基于ZigBee的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)

1 數(shù)據(jù)管理平臺(tái)設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)管理平臺(tái)允許用戶在客戶端瀏覽器上實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來(lái)自ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)的數(shù)據(jù)，工作原理，如圖l所示。文中搭建的ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用TI公司的CC2430芯片以及Figure8 Wireless ZigBee Protocol Stack協(xié)議棧來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用樹形(Cluster一Tree)組網(wǎng)方式，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括協(xié)調(diào)器、路由器和終端節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)收集各終端節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)管理平臺(tái)分為兩大部分：一是數(shù)據(jù)的采集、分析與計(jì)算，由通信計(jì)算機(jī)完成這部分工作；二是運(yùn)行于客戶端瀏覽器的Web頁(yè)面，主要完成數(shù)據(jù)的查詢及顯示。這種基于B／S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，結(jié)合了asp．net在Web應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)，很好的實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程終端瀏覽器在線監(jiān)測(cè)、分析和處理傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的功能。

協(xié)調(diào)器發(fā)布廣播，要求終端節(jié)點(diǎn)上傳各自的信息數(shù)據(jù)，終端節(jié)點(diǎn)在收到協(xié)調(diào)器下發(fā)的命令后，將傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)路由器轉(zhuǎn)發(fā)或者直接發(fā)送給協(xié)調(diào)器。終端節(jié)點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)為：包頭+命令類別+數(shù)據(jù)內(nèi)容+包尾，數(shù)據(jù)包為16進(jìn)制編碼，如圖1所示。

協(xié)調(diào)器通過(guò)串口與通信控制計(jì)算機(jī)連接，通信控制計(jì)算機(jī)首先完成數(shù)據(jù)采集工作。數(shù)據(jù)采集采用定時(shí)響應(yīng)模式，采集周期時(shí)間可以預(yù)先設(shè)定，每隔一個(gè)采集周期，協(xié)調(diào)器將收集到的數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳輸?shù)酵ㄐ趴刂朴?jì)算機(jī)。通信控制計(jì)算機(jī)接下來(lái)將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算，處理后的數(shù)據(jù)再通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上，寫入自定義的數(shù)據(jù)庫(kù)。
運(yùn)行于客戶端瀏覽器的Web頁(yè)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(yè)面主要功能模塊包括即時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、設(shè)備管理、用戶管理。即時(shí)數(shù)據(jù)模塊允許用戶查看當(dāng)天各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)模塊允許用戶選擇時(shí)間范圍查看各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)，設(shè)備管理模塊允許用戶對(duì)設(shè)備節(jié)點(diǎn)進(jìn)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(jìn)行新增用戶、刪除用戶、授予權(quán)限等操作。普通用戶不具備設(shè)備管理、用戶管理權(quán)限。

2 客戶端軟件設(shè)計(jì)
2．1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)
根據(jù)需要，在數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)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(diǎn)信息表，Ark_Info為監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息表，Node_Info為終端節(jié)點(diǎn)信息表，它們的數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系圖，如圖2所示。Device_Info為節(jié)點(diǎn)關(guān)系表，User_Info為用戶信息表，Temperature_Record為溫度日志表。

數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)比較繁雜，在這里僅以節(jié)點(diǎn)關(guān)系表I)evice_Info為例進(jìn)行說(shuō)明。Device_Info表能大致但不能嚴(yán)格地反映出ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這是由于終端節(jié)點(diǎn)位置的關(guān)系，上報(bào)數(shù)據(jù)的過(guò)程中，有可能要經(jīng)過(guò)二級(jí)以上路由轉(zhuǎn)發(fā)到協(xié)調(diào)器。如表2所示，l#監(jiān)測(cè)點(diǎn)是指實(shí)際的地點(diǎn)，它下面的各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)上報(bào)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)的路徑可能并不完全一致，也即是說(shuō)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇赡軙?huì)更加復(fù)雜一些。在實(shí)際應(yīng)用中，并不需要十分關(guān)注網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，更多的關(guān)注點(diǎn)是終端節(jié)點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)的實(shí)際情況。因此，在設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)關(guān)系表Device_Info時(shí)，不用把ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都反映出來(lái)，這樣可以進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，它的結(jié)構(gòu)類似于，如表2所示結(jié)構(gòu)。