diǎn)1 節(jié)點(diǎn)2 節(jié)點(diǎn)3

最大傳輸距離/ m 120 110 70

平均工作功耗/ mW 0.54 0.35 0.2

平均待機(jī)功耗/ mW ≤0.1 ≤0.1 ≤0.1

數(shù)據(jù)傳輸結(jié)果 未丟包 未丟包 未丟包

6" 結(jié)" 論

針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的問題，提出了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能物聯(lián)施工安全防護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以安全帽為智能穿戴載體，采用基于ZigBee技術(shù)的無線自組網(wǎng)方式，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，完成對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全監(jiān)控。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)安全情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，在數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠的前提下，其傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)。

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作者簡(jiǎn)介：李霞婷（1979.06—），女，漢族，江西奉

新人，教授，本科，研究方向：計(jì)算機(jī)技術(shù)；陳杰建（1984.08—），

男，漢族，江西上饒人，初級(jí)職稱，研究方向：交通信息和通信工程。