摘要 利用ZigBee實現短距離無線傳榆數據的技術，提出一種基于ZigBee無線網絡的氣體監測報警系統。該系統包括終端節點、協調器、GSM模塊、手機4部分，終端節點與協調器通過ZigBee無線網絡進行通信，且對系統的硬件和軟件設計進行了分析。當有毒氣體濃度超過警戒值，則驅動蜂鳴器和LED指示燈進行聲光報警。實踐證明，利用Zigee技術傳輸數據具有功耗低、時延小、體積小、耗費少等優點。
關鍵詞 無線傳感器網絡；ZigBee；監測系統；報警系統

目前國內外大部分氣體監測系統存在不足：如系統龐大、成本高、安裝困難、無法遠程監控，過分依賴以電線和電纜為基礎的通信設施。并且現在市場上銷售的手持便攜式設備，需要人員進入監測室內進行測試，測試方法為單點測量，如果要長時間進行監測，設備需要外接電源，使用不方便且對人體有危害。而且單次單點測量得到的數據不一定能代表室內空氣中長期存在的污染氣體濃度水平，影響監測數據的精確度。及時可靠地探測空氣中某些氣體的含量，及時采取有效措施進行補救，采取正確的處置方法，減少泄漏引發的事故，是避免造成重大財產和人員傷亡的必要條件。這就對氣體的檢測和監測設備提出了較高的要求。

1 系統總體方案設計
系統包括終端節點、協調器、GSM(Global System of Mobile Communication)模塊、手機與快速化學處理裝置5部分，終端節點與協調器通過ZigBee無線網絡進行通信，協調器與GSM模塊通過串口進行通信，GSM模塊與手機通過短信息進行通信，快速化學處理裝置對有害氣體進行一系列化學處理，實現零污染排放。
目前，5種短距離無線網絡技術正成為業界談論的熱點，它們分別是無線局域網(Wi—Fi)、超寬帶通信(Ultra Wideband，UWB)、近場通信(Near FieldCommunication，NFC)、藍牙(Bluetooth)、紅外線數據通信IrDA和ZigBee。綜合考慮硬件設計復雜度、接口方式、開發周期、開發成本以及通信距離等因素。設計采用ZigBee技術實現數據的近距離無線傳輸，而遠距離通信則采用GSM技術。
ZigBee有3種組網方式：星形網、網狀網和簇狀網。從系統設計的特點出發，采用樹簇形拓撲網絡結構。
終端節點1檢測MQ—135空氣質量傳感器的負載輸出電壓，當電壓超過設定的正常值時，終端節點聲光報警，啟動快速集氣處理裝置，對有害氣體進行收集并處理。終端節點通過ZigBee無線網絡發送數據消息給協調器，協調器對接收到的數據進行判斷，當判斷需報警時，在LCD(Liquid Crystal Display)顯示報警信息，并通過GSM網絡發送短信給其綁定的手機用戶，告知用戶環境中有害氣體濃度超標。系統結構設計總體框圖如圖1所示。

2 系統硬件設計
ZigBee網絡節點的結構如圖2所示。ZigBee網絡節點要完成來自傳感器的信息的收集、無線網絡的加入、以及無線數據的發送。電路應該有數據采集模塊、數據處理器模塊、無線通信模塊和供電模塊等部分組成。采集模塊通過監測有害氣體的濃度，將物理量轉化成電信號，無線通信模塊完成A／D轉換及通信，供電模塊負責各節點供電。ZigBee無線節點的硬件選擇TI公司的CC2430作為ZigBee模塊的主控芯片，CC24 30集成了一個高性能的無線射頻RF模塊和一個增強型的8051處理器，同時集成了TI的Z-Stack協議棧，可充當ZigBee網絡中的協調器、路由節點或終端節點3種角色。終端采集節點方案如圖3所示。