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基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)管理平臺

作者: 時間:2009-08-25 來源:網(wǎng)絡 收藏
技術是近年來國內外研究的熱點問題之一,其短距離、低速率、低功耗的特性,使它在中得到廣泛的應用。相對于技術的迅速發(fā)展,應用層數(shù)據(jù)的監(jiān)測及管理則相對滯后,這成為制約ZigBee發(fā)展的瓶頸之一。數(shù)據(jù)的監(jiān)測及管理作為當前研究的熱點,其目的是把傳感器網(wǎng)絡上數(shù)據(jù)的邏輯視圖(命名、存取和操作)和網(wǎng)絡的物理實現(xiàn)分離開來,使得傳感器網(wǎng)絡的用戶和應用程序只需關心所要提出的查詢的邏輯結構,而無需關心傳感器網(wǎng)絡的實現(xiàn)細節(jié)。現(xiàn)有的ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡應用層數(shù)據(jù)的監(jiān)測及管理系統(tǒng)大多局限于本地監(jiān)測,受到空間限制。文中針對這一問題,設計了一種ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡,該能夠有效組織和管理傳感器網(wǎng)絡監(jiān)測區(qū)域的感知信息,回答來自用戶或應用程序的查詢。系統(tǒng)將網(wǎng)絡的物理實現(xiàn)和數(shù)據(jù)的邏輯視圖有效的分離開來,從而實現(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。

1 設計
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)調器、路由器和終端節(jié)點,協(xié)調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。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/157875.htm

協(xié)調器發(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)內容+包尾,數(shù)據(jù)包為16進制編碼,如圖1所示。

協(xié)調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。


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