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摘 要：通过数据采集节点采集机械设备的运行数据（包括振动参量、温度、湿度参量），采用zigbee协议构建无线传感器网络，汇聚节点信息，并通过串口传输到嵌入式平台，完成对采集数据的分析处理，可对设备进行实时监控。
关键词：物联网；复杂机械设备；在线监测；无线传感器网络；ZigBee
中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）05-0005-02
随着现代化科技的飞速发展，越来越多的生产企业引入了自动化生产线以减少人力成本和提高企业效益。然而，生产线的每个机械设备都会出现疲劳或者损坏的现象。因此，引入物联网技术，实现对大型复杂机械设备的故障情况进行实时在线监测，对事故进行提前预警，避免了人工巡查的繁重工作，降低了企业的运行成本，避免企业的重大财产损失和人员的伤亡。
1 系统体系结构及功能
系统根据物联网架构分为三层（图1）：感知层、网络层及应用层。其中感知层包括安装在机械设备上的无线传感器网络节点（即数据采集点）以及汇聚节点，它们构成了一个完整的WSN网络，完成待测参数数据的采集及汇聚；网络层包括有线及无线通信网络，主要负责数据的传输；应用层包括在物联网服务器上的分析程序，以及运行在移动终端上的客户端程序。
节点通过传感器Sensor采集相关信息（包括温度、湿度、加速度），进入节点的MCU，通过ZigBee网络汇聚到协调节点。
协调节点对所收到的各终端节点进行数据融合，封装成一定的数据格式，通过串行端口传递到嵌入式网关。
嵌入式网关从协调节点的串口读取数据，对自定义协议进行解码，并在该嵌入式网关中构建TCP服务器及WEB服务器，对收到的数据按照TCPIP协议格式进行封装，并等待各终端节点的连接，嵌入式网关完成的功能相当于一个简单的物联网中间件。
在终端上通过TCP连接网关，接收数据并进行实时分析和展示，并完成相关信息的告警及控制。
2 系统主要模块设计
从系统的角度看，分成传感器网络节点、嵌入式网关（中间件）以及终端三个部分。
传感器节点设计主要包括节点MCU的选择和温湿度、振动传感器选择。
首先，节点MCU选择了Texas Instruments公司的CC2530
F256。因为CC2530是基于MEMS制造技术，把微处理器（内部集成增强型8051核），存储器和射频前端芯片整合在一起，那么制作出来的数据采集节点体积小，安装在待测设备的不同部位，能够实时体现该设备的运行状态，能反应设备的真实运行状况。并且具有超大容量RAM和超大容量程序存储器，同时具有12位高精度和高速A/D转换，满足本设计对微处理器的要求。
其次，选择了温湿度一体的SHT1X系列的传感器。SHT1x 属于Sensirion温湿度传感器家族中的贴片封装系列。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14 位的A/D 转换器以及串行接口电路实现无缝连接，输出完全标定的数字信号。
对于加速度传感器选择了美国模拟器件公司（ADI）的ADXL345ACCZ加速度传感器，本传感器是带有信号调理电路，提供数字电压输出（I2C输出）的小量程、小外形、低功耗的3轴加速度计。能够对机械设备不同方向上的加速度进行检测，准确反映出设备的运行状态。
3 系统部分软件设计
软件系统包括三部分内容：传感器节点软件、嵌入式网关软件，以及PC端活终端软件。
3.1 传感器节点软件
传感器节点软件采用TI的Z-STACK协议栈。该协议栈实现了IEEE802.15.4以及ZigBee协议。开发工具为IAR EW8051 7.51A。
3.2 PC端软件（终端软件）
PC端软件完成连接嵌入式网关，读取采集到的数据并解析和处理，将结果展示在终端界面上。程序流程如图3所示。
4 结 语
物联网技术被称为信息技术第三次革命浪潮，被定位为国家发展战略，同时国家十二五发展规划中物联网占据了重要的位置。各地方政府纷纷出台相关的产业政策发展物联网，本设计针对工业城市的特点，对机械设备进行信息化改造，切合国家政策，立足地方产业，具有较好的应用前景。
参考文献：
[1] 绕绪黎.基于物联网技术的实验设备运行监控管理系统设计[J].山东大学学报（理学版），2012，（11）.
[2] 无线龙.ZigBee 无线网络原理[M].北京：冶金工业出版社，2011.
[3] 韩平.加速度传感器ADXL202在无线监测中的应用[J].单片机与嵌入式系统应用，2006，（9）.
关键词：物联网；复杂机械设备；在线监测；无线传感器网络；ZigBee
中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）05-0005-02
随着现代化科技的飞速发展，越来越多的生产企业引入了自动化生产线以减少人力成本和提高企业效益。然而，生产线的每个机械设备都会出现疲劳或者损坏的现象。因此，引入物联网技术，实现对大型复杂机械设备的故障情况进行实时在线监测，对事故进行提前预警，避免了人工巡查的繁重工作，降低了企业的运行成本，避免企业的重大财产损失和人员的伤亡。
1 系统体系结构及功能
系统根据物联网架构分为三层（图1）：感知层、网络层及应用层。其中感知层包括安装在机械设备上的无线传感器网络节点（即数据采集点）以及汇聚节点，它们构成了一个完整的WSN网络，完成待测参数数据的采集及汇聚；网络层包括有线及无线通信网络，主要负责数据的传输；应用层包括在物联网服务器上的分析程序，以及运行在移动终端上的客户端程序。
节点通过传感器Sensor采集相关信息（包括温度、湿度、加速度），进入节点的MCU，通过ZigBee网络汇聚到协调节点。
协调节点对所收到的各终端节点进行数据融合，封装成一定的数据格式，通过串行端口传递到嵌入式网关。
嵌入式网关从协调节点的串口读取数据，对自定义协议进行解码，并在该嵌入式网关中构建TCP服务器及WEB服务器，对收到的数据按照TCPIP协议格式进行封装，并等待各终端节点的连接，嵌入式网关完成的功能相当于一个简单的物联网中间件。
在终端上通过TCP连接网关，接收数据并进行实时分析和展示，并完成相关信息的告警及控制。
2 系统主要模块设计
从系统的角度看，分成传感器网络节点、嵌入式网关（中间件）以及终端三个部分。
传感器节点设计主要包括节点MCU的选择和温湿度、振动传感器选择。
首先，节点MCU选择了Texas Instruments公司的CC2530
F256。因为CC2530是基于MEMS制造技术，把微处理器（内部集成增强型8051核），存储器和射频前端芯片整合在一起，那么制作出来的数据采集节点体积小，安装在待测设备的不同部位，能够实时体现该设备的运行状态，能反应设备的真实运行状况。并且具有超大容量RAM和超大容量程序存储器，同时具有12位高精度和高速A/D转换，满足本设计对微处理器的要求。
其次，选择了温湿度一体的SHT1X系列的传感器。SHT1x 属于Sensirion温湿度传感器家族中的贴片封装系列。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14 位的A/D 转换器以及串行接口电路实现无缝连接，输出完全标定的数字信号。
对于加速度传感器选择了美国模拟器件公司（ADI）的ADXL345ACCZ加速度传感器，本传感器是带有信号调理电路，提供数字电压输出（I2C输出）的小量程、小外形、低功耗的3轴加速度计。能够对机械设备不同方向上的加速度进行检测，准确反映出设备的运行状态。
3 系统部分软件设计
软件系统包括三部分内容：传感器节点软件、嵌入式网关软件，以及PC端活终端软件。
3.1 传感器节点软件
传感器节点软件采用TI的Z-STACK协议栈。该协议栈实现了IEEE802.15.4以及ZigBee协议。开发工具为IAR EW8051 7.51A。
3.2 PC端软件（终端软件）
PC端软件完成连接嵌入式网关，读取采集到的数据并解析和处理，将结果展示在终端界面上。程序流程如图3所示。
4 结 语
物联网技术被称为信息技术第三次革命浪潮，被定位为国家发展战略，同时国家十二五发展规划中物联网占据了重要的位置。各地方政府纷纷出台相关的产业政策发展物联网，本设计针对工业城市的特点，对机械设备进行信息化改造，切合国家政策，立足地方产业，具有较好的应用前景。
参考文献：
[1] 绕绪黎.基于物联网技术的实验设备运行监控管理系统设计[J].山东大学学报（理学版），2012，（11）.
[2] 无线龙.ZigBee 无线网络原理[M].北京：冶金工业出版社，2011.
[3] 韩平.加速度传感器ADXL202在无线监测中的应用[J].单片机与嵌入式系统应用，2006，（9）.