網絡監測系統精選(九篇)

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第1篇：網絡監測系統范文

[關鍵詞]輿情監測；系統框架；網絡環境；模板功能

中圖分類號：TP391.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）15-0306-01

2016年1月22日，CNNIC（中國互聯網信息中心）我國第37次《互聯網發展狀況統計報告》，該報告中指出，截止到2015年底，我國網民的總數量已經達到6.88億，年增長率為6.1%，計算機、互聯網在國內的普及率超過50.0%，數據表明我國互聯網的普及速度較快，手機、電腦等移動終端已逐步覆蓋于人們生活，只要在有網的情況下，人們接收、傳播信息的速度將會變得更快。極大程度改變人們溝通交流方式的同時，也對網絡輿情監測提出了更高要求。

1.網絡輿情監測系統發展研究現狀

互聯網是一個全開放型的交流平臺，與傳統媒體相比，傳播信息的速度更快，同時人們也可通過微博、論壇、貼吧等平臺，成為傳播信息的主體，這也加速了網絡輿情的形成。受到網民素質、網絡環境等因素的影響，網絡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，將會造成極大的網絡動態，導致社會中存在不穩定因素。因此，相關政府必須加大對網絡輿情監測的重視程度，采取針對性解決措施，為網民創建更安全的環境。

網絡輿情監測工作在國際中發展歷程較長，最為傳統的監測手段一般采取手工操作，以人工方式為基礎，通過員工監測指定頁面的方式，檢索出頁面中重點監測詞匯，從而尋找出最新的輿情動向。隨著互聯網的飛速發展，該種監測技術已經不能適應大量信息的需求，基于此，TDT研究項目產生，其核心內容包括話題追蹤、監測、報告及關聯監測等。

2.構建系統模塊框架

構建網絡輿情監測系統框架，需要廣大技術人員與政府機構共同努力，結合我國網民實際需求，不斷健全系統監測模塊，營造良好的網絡環境。從監測過程及程序的角度分析，其框架本質為獲取收集數據、整理數據、依據不同用戶要求分析，整個系統模塊的構造如圖1所示[1]：

2.1 收集數據模塊

收集數據模塊是網絡輿論監測系統框架最基礎的模塊，主要發揮著獲取網絡信息的功能，具備全天候不間斷收集、自動收集等特點，既可收集整個網絡也能指定網絡進行收集。在收集的過程中，應注意以下兩方面的事項，一是盡可能獲取最為全面的數據，保障數據的完整性與原始性；二是提升數據收集的準確性與可靠性，所有被收集的數據應盡量符合網絡用戶關注的輿論熱點，滿足以上兩個條件后，才能更好地進行輿情預處理與分析。

當前，收集數據的方式主要有以下兩種：一是網絡爬蟲技術[2]，HTML協議作為互聯網中基本協議，以URL（統一資源定位符）為基礎，將互聯網中絕大部分資源聯系起來，形成一個完整的整體。而網絡爬蟲技術是指從預先設置好的URL列表出發，按照順序對列表中頁面進行訪問并獲取數據，并通過分析頁面中其他URL，并智能選擇出符合系統要求的URL，將其放到待訪問隊列，通過遍歷式訪問，搜查限定范圍，更為精準的獲取數據；二是元搜集技術，搜索引起是大多數用戶進入網絡的途徑，隨著互聯網技術的飛速發展，提供搜索引擎的服務商越來越多，通過對不同的搜索引擎設置元搜索的方式，從而更為廣闊的收集不同引擎間的數值，該種技術構建簡單，且數據獲取準確率較高。

2.2 預先處理數據模塊

網絡頁面中存在的數據較多，且具有自身特點，包括描述與內容兩種，屬于半結構化形式的數據，如果直接對已獲取的數據進行分析，將會增加其分析難度，因此，需對數據進行預處理，主要包括以下兩個步驟：首先，提取網頁中熱點內容，從噪音中摘取出用戶關注的新聞或者其他內容，并將其轉化為HTML標簽樹[3]，并建立出對應的提取規則；其次，進行文本分詞環節，對于頁面中獲取的連續、非結構性文本進行對應處理，使其更加規范化。

2.3 整理數據模塊

整理分析數據模塊是系統框架中最為核心的模塊，具備主題聚類、發現熱點、等方面的功能。基于主題聚類而對角度分析，聚類能夠更為直觀的展示新主題，并將整理過后的內容歸結到同一特征的空間中；發現熱點主要是指發現人們輿論關注點，在互聯網的時代背景下，網絡中的輿情主題無時無刻不在變化，而輿情監測系統能夠將熱點問題從諸多主題中科學選擇出來，并合理推送到輿情分析工作人員手中。整理數據模塊的過程中，工作人員應注意填寫好網絡輿情監控登記表，具體模塊內容如表1所示：

2.4 呈現結果模塊

呈現結果模塊主要是為科學展示網絡輿分析，并為決策提供參考依據，經過分析的結果能夠更為簡單的傳遞到決策工作人員手中，其具備以下幾方面的功能：查詢所有針對性主題；推送最新網絡主題；警告拐點或輿情熱點；輿情發展變化情況等。

3.結束語

綜上所述，隨著計算機技術的飛速發展，人們對互聯網的依賴程度越來越大，因此，相關政府機構須加大對輿情監測系統的重視程度，結合網絡信息傳播特點，遵循監測系統運轉程序，即收集數據、預處理數據、整理數據、呈現結果數據，在這個過程中，應從以下兩方面展開工作。首先，對于收集數據而言，應盡量拓寬監控網頁種類，通過搜集社區網頁、論壇數據的方式，更廣泛、全面的獲取專業網絡輿論數據；其次，對于分析、決策輿情而言，須以數據挖掘、語言處理等技術為前提，加入自動摘要、熱點搜索、智能搜索等用戶高級需求，進一步擴展輿情報警等功能，創建出更為和諧的網絡環境。

參考文獻

[1] 董天策.網絡公共事件研究的符號學路徑――《網絡公共事件：符號、對話與社會認同》序[J].新聞研究導刊，2015，22：200+189.

第2篇：網絡監測系統范文

關鍵詞:Internet;監測;溫濕度

中圖分類號:TP393.09文獻標識碼:A 文章編號: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

隨著網絡技術的發展,其應用越來越廣泛,不僅在辦公自動化及各項管理中得到了廣泛的應用,而且在各領域的視頻監控及企業對生產過程和環境信息的監測也得到了應用推廣。

1 系統的硬件組成

本系統的結構如圖1所示。主要由JWSL―2系列壁掛型溫濕度變送器、PC微機、網絡通信、后臺服務器及客戶端等組成。JWSL―2系列壁掛型溫濕度變送器采集當前溫度和濕度,再通過變送器內部的A/D轉換芯片將溫濕度轉換為數字量。當PC機通過串口向變送器發送一條數據接收指令時,變送器將對應于溫濕度的數字信息發送給RS-485總線上,經長距離傳輸到PC機,其中,要經過RS―485電平轉換成RS―232電平,才能被PC微機的串口接收。PC機通過串口通信接收和處理數據,并與互聯網相連后將數據上傳到后臺服務器,客戶終端可以上網查看監視各個監測點溫濕的變化情況,并做出相應的管理措施。

2 JWSL―2系列壁掛型溫濕度變送器

變送一體化設計,用于感應、處理與輸出溫濕度值,適用于普通室內環境溫濕度的測量。

2.1 主要技術參數

量程:濕度: 0～100%RH,溫度:±0.5℃(0～50℃)

輸出信號:電流輸出型:兩線制4-20mA;電壓輸出型:0-5V ;網絡輸出型:RS485 RS232

3.2 通訊協議

1)符合 MODBUS 標準(16 進制方式)。主機查詢,變送器應答的主從方式查詢溫濕度數據。

地址 03 00 00 00 02

例:對地址為01的變送器讀溫濕度的操作為:010300000002C40B

應答為:

其中,CRCH為CRC 校驗的高字節,CRCL為CRC 校驗的低字節。

2)數據H(高位字節)和數據L(低位字節)為各自對應的當前溫濕度值:

上傳的數據需要除十,如濕度上傳16進制數0X0311,對應十進制為00785,即78.5%RH。

零下溫度換算,如溫度上傳16進制0XFF8C,對應十進制數為:0XFFFF-0XFF8C=0X73=115表示-11.5℃。

3)幀格式中有8位數據位,無校驗,1位停止位,波特率可以設定1200,2400,4800,9600。

3 軟件編程

3.1 PC機RS-232C串口接收溫濕度變送器傳送來的溫濕度值

Microsoft Communications Control(簡稱MSComm)是Microsoft公司提供的簡化Windows下串行通信編程的ActiveX控件,它為應用程序提供了通過串行接口收發數據的簡便方法,MSComm控件通過串行端口傳輸和接收數據。選用VC編程,通過調用復雜的API函數,而且采用事件驅動(Event-driven)的方法。利用MSComm控件的OnComm事件,就可以在OnComm事件處理函數中加入自己的處理代碼,遵守溫濕度傳感器的通訊協議編程,即實現捕獲并處理通訊事件中接收到的溫濕度值,并存入相應的表格中,。只需擁有一個MSComm控件對應著一個串行端口。

// 接受數據

for(k=0; k {

safearray_inp.GetElement(&k,rxdata+k); //轉換為BYTE型數組

BYTE bt=*(char*)(rxdata+k); //字符型

strtemp.Format(“%c”,bt); //將字符送入臨時變量strtemp存放

recd+=strtemp; }

3.2 保存采集的數據

在C++ 環境中利用ADO方式連接SQL數據庫并將捕獲的數據保存在數據庫中,步驟如下:

1)首先需要導入ADO類,方式如下:

#import"C:\\ProgramFiles\\CommonFiles\\System\\ado\\msado15.dll" no_namespace rename("EOF","adoEOF")rename("BOF","adoBOF")

2)添加一個指向Connection對象的指針:

_ConnectionPtr m_pConnection; //連接對象

m_pConnection.CreateInstance("ADODB.Connection");

3)連接數據庫:

m_pConnection->Open("Provider=SQLOLEDB.1;server=.;database=temperatuer;uid=yinan;pwd=123456;","","",adModeUnknown);

//其中temperature為數據庫名,yinan和123456 為測試的測試名和密碼。

4)執行SQL命令將采集的數據保存在數據庫中:

m_pConnection->Execute("insert into data(temperature,humidty,name,) values (tem, hum,’倉庫1’)",&RecordsAffected,adCmdText);

//其中tem為采集的溫度,hum為采集的濕度,倉庫1為倉庫的名稱

5)關閉與數據庫的連接,釋放內存資源:

if(m_pConnection->State)m_pConnection->Close();

3.3 客戶端瀏覽數據

使用B/S模式讓客戶在瀏覽器中觀察采集的數據,采用的方式是使用編程。具體方式如下:

添加一個.aspx頁面,頁面中包括一個Repeater數據綁定控件,用來顯示數據庫中的數據,還包括一個下拉列表框,用來選擇查看數據的方式,該頁面所對應的.cs文件的關鍵代碼如下:

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為下拉列表框的名稱,cmdStr是要執行的SQL語句,BindData方法實現了綁定數據的過程,該頁面瀏覽效果如圖2所示。

也可按時間來查看,效果如圖3所示。

4 結論

該文全面介紹了基于網絡傳輸的溫濕度檢測系統的總體設計以及各部分的主要結構。該系統已經用于大范圍的溫濕度監測系統。該計算機網絡應用技術適用范圍廣,監測數據快速準確,達到了無人置守,是一項非常有意義的嘗試,應用前景廣闊。

參考文獻:

[1] 龔建偉,熊光明.Visual C++/Turbo C串口通信編程實踐[M].北京:電子工業出版社,2007.

第3篇：網絡監測系統范文

關鍵詞:無線傳感器網絡;溫度監測;ZigBee

中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號: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

無線傳感器網絡是傳感器領域內一個新興的研究方向,可以在一些特殊的場合實現信號的采集、處理和發送。無線傳感器網絡是大規模、無線、自組織、多跳、無分區、無基礎設施支持的網絡、其中節點是同構的。無線傳感器網絡以其低功耗、低成本、分布式和自組織的特點帶來了信息感知的變革。

1 系統框架

監測系統采用主從方式,由若干無線傳感器節點、接收器節點和一臺控制中心PC機組成。PC機通過串口與接收器節點相連,大量傳感器節點隨機部署在監測區域內部和附近,能夠通過自組織方式組建無線網絡。傳感器節點監測的數據沿著其它傳感器節點逐跳地進行傳輸,在傳輸過程中監測數據可能被多個節點處理,經過多跳后路由到接收器節點。用戶通過管理節點對傳感器網絡進行配置和管理,監測任務以及收集監測數據。

無線傳感器節點是監控網絡的基本單元,它負責采集環境溫度數據,并對數據進行預處理,響應控制中心主機的命令,向控制中心發送數據。

無線傳感器由數據采集模塊、數據處理模塊、無線數據通信模塊、能量供應模塊4部分組成。數據采集模塊由傳感器和A/D轉換器組成,負責監測區域內信息的采集和數據轉換;數據處理模塊由微控制器和存儲器組成,負責控制整個傳感器節點的操作,存儲和處理本身采集的數據以及其他節點發來的數據;無線數據通信模塊由無線收發器等組成,負責與其他傳感器節點進行無線通信,交換控制信息和收發采集數據;能量供應模塊由電池和能量轉換器組成,負責為系統提供能量。數據處理模塊采用ATmega128L單片機,無線數據通信模塊采用CC2420芯片,數據采集模塊采用DS18B20,能量供應模塊選用CR2032。

2 軟件設計

節點的平臺采用了TinyOS操作系統,軟件開發首先用C語言設計傳感器數據采集程序,然后在處理器上移植TinyOS操作系統,利用其編程語言(nesC)在TinyOS下編譯。節點軟件系統由任務控制模塊、傳感器數據采集模塊、網絡拓撲控制與路由模塊、電源控制模塊、命令偵聽處理模塊、無線收發模塊、定時器模塊構成。

無線傳感器網絡通信協議采用IEEE 802.15.4/ZigBee協議,ZigBee是一種低功耗、低成本、低復雜度、低速率的近程無線網絡通信技術。

1) 傳感器程序:傳感器節點初始化后進入低功耗模式。定時器超時將進行溫度的采集,完成后將采集到的數據寫入緩沖區。當有中斷到來時,將緩沖區的數據封裝成報文發送出去。報文中有:目標簇的id、目標簇內id、源簇id、源簇內id、報文長度、類型和內容字段。

2)接收器程序:接收器節點開機后,初始化堆棧,查詢信道選擇網絡,然后就開始接收網絡中的報文。接收器節點只起到中介的作用,僅僅是將傳感器節點發送過來的報文通過串行接口轉發給PC。其流程如圖2。

3)監控主機程序:PC機將收到的報文拆包,解析出該節點的溫度數據,插入數據庫進行溫度監測。

3 測試運行

該系統使用PC機一臺,無線傳感器節點四個,配套開發板一塊,電池若干,如圖3所示。一個節點作接收器,其余節點燒入傳感器節點程序。測試發現傳感器節點在小于10米的距離內,信號較好。距離較遠或障礙物過多,會導致傳感器無法連接。

4 小結

無線傳感器網絡作為移動計算及處理的一種特殊形式,具有其它網絡所不可替代的地位,潛力巨大。本設計的后續研究可以從能耗、成本、通用性、實時性等方面繼續深入。

參考文獻:

[1] 孫利民,李建中,陳渝,等.無線傳感器網絡[M].北京:清華大學出版社,2005.

第4篇：網絡監測系統范文

關鍵詞 無線傳感器網絡；溫濕度；GSM通信；監測

中圖分類號TP227文獻標識碼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

溫濕度是與日常生產生活關系度很大的參量，很多情況下要對溫濕度進行采集監測，對于溫濕度的采集監測有多種方法。隨著需要的變化，傳統的有線采集在采集環境對象和數據的傳輸距離上已經滿足不了要求。本文結合無線傳感器網絡和GSM通信等技術研究設計一種無線溫濕度采集監測系統，包括方案的選擇和確定、前端的信息采集模塊的硬件軟件設計、系統中節點的軟件設計簡介和終端監測界面的設計。系統能實現溫濕度的實時無線采集和監測，滿足樹形、環形和星形節點拓撲結構。由于系統采用無線收發和GSM通信等技術，并具有反饋系統，不僅克服了環境對象和數據傳輸距離的問題，還在一定程度上實現了自動控制。

1 整個系統組成框圖

整個溫濕度采集監測系統設計構架如圖1所示，它主要由前端溫濕度采集模塊（采集節點）、KM-NODE 433 節點模塊、GSM通信模塊和監測模塊組成[1]，433節點A是中繼節點（可以不用），B是GSM模塊上的SINK節點。

圖1 整個系統組成框圖

Fig.1 block diagram of the whole system

2 系統工作原理

系統工作時，各前端采集節點先采集各自區域的溫濕度信息，經單片機簡單處理后通過無線發送給GSM模塊上的Sink節點（在距離較遠時要將采集節點采集的信息先傳給中繼節點，中繼節點通過接力方式將信息發送給SINK節點），Sink節點將按要求將接收的溫濕度信息進行綜合處理，并判斷在設定時間內所有采集節點的數據信息是否全部獲得到，如果是則通過GSM模塊用AT命令[2]將收集到的最新數據發送給終端用戶，如果在等待時間內沒有收集到所有采集節點的數據，則延時一定時間后將已收集的采集節點信息發送給終端，終端用戶通過設計的接口和軟件讀取并查看采集節點的數據信息。終端用戶也可以向GSM模塊發送控制命令，SINK節點上通過紅燈的亮滅反映控制信息。

3 系統各模塊設計

3.1溫濕度采集模設計

溫濕度采集電路原理框圖如圖2所示，主要由傳感器、單片機和供電電源組成。傳感器選用瑞士的溫濕度集成數字傳感器SHT15，它具有體積小、使用方便靈活、響應迅速、抗干擾能力強、性價比高等優點[3]。單片機選用MSP430F2132，它是一個低功耗、高性能單片機。采集模塊實際是KM-433 NODE節點的擴展模塊，它同時具有無線收發送數據的功能，可以發送采集的數據。

圖2 溫濕度采集電路原理框圖

Fig.2 block diagram of temperature and humidity data acquisition circuit

3.2 KM-NODE433 節點模塊簡介

KM-NODE 433 節點模塊的組成如圖3所示，主要由微控制單元和無線收發單元構成。處理器選用的是MSP430F2132，無線收發芯片選用的是CC1100，模塊體積很小，無線傳輸頻段為433MHZ，在空曠的條件下傳輸距離在80米左右，采用3.3v供電，具有低功耗優點[4]。

圖3 KM-NODE 433 節點模塊的組成

Fig.3 the composition of the node module of km-node 433

3.3 GSM通信模塊設計

GSM通信模塊主要由SIM900A 芯片、網絡信號燈、串口接口、SIM卡電路、Sink節點（匯聚集點）和供電電路組成[5]。組成框圖如圖4所示。

圖4 GSM通信模塊組成

Fig.4 the composition of GSM communication module

GSM通信模塊主要是用短信方式來發送信息數據，將系統與移動通信相連接，可以實現數據不限距離的傳輸，在很大程度上解決了傳輸距離的問題。Sink節點主要是對個采集節點發送來的數據進行綜合處理，一般計算量比中繼節點和采集節點大[6]。GSM模塊向終端發送溫濕度數據信息是通過AT命令來實現。

3.4 監測模塊

為了不同用戶監測的需要，系統的監測系統有兩種：一種是手持式監測界面，如圖5所示，即在具有要求系統的手機系統中嵌入專門的監測軟件來實現信息的接收和監測；另一種是終端計算機監測界面，如圖6所示，串口進行通信[7]，終端用戶可以在計算機上查看和監測觀測點的參數信息。手持式監測效果和計算機監測界面如圖4-4所示。手持終端的監測程序是結合數據庫知識用JAVA編寫的，終端計算機監測界面用VB設計，兩者都可以實現數據信息的監測并通過圖形顯示各個監測區域的監測信息。

圖5 手持式監測界面

Fig.5 hand-held monitoring interface

圖6 計算機監測界面

Fig.6 Computer monitoring interface

4 系統的仿真測試

4.1仿真測試所需設備

所需設備、儀器和材料如下：

前端溫濕度采集模塊；KM-NODE 433 節點模塊；GSM通信模塊；串口連接線；裝有專門編寫設計的VB溫濕度監測界面的PC機一臺；手持式監測終端一個；各模塊的供電電源。

4.2仿真測試的過程的示意圖

1.手持終端式監測的仿真的實物過程的示意圖如圖7所示

圖7 仿真的實物過程的示意圖

Fig.7 schematic diagram of the physical process simulation

因為數據信號在傳輸過程存在一定的衰減，因此在距離比較遠的情況下，為了傳輸信息的準確性，應該加中繼節點，以接力的形式（如圖5-1）實現數據的有效傳輸[5]。接力節點只對數據進行透明傳輸，不進行處理數據，功耗比較低。系統中數據傳輸格式為7e+數據長度+數據（7e是字頭）。

2．計算機終端監測仿真的顯示界面如圖8所示

圖8 計算機監測終端仿真顯示界面

Fig.8 display screen of Computer monitoring terminal emulation

4.3仿真測試結果

系統基本上實現了設計提出的各種功能，在單節點和多節點情況下觸摸傳感器后監測界面上的溫濕度曲線會發生相應的變化，同時顯示各監測點的實時數據信息，并可以調用數據庫察看歷史信息，終端用戶發送的控制信息能通過相應的單片機引腳狀態來反映。

5 結 論

由于本文中系統是基于無線傳感器網絡，并結合了無線收發和GSM通信技術，系統能解決環境對象和數據傳輸距離等問題，并能在一定程度上實現自動控制。系統能實現多節點溫濕度的實時無線采集和監測，滿足樹形、環形和星形節點拓撲結構，在工農業等方面具有廣闊的應用前景。系統還具有較強的移植性，只要更換采集節點中的傳感器和sink節點中的相應算法就能對其他參量采集監測。目前該系統在園林溫濕度監測、大棚溫濕度監測上已經得到了應用，具有廣闊的應用前景。

參考文獻

[1] 曹紅蘋,蔣云良,繆強.室內無線傳感器網絡及其應用[J].2006(9): 209-210

[2] AT命令使用手冊[M] 南京:徐大江,2009

[3] SHT1X/7X使用手冊[M] 深圳: 深圳市世炬科技有限公司,2008

[4] KM NODE-433 節點使用說明[M]南京:吳健,2009

[5] SIM900A硬件設計手冊[M] 上海:李剛,2010

[6] 林元乖.ZigBee 無線傳感器網絡及應用[J].科技信息,2009 (25):399

[7] 李肇慶，韓濤.串型端口技術[M].北京:國防工業出版社 ，2004.1

第5篇：網絡監測系統范文

關鍵詞 ZigBee;CC2430;無線傳感器網絡；瓦斯

中圖分類號 TP393.0文獻標識碼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

近年來，煤礦事故經常發生，造成重大的人員傷亡和巨大的經濟損失，其中瓦斯事故就占煤礦事故的70%［1］。因此，設計一種實時有效的井下瓦斯監控系統，非常必要。

ZigBee是一組基于IEEE802.15.4無線標準研制開發的有關組網、安全和應用軟件方面的通信技術。它有自己的無線電標準，在數千個微小的傳感器之間相互協調實現通信。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數據從一個傳感器傳到另一個傳感器，所以它們之間的通信效率非常高。ZigBee協議棧的網絡層和應用層API由ZigBee聯盟進行標準化。ZigBee被業界認為是最有可能應用在工業監控、傳感器網絡、家庭監控、安全系統等領域的無線技術［2］

1 監控系統

1.1 網絡結構

傳感器網絡包括網關，路由節點，移動節點。網關是傳感器網絡的中心節點，負責整個網絡的建立與啟動。首先，它要接收來自各個傳感器節點采集到的瓦斯濃度的信息，并通過協議轉換與互聯網連接把接收到的信息傳到地面監控中心。其次，它要將監控中心提供的反饋信息傳給各個傳感器節點。網關一般安裝在巷口等地方。路由節點主要用于接收各個移動節點的數據。路由節點一般安裝在巷道的拐彎處或直巷道的固定位置，保持無線鏈路的暢通和傳感器網絡的強壯性。移動節點點主要用于每個作業人員或作業機器所處位置的監測,可以安裝在煤礦工人的礦燈上。

由于瓦斯傳感器網絡具有拓撲動態變化、數據轉發多跳，能量有限的特點,為了保障網絡的暢通和節約能量消耗,必須合理設計網絡體系結構。考慮現在具有代表性的MESH(網格網)的體系結構,以及在節點數多的大規模傳感器網絡中,我們采用一種動態的，能量有效的層次分簇算法（DEEH）[3]。

整個網絡由遍布于監測區的若干無線瓦斯檢測節點組成,在簇樹網絡中,絕大多數設備是RFD設備,而RFD設備總是作為簇樹的葉設備連接到網絡中。任意一個FFD都可以充當RFD協調器或者網絡協調器,為其他設備提供同步信息。系統將在一定區域內的節點分為一個傳感器群,群內節點通過分簇算法選舉產生。通信時群內每個節點將瓦斯傳感器感知的信息傳送給路由節點,路由節點間通過一定的路由選擇機制在由路由節點組成的網絡中選擇合適的路徑后,通過相鄰路由節點將信息發送給路徑上的其它路由節點,經過若干路由節點的轉發,傳送到網關。監控系統的總體結構如圖1所示:

圖1 監控系統的總體結構

Fig1. general structure of monitoring system

1.2 硬件設計

ZigBee無線傳感器節點是無線傳感網絡的重要組成部分。一般而言，傳感節點由傳感器模塊、無線通信模塊、單片機和能量供應模塊組成。如圖2所示：圖2 傳感器節點

Fig2.Sensor node

傳感器節點的主體結構是單片機和無線通信模塊，因此，該主體結構采用了TI/Chipcon公司的用于2.4GHz IEEE 802.15.4/ZigBee的片上系統解決方案CC2430芯片，它整合了業界領先的2.4 GHz IEEE 802.15.4/ZigBee RF收發機CC2420以及工業標準的增強型8051MCU的卓越性能，還包括了8KB的SARM，大容量閃存以及許多其他的強大的設備。

CC2430芯片具有如下主要特性:

（1） 優良的無線接收靈敏度和強大的抗干擾性;

（2） 在休眠模式時僅0.9微米的流耗，外部的中斷或RTC能喚醒系統，在待機模式時少于0.6微安的流耗，外部的中斷能喚醒系統；

（3） 較寬的電壓范圍（2.0~3.6v）；

（4） 硬件支持CSMA/CA功能；

（5） 數字化的RSSI／LQI支持和強大的DMA功能；

（6） 集成了14位模數轉換的ADC；

（7） 帶有2個強大的支持幾組協議的USART，以及1個符合IEEE802．15．4規范的MAC計時器，1個常規的16位計時器和兩個8位計時器；

（8） 強大和靈活的開發工具［4］。

第6篇：網絡監測系統范文

關鍵詞：樹莓派；工業無線網絡；無線網絡信息監測；系統設計研發；系統集成

煙草商業單位物流分揀和手持射頻槍掃碼打碼環節是物流生產的重要環節，該環節中需要通過無線通信設備完成與總控中心的的信息交換。由于市場上使用較廣的商用無線WIFI（如無線辦公網絡）通訊協議安全隱患日益增高，存在攻擊行為、無線網絡信道干擾的可能性，如無線環境下的物流激光制導小車AGV（Automated Guided Vehicle）中央控制系統完全依靠無線網絡完成對AGV的交通管理功能，如果無線網絡間存在干擾或者出現假冒生產接入服務集標識SSID（Service Set Identifier），會造成AGV無法實時接收到上位機的指令，從而導致停車撞車的危險發生。為解決此問題，本文設計實現了一套適用于煙草物流配送中心高架庫環境下進行空中WIFI信號數據實時監測，定位各類異常行為進行及時預警的監測系統。該系統解決了傳統工業無線網絡信號不易采集格式化分析的技術難題，將自動基線分析與閾值分析方法引入到信號分析研判，同時將內存數據庫與最新版樹莓派2設備作為系統的系統和數據分析的承載平臺，解決了系統在高架庫環境下的易用性和穩定性。

1.系統架構

為了實現對于高架庫為代表的無線WIFI通訊環境有效監測，在系統設計中采用開源技術軟件作為基礎技術支撐，通過前期的現場調研建立了物流環節關鍵場景的高架庫AGV工作環境下的標準數據分析整理，并依據采樣數據建立了生產網絡中通過還原數據包對應到工業控制生產過程中各類異常行為分析模型。其具體設計步驟為：（1）通過多次現場數據采樣建立無線通訊，還原通訊行為中的生產動作，建立基線與異常分析匹配模型，設計實現WIFI全頻道通訊掃描技術實現有效的無線數據通訊和實時監測。（2）通過標準企業接口，將系統告警信息與企業已有運維管控系統實現對接，實現系統間的緊密集成。（3）構成可以支持高架庫安全生產運行監控的信息子系統。

1.1高架庫無線環境對于安全監測的需求

某煙草物流配送中心面積約2萬平方米，其中高架庫現場車間面積約為3800平方米，已經完整實現物流AGV小車的在區域內自動行走工作，通過無線網絡監控中心實時讀取物流AGV小車的運行狀態，及時讀取到小車的故障和報警，并針對不同的狀況控制物流AGV小車的具體動作。傳統有線網絡的網管監測軟件已經應用成熟，但是對于無線網絡環境下的通訊分析專業化軟件相對減少，尤其是可以長時間持續監測工作的系統同時具備特定環境感知分析的系統，市場上更是難以尋覓成熟產品。隨著工業網絡安全風險形勢愈加嚴峻，通過無線網絡進行信息化管理的規模越來越大，有效填補無線網絡監測分析預警，持續改善無線網絡通訊質量，推進業務生產信息化精益管理，已經成為煙草商業單位的迫切需求，樹莓派上運行的LINUX系統對于無線網絡監測本身具有天然良好支撐特性，為設計開發一套可以高效智能的無線網絡監測系統提供了較為理想的實現方案。

為充分滿足煙草商業物流高架庫現場工作環境需要，本文設計出一套在高架庫環境下可以進行無線通訊數據持續監測的預警系統，通過該系統可以切實加強高架庫環境下各類異常行為的分析感知。系統設計基本思路是：以異常行為分析模式庫為核心，引入嵌入式系統開發實現全頻道掃頻采集分析，充分利用雙數據庫（內存實時數據庫和關系型數據庫）支撐高效分析實時數據，搭建高架庫環境下無線數據的全頻道掃描安全監測系統，實現對無線數據通信進行數據捕獲，將數據進行本地格式化后并快速分析，通過提前預設監測黑、白名單、監測閾值和告警規則設置對可能出現的各類異常行為進行及時預警。

1.2整體架構

為了使系統架構較好的適應無線通訊網絡信息分析的擴展性和集成性要求，系統體系結構采用B/s架構，分成了無線采集端、分析引擎端和集成監控展示端，同時后臺配置有統一的監測分析策略庫進行支撐（見圖1）。數據采集端完成生產環境下的無線信號采集，無線監測分析引擎作為系統核心實現數據采集、實時格式化分析、關聯分析和告警等關鍵功能，集中的監控展示提供了良好的人機交互界面，為一線生產車間運維人員提供了從實時監測到告警研判分析的處置界面。統一監測分析策略庫則存儲各類分析場景庫和監測閾值信息，是系統關鍵的智能處置大腦核心。

2.技術實現

2.1高架庫環境無線網絡數據采集

生產環境的無線數據高效捕獲是系統的核心能力，其難點在于目前市場沒有相似成熟產品技術可以直接應用，對于無線通訊標準13個頻道的輪詢分析也無單無線網卡的實現技術方案。在本系統的設計研發中系統的無線數據采集工作借助于嵌入式LINUX平臺，通過修改對應網卡LINUX驅動程序，在系統內核中增加并實現對無線網絡數據捕獲支持功能，在煙草物流高架庫的工業網絡環境工作頻道一般為1-611三個頻道，高架庫內部署了3臺工業無線AP進行通訊數據漫游。

無線局域網中所有的數據包均在空中傳輸，每個數據包中都包含應該接收該數據包的主機的MAC地址。在正常工作模式下，工作在鏈路層的網卡驅動程序根據該地址進行相應的處理，如果不是自己網卡的MAC地址，也不是廣播地址，不論數據包中MAC地址是什么，網卡驅動程序直接拋棄，不向上層提交。但如果將無線網卡設為監聽模式，主機上的處理程序就可以得到發往其他機器的數據包。

為了實現工業無線網路信號的捕獲，系統設計自主實現了無線網絡封包分析軟件，在嵌入式設備工作環境下可以高效率的實現對于無線網絡通訊數據的捕獲和格式化分析。網絡封包分析軟件的功能是擷取網絡封包，并盡可能顯示出最為詳細的網絡封包資料。

2.2監測過程建模分析

采集到工業控制系統的網絡流量數據后，系統會針對工業控制系統的重要應用協議進行分析和內容還原，尤其是針對PLC或者通信服務器與控制中心進行通信的OPC，S7，Profinet三種協議進行實時同步分析和內容還原，研判還原內容中異常指令和指令序列異常等情況。

系統將實時監測的工業無線網絡通訊信息數據自動格式化為來源和目的MAC、IP地址，并將協議類型、信號強度、數據包長度、通訊內容摘要信息等自動格式化。在系統設計過程中，通過對高架庫生產環境中的WIFI數據進行了大量采集，并對WIFI數據的通訊協議和數據包長度大小進行了詳細分析，最終采用從數據包大小、協議類型、協議動作、MAC或IP地址情況，設置黑白名單監測、閾值監測、威脅行為監測等機制，在數據實時采集過程中直接指定相關的監測閾值。

高架庫工業無線網絡在周圍環境中信號量較大，一般獨立的高架庫在每分鐘可以捕獲5-15萬個無線數據通訊包，這些數據包要在高速環境下完成數據甄別、去重、關聯分析和模式匹配，同時數據本身又是明顯的價值密度低數據，沒有長時間保存的工作需求，傳統企業關系型數據庫無法適應其特殊的應用場景。

本系統設計引入的內存數據庫是SQLite，sQLite是小型的C程序庫，實現了獨立可嵌入式，零配置的SOL數據庫引擎。因為SQLite數據庫幾乎不需要管理，因此對于無人值守運行的嵌入式設備是一個非常好的選擇。將前端在物流生產現場環境中捕獲到的WIFI數據信號實時高速保存進入內存模式的SQLite數據庫，同時利用內存數據庫比傳統數據庫快出將近50倍的處理速度，實現系統的快速匹配分析和計算。

除了內存數據庫外，系統里還設計一套傳統關系型數據庫，通過雙數據庫實現實時捕獲數據在內存數據庫中完成格式化和模式匹配功能，所有的告警數據、分析規則統一存放在后臺的關系型數據庫中。兩套數據庫搭配使用，使得系統具備了在掃頻工作中即使持續監聽2.4GHZ的14個通訊無線頻道的業務數據，依然可以保持極高的捕獲分析效率和監測告警命中能力。

2.3系統與嵌入式集成

考慮到物流中心現場生產環境特性，系統設計沒有采用傳統標準X86I控機作為運行平臺，采用了2015年最新的樹莓派2，其搭載了博通BCM2836處理器，內有4個Cortex-A7架構核心，主頻900MHz，性能較強。采用樹莓派作為嵌入式工業硬件平臺，相比較大型服務器，臺式Pc或者筆記本電腦的現場實現方案具有以下特點：（1）采用樹莓派架構的嵌入式工業電腦可以最大程度保證系統的平穩運行；（2）其專機專用和即插即用的工作模式減少外部干擾同時也減少系統部署實施的難度；（3）樹莓派提供Y4個外置usB接口可以直接外接無線網卡和高增益天線，配置的網絡接口則可以直接聯入物流中心生產網將監測到的數據回傳到物流中心后臺的統一信息管理系統，并與短信告警平臺實現互聯；（4）其硬件平臺價格低廉。

3.應用效果

在該物流配送中心高架庫進行了無線網絡安全監測系統建設試點后，形成了配套的物流AQV小車通訊行為基礎庫。工業無線網絡安全監測系統基于嵌入式和LINUX系統開發設計，最終實現的軟硬件一體化設備只有手掌大小，4臺設備組合工作可以實現近萬平米的高架庫車間無線網絡信號的監聽分析，便于各類工業無線網絡生產環境的實施部署，集成化程度高，設備實現了即插即用、無特殊維護。通過內核程序調用腳本實現了單塊無線網卡對全頻道WIFI信號的實時掃頻及數據捕獲，捕獲的WIFI數據包格式化后進入高速內存數據庫進行分析研判，并將現場告警實時發出。通過無線網絡安全監測系統的建設，對近萬平米物流配送中心的無線網絡進行了持續有效的監測預警管理，解決了物流配送中心對于無線數據通訊的監控手段的缺失，具備了及時發現和定位各類工業無線生產網絡通訊異常事件的能力。

第7篇：網絡監測系統范文

摘要:微電子技術、無線通信技術和傳感器技術的進步,推動了無線傳感器網絡的快速發展。無線傳感器網絡在農業中尤其是在農作物信息檢測中的應用是將智能化、自動化應用于農業中的最好手段之一。運用無線傳感器網絡在農業生態大棚中進行信息采集和監測,從低功耗的角度出發,對傳感器節點硬件進行了設計,以實現對農業生態大棚的智能監控。

關鍵詞:無線傳感網絡;農業大棚;信息監測;傳感器節點;低功耗

中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號: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

農作物的生長受到自然條件的影響,如光照強度、溫度和濕度等。隨著計算機技術和無線網絡技術的迅猛發展,用信息技術改造農業不僅是可能的而且是必要的。研究表明,現代智能型農業大棚監測系統是田間管理的有效手段和工具,它可提高操作的準確性,有利于對溫室的科學管理,降低對操作者本身素質的要求。除了能大大減少勞動量,更重要的是它能準確、按需、實時地給作物自動補充所需的溫度,濕度以及其他所需養份,以提高產量、質量。然而,現代無線傳感器網絡在我國農業中的使用并不多見,與發達國家相比,有較大的差距,還基本停留在人工操作上,這不能與現代化農業向優化、高效化方向發展要求同步。

作為一個農業大國,中國研究自己的先進的低成本、低功耗,使用維護方便、系統功能強的無線傳感系統是一項極有意義的工作。

1 無線傳感網絡

無線傳感器網絡(WSN:Wireless Sensor Network)是由多個節點組成的面向任務的無線網絡,是一種無基礎設施的網絡。它綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等多種領域技術,能協作地進行實時監測、感知和采集節點部署區域的各種環境或監測對象的信息(如光強、溫度、濕度、噪音和有害氣體濃度等物理現象),并對這些數據進行處理,獲得詳盡而準確的信息,通過無線網絡最終發送給觀察者。

2 傳感器節點

傳感器節點是傳感器網絡中最重要組成部分,由于應用的范圍不同,傳感器節點也略有不同,但基本單元的組成是一致的,有傳感器模塊(傳感器以及相關信號調理和數模轉換等)、處理器模塊(CUP、嵌入式操作系統、存儲器)、通信模塊以及能量供應模塊,如圖1所示。

傳感器模塊由不同類型的傳感芯片組成,負責采集溫度、濕度、光照度等參數和數據的模數轉換。處理器模塊負責控制整個傳感器節點的操作,存儲和處理從它自身采集來的數據以及其他節點發送來的二進制信息。無線通信模塊負責與其他的節點進行通信,交換控制信息和收發數據。能量供應模塊部分主要給傳感器模塊,處理器模塊,無線通信模塊供電。

2.1 處理器模塊

由于傳器結點使用電池供電而且必須長期在野外工作,所以在選處理器模塊時低功耗是一個非常重要的技術指標。ATMEL公司AVR系列的ATmegal28處理器芯片,該芯片基于AVR內核,采用RISC結構,外形小,是一款低功耗的CMOS的8位單片機,運行速度快。ATmegal28的工作電壓是3.3V,功耗很低,在正常工作模式下,最大耗電為5mA,空閑模式最大耗電為2mA。這些特點使得其非常適合。

2.2 無線通信模塊

無線通信模塊中,選用了Chipcon公司的CC2430射頻收發器。它符合 IEEE802.15.4 標準,能實現ZigBee協議的物理層PHY及媒體訪問控制器MAC層,同時具有低耗電,在休眠模式時僅0.9μA的流耗,250kbps傳輸速率,快速喚醒時間30nm,CSMA-CA通道狀態偵測等特性。CC2430只需極少外部元器件,性能穩定且功耗極低。

2.3 傳感器模塊

本文所選取的監測對象為溫度、濕度和光照強度。溫度和濕度傳感器選用瑞士 Sensirion公司的SHT 15溫濕一體數字傳感器,它采用了特有的工業化CMOS技術確保了極高的可靠性和卓越的長期穩定性。能夠以最低2.4V的電壓工作,且功耗小于1μW,傳感器的接口方式為兩線數字式,可與微控制器直接相連,簡化了電路,其封裝為SMD貼片,能夠有效減小PCB的面積,還可浸沒測量。

在測量太陽光輻照度部分,選用TI的TSL230芯片。TSL230是一種智能光電轉換傳感器,它主要由多晶硅光電二極管和單片CMOS電流頻率集成轉換器構成。芯片把一定光譜的光轉換成電流,再由電流/頻率轉換器轉換成相應的脈沖頻率。輸出方波或者三角波的頻率完全由光照幅度決定,分辨率極高,可以直接與微控制器連接。

2.4 能量供應模塊

傳感器結點采用兩節5號電池供電,能耗是無線傳感器最重要的資源,電池能夠提供 2.2Ah的能量,經過升壓DC/DC芯片NCP1402轉換到3.3V和5V,電池使用效率可達85%。根據需要切換高低頻率,單片機的低功耗模式,可改變工作電壓,同時采用模擬開關 ISL43111來控制各個傳感器的供電,在不需要采集數據時關閉電源以進一步降低功耗。

3 系統結構

如圖2所示,無線傳感網絡的節點可任意散落在被檢測區域內,以自組織形式構成網絡,各節點位置可通過GPS定位或節點自身定位算法得到。簇由網絡中相鄰的節點組成,簇中每個節點將采集的數據傳送給簇頭,由簇頭經過數據融合后再將壓縮得到的數據發送給匯聚節點。簇的形成和簇頭的選擇由網絡中采用的路由協議實現。匯聚節點其實就是網關,直接與Internet或通信衛星相連,各簇頭通過“多跳”路由方式把融合后得到的數據傳送到匯聚節點,匯聚節點再利用Internet或通信衛星實現中央計算機與傳感器之間的通信。中央計算機是整個網絡的管理中心,主要將采集的數據進行綜合計算得到所需要的信息,并能夠對各傳感器節點進行管理。

4 結束語

傳感器網絡被認為是影響人類未來生活的重要技術之一,為人們提供了一種全新的獲取信息、處理信息的途徑。本文將無線傳器網絡技術應用于農業生態大棚監測,利用無線傳感器網絡對農作物現場信息進行采集,完成了傳感器結點硬件設計。隨著科技的進步和成本的降低,無線傳感器網絡技術在農業生態大棚的監測的應用將產生重大的經濟和社會效益。

參考文獻:

[1] 孫利民,李建中,陳渝,等.無線傳感器網絡[M.北京:清華大學出版社,2005.

[2] 張平.無線傳感器網絡的體系結構[J].中興通訊技術,2005.2(4): 32-35.

[3] 崔莉, 鞠海玲,苗勇,等.無線傳感器網絡研究進展[J].計算機研究與發展,2005,429(1):163-174.

[4] 包長春,石瑞珍,馬玉泉,等.基于ZigBee技術的農業設施測控系統的設計[J].農業工程學報,2007, 23(8):160-164.

第8篇：網絡監測系統范文

【關鍵詞】農田環境信息監測 GPRS 無線傳感器

1 農田環境信息監測系統的簡要介紹

在應用農田環境信息監測系統的時候，能夠有效的實現農田種植的精準性，將復雜的農田系統與信息技術結合在一起，以最低的投入實現高效的農田種植，同時還可以實現農田環境的最高利用，利用各類的農業資源獲取最好的經濟效益以及環境效益。

在農田種植的過程中，農田的覆蓋面積普遍較大，種植的環境相對較差，導致在農田種植的過程中就無法廣闊的開辟農田信息的獲取途徑，并且在無形之中導致了農田種植信息采集的高成本，對農田耕作造成較大的影響，在這一問題的影響下，使用無線傳感網絡可以開辟一個全新的信息獲取以及無線通信的平臺，借此來實現各類農田環境信息的采集以及收集。

在應用無線網絡GPS/GSM技術實現遠距離通信的時候工作效率較高，但是也村子著網絡延時的問題，只是適用于農田數據傳輸量較小的情況，并且在實施農業信息系統的時候要求實時性較低，但是在應用ZigBee無線傳感網絡數據傳輸的時候可以實現長距離、大范圍的布置傳感器節點，借此來對農田種植中的各種信息，例如：土地PH值、空氣溫濕度、光照強度以及土壤溫濕度等等進行短距離以及長距離的通信，逐漸將數據采集廣泛的應用在農業控制領域中，不斷的提高農田的收成率。

2 在農田檢測系統應用ZigBee無線傳感器的設計原理以及設計結構

農田檢測系統呢主要是由ZigBee無線傳感器、嵌入GPRS的ARM網關以及上位機軟件構成，其中ZigBee無線傳感器位于核心地位，控制農田中設置的多個測量土壤PH值傳感器、空氣溫濕度傳感器、光照傳感器以及土壤溫濕度傳感器等等，這樣可以將農田中有關種植的信息數據采集、數據處理、數據存儲，并向協調器傳遞數據信息，在農田信息監測系統中，ARM網關集成了ZigBee無線傳感器和GPRS模塊，借助協調器實現了微型傳感器的節點的采集，并借助網關實現與網絡系統中各個節點之間的信息交互，同時將數據分享到遠程監控中心。

上位機軟件以及服務器可以從ARM網關中接收到各類型的信息，并對所接收的信息進行數據解析、處理、查詢、統計以及查詢，同時還可以將各類型的數據制作成圖表，并通過向各個傳感器節點傳輸控制命令來實現對各類型的傳感器進行參數設置，使得每一個農田檢測系統的使用者可以在任何時間地點都登陸服務器獲取想要的服務，也就是在線的實現對農田監測信息系統中存儲的信息并進行遠程的參數設置。

3 農田監測系統的硬件結構設計

3.1 針對微型傳感器節點的設計

微型傳感器在農田信息檢測系統中主要負責農田環境信息的采集，并將獲得的信息轉化為數字信號，進行下一步的傳遞與處理。在設計微型傳感器節點結構設計的時候，必備的設備就是傳感器、信號調理電路、A/D轉換器、微型處理器、射頻通信以及電源模塊，在必備設備的基礎上，針對微型處理器的不同應用用途（例如：土壤PH值、空氣溫濕度、光照強度以及土壤溫濕度等等）實現進一步的微型處理器的結構完善，在結合實際用途的過程中，對微型處理器的能量消耗、測量范圍以及精度等基本使用屬性進行完善。

有效的處理好微型處理器結構的之后，在農田監測系統運作的過程中就能夠在各個節點之間實現相互協作完成對農田環境信息的全方位手機，并將收集到的所有數據匯集到無線傳感器的網絡協調器中。

3.2 ARM網關的結構設計

在進行ARM網關硬件結構設計的時候，必要的結構設備就是ZigBee協調器、GPRS模塊以及ARM控制器這三部分，并且ZigBee協調器是其中最核心的部位，并在協調器的部分設置一定數量的接口，最常用的接口就是串口以及通用的IO接口，總體看來，微型處理器與ARM網關硬件結構在一定程度上具有相同性，但是在軟件系統的應用上存在一定的差異，其中GPRS模塊結構選擇的是集成的SIM300模塊，內部應用的是TCP/IP協議，在運轉的過程中支持AT指令的運行，而ARM控制器的主要功能就是協調ZigBee協調器以及GPRS/GSM實現了信息之間的交互以及處理，同時利用串行口以及存儲器實現更多功能模塊的接入。

4 農田環境監測系統的軟件設計

4.1 ZigBee網絡數據采集以及傳輸程序的設計

微型傳感器采用的數據采集方式是在ZigBee 2010 PRO協議棧的基礎上完成的，一旦完成了ZigBee網站之后，微型處理器能夠通過各個節點對農田環境信息數據機進行周期性的收集，在每次信息收集完成之后，就會自動的進入到休眠的模式，這樣可以降低長時間運轉的能量消耗，降低了農田環境監測系統的運轉成本，在數據收集完成之后，將所有搜集到的數據進行整體打包，通過樹形拖布結構將數據包發送到ZigBee網站中。

4.2 上位機軟件設計

在進行上位機軟件設計的時候，是在Windows操作系統以及Qt應用開發框架的環境內實現的，上位機軟件的主要功能包括了數據管理以及遠程信息監控。

在進行數據管理模塊設計的時候，應當合理的兼顧數據接收、解析以及存儲處理等功能，其中，關于數據接收功能設計的時候采用的技術是Socket技術，并在服務器端口的輔助下將所收集到的數據傳輸到數據庫中，同時還要使用數據幀協議進行解釋。

而在進行信息檢測模塊設計的時候，要兼顧數據顯示、信息查詢以及圖標自動生成的功能，這樣能夠提高農田環境監測系統用戶對于環境信息的瀏覽以及查詢服務的質量。

參考文獻

[1]熊攀.基于ZigBee和GPRS的無線環境監測系統[D].湖北大學，2014.

[2]劉堅，陶正蘇，陳德富，等.基于GPRS的環境監測系統的設計[J].自動化儀表，2009，30（2）：30-32.

作者單位

第9篇：網絡監測系統范文

關鍵詞：ZigBee CC2530 無線傳感器網絡 環境監測 GPRS

中圖分類號：TP302 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）10-0146-02

倉庫作為物資供應體系的一個重要組成部分，承擔著物資的存儲、管理和調配的任務，倉庫中的物資要保證數量，品質和安全，要做到防潮，防火，防盜等等，對倉庫環境參數的監測顯得尤為重要，目前，很多倉庫的環境監測現狀是使用人工監測，方法落后，或者使用有線監測方式，布置方式不靈活，還有不能實現無線遠程監測等等，倉庫的智能化監測是網絡通信技術在現代工業生產中的應用，通過使用ZigBee無線傳感器網絡對倉庫環境進行實時的監測，提供準確的實時數據，及時準確的掌握倉庫的環境條件，為物資的存儲提供有力的數據支持。

本文設計了一個基于ZigBee無線傳感器網絡的倉庫環境監測系統，通過ZigBee無線傳感器網絡對倉庫的溫度、濕度、蟲害、火災等參數進行采集，通過GPRS無線網絡遠程傳輸到機房服務器，然后對采集的數據集中分析和處理，及時掌握倉庫的環境參數，對異常情況作出及時的應對措施，以便減少損失、節約開支和提高生產效益。

1、無線傳感器網絡

1.1 無線傳感器網絡概述

無線傳感器網絡是由部署在監測區域內大量的具有計算和通信能力的微型傳感器節點組成，通過無線通信的方式形成一個多跳的自組織的網絡系統[1]，其作用是利用傳感器節點來監測節點周圍的環境，收集監測數據通過無線收發裝置將數據以多跳的方式發送給匯聚節點（Sink節點），然后由匯聚節點通過有線或無線方式接入網絡，將監測數據傳送給客戶端，綜上所述，無線傳感器網絡通過大量傳感器節點分工協作的方式實時感知、采集數據，并由無線網絡處理感知對象的數據，并且傳輸給使用者[2]。

1.2 ZigBee無線通信技術

ZigBee是一種近距離、低功耗、低速率的無線通信技術，基于IEEE802.15.4協議標準。通過ZigBee通信模塊可進行無線通信，ZigBee的特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低速率、低成本[3]。ZigBee無線傳輸距離室內為30～50m，室外可達到100m，ZigBee的工作頻率有三種：全球2.4GHz、美國915MHz和歐洲868MHz，通信速率在2.4GHz的時候為250kbps，在915MHz時為40kbps，在868MHz時為20kbps。完整的ZigBee協議棧自上而下分為應用層、應用匯聚層、網絡層、數據鏈路層、物理層。ZigBee網絡的拓撲結構有星形、網狀和混合狀，這三種拓撲結構可以組成多種網絡。

2、系統的總體設計

本系統結構圖如圖1所示，系統通過監測節點監測倉庫各種環境參數，溫度，濕度，紫外線，火焰，煙霧等，通過匯聚節點傳輸到GPRS無線通信網絡，然后GPRS模塊將數據由RS232串口傳輸到機房服務器，通過服務器軟件分析處理，便于及早發現倉庫中異常情況并作出及時的處理。

3、系統的硬件設計

3.1 傳感器節點硬件設計

傳感器節點是傳感器網絡的基本單元，傳感器節點除了具有一般傳感器的感知能力之外，還具有數據處理和數據無線傳輸能力，可以感知環境參數、處理并進行無線通信。傳感器節點的硬件一般包含感知模塊、處理器模塊、無線通信模塊和電源管理模塊[4]，本系統設計的傳感器節點結構如圖2所示。

傳感器節點的感知模塊采用的傳感器如下：（1）溫度、濕度傳感器：采用瑞士Sensirion公司研制的SHT11型智能化溫濕度傳感器，它采用專利技術（COMS和傳感器技術的融合），外形尺寸僅為7.5mm×5mm×2.5mm。SHT11具有二線串行接口的單片全校準數字式新型相對濕度和溫度傳感器，可用來測量相對濕度、溫度和露點等參數；（2）火焰傳感器：采用火焰傳感器R2868來發現倉庫中的火焰，在火星產生的瞬間可以準確地發現，并發出警報；（3）煙霧傳感器：采用煙霧傳感器HIS07來及時發現煙霧，杜絕火災隱患。

傳感器節點的處理器模塊采用CC2530芯片，CC2530支持IEEE 802.15.4標準/ZigBee/ZigBee RF4CE[5]，擁有快閃記憶體256個字節，CC2530結合了一個完全集成的，高性能的RF收發器與一個8051微處理器，8kB的RAM，32/64/128/256 KB閃存，以及其他強大的支持功能和外設。較CC2430相比，CC2530在發射功率、鏈路預算、射頻噪聲抑制能力、低功耗以及ESD防護能力等方便都有較大的提升。

為節省電能，監測點每2分鐘采集一次數據，并將數據通過無線傳感器網絡傳送給族頭節點，然后傳送給匯聚節點。

3.2 匯聚節點硬件設計

匯聚節點（Sink節點）相當于網關，處于傳感器節點的上層，匯聚節點具有數據的存儲、處理和傳輸等功能，匯聚節點接收傳感器節點的數據，并且連接無線傳感器網絡與互聯網、移動通信網等外部網絡，完成協議轉換、網絡節點配置等功能[6][7]，本系統中匯聚節點接收傳感器節點的數據，并通過接口將數據傳輸給GPRS模塊-西門子MC75i，西門子MC75i將數據通過GPRS無線網絡傳輸給機房服務器。匯聚節點結構圖如圖3所示。

3.3 GPRS無線傳輸模塊

系統中選擇GPRS作為長距離傳輸方式，即系統中匯聚節點與機房服務器之間采用GPRS無線傳輸方式，匯聚節點的GPRS模塊通過GPRS無線網絡，將倉庫監測數據傳輸到監控中心機房的GPRS模塊，監控中心機房的GPRS模塊將數據通過串口將數據傳輸給機房服務器。GPRS具有覆蓋范圍廣、可靠性高、實時性強、成本低、功耗小等特點。本系統GPRS無線傳輸模塊采用西門子MC75i模塊，MC75i的特點為：1.支持850、900、1800和1900MHZ四種頻率；2.GPRS multi-slot class 12；3.E-GPRS下行速率可達460Kbit/sec；4.AT指令Hayes GSM 07.05及GSM 07.07。

4、系統的軟件設計

本系統用VB6.0開發，管理員可以通過管理軟件實時監測到倉庫的各種數據，將數據填入數據庫，譬如溫濕度、煙霧值等等，當系統讀取到的傳感器數據超過設定的安全值時，系統發出報警信號，以溫濕度監測為例，系統的流程如圖4所示。

5、結語

通過采用無線傳感器網絡的倉庫環境監測，并使用GPRS實現無線遠傳，達到了倉庫的實時的數據采集，方便的部署以及遠程監控的智能化監測，具有良好的應用推廣價值。

參考文獻

[1] 孫旭光，高方平，陳丹琪等.基于無線傳感器網絡的防盜監測系統設計[J].傳感器與微系統，2009，28（10）：67-69.

[2] 饒云華，代莉，趙存成等.基于無線傳感器網絡的環境監測系統[J].武漢大學學報，2006，52（03）：52-54.

[3] 梁光勝，劉丹娟，郝福珍.基于CC2430的ZigBee無線網絡節點設計[J].電子設計工程，2010，18（02）：16-18.

[4] 王軍，陳磊，張莉莉.基于無線傳感器網絡的環境監測系統設計與實現[J].洛陽師范學院學報，2010，29（05）：52-54.

[5] 章偉聰， 俞新武， 李忠成.基于CC2530及ZigBee協議棧設計無線網絡傳感器節點[J].計算機系統應用，2011，20（07）：184-187.