分析ZigBee技术的智能列车环境监控系统
基于无线网络技术的地铁应急定位系统
基于无线网络技术的地铁应急定位系统摘要：地铁已经成为占用土地和空间最少、运输能量最大、运行速度最快、环境污染最小、乘客最安全舒适的理想交通方式，但地铁安全问题不容忽视。
通过研究现有成熟的zigbee理论与技术，采用德州仪器的cc2430、cc2431芯片，开发了一套用于解决在信号系统失效的条件下，司机、值班室、控制中心实时掌握列车位置的地铁应急定位系统。
关键词：zigbee；地铁；无线定位中图分类号：tn929.5 文献标识码：a 文章编号10053824（2013）010040030 引言随着我国经济的飞速发展和城市化进程的加快，城市地铁项目也进入了大发展时期。
中国是目前世界上地下空间开发利用的大国，城市轨道交通建设速度位居世界首位。
由于规模大、发展快，技术和管理力量难以充分保障等客观原因，所以地下工程建设与运营过程中，事故频发，形势严峻。
众所周知，2011年上海地铁发生相撞事故，其实在此事故发生之前，我国地铁曾发生多起事故。
因此，地铁系统迫切需要拥有一套应急定位系统，在信号系统失效的条件下，司机、值班室、控制中心能够实时掌握列车位置。
zigbee 是一种功耗低、延时短、组网灵活、可靠性高、安全性好的无线通信技术。
围绕成熟的zigbee技术已经产生多种无线定位系统，如基于zigbee的井下人员定位系统[1]，借鉴诸多资料实现本文中的无线定位系统。
通过该系统司机终端标示本车位置、前后车距离，车距低于安全距离时告警、车站值班室、信号集中站显示前后区域列车实时位置、控制中心了解全线列车位置。
1 关键技术根据系统需求，现有无线网络技术有rfid与zigbee。
rfid专门用于长距离识别的有源rfid系统，不仅需要固定安装读写器，对rfid卡的方向位置和读写器天线的方向的匹配还有一定的要求，因而系统的灵活性大受限制， rfid系统中的标签与读写器之间是一种主从关系，它们之间的通信完全依赖于rfid标签耦合或反射出的信号。
ZigBee技术在油田远程智能监控系统中的应用
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感器 网络 应 用 于油 田各项指 标 的测量及控 制 ， 有低 功耗 、 成 本 、 具 低 系统 维 护 简单 的特 点 。该 文 简
基于Zigbee技术的农作物温室大棚监控系统的设计和实现
参考内容
一、引言
随着科技的不断发展，智能化监控系统在许多领域得到了广泛的应用。特别 是在农业领域，温室大棚监控系统的应用对农作物的生长和产量有着重要的影响。 ZigBee作为一种低功耗、低成本、高可靠性的无线通信技术，为农业温室大棚监 控系统的设计与实现提供了新的解决方案。
二、系统设计
基于ZigBee的农业温室大棚监控系统主要包括传感器节点、ZigBee协调器、 数据传输模块和上位机软件。
二、技术ห้องสมุดไป่ตู้述
Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的低速无线个人区域网络通信技术。 它具有低功耗、低成本、高可靠性、大容量等特点，非常适合于智能家居、工业 自动化、农业等领域。在农作物温室大棚监控系统中，Zigbee技术可实现传感器 数据的实时采集、设备控制以及数据传输等功能。
三、系统设计
四、系统实现
1、部署方案
在温室大棚内，根据需要布置温度传感器、湿度传感器、光照传感器和CO2 传感器，并将传感器数据通过Zigbee模块传输到监控中心。监控中心部署有接收 器和显示设备，方便工作人员实时监测大棚环境参数。
2、操作方法
工作人员可通过监控中心的显示设备实时查看各个温室大棚的环境参数。根 据需要，可通过监控中心对温室大棚进行控制，如调整通风设备、灌溉系统等。 同时，监控中心可对历史数据进行记录和分析，以便更好地了解农作物生长情况 和优化温室环境。
2、网络构建
基于Zigbee技术的温室大棚监控系统采用星型网络结构。每个温室大棚作为 一个独立的网络节点，节点上布置有多个传感器和Zigbee模块。通过Zigbee模块 将传感器数据传输到监控中心，监控中心通过显示界面展示环境参数。
3、数据传输
系统采用无线传输方式，通过Zigbee模块将传感器数据传输到监控中心。数 据传输采用UDP协议，具有较低的延迟和较高的可靠性。同时，监控中心可对各 个温室大棚的环境参数进行实时监测，并根据需要对大棚环境进行调整。
Zigbee简介
精简功能设备(RFD)：RFD只能传送信息给FFD或从FFD接收信息。
设备类型 全功能器件（FFD） 简化功能器件（RFD）
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媒体接入控制层(3)
•
•
全功能器件 FFD
• • • • •
可工作于所有网络结构 可作为网络协调器 可与网络中任何节点通信 仅可和网络中的FFD通信 不能作为网络协调器
简化功能器件 RFD
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媒体接入控制层(4)
• •
•
周期性的数据通信
• • • •
由用户决定周期的长短 如：烟雾传感器 由用户或外界事件引发决定间歇长短 如：电灯开关
间歇性的数据通信
重复而快速反应的数据通信
17
二、Zigbee技术特性和性能分析
•
18
实验证明 IEEE 802.15.4/ZigBee 的误码率，特别是 在信噪比为 4dB 的情况下可达到 10 -9
三、Zigbee技术应用范围
• 一、适合ZigBee 传输的数据类型 • 二、适合 ZigBee 技术的应用场合 • 三、Zigbee技术典型应用
第3章
ZigBee
1
Zigbee无线通信技术
一、Zigbee技术简介 二、Zigbee技术特性和性能分析
三、Zigbee技术应用范围
四、小结
2
一、Zigbee技术简介
一、什么是Zigbee？ Zigbee一词源自蜜蜂群在发现花粉位置时，通过跳 ZigZag形舞蹈来告知同伴，达到交换信息的目的。 人们借此称呼一种专注于低功耗、低成本、低复杂度 、低速率的近程无线网络通信技术，亦包含此寓意。
基于ZigBee技术的酒店安全监控设计
基于ZigBee技术的酒店安全监控设计摘要:本文介绍的是一种基于ZigBee技术的酒店安全监控设计,采用传感器实时监测环境变化,监测点接入ZigBee通信网络,当发生灾情时候能迅速的进行灾情上传,开启报警设备。
文中还给出了相应的系统设计方案。
关键词:ZigBee技术低功耗安全监控目前,人员聚集密度较高场所的安全隐患问题一直是我们关心的。
基于此,本文针对酒店火灾、盗抢安全隐患提出以无线传感器网络技术为基础,构建酒店全方位无线传感器监测网络,结合ZigBee通信技术,实现对酒店区域的智能化信息管理、实时监控,并通过采集数据、分析和处理数据,达到酒店安全监控实时报警。
1 ZigBee通信技术Zigbee是IEEE 802.15.4协议的代名词,这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。
其主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌人各种通信数传设备。
Zigbee技术突出优势:(1)低成本:免协议专利费、免执照频段使用;(2)低功耗,两节普通5号干电池可使用6个月到2年;(3)低速率,只有10kbps到250kbps专注于低传输应用;(4)近距离,其传输范围一般介于10m～100m之间,在增加射频(RF)发射功率后,亦可增加到1km～3km;(5)短时延,Zigbee的响应速度较快,通常时延都在15毫秒至30毫秒之间;(6)大容量,Zigbee可采用星状、树状和网状网络结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254个子节点,同时主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成65000个节点的大网;基于上述特点可看出Zigbee主要应用于短距离范围内并且数据传输速率不高的各种电子设备之间,因此Zigbee技术十分适合应用于智能化信息管理系统之中。
2 监控系统设计现有设计基本上是采用有线接入方式,对综合布线工程要求较高,施工复杂,且有诸多安全隐患。
本文设计思想为传感设备进行信息采集通过无线传输单元(Zigbee)进行信息汇集,可视系统规模设定管理区域,汇集后的数据送至控制中心,控制中心可实行有人与无人值守,完成相关必要操作。
基于ZigBee技术的水稻催芽智能监控系统的研究
国种植 面积 最大 、单产 最高 和总产 最多 的粮食 作物… 。
传 统种子 催芽 的方 式有 很多 ， ： 如 人屯催 芽 、温 室催芽 、
保 湿催 芽 、煤灰催 芽法 、温水浸 种 电热毯催 芽 、蒸汽催 芽 、淘种 催芽 、土坑 温床 催芽 、复合 菌肥催 芽 等 引。
是一种 近距离 、低复杂 度、低功耗 、低速率 、低成本 的
能模 块集成了 Ｃ ２ ２ ＲＦ收发器 、增强工业标准的 ８ ５ Ｃ ４０ ０１ ＭＣ Ｕ、３ ／ ４ ２ ２ ６ ／１８ ＫＢ闪存 、８ ＲＡ 等高性 能模 ＫＢ Ｓ Ｍ 块 ， 内置 了 Ｚｇ ｅ 协议栈［］ Ｃ ４ ０芯片采用 ０ １ 并 ｉＢ ｅ ５。Ｃ ２ ３ ．８ ｍＣ Ｓ工艺 生产 ， ＭＯ 工作 时的电流损耗 为 ２ ｍＡ； 接 ７ 在 收和发射模式下 ， 电流损耗分别小于 ２ ｍＡ或 ２ ｍＡ［］ ７ ５ ６。
《 动 技 应 ２１ 年 ｌ 第２ 自 化 术与 用》 ０２ 第３ 卷 期
物 联 网技 术
Ｔｈｉ ｇ ｆ Ｉ ｅ ｎ ｎ ｓ ０ ｎｔ ｒ ｅｔ
基 于 Ｚ Ｂｅ ｅ技 术 的水 稻 催 芽 ｉ ｇ
基于Zigbee技术的电梯远程监控系统实现
基于Zigbee技术的电梯远程监控系统实现摘要:本文利用Zigbee无线传输技术实现电梯监控设备的远程组网,实现电梯运行状态参数的采集与监控,在保证信号稳定传输的前提下,提出来一种系统运营费用较低的电梯远程监控系统实施方案关键词:Zigbee 电梯远程监控1 引言随着社会的进步,经济的快速发展,我国电梯的保有量呈现爆发式增长的局势。
截至2010年底,我国电梯的数量达到160万台左右,并且还在以每年20%以上的速度快速增长。
电梯作为特种设备之一,在人们日常生活中发挥着越来越重要的作用。
但由于种种原因,电梯的安全事故不断发生,如北京“7.5”北京地铁自动扶梯事故,使得电梯安全问题越来越受到社会各方面的广泛关注。
作为电梯的监管部门,如何找到经济有效的技术手段,对电梯实施安全监管,成为摆在监管部门面前的一个重要课题。
2 Zigbee技术简介ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。
主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。
简单的说,Zigbee是一种高可靠的无线数传网络,类似于CDMA和GSM网络。
Zigbee数传模块类似于移动网络基站。
通讯距离从标准的75m到几百米、几公里,并且支持无限扩展。
Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台,在整个网络范围内,每一个Zigbee网络数传模块之间可以相互通信,每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。
与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是,Zigbee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立,因而,它必须具有简单,使用方便,工作可靠,价格低的特点。
而移动通信网主要是为语音通信而建立,每个基站价值一般都在百万元人民币以上,而每个Zigbee“基站”却不到1000元人民币。
每个Zigbee 网络节点不仅本身可以作为监控对象,例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控,还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。
物联网技术在铁路交通系统中的应用和前景展望
物联网技术在铁路交通系统中的应用和前景展望随着科技的不断推进和智能化的持续发展，物联网技术已经成为一个热门话题，被广泛应用于各个领域中。
而在铁路交通系统中，物联网技术也有着广泛的应用前景。
一、物联网技术在铁路交通系统中的应用1.列车监测系统列车监测系统，主要通过传感器实现对列车的各项参数进行实时监测，并通过数据传输技术将监测数据传输到控制中心。
同时，列车运行轨迹和列车功能运行状态也可以通过这种技术进行监测。
2.智能化调度系统智能化调度系统是指通过物联网技术实现对铁路交通运营状况进行实时监测，从而提高铁路交通的运营效率和安全性。
该系统主要用于大规模车站的列车调度和交通流量控制，同时，也可以精确统计车站的客流量和货物运输量等重要数据。
3.智能化指挥控制系统智能化指挥控制系统是一种全新的运营模式，其主要作用是通过物联网技术帮助控制中心实时掌控铁路交通系统运行情况，同时也可以自动化生成运行方案，并对系统运行进行精确分析。
二、物联网技术在铁路交通系统中的前景1.促进智能化改造目前，中国铁路运输主要依赖于人工操作系统，而在未来，随着物联网技术的不断发展，铁路交通系统将会得到智能化的改造。
通过物联网技术，可以实现对列车、车站、客运行为等运营环节的实时监测，确保铁路交通运营的高效、安全和可靠性。
2.提高铁路系统运营效率在铁路交通系统中，物联网技术可以实时监测客户需求和现有服务供给之间的差距，从而根据这些数据进行运营管理决策。
该技术也可以通过控制中心的远程操作，自动控制列车运行和车站交通流量，提高铁路系统的运营效率。
3.保障铁路系统安全物联网技术在铁路系统中的应用也可以通过实时监测列车运行状况和轨道的安全度，提高铁路交通的安全性。
通过对轮胎和车质量的监测，可以有效预测列车的故障，从而降低事故的发生率。
4.构建更加便捷的客户服务体验随着物联网技术的发展，铁路系统将会更加智能化，这将使得客户服务体验更加便捷。
通过物联网技术，乘客可以直接在手机上实现订票、检票、准点查询等功能，从而减少乘客在铁路站点的排队等待时间。
基于ZigBee技术的水质监测系统的设计与实现
Ｂａ ｅ ｏ ｇ ｅ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｓ ｄ ｎ Ｚｉ Ｂｅ ｃ ｎｏ ｏ ｙ
Ｚ ｕ Ｘｉｏ ｈ Ｓｈ ｎ， ｉｎ Ｇｅ Ｘｕ ｆ ｎ ｈ ａ ｓ ｕ， ｉ Ｂｉ Ｑｉ ａ ｇ， ｅｅ ｇ Ｌ
（ ｅ ｔ ｒ ｎ ｌ ｉ ａｄＴ ｓｎ ， ａ ｎ ｏｍ ｌ ｎｖｒｔ，Ｎ ｎｉｇ２ ０４ Ｃ ｉａ Ｃ ｎｅ ｆ ａ ｓ ｎ ｅｔ ｇ Ｎ ｍｉｇＮ ｒ ａ ｉ ｓｙ ａｊ １０ ６， ｈｎ ） ｒｏＡ ｙｓ ｉ Ｕ ｅｉ ｎ
系统以 Ｃ ２３ Ｃ ５０和 ＡＤ １３ Ｓ２ ４为核心 ， 组成水质监控节点 ， 部署于监控水域对水质信息进行采集 、 预处理和无线发送等工作 ， 过 通 基于 Ａ Ｍ１ Ｒ １的嵌入式网关 与以太 网连接 ， 将采集数据传输至远程主机 ， 通过远程监控中心 系统 实现对采集数据处理 和实时监 控． 试验结果 表明 ， 系统实现 了稳定可靠的数据传输 ， 时效性好 ， 运行成本低 ， 适合水质信息的远程和实时监控 ．
Ａｂ ｔａ ｔ ａ ｅ ｎｔ ｅ Ｚ ｇ ｅ ｉｅｅ ｓｃ ｍｍｕ ｉａｉｎ ａ ｄ ｅ ｅ ｄ ｄ ｓ ｓｅ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ｅ ａｅ ｕ ｌ ｙｍｏ ｉ ｒｎ ｓｒ ｃ ：Ｂ ｓ ｄ ｏ ｉＢ ｅ ｗ ｒｌ ｓ ｏ ｈ ｎ ｃ ｔ ｎ ｍｂ ｄ ｅ ｙ ｔ ｍ ｈ ｉｕ ，ａｎ ｗ ｗ ｔｒｑ ａｉ ｎ ｔｉ ｇ ｏ ｅ ｔ ｏ ｓ ｓｅ ｉ ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ ａ ｄ ｔ ｓ ｄ ｆｒｓ ｌ ｉ ｇ ｔｅ ｓ ｏ ｔ ｏ ｎ ｓ ｏ ｘ ｓｉ ｇ ｗ ｔｒ ｍｏ ｉ ｒ ｇ ｓ ｓｅ Ｔ ｅ ｗａｅ ｎ ｔｒｎ ｄ ｙ ｔｍ ｓ ｅ ｅ ｏ ｅ ｎ ｅ ｔ ｏ ｏｖｎ ｈ ｈ ｒ ｍｉｇ ｆｅ ｉｔ ａｅ ｎｔ ｉ ｙ ｔ ｍ． ｈ ｔ ｒｍｏ ｉ ｏ ｅ ｅ ｃ ｎ ｏｎ ｏ
基于ZigBee无线物联网技术的客车防盗系统
传输 速 率 低 、发 射 功 率 小 （ １ｍｗ ） 日常 采 用 休 ， 眠模 式功 耗低 。测 算 数据 显 示 ，Ｚｇ ｅ 备 使 用 ２ ｉＢ ｅ设
节 ５号 电池 可维 持 ６个 月 到 ２年 （ 电池 容量 不 同 ） 。 Ｚｇ ｅ 协 议 的整 体框架 包 括物 理层 、ＭＡ ｉ ｅ Ｂ Ｃ层 、
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｍ ｏ ｅ ａ ｄ ｍ ｏ ｅ ｐ ｏ ｅ ａ ｅ ｃ ｏ ｉ ｇ ｔａｎ ｓｍ ａｎ ｍｅ ｎｓｏ ｒ ｎ ｐ ｒ ，ｔａ ｅ ｕ ｇ ｇ ｎ ｉｔ ｆ ｔａ ｔ ｒ ｎ ｒ ｅ ｐｌ ｒ ｈｏ ｓｎ ｒ ｉ ａ ｉ ａ ｆｔａ ｓ ｏ ｔ ｒ ｖ ｌｌ ｇ ａ ｅ ａ ｔ—ｈｅｔ ｉｓ ｅ ｅ ｏ ｅ ｕｂ ｉ ｃ ｎ ｅｎ． Ｚｉｂｅ ｔｃ ｎ ｌｇ ｉ ａ ｔ — ｙ ｓ ｕ ｓ ｂ ｃ ｍ ａ ｐ ｌｃ ｏ ｃ ｒ ｇ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｓ ｗｏ ｗａ ｗｉｅ ｅ ｓ ｃ ｍ ｍｕｎ ｃ ｔ ｎ ｔ ｃ ｏｏ ｙ， ｒ ｌｓ ｏ ｉａ ｉ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｏ ｍ ａｎ ｙ ｓ ｔ ｂ ｅ ｆ ｒａ ｏ ａｉ ｏ ｔ ｒｎ ｉ ｌ ｕｉ ｌ ｏ ｕｔｍ ｔｃ ｍ ｎｉ ｉ ｇ。ｒ ｍｏ ｅ ｓ ｒ ｅｌａ ｃ ａ ｏ ｅ ｔ ｕ ｖ ｉｌｎ ｅ， ｅｃ． Ｔｈ ｓ ｄ ｃ ｍ ｅ ｎｔｏ ｕｃ ｄ ｔ ｅ ａ ｐｌ ｔ ｉ ｏ ｕ ｎｔｉ ｒ ｄ ｅ ｈ ｐ ｉ —
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分析 ZigBee 技术的智能列车环境监控系统
1 ZigBee无线传感器网络
1.1 ZigBee简介
ZigBee技术是目前发展最快的一种短距离无线通信技术,该技术的协议栈复杂度较低,功耗很低,硬件简单,传输速率适中,设备价格极其低廉,支持休眠状态。
通信距离可达百米以上,断网自组能力较强。
1.2 系统总体设计目标
监测系统从车厢监测区域内实时收集温度、气压、湿度、一氧化碳等环境参数,实现对列车车厢内与舒适性密切相关的环境状态变化的实时观察,确保列车安全舒适运行。
因此,本论文设计了一种基于ZigBee技术的无线数据传输网络系统,实现了对列车环境的实时无线监控。
2 硬件设计
2.1 硬件架构
整个监测系统主要由ZigBee无线通信网络模块和基于ARM的数据通信控制器模块组成。
ZigBee无线通信网络模块是网络系统信息采集和传输的核心模块,由协调节点、路由节点和终端传感器节点组成。
2.2 ZigBee终端模块设计
无线通信网络模块是系统数据通信的核心,由协调节点、路由节点和终端传感器节点组成,系统三类工作节点协调工作。
(1)在本系统的采集终端中选择了ZigBee芯片CC2430,C2430芯片内部集成了一个2.4G 赫兹的DSSH射频收发器,并且内置了一个加强型的8051单片机。
(2)为了可靠的采集列车中的温湿度信息,本系统选择了高集成度的SHT11传感器芯片。
SHT11芯片在测量时可以保证温度测量精度为 0.5oC,湿度在0%～100%RH。
(3)系统选用了MPXA6115A气压传感器来采集列车车厢内的绝对气压 , 可以测量的范围是 15kPa 到 115kPa。
(4)为了更好地实现列车车厢的信息展示,用了一个2.8英寸的液晶触摸屏作为列车车厢的空调控制单元,并选取了ADS7843作为控制器。
(5)为了控制车厢内的环境温度,本系统设计了调速电机控制模块,终端CC2430处理器接收到控制命令后,通过内部调速程序在P0_0端口输出信号,经过光电耦合器后,控制调速电机的输入电流,最终实现对调速电机的控制。
3 控制系统软件设计
3.1 主程序流程
软件系统采取了模块化的设计,通过ARM处理器控制ZigBee网络中的协调器节点启动网络并初始化系统,扫描网络中的终端节点并等待其加入网络,在网络建立后维护网络的正常运行。
3.2 终端节点程序流程
在网络节点设备的软件设计中需要完成的功能有以下几个部分:网络搜索和加入、发起绑定请求、数据的发送和接收、空调开关、气压调节器和LCD显示器的控制等。
4 结语
本文在ZigBee通信技术的基础上,选用多种环境信息传感器来采集列车中的环境参数,并在网状拓扑网络中进行数据的传输,实现了对列车环境的智能监控。
通过合理的软硬件系统设计,本系统可以实现系统的可靠运行,可以长时间稳定的工作,在实际的应用中非常广泛的前景。