摘要：介紹了一種可進行遠程監測和控制的數據采集系統。多個測控節點組成ZigBee無線傳輸網絡，利用GPRS模塊連接因特網擴展傳輸范圍，與基于LabVIEW的上位機程序進行TCP／IP協議通信，從而實現遠程監控。下位機設計了數據幀和采集控制指令；協調器網關可對數據進行選擇性接收和處理，并實現斷線后自動連接；上位機完成對采集數據的解析、顯示以及保存，并能發送控制指令。
關鍵詞：ZigBee；GPRS；LabVIEW；TCP／IP協議

0 引言
ZigBee協議是一種基于IEEE 802．15．4標準的低功耗個域網協議，其主要特點是低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率以及低成本，普遍應用于自動控制和測量領域，可以嵌入各種設備，是一種數據傳輸可靠性高的近距離無線組網通信技術。而GPRS模塊則是通過手機終端連接因特網來實現數據的雙向傳輸，它的協議規程體現了無線和網絡相結合的特征。因此可以通過GPRS技術來拓展ZigBee測量控制網絡的作用范圍。目前GPRS的數據傳輸主要是基于TCP和UDP兩種通信協議，其中TCP是面向連接的協議，提供IP環境下的數據可靠傳輸，適用于可靠性要求比較高的數據通信系統，而UDP不需要建立連接即可開始傳輸數據，通信效率較高，但可靠度不高，適用于一次只傳輸少量數據的場合LabVIEW作為一種圖形化編程語言開發環境，為學術界、工業界和研究實驗室所廣泛接受，運用內嵌的TCP／IP網絡通信協議組通信，可以直接調用TCP模塊完成流程圖編寫，而無需過多考慮網絡底層實現，使用該軟件可方便完成上位機測量和控制程序的編制。

1 網絡組建整體方案
系統網絡組成如圖1所示，首先由SHT11數字溫濕度傳感器和CC2530芯片的ADC通道組成傳感器數據輸入通道，輸入的信息經CC2530芯片采集處理后打包無線發送到協調器節點，然后協調器節點利用串口2將數據發送給STC12C5A32S單片機，單片機將收到的數據進一步處理后，通過另一串口把有效數據傳送至華為GTM-900C模塊，最后GPRS模塊利用Internet把最終數據發送至上位機，并同時監聽上位機指令，一旦接收到指令將轉發給協調器直至各采集控制節點，從而實現數據的雙向傳輸。

2 下位機數據分析
協調器網關需要把測控節點無線傳輸過來的數據透明發送至上位機，有效的數據幀通過下位機編程為固定長度是20 B的數據，有些字節可變，有些字節是固定的。比如一個數據幀用十六進制表示為：FE 0F 46 87C6 E9 02 00 09 00 1A 21 00 00 48 9E 00 00 00 07。其中FE為每幀開始的字節；0F，02 00，09 00是固定的字節，表示數據包和有效數據位，46 87為接收標志；最后一個字節07是前面19個字節的異或運算值，C6 E9為傳感器節點16位地址號，隨著數據來自不同節點變化；1A為節點溫度的整數部分，換算為十進制值為26 ℃，可變；21為節點10倍片上電壓值，換算至十進制值為33 V，可變；0000為父節點地址；48為節點相對濕度值，轉換至十進制值為72％，可變；9E為節點溫度的小數部分，換算為十進制值的算法是(9×16+15)／256=0．62℃，可變；00 00 00為預留下來的3 B，用于其他傳感器節點數據的傳送。
協調器網關同時也接收上位機的命令數據并通過ZigBee網絡發送至具體節點。命令數據為3 B，前2個字節為目標地址，第3個字節為采集控制命令。如設置80為停止采集指令，40為開始采集命令，01，02，03為采集周期選擇命令。協調器地址是固定的十六進制數0x0000，其他傳感器節點地址與之不同，因此當發送的前兩個字節為0000時，可以此做為向全體傳感器節點廣播命令的判據。如果前兩個字節是具體的單個節點地址，則只有相應節點接收到控制命令。