ZigBee無線技術是近年來國內外研究的熱點問題之一，其短距離、低速率、低功耗的特性，使它在傳感器網絡中得到廣泛的應用。相對于ZigBee技術的迅速發(fā)展，基于ZigBee的無線傳感器網絡應用層數(shù)據的監(jiān)測及管理則相對滯后，這成為制約ZigBee無線傳感器網絡發(fā)展的瓶頸之一。數(shù)據的監(jiān)測及管理作為當前研究的熱點，其目的是把傳感器網絡上數(shù)據的邏輯視圖(命名、存取和操作)和網絡的物理實現(xiàn)分離開來，使得傳感器網絡的用戶和應用程序只需關心所要提出的查詢的邏輯結構，而無需關心傳感器網絡的實現(xiàn)細節(jié)?，F(xiàn)有的ZigBee無線傳感器網絡應用層數(shù)據的監(jiān)測及管理系統(tǒng)大多局限于本地監(jiān)測，受到空間限制。文中針對這一問題，設計了一種基于ZigBee的無線傳感器網絡數(shù)據管理平臺，該平臺能夠有效組織和管理傳感器網絡監(jiān)測區(qū)域的感知信息，回答來自用戶或應用程序的查詢。系統(tǒng)將網絡的物理實現(xiàn)和數(shù)據的邏輯視圖有效的分離開來，從而實現(xiàn)了遠程終端瀏覽器在線監(jiān)測、分析和處理傳感器節(jié)點數(shù)據的功能。

1 數(shù)據管理平臺設計
    數(shù)據管理平臺允許用戶在客戶端瀏覽器上實時監(jiān)測來自ZigBee無線傳感器網絡傳來的數(shù)據，工作原理，如圖l所示。文中搭建的ZigBee無線傳感器網絡采用TI公司的CC2430芯片以及Figure8 Wireless ZigBee Protocol Stack協(xié)議棧來實現(xiàn)，采用樹形(Cluster一Tree)組網方式，網絡節(jié)點包括協(xié)調器、路由器和終端節(jié)點，協(xié)調器負責收集各終端節(jié)點上傳的數(shù)據。
    數(shù)據管理平臺分為兩大部分：一是數(shù)據的采集、分析與計算，由通信計算機完成這部分工作；二是運行于客戶端瀏覽器的Web頁面，主要完成數(shù)據的查詢及顯示。這種基于B／S結構設計的數(shù)據管理平臺，結合了asp．net在Web應用上的優(yōu)勢，很好的實現(xiàn)了遠程終端瀏覽器在線監(jiān)測、分析和處理傳感器節(jié)點數(shù)據的功能。

    協(xié)調器發(fā)布廣播，要求終端節(jié)點上傳各自的信息數(shù)據，終端節(jié)點在收到協(xié)調器下發(fā)的命令后，將傳感器采集到的數(shù)據通過路由器轉發(fā)或者直接發(fā)送給協(xié)調器。終端節(jié)點上傳數(shù)據包的結構為：包頭+命令類別+數(shù)據內容+包尾，數(shù)據包為16進制編碼，如圖1所示。

    協(xié)調器通過串口與通信控制計算機連接，通信控制計算機首先完成數(shù)據采集工作。數(shù)據采集采用定時響應模式，采集周期時間可以預先設定，每隔一個采集周期，協(xié)調器將收集到的數(shù)據通過串口傳輸?shù)酵ㄐ趴刂朴嬎銠C。通信控制計算機接下來將數(shù)據進行分析、計算，處理后的數(shù)據再通過以太網傳輸?shù)綌?shù)據庫服務器上，寫入自定義的數(shù)據庫。
    運行于客戶端瀏覽器的Web頁面是基于．net框架開發(fā)的，開發(fā)工具主要有Visual Studio 2005和SQL Server 2000。Web頁面主要功能模塊包括即時數(shù)據、歷史數(shù)據、設備管理、用戶管理。即時數(shù)據模塊允許用戶查看當天各個終端節(jié)點上傳的數(shù)據，歷史數(shù)據模塊允許用戶選擇時間范圍查看各個終端節(jié)點上傳的數(shù)據，設備管理模塊允許用戶對設備節(jié)點進行重命名、新增、刪除操作，用戶管理模塊允許用戶更改密碼，管理員用戶可以進行新增用戶、刪除用戶、授予權限等操作。普通用戶不具備設備管理、用戶管理權限。

2 客戶端軟件設計
2．1 數(shù)據庫設計
    根據需要，在數(shù)據庫的設計中，主要包含以下數(shù)據表：Station_Info、Ark_Info、Node_Info、Device_Info、User_Info、Temperature_Record。Station_Info為站點信息表，Ark_Info為監(jiān)測點信息表，Node_Info為終端節(jié)點信息表，它們的數(shù)據庫關系圖，如圖2所示。Device_Info為節(jié)點關系表，User_Info為用戶信息表，Temperature_Record為溫度日志表。

    數(shù)據庫的設計比較繁雜，在這里僅以節(jié)點關系表I)evice_Info為例進行說明。Device_Info表能大致但不能嚴格地反映出ZigBee無線傳感器網絡的拓撲結構，這是由于終端節(jié)點位置的關系，上報數(shù)據的過程中，有可能要經過二級以上路由轉發(fā)到協(xié)調器。如表2所示，l#監(jiān)測點是指實際的地點，它下面的各個終端節(jié)點上報數(shù)據經過的路徑可能并不完全一致，也即是說實際的網絡拓撲可能會更加復雜一些。在實際應用中，并不需要十分關注網絡的拓撲結構，更多的關注點是終端節(jié)點上傳數(shù)據的實際情況。因此，在設計節(jié)點關系表Device_Info時，不用把ZigBee無線網絡的每個節(jié)點都反映出來，這樣可以進行簡化設計，它的結構類似于，如表2所示結構。

    Device_Info表用于構造生成節(jié)點樹形邏輯視圖，節(jié)點樹的葉子節(jié)點與ZigBee無線傳感器網絡的終端節(jié)點一一對應。節(jié)點樹形邏輯視圖的生成達到了將無線傳感器網絡上數(shù)據的邏輯視圖和網絡的物理實現(xiàn)分離的目的。
    使用．net Framework2．0的TreeView控件，綁定節(jié)點關系表Device_Info，遞歸生成節(jié)點樹。

2．2 數(shù)據的查詢與顯示
    運行于客戶端瀏覽器的Web頁面可以方便用戶查詢各個終端節(jié)點上傳的數(shù)據。Web頁面采用上方固定，左側嵌套的框架結構。上方為Head-form．aspx頁面，用于功能菜單的選擇。
    (1)功能菜單選擇。選擇“即時數(shù)據”菜單，下方子框架執(zhí)行realtemp．html頁面，若選擇“歷史數(shù)據”菜單，則下方子框架執(zhí)行history．html頁面。realtemp．html和history．html都為左側固定的框架結構，左側重用TreeShowPage．aspx頁面，Tree-ShowPage．aspx頁面用于顯示節(jié)點樹形邏輯視圖；
    (2)若進行即時數(shù)據查詢，勾中節(jié)點樹葉子節(jié)點的Checkbox，可選擇多個，右側子框架執(zhí)行Re—altemper．aspx頁面；若進行歷史數(shù)據查詢，勾中節(jié)點樹葉子節(jié)點的Checkbox，可選擇多個，然后選擇日期范圍，右側子框架執(zhí)行HistoryTemper．aspx頁面；
    (3)遍歷節(jié)點樹，統(tǒng)計所有Checkbox為選中狀態(tài)的葉子節(jié)點并傳值；
    (4)根據獲取的頁面間傳送的值進行查詢，并分頁顯示查詢結果。
    查詢即時數(shù)據主要算法如下：

    查詢歷史數(shù)據與查詢即時數(shù)據類似，不同之處是多了一個日期范圍的判斷。使用．net Frame-work2．0的GridView控件，綁定查詢結果集，可以分頁顯示結果。

3 測試結果
    如圖3所示，頁面上方為功能菜單選擇子框架頁面，下方左側子框架頁面為設備節(jié)點樹形視圖，下方右側為數(shù)據顯示框架頁面。選取MAC地址分別為E280、1480、0703的3個終端節(jié)點，查看它們上傳溫度數(shù)據的詳細信息。數(shù)據采集頻率大約為兩分鐘一次，實際應用中可根據需要設置數(shù)據采集的時間間隔。用戶可以方便地查看3個終端節(jié)點工作的具體情況，為對監(jiān)測環(huán)境的分析提供比較直觀的參考數(shù)據。

4 結束語
    為解決當前大多數(shù)ZigBee無線傳感器網絡應用層數(shù)據的監(jiān)測及管理系統(tǒng)受空間限制的問題，設計了一種基于B／S結構的數(shù)據管理平臺，它將網絡的物理實現(xiàn)和數(shù)據的邏輯視圖有效的分離，實現(xiàn)了遠程終端瀏覽器在線監(jiān)測終端節(jié)點數(shù)據的功能。同時該數(shù)據管理平臺交互性良好，能夠直觀地反映每個終端節(jié)點的工作情況，為用戶進一步分析提供依據，它的通用性強，可以適當調整數(shù)據庫結構，設計出滿足自身需求的客戶端軟件?？偟膩碚f，該數(shù)據管理平臺普遍適用于基于ZigBee的無線傳感器網絡。