錢(qián)永產(chǎn)　趙海山

（裝甲兵技術(shù)學(xué)院吉林長(zhǎng)春130117）

基于zigbee的工程車(chē)輛實(shí)車(chē)性能檢測(cè)系統(tǒng)

錢(qián)永產(chǎn)趙海山

（裝甲兵技術(shù)學(xué)院吉林長(zhǎng)春130117）

本文研究設(shè)計(jì)了一種基于zigbee技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程車(chē)輛實(shí)車(chē)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，兼具信息采集、處理、傳輸和評(píng)估等功能于一體，操作便捷、運(yùn)行穩(wěn)定、檢測(cè)速度快、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率高、精度可靠?？山鉀Q工程車(chē)輛實(shí)車(chē)性能檢測(cè)技術(shù)方法落后的問(wèn)題，為工程車(chē)輛安全運(yùn)行、檢測(cè)維護(hù)提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

工程車(chē)輛ZigBee檢測(cè)系統(tǒng)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，簡(jiǎn)稱WSN）是當(dāng)前國(guó)際上備受關(guān)注、涉及多個(gè)學(xué)科、知識(shí)高度集中的前沿?zé)狳c(diǎn)和研究領(lǐng)域。它綜合了傳感器、微處理器、網(wǎng)絡(luò)通信和分布式信息處理等技術(shù)，能夠通過(guò)各類(lèi)集成化的微型傳感器協(xié)同完成對(duì)各種環(huán)境信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知、采集和處理，并以自組織多跳的無(wú)線通信方式將數(shù)據(jù)信息傳送到用戶終端，從而實(shí)現(xiàn)了科學(xué)世界與人類(lèi)生活的完美貫通。

一、zigbee技術(shù)

ZigBee技術(shù)是一種具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的短距離無(wú)線通信技術(shù)，在組網(wǎng)性能上，ZigBee可以構(gòu)造成星形網(wǎng)絡(luò)或者點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，在每一個(gè)ZigBee組成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，連接地址碼分為16位短地址或者64位長(zhǎng)地址，可容納的最大設(shè)備個(gè)數(shù)分別為216個(gè)和264個(gè)，具有較大的網(wǎng)絡(luò)容量。

ZigBee采用載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突避免（CSMA/CA）方式，有效避免了無(wú)線電載波之間的沖突。此外，為保證傳輸數(shù)據(jù)的可靠性，建立了完整的應(yīng)答通信協(xié)議。

為保證ZigBee設(shè)備之間通信數(shù)據(jù)的安全保密性，ZigBee技術(shù)采用了三級(jí)安全性措施，對(duì)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行加密處理。

相對(duì)其它無(wú)線通信技術(shù)，ZigBee技術(shù)具有低功耗、低成本、傳輸速率低、短距離、短時(shí)延、高容量、高安全、免執(zhí)照頻段等特點(diǎn)，最適合于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。

二、工程車(chē)輛實(shí)車(chē)性能檢測(cè)系統(tǒng)總體方案

本論文是基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)，故根據(jù)ZigBee技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)和特點(diǎn)設(shè)計(jì)了由多傳感器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和顯控終端組成的該系統(tǒng)。其中，傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線技術(shù)與協(xié)調(diào)器進(jìn)行信息的交換；協(xié)調(diào)器則通過(guò)串口進(jìn)行相連通信。

系統(tǒng)中傳感器節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)的是工程車(chē)輛關(guān)鍵技術(shù)性能數(shù)據(jù)信息的采集與發(fā)送，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)的是網(wǎng)絡(luò)的建立、終端節(jié)點(diǎn)管理、數(shù)據(jù)處理和對(duì)顯控終端的數(shù)據(jù)通信?？梢愿鶕?jù)車(chē)型的不同和所需檢測(cè)的內(nèi)容，來(lái)增加或減少傳感器節(jié)點(diǎn)，而只需做小許改動(dòng)即可。

三、基于ZigBee的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)計(jì)

工程車(chē)輛實(shí)車(chē)性能檢測(cè)系統(tǒng)由工業(yè)移動(dòng)智能終端主機(jī)和無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)組成，主機(jī)采用Android嵌入式平臺(tái)，主機(jī)與傳感器采用無(wú)線傳輸進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，方便現(xiàn)場(chǎng)使用。

無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本功能單元，其結(jié)構(gòu)主要包括傳感器模塊，處理器模塊，射頻模塊和電源模塊等四部分。其中，傳感器模塊負(fù)責(zé)采集監(jiān)測(cè)區(qū)域的信息并完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，采集的信息可以包含拉力、速度、位移和加速度等；處理器模塊負(fù)責(zé)控制整個(gè)節(jié)點(diǎn)的處理操作、路由協(xié)議、同步定位、功耗管理以及任務(wù)管理等；

射頻模塊負(fù)責(zé)與其他節(jié)點(diǎn)或匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通信，交換控制消息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)；電源模塊提供節(jié)點(diǎn)運(yùn)行所需要的能量，節(jié)點(diǎn)電源采用微型紐扣電池或干電池，以減小節(jié)點(diǎn)的體積。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)以ZigBee2006協(xié)議棧為基礎(chǔ)，對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并結(jié)合一系列軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境（包括Eclipse Luna Service Release 2（4.4.2）、JDK 1.8.0_51-b16、Android SDK 5.0、Android ADT 23.0.4等軟件），進(jìn)行仿真、實(shí)驗(yàn)，最終達(dá)到了基于ZigBee的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)的可行性。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)完成后，可運(yùn)行在Android 4.2.2及以上版本的移動(dòng)顯控終端中。

五、結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有巨大的應(yīng)用價(jià)值和美好前景，本文初步搭建了基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，對(duì)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和協(xié)議棧進(jìn)行描述，并提出了將WSN應(yīng)用于工程車(chē)輛實(shí)車(chē)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的技術(shù)方案。具有較好的健壯性、兼容性和可擴(kuò)充性，有效解決了多單片機(jī)的組網(wǎng)協(xié)作、多路信息的同步采集等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。