网络监测系统精选(九篇)
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第1篇：网络监测系统范文
[关键词]舆情监测；系统框架；网络环境；模板功能
中图分类号：TP391.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0306-01
2016年1月22日，CNNIC（中国互联网信息中心）我国第37次《互联网发展状况统计报告》，该报告中指出，截止到2015年底，我国网民的总数量已经达到6.88亿，年增长率为6.1%，计算机、互联网在国内的普及率超过50.0%，数据表明我国互联网的普及速度较快，手机、电脑等移动终端已逐步覆盖于人们生活，只要在有网的情况下，人们接收、传播信息的速度将会变得更快。极大程度改变人们沟通交流方式的同时，也对网络舆情监测提出了更高要求。
1.网络舆情监测系统发展研究现状
互联网是一个全开放型的交流平台，与传统媒体相比，传播信息的速度更快，同时人们也可通过微博、论坛、贴吧等平台，成为传播信息的主体，这也加速了网络舆情的形成。受到网民素质、网络环境等因素的影响，网络中仍存在很多不良消息，如暴力、恐怖等，如果被某些不法分子利用，将会造成极大的网络动态，导致社会中存在不稳定因素。因此，相关政府必须加大对网络舆情监测的重视程度，采取针对性解决措施，为网民创建更安全的环境。
网络舆情监测工作在国际中发展历程较长，最为传统的监测手段一般采取手工操作，以人工方式为基础，通过员工监测指定页面的方式，检索出页面中重点监测词汇，从而寻找出最新的舆情动向。随着互联网的飞速发展，该种监测技术已经不能适应大量信息的需求，基于此，TDT研究项目产生，其核心内容包括话题追踪、监测、报告及关联监测等。
2.构建系统模块框架
构建网络舆情监测系统框架，需要广大技术人员与政府机构共同努力，结合我国网民实际需求，不断健全系统监测模块，营造良好的网络环境。从监测过程及程序的角度分析，其框架本质为获取收集数据、整理数据、依据不同用户要求分析，整个系统模块的构造如图1所示[1]：
2.1 收集数据模块
收集数据模块是网络舆论监测系统框架最基础的模块，主要发挥着获取网络信息的功能，具备全天候不间断收集、自动收集等特点，既可收集整个网络也能指定网络进行收集。在收集的过程中，应注意以下两方面的事项，一是尽可能获取最为全面的数据，保障数据的完整性与原始性；二是提升数据收集的准确性与可靠性，所有被收集的数据应尽量符合网络用户关注的舆论热点，满足以上两个条件后，才能更好地进行舆情预处理与分析。
当前，收集数据的方式主要有以下两种：一是网络爬虫技术[2]，HTML协议作为互联网中基本协议，以URL（统一资源定位符）为基础，将互联网中绝大部分资源联系起来，形成一个完整的整体。而网络爬虫技术是指从预先设置好的URL列表出发，按照顺序对列表中页面进行访问并获取数据，并通过分析页面中其他URL，并智能选择出符合系统要求的URL，将其放到待访问队列，通过遍历式访问，搜查限定范围，更为精准的获取数据；二是元搜集技术，搜索引起是大多数用户进入网络的途径，随着互联网技术的飞速发展，提供搜索引擎的服务商越来越多，通过对不同的搜索引擎设置元搜索的方式，从而更为广阔的收集不同引擎间的数值，该种技术构建简单，且数据获取准确率较高。
2.2 预先处理数据模块
网络页面中存在的数据较多，且具有自身特点，包括描述与内容两种，属于半结构化形式的数据，如果直接对已获取的数据进行分析，将会增加其分析难度，因此，需对数据进行预处理，主要包括以下两个步骤：首先，提取网页中热点内容，从噪音中摘取出用户关注的新闻或者其他内容，并将其转化为HTML标签树[3]，并建立出对应的提取规则；其次，进行文本分词环节，对于页面中获取的连续、非结构性文本进行对应处理，使其更加规范化。
2.3 整理数据模块
整理分析数据模块是系统框架中最为核心的模块，具备主题聚类、发现热点、等方面的功能。基于主题聚类而对角度分析，聚类能够更为直观的展示新主题，并将整理过后的内容归结到同一特征的空间中；发现热点主要是指发现人们舆论关注点，在互联网的时代背景下，网络中的舆情主题无时无刻不在变化，而舆情监测系统能够将热点问题从诸多主题中科学选择出来，并合理推送到舆情分析工作人员手中。整理数据模块的过程中，工作人员应注意填写好网络舆情监控登记表，具体模块内容如表1所示：
2.4 呈现结果模块
呈现结果模块主要是为科学展示网络舆分析，并为决策提供参考依据，经过分析的结果能够更为简单的传递到决策工作人员手中，其具备以下几方面的功能：查询所有针对性主题；推送最新网络主题；警告拐点或舆情热点；舆情发展变化情况等。
3.结束语
综上所述，随着计算机技术的飞速发展，人们对互联网的依赖程度越来越大，因此，相关政府机构须加大对舆情监测系统的重视程度，结合网络信息传播特点，遵循监测系统运转程序，即收集数据、预处理数据、整理数据、呈现结果数据，在这个过程中，应从以下两方面展开工作。首先，对于收集数据而言，应尽量拓宽监控网页种类，通过搜集社区网页、论坛数据的方式，更广泛、全面的获取专业网络舆论数据；其次，对于分析、决策舆情而言，须以数据挖掘、语言处理等技术为前提，加入自动摘要、热点搜索、智能搜索等用户高级需求，进一步扩展舆情报警等功能，创建出更为和谐的网络环境。
参考文献
[1] 董天策.网络公共事件研究的符号学路径――《网络公共事件：符号、对话与社会认同》序[J].新闻研究导刊，2015，22：200+189.
第2篇：网络监测系统范文
关键词:Internet;监测;温湿度
中图分类号:TP393.09文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2009)25-7103-02
Temperature and Humidity Observation System Based on Network Transmission
RON Wu, YANG Ya-fang
(Yangtze University, Jingzhou 434023,China)
Abstract: Based on Internet networking constitution temperature and humidity observation system,Construction in the Internet, microcomputer and transmitting instrument oftemperature and humidity and so on.Realizes to the many special warehouse temperature and humidity long-distance real-time monitor,uses programming and so on VC 、C++ and .
Key words: internet; observation; temperature and humidity
随着网络技术的发展,其应用越来越广泛,不仅在办公自动化及各项管理中得到了广泛的应用,而且在各领域的视频监控及企业对生产过程和环境信息的监测也得到了应用推广。
1 系统的硬件组成
本系统的结构如图1所示。主要由JWSL―2系列壁挂型温湿度变送器、PC微机、网络通信、后台服务器及客户端等组成。JWSL―2系列壁挂型温湿度变送器采集当前温度和湿度,再通过变送器内部的A/D转换芯片将温湿度转换为数字量。当PC机通过串口向变送器发送一条数据接收指令时,变送器将对应于温湿度的数字信息发送给RS-485总线上,经长距离传输到PC机,其中,要经过RS―485电平转换成RS―232电平,才能被PC微机的串口接收。PC机通过串口通信接收和处理数据,并与互联网相连后将数据上传到后台服务器,客户终端可以上网查看监视各个监测点温湿的变化情况,并做出相应的管理措施。
2 JWSL―2系列壁挂型温湿度变送器
变送一体化设计,用于感应、处理与输出温湿度值,适用于普通室内环境温湿度的测量。
2.1 主要技术参数
量程:湿度: 0～100%RH,温度:±0.5℃(0～50℃)
输出信号:电流输出型:两线制4-20mA;电压输出型:0-5V ;网络输出型:RS485 RS232
3.2 通讯协议
1)符合 MODBUS 标准(16 进制方式)。主机查询,变送器应答的主从方式查询温湿度数据。
地址 03 00 00 00 02
例:对地址为01的变送器读温湿度的操作为:010300000002C40B
应答为:
其中,CRCH为CRC 校验的高字节,CRCL为CRC 校验的低字节。
2)数据H(高位字节)和数据L(低位字节)为各自对应的当前温湿度值:
上传的数据需要除十,如湿度上传16进制数0X0311,对应十进制为00785,即78.5%RH。
零下温度换算,如温度上传16进制0XFF8C,对应十进制数为:0XFFFF-0XFF8C=0X73=115表示-11.5℃。
3)帧格式中有8位数据位,无校验,1位停止位,波特率可以设定1200,2400,4800,9600。
3 软件编程
3.1 PC机RS-232C串口接收温湿度变送器传送来的温湿度值
Microsoft Communications Control(简称MSComm)是Microsoft公司提供的简化Windows下串行通信编程的ActiveX控件,它为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法,MSComm控件通过串行端口传输和接收数据。选用VC编程,通过调用复杂的API函数,而且采用事件驱动(Event-driven)的方法。利用MSComm控件的OnComm事件,就可以在OnComm事件处理函数中加入自己的处理代码,遵守温湿度传感器的通讯协议编程,即实现捕获并处理通讯事件中接收到的温湿度值,并存入相应的表格中,。只需拥有一个MSComm控件对应着一个串行端口。
// 接受数据
for(k=0; k {
safearray_inp.GetElement(&k,rxdata+k); //转换为BYTE型数组
BYTE bt=*(char*)(rxdata+k); //字符型
strtemp.Format(“%c”,bt); //将字符送入临时变量strtemp存放
recd+=strtemp; }
3.2 保存采集的数据
在C++ 环境中利用ADO方式连接SQL数据库并将捕获的数据保存在数据库中,步骤如下:
1)首先需要导入ADO类,方式如下:
#import"C:\\ProgramFiles\\CommonFiles\\System\\ado\\msado15.dll" no_namespace rename("EOF","adoEOF")rename("BOF","adoBOF")
2)添加一个指向Connection对象的指针:
_ConnectionPtr m_pConnection; //连接对象
m_pConnection.CreateInstance("ADODB.Connection");
3)连接数据库:
m_pConnection->Open("Provider=SQLOLEDB.1;server=.;database=temperatuer;uid=yinan;pwd=123456;","","",adModeUnknown);
//其中temperature为数据库名,yinan和123456 为测试的测试名和密码。
4)执行SQL命令将采集的数据保存在数据库中:
m_pConnection->Execute("insert into data(temperature,humidty,name,) values (tem, hum,’仓库1’)",&RecordsAffected,adCmdText);
//其中tem为采集的温度,hum为采集的湿度,仓库1为仓库的名称
5)关闭与数据库的连接,释放内存资源:
if(m_pConnection->State)m_pConnection->Close();
3.3 客户端浏览数据
使用B/S模式让客户在浏览器中观察采集的数据,采用的方式是使用编程。具体方式如下:
添加一个.aspx页面,页面中包括一个Repeater数据绑定控件,用来显示数据库中的数据,还包括一个下拉列表框,用来选择查看数据的方式,该页面所对应的.cs文件的关键代码如下:
if (ddlChoice.SelectedValue == "storage")
{cmdStr = "select name, temperature ,humidity,addDate from data,storage where data.storageid = storage.idorder by name desc,addDate desc";
BindData(cmdStr);
}
if (ddlChoice.SelectedValue == "date")
{ cmdStr = "select name, temperature ,humidity,addDate from data,storage where data.storageid = storage.idorder by data.addDate desc,name desc";
BindData(cmdStr);
}
// 其中ddlChoice为下拉列表框的名称,cmdStr是要执行的SQL语句,BindData方法实现了绑定数据的过程,该页面浏览效果如图2所示。
也可按时间来查看,效果如图3所示。
4 结论
该文全面介绍了基于网络传输的温湿度检测系统的总体设计以及各部分的主要结构。该系统已经用于大范围的温湿度监测系统。该计算机网络应用技术适用范围广,监测数据快速准确,达到了无人置守,是一项非常有意义的尝试,应用前景广阔。
参考文献:
[1] 龚建伟,熊光明.Visual C++/Turbo C串口通信编程实践[M].北京:电子工业出版社,2007.
第3篇：网络监测系统范文
关键词:无线传感器网络;温度监测;ZigBee
中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)19-5171-02
Wireless Sensor Networks Based on Temperature Monitoring System
CONG Xue
(PLA 94860 Army, Nanjing 210049, China)
Abstract: Wireless sensors network is a new research field.It can be used in some special situation for signal collection, processing and transmitting. A temperature monitoring system based on wireless sensor network is established .The node is based on the top-grade 8-bit AVR micro-processor ATmega128L,the peripheral sensors and the wireless communication module CC2420 chip, which can realize the function of monitoring temperature .The system in whichZigBee protocol is used is a stable and low-cost system.
Key words: wireless sensor networks; temperature monitoring; ZigBee
无线传感器网络是传感器领域内一个新兴的研究方向,可以在一些特殊的场合实现信号的采集、处理和发送。无线传感器网络是大规模、无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络、其中节点是同构的。无线传感器网络以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的变革。
1 系统框架
监测系统采用主从方式,由若干无线传感器节点、接收器节点和一台控制中心PC机组成。PC机通过串口与接收器节点相连,大量传感器节点随机部署在监测区域内部和附近,能够通过自组织方式组建无线网络。传感器节点监测的数据沿着其它传感器节点逐跳地进行传输,在传输过程中监测数据可能被多个节点处理,经过多跳后路由到接收器节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理,监测任务以及收集监测数据。
无线传感器节点是监控网络的基本单元,它负责采集环境温度数据,并对数据进行预处理,响应控制中心主机的命令,向控制中心发送数据。
无线传感器由数据采集模块、数据处理模块、无线数据通信模块、能量供应模块4部分组成。数据采集模块由传感器和A/D转换器组成,负责监测区域内信息的采集和数据转换;数据处理模块由微控制器和存储器组成,负责控制整个传感器节点的操作,存储和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据;无线数据通信模块由无线收发器等组成,负责与其他传感器节点进行无线通信,交换控制信息和收发采集数据;能量供应模块由电池和能量转换器组成,负责为系统提供能量。数据处理模块采用ATmega128L单片机,无线数据通信模块采用CC2420芯片,数据采集模块采用DS18B20,能量供应模块选用CR2032。
2 软件设计
节点的平台采用了TinyOS操作系统,软件开发首先用C语言设计传感器数据采集程序,然后在处理器上移植TinyOS操作系统,利用其编程语言(nesC)在TinyOS下编译。节点软件系统由任务控制模块、传感器数据采集模块、网络拓扑控制与路由模块、电源控制模块、命令侦听处理模块、无线收发模块、定时器模块构成。
无线传感器网络通信协议采用IEEE 802.15.4/ZigBee协议,ZigBee是一种低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术。
1) 传感器程序:传感器节点初始化后进入低功耗模式。定时器超时将进行温度的采集,完成后将采集到的数据写入缓冲区。当有中断到来时,将缓冲区的数据封装成报文发送出去。报文中有:目标簇的id、目标簇内id、源簇id、源簇内id、报文长度、类型和内容字段。
2)接收器程序:接收器节点开机后,初始化堆栈,查询信道选择网络,然后就开始接收网络中的报文。接收器节点只起到中介的作用,仅仅是将传感器节点发送过来的报文通过串行接口转发给PC。其流程如图2。
3)监控主机程序:PC机将收到的报文拆包,解析出该节点的温度数据,插入数据库进行温度监测。
3 测试运行
该系统使用PC机一台,无线传感器节点四个,配套开发板一块,电池若干,如图3所示。一个节点作接收器,其余节点烧入传感器节点程序。测试发现传感器节点在小于10米的距离内,信号较好。距离较远或障碍物过多,会导致传感器无法连接。
4 小结
无线传感器网络作为移动计算及处理的一种特殊形式,具有其它网络所不可替代的地位,潜力巨大。本设计的后续研究可以从能耗、成本、通用性、实时性等方面继续深入。
参考文献:
[1] 孙利民,李建中,陈渝,等.无线传感器网络[M].北京:清华大学出版社,2005.
第4篇：网络监测系统范文
关键词 无线传感器网络；温湿度；GSM通信；监测
中图分类号TP227文献标识码Adoi:10.3969/j.issn.1003-6970.2011.01.013
A temperature and humidity acquisition monitoring system based on wireless sensor networks
WANG Jie1TANG Shou-feng2
1(School OF Information And Electrical Engineering, China University of Mining and Technology, XuZhou 221008)
2(School OF Information And Electrical Engineering, China University of Mining and Technology, XuZhou 221008)
【Abstract 】 Temperature and humidity are closely related with the daily production and life, and in many circumstances we need to collect and monitor the temperature and humidity. Traditional wired temperature and humidity monitoring system has a certain restrictions on the monitored environment and distance of data transmission .This paper trys to design a wireless temperature and humidity monitoring system, based on the theory of wireless sensor networks.This system can achieve real-time temperature and humidity testing, and can send temperature and humidity information to end-users to realize the dynamic monitoring of the terminal monitoring interface through the wireless transceiver and GSM communications.End users can also send control information through wireless transceiver and GSM communication to control the temperature and humidity.To a certain extent,this system can achieve automatic control and overcome the distance problem,having a broad application prospect.
【Key words】wireless sensor networks;temperature and humidity;GSM communications;acquisition and monitoring
0 引 言
温湿度是与日常生产生活关系度很大的参量，很多情况下要对温湿度进行采集监测，对于温湿度的采集监测有多种方法。随着需要的变化，传统的有线采集在采集环境对象和数据的传输距离上已经满足不了要求。本文结合无线传感器网络和GSM通信等技术研究设计一种无线温湿度采集监测系统，包括方案的选择和确定、前端的信息采集模块的硬件软件设计、系统中节点的软件设计简介和终端监测界面的设计。系统能实现温湿度的实时无线采集和监测，满足树形、环形和星形节点拓扑结构。由于系统采用无线收发和GSM通信等技术，并具有反馈系统，不仅克服了环境对象和数据传输距离的问题，还在一定程度上实现了自动控制。
1 整个系统组成框图
整个温湿度采集监测系统设计构架如图1所示，它主要由前端温湿度采集模块（采集节点）、KM-NODE 433 节点模块、GSM通信模块和监测模块组成[1]，433节点A是中继节点（可以不用），B是GSM模块上的SINK节点。
图1 整个系统组成框图
Fig.1 block diagram of the whole system
2 系统工作原理
系统工作时，各前端采集节点先采集各自区域的温湿度信息，经单片机简单处理后通过无线发送给GSM模块上的Sink节点（在距离较远时要将采集节点采集的信息先传给中继节点，中继节点通过接力方式将信息发送给SINK节点），Sink节点将按要求将接收的温湿度信息进行综合处理，并判断在设定时间内所有采集节点的数据信息是否全部获得到，如果是则通过GSM模块用AT命令[2]将收集到的最新数据发送给终端用户，如果在等待时间内没有收集到所有采集节点的数据，则延时一定时间后将已收集的采集节点信息发送给终端，终端用户通过设计的接口和软件读取并查看采集节点的数据信息。终端用户也可以向GSM模块发送控制命令，SINK节点上通过红灯的亮灭反映控制信息。
3 系统各模块设计
3.1温湿度采集模设计
温湿度采集电路原理框图如图2所示，主要由传感器、单片机和供电电源组成。传感器选用瑞士的温湿度集成数字传感器SHT15，它具有体积小、使用方便灵活、响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等优点[3]。单片机选用MSP430F2132，它是一个低功耗、高性能单片机。采集模块实际是KM-433 NODE节点的扩展模块，它同时具有无线收发送数据的功能，可以发送采集的数据。
图2 温湿度采集电路原理框图
Fig.2 block diagram of temperature and humidity data acquisition circuit
3.2 KM-NODE433 节点模块简介
KM-NODE 433 节点模块的组成如图3所示，主要由微控制单元和无线收发单元构成。处理器选用的是MSP430F2132，无线收发芯片选用的是CC1100，模块体积很小，无线传输频段为433MHZ，在空旷的条件下传输距离在80米左右，采用3.3v供电，具有低功耗优点[4]。
图3 KM-NODE 433 节点模块的组成
Fig.3 the composition of the node module of km-node 433
3.3 GSM通信模块设计
GSM通信模块主要由SIM900A 芯片、网络信号灯、串口接口、SIM卡电路、Sink节点（汇聚集点）和供电电路组成[5]。组成框图如图4所示。
图4 GSM通信模块组成
Fig.4 the composition of GSM communication module
GSM通信模块主要是用短信方式来发送信息数据，将系统与移动通信相连接，可以实现数据不限距离的传输，在很大程度上解决了传输距离的问题。Sink节点主要是对个采集节点发送来的数据进行综合处理，一般计算量比中继节点和采集节点大[6]。GSM模块向终端发送温湿度数据信息是通过AT命令来实现。
3.4 监测模块
为了不同用户监测的需要，系统的监测系统有两种：一种是手持式监测界面，如图5所示，即在具有要求系统的手机系统中嵌入专门的监测软件来实现信息的接收和监测；另一种是终端计算机监测界面，如图6所示，串口进行通信[7]，终端用户可以在计算机上查看和监测观测点的参数信息。手持式监测效果和计算机监测界面如图4-4所示。手持终端的监测程序是结合数据库知识用JAVA编写的，终端计算机监测界面用VB设计，两者都可以实现数据信息的监测并通过图形显示各个监测区域的监测信息。
图5 手持式监测界面
Fig.5 hand-held monitoring interface
图6 计算机监测界面
Fig.6 Computer monitoring interface
4 系统的仿真测试
4.1仿真测试所需设备
所需设备、仪器和材料如下：
前端温湿度采集模块；KM-NODE 433 节点模块；GSM通信模块；串口连接线；装有专门编写设计的VB温湿度监测界面的PC机一台；手持式监测终端一个；各模块的供电电源。
4.2仿真测试的过程的示意图
1.手持终端式监测的仿真的实物过程的示意图如图7所示
图7 仿真的实物过程的示意图
Fig.7 schematic diagram of the physical process simulation
因为数据信号在传输过程存在一定的衰减，因此在距离比较远的情况下，为了传输信息的准确性，应该加中继节点，以接力的形式（如图5-1）实现数据的有效传输[5]。接力节点只对数据进行透明传输，不进行处理数据，功耗比较低。系统中数据传输格式为7e+数据长度+数据（7e是字头）。
2．计算机终端监测仿真的显示界面如图8所示
图8 计算机监测终端仿真显示界面
Fig.8 display screen of Computer monitoring terminal emulation
4.3仿真测试结果
系统基本上实现了设计提出的各种功能，在单节点和多节点情况下触摸传感器后监测界面上的温湿度曲线会发生相应的变化，同时显示各监测点的实时数据信息，并可以调用数据库察看历史信息，终端用户发送的控制信息能通过相应的单片机引脚状态来反映。
5 结 论
由于本文中系统是基于无线传感器网络，并结合了无线收发和GSM通信技术，系统能解决环境对象和数据传输距离等问题，并能在一定程度上实现自动控制。系统能实现多节点温湿度的实时无线采集和监测，满足树形、环形和星形节点拓扑结构，在工农业等方面具有广阔的应用前景。系统还具有较强的移植性，只要更换采集节点中的传感器和sink节点中的相应算法就能对其他参量采集监测。目前该系统在园林温湿度监测、大棚温湿度监测上已经得到了应用，具有广阔的应用前景。
参考文献
[1] 曹红苹,蒋云良,缪强.室内无线传感器网络及其应用[J].2006(9): 209-210
[2] AT命令使用手册[M] 南京:徐大江,2009
[3] SHT1X/7X使用手册[M] 深圳: 深圳市世炬科技有限公司,2008
[4] KM NODE-433 节点使用说明[M]南京:吴健,2009
[5] SIM900A硬件设计手册[M] 上海:李刚,2010
[6] 林元乖.ZigBee 无线传感器网络及应用[J].科技信息,2009 (25):399
[7] 李肇庆，韩涛.串型端口技术[M].北京:国防工业出版社 ，2004.1
第5篇：网络监测系统范文
关键词 ZigBee;CC2430;无线传感器网络；瓦斯
中图分类号 TP393.0文献标识码A
Application of wireless sensor networks based on ZigBee in gas monitoring system
SONG Zhiyue（小五）
(School of information and electrical.CUMT,Xuzhou,221008)
【Abstract 】 In order to improve the mine gas detection system security and stability，The wireless communication based on Zigbee technology and wireless sensor networks based on DEEH algorithm.is adopted , sensor node is designed by CC2430 ,to design gas concentration monitoring system . Experimental resluts shows that,the system is completely accorded with demands in gas monitoring system , can reduce accident effectively and personnel casualties .
【Key words】ZigBee ; CC2430；wireless sensor networks; gas
0 引言
近年来，煤矿事故经常发生，造成重大的人员伤亡和巨大的经济损失，其中瓦斯事故就占煤矿事故的70%［1］。因此，设计一种实时有效的井下瓦斯监控系统，非常必要。
ZigBee是一组基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的通信技术。它有自己的无线电标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们之间的通信效率非常高。ZigBee协议栈的网络层和应用层API由ZigBee联盟进行标准化。ZigBee被业界认为是最有可能应用在工业监控、传感器网络、家庭监控、安全系统等领域的无线技术［2］
1 监控系统
1.1 网络结构
传感器网络包括网关，路由节点，移动节点。网关是传感器网络的中心节点，负责整个网络的建立与启动。首先，它要接收来自各个传感器节点采集到的瓦斯浓度的信息，并通过协议转换与互联网连接把接收到的信息传到地面监控中心。其次，它要将监控中心提供的反馈信息传给各个传感器节点。网关一般安装在巷口等地方。路由节点主要用于接收各个移动节点的数据。路由节点一般安装在巷道的拐弯处或直巷道的固定位置，保持无线链路的畅通和传感器网络的强壮性。移动节点点主要用于每个作业人员或作业机器所处位置的监测,可以安装在煤矿工人的矿灯上。
由于瓦斯传感器网络具有拓扑动态变化、数据转发多跳，能量有限的特点,为了保障网络的畅通和节约能量消耗,必须合理设计网络体系结构。考虑现在具有代表性的MESH(网格网)的体系结构,以及在节点数多的大规模传感器网络中,我们采用一种动态的，能量有效的层次分簇算法（DEEH）[3]。
整个网络由遍布于监测区的若干无线瓦斯检测节点组成,在簇树网络中,绝大多数设备是RFD设备,而RFD设备总是作为簇树的叶设备连接到网络中。任意一个FFD都可以充当RFD协调器或者网络协调器,为其他设备提供同步信息。系统将在一定区域内的节点分为一个传感器群,群内节点通过分簇算法选举产生。通信时群内每个节点将瓦斯传感器感知的信息传送给路由节点,路由节点间通过一定的路由选择机制在由路由节点组成的网络中选择合适的路径后,通过相邻路由节点将信息发送给路径上的其它路由节点,经过若干路由节点的转发,传送到网关。监控系统的总体结构如图1所示:
图1 监控系统的总体结构
Fig1. general structure of monitoring system
1.2 硬件设计
ZigBee无线传感器节点是无线传感网络的重要组成部分。一般而言，传感节点由传感器模块、无线通信模块、单片机和能量供应模块组成。如图2所示：图2 传感器节点
Fig2.Sensor node
传感器节点的主体结构是单片机和无线通信模块，因此，该主体结构采用了TI/Chipcon公司的用于2.4GHz IEEE 802.15.4/ZigBee的片上系统解决方案CC2430芯片，它整合了业界领先的2.4 GHz IEEE 802.15.4/ZigBee RF收发机CC2420以及工业标准的增强型8051MCU的卓越性能，还包括了8KB的SARM，大容量闪存以及许多其他的强大的设备。
CC2430芯片具有如下主要特性:
（1） 优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性;
（2） 在休眠模式时仅0.9微米的流耗，外部的中断或RTC能唤醒系统，在待机模式时少于0.6微安的流耗，外部的中断能唤醒系统；
（3） 较宽的电压范围（2.0~3.6v）；
（4） 硬件支持CSMA/CA功能；
（5） 数字化的RSSI／LQI支持和强大的DMA功能；
（6） 集成了14位模数转换的ADC；
（7） 带有2个强大的支持几组协议的USART，以及1个符合IEEE802．15．4规范的MAC计时器，1个常规的16位计时器和两个8位计时器；
（8） 强大和灵活的开发工具［4］。
第6篇：网络监测系统范文
关键词：树莓派；工业无线网络；无线网络信息监测；系统设计研发；系统集成
烟草商业单位物流分拣和手持射频枪扫码打码环节是物流生产的重要环节，该环节中需要通过无线通信设备完成与总控中心的的信息交换。由于市场上使用较广的商用无线WIFI（如无线办公网络）通讯协议安全隐患日益增高，存在攻击行为、无线网络信道干扰的可能性，如无线环境下的物流激光制导小车AGV（Automated Guided Vehicle）中央控制系统完全依靠无线网络完成对AGV的交通管理功能，如果无线网络间存在干扰或者出现假冒生产接入服务集标识SSID（Service Set Identifier），会造成AGV无法实时接收到上位机的指令，从而导致停车撞车的危险发生。为解决此问题，本文设计实现了一套适用于烟草物流配送中心高架库环境下进行空中WIFI信号数据实时监测，定位各类异常行为进行及时预警的监测系统。该系统解决了传统工业无线网络信号不易采集格式化分析的技术难题，将自动基线分析与阈值分析方法引入到信号分析研判，同时将内存数据库与最新版树莓派2设备作为系统的系统和数据分析的承载平台，解决了系统在高架库环境下的易用性和稳定性。
1.系统架构
为了实现对于高架库为代表的无线WIFI通讯环境有效监测，在系统设计中采用开源技术软件作为基础技术支撑，通过前期的现场调研建立了物流环节关键场景的高架库AGV工作环境下的标准数据分析整理，并依据采样数据建立了生产网络中通过还原数据包对应到工业控制生产过程中各类异常行为分析模型。其具体设计步骤为：（1）通过多次现场数据采样建立无线通讯，还原通讯行为中的生产动作，建立基线与异常分析匹配模型，设计实现WIFI全频道通讯扫描技术实现有效的无线数据通讯和实时监测。（2）通过标准企业接口，将系统告警信息与企业已有运维管控系统实现对接，实现系统间的紧密集成。（3）构成可以支持高架库安全生产运行监控的信息子系统。
1.1高架库无线环境对于安全监测的需求
某烟草物流配送中心面积约2万平方米，其中高架库现场车间面积约为3800平方米，已经完整实现物流AGV小车的在区域内自动行走工作，通过无线网络监控中心实时读取物流AGV小车的运行状态，及时读取到小车的故障和报警，并针对不同的状况控制物流AGV小车的具体动作。传统有线网络的网管监测软件已经应用成熟，但是对于无线网络环境下的通讯分析专业化软件相对减少，尤其是可以长时间持续监测工作的系统同时具备特定环境感知分析的系统，市场上更是难以寻觅成熟产品。随着工业网络安全风险形势愈加严峻，通过无线网络进行信息化管理的规模越来越大，有效填补无线网络监测分析预警，持续改善无线网络通讯质量，推进业务生产信息化精益管理，已经成为烟草商业单位的迫切需求，树莓派上运行的LINUX系统对于无线网络监测本身具有天然良好支撑特性，为设计开发一套可以高效智能的无线网络监测系统提供了较为理想的实现方案。
为充分满足烟草商业物流高架库现场工作环境需要，本文设计出一套在高架库环境下可以进行无线通讯数据持续监测的预警系统，通过该系统可以切实加强高架库环境下各类异常行为的分析感知。系统设计基本思路是：以异常行为分析模式库为核心，引入嵌入式系统开发实现全频道扫频采集分析，充分利用双数据库（内存实时数据库和关系型数据库）支撑高效分析实时数据，搭建高架库环境下无线数据的全频道扫描安全监测系统，实现对无线数据通信进行数据捕获，将数据进行本地格式化后并快速分析，通过提前预设监测黑、白名单、监测阈值和告警规则设置对可能出现的各类异常行为进行及时预警。
1.2整体架构
为了使系统架构较好的适应无线通讯网络信息分析的扩展性和集成性要求，系统体系结构采用B/s架构，分成了无线采集端、分析引擎端和集成监控展示端，同时后台配置有统一的监测分析策略库进行支撑（见图1）。数据采集端完成生产环境下的无线信号采集，无线监测分析引擎作为系统核心实现数据采集、实时格式化分析、关联分析和告警等关键功能，集中的监控展示提供了良好的人机交互界面，为一线生产车间运维人员提供了从实时监测到告警研判分析的处置界面。统一监测分析策略库则存储各类分析场景库和监测阈值信息，是系统关键的智能处置大脑核心。
2.技术实现
2.1高架库环境无线网络数据采集
生产环境的无线数据高效捕获是系统的核心能力，其难点在于目前市场没有相似成熟产品技术可以直接应用，对于无线通讯标准13个频道的轮询分析也无单无线网卡的实现技术方案。在本系统的设计研发中系统的无线数据采集工作借助于嵌入式LINUX平台，通过修改对应网卡LINUX驱动程序，在系统内核中增加并实现对无线网络数据捕获支持功能，在烟草物流高架库的工业网络环境工作频道一般为1-611三个频道，高架库内部署了3台工业无线AP进行通讯数据漫游。
无线局域网中所有的数据包均在空中传输，每个数据包中都包含应该接收该数据包的主机的MAC地址。在正常工作模式下，工作在链路层的网卡驱动程序根据该地址进行相应的处理，如果不是自己网卡的MAC地址，也不是广播地址，不论数据包中MAC地址是什么，网卡驱动程序直接抛弃，不向上层提交。但如果将无线网卡设为监听模式，主机上的处理程序就可以得到发往其他机器的数据包。
为了实现工业无线网路信号的捕获，系统设计自主实现了无线网络封包分析软件，在嵌入式设备工作环境下可以高效率的实现对于无线网络通讯数据的捕获和格式化分析。网络封包分析软件的功能是撷取网络封包，并尽可能显示出最为详细的网络封包资料。
2.2监测过程建模分析
采集到工业控制系统的网络流量数据后，系统会针对工业控制系统的重要应用协议进行分析和内容还原，尤其是针对PLC或者通信服务器与控制中心进行通信的OPC，S7，Profinet三种协议进行实时同步分析和内容还原，研判还原内容中异常指令和指令序列异常等情况。
系统将实时监测的工业无线网络通讯信息数据自动格式化为来源和目的MAC、IP地址，并将协议类型、信号强度、数据包长度、通讯内容摘要信息等自动格式化。在系统设计过程中，通过对高架库生产环境中的WIFI数据进行了大量采集，并对WIFI数据的通讯协议和数据包长度大小进行了详细分析，最终采用从数据包大小、协议类型、协议动作、MAC或IP地址情况，设置黑白名单监测、阈值监测、威胁行为监测等机制，在数据实时采集过程中直接指定相关的监测阈值。
高架库工业无线网络在周围环境中信号量较大，一般独立的高架库在每分钟可以捕获5-15万个无线数据通讯包，这些数据包要在高速环境下完成数据甄别、去重、关联分析和模式匹配，同时数据本身又是明显的价值密度低数据，没有长时间保存的工作需求，传统企业关系型数据库无法适应其特殊的应用场景。
本系统设计引入的内存数据库是SQLite，sQLite是小型的C程序库，实现了独立可嵌入式，零配置的SOL数据库引擎。因为SQLite数据库几乎不需要管理，因此对于无人值守运行的嵌入式设备是一个非常好的选择。将前端在物流生产现场环境中捕获到的WIFI数据信号实时高速保存进入内存模式的SQLite数据库，同时利用内存数据库比传统数据库快出将近50倍的处理速度，实现系统的快速匹配分析和计算。
除了内存数据库外，系统里还设计一套传统关系型数据库，通过双数据库实现实时捕获数据在内存数据库中完成格式化和模式匹配功能，所有的告警数据、分析规则统一存放在后台的关系型数据库中。两套数据库搭配使用，使得系统具备了在扫频工作中即使持续监听2.4GHZ的14个通讯无线频道的业务数据，依然可以保持极高的捕获分析效率和监测告警命中能力。
2.3系统与嵌入式集成
考虑到物流中心现场生产环境特性，系统设计没有采用传统标准X86I控机作为运行平台，采用了2015年最新的树莓派2，其搭载了博通BCM2836处理器，内有4个Cortex-A7架构核心，主频900MHz，性能较强。采用树莓派作为嵌入式工业硬件平台，相比较大型服务器，台式Pc或者笔记本电脑的现场实现方案具有以下特点：（1）采用树莓派架构的嵌入式工业电脑可以最大程度保证系统的平稳运行；（2）其专机专用和即插即用的工作模式减少外部干扰同时也减少系统部署实施的难度；（3）树莓派提供Y4个外置usB接口可以直接外接无线网卡和高增益天线，配置的网络接口则可以直接联入物流中心生产网将监测到的数据回传到物流中心后台的统一信息管理系统，并与短信告警平台实现互联；（4）其硬件平台价格低廉。
3.应用效果
在该物流配送中心高架库进行了无线网络安全监测系统建设试点后，形成了配套的物流AQV小车通讯行为基础库。工业无线网络安全监测系统基于嵌入式和LINUX系统开发设计，最终实现的软硬件一体化设备只有手掌大小，4台设备组合工作可以实现近万平米的高架库车间无线网络信号的监听分析，便于各类工业无线网络生产环境的实施部署，集成化程度高，设备实现了即插即用、无特殊维护。通过内核程序调用脚本实现了单块无线网卡对全频道WIFI信号的实时扫频及数据捕获，捕获的WIFI数据包格式化后进入高速内存数据库进行分析研判，并将现场告警实时发出。通过无线网络安全监测系统的建设，对近万平米物流配送中心的无线网络进行了持续有效的监测预警管理，解决了物流配送中心对于无线数据通讯的监控手段的缺失，具备了及时发现和定位各类工业无线生产网络通讯异常事件的能力。
第7篇：网络监测系统范文
摘要:微电子技术、无线通信技术和传感器技术的进步,推动了无线传感器网络的快速发展。无线传感器网络在农业中尤其是在农作物信息检测中的应用是将智能化、自动化应用于农业中的最好手段之一。运用无线传感器网络在农业生态大棚中进行信息采集和监测,从低功耗的角度出发,对传感器节点硬件进行了设计,以实现对农业生态大棚的智能监控。
关键词:无线传感网络;农业大棚;信息监测;传感器节点;低功耗
中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)28-7868-02
Application of Wireless Sensor Networks in Monitoring System of Agriculture Greenhouse
LAN Rui-li, LIU Cheng-an, MAO Gen-yong
(College of Computer Science and Technology, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621002, China)
Abstract: With the development and advance of microelectronic technology, wireless communication technology and sensor technology, the wireless sensor network (WSN) has been developed rapidly. One of best ways to communicate the agriculture specially the information of the environment of crop with intelligentialization and automatization is the technology of wireless sensor network. Using wireless sensor network for information collecting and monitoring in the agro-ecological greenhouse, this paper designs the hardware of sensor nodes from the perspective of low energy consumption, in order to monitor the greenhouse intelligently.
Key words: wireless sensor network; agricultural greenhouse; information monitoring; sensor node; low-power
农作物的生长受到自然条件的影响,如光照强度、温度和湿度等。随着计算机技术和无线网络技术的迅猛发展,用信息技术改造农业不仅是可能的而且是必要的。研究表明,现代智能型农业大棚监测系统是田间管理的有效手段和工具,它可提高操作的准确性,有利于对温室的科学管理,降低对操作者本身素质的要求。除了能大大减少劳动量,更重要的是它能准确、按需、实时地给作物自动补充所需的温度,湿度以及其他所需养份,以提高产量、质量。然而,现代无线传感器网络在我国农业中的使用并不多见,与发达国家相比,有较大的差距,还基本停留在人工操作上,这不能与现代化农业向优化、高效化方向发展要求同步。
作为一个农业大国,中国研究自己的先进的低成本、低功耗,使用维护方便、系统功能强的无线传感系统是一项极有意义的工作。
1 无线传感网络
无线传感器网络(WSN:Wireless Sensor Network)是由多个节点组成的面向任务的无线网络,是一种无基础设施的网络。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种领域技术,能协作地进行实时监测、感知和采集节点部署区域的各种环境或监测对象的信息(如光强、温度、湿度、噪音和有害气体浓度等物理现象),并对这些数据进行处理,获得详尽而准确的信息,通过无线网络最终发送给观察者。
2 传感器节点
传感器节点是传感器网络中最重要组成部分,由于应用的范围不同,传感器节点也略有不同,但基本单元的组成是一致的,有传感器模块(传感器以及相关信号调理和数模转换等)、处理器模块(CUP、嵌入式操作系统、存储器)、通信模块以及能量供应模块,如图1所示。
传感器模块由不同类型的传感芯片组成,负责采集温度、湿度、光照度等参数和数据的模数转换。处理器模块负责控制整个传感器节点的操作,存储和处理从它自身采集来的数据以及其他节点发送来的二进制信息。无线通信模块负责与其他的节点进行通信,交换控制信息和收发数据。能量供应模块部分主要给传感器模块,处理器模块,无线通信模块供电。
2.1 处理器模块
由于传器结点使用电池供电而且必须长期在野外工作,所以在选处理器模块时低功耗是一个非常重要的技术指标。ATMEL公司AVR系列的ATmegal28处理器芯片,该芯片基于AVR内核,采用RISC结构,外形小,是一款低功耗的CMOS的8位单片机,运行速度快。ATmegal28的工作电压是3.3V,功耗很低,在正常工作模式下,最大耗电为5mA,空闲模式最大耗电为2mA。这些特点使得其非常适合。
2.2 无线通信模块
无线通信模块中,选用了Chipcon公司的CC2430射频收发器。它符合 IEEE802.15.4 标准,能实现ZigBee协议的物理层PHY及媒体访问控制器MAC层,同时具有低耗电,在休眠模式时仅0.9μA的流耗,250kbps传输速率,快速唤醒时间30nm,CSMA-CA通道状态侦测等特性。CC2430只需极少外部元器件,性能稳定且功耗极低。
2.3 传感器模块
本文所选取的监测对象为温度、湿度和光照强度。温度和湿度传感器选用瑞士 Sensirion公司的SHT 15温湿一体数字传感器,它采用了特有的工业化CMOS技术确保了极高的可靠性和卓越的长期稳定性。能够以最低2.4V的电压工作,且功耗小于1μW,传感器的接口方式为两线数字式,可与微控制器直接相连,简化了电路,其封装为SMD贴片,能够有效减小PCB的面积,还可浸没测量。
在测量太阳光辐照度部分,选用TI的TSL230芯片。TSL230是一种智能光电转换传感器,它主要由多晶硅光电二极管和单片CMOS电流频率集成转换器构成。芯片把一定光谱的光转换成电流,再由电流/频率转换器转换成相应的脉冲频率。输出方波或者三角波的频率完全由光照幅度决定,分辨率极高,可以直接与微控制器连接。
2.4 能量供应模块
传感器结点采用两节5号电池供电,能耗是无线传感器最重要的资源,电池能够提供 2.2Ah的能量,经过升压DC/DC芯片NCP1402转换到3.3V和5V,电池使用效率可达85%。根据需要切换高低频率,单片机的低功耗模式,可改变工作电压,同时采用模拟开关 ISL43111来控制各个传感器的供电,在不需要采集数据时关闭电源以进一步降低功耗。
3 系统结构
如图2所示,无线传感网络的节点可任意散落在被检测区域内,以自组织形式构成网络,各节点位置可通过GPS定位或节点自身定位算法得到。簇由网络中相邻的节点组成,簇中每个节点将采集的数据传送给簇头,由簇头经过数据融合后再将压缩得到的数据发送给汇聚节点。簇的形成和簇头的选择由网络中采用的路由协议实现。汇聚节点其实就是网关,直接与Internet或通信卫星相连,各簇头通过“多跳”路由方式把融合后得到的数据传送到汇聚节点,汇聚节点再利用Internet或通信卫星实现中央计算机与传感器之间的通信。中央计算机是整个网络的管理中心,主要将采集的数据进行综合计算得到所需要的信息,并能够对各传感器节点进行管理。
4 结束语
传感器网络被认为是影响人类未来生活的重要技术之一,为人们提供了一种全新的获取信息、处理信息的途径。本文将无线传器网络技术应用于农业生态大棚监测,利用无线传感器网络对农作物现场信息进行采集,完成了传感器结点硬件设计。随着科技的进步和成本的降低,无线传感器网络技术在农业生态大棚的监测的应用将产生重大的经济和社会效益。
参考文献:
[1] 孙利民,李建中,陈渝,等.无线传感器网络[M.北京:清华大学出版社,2005.
[2] 张平.无线传感器网络的体系结构[J].中兴通讯技术,2005.2(4): 32-35.
[3] 崔莉, 鞠海玲,苗勇,等.无线传感器网络研究进展[J].计算机研究与发展,2005,429(1):163-174.
[4] 包长春,石瑞珍,马玉泉,等.基于ZigBee技术的农业设施测控系统的设计[J].农业工程学报,2007, 23(8):160-164.
第8篇：网络监测系统范文
【关键词】农田环境信息监测 GPRS 无线传感器
1 农田环境信息监测系统的简要介绍
在应用农田环境信息监测系统的时候，能够有效的实现农田种植的精准性，将复杂的农田系统与信息技术结合在一起，以最低的投入实现高效的农田种植，同时还可以实现农田环境的最高利用，利用各类的农业资源获取最好的经济效益以及环境效益。
在农田种植的过程中，农田的覆盖面积普遍较大，种植的环境相对较差，导致在农田种植的过程中就无法广阔的开辟农田信息的获取途径，并且在无形之中导致了农田种植信息采集的高成本，对农田耕作造成较大的影响，在这一问题的影响下，使用无线传感网络可以开辟一个全新的信息获取以及无线通信的平台，借此来实现各类农田环境信息的采集以及收集。
在应用无线网络GPS/GSM技术实现远距离通信的时候工作效率较高，但是也村子着网络延时的问题，只是适用于农田数据传输量较小的情况，并且在实施农业信息系统的时候要求实时性较低，但是在应用ZigBee无线传感网络数据传输的时候可以实现长距离、大范围的布置传感器节点，借此来对农田种植中的各种信息，例如：土地PH值、空气温湿度、光照强度以及土壤温湿度等等进行短距离以及长距离的通信，逐渐将数据采集广泛的应用在农业控制领域中，不断的提高农田的收成率。
2 在农田检测系统应用ZigBee无线传感器的设计原理以及设计结构
农田检测系统呢主要是由ZigBee无线传感器、嵌入GPRS的ARM网关以及上位机软件构成，其中ZigBee无线传感器位于核心地位，控制农田中设置的多个测量土壤PH值传感器、空气温湿度传感器、光照传感器以及土壤温湿度传感器等等，这样可以将农田中有关种植的信息数据采集、数据处理、数据存储，并向协调器传递数据信息，在农田信息监测系统中，ARM网关集成了ZigBee无线传感器和GPRS模块，借助协调器实现了微型传感器的节点的采集，并借助网关实现与网络系统中各个节点之间的信息交互，同时将数据分享到远程监控中心。
上位机软件以及服务器可以从ARM网关中接收到各类型的信息，并对所接收的信息进行数据解析、处理、查询、统计以及查询，同时还可以将各类型的数据制作成图表，并通过向各个传感器节点传输控制命令来实现对各类型的传感器进行参数设置，使得每一个农田检测系统的使用者可以在任何时间地点都登陆服务器获取想要的服务，也就是在线的实现对农田监测信息系统中存储的信息并进行远程的参数设置。
3 农田监测系统的硬件结构设计
3.1 针对微型传感器节点的设计
微型传感器在农田信息检测系统中主要负责农田环境信息的采集，并将获得的信息转化为数字信号，进行下一步的传递与处理。在设计微型传感器节点结构设计的时候，必备的设备就是传感器、信号调理电路、A/D转换器、微型处理器、射频通信以及电源模块，在必备设备的基础上，针对微型处理器的不同应用用途（例如：土壤PH值、空气温湿度、光照强度以及土壤温湿度等等）实现进一步的微型处理器的结构完善，在结合实际用途的过程中，对微型处理器的能量消耗、测量范围以及精度等基本使用属性进行完善。
有效的处理好微型处理器结构的之后，在农田监测系统运作的过程中就能够在各个节点之间实现相互协作完成对农田环境信息的全方位手机，并将收集到的所有数据汇集到无线传感器的网络协调器中。
3.2 ARM网关的结构设计
在进行ARM网关硬件结构设计的时候，必要的结构设备就是ZigBee协调器、GPRS模块以及ARM控制器这三部分，并且ZigBee协调器是其中最核心的部位，并在协调器的部分设置一定数量的接口，最常用的接口就是串口以及通用的IO接口，总体看来，微型处理器与ARM网关硬件结构在一定程度上具有相同性，但是在软件系统的应用上存在一定的差异，其中GPRS模块结构选择的是集成的SIM300模块，内部应用的是TCP/IP协议，在运转的过程中支持AT指令的运行，而ARM控制器的主要功能就是协调ZigBee协调器以及GPRS/GSM实现了信息之间的交互以及处理，同时利用串行口以及存储器实现更多功能模块的接入。
4 农田环境监测系统的软件设计
4.1 ZigBee网络数据采集以及传输程序的设计
微型传感器采用的数据采集方式是在ZigBee 2010 PRO协议栈的基础上完成的，一旦完成了ZigBee网站之后，微型处理器能够通过各个节点对农田环境信息数据机进行周期性的收集，在每次信息收集完成之后，就会自动的进入到休眠的模式，这样可以降低长时间运转的能量消耗，降低了农田环境监测系统的运转成本，在数据收集完成之后，将所有搜集到的数据进行整体打包，通过树形拖布结构将数据包发送到ZigBee网站中。
4.2 上位机软件设计
在进行上位机软件设计的时候，是在Windows操作系统以及Qt应用开发框架的环境内实现的，上位机软件的主要功能包括了数据管理以及远程信息监控。
在进行数据管理模块设计的时候，应当合理的兼顾数据接收、解析以及存储处理等功能，其中，关于数据接收功能设计的时候采用的技术是Socket技术，并在服务器端口的辅助下将所收集到的数据传输到数据库中，同时还要使用数据帧协议进行解释。
而在进行信息检测模块设计的时候，要兼顾数据显示、信息查询以及图标自动生成的功能，这样能够提高农田环境监测系统用户对于环境信息的浏览以及查询服务的质量。
参考文献
[1]熊攀.基于ZigBee和GPRS的无线环境监测系统[D].湖北大学，2014.
[2]刘坚，陶正苏，陈德富，等.基于GPRS的环境监测系统的设计[J].自动化仪表，2009，30（2）：30-32.
作者单位
第9篇：网络监测系统范文
关键词：ZigBee CC2530 无线传感器网络 环境监测 GPRS
中图分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）10-0146-02
仓库作为物资供应体系的一个重要组成部分，承担着物资的存储、管理和调配的任务，仓库中的物资要保证数量，品质和安全，要做到防潮，防火，防盗等等，对仓库环境参数的监测显得尤为重要，目前，很多仓库的环境监测现状是使用人工监测，方法落后，或者使用有线监测方式，布置方式不灵活，还有不能实现无线远程监测等等，仓库的智能化监测是网络通信技术在现代工业生产中的应用，通过使用ZigBee无线传感器网络对仓库环境进行实时的监测，提供准确的实时数据，及时准确的掌握仓库的环境条件，为物资的存储提供有力的数据支持。
本文设计了一个基于ZigBee无线传感器网络的仓库环境监测系统，通过ZigBee无线传感器网络对仓库的温度、湿度、虫害、火灾等参数进行采集，通过GPRS无线网络远程传输到机房服务器，然后对采集的数据集中分析和处理，及时掌握仓库的环境参数，对异常情况作出及时的应对措施，以便减少损失、节约开支和提高生产效益。
1、无线传感器网络
1.1 无线传感器网络概述
无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的具有计算和通信能力的微型传感器节点组成，通过无线通信的方式形成一个多跳的自组织的网络系统[1]，其作用是利用传感器节点来监测节点周围的环境，收集监测数据通过无线收发装置将数据以多跳的方式发送给汇聚节点（Sink节点），然后由汇聚节点通过有线或无线方式接入网络，将监测数据传送给客户端，综上所述，无线传感器网络通过大量传感器节点分工协作的方式实时感知、采集数据，并由无线网络处理感知对象的数据，并且传输给使用者[2]。
1.2 ZigBee无线通信技术
ZigBee是一种近距离、低功耗、低速率的无线通信技术，基于IEEE802.15.4协议标准。通过ZigBee通信模块可进行无线通信，ZigBee的特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低速率、低成本[3]。ZigBee无线传输距离室内为30～50m，室外可达到100m，ZigBee的工作频率有三种：全球2.4GHz、美国915MHz和欧洲868MHz，通信速率在2.4GHz的时候为250kbps，在915MHz时为40kbps，在868MHz时为20kbps。完整的ZigBee协议栈自上而下分为应用层、应用汇聚层、网络层、数据链路层、物理层。ZigBee网络的拓扑结构有星形、网状和混合状，这三种拓扑结构可以组成多种网络。
2、系统的总体设计
本系统结构图如图1所示，系统通过监测节点监测仓库各种环境参数，温度，湿度，紫外线，火焰，烟雾等，通过汇聚节点传输到GPRS无线通信网络，然后GPRS模块将数据由RS232串口传输到机房服务器，通过服务器软件分析处理，便于及早发现仓库中异常情况并作出及时的处理。
3、系统的硬件设计
3.1 传感器节点硬件设计
传感器节点是传感器网络的基本单元，传感器节点除了具有一般传感器的感知能力之外，还具有数据处理和数据无线传输能力，可以感知环境参数、处理并进行无线通信。传感器节点的硬件一般包含感知模块、处理器模块、无线通信模块和电源管理模块[4]，本系统设计的传感器节点结构如图2所示。
传感器节点的感知模块采用的传感器如下：（1）温度、湿度传感器：采用瑞士Sensirion公司研制的SHT11型智能化温湿度传感器，它采用专利技术（COMS和传感器技术的融合），外形尺寸仅为7.5mm×5mm×2.5mm。SHT11具有二线串行接口的单片全校准数字式新型相对湿度和温度传感器，可用来测量相对湿度、温度和露点等参数；（2）火焰传感器：采用火焰传感器R2868来发现仓库中的火焰，在火星产生的瞬间可以准确地发现，并发出警报；（3）烟雾传感器：采用烟雾传感器HIS07来及时发现烟雾，杜绝火灾隐患。
传感器节点的处理器模块采用CC2530芯片，CC2530支持IEEE 802.15.4标准/ZigBee/ZigBee RF4CE[5]，拥有快闪记忆体256个字节，CC2530结合了一个完全集成的，高性能的RF收发器与一个8051微处理器，8kB的RAM，32/64/128/256 KB闪存，以及其他强大的支持功能和外设。较CC2430相比，CC2530在发射功率、链路预算、射频噪声抑制能力、低功耗以及ESD防护能力等方便都有较大的提升。
为节省电能，监测点每2分钟采集一次数据，并将数据通过无线传感器网络传送给族头节点，然后传送给汇聚节点。
3.2 汇聚节点硬件设计
汇聚节点（Sink节点）相当于网关，处于传感器节点的上层，汇聚节点具有数据的存储、处理和传输等功能，汇聚节点接收传感器节点的数据，并且连接无线传感器网络与互联网、移动通信网等外部网络，完成协议转换、网络节点配置等功能[6][7]，本系统中汇聚节点接收传感器节点的数据，并通过接口将数据传输给GPRS模块-西门子MC75i，西门子MC75i将数据通过GPRS无线网络传输给机房服务器。汇聚节点结构图如图3所示。
3.3 GPRS无线传输模块
系统中选择GPRS作为长距离传输方式，即系统中汇聚节点与机房服务器之间采用GPRS无线传输方式，汇聚节点的GPRS模块通过GPRS无线网络，将仓库监测数据传输到监控中心机房的GPRS模块，监控中心机房的GPRS模块将数据通过串口将数据传输给机房服务器。GPRS具有覆盖范围广、可靠性高、实时性强、成本低、功耗小等特点。本系统GPRS无线传输模块采用西门子MC75i模块，MC75i的特点为：1.支持850、900、1800和1900MHZ四种频率；2.GPRS multi-slot class 12；3.E-GPRS下行速率可达460Kbit/sec；4.AT指令Hayes GSM 07.05及GSM 07.07。
4、系统的软件设计
本系统用VB6.0开发，管理员可以通过管理软件实时监测到仓库的各种数据，将数据填入数据库，譬如温湿度、烟雾值等等，当系统读取到的传感器数据超过设定的安全值时，系统发出报警信号，以温湿度监测为例，系统的流程如图4所示。
5、结语
通过采用无线传感器网络的仓库环境监测，并使用GPRS实现无线远传，达到了仓库的实时的数据采集，方便的部署以及远程监控的智能化监测，具有良好的应用推广价值。
参考文献
[1] 孙旭光，高方平，陈丹琪等.基于无线传感器网络的防盗监测系统设计[J].传感器与微系统，2009，28（10）：67-69.
[2] 饶云华，代莉，赵存成等.基于无线传感器网络的环境监测系统[J].武汉大学学报，2006，52（03）：52-54.
[3] 梁光胜，刘丹娟，郝福珍.基于CC2430的ZigBee无线网络节点设计[J].电子设计工程，2010，18（02）：16-18.
[4] 王军，陈磊，张莉莉.基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现[J].洛阳师范学院学报，2010，29（05）：52-54.
[5] 章伟聪， 俞新武， 李忠成.基于CC2530及ZigBee协议栈设计无线网络传感器节点[J].计算机系统应用，2011，20（07）：184-187.
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