一種基于ZigBee的分布式井蓋監(jiān)控系統(tǒng)

3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.2.1 系統(tǒng)工作流程

ZigBee井蓋報警系統(tǒng)的工作流程如圖3所示。ZigBee井蓋報警器正常工作狀態(tài)時處于休眠狀態(tài)，當(dāng)光線和氣體檢測超出告警閾值時，喚醒ZigBee控制器，讀取井蓋基本信息并進(jìn)行ZigBee網(wǎng)絡(luò)的無線傳輸，將數(shù)據(jù)傳遞給網(wǎng)絡(luò)中鄰近的節(jié)點，最后傳輸給嵌入式網(wǎng)關(guān)進(jìn)行處理。嵌入式網(wǎng)關(guān)控制GPRS模塊將信息發(fā)送給Web服務(wù)器，同時發(fā)送報警短信給維修人員，Web服務(wù)器通過數(shù)據(jù)庫將信息存儲。

3.2.2 ZigBee協(xié)調(diào)器

ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用TI公司的Z-STACK，協(xié)議棧為ZigBee 2007。ZigBee 2007是ZigBee聯(lián)盟開發(fā)的一種低成本、極低功耗的雙向無線通信標(biāo)準(zhǔn)，是TI公司專門為CC2530芯片設(shè)計的協(xié)議棧。本系統(tǒng)協(xié)議設(shè)備以協(xié)調(diào)器和路由器為主，軟件設(shè)計主要包含協(xié)調(diào)器節(jié)點軟件和路由器節(jié)點軟件。

ZigBee協(xié)調(diào)器的軟件流程圖如圖4所示，ZigBee網(wǎng)絡(luò)啟動時會進(jìn)行設(shè)備初始化，通過協(xié)調(diào)器設(shè)置網(wǎng)絡(luò)唯一的PAN ID，設(shè)置協(xié)調(diào)器的地址。進(jìn)入信道掃描階段，判斷現(xiàn)在是否有相同PAN ID的網(wǎng)絡(luò)，如果存在的話就選擇現(xiàn)有協(xié)調(diào)器節(jié)點發(fā)送入網(wǎng)請求。如果不存在網(wǎng)絡(luò)，協(xié)調(diào)器在信道掃描成功后會排列信道，并選擇出最優(yōu)通道，確定網(wǎng)絡(luò)ID，建立網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)建立好以后，協(xié)調(diào)器會進(jìn)入無線偵聽的階段，如果有新設(shè)備節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)，協(xié)調(diào)器會按順序給其分配網(wǎng)絡(luò)地址。如果有串口數(shù)據(jù)接收，協(xié)調(diào)器會進(jìn)入處理串口數(shù)據(jù)的階段，主要負(fù)責(zé)嵌入式網(wǎng)關(guān)發(fā)送的控制命令。

3.2.3 ZigBee路由器

報警系統(tǒng)中的井蓋報警器作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的路由器，主要負(fù)責(zé)報警數(shù)據(jù)采集和中繼傳輸。通過配置CC2530的ADC控制器開始數(shù)據(jù)的采集，設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換的速率和讀取數(shù)據(jù)時間間隔。路由器的軟件流程圖如圖5所示，路由器節(jié)點上電后進(jìn)行軟硬件的初始化，掃描網(wǎng)絡(luò)是否存在，選擇符合的PAN ID網(wǎng)絡(luò)加入，成為網(wǎng)絡(luò)中的子結(jié)點。

路由器加入網(wǎng)絡(luò)后處于休眠狀態(tài)，當(dāng)有告警中斷產(chǎn)生時，喚醒CPU并進(jìn)入中斷處理函數(shù)，中斷處理主要包含對數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送，將報警器的傳感器數(shù)據(jù)采集打包發(fā)送到父節(jié)點中，完成后退出中斷進(jìn)入休眠狀態(tài)。

結(jié)語

本文基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)井蓋報警器的分布式布控，達(dá)到實時監(jiān)控和主動預(yù)警。結(jié)合GPRS無線通信的特點和優(yōu)勢，設(shè)計了與互聯(lián)網(wǎng)融合的智能報警系統(tǒng)。通過Web服務(wù)器可實現(xiàn)對城市井蓋的遠(yuǎn)程監(jiān)控，并通過數(shù)據(jù)庫完成了數(shù)量龐大的井蓋信息存儲。該系統(tǒng)利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、低功耗、傳輸穩(wěn)定的特點，達(dá)到了井蓋防盜的自動化，讓井蓋丟失帶來的各種隱患問題得以解決，在井蓋防盜領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。