基于ZigBee的无线传感器网络数据管理平台

1 数据管理平台设计
数据管理平台允许用户在客户端浏览器上实时监测来自ZigBee无线传感器网络传来的数据，工作原理，如图l所示。文中搭建的ZigBee无线传感器网络采用TI公司的CC2430芯片以及Figure8 Wireless ZigBee Protocol Stack协议栈来实现，采用树形(Cluster一Tree)组网方式，网络节点包括协调器、路由器和终端节点，协调器负责收集各终端节点上传的数据。
数据管理平台分为两大部分：一是数据的采集、分析与计算，由通信计算机完成这部分工作；二是运行于客户端浏览器的Web页面，主要完成数据的查询及显示。这种基于B／S结构设计的数据管理平台，结合了asp．net在Web应用上的优势，很好的实现了远程终端浏览器在线监测、分析和处理传感器节点数据的功能。

协调器发布广播，要求终端节点上传各自的信息数据，终端节点在收到协调器下发的命令后，将传感器采集到的数据通过路由器转发或者直接发送给协调器。终端节点上传数据包的结构为：包头+命令类别+数据内容+包尾，数据包为16进制编码，如图1所示。

协调器通过串口与通信控制计算机连接，通信控制计算机首先完成数据采集工作。数据采集采用定时响应模式，采集周期时间可以预先设定，每隔一个采集周期，协调器将收集到的数据通过串口传输到通信控制计算机。通信控制计算机接下来将数据进行分析、计算，处理后的数据再通过以太网传输到数据库服务器上，写入自定义的数据库。
运行于客户端浏览器的Web页面是基于．net框架开发的，开发工具主要有Visual Studio 2005和SQL Server 2000。Web页面主要功能模块包括即时数据、历史数据、设备管理、用户管理。即时数据模块允许用户查看当天各个终端节点上传的数据，历史数据模块允许用户选择时间范围查看各个终端节点上传的数据，设备管理模块允许用户对设备节点进行重命名、新增、删除操作，用户管理模块允许用户更改密码，管理员用户可以进行新增用户、删除用户、授予权限等操作。普通用户不具备设备管理、用户管理权限。

2 客户端软件设计
2．1 数据库设计
根据需要，在数据库的设计中，主要包含以下数据表：Station_Info、Ark_Info、Node_Info、Device_Info、User_Info、Temperature_Record。Station_Info为站点信息表，Ark_Info为监测点信息表，Node_Info为终端节点信息表，它们的数据库关系图，如图2所示。Device_Info为节点关系表，User_Info为用户信息表，Temperature_Record为温度日志表。

数据库的设计比较繁杂，在这里仅以节点关系表I)evice_Info为例进行说明。Device_Info表能大致但不能严格地反映出ZigBee无线传感器网络的拓扑结构，这是由于终端节点位置的关系，上报数据的过程中，有可能要经过二级以上路由转发到协调器。如表2所示，l#监测点是指实际的地点，它下面的各个终端节点上报数据经过的路径可能并不完全一致，也即是说实际的网络拓扑可能会更加复杂一些。在实际应用中，并不需要十分关注网络的拓扑结构，更多的关注点是终端节点上传数据的实际情况。因此，在设计节点关系表Device_Info时，不用把ZigBee无线网络的每个节点都反映出来，这样可以进行简化设计，它的结构类似于，如表2所示结构。