ZigBee技术在钢铁车间中的数据采集应用

摘要：在传统的钢铁企业车间内进行环境物理量的监测，采用的是布置有线网络监测系统，存在着布线困难、成本较高，不易维护的缺点。基于此，提出新的基于ZigBee无线网络技术来对其进行改造的方案，实现无线、可靠、实时的数据采集监测；方案采用JN5139-Z01模块作为核心硬件，介绍了系统硬件各部分组成和软件结构设计，经实验，系统可以实现对钢铁车间内环境量的实时监测，对提高工厂自动化水平具有重要的意义。
关键词：ZigBee；钢铁企业；环境监控；无线传感器网络

1 总体设计方案
在钢铁企业的工厂里，除了原料场、焦炉、高炉等，还包含有各种监测控制设备，如对温度、湿度及对煤气等物理量进行采集的设备，环境检测显得尤为重要。一般情况下采集设备以有线网络系统的形式采集与传输数据。但是在布满各种设备的钢铁厂车间里采用有线电缆实现温湿度等工业数据监测采集，有布线非常困难，不便于维护，设备不能随意移动等缺点。而ZigBee网络是一种先进的无线传输技术，它有着功耗低，数据传输可靠，网络容量大，安全性高，实现成本较低等优点，此方案可以使钢铁工厂测量装置易于安装，便于维护，传输可靠。图1为此方案的系统结构图。

ZigBee是基于IEEE 802．15．4无线标准之上的有关组网、安全与应用技术，使用了IEEE 802．15．4标准定义的物理层与MAC子层。它采用直接序列扩频技术，工作在868 MHz，915 MHz，2．4 GHz的ISM频段。主要应用在消费电子设备、生态监测、农业自动化和医用设备等领域。ZigBee规范定义了三种设备：ZigBee协调器，ZigBee路由器和ZigBee终端设备。在组网方式上，主要采用星状网，树状网和网状结构。采用新兴ZigBee组网技术的环境监测系统，可以改变传统的管理方式，对区域的环境数据实施连续、有效监测与分析，充分发挥了实时监测在环境管理中的作用。特别是对人员无法接近的危险、恶劣环境的实时在线检测，使得能够在中心监控室可以监视环境运行状态。