基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)管理平臺

1 數(shù)據(jù)管理平臺設計
數(shù)據(jù)管理平臺允許用戶在客戶端瀏覽器上實時監(jiān)測來自ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡傳來的數(shù)據(jù)，工作原理，如圖l所示。文中搭建的ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡采用TI公司的CC2430芯片以及Figure8 Wireless ZigBee Protocol Stack協(xié)議棧來實現(xiàn)，采用樹形(Cluster一Tree)組網(wǎng)方式，網(wǎng)絡節(jié)點包括協(xié)調(diào)器、路由器和終端節(jié)點，協(xié)調(diào)器負責收集各終端節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)管理平臺分為兩大部分：一是數(shù)據(jù)的采集、分析與計算，由通信計算機完成這部分工作；二是運行于客戶端瀏覽器的Web頁面，主要完成數(shù)據(jù)的查詢及顯示。這種基于B／S結構設計的數(shù)據(jù)管理平臺，結合了asp．net在Web應用上的優(yōu)勢，很好的實現(xiàn)了遠程終端瀏覽器在線監(jiān)測、分析和處理傳感器節(jié)點數(shù)據(jù)的功能。

協(xié)調(diào)器發(fā)布廣播，要求終端節(jié)點上傳各自的信息數(shù)據(jù)，終端節(jié)點在收到協(xié)調(diào)器下發(fā)的命令后，將傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過路由器轉發(fā)或者直接發(fā)送給協(xié)調(diào)器。終端節(jié)點上傳數(shù)據(jù)包的結構為：包頭+命令類別+數(shù)據(jù)內(nèi)容+包尾，數(shù)據(jù)包為16進制編碼，如圖1所示。

協(xié)調(diào)器通過串口與通信控制計算機連接，通信控制計算機首先完成數(shù)據(jù)采集工作。數(shù)據(jù)采集采用定時響應模式，采集周期時間可以預先設定，每隔一個采集周期，協(xié)調(diào)器將收集到的數(shù)據(jù)通過串口傳輸?shù)酵ㄐ趴刂朴嬎銠C。通信控制計算機接下來將數(shù)據(jù)進行分析、計算，處理后的數(shù)據(jù)再通過以太網(wǎng)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫服務器上，寫入自定義的數(shù)據(jù)庫。
運行于客戶端瀏覽器的Web頁面是基于．net框架開發(fā)的，開發(fā)工具主要有Visual Studio 2005和SQL Server 2000。Web頁面主要功能模塊包括即時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、設備管理、用戶管理。即時數(shù)據(jù)模塊允許用戶查看當天各個終端節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)模塊允許用戶選擇時間范圍查看各個終端節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)，設備管理模塊允許用戶對設備節(jié)點進行重命名、新增、刪除操作，用戶管理模塊允許用戶更改密碼，管理員用戶可以進行新增用戶、刪除用戶、授予權限等操作。普通用戶不具備設備管理、用戶管理權限。

2 客戶端軟件設計
2．1 數(shù)據(jù)庫設計
根據(jù)需要，在數(shù)據(jù)庫的設計中，主要包含以下數(shù)據(jù)表：Station_Info、Ark_Info、Node_Info、Device_Info、User_Info、Temperature_Record。Station_Info為站點信息表，Ark_Info為監(jiān)測點信息表，Node_Info為終端節(jié)點信息表，它們的數(shù)據(jù)庫關系圖，如圖2所示。Device_Info為節(jié)點關系表，User_Info為用戶信息表，Temperature_Record為溫度日志表。

數(shù)據(jù)庫的設計比較繁雜，在這里僅以節(jié)點關系表I)evice_Info為例進行說明。Device_Info表能大致但不能嚴格地反映出ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡的拓撲結構，這是由于終端節(jié)點位置的關系，上報數(shù)據(jù)的過程中，有可能要經(jīng)過二級以上路由轉發(fā)到協(xié)調(diào)器。如表2所示，l#監(jiān)測點是指實際的地點，它下面的各個終端節(jié)點上報數(shù)據(jù)經(jīng)過的路徑可能并不完全一致，也即是說實際的網(wǎng)絡拓撲可能會更加復雜一些。在實際應用中，并不需要十分關注網(wǎng)絡的拓撲結構，更多的關注點是終端節(jié)點上傳數(shù)據(jù)的實際情況。因此，在設計節(jié)點關系表Device_Info時，不用把ZigBee無線網(wǎng)絡的每個節(jié)點都反映出來，這樣可以進行簡化設計，它的結構類似于，如表2所示結構。