蔗糖制造业是广西经济的支柱产业,而现有的蔗糖生产线尤其是影响着糖产品质量和产量的制炼生产线,其数字化、信息化、智能化水平仍然较低,由此造成的人力、物力、财力均有不同程度的浪费。因此,开发数字化、信息化、智能化的制炼生产线是非常必要的。本文依托于我校与来宾东糖集团合作研发的项目——“甲糖煮糖自动控制系统”,参与开发了用于检测糖液过饱和度的“蔗汁晶化过饱和度微波感应在线检测器”(专利号:ZL200720079801.7),并针对蔗糖制炼生产线上环境恶劣、监控点数量多、长时间工作制等特点,首次将ZigBee无线传感器网络和GPRS网络应用到蔗糖生产监控领域,设计了基于ZigBee无线传感器的蔗糖制炼生产线监控网络。本文首先对现有的可应用于构建无线传感器网络的几种短距离无线通信协议进行了分析,确定了具有低功耗、通信可靠、网络的自组织、自愈能力强以及成本低廉等特点的ZigBee技术作为设计蔗糖制炼生产线监控网络的方案。接着对Texas Instruments公司的基于ZigBee2006标准的协议栈Z-Stack进行了剖析,并对Z-Stack中的网络地址分配与寻址,节点绑定的过程与步骤,路由选择机制以及路由维护,信道配置等功能的实现进行了深入的研究。针对制炼生产线上无线电波传输环境较复杂的情况,利用路径损耗模型分析了不同路径损耗指数下的信号覆盖范围,由此确定了无线传感器网络内部节点之间的通信距离,为实际应用奠定了基础。监控网络的设计包括硬件设计和软件设计。在硬件设计上,根据生产线对监控网络的需求,开发了数据采集节点、控制节点、路由器和具有GPRS模块的ZigBee协调器,对各硬件模块如微处理器模块、无线通信模块、数据采集模块及外围电路进行了设计。在软件设计方面,实现了基于Z-Stack协议栈的协调器、路由器、数据采集节点、控制节点以及GPRS模块的软件设计。包括网络的建立、节点的加入、网络地址分配、数据的采集以及通信、路由的管理以及GPRS数据的收发等等;针对ZigBee协调器移植了μC/OS-II操作系统,设计了ARM与ZigBee通信、ARM与GPRS通信和串口驱动;设计了ZigBee蔗糖制炼生产线网状监控网络。最后给出了整个网络的测试结果,结果表明达到了设计指标要求,监控主机通过GPRS网络和ZigBee网络实现生产调度中心与蔗糖生产线上的数据传输及控制。网络运行稳定可靠,实时性高,网络布局方便,监控范围广,成本较低仅为有线连接的一半,具有较好的推广应用前景。