1、 摘要 空氣品質(zhì)對(duì)人的影響至關(guān)重要，利用傳感器檢測(cè)空氣質(zhì)量是當(dāng)今流行的一種方法，本文介紹了傳感器在空氣質(zhì)量檢測(cè)方面的原理應(yīng)用及監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用無(wú)線線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)據(jù)的采集與發(fā)發(fā)送。無(wú)線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)是是由部署在監(jiān)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大大量的廉價(jià)微微型傳感器節(jié)節(jié)點(diǎn)組成，通通過(guò)無(wú)線通信信方式形成一一個(gè)多跳的自自組織的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)系統(tǒng)，其目目的是協(xié)作地地感知、采集集和處理網(wǎng)絡(luò)絡(luò)覆蓋區(qū)域中中感知對(duì)象的的信息，并發(fā)發(fā)送給觀察者者。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用用CC24330無(wú)線通信信模塊、溫濕濕度傳感器DDHT90、空空氣質(zhì)量傳感感器QS-001、電源模模塊構(gòu)建無(wú)線線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，通過(guò)RSS232串串口和監(jiān)控中中

2、心通信，使使用軟件開(kāi)發(fā)發(fā)平臺(tái)IARR Embeedded Workbbench開(kāi)開(kāi)發(fā)ZigBBee協(xié)議棧棧，基于ZiigBee的的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技技術(shù)以低功耗耗、低成本、低低復(fù)雜度等特特點(diǎn)受到越來(lái)來(lái)越多企業(yè)和和個(gè)人的青睞睞。空氣質(zhì)量量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特特別適合于數(shù)數(shù)據(jù)吞吐量小小、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)設(shè)投資少、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全要求求較高、不便便頻繁更換電電池或充電的的場(chǎng)合。預(yù)計(jì)計(jì)將在消費(fèi)類類電子設(shè)備、家家庭智能化、工工控、醫(yī)用設(shè)設(shè)備控制、農(nóng)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化等等領(lǐng)域獲得廣廣泛應(yīng)用,利利用ZigBBee技術(shù)完完成傳感器節(jié)節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用程程序，最終能能夠?qū)崿F(xiàn)空氣氣質(zhì)量的監(jiān)測(cè)測(cè)。關(guān)鍵字：無(wú)線傳傳感器；ccc2430；DTH900；z

3、igbbee技術(shù)；空氣質(zhì)量檢檢測(cè)ABSTRACCTAir quaality impacct on peoplle is very imporrtant, usinng sennsors to deetect air qqualitty is now aa popuular mmethodd, thiis papper inntroduuces tthe seensor in aiir quaality testiing prrincipple, aanalyzzes thhe advvantagges annd dissadvanntagess of ggas seensor, and gas

4、 ssensorr deveelopmeent trrend aand prospeects. The sysstem uuses wwireleess seensor netwoorks tto achhieve datas colllectioon andd trannsmisssion. Wireleess seensor netwoorks aare coomposeed of a larrge nuumber of loow-cosst miccro-sensoor noddes whhich aare deeployeed in the mmonitooring regioon,

5、uses wirelless commuunicattion mmeans to foorm a multii-hops sellf-orgganiziing neetworkk, with the aim oof perrceptiion, colleectionn and proceessingg of pperceiived ttargett infoormatiion in thhe nettwork coverrage rregionn, and ssend tthem tto obsserverrs.This syystem uses CC24330 wirrelesss comm

6、municaation modulle ,tempperatuure annd hummidityy senssor DHHT90, air qqualitty sennsor QQS-01,powerr moduule too builld wirrelesss senssor neetworkks, annd usees RS232 sseriall portt to ccommunnicatee withh moniitorinng cennter .Use tthe sooftwarre devvelopmment pplatfoorm IAAR Embbeddedd Workkben

7、chh to ddeveloop ZiggBee pprotoccol sttack. Basedd on tthe ZiigBee wirelless nnetworrking by loow chaaracteeristiics annd so on poower lloss, low ccost, low ccompleexity receiives mmore aand moore maany ennterprrises and iindiviidual favorr.The ZigBeee tecchnoloogy suuits sspeciaally iin thee dataa

8、voluume off goodds hanndled smalll, thee netwwork cconstrructioon invvests few, the nnetworrk seccurityy requuest iis higgh, innconveenientt repllaces the bbatterry or the cchargee situuationn freqquentlly.Thee estiimate in thhe exppense classs elecctroniic insstallaation, the familly inttellecctual

9、iizatioon, thhe labbor wiill coontroll, meddical domaiins annd so on deevice contrrol, aagricuulturaal auttomatiion obbtainss the widesspreadd appllicatiion These can definnitiveely acchievee the purpoose off air qualiity moonitorring.Keywordds:wirrelesss senssor;CC24330;DTH900;ZigBeee tecchnoloogy;

10、air qqualitty tessting 目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc327803014 摘要 PAGEREF _Toc327803014 h I HYPERLINK l _Toc327803015 ABSTRACCT PAGEREF _Toc327803015 h II HYPERLINK l _Toc327803016 1 緒論 PAGEREF _Toc327803016 h 1 HYPERLINK l _Toc327803017 1.1 引言 PAGEREF _Toc327803017 h 1 HYPERLINK l _Toc327803018

11、 1.2 課題背背景和研究意意義 PAGEREF _Toc327803018 h 1 HYPERLINK l _Toc327803019 1.3 無(wú)線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)的的研究進(jìn)展 PAGEREF _Toc327803019 h 2 HYPERLINK l _Toc327803020 1.4 論文的的研究?jī)?nèi)容與與組織結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc327803020 h 4 HYPERLINK l _Toc327803021 2 無(wú)線傳感器器網(wǎng)絡(luò)概述 PAGEREF _Toc327803021 h 6 HYPERLINK l _Toc327803022 2.1 無(wú)線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)簡(jiǎn)介 PAGEREF

12、_Toc327803022 h 6 HYPERLINK l _Toc327803023 2.2 無(wú)線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)體體系結(jié)構(gòu)概述述 PAGEREF _Toc327803023 h 6 HYPERLINK l _Toc327803024 2.3 無(wú)線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)特特點(diǎn) PAGEREF _Toc327803024 h 7 HYPERLINK l _Toc327803025 2.4 無(wú)線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)應(yīng)用 PAGEREF _Toc327803025 h 10 HYPERLINK l _Toc327803026 2.5無(wú)線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)關(guān)鍵技術(shù) PAGEREF _Toc327803026 h 10 HY

13、PERLINK l _Toc327803027 2.6 無(wú)線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)拓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc327803027 h 12 HYPERLINK l _Toc327803028 3 空氣質(zhì)量監(jiān)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc327803028 h 16 HYPERLINK l _Toc327803029 3.1 ZiggBee技術(shù)術(shù) PAGEREF _Toc327803029 h 16 HYPERLINK l _Toc327803030 3.2 系統(tǒng)總總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì) PAGEREF _Toc327803030 h 17 HYPERLINK l _Toc327803031

14、 3.3 傳感器器節(jié)點(diǎn)的硬件件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc327803031 h 19 HYPERLINK l _Toc327803032 3.3.1 節(jié)節(jié)點(diǎn)硬件總體體結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc327803032 h 19 HYPERLINK l _Toc327803033 3.3.2 處處理器和無(wú)線線通信模塊HHFZCC24330EM22 PAGEREF _Toc327803033 h 20 HYPERLINK l _Toc327803034 3.3.2 傳傳感器模塊 PAGEREF _Toc327803034 h 22 HYPERLINK l _Toc327803035 3.4 匯聚

15、節(jié)節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc327803035 h 27 HYPERLINK l _Toc327803036 3.4.1 電電源模塊 PAGEREF _Toc327803036 h 27 HYPERLINK l _Toc327803037 3.4.2 RRS232串口模模塊 PAGEREF _Toc327803037 h 28 HYPERLINK l _Toc327803038 4空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc327803038 h 29 HYPERLINK l _Toc327803039 4.1 ZiggBee協(xié)議議 PAGEREF _Toc32780

16、3039 h 29 HYPERLINK l _Toc327803040 4.2 IARR開(kāi)發(fā)環(huán)境介介紹 PAGEREF _Toc327803040 h 30 HYPERLINK l _Toc327803041 4.3 傳感器器節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc327803041 h 31 HYPERLINK l _Toc327803042 4.4 匯聚節(jié)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc327803042 h 33 HYPERLINK l _Toc327803043 5 系統(tǒng)測(cè)試與與結(jié)果分析 PAGEREF _Toc327803043 h 35 HYPERLINK l _T

17、oc327803044 5.1 測(cè)試方方案 PAGEREF _Toc327803044 h 35 HYPERLINK l _Toc327803045 5.1.1 硬硬件測(cè)試 PAGEREF _Toc327803045 h 35 HYPERLINK l _Toc327803046 5.1.2 溫溫度采集及串串口顯示測(cè)試試 PAGEREF _Toc327803046 h 35 HYPERLINK l _Toc327803047 5.1.3 數(shù)數(shù)據(jù)通信測(cè)試試 PAGEREF _Toc327803047 h 35 HYPERLINK l _Toc327803048 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc3

18、27803048 h 366 HYPERLINK l _Toc327803049 附錄C 部分程程序 PAGEREF _Toc327803049 h 38 HYPERLINK l _Toc327803050 4.2.1原原語(yǔ)概念 PAGEREF _Toc327803050 h 44 HYPERLINK l _Toc327803051 4.2.2建建立新網(wǎng)絡(luò) PAGEREF _Toc327803051 h 44 HYPERLINK l _Toc327803052 4.2.3ZZigBeee設(shè)備加入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)過(guò)程 PAGEREF _Toc327803052 h 451 緒論1.1 引言由于環(huán)境問(wèn)題的的

19、嚴(yán)重性使得得全社會(huì)環(huán)保保意識(shí)的提高高,對(duì)于環(huán)境境信息的需求求也越來(lái)越大大。與傳統(tǒng)的的空氣質(zhì)量監(jiān)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比比，使用傳感感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行行環(huán)境監(jiān)測(cè)具具有如下優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)被監(jiān)測(cè)測(cè)環(huán)境影響小小；傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)采集數(shù)據(jù)據(jù)量大、精度度高；傳感器器節(jié)點(diǎn)還具有有無(wú)線通信能能力，可以使使得節(jié)點(diǎn)協(xié)同同監(jiān)控。無(wú)線線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)常適用于無(wú)無(wú)人監(jiān)守的遠(yuǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，該該文采用無(wú)線線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)來(lái)監(jiān)測(cè)空氣氣質(zhì)量,在城城市內(nèi)選擇一一些監(jiān)測(cè)點(diǎn),放置傳感器器節(jié)點(diǎn)，并通通過(guò)ZigBBee無(wú)線技技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)據(jù),終端工作作人員可以通通過(guò)監(jiān)控中心心對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行管理和和配置、發(fā)布布監(jiān)測(cè)任務(wù)或或是收集回傳傳數(shù)據(jù)。1.2 課題背背景和

20、研究意意義課題背景：當(dāng)今今,人類正面面臨“煤煙污染”、“光化學(xué)煙霧霧污染”之后,又出出現(xiàn)了“室內(nèi)空氣污污染”為主的第三三次環(huán)境污染染1。大量量觸目驚心的的事實(shí)證實(shí),室內(nèi)空氣污污染已成為危危害人類健康康的“隱形殺手”,也成為全全世界各國(guó)共共同關(guān)注的問(wèn)問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì),全球近一一半的人處于于室內(nèi)空氣污污染中,室內(nèi)內(nèi)環(huán)境問(wèn)題對(duì)對(duì)我們來(lái)講，就就顯得尤為重重要。然而對(duì)對(duì)于室內(nèi)環(huán)境境問(wèn)題，我們們又往往忽視視其重要性。但但如今，各種種疾病給我們們敲響了警鐘鐘，再一次提提醒我們，改改善室內(nèi)環(huán)境境，杜絕和防防止室內(nèi)污染染，不僅是為為了提高我們們的生活質(zhì)量量，而且，它它也關(guān)系到身身體健康和生生命安全。自自然環(huán)境有包

21、包括空氣環(huán)境境、聲音環(huán)境境、溫濕環(huán)境境和光環(huán)境2。人工工環(huán)境又分為為綠化環(huán)境、裝裝飾環(huán)境、改改造后的自然然環(huán)境等。我我們通常所提提到的環(huán)境污污染只是提到到空氣環(huán)境污污染，因?yàn)樗鼘?duì)人的危害害最大、最直直接，從而忽忽視了其他環(huán)環(huán)境的利用和和改造。其實(shí)實(shí)，其他的室室內(nèi)環(huán)境污染染一樣對(duì)我們們的生活、學(xué)學(xué)習(xí)、工作、娛娛樂(lè)等等方面面產(chǎn)生了各種種危害和影響響。美國(guó)專家家研究表明，室室內(nèi)空氣的污污染程度要比比室外空氣嚴(yán)嚴(yán)重二至五倍倍，在特殊情情況下可達(dá)1100倍。室室內(nèi)空氣中可可檢測(cè)出5000多種揮發(fā)發(fā)性有機(jī)物，某某些有害氣體體濃度可高出出戶外十倍乃乃至幾十倍，其其中20多種種是致癌物。所所以美國(guó)已將將室內(nèi)

22、空氣污污染歸為危害害公共健康的的5大環(huán)境因因素之一。加加拿大的一個(gè)個(gè)衛(wèi)生組織的的調(diào)查也顯示示，當(dāng)前人們們68的疾疾病都與室內(nèi)內(nèi)空氣污染有有關(guān)室內(nèi)環(huán)境境污染已經(jīng)引引起35.77%的呼吸道道疾病,222%的慢性肺肺病和15%的氣管炎、支支氣管炎和肺肺癌，所以檢檢測(cè)技術(shù)是人人們認(rèn)識(shí)和改改造世界的一一種必不可少少的重要技術(shù)術(shù)手段3。而傳感器器是 HYPERLINK /gongxue/ 科學(xué)實(shí)驗(yàn)和 HYPERLINK /gongxue/ 工業(yè)生產(chǎn)等活活動(dòng)中對(duì)信息息資源的開(kāi)發(fā)發(fā)獲取、傳輸輸與處理的一一種重要工具具，并且在空空氣質(zhì)量檢測(cè)測(cè)方面發(fā)揮重重要作用。研究意義：人類類生存離不開(kāi)開(kāi)空氣，而人人的一生約8

23、80%的時(shí)間間是在室內(nèi)度度過(guò)的，特別別是老、弱、病病、殘、幼、孕孕等體弱者在在室內(nèi)活動(dòng)時(shí)時(shí)間更長(zhǎng)，室室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量量的好壞對(duì)他他們的身心健健康更加重要要。因此加強(qiáng)強(qiáng)室內(nèi)環(huán)境的的監(jiān)測(cè)與治理理，對(duì)保證人人民的健康，提提高國(guó)民的整整體素質(zhì)十分分重要。尤其其像我國(guó)這樣樣人口眾多，而而醫(yī)療保健水水平又跟不上上的國(guó)家，加加強(qiáng)室內(nèi)環(huán)境境監(jiān)測(cè)，維持持一個(gè)綠色的的居住、辦公公場(chǎng)所，讓廣廣大人民都擁?yè)碛幸粋€(gè)健康康的體魄，顯顯得尤為重要要。國(guó)外大量量研究結(jié)果也也表明，室內(nèi)內(nèi)空氣污染會(huì)會(huì)引起“致病建筑綜綜合癥”（BBS），癥癥狀包括頭痛痛、眼、鼻和和喉部不適，干干咳，皮膚干干燥發(fā)癢，頭頭暈惡心注意意力難于集中中和對(duì)氣味

24、敏敏感等4。建筑關(guān)聯(lián)聯(lián)病（BRII），癥狀有有咳嗽，胸部部發(fā)緊，發(fā)燒燒寒顫和肌肉肉疼痛等，所所以任何一個(gè)個(gè)場(chǎng)所包括室室內(nèi)、室外都都有必要進(jìn)行行空氣檢測(cè)，給給家人朋友一一個(gè)舒適健康康的生活環(huán)境境。環(huán)境保護(hù)，監(jiān)測(cè)測(cè)先行，自動(dòng)動(dòng)化、信息化化是做好環(huán)境境監(jiān)測(cè)的前提提和保障，多多年來(lái)在地方方經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)發(fā)展的同時(shí)，各各地區(qū)不斷出出現(xiàn)不同程度度的水、氣、噪噪聲等環(huán)境污污染事件，嚴(yán)嚴(yán)重影響了人人們的生活質(zhì)質(zhì)量，阻礙了了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的的持續(xù)發(fā)展5。隨著著國(guó)家制定的的各種環(huán)境保保護(hù)政策及法法規(guī)的頒布實(shí)實(shí)施，各級(jí)地地方政府在對(duì)對(duì)轄區(qū)內(nèi)的環(huán)環(huán)境治理日益益重視的同時(shí)時(shí)，加大了對(duì)對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)及及應(yīng)急監(jiān)測(cè)的的投資力度，各各地區(qū)陸

25、續(xù)規(guī)規(guī)劃安裝了空空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)測(cè)站。1.3 無(wú)線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)的的研究進(jìn)展在西方和一些發(fā)發(fā)達(dá)國(guó)家如加加拿大、英國(guó)國(guó)、德國(guó)、意意大利和日本本等國(guó)家的研研究機(jī)構(gòu)也加加入了無(wú)線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)的的研究。歐盟盟的Phillips、FFrancee Teleecom、SSiemenns、Eriicssonn等公司，日日本的NECC、歐姆龍、OOKI、Skky2等開(kāi)展展了無(wú)線傳感感器網(wǎng)絡(luò)的研研究美國(guó)科學(xué)學(xué)基金委員會(huì)會(huì)2003年年制定了無(wú)線線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)研究計(jì)劃，研研究領(lǐng)域涉及及能感知有毒毒化學(xué)物、生生物攻擊等的的傳感器節(jié)點(diǎn)點(diǎn)、分布環(huán)境境下傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的特性等等問(wèn)題6。美國(guó)著名名院校幾乎都都有研究小組組在從事無(wú)線線

26、傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)相關(guān)技術(shù)的的研究。在我國(guó)無(wú)線傳感感器網(wǎng)絡(luò)及其其應(yīng)用研究幾幾乎與發(fā)達(dá)國(guó)國(guó)家同步啟動(dòng)動(dòng)，首次正式式出現(xiàn)于19999年中國(guó)國(guó)科學(xué)院知知識(shí)創(chuàng)新工程程試點(diǎn)領(lǐng)域方方向研究的的“信息與自動(dòng)動(dòng)化領(lǐng)域研究究報(bào)告”中。國(guó)內(nèi)的的一些科研單單位和著名大大學(xué)，如中國(guó)國(guó)科學(xué)院自動(dòng)動(dòng)化所、軟件件所及清華大大學(xué)、哈爾濱濱工業(yè)大學(xué)從從2002年年開(kāi)始在時(shí)間間同步與定位位、傳感器數(shù)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)統(tǒng)方面開(kāi)展了了研究工作。22005年，將將無(wú)線傳感器器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理理論和關(guān)鍵技技術(shù)列入計(jì)劃劃；20066年，將水下下移動(dòng)傳感器器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵鍵技術(shù)列為重重點(diǎn)研究項(xiàng)目目。國(guó)家發(fā)改改委下一代互互聯(lián)網(wǎng)(CNNGI)示范范工程中，也也部署了

27、無(wú)線線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)相關(guān)的課題題，國(guó)內(nèi)也有有越來(lái)越多的的企業(yè)開(kāi)始關(guān)關(guān)注無(wú)線傳感感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)術(shù)的發(fā)展，開(kāi)開(kāi)始推出針對(duì)對(duì)無(wú)線傳感器器網(wǎng)絡(luò)及ZiigBee的的解決方案，而而無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)應(yīng)用在生活中中的研究也是是剛剛起步7。目前ZigBeee網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)應(yīng)用范圍非常常廣泛，很多多我們想象不不到的地方也也在使用ZiigBee技技術(shù)。例如，在在工業(yè)領(lǐng)域，ZZigBeee技術(shù)不僅用用來(lái)控制照明明燈的開(kāi)關(guān)，它它還有一個(gè)用用途是檢查高高速路上照明明燈的工作情情況。以前工工程師要開(kāi)車車到高速路上上檢查哪些照照片燈已經(jīng)壞壞掉了，需要要維修，但因因?yàn)檐囁佥^快快，不能記下下所有要檢修修燈的編號(hào)，但但通過(guò)ZiggBee網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，工

28、程師只只需坐在計(jì)算算機(jī)，就可以以很清楚地監(jiān)監(jiān)測(cè)到整個(gè)高高速路上照明明燈的工作情情況，這是目目前的一個(gè)熱熱點(diǎn)應(yīng)用。再再如，ZiggBee技術(shù)術(shù)用于進(jìn)出的的控制，可以以記錄汽車的的進(jìn)出，也可可以在人員進(jìn)進(jìn)出時(shí)用于傳傳輸相關(guān)指紋紋來(lái)識(shí)別數(shù)據(jù)據(jù)，進(jìn)行身份份認(rèn)證。此外外，通過(guò)ZiigBee網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的路由器器功能，它還還可以用來(lái)實(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控煤礦礦內(nèi)各點(diǎn)的安安全狀況，防防止事故的發(fā)發(fā)生。在加油油站，一些客客戶不希望布布線，他們正正在考慮采用用ZigBeee無(wú)線技術(shù)術(shù)來(lái)傳輸相關(guān)關(guān)數(shù)據(jù)。在消消費(fèi)類電子方方面，ZiggBee技術(shù)術(shù)可以替現(xiàn)在在的紅外遙控控，于紅外遙遙控相比，ZZigBeee的優(yōu)勢(shì)在于于每一個(gè)操作作都會(huì)

29、有反饋饋信息，告訴訴他們是否實(shí)實(shí)現(xiàn)了相關(guān)操操作。現(xiàn)今我我們也可以看看到ZigBBee用于家家庭保安，消消費(fèi)者在家中中的門和窗上上都安裝了ZZigBeee網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)有有人闖入時(shí)，ZZigBeee可以控制開(kāi)開(kāi)啟室內(nèi)攝像像裝置，這些些數(shù)據(jù)再通過(guò)過(guò)Interrnet或WWLAN網(wǎng)絡(luò)絡(luò)反饋給主人人，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)報(bào)警8。當(dāng)在家電電產(chǎn)品如空調(diào)調(diào)，熱水器等等安裝ZiggBee模塊塊后，用戶可可以通過(guò)ZiigBee無(wú)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)控控制這些產(chǎn)品品的開(kāi)啟。在在建筑智能化化領(lǐng)域，各種種燈光的控制制，氣體的感感應(yīng)與監(jiān)測(cè)，如如煤氣泄漏的的感應(yīng)和報(bào)警警都可以應(yīng)用用ZigBeee技術(shù)。ZZigBeee在未來(lái)的幾幾年里將在工工業(yè)控制

30、，工工業(yè)無(wú)線定位位，家庭網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，汽車自動(dòng)動(dòng)化，樓宇自自動(dòng)化，消費(fèi)費(fèi)電子，醫(yī)用用設(shè)備控制等等多個(gè)領(lǐng)域具具有廣泛的應(yīng)應(yīng)用前景，特特別是家庭自自動(dòng)化和工業(yè)業(yè)控制，將成成為今后ZiigBee芯芯片的主要應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域。在在工業(yè)領(lǐng)域，利利用傳感器和和ZigBeee網(wǎng)絡(luò)，使使得數(shù)據(jù)的自自動(dòng)采集，分分析和處理變變得更加容易易，可以作為為決策輔助系系統(tǒng)的重要組組成部分。在在汽車領(lǐng)域，主主要是傳遞信信息的通用傳傳感器。由于于很多傳感器器只能內(nèi)置在在飛轉(zhuǎn)的車輪輪或者發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)中，比如輪輪胎壓力監(jiān)測(cè)測(cè)系統(tǒng)，這就就要求內(nèi)置無(wú)無(wú)線通信設(shè)備備使用的電池池有較長(zhǎng)的壽壽命，同時(shí)應(yīng)應(yīng)該克服嘈雜雜的環(huán)境和金金屬結(jié)構(gòu)對(duì)電電磁波的屏蔽蔽效

31、應(yīng)。在精精確農(nóng)業(yè)領(lǐng)域域，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)業(yè)主要使用孤孤立的，沒(méi)有有通信能力的的機(jī)械設(shè)備，主主要是依靠人人力監(jiān)測(cè)作物物的生產(chǎn)狀況況，采用了傳傳感器和ZiigBee網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)后，農(nóng)業(yè)業(yè)將可以逐漸漸地轉(zhuǎn)向以信信息和軟件為為中心的生產(chǎn)產(chǎn)模式，使用用更多的自動(dòng)動(dòng)化，網(wǎng)絡(luò)化化，職能化和和遠(yuǎn)程控制的的設(shè)備來(lái)耕種種。在家庭和和樓宇自動(dòng)化化領(lǐng)域，家庭庭自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)作為電子技技術(shù)的集成得得以迅速擴(kuò)展展，易于進(jìn)入入，簡(jiǎn)單明了了和廉價(jià)的安安裝成本等成成了驅(qū)動(dòng)自動(dòng)動(dòng)化居家，建建筑開(kāi)發(fā)和應(yīng)應(yīng)用無(wú)線技術(shù)術(shù)的主要?jiǎng)右蛞?。在醫(yī)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，將將借助于各種種傳感器和ZZigBeee網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確而而且實(shí)時(shí)地監(jiān)監(jiān)測(cè)病人的血血壓，體溫和和心跳速度等等信

32、息，從而而減輕醫(yī)生的的查房的工作作負(fù)擔(dān)，有助助于醫(yī)生做出出快速的反應(yīng)應(yīng)，特別是對(duì)對(duì)重病和病危危患者的監(jiān)護(hù)護(hù)和治療。在在消費(fèi)和家用用自動(dòng)化市場(chǎng)場(chǎng)，可以聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的家用設(shè)備備有電視，錄錄像機(jī)，無(wú)線線耳機(jī)，PCC外設(shè)，運(yùn)動(dòng)動(dòng)與休閑器械械，兒童玩具具，游戲機(jī)，窗窗戶和窗簾，照照明設(shè)備，空空調(diào)系統(tǒng)和其其它家用電器器。1.4 論文的的研究?jī)?nèi)容與與組織結(jié)構(gòu)研究?jī)?nèi)容：本論論文研究了如如何利用傳感感器檢測(cè)空氣氣質(zhì)量及介紹紹了傳感器在在空氣質(zhì)量檢檢測(cè)方面的原原理應(yīng)用,分分析了當(dāng)前氣氣體傳感器的的特點(diǎn),以及及氣體傳感器器的 HYPERLINK /fazhan/ 發(fā)展趨勢(shì)和前前景本包括系系統(tǒng)的軟硬、件件設(shè)計(jì)及其具具體實(shí)現(xiàn)

33、，主主要研究?jī)?nèi)容容如下。一是，目前我國(guó)國(guó)采用的空氣氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)方方法的研究，基基于無(wú)線傳感感器網(wǎng)絡(luò)的空空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)測(cè)系統(tǒng)的研究究意義和無(wú)線線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的概述，概概述包括基本本概念、結(jié)構(gòu)構(gòu)、體系結(jié)構(gòu)構(gòu)、特點(diǎn)、應(yīng)應(yīng)用、關(guān)鍵技技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)拓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。二是，該系統(tǒng)的的硬件設(shè)計(jì)。該該系統(tǒng)采用符符合IEEEE802.115.4標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的ZigBBee無(wú)線技技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間間的無(wú)線通信信。溫濕度傳傳感器節(jié)點(diǎn)由由西安華凡科科技有限公司司的HFZCC24330EM222模塊，溫溫濕度傳感器器DHT900和兩節(jié)五號(hào)號(hào)電池組成。氣氣體傳感器節(jié)節(jié)點(diǎn)由西安華華凡科技有限限公司的HFFZCC22430EMM22模塊塊

34、，空氣質(zhì)量量傳感器QSS-01和5V鋰電池組組成。研究了了HFZCCC2430EEM22模模塊的結(jié)構(gòu)、特特性和CC22430芯片片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)、外在電路路；研究了DDHT90的的工作原理并并實(shí)現(xiàn)了傳感感器通信，最最終焊接制作作出溫濕度傳傳感器節(jié)點(diǎn)。匯匯聚節(jié)點(diǎn)由西西安華凡科技技有限公司的的HFZCCC24300EM222模塊和SmaartRF007DB母板板組成。主要要應(yīng)用母版的的串口電路和和電源模塊，因因?yàn)閰R聚節(jié)點(diǎn)點(diǎn)一直處于工工作狀態(tài)因此此選擇持續(xù)的的USB供電方方式，通過(guò)串串口連接匯聚聚節(jié)點(diǎn)和PCC機(jī)并顯示測(cè)測(cè)試數(shù)據(jù)，而而串口電平與與TTL電平幅幅值不同無(wú)法法直接相連，因因此需要串口口電路轉(zhuǎn)

35、換電電平。三是，該系統(tǒng)的的軟件設(shè)計(jì)。論論文研究了德德州儀器開(kāi)發(fā)發(fā)的ZigBBee協(xié)議棧棧ZStaack的軟件件構(gòu)架，并在在IAR集成開(kāi)開(kāi)發(fā)環(huán)境中開(kāi)開(kāi)發(fā)該協(xié)議棧棧，根據(jù)傳感感器節(jié)點(diǎn)和匯匯聚節(jié)點(diǎn)的應(yīng)應(yīng)用流程添加加自己的溫濕濕度采集應(yīng)用用程序和修改改主文件中的的任務(wù)處理函函數(shù)，最終實(shí)實(shí)現(xiàn)功能。論文結(jié)構(gòu)：共分分為5章，結(jié)結(jié)構(gòu)安排如下下：第1章：緒論。介介紹了目前的的空氣質(zhì)量監(jiān)監(jiān)測(cè)方法，課課題的研究背背景及研究意意義，無(wú)線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)的的研究進(jìn)展和和論文的主要要研究?jī)?nèi)容和和組織框架。第2章：無(wú)線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)概概述。介紹了了無(wú)線傳感器器網(wǎng)絡(luò)的基本本構(gòu)架、體系系結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)點(diǎn)、應(yīng)用和關(guān)關(guān)鍵技術(shù)。第3章：空氣質(zhì)

36、質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。介介紹了ZiggBee技術(shù)術(shù)，系統(tǒng)的總總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)，傳感器節(jié)節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)設(shè)計(jì)。第4章：空氣質(zhì)質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。介介紹了ZiggBee協(xié)議議棧，IARR集成開(kāi)發(fā)環(huán)環(huán)境，傳感器器節(jié)點(diǎn)和匯聚聚節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用用程序設(shè)計(jì)。第5章：總結(jié)與與展望。總結(jié)結(jié)本論文所做做的工作，提提出現(xiàn)有方案案的不足之處處，并對(duì)下一一步工作進(jìn)行行了展望。2 無(wú)線傳感器器網(wǎng)絡(luò)概述2.1 無(wú)線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)簡(jiǎn)介無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)是大量的靜靜止或移動(dòng)的的傳感器以 HYPERLINK /view/385080.htm 自自組織和 HYPERLINK /view/3871838.htm 多跳的方式構(gòu)構(gòu)

37、成的無(wú)線網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，其目的的是協(xié)作地感感知，采集，處處理和網(wǎng)絡(luò)傳傳輸覆蓋地理理區(qū)域感知對(duì)對(duì)象的檢測(cè)信信息，并報(bào)告告給用戶。它它的英文是WWireleess Seensor Netwoork 簡(jiǎn)稱稱WSN。大大量的傳感器器節(jié)點(diǎn)將探測(cè)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)經(jīng)經(jīng)其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)發(fā)送給了用戶戶9。在這個(gè)定義中，傳傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采采集，處理和和傳輸?shù)娜N種功能，而這這對(duì)應(yīng)著現(xiàn)代代信息技術(shù)的的三大基礎(chǔ)技技術(shù)，即傳感感器技術(shù)，計(jì)計(jì)算機(jī)技術(shù)和和通信技術(shù)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有非常廣泛的應(yīng)用前景，其發(fā)展和應(yīng)用，將會(huì)給人類的生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)深遠(yuǎn)影響。發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)，非常重視無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的

38、發(fā)展，IEEE正在努力推進(jìn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和發(fā)展。波士頓大學(xué)，還于最近創(chuàng)辦了傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)會(huì)，期望能促進(jìn)傳感器聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)。美國(guó)的技術(shù)評(píng)論雜志在論述未來(lái)新興十大技術(shù)時(shí)，更是將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為第一項(xiàng)未來(lái)新興技術(shù)，商業(yè)周刊預(yù)測(cè)的未來(lái)四大新技術(shù)中，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)也被列入其中10。可以預(yù)計(jì)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用是一種必然趨勢(shì)，它的出現(xiàn)將會(huì)給人類社會(huì)帶來(lái)極大的變革。2.2 無(wú)線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)體體系結(jié)構(gòu)概述述近年來(lái)隨著無(wú)線線通信、集成成電路、傳感感器以及微機(jī)機(jī)電系統(tǒng)（MMEMS）等等技術(shù)的飛速速發(fā)展，使得得低成本、低低功耗、多功功能的微型無(wú)無(wú)線傳感器的的大量生產(chǎn)成成為可能，這這些微型無(wú)線線傳感器具有

39、有無(wú)線通信、數(shù)數(shù)據(jù)采集和處處理、協(xié)同合合作等功能，無(wú)無(wú)線傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)（以下簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)）就是由由許多這些傳傳感器節(jié)點(diǎn)協(xié)協(xié)同組織起來(lái)來(lái)的。傳感器器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)可以隨機(jī)或或者特定地布布置在目標(biāo)環(huán)環(huán)境中，它們們之間通過(guò)特特定的協(xié)議自自組織起來(lái)，能能夠獲取周圍圍環(huán)境的信息息并且相互協(xié)協(xié)同工作完成成特定任務(wù)。傳感器網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)認(rèn)為是21世世紀(jì)最重要的的技術(shù)之一，它它將會(huì)對(duì)人類類未來(lái)的生活活方式產(chǎn)生深深遠(yuǎn)影響111。20003年2月月份的美國(guó)技技術(shù)評(píng)論雜雜志評(píng)出對(duì)人人類未來(lái)生活活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影影響的十大新新興技術(shù)，傳傳感器網(wǎng)絡(luò)被被列為第一。傳感器網(wǎng)絡(luò)最初初來(lái)源于美國(guó)國(guó)先進(jìn)國(guó)防研研究項(xiàng)目局(DARPAA-De

40、feense AAdvancced Reesearcch Proojectss Agenncy)的一一個(gè)研究項(xiàng)目目，當(dāng)時(shí)處于于冷戰(zhàn)時(shí)期，為為了監(jiān)測(cè)敵方方潛艇的活動(dòng)動(dòng)情況，需要要在海洋中布布置大量的傳傳感器，使用用這些傳感器器所監(jiān)測(cè)的信信息來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)監(jiān)測(cè)海水中潛潛艇的行動(dòng)。但但是由于當(dāng)時(shí)時(shí)技術(shù)條件的的限制，使得得傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的應(yīng)用只能能局限于軍方方的一些項(xiàng)目目中，難以得得到推廣和發(fā)發(fā)展。近年來(lái)來(lái)隨著無(wú)線通通信、微處理理器、微電機(jī)機(jī)系統(tǒng)等技術(shù)術(shù)的發(fā)展，使使得傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的理想藍(lán)藍(lán)圖能夠得以以實(shí)現(xiàn)，其應(yīng)應(yīng)用前景越來(lái)來(lái)越廣，國(guó)外外各個(gè)研究機(jī)機(jī)構(gòu)對(duì)它的研研究也正方興興未艾。在傳感器網(wǎng)絡(luò)中中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的功

41、能都是是相同的，大大量傳感器節(jié)節(jié)點(diǎn)被布置在在整個(gè)被觀測(cè)測(cè)區(qū)域中，各各個(gè)傳感器節(jié)節(jié)點(diǎn)將自己所所探測(cè)到的有有用信息通過(guò)過(guò)初步的數(shù)據(jù)據(jù)處理和信息息融合之后傳傳送給用戶，數(shù)數(shù)據(jù)傳送的過(guò)過(guò)程是通過(guò)相相鄰節(jié)點(diǎn)的接接力傳送的方方式傳送回基基站，然后再再通過(guò)基站以以衛(wèi)星信道或或有線網(wǎng)絡(luò)連連接的方式傳傳送給最終用用戶。2.3 無(wú)線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)特特點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是由由大量體積小小、成本低、具具有無(wú)線通信信、傳感、數(shù)數(shù)據(jù)處理的傳傳感器節(jié)點(diǎn)（ssensorr nodee）組成的，傳傳感器節(jié)點(diǎn)一一般由傳感單單元、處理單單元、收發(fā)單單元、電源單單元等功能模模塊組成（如如圖2-1所所示）。除此此之外根據(jù)具具體應(yīng)用的需需要，可

42、能還還會(huì)有定位系系統(tǒng)、電源再再生單元和移移動(dòng)單元等12。其其中電源單元元是最重要的的模塊之一，有有的系統(tǒng)可能能采用太陽(yáng)能能電池等方式式來(lái)補(bǔ)充能量量，但是大多多數(shù)情況下傳傳感器節(jié)點(diǎn)的的電池是不可可補(bǔ)充的。定定位系統(tǒng)對(duì)傳傳感器網(wǎng)絡(luò)的的路由是很重重要的，有些些傳感器節(jié)點(diǎn)點(diǎn)采用全球定定位系統(tǒng)（GGPS）進(jìn)行行定位，但是是GPS模塊塊價(jià)格昂貴且且體積難以減減少，所以不不可能全部節(jié)節(jié)點(diǎn)都使用GGPS來(lái)進(jìn)行行定位。此外外，GPS定定位還受到其其他限制，如如部分應(yīng)用于于建筑物內(nèi)部部等。通常情情況下是在整整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中會(huì)會(huì)有某些傳感感器節(jié)點(diǎn)配有有GPS系統(tǒng)統(tǒng)，其他節(jié)點(diǎn)點(diǎn)通過(guò)局部定定位算法得到到它們與配有有GPS的節(jié)

43、節(jié)點(diǎn)之間的相相對(duì)位置，這這樣所有節(jié)點(diǎn)點(diǎn)都能知道各各自的具體位位置了。除借借助GPS的的定位方式外外，還有離散散梯度法等間間接定位方式式。圖2-1 傳感感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的組成模塊塊Fig 2-11 nodee moduule off Senssor neetworkk傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比比有一些獨(dú)有有的特點(diǎn)，正正是由于這些些特點(diǎn)使得傳傳感器網(wǎng)絡(luò)存存在很多新問(wèn)問(wèn)題，提出了了很多新的挑挑戰(zhàn)13。傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的主要特特點(diǎn)有：1) 傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)數(shù)量大、密度度高由于傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的微型型化，每個(gè)節(jié)節(jié)點(diǎn)的通信和和傳感半徑很很有限，一般般為十幾米范范圍之內(nèi)，而而且為了節(jié)能能，傳感器節(jié)節(jié)點(diǎn)大部分時(shí)

44、時(shí)間處于睡眠眠狀態(tài)，所以以往往通過(guò)鋪鋪設(shè)大量的傳傳感器節(jié)點(diǎn)來(lái)來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)的的質(zhì)量。傳感感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)節(jié)點(diǎn)數(shù)量和密密度都要比一一般網(wǎng)絡(luò)高幾幾個(gè)數(shù)量級(jí)，可可能達(dá)到每平平方米上百個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)的密度度, 甚至多多到無(wú)法為單單個(gè)節(jié)點(diǎn)分配配統(tǒng)一的物理理地址。這會(huì)會(huì)帶來(lái)一系列列問(wèn)題，如信信號(hào)沖突、信信息的有效傳傳送路徑的選選擇、大量節(jié)節(jié)點(diǎn)之間如何何協(xié)同工作等等。2) 傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)有有一定的故障障率由于傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)可能工作在在惡劣的外界界環(huán)境之中，網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)可能會(huì)由于于各種不可預(yù)預(yù)料的原因而而失效，為了了保證網(wǎng)絡(luò)的的正常工作，要要求傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)必須設(shè)計(jì)計(jì)成具有一定定的容錯(cuò)能力力，允許傳感感器節(jié)點(diǎn)具有有一定

45、的故障障率。3) 傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在電電池能量、計(jì)計(jì)算能力和存存儲(chǔ)容量等方方面有限制由于傳感器節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的微型化，節(jié)節(jié)點(diǎn)的電池能能量有限，而而且由于物理理限制難以給給節(jié)點(diǎn)更換電電池，所以傳傳感器節(jié)點(diǎn)的的電池能量限限制是整個(gè)傳傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的的約束之一，它它直接決定了了網(wǎng)絡(luò)的工作作壽命。另一一方面，傳感感器節(jié)點(diǎn)的計(jì)計(jì)算和存儲(chǔ)能能力有限，使使得其不能進(jìn)進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)計(jì)算，傳統(tǒng)IInternnet網(wǎng)絡(luò)上上成熟的協(xié)議議和算法對(duì)傳傳感器網(wǎng)絡(luò)而而言開(kāi)銷太大大，難以使用用，必須重新新設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單有有效的協(xié)議及及算法144。4) 傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)結(jié)構(gòu)變化很快快由于傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)自身的特點(diǎn)點(diǎn)，傳感器節(jié)節(jié)點(diǎn)在工作

46、和和睡眠狀態(tài)之之間切換以及及傳感器節(jié)點(diǎn)點(diǎn)隨時(shí)可能由由于各種原因因發(fā)生故障而而失效，或者者有新的傳感感器節(jié)點(diǎn)補(bǔ)充充進(jìn)來(lái)以提高高網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量量，這些特點(diǎn)點(diǎn)都使得傳感感器網(wǎng)絡(luò)的拓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化化很快，這對(duì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)各種算算法（如路由由算法和鏈路路質(zhì)量控制協(xié)協(xié)議等）的有有效性提出了了挑戰(zhàn)。此外外，如果節(jié)點(diǎn)點(diǎn)具備移動(dòng)能能力，也有可可能帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的拓?fù)渥兓?) 以數(shù)據(jù)為為中心在傳感器網(wǎng)絡(luò)中中人們只關(guān)心心某個(gè)區(qū)域的的某個(gè)觀測(cè)指指標(biāo)的值，而而不會(huì)去關(guān)心心具體某個(gè)節(jié)節(jié)點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)數(shù)據(jù)，比如說(shuō)說(shuō)人們可能希希望知道“檢測(cè)區(qū)域的的東北角上的的溫度是多少少”，而不會(huì)關(guān)關(guān)心“節(jié)點(diǎn)N所探探測(cè)到的溫度度值是多少”。這就是傳傳感器網(wǎng)

47、絡(luò)的的以數(shù)據(jù)為中中心的特點(diǎn)。而而傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳傳送的數(shù)據(jù)是是和節(jié)點(diǎn)的物物理地址聯(lián)系系起來(lái)的，以以數(shù)據(jù)為中心心的特點(diǎn)要求求傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)能夠脫離傳傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的尋尋址過(guò)程，快快速有效的組組織起各個(gè)節(jié)節(jié)點(diǎn)的信息并并融合提取出出有用信息直直接傳送給用用戶15。現(xiàn)在已經(jīng)有一些些致力于傳感感器網(wǎng)絡(luò)的公公司，如美國(guó)國(guó)的Crosssbow公公司和Dusst公司等，其其中Crosssbow公公司已經(jīng)推出出了Micaa系列傳感器器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，到到現(xiàn)在已經(jīng)有有了Micaa，Micaa2，Micca2Dott三種產(chǎn)品。他他們還為Miica開(kāi)發(fā)了了一套微型的的操作系統(tǒng)TTinyOSS。Micaa2Dot的的大小和一枚枚硬幣差不多

48、多，每個(gè)Miica2可以以分為兩個(gè)模模塊，一個(gè)是是基本的射頻頻和處理模塊塊MPR（MMote PProcesssor RRadio Boardd），另一個(gè)個(gè)是可選的傳傳感模塊MDDA（Motte Datta Acqquisittion BBoard）。MMica2工工作在9155MHz的IISM頻段上上，有兩個(gè)可可調(diào)的工作頻頻率：9144.007MMHz和9115.9988MHz116。以AAA電池或鈕鈕扣電池作為為能源，Attmel AAtmegaa 微控制器器的工作頻率率為4MHzz，無(wú)線通信信的最大速率率為40Kbbps，單個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)之間最最大的通信距距離為2000英尺（約660米）。現(xiàn)現(xiàn)

49、在關(guān)于傳感感器網(wǎng)絡(luò)的大大多數(shù)科研和和演示系統(tǒng)都都是以Micca為平臺(tái)的的。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)需要大規(guī)模模鋪設(shè)，要求求每個(gè)傳感器器節(jié)點(diǎn)的成本本很低，要達(dá)達(dá)到實(shí)用化要要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的價(jià)格控制制在1美元以以下，現(xiàn)在每每個(gè)傳感器節(jié)節(jié)點(diǎn)的造價(jià)大大約在80美美元左右，但但是相信隨著著集成技術(shù)的的進(jìn)一步提高高和大規(guī)模生生產(chǎn)帶來(lái)的經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益，傳傳感器節(jié)點(diǎn)的的成本將會(huì)很很快下降。另另一方面由于于節(jié)點(diǎn)的微型型化要求每個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)的體積積越來(lái)越小，DDust公司司已經(jīng)開(kāi)始設(shè)設(shè)計(jì)最終能夠夠懸浮于空氣氣中的“靈巧微塵”（smarrt dusst）傳感器器，現(xiàn)已設(shè)計(jì)計(jì)出的最小全全功能“靈巧微塵”的直徑只有有5mm左右右，他們計(jì)

50、劃劃將在1年之之內(nèi)最終設(shè)計(jì)計(jì)出體積不大大于1mm33的產(chǎn)品。2.4 無(wú)線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍軍事領(lǐng)域的應(yīng)應(yīng)用十分重要要，軍方可以以通過(guò)飛機(jī)空空投等方式在在預(yù)定區(qū)域散散布大量微型型廉價(jià)的傳感感器節(jié)點(diǎn)，通通過(guò)這些傳感感器節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)周圍環(huán)環(huán)境的變化，并并將監(jiān)測(cè)到的的數(shù)據(jù)通過(guò)衛(wèi)衛(wèi)星信道等方方式發(fā)送回基基地17。這樣就可可以方便地監(jiān)監(jiān)控我軍布防防的陣地是否否有敵軍入侵侵，也可以將將網(wǎng)絡(luò)布置在在敵方陣地上上，以隱密的的方式監(jiān)控?cái)硵撤疥嚨睾蛿硵耻娀顒?dòng)情況況。現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)爭(zhēng)越來(lái)越表現(xiàn)現(xiàn)出信息戰(zhàn)的的特點(diǎn)，戰(zhàn)爭(zhēng)爭(zhēng)中信息的及及時(shí)獲取和反反應(yīng)對(duì)整個(gè)戰(zhàn)戰(zhàn)局的影響至至關(guān)重要，利利用傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)可可以給指

51、揮部部門提供及時(shí)時(shí)準(zhǔn)確的信息息，這對(duì)增強(qiáng)強(qiáng)國(guó)家的國(guó)防防軍事力量是是非常重要的的。雖然傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)最初主要應(yīng)應(yīng)用于軍事領(lǐng)領(lǐng)域，但是隨隨著技術(shù)的發(fā)發(fā)展，傳感器器節(jié)點(diǎn)的成本本越來(lái)越低，而而功能卻日益益強(qiáng)大，使得得以前造價(jià)昂昂貴的傳感器器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在已已經(jīng)能夠進(jìn)入入民用領(lǐng)域。現(xiàn)現(xiàn)在傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在民民用領(lǐng)域中得得到了很多應(yīng)應(yīng)用，越來(lái)越越多的可能的的應(yīng)用領(lǐng)域也也不斷展現(xiàn)在在人們的面前前，毫無(wú)疑問(wèn)問(wèn)在傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中隱藏著著巨大的商機(jī)機(jī)。傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)在民用方方面的應(yīng)用主主要有：生態(tài)態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)；基礎(chǔ)設(shè)施安安全；先進(jìn)制制造；物流管管理；醫(yī)療健健康；工業(yè)傳傳感；智能交交通控制；智智能能源等。傳傳感器網(wǎng)絡(luò)還還有很多其

52、他他方面的應(yīng)用用，前景無(wú)限限，這里就不不一一列舉了了18。可可以肯定的是是，隨著技術(shù)術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，傳傳感器網(wǎng)絡(luò)必必將會(huì)越來(lái)越越多的應(yīng)用到到社會(huì)生活的的各個(gè)方面。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)作為當(dāng)今信信息領(lǐng)域新的的研究熱點(diǎn)，有有非常多的關(guān)關(guān)鍵技術(shù)有待待發(fā)現(xiàn)和研究究。而功耗和和安全問(wèn)題對(duì)對(duì)于無(wú)線傳感感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)說(shuō)，是兩個(gè)最最重要的性能能指標(biāo)，所以以WSN的關(guān)關(guān)鍵技術(shù)必然然以降低網(wǎng)絡(luò)絡(luò)功耗和確保保網(wǎng)絡(luò)安全為為主線。下面面介紹網(wǎng)絡(luò)拓拓?fù)淇刂啤?shù)數(shù)據(jù)融合等部部分關(guān)鍵技術(shù)術(shù)。1) 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋼淇刂茖?duì)于自組織的傳傳感器網(wǎng)絡(luò)而而言，網(wǎng)絡(luò)拓拓?fù)淇刂凭哂杏刑貏e重要的的意義。通過(guò)過(guò)拓?fù)淇刂谱宰詣?dòng)

53、生成的良良好的網(wǎng)絡(luò)拓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，能能夠提高路由由協(xié)議和MAAC協(xié)議的效效率，可為數(shù)數(shù)據(jù)融合、目目標(biāo)定位等很很多方面奠定定基礎(chǔ)，有利利于節(jié)省節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的能量來(lái)延延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生生存期。所以以，拓?fù)淇刂浦剖荳SN研研究的核心技技術(shù)之一119。WSSN拓?fù)淇刂浦颇壳爸饕醒芯康膯?wèn)題是是在滿足網(wǎng)絡(luò)絡(luò)覆蓋度和連連通度的前提提下，通過(guò)功功率控制和骨骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選選擇，剔除節(jié)節(jié)點(diǎn)之間不必必要的無(wú)線通通信鏈路，生生成一個(gè)高效效的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋼浣Y(jié)構(gòu)。拓?fù)鋼淇刂品譃楣?jié)節(jié)點(diǎn)功率控制制和層次型拓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制制兩個(gè)方面。功功率控制機(jī)制制調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的的發(fā)射功率，在在滿足網(wǎng)絡(luò)連連通度的前提提下，減少節(jié)節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功功率

54、，均衡節(jié)節(jié)點(diǎn)單跳可達(dá)達(dá)的鄰居數(shù)目目；目前已經(jīng)經(jīng)提出了以鄰鄰居節(jié)點(diǎn)度為為參考依據(jù)的的算法，以及及利用鄰近圖圖思想生成拓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的DDRNG和DDLSS算法法。層次型的的拓?fù)淇刂评梅执貦C(jī)制制，讓一些節(jié)節(jié)點(diǎn)作為簇頭頭，由簇頭形形成一個(gè)處理理并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)據(jù)的骨干網(wǎng)，其其他非骨干網(wǎng)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可以暫暫時(shí)關(guān)閉通信信模塊，進(jìn)入入休眠狀態(tài)以以節(jié)省能量。2) 數(shù)據(jù)融合合在無(wú)線傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)點(diǎn)傳感器采集集數(shù)據(jù)并將它它發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)絡(luò)終端。但是是在數(shù)據(jù)的采采集和傳輸過(guò)過(guò)程中，總要要對(duì)采集的數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理理，因此存在在如何對(duì)采集集的數(shù)據(jù)進(jìn)行行處理、融合合的問(wèn)題。如果完全在本地地節(jié)點(diǎn)上處理理采集的數(shù)據(jù)據(jù)而只發(fā)送處處理后的

55、結(jié)果果，可以降低低傳輸數(shù)據(jù)的的功耗，但增增加了本地節(jié)節(jié)點(diǎn)處理器的的功耗；如果果傳輸原始采采集的數(shù)據(jù)，可可以降低節(jié)點(diǎn)點(diǎn)處理器的功功耗但增加了了節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)數(shù)據(jù)的功耗。因因此，如何對(duì)對(duì)采集的數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行處理與與融合對(duì)降低低節(jié)點(diǎn)能耗起起到相當(dāng)大的的作用。通常常網(wǎng)絡(luò)中的傳傳感器數(shù)量很很多，傳感器器采集的數(shù)據(jù)據(jù)具有一定的的冗余度，因因此將多個(gè)節(jié)節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)數(shù)據(jù)相互結(jié)合合起來(lái)進(jìn)行處處理可以降低低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)數(shù)據(jù)的傳輸量量，有效降低低系統(tǒng)功耗，問(wèn)問(wèn)題是如何尋尋找本地節(jié)點(diǎn)點(diǎn)處理與節(jié)點(diǎn)點(diǎn)聯(lián)合處理的的平衡點(diǎn)。3) 定位技術(shù)術(shù)位置信息是傳感感器節(jié)點(diǎn)采集集數(shù)據(jù)中不可可缺少的部分分，沒(méi)有位置置信息的監(jiān)測(cè)測(cè)消息通常毫毫無(wú)意義。

56、為為了提供有效效位置信息，隨隨機(jī)部署的傳傳感器節(jié)點(diǎn)必必須能夠在布布置后確定自自身位置。由由于傳感器節(jié)節(jié)點(diǎn)存在資源源有限、隨機(jī)機(jī)部署、通信信易受環(huán)境干干擾甚至節(jié)點(diǎn)點(diǎn)失效等特點(diǎn)點(diǎn)，定位機(jī)制制必須滿足自自組織性、健健壯性、能量量高效、分布布式計(jì)算等要要求。現(xiàn)有的的WSN定位位算法根據(jù)定定位機(jī)制的不不同，可以分分為基于測(cè)距距的方法與不不基于測(cè)距的的方法兩類。基基于測(cè)距的定定位機(jī)制利用用到達(dá)時(shí)間延延遲、信號(hào)到到達(dá)時(shí)差和接接收信號(hào)強(qiáng)度度來(lái)估計(jì)距離離或來(lái)波方向向，然后使用用三邊測(cè)量法法或最大似然然估計(jì)等計(jì)算算未知節(jié)點(diǎn)的的位置。而不不基于測(cè)距的的定位機(jī)制無(wú)無(wú)需距離或角角度信息，或或者不用直接接測(cè)量這些信信息，

57、僅根據(jù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連通通性等信息實(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的定定位。距離無(wú)無(wú)關(guān)的定位機(jī)機(jī)制的定位性性受環(huán)境因素素的影響小，雖雖然定位誤差差相應(yīng)有所增增加，但定位位精度能夠滿滿足多數(shù)傳感感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用用的需求，是是目前大家重重點(diǎn)關(guān)注的定定位機(jī)制220。4) 無(wú)線通信信技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)需要要低功耗短距距離的無(wú)線通通信技術(shù)。IIEEE8002.15.4標(biāo)準(zhǔn)是針針對(duì)低速無(wú)線線個(gè)人域網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的無(wú)線通信信標(biāo)準(zhǔn)，把低低功耗、低成成本作為設(shè)計(jì)計(jì)的主要目標(biāo)標(biāo)。由于IEEEE8022.15.44標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)特征與無(wú)線線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)存在很多相相似之處，因因此很多研究究機(jī)構(gòu)把它作作為無(wú)線傳感感器網(wǎng)絡(luò)的無(wú)無(wú)線通信平臺(tái)臺(tái)。另外，超超寬帶無(wú)線通通信

58、以其高速速率、低功耗耗、抗多徑、低低成本等諸多多優(yōu)勢(shì)，已成成為室內(nèi)短距距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的首選方案案，這為WSSN的數(shù)據(jù)傳傳輸開(kāi)辟了一一種嶄新的方方案。5) 時(shí)間同步步傳感器網(wǎng)絡(luò)中由由于節(jié)能策略略,節(jié)點(diǎn)在大大部分時(shí)間是是休眠的,所所以要求解決決通信同步問(wèn)問(wèn)題,即通信信節(jié)點(diǎn)雙方需需要在通信時(shí)時(shí)同時(shí)喚醒。另另外,傳感器器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)絡(luò),所有節(jié)點(diǎn)點(diǎn)在通信上地地位對(duì)等,沒(méi)沒(méi)有優(yōu)先級(jí)可可言。所以要要讓整個(gè)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)能夠工作在在有效狀態(tài),往往需要做做到全網(wǎng)或者者一定范圍內(nèi)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的的同步,而不不是通信雙方方的簡(jiǎn)單同步步。2.6 無(wú)線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)拓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從無(wú)線傳感器組組網(wǎng)形態(tài)和方方法來(lái)看，有有集中式、

59、分分布式和混合合式。集中式式類似于移動(dòng)動(dòng)通信的蜂窩窩結(jié)構(gòu)，可以以集中管理；分布式結(jié)構(gòu)構(gòu)類似于Add-hoc網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可可自組織網(wǎng)絡(luò)絡(luò)接入連接，可可以分步管理理；混合式結(jié)結(jié)構(gòu)是集中式式和分布式結(jié)結(jié)構(gòu)的組合。其其中無(wú)線傳感感器按節(jié)點(diǎn)功功能及結(jié)構(gòu)層層次來(lái)看，有有可分為平面面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、分分級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)、混合網(wǎng)絡(luò)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及MMesh網(wǎng)絡(luò)絡(luò)結(jié)構(gòu)211。1) 平面網(wǎng)絡(luò)絡(luò)：結(jié)構(gòu)如下下圖2-2所所示，是無(wú)線線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中最簡(jiǎn)單的的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每每個(gè)節(jié)點(diǎn)都為為對(duì)等結(jié)構(gòu)，具具有完全一致致的功能特性性，也就是每每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含含相同的MAAC、路由、管管理和安全等等協(xié)議。但是是由于采用自自組織協(xié)同算算法形成網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，其組

60、網(wǎng)算算法比較復(fù)雜雜：圖2-2 無(wú)線線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)結(jié)構(gòu)Fig 2-22 leveel nettwork struccture of Wiirelesss sennsor nnetworrk2) 分級(jí)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)結(jié)構(gòu)（層次次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）：如下圖2-3所示，分分級(jí)網(wǎng)絡(luò)分為為上層和下層層兩個(gè)部分上層為中心心骨干節(jié)點(diǎn)；下層為一般般傳感器節(jié)點(diǎn)點(diǎn)。骨干節(jié)點(diǎn)點(diǎn)之間或者一一般傳感器節(jié)節(jié)點(diǎn)間采用的的是平面網(wǎng)絡(luò)絡(luò)結(jié)構(gòu)，然而而骨干節(jié)點(diǎn)和和一般節(jié)點(diǎn)之之間采用的是是分級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)結(jié)構(gòu)。一般傳傳感器節(jié)點(diǎn)沒(méi)沒(méi)有路由、管管理及匯聚處處理等功能。圖2-3 無(wú)線線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)分級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)結(jié)構(gòu)Fig 2-33 hierrarchiica