摘要：針對傳統人工采集費時費力和有線監控布線復雜、維護困難的局限性，將傳感器與ZigBee無線網絡技術相結合，提出了無線傳感網絡的智能機房環境監控系統的設計方案，并進行了實現。該系統利用ZigBee技術實現對采集數據及信息的無線收發，通過公共網關接口CGI將數據和控制信息傳送到互聯網，操作人員從遠距離的PC機上實時查看數據、實施控制，從而實現了真正意義的遠程監控。
關鍵詞：ZigBee；無線網絡；傳感器；環境控制；CGI

現有的機房監控主要采用人工監控和有線監控兩種方法。傳統的人工檢測和控制方法費時費力；有線傳輸面臨著布線復雜、維護和更新升級困難，而無線傳感網絡技術的誕生給它帶來了一場全新的革命。
文中提出了一種基于ZigBee無線網絡技術的智能機房環境監控系統設計方案，通過對機房的濕度、溫度、光照、火警和水浸等幾個重要因素進行實時的智能化監測和控制，同時還可以通過手機短信通知管理者。文中重點介紹了基于ZStack的應用程序開發，實現了對機房內多種信息的遠程監測、處理和控制。

1 ZigBee無線網絡技術
ZigBee是一種新興的短距離、低速率無線網絡技術。它是一種介于無線標記和藍牙之間的技術方案。ZigBee是建立在IEEE 802．15．4標準之上的，IEEE規定了ZigBee的物理層和媒體接入控制層，網絡層、應用支持子層和高層應用規范由ZigBee聯盟制定。ZigBee協議規定了3個可用頻段868 MHz、915 MHz和2．4GHz，分別提供：1個、10個和16個共計27個信道。其中2．4GHz為全球通用頻段，傳輸速率達250Kb／S。 ZigBee技術采用CSMA—CA的信道接入方式，可有效避免通信的沖突。
ZigBee網絡支持星狀、網狀和樹狀三種自組織無線網絡類型，其連接地址分為16位短地址和64位長地址，最多一個主節點可管理254個子節點；同時主節點還可由上一層網絡節點管理，可組成多達65 000個節點的大網，一個區域可以有100個ZigBee網絡同時存在。
基于ZigBee技術的無線傳感器網絡是集信息采集、信息傳輸、信息處理于一體的綜合智能信息系統，具有低成本、低功耗、低速率、高可靠性等特點。

2 系統總體設計
2．1 系統結構
以自動控制原理為理論基礎，應用傳感器與執行器件構成閉環控制系統。傳感器節點配有傳感器感知機房環境，控制節點配有執行器件改善機房環境。傳感器節點與控制節點相互配合，共同為機房內機器運行提供適宜的環境。

本系統由無線傳感器網絡、網關和主控中心組成。無線傳感器網絡是物聯網的神經末梢，負責感知環境的變化，并將數據通過網關傳輸到互聯網。系統結構如圖1所示。
2．2 網關系統結構
網關是互聯網與無線傳感器網絡之間的數據通訊橋梁。本方案提供了3種網關接入方式：本地訪問、手機訪問和互聯網訪問。網關系統結構如圖2所示。

2．3 傳感器網絡結構
ZigBee網絡存在3種邏輯設備類型，即協調器、路由器、終端設備，并且在一個ZigBee網絡中有且只有一個協調器。當協調器被激活后，它就會建立一個自己的網絡。本方案采用的是星型網絡，在星型網絡結構中只有一個唯一的PAN主協調器，通過選擇一個PAN標識符確保網絡的唯一性。路由或終端都可以加入到這個網絡中來。

3 硬件設計
本系統硬件主要包括3部分，其中無線傳感器網絡核心是基于TI公司的CC2430開發的無線模塊；網關是基于ARM微處理器的嵌入式平臺；主控中心是PC機。
CC2430是挪威Chipcon公司的一款真正符合IEEE802．15．4標準的片上ZigBee產品。這種解決方案能夠提高性能并滿足以ZigBee為基礎的2．4 GHz ISM波段應用，及對低成本、低功耗的要求。CC2430無線單片機在待機時的電流消耗僅0．2μA，在32 kHz晶振下運行時的電流消耗小于1μA。因此，使用小型電池壽命可以長達10年。