ZigBee技術(shù)語音圖像無線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

從攝像頭輸出的圖像數(shù)據(jù)已經(jīng)得到了較好的壓縮，速率為幾十kb/s，所以本系統(tǒng)使用RS-232串行口進(jìn)行通信。由于RS-232串口的電平較高，必須經(jīng)過MAX3232電平轉(zhuǎn)換后再送至射頻收發(fā)模塊的異步串口上，經(jīng)調(diào)制發(fā)送出去。接收端射頻收發(fā)模塊直接通過USB口插在上位機(jī)上，實現(xiàn)與上位機(jī)通信并對節(jié)點(diǎn)供電。
由于攝像頭的供電電壓為12V，射頻收發(fā)模塊的供電電壓為2.7～3.6V，所以本系統(tǒng)使用12V和3.3V兩組電源供電。

系統(tǒng)軟件設(shè)計

在系統(tǒng)軟件設(shè)計時，節(jié)點(diǎn)采用串口通信模式，利用中斷的方法完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。數(shù)據(jù)的傳送采用主從節(jié)點(diǎn)方式，利用USB接口實現(xiàn)與PC通信。要發(fā)送的數(shù)據(jù)按照Zigbee協(xié)議規(guī)定的最大幀長度打包，加上網(wǎng)絡(luò)層、媒質(zhì)訪問控制層和物理層的幀頭，將數(shù)據(jù)通過SPI總線，按用戶要求發(fā)送到接收端的射頻收發(fā)模塊。當(dāng)從節(jié)點(diǎn)向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送中斷請求時，自動轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序實現(xiàn)接收信息包和數(shù)據(jù)處理。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收流程如圖5所示。

圖6 圖像無線傳輸仿真結(jié)果

仿真結(jié)果及在工業(yè)控制中應(yīng)用

在監(jiān)控端采用Java編寫的監(jiān)控管理軟件，通過串口、波特率、延時時間、紅外燈、圖片尺寸、圖像傳輸時間等方面調(diào)節(jié)，向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送監(jiān)控命令，接收傳感數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的處理、接收、存儲和顯示等，將來自無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大量感知數(shù)據(jù)，以直觀的方式呈現(xiàn)給工作人員。仿真結(jié)果如圖6所示。
隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)過程中首要強(qiáng)調(diào)的是安全問題。在那些危險的工業(yè)環(huán)境如礦井、核電廠、鋼材加工廠中，可以使用該系統(tǒng)進(jìn)行過程監(jiān)控實施安全檢查。在工業(yè)自動化生產(chǎn)線上，利用該系統(tǒng)可以大大改善工廠的運(yùn)作條件，大幅度降低檢查設(shè)備的成本。同時，由于可以提前發(fā)現(xiàn)問題，能夠減少因生產(chǎn)事故帶來的損失，促進(jìn)生產(chǎn)的順利進(jìn)行，縮短設(shè)備停機(jī)時間，提高效率，并延長設(shè)備的使用時間。

結(jié)語

仿真結(jié)果顯示，該系統(tǒng)可以在隧道、煤礦等環(huán)境比較惡劣的場合很好地實現(xiàn)語音和圖像的實時無線傳輸，工作可靠、性能齊全，總體性價比較高，有著廣泛的應(yīng)用前景。其還可適用于工廠、銀行、超市、監(jiān)獄、酒店、商場等領(lǐng)域，具有一定的推廣價值。