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(jì)

3.2.1 系統(tǒng)工作流程

ZigBee井蓋報(bào)警系統(tǒng)的工作流程如圖3所示。ZigBee井蓋報(bào)警器正常工作狀態(tài)時(shí)處于休眠狀態(tài)，當(dāng)光線(xiàn)和氣體檢測(cè)超出告警閾值時(shí)，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(wú)線(xiàn)傳輸，將數(shù)據(jù)傳遞給網(wǎng)絡(luò)中鄰近的節(jié)點(diǎn)，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(shí)發(fā)送報(bào)警短信給維修人員，Web服務(wù)器通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)將信息存儲(chǔ)。

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(kāi)發(fā)的一種低成本、極低功耗的雙向無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)，是TI公司專(zhuān)門(mén)為CC2530芯片設(shè)計(jì)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(jì)主要包含協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)軟件和路由器節(jié)點(diǎn)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(dòng)時(shí)會(huì)進(jìn)行設(shè)備初始化，通過(guò)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(huà)就選擇現(xiàn)有協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求。如果不存在網(wǎng)絡(luò)，協(xié)調(diào)器在信道掃描成功后會(huì)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(huì)進(jìn)入無(wú)線(xiàn)偵聽(tīng)的階段，如果有新設(shè)備節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)，協(xié)調(diào)器會(huì)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(huì)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(bào)警系統(tǒng)中的井蓋報(bào)警器作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的路由器，主要負(fù)責(zé)報(bào)警數(shù)據(jù)采集和中繼傳輸。通過(guò)配置CC2530的ADC控制器開(kāi)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(shí)間間隔。路由器的軟件流程圖如圖5所示，路由器節(jié)點(diǎn)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(diǎn)。

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(shí)，喚醒CPU并進(jìn)入中斷處理函數(shù)，中斷處理主要包含對(duì)數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送，將報(bào)警器的傳感器數(shù)據(jù)采集打包發(fā)送到父節(jié)點(diǎn)中，完成后退出中斷進(jìn)入休眠狀態(tài)。

結(jié)語(yǔ)

本文基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)井蓋報(bào)警器的分布式布控，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控和主動(dòng)預(yù)警。結(jié)合GPRS無(wú)線(xiàn)通信的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)了與互聯(lián)網(wǎng)融合的智能報(bào)警系統(tǒng)。通過(guò)Web服務(wù)器可實(shí)現(xiàn)對(duì)城市井蓋的遠(yuǎn)程監(jiān)控，并通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)完成了數(shù)量龐大的井蓋信息存儲(chǔ)。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(diǎn)，達(dá)到了井蓋防盜的自動(dòng)化，讓井蓋丟失帶來(lái)的各種隱患問(wèn)題得以解決，在井蓋防盜領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。