阜阳有无线倾角传感器

倾角传感器有哪些用途？ 倾角传感器用于各种测量角度的应用中。例如，高精度激光仪器水平、工程机械设备调平、远距离测距仪器、高空平台安全保护、定向卫星通讯天线的俯仰角测量、 船舶航行姿态测量、盾构顶管应用、大坝检测、地质设备倾斜监测、火炮炮管初射角度测量、雷达车辆平台检测、卫星通讯车姿态检测等等。下面就广泛应用的几个 做简略介绍。
海事地理 山体滑坡，雪崩——双轴倾角传感器，如 NA5200 系列倾角传感器配合液位传感器用于山体滑坡或雪崩监测，通过无线传感系统将数据传输到中央控制系统，实时监测山体状态，可以有效减小 山体滑坡带来的损失。
l 建筑工程 高层建筑安全监测——目前世界上摩天大楼越来越多，为了监测大楼的安全性能，可以应用 SX41400 系列高精度的伺服倾角传感器，该系列倾角传感器可以感应微小角度的变化，可以用于大楼摆幅、震动、倾斜等监测。 l 水库大坝 大坝安全监测——大坝垮塌事故已经发生多次，为了及时发出预警信号，减少财产损失，通过倾角传感器的监测、观测仪器和设备，以及时取得反映大坝和基岩性态 变化以及环境对大坝作用的各种数据的观测和资料处理等工作。其目的是分析估计大坝的安全程度，以便及时采取措施，设法**大坝安全运行。 l 挖掘机械 挖掘机——为了实现挖掘机的三维空间定位，在安装工作装置各关节角度传感器的基础上，又安装平台回转角度检测装置和平台倾角传感器，并在斗杆上安装激光接 收仪用于检测地面激光发射器发射的水平机关相对于接收仪零位的高度。建立挖掘机的运动学模式，推导车体相对于大地的坐标变换矩阵，即完成三维空间的车体定 位，并得到常用简单的车体高程定位公式，实现挖掘机挖掘轨迹的三维空间定位为实现挖掘机的三维空间轨迹精确与挖掘机深度控制打下基础。 l 现代汽车 汽车四轮定位——随着电子技术的发展和应用，汽车的安全性、舒适性和智能性越来越高。汽车侧向倾斜角度传感器的应用是防止汽车在行驶中发生倾翻事故的一种 有效方法。是提高汽车安全性的重要措施，特别是越野车。双层客车等重心较高的汽车更有必要性。汽车倾翻的实质是：行驶中向外的倾翻力矩大于向里的稳定力 矩，当重心高度一定时，倾斜力矩油倾翻力（向外的侧向力）决定。 l 机器人
机器人——近年来机器人技术发展很快，欧美等工业发达国家早就开始对各种机器人进行系统的研究，随着科技的进步和时间的推移，取得了大量的研究成果。我们知道机器人上应用了大量的传感器，其中倾角传感器可以实时监测机器人的状态。 l 铁路铁轨 轨检仪——目前的轨道测量方式智能程度差,测量精度低,操作时间长,迫切需要设计一种适用于一般使用的便携式智能化轨道检测仪倾角传感器用于轨检仪，用于实时检测铁道的倾斜度和高度差。 输电线铁塔倾斜智能监测——输电线铁塔的倒塌事件时有发生，一旦发生倒塌，将会造成巨大的损失，倾角传感器应用于输电线铁塔倾斜角度监测，可以实时监
测输电线倾斜角度，一旦因为大风等自然灾害导致倾斜角度过大，实时发出预警信号，由工作人员维修减少损失。 l 平台控制 船载水平平台——倾角传感器在船载水平平台上应用，用于船载卫星跟踪天线的底座，以保持天线始终处于水平状态，对平台进行实时控制，可以隔离船体的俯仰和横滚运动，使平台处于水平。 l 太阳能 太阳能——太阳能是一种清洁的能源，它的应用正在世纪范围内普遍的增长，利用太阳能发电就是一个使用太阳能的方式，因此为了得到充足的利用太阳能，如何选择太阳能电池方位角与倾斜角是一个重要的问题，利用倾角传感器调整角度，将太阳能的利用率进一步提高。 除了以上所介绍的，我公司倾角传感器主要还用在: 自动导航装置 失速报警 飞行测试 天线定位和控制 导弹竖立检测 平台稳定控制 船舶姿态控制 远程水下控制 驳船调平 自动导航装置 导弹推进 油/气井测量 路基检测 机械设备控制迎角测量 疲劳检测 惯导系统 火控系统 直升机姿态控制 地面导航系
基于倾角传感器的移动通信铁塔形变预警系统
系统设计目标
基于物联网技术的思路，设计、开发一套移动通信铁塔形变监测系统，实时监控通信铁塔的工作状态，及时发现铁塔存在的安全隐患，实现对铁塔实时、预防性和量化的维护。采用传感器采集铁塔的各项数据，同时将现场的监测数据传送到监控中心，并通过短信将存在问题的铁塔及相关数据发送给对应的维护人员，方便维护人员有重点的进行铁塔维修、维护。具体的建设目标有以下几点：
（1） 移动通信铁塔形变监测预警系统能够 24 小时实时监控铁塔状态信息。这对监控单元供电设计提出较高要求，需要监控单元能够长时间有效工作，功耗尽可能降低；
（2） 监控单元在极限高温和低温下能正常使用。由于在某些地区，通信铁塔所处区域会出现-40℃或 85℃的恶劣气候。因此，要求监控单元的工作温度范围为-40℃~85℃；
（3）监控单元能够高灵敏度的监测铁塔垂直度的变化，可根据对数据积累、分析，修改铁塔形变报警的各项标准。
（4） 如铁塔出现形变，以短信形式通知维护人员，短信内容简单明确，铁塔倾角数据易查询，方便维护人员快速找到形变铁塔问题所在。
无线传感器网络节点硬件的模块化设计
无线传感器网络节点硬件的模块化设计
随着人们对于环境监测要求的不断提高，无线传感器网络技术以其投资成本低、架设方便、可靠性高的性能优势得到了比较广泛的应用。由于无线传感器网络节点需要实现采集、处理、通信等多个功能，因此硬件上采用模块化设计可以大大提高网络节点的稳定性和安全性。1 CC2430芯片简介 CC2430是一款工作在2．4 GHz免费频段上，支持IEEE 802．15．4标准的无线收发芯片。该芯片具有很高的集成度，体积小功耗低。单个芯片上整合了ZigBee射频(R


随着人们对于环境监测要求的不断提高，无线传感器网络技术以其投资成本低、架设方便、可靠性高的性能优势得到了比较广泛的应用。由于无线传感器网络节点需要实现采集、处理、通信等多个功能，因此硬件上采用模块化设计可以大大提高网络节点的稳定性和安全性。
无线传感器网络系统结构
整个无线传感器网络由若干采集节点、1个汇聚节点、1个中转器、1个上位机控制中心组成，系统结构如图1所示。无线传感器网络采集节点完成数据采集、预处理和通信工作；汇聚节点负责网络的发起和维护，收集并上传数据，将中转器下发的命令通告采集节点；中转器负责上传收集到的数据并将控制中心发出的命令信息传递给汇聚节点；控制中心负责处理较终上传数据，并且可以由用户下达网络的操作命令。
采集节点和汇聚节点由CC2430作为控制核心，采集节点可采集并传递数据，汇聚节点负责收集所有采集节点采集到的数据。中转器采用ARM处理器作为控制核心，和汇聚节点采用串口通信，以GPRS通信方式和上位机控制中心进行交互。上位机控制中心实现人机交互，可以处
理、显示上传的数据并且可以直接由客户下达网络动作执行命令。
基于倾角传感器的移动通信铁塔形变预警系统
监测需求分析
3G、 4G 网络的大面积覆盖为人们提供了更为优质的通信服务， 为人们带来了较大的便利，而与此同时通信网络扩张所产生的问题也伴随而来。通信设备数量的增加，导致维护难度逐渐增大。维护不及时致使通信设备在遭受自然环境或人为因素的破坏后，得不到及时的修理，导致通信线路塔体发生倾斜、形变甚至倒塌，通信铁塔一旦倒塌将导致覆盖区域内通信中断，直接影响了通信网络的运行安全。近年来通信铁塔倒塌的事故日渐增多，严重影响了人们的日常生活。
针对通信铁塔维护大多采用铅垂仪等人工方式进行简单检测，检查铁塔是否存在表面物理损坏，如铁塔倾斜、钢结构生锈或变形、螺丝松动、螺帽丢失等，粗浅层面的铁塔维护。工程师利用这些表面物理现象，简单判断铁塔的工作状态是否正常，这样不但效率低，而且并不能实施监测铁塔状态，做到铁塔倾斜的早期预测，并及时排除可能存在的安全隐患，以**通信基站的正常运行。监测人员的不足以及检测手段的落后，导致往往出现较为严重的问题后，才进行事后补救处理。而铁塔倾斜造成的后果是非常严重的，会大大降低铁塔的使用年限，增加使用成本，严重的会造成局部的通信中断，因此，通信铁塔的维护方式急需进行改进。

智能传感器是 20 世纪 80 年代发展起来的一种新型传感器，融合了信息采集、处理、和交换的功能。由智能传感器组成的无线传感器网络，集无线通讯技术、传感器技术、计算机网络技术等于一体，作为近年来一项新兴的技术，给我们的生活方式带来革命性的变化。结合当下的技术发展，利用无线传感技术设计一种智能化的通信铁塔形变监测系统具有重要的现实意义。
（1） 积累大量珍贵数据。通信铁塔形变监测预警节点，可以及时发现铁塔的倾斜和变形特点，并找出其垂直度的变化规律，提早预见存在故障的铁塔，使人为或自然现象导致的地面塌陷、铁塔倾斜、铁塔形变在早期就处于严密监控下。大量有效数据的积累为后期铁塔形变预警积累了宝贵的数据、经验，促使铁塔监测更为科学有效。
（2） 减少巡视人员劳动强度。依照长期实时的监测数据，铁塔维护人员可以有目的对铁塔进行监测维护，缩小检测范围。并根据数据提前分析可能存在的问题，做到提前准备。
（3） 提高通讯网络的可靠性。传统的移动铁塔检测方法难以发现存在潜在问题的铁塔，常常是在铁塔倒塌后再进行补救，对通信网络的可靠性造成了严重的损害。铁塔形变监测系统，以监测为核心，当铁塔发生形变趋势的时候及早排查，大大降低了铁塔倒塌的可能。
（4） 创造良好的社会效益。铁塔形变监测系统不仅可以应用于移动通信网络铁塔的监测预警，也可用于对电网铁塔、景观铁塔等设备的监测中，提高铁塔使用寿命，节省成本。


本文的目标是构建移动通信铁塔形变监测预警系统，通过在铁塔较容易形变的地方，放置垂直度传感器对铁塔形变进行实时监测，并将采集到的数据进行计算、分析，实时监控通信铁塔的工作状态，及时发现铁塔存在的安全隐患。系统还将铁塔工作状态数据和形变预警信号，传递至铁塔监控中心，方便相关人员进行实时监测、统计、分析，并以报警器、短信、电话等方式告知运维人员，从而实现精细化、预防性、综合集中控管的智能铁塔维护。
无线传感器网络在禽舍中的应用
我国禽舍设施的现代化程度还不太高，与发达国家相比存在一定的差距。近年米在研究国外禽舍设施技术的基础上，我国的禽舍设施对微型计算机的应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段，向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。现有的禽舍监测系统中数据的采集火多采用传统的有线方式，需要铺设大量的信号传输线，既增加了更新维护的难度，又降低了监测的可靠性和操作的灵活性。随着射频技术的发展，无线技术越米越成熟，使禽舍环境实现无线监测成为可能，目前无线技术在国外的畜禽养殖中已得到应用。 1 禽舍采用无线监测的必要性 我国农业正在从粗放型向集约型转变，实现畜禽养殖的自动化与智能化已成一种趋势，无线传感器网络在禽舍环境监测中的应用顺应了时代的要求。无线传感器网络与传统的禽舍环境监控方式相比有三大优势：一是传感器节点的体积很小且整个网络只需要部署一次，因此减少r人为因素对禽舍环境的影响；二是传感器网络节点数量大，每个节点都可以检测到局部环境的详细信息并汇总到汇聚节点，因此传感器网络具有数据采集量大、精度高的特点；三是无线传感器节点本身具有一定的计算能力和存储能力，可以根据物理环境的变化进行较为复杂的监控，传感器节点还具有无线通信功能，可以在节点间进行协同监控。 节点的计算能力和无线通信功能使得传感器网络能够重新编程和重新部署，对环境的变化、传感器网络自身变化以及网络控制指令做出及时反应，因而传感器网络非常适用于禽舍环境的监测。 2禽舍环境监测应用的传感器网络结构 适用于禽舍环境监测的传感器网络结构见图1。传感器节点被大量部署在禽舍环境的监控区域内，自主形成传感器网络。传感器节点将检测到的数据传送到汇聚节点，汇聚节点负责将传感器节点传来的数据传送给终端。 传感器节点自主形成一个多跳网络，处于网络边缘的节点必须通过其他节点向汇聚节点发送数据。每个传感器节点都能检测禽舍环境的温度、湿度、光照等信息，也可以变换监测目标和监测内容。由于传感器节点具有计算能力和通信能力，可以在传感器网络中对采集的数据进行数据融合处理。这样可以减少数据通信量，节省传感器节点的能量。 2．1节点及节点部署 根据禽舍环境特点的要求，传感器节点需要满足体积小、精度高、生命周期长等的特点。目前使用比较多的是加州伯克利分校研制的Mote节点，即通过扩展板的方式带有一个专用的传感器板，板上载有光照传感器、温湿度传感器以及大气压传感器等。 传感器节点在系统中负责完成两方面的工作：一是接收分析用户的监测指令，并根据指令中的参数要求对环境数据进行检测采集；二是通过无线系统将采集的数据发送到汇聚节点。汇聚节点主要负责接收传感节点传来的数据，调度传感节点的运行，实现采集数据的上传和用户指令的下发，汇聚节点是用户和传感节点信息传输的桥梁。汇聚节点除了具备与传感节点同样结构和功能的无线收发模块外，还具有功能强大的处理模块和大容量的存储模块。 如何在禽舍中布置传感节点，直接影响到整个系统的工作效率和投资成本。只有合理的布置节点，才能充分发挥系统高效率和低能耗的优势。关于节点布置的问题在不同的背景下已被研究。确定性布置和自组织布置是节点布置的两种方式。 禽舍中节点的部置还应考虑区域的覆盖和节点问的连接等问题。所谓的覆盖问题，就是我们所监测的目标区域内，都能被传感节点检测到，其实质就是在兼顾节点间通信的基础上，实现监测范围的较大化；每个传感节点都能与汇聚节点通信称为连接，如果系统中存在不连接的节点，某些子区域感测到的信息将成为无效信息。在温室中布置传感节点时，需要考虑有多少个传感节点负责某个参数的测量，决定数量后，要解决怎样准确布置这些节点才能够使得系统效率较高、能耗较低。 2．2节点能量管理 禽舍环境的监测是长时间的连续监测，这对节点能量的供应提出了很高的要求。在传感器网络中，节点对能量的使用是不同的，汇聚节点需要更多的能量接收和发送数据包，网络边缘节点会将能量主要用在数据的搜集上。因此节点在能量的消耗上出现了瓶颈问题。在应用中需要考虑能量消耗较快的节点，并采取一定的节点冗余措施以**数据传输不会因为个别节点的失效而中断。表1给出了传感器节点操作及消耗电量的关系。 节点节省能量主要采用休眠机制，即当一个传感器节点有任务时，只有与其相邻区域内的传感器节点处于活动状态，其余的处于关闭状态。 2．3 s-MAC协议在禽舍无线传感器网络中的应用 设计无线传感器网络MAC协议时，应当考虑的属性有：节省能量、网络的可扩展性和网络效率。目前，在MAC协议的设计中，往往是通过降低网络的公平性，增加网络的延时、吞吐量，米换取协议的能量有效性。 S-MAC(sensor MAC)协议是在802．11MAC协议基础上，针对传感器网络的节省能量需求而提出的传感器网络MAC协议。S-MAC协议通过周期性休眠获得低占空比运行，通过选择和维护休眠调度表，使相邻节点组成休眠／唤醒自动同步的虚拟组，从而实现信息传输的同步，并减少控制开销。其特点是形成一个使相邻节点都能自由通信的平面拓扑结构，同步节点形成一个无簇内通信的虚拟组，很容易适应拓扑结构的改变。 假设通常情况下传感器网络的数据传输量少，节点协同完成相同的任务，网络内部能够进行数据处理和融合以减小数据通信量，网络能够容忍一定程度的通信延迟，既提供了良好的扩展性，义减少了节点能量的消耗。 无线传感器网络应用到禽舍中，建立禽舍无线监测系统，实现了对禽舍信息的无线采集和畜禽养殖业的自动化与智能化，对于提高畜禽的产量，具有重要的现实意义。同时它的发展和应用对现代科学技术产生了较其重要的影响，在*、医疗、环境监测、家庭自动化和其他领域具有广阔的应用前景。 赵建华，韩玉杰 (东北林业大学，黑龙江哈尔滨 150040) 中国家禽2010.3 江洪涛采集审核；程彬彬编辑上传。
倾角传感器的应用 1、什么是倾角传感器？ 倾角传感器可以用来测量相对于水平面的倾角变化量。理论基础就是牛顿*二定律，根据基本的物理原理，在一个系统内部，速度是无法测量的，但却可以测量其加 速度。如果初速度已知，就可以通过积分计算出线速度，进而可以计算出直线位移。所以它其实是运用惯性原理的一种加速度传感器。 2、倾角传感器有哪些类型？ 种类粗分：单轴的和双轴两种。 从工作原理上可分为“固体摆”式、“液体摆”式、“气体摆”三种倾角传感器。 就基于固体摆、液体摆及气体摆原理研制的倾角传感器而言，它们各有所长。在重力场中，固体摆的敏感质量是摆锤质量，液体摆的敏感质量是电解液，而气体摆的敏感质量是气体。 气体是密封腔体内的一运动体，它的质量较小，在大冲击或高过载时产生的惯性力也很小，所以具有较强的抗振动或冲击能力。但气体运动控制较为复杂，影响其运动的因素较多，其精度无法达到*武器系统的要求。 固体摆倾角传感器有明确的摆长和摆心，其机理基本上与加速度传感器相同。在实用中产品类型较多如电磁摆式，其产品测量范围、精度及抗过载能力较高，在武器系统中应用也较为广泛。 液体摆倾角传感器介于两者之间，但系统稳定，在高精度系统中，应用较为广泛，且国内外产品多为此类。

无线传感网络与无线传感器网络？
物联网架构可分为三层：感知层、网络层、应用层。感知层是由各种传感器构成，是物联网识别物体、采集信息的来源。网络层是负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网与用户的接口，它需要与行业需求结合，从而实现物联网的智能应用。作为物联网较底层，感知层肩负起很重要的作用，数据要先经过感知层的采集和识别然后才能进行接下来的处理与传输等操作。因此，传感网建立的重要性是十分重大的。

随着传感网的不断发展，以ZigBee协议为基础的无线传感网络(WSN，WirelessSenorNetwork)的确立，不仅使得在信息采集技术的这一领域有了进一步的发展，而且还带动了物联网的快速发展。本文立足于无线传感网络作为物联网的较底层，分析了基于ZigBee的无线传感网络，并在此基础上提出了无线传感网络接入到互联网的网关接入模式。


2、相关技术问题分析


2.1ZigBee协议栈与无线传感网络的技术要点

无线传感网络(WirelessSensorNetworks，WSN)是一种技术集成度高，涉及多种*科学技术的信息采集变换，组网传送，融合处理，反馈调节的多信息综合采集与组网应用系统。在当前的**信息产业界和技术研究领域里都受到广泛关注。无线传感网络由多个静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并较终把这些信息发送给网络所有者。无线传感络并不需要较高的带宽，但是需要较低的传输延时和较低的功率消耗并且可以使用户拥有较长的电池寿命和较多的器件阵列。而ZigBee的出现正好解决了这一问题，ZigBee有着高通信效率、低复杂度、低功耗、低速率、低成本、高安全性以及全数字化等诸多优点。这些优点使得ZigBee与无线传感网络**的结合在一起。以下将对ZigBee协议栈加以说明。


ZigBee协议栈结构由一些层构成，每个层都有一套特定的服务方法(协议)和上一层连接。数据实体(dataentity)提供数据的传输服务，而管理实体(managemententity)提供所有的服务类型。每个层的服务实体通过服务接入点(SAP，serviceaccesspoint)和上一层相接，每个SAP提供大量服务方法来完成相应的操作。ZigBee协议栈基于标准的OSI七层模型，但只是在相关范围来定义一些相应层来完成特定的任务。IEEE802.15.4-2003标准定义了下面的两个层：物理层(PHY层)和媒介层(MAC层)。ZigBee联盟在此基础上建立了网络层(NWK层)以及应用层(APL层)的框架(framework)。APL层又包括应用支持子层(APS，applicationsupportsub-layer)，ZigBee的设备对象(ZDO，zigbeedeviceobject)以及制造商定义的应用对象。
IEEE802.15.4标准定义了物理层(PHY层)和媒介层(MAC层)。物理层是协议的较底层，承担着与外界直接作用的任务，它采用扩频通信调制方式，由图1可以看到这里定义了两个频率的物理层，这两个频率段分别为868/915MHz和2.4GHz。MAC层负责设备间无线数据链路的建立、维护和结束，确认模式的数据传送和接收，可选时隙，实现低延迟传输，支持各种网络拓扑结构，网络中每个设备为16位地址寻址。它可完成对无线物理信道的接入过程管理，包括以下几方面：网络协调器(coordinator)产生网络信标、网络中设备与网络信标同步、完成PAN的入网和脱离网络过程、网络安全控制、利用CSMA-CA机制进行信道接入控制、处理和维持GTS(GuaranteedTimeSlot)机制、在两个对等的MAC实体间提供可靠的链路连接。


ZigBee又在以上两层的基础上提出了网络层和应用层。网络层主要负责建立新的网络、处理节点的进入和离开网络、根据网络类型设置节点的协议堆栈、使网络协调器对节点分配地址、**节点之间的同步、提供网络的路由。网络层确保MAC子层的正确操作，并为应用层提供合适的服务接口。为了给应用层提供合适的接口，网络层用数据服务和管理服务这两个服务实体来提供必需的功能。网络层数据实体(NLDE)通过相关的服务接入点(SAP)来提供数据传输服务，即NLDE.SAP;网络层管理实体(NLME)通过相关的服务接入点(SAP)来提供管理服务，即NLME.SAP。NLME利用NLDE来完成一些管理任务和维护管理对象的数据库，通常称作网络信息库(NetworkInformationBase，NIB)。应用层主要根据具体应用由用户开发。它维持器件的功能属性，发现该器件工作空间中其他器件的工作，并根据服务和需求在多个器件之间进行通信。应用层由应用支持子层(APS)、设备对象(ZDO，包括ZDO管理平台)以及制造商定义的应用设备对象组成。APS子层的作用包括维护绑定表(绑定表的作用是基于两个设备的服务和需要把它们绑定在一起)、在绑定设备间传输信息。ZDO的作用包括在网络中定义一个设备的作用(如定义设备为协调者或为路由器或为终端设备)、发现网络中的设备并确定它们能提供何种服务、起始或回应绑定需求以及在网络设备中建立一个安全的连接。


2.2TCP/IP协议与互联网络通信方式


对于互联网而言，其传输控制与因特网互联规则也就是TCP/IP协议是Internet较基本的协议。它由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成，此协议采用了四层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。可以这样说，TCP负责发现传输的问题，一旦发现有问题就会要求重新传输，直到所有的数据安全正确的传输到目的地，而IP是给了因特网的每一台电脑规定了一个地址。


TCP/IP协议由链路层、网络层、传输层以及应用层这四层组成。对于此协议的熟知程度，具体的每层协议的功能在这里将不进行详细的说明。而网关作为在传输层以上工作的，为了深入的了解此文所提出来的网关接入模式，在此将对传输层以上进行一些分析说明。传输层提供应用程序之间的通信。其功能包括：格式化信息流和提供可靠传输，为实现后者，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假如分组丢失，必须重新发送，从而提供可靠的数据传输。而传输层的协议主要是：TCP和UDP协议。在本文所提出的的网络传输由于速率因素，我们在此采用TCP传输。在TCP传输过程中，数据从应用层到传输层，数据的报头是TCP报头，然后下到网络层，数据在之前的TCP报头前在加上IP报头，IP报头中有目标IP和源IP，然后到数据链路层后又在上层的数据中加上首部和尾部，然后经过物理层传输到目的地，经过路由器分析目标IP然后查找路由表在进行转发，来到目标计算机然后从物理层开始解封装，然后一层一层向上传输。而在此文中所涉及到的传输过程，就从应用层到传输层，数据带有TCP报头就进入网关进行协议的转换，解封装后从新封装从而传到ZigBee的应用层。


3、无线传感网络接入互联网络的网关模式分析


本文所提出的无线传感网络接入Internet网的网关接入模式的基本构架如图2所示。


在此基本结构模式中，我们主要对数据从ZigBee进入网关以及数据从网关到互联网进行分析。在此，数据由ZigBee进入网关采用串行传输的通信方式。ZigBee各个节点把收集的数据送到协调器，在经由协调器交给应用层，应用层通过调用串口API发到网关。网关将Internet发送来的数据进行解封装通过串口交给协调器，协调器再将数据封装，加上ZigBee的短地址发送出去。这样就实现了从ZigBee到网关的双向数据传输。网关到互联网的传输在此文中采用了以太网口传输，客户端与服务器模式的网络通信结构，并用WindowsSocket网络编程实现，这样就完成了从网关到互联网的数据传输。因此，在这里我们通过此网关把基于ZigBee的无线传感网络与互联网连接起来，从而使得可以通过互联网时时控制物理世界，可以根据我们的需要对所有的节点进行控制及管理。
3.1ZigBee模块与互联网关的通信模式


对于星形的ZigBee网络拓扑结构，所有的节点都跟协调器交互，因此要实现ZigBee网络与网关的通信，可以通过协调器跟网关通信。在本文中采用了协调器与网关通过串口进行连接。串口通信具有成本低、传输质量可靠、全双工等特点，满足嵌入式简化设备的需求，因此网关的ZigBee网络通信模块采用串口实现。


在协调器和网关之间我们采用异步串口通信方式，并且双方采用中断方式进行数据的发送和接收。由发送端向接收端发送请求是否可以发送数据命令，之后接收端收到请求命令后给发送端返回一个命令数据，发送端根据接收端发回的命令进行判断是否可以现在就开始传输数据。在每一次数据传输完毕之后，发送端都要进行新一轮的上述过程进行下一个数据包的传输，知道所有的数据传输完毕即可。


ZigBee协调器接收到其他节点发来的数据之后，就会产生一个事件，告知应用层，应用层调用相关函数进行接收，该函数返回一个类型的结构体。该结构体包括了源地址、网络地址、地址类型等相关信息。这样，在传输过程采用中断方式，当接收到一个字节后就会进入中断，从而调用接收函数进行所有数据的接收工作。而当网关接收到因特网传来的数据之后就按照所需数据的格式进行打包，保存在事先设置好的变量里。当检测到此变量非空的时候，就会跟协调器交互后发送数据。当协调器中的任务检测到有数据来的时候，就会和协调器交互后以判断对方是否真的要发送数据，然后就进行数据的接收。这样就简单的完成了协调器和网关之间的通信，完成了数据的交换，实现了从ZigBee的无线传感器网络到网关的通信。


3.2物联网与Internet的网关接入方式


本研究报告主要采用以太网口，客户端与服务器结构的网络通信，并把网关作为服务器。采用WindowsSocket编程来实现此网络传输。在此我们使用套接字I/O模型的Select模型，这样有利于对应用程序通过异步方式同时对一个或多个套接字通信加以管理。如图3所示，描述了Select模型的工作方式。在调用recv()函数接收数据之前，先调用select()函数，如果此时没有可读数据，select()函数就先阻塞在这里。当系统有了可读数据，该函数返回。这个时候应用程序就可以调用recv()函数接收数据了。网络编程选择好后就在下面具体分析客户端与服务器的相连接。
3.1ZigBee模块与互联网关的通信模式


对于星形的ZigBee网络拓扑结构，所有的节点都跟协调器交互，因此要实现ZigBee网络与网关的通信，可以通过协调器跟网关通信。在本文中采用了协调器与网关通过串口进行连接。串口通信具有成本低、传输质量可靠、全双工等特点，满足嵌入式简化设备的需求，因此网关的ZigBee网络通信模块采用串口实现。


在协调器和网关之间我们采用异步串口通信方式，并且双方采用中断方式进行数据的发送和接收。由发送端向接收端发送请求是否可以发送数据命令，之后接收端收到请求命令后给发送端返回一个命令数据，发送端根据接收端发回的命令进行判断是否可以现在就开始传输数据。在每一次数据传输完毕之后，发送端都要进行新一轮的上述过程进行下一个数据包的传输，知道所有的数据传输完毕即可。


ZigBee协调器接收到其他节点发来的数据之后，就会产生一个事件，告知应用层，应用层调用相关函数进行接收，该函数返回一个类型的结构体。该结构体包括了源地址、网络地址、地址类型等相关信息。这样，在传输过程采用中断方式，当接收到一个字节后就会进入中断，从而调用接收函数进行所有数据的接收工作。而当网关接收到因特网传来的数据之后就按照所需数据的格式进行打包，保存在事先设置好的变量里。当检测到此变量非空的时候，就会跟协调器交互后发送数据。当协调器中的任务检测到有数据来的时候，就会和协调器交互后以判断对方是否真的要发送数据，然后就进行数据的接收。这样就简单的完成了协调器和网关之间的通信，完成了数据的交换，实现了从ZigBee的无线传感器网络到网关的通信。


3.2物联网与Internet的网关接入方式


本研究报告主要采用以太网口，客户端与服务器结构的网络通信，并把网关作为服务器。采用WindowsSocket编程来实现此网络传输。在此我们使用套接字I/O模型的Select模型，这样有利于对应用程序通过异步方式同时对一个或多个套接字通信加以管理。如图3所示，描述了Select模型的工作方式。在调用recv()函数接收数据之前，先调用select()函数，如果此时没有可读数据，select()函数就先阻塞在这里。当系统有了可读数据，该函数返回。这个时候应用程序就可以调用recv()函数接收数据了。网络编程选择好后就在下面具体分析客户端与服务器的相连接。
首先要初始化套接字集合，然后将套接字分配给参与操作的套接字集合之后通过调用select函数等待函数的返回，若成功返回后则对每个套接字集合进行检查，若是宏值为ture则说明此套接字可读，最后就可以通过SocketAPI进行数据接收和发送。接下来分析下网关(服务器)上应用流程。Select函数监听套接字是否在可读集合中，若存在，则说明客户端有连接请求，调用accept()函数接受该客户端的请求，并将新建接受套接字加入服务器套接字集合然后便利服务器套接字集合分别判断每个套接字是否可读可写。若可读，则调用输入函数读入数据，若可写，则调用输出函数发送数据。对于客户端，首先要判断是否可写套接字，若是存在就调用connect()函数请求连接，之后检查每一个套接字的可读可写性。若可读，则调用输入函数读入数据，若可写，则调用输出函数发送数据。这样就在服务器客户端两端分别完成了数据的传输，用此模式的网络编程实现了网关与PC的有效数据传输。也就是实现了网关到Internet的传输。通过此网关可以实现ZigBee无线传感器网络与因特网的互联，实现物联网系统在更广泛领域里的拓展应用。

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