[发明专利]一种基于zigbee技术和以太网的环境监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及信息采集传输技术领域，特别涉及一种基于zigbee技术和以太网的环境监控系统。 

背景技术

环境参数与工农业生产及人民生活密切相关，像仓库、农田、生产过程，湿度过大会引起粮食霉变和变质；温度变化会影响粮食品质；精密仪器、半导体器件会因过温过湿而性能降低。另外，随着人们的生活质量的提高，对室内环境的高要求也需要对环境参数的实时监控。 

以往的环境参数传感器大多是有线方式传送数据，线路冗余复杂，不适合大范围多数量放置，布线成本高，线路的老化问题也影响了其可靠性。另一方面，网络化传感器所要求的无线技术不同于现在已有的一些无线网络技术，这种网络并不需要太高的传输速率，而是在成本和功耗方面有比较苛刻的要求。以前常用的无线通讯技术包括WiFi，Bluetooth，UWB等，WiFi设备复杂成本高，Bluetooth功耗太大成本也降不下来，UWB由于电波的大部分带宽已经被无线通信等基础设施占用，不能随意使用，再加上UWB的电波输出功率要尽量控制在不影响其他无线通信的噪音以下的水平上，因此可以通信的最大距离也只有10m左右，它们都不是构架无线环境参数传感器网络的理想通信技术。 

为了满足类似于环境参数传感器这样小型、低成本设备无线联网的要求，ZigBee技术产生并发展起来。ZigBee技术是IEEE802.15.4基础上发展起来的，是最新的一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915MHz(美国流行)这三个频段上。它的主要优点如下： 

1)功耗低：在低耗电待机模式下，两节普通5号干电池可使用6个月以上，这也是ZigBee支持者所一直引以为豪的独特优势； 

2)时延短：ZigBee针对时延有严格要求的应用做了优化，通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。设备搜索时间典型值为30ms，设备激活时间典型值为15ms，活动设备信道接入时间为15ms； 

3)成本低：ZigBee数据传输速率低，协议简单，大大降低了成本； 

4)网络容量大：每个ZigBee网络最多可支持255台设备，即每个ZigBee设备可以与另外254台设备相连接； 

5)工作可靠：为了提高传输数据的可靠性，ZigBee采用了载波侦听多址/冲突避免 (CSMA/CA)的信道接入方式和完全握手协议。 

6)工作频段灵活：使用的频段分别为868MHz(欧洲)，915MHz(美国)及2.4GHz(通用)，均为免执照频段，无需申请注册。目前对于我国，只有2.4GHz通用频段无需申请。 

由于ZigBee技术的特点及优点，基于ZigBee的无线设备的开发就体现了其优越性。目前在无线传感器方面，有基于蓝牙技术的无线传感器方面的专利“蓝牙无线传感器”(专利申请号：2003105080.9)，但是基于ZigBee技术、可灵活用于多种复杂环境的网络化智能环境参数传感器的相关消息并未见报道。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种基于zigbee技术和以太网的环境监控系统，它克服了有线传感器网络的局限性，避免了其他无线通信技术的高功耗的缺点。 

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是: 

一种基于zigbee技术和以太网的环境监控系统，包括：zigbee传感器节点、zigbee路由器节点、无线网关节点和PC主机、定位通信单元、蜂窝通信组件及电源、ARM控制电路、射频共享天线，系统前端使用传感器节点、摄像头组件分别采集环境信息参数，并经过zigbee无线网络传送给无线网关节点；网关节点则将接收到的数据经Internet发送给远端的PC主机微处理器、其特征在于，所述处理器设有至少两个处理器通信端口，定位通信单元与ARM控制电路、射频共享天线连接，无线数据通讯电路通过电信运营商网络与服务器连接，定位通信单元用于获取定位信息，并将定位信息输出到微处理器，同时接收来自于微处理器的数据并进行传输，蜂窝通信组件与微处理器进行交互，接收和发送数据，微处理器包括人机交互模块。 

所述的zigbee传感器节点针对楼宇环境信息的采集，如温度、湿度。 

所述的人机交互单元接收操作人员的输入操作，并将输入操作转化为输入数据后输出到硬件处理核心板；硬件处理核心板将显示数据输出到人机交互单元进行显示。 

所述的摄像头组件用于获取信息，并将图片或视频信息输出到微处理器。