基于ZigBee技术的塔机无线传感网络的设计.pdf

总线与网络

文章编号：1001-9944(2011)07-0034-04

基于ZigBee技术的塔机无线传感网络的设计

杜孟超，谷立臣
（西安建筑科技大学信息与控制工程学院，西安710055）

摘要：该文主要是在塔式起重机的状态监测预警系统中引入了无线传感网络，利用无线网
络组网快速，节点布置方式灵活快速的特点，以及在无线网络中引入先进的专门用于建立
低速小型无线传感网络的ZigBee技术，使得塔机的状态监测系统更具有灵敏性和灵活性。
关键词：塔机预警监测系统；无线传感网络；ZigBee
中图分类号：TP393文献标志码：B

WirelessSensorNetworkofTowerCraneBasedonZigBeeTechnology

DUMeng-chao，GULi-chen
（SchoolofInformationandControlEngineering，Xi’anUniversityofArchitectureandTechnology，Xi’an710055，China）
Abstract：Thearticlemainlyintroducedthatwirelesssensornetworksintowercranesstatemonitoringandwarningsystem．
BecauseWirelesssensornetworkscouldberapidlyflexibleandfastlaoyoutnodearrangementcharacteristics，andtointro-
duceadvancedwirelessnetworksetupspecificallyforlowspeedsmallZigBeetechnology.Makingthetowercranesstate
prowarningandmonitoringsystemarbitrarilyputnodesinanywhere．
Keywords：towercranesstateprowarningandmonitoringsystem；wirelesssensornetworks；ZigBee

塔机多元预警系统采用多超声传感器融合技景，已经成为国内外一个公认的新兴前沿热点研究
术进行塔机周边障碍物的监测，通过障碍物定位与领域［2］。目前，国内大部分高校和科研单位己经开始
识别、轨迹预测以及已有超声地图数据防碰撞模型了该领域的研究工作。
计算，获取塔机碰撞预警信息，将塔机状态及时通本文主要研究塔机预警系统中专门用于传输布
知塔机司机［1］。系统的预警信息获取部分主要由多置于塔机上的超声传感器节点信息的无线传感网络
超声传感器测距模块和数据传输网络2部分组成。的设计，使得此无线传感网络完全满足塔机预警系
系统通过超声传感器进行数据采集并通过无线传统中对数据传输的各项要求。
感网络将信息发送至塔机预警系统的总控制器。本
项目要求超声传感测量网络具有较大的数据传输1无线传感网络总体结构
率，能够适应监测点位置的随时变化，能很方便地本塔机预警系统无线传感网络主要由网关节
增加和减少传感器节点。点、路由节点和终端节点组成。网关节点首先作为
ZigBee技术是一种短距离、低复杂度、低功耗、PAN协调器建立起一个无线传感网络，接下来路由
高度智能化、低成本的无线通信技术，是一组基于节点1、2加入此无线传感网络。其次，布置在塔机
IEEE802．15．4无线标准研制开发的有关组网、安全平衡臂端和起重臂端的专门用来获取塔臂工作过程
和应用方面的通信技术，具有十分广阔的应用前中在其活动范围内可能出现的障碍物信息的传终端

收稿日期：2010－12－03；修订日期：2011－04－13
基金项目：国家自然科学基金（50975218）；陕西省教育厅专项基金（09JK520）；西安建筑科技大学科技基金（QN1019）
作者简介：杜孟超（1985-），男，在读硕士研究生，主要从事无线传感网络的设计和应用；谷立臣（1956-），男，工学博士，教
授，主要从事机械工程诊断信息融合方法研究。

34Automation＆Instrumentation2011(7)
总线与网络

节点阵列直接作为网关的子节点或者通过路由器节参考点在塔机周围布置的位置，更加提高了网络系统
点1加入无线传感网络。还有布置于塔身四周专门用对周围环境的适应性和塔身失稳信息的准确性。最后，
于监测其相对于各自参考节点的距离信息来监测塔机这些加入网络的终端节点直接或者通过其父节点路由
失稳的终端节点阵列通过路由器2也加入本塔机预警器向网关节点发送塔机预警系统所需要的数据信息，
系统的无线传感网络，监测塔机失稳的这些节点可以网关节点再通过USB等接口将收到的这些数据传送
根据塔机