第 31 卷第 6 期 2012 年6 期 煤 炭 技 术 Coal Technology Vol.31,No.06 June,2012 基于 ZigBee 网络的智能小区网络管理系统的研究 冯 涛， 崔炳德 （河北工程技术高等专科学校 计算机系，河北 沧州 061001） 摘 要:ZigBee 技术是一种面向无线传感器网络的新技术，引入基于 Zigbee 的无线网络进行测控具有明显的优势： 便于部署、节点数量大、分布密度高、覆盖范围广，并具有一定的数据融合能力，因此可以节约整个网络的能量，还 可以实现精确的测控。本项目利用 ZigBee 无线技术来提供部署灵活、成本低、精度高的小区网络管理系统，为用户 提供更加舒适和智能化的生活环境，如对水表、电表等变化情况进行实时监测，为用户提供及时有效的信息汇报服务。 关键词:ZigBee；无线测控；智能小区 中图分类号:TN919.2;TN919.72 文章编号:1008-8725（2012）06-0199-02 文献标识码:A Research of ZigBee-based Network Management System of Intelligent Community （Computer Department of Hebei Engineering and Technical College, Cangzhou 061001, China） FENG Tao, CUI Bing-de technology is a wireless sensor network for the new technologies, Abstract:ZigBee the introduction of Zigbee -based wireless monitoring and control network has obvious advantages: ease of deployment, node number, and the distribution of density, coverage and data fusion has a certain capacity, Thus the entire network can save energy, but also to achieve accurate monitoring flexible deployment, low cost, high accuracy of the district network management system, to provide users with more comfort and intelligent living environment, such as water meters, electricity meters, such as changes in real -time monitoring, to provide users with timely effective information reporting services. Key words:ZigBee; wireless observation; intelligent community and control. This project uses ZigBee wireless to provide technology 0 前言 在传统的安全测控系统中，由于系统的设施、装 置等位置比较固定，因而使信息采集传感器节点不 能随着环境的变化而进行部署或变化，从而使得监 测系统往往形同虚设。现代近距离无线通信技术的 发展，尤其是无线网络技术的出现，使得这种束缚被 冲破，让安全测控系统能够随着环境的需要把环境 信息实时、准确地传送给相关人员。无线网络技术主 要分为射频（RF）、红外、IEEE 802.1l、蓝牙和 ZigBee 等，其中 ZigBee 作为一种低功耗、抗干扰性好、低数 据速率、低成本、低等待时间的技术，兼有信息采集、 传输和处理的能力，相比于其他无线网络技术，更适 合于工业、办公自动化、家庭自动化、安全保障系统 等低速数据传输的场合。 1 需求分析 1.1 可行性分析 近几年，“智能家居”这一概念逐渐进入普通居 民的视野，家庭安全监控作为“智能家居”一个重要 组成部分，更是普通居民所普遍关注的问题。在智能 家居系统中，将无线网络技术应用于家庭网络已成 为势不可挡的趋势。这不仅仅是因为无线网络可以 提供更大的灵活性、流动性，省去花在综合布线上的 费用和精力，而且更因为它符合家庭网络的通讯特 点。随着无线网络技术的进一步发展，必将大大促进 家庭网络智能化的进程。 但专业的监控设备昂贵，普通居民很难消费得 起，而静态监控在功能实现上虽然比不上专业监控， 但对于普通的家庭用户已经够用，而且成本远比专 业要低，适合普通家庭用户使用。 本设计方案从安全管理、远程管理和无线通信 管理基础的 3 方面来构建各系统。低成本、易使用、 扩展强、美观时尚为本系统特点。 ZigBee 技术，是一种近距离、低复杂度、低功耗、 低数据速率、低成本的双向无线通信技术，符合 IEEE802.15.4 协议，是 IEEE 工作组专门为家庭短距 离通讯制定的新标准。 1.2 功能需求分析 基于 ZigBee 网络的智能小区网络管理系统主 要包括 5 大部分：通信管理模块、数据分析处理模 块、系统查询模块、总体框架设计、数据库的实现。 通信管理模块：主要负责前后台通信，一般直接 与前台的基站系统相连。由于没有具体的基站和用 户节点，所以在具体实现中，采用模拟客户机与服务 器连接情况来实现。为上层网络管理提供统一的接 口。数据分析处理模块：对采集的实时数据进行分析 收稿日期:2011-07-28;修订日期:2011-12-30 作者简介:冯涛（1976-），男（回族），河北沧州人，讲师，硕士，研究方向：计算机应用技术。 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

·200· 煤 炭 技 术 第 31 卷 处理，形成管理中心各类软件模块需求的有用数据。 2 系统设计 2.1 总体功能设计 这里基于 Java 的跨平台设计，采用模块独立设 计原则，实现模块的高内聚和低耦合，易于新功能的 灵活扩充。科学的处理流程设计，覆盖每个功能细 节。可实现通信管理、动态实时数据监控、历史数据 查询等功能。灵活扩充、集中管理。实现了前端设备 的监视和操控。灵活的报表、分析系统，实现了多角 度、全方位的业务分析。开放式、丰富的系统接口，便 于系统的二次开发和功能扩展。具体分为以下几个 模块：通信管理模块、数据管理与转换模块、拓扑管 理模块、性能管理模块、图形模块等。 2.2 控制台（Manager）功能模块 基于 Java 的跨平台设计，采用模块独立设计原 则，实现模块的高内聚和低耦合，易于新功能的灵活 扩充。科学的处理流程设计，覆盖每个功能细节。可 实现开放、集中的实时图形监视，实现了数据管理的 功能、灵活扩充、集中管理。灵活的报表、分析系统， 实现了多角度、全方位的业务分析。开放式、丰富的 系统接口，便于系统的二次开发和功能扩展。功能模 块划分如图 1 所示。 图 1 控制台子系统模块框图 2.3 通信模块的设计 在该模块中主要实现 TCP/IP 通信，即基站与控 制台的连接情况。由于在该项目中，基站无法创建， 故在本系统中，我们采用模拟的形式，模拟出服务器 端与客户端进行 TCP/IP 通信。下面是有关服务器端 与客户端的详细设计步骤： （1）服务器端设计：服务器端设计流程图如图 2 所示。 （2）客户端的设计：设计流程图如图 3 所示。 图 2 服务器端设计流程图 图 3 客户端设计流程图 3 系统的实现 3.1 节点信息表图的设计 据库，具体连接函数如下： //连 接 数 据 库 try {ReadProperties s = new Read－ Properties ();Class.forName (s.CLASSNAME).newIn－ stance ();conn =DriverManager.getConnection (s.URL, s. NAME, s.PWD);stmt = conn.createStatement();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}} 连接数据库后利用下面函数读取 zig 表中数据： private void initComponents() { String[] names; //表列标题 int i, j, RowNum = 0, ColNum = 0; Object[][] info; //表内容 //sql 语句 String sqlstr; //结果数组 ResultSet rs; DBconnect c = new DBconnect(); ResultSetMetaData rsmd = null; sqlstr = "select count (*) from zig where 1=1";} 先将读取的内容存放到变量结果数组集 Result－ Set 函数的一个变量 rs 中。然后通过调用 API 函数 创建表图。 3.2 性能检测图形的设计 在此模块，主要实现的功能是记录某些节点一 段时期内的各个节点数据变化情况，便于管理人员 进行数据的统计分析。画该图形的关键在于连接数 据库确定数据点的位置，在该程序中我们计划设置 X 轴为时间轴，设置 Y 轴为数据值，设置好坐标后， 调用 DBconnect()函数，连接数据库，读取 zig 表和 zi－ grecords 表中的数据，在坐标中确定具体位置，然后 连线画出折线图。详细设计流程图如图 4 所示。 图 4 设计流程图 4 结语 文中针对 ZigBee 网络的智能小区进行研究，进 行了需求分析，对系统进行了总体的设计，并分析了 通信模块，最后详细描述了节点信息图表和性能检 测图表的设计和实现，由于篇幅所限，对于拓扑管理 模块和数据交换等没有给出，有兴趣的读者可在此 基础之上，进一步的完善。 参考文献： [1] 李春杰，刘瑞霞，王继志．基于无线传感器网络的监控平台设计[J]． 传感技术学报，2006，1(1)：13-15． [2] 叶湘滨，陈利虎，胡罡．无线传感器网络在环境监测中的应用[J]． 计算机测量与控制，2004，12 (11)：1033-1035． [3] 凌志浩，吴勤勤．ZigBee 无线通信技术及其应用探讨[J]．自动化仪 [4] 李文仲，段朝玉．ZigBee 无线网络技术入门与实战[M]．北京：北京 航空航天大学出版社，2007． （责任编辑 赵勤） 首先在 netbeans 开发平台中连接已创建好的数 表，2005(6):5-9. public DBconnect () { 中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net