摘要：為實現低成本遠程圖像監控，文章設計了一套基于ZigBee和GPRS技術的遠程圖像采集傳輸系統。以CC2430為節點控制攝像頭采集圖像數據，本地通信時，圖像數據通過ZigBee協調器直接和服務器通信；遠程通信時，協調器將處理好的數據通過GPRS技術傳到監控中心以實現圖像數據的保存、讀取和顯示等目的。ZigBee無線傳感網絡節點間采用網狀網絡的自組網方式，通過修改協議棧的緩沖機制和改變串口波特率提高數據的傳輸效率。實驗結果表明該系統能夠很好地實現本地和遠程靜態圖像的采集與快速傳輸，具有廣泛的應用前景。
關鍵詞：ZigBee；無線傳感網絡；CC2430；圖像采集；GPRS

0 引言
目前，無線圖像采集技術主要有藍牙、Wi-Fi、CDMA、GPRS和新興的3G技術。在實際運用過程中，藍牙需要昂貴的認證費，傳輸距離短；其他技術的組網復雜、建設周期長。尤其是在偏遠地區和惡劣的環境，這些技術建立的系統實時性、可靠性降低，受到環境因素的制約，用戶需要承擔費用，一旦基站出現故障則整個網絡陷于癱瘓。
ZigBee網絡可以很好地解決以上弊端。ZigBee是符合IEEE802.15.14標準，具有自組網、免執照、低功耗、低成本、低誤碼率、抗干擾性強等特點的新興通信技術，理論上能夠提供250kb／S的傳輸速率，它不依靠任何基站和基礎設施。由于GPRS在信號覆蓋區域內可接收到遠距離傳輸過來的JPEG圖像，為了實現不同環境下的監控，本文結合ZigBee和GPRS技術，設計出一套靜態圖像監控系統，完成本地圖像的采集和遠程圖像的傳輸。

1 系統架構
本系統包括ZigBee無線傳感網絡、監控中心、圖像采集和遠程傳輸四部分，其中遠程圖像傳輸包括GPRS和Internet模塊，見圖1。

ZigBee無線傳感網絡由一個協調器、若干個路由器和若干個終端節點組成。協調器負責網絡的組建和整個網絡與監控中心的通信；路由器接收并轉發數據、獨立采集數據和接受協調器的命令；終端節點可采集、發送和接收數據，但不能自動轉發數據。ZigBee無線傳感網絡有三種組網方式，星形網絡、樹形網絡和網狀網絡。由于網狀網絡在通信允許范圍內相鄰節點間能相互通信，有較強的自組織、自愈功能，能組成極為復雜的網絡，有很大的路由深度和網絡節點規模，還能通過“多級跳”的方式來通信。因此，本系統采用網狀網絡的組網方式。
監控中心由具有服務器功能并安裝監控軟件的PC組成。本地圖像采集時，監控中心通過RS232串口線控制數據的采集和傳輸。遠程圖像采集時，監控中心通過GPRS與協調器通信。為了便于服務器的移動，首先由GPRS1獲取服務器的IP并通過SMS方式發送至GPRS2，GPRS2根據獲取的IP和端口號連接到服務器，實現ZigBee網絡與服務器的連接。

2 系統硬件設計
2．1 數據節點的硬件設計
圖2為數據采集節點的硬件系統框圖，包括圖像采集模塊、電源模塊、控制器發基本外圍電路。選用TI公司生產的CC2430為MCU，該芯片內置ZigBee射頻前端、內存和微控制器，專門用于IEEE802．15．4和ZigBee應用程序，只需簡單的外圍電路即可工作。內置溫度傳感器和電壓傳感器，檢測系統的工作環境。電源管理模塊使系統工作在不同的模式，最大限度降低系統功耗。串口攝像頭采集圖像，采用標準JPEG圖像壓縮算法壓縮圖像數據。控制器通過RS232控制攝像頭。

2．2 協調器節點的硬件設計
協調器的硬件系統包括圖像采集模塊、GPRS模塊、電源模塊、控制器及基本外圍電路，GPRS模塊只存在于遠程圖像傳輸系統，見圖3。G PRS選用華為GTM900-C模塊，ZigBee協調器通過AT指令控制GPRS模塊。