基于Zigbee的无线自组网和Web服务器研究与实现

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Zigbee作为一种低功耗、低成本、高效率、高安全的无线传感网络技术,目前已经得到了广泛的工程化应用,是比较理想的无线传感网络解决方案,Zigbee协调器结合嵌入式Web服务器,以Zigbee无线传感网络作内网,通过Web服务器发布内网数据,PC或移动终端均可作为监测中心访问Web服务器,提高了监测中心的移动性和灵活性,同时为物联网提供了支持。本文结合Zigbee无线传感网络和嵌入式Web服务器,以油田井群为背景,设计一个远程监测系统,系统以Zigbee无线传感网络为被监测对象内部网络,内网中心协调器上移植Web服务器,为监测中心客户端服务。设计中以一个油井数目为10个,各油井到中心井的距离为200m左右的井群为实例,对油井传输管道温度和液压进行远程监测。各油井终端节点实时采集温度和压力传感器的数据,上传至中心协调器节点,由Web服务器进行数据发布。终端节点以CC2530微处理器为硬件平台,硬件部分由传感器,信号调理模块和电源模块组成。软件部分以ZSTACK协议栈自带的OSAL操作系统抽象层为核心,进行应用程序的开发,周期性的采集传感器信号,响应协调器节点的数据传输请求并上传数据,同时监测并处理节点的通信故障,确保节点工作的稳定性。协调器节点以Tiny6410为硬件平台,硬件部分包括S3C6410ARM11系列微处理器,SDRAM和Nand Flash存储系统,以太网模块,异步串行通信等模块。CC2530作为系统获取终端节点数据的途径,S3C6410和CC2530之间通过UART进行数据交互。协调器软件以嵌入式Linux操作系统为核心,通过内核的剪裁,交叉编译和移植,使其能在目标处理器上运行。应用软件以Linux中的多线程为基础,按照系统功能划分线程,各线程完成相应的功能,线程间通过合作完成系统整体功能。将支持通用网关接口和动态网页的成熟嵌入式Web服务器BOA进行剪裁,移植到目标板Linux操作系统中,提高了服务器的稳定性,缩短了服务器的开发周期。和有线监测方式相比,Zigbee无线传感网络解决了走线复杂,线路易受干扰,维护成本高的问题。Zigbee无线传感网络和Web服务器结合实现远程监测解决了基于移动通信网络进行远程监测中的通信盲点和通信费用高昂等问题,是一种更具优势的远程监测解决方案。经过实验室测试,Zigbee无线内网工作可靠稳定,满足系统实时性要求,嵌入式Web服务器响应局域网客户端快速稳定。
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