漂亮的迷你裙，迷人的睫毛膏，wxdld (上海海事大学物流工程学院，上海201306 )。
摘要：以工程机械为对象，研究和设计了基于ZigBee无线采集网络和GPRS远程通信的实时远程监控系统的无线网关。 该网关由ZigBee协调模块和GPRS模块组成，以STM32为网关的核心控制器，分别选择ZigBee协调器和GPRS模块，进行硬件和软件设计。 实现整个实时监视系统所需的相关技术有ZigBee无线网络、GPRS、TCP/IP通信技术、Zstack协议栈。
工程机械是国民经济建设的重要装备，在工业建设中占有重要地位。 我国工程机械行业在世界同行中占有重要位置，产品已经出口到欧美等工程机械强国。 因此，我国对工程机械产品的高效工作、安全工作的要求越来越严格和越来越规范。 近年来，随着无线通信网络和嵌入式系统等技术的迅速发展，相继出现了许多新的短距离无线通信技术，其中以低成本、低功耗、低复杂度为特色的ZigBee技术尤为突出[1]。
本文研究了应用于工程机械远程监控系统的ZigBee无线网关的设计方法[2]。 通过将ZigBee无线网关放置在被监测者的传感器节点上，实时采集被监测者的运行参数[3]。 这些包由ZigBee网关通过GPRS发送到远程服务器，并在客户端接口上实时渲染[4]。
图1是基于ZigBee技术的无线网关系统架构。
ZigBee网关的作用是将ZigBee无线网络中的数据传输到internet网络的一个信道。 如果没有这个渠道，就不能发送终端设备收集的数据。 其中起决定性作用的是GPRS无线通信模块，所有数据必须通过GPRS模块后才能访问远程服务器。 本文实现的ZigBee与GPRS的网关相结合，其核心模块由ZigBee的协调中心节点和GPRS无线模块组成，其中协调节点由美国德州仪器公司(TI )推出的cc 221 与其他ZigBee解决方案相比，CC2530被广泛用作主要的新系统级芯片，是真正意义上的ZigBee体系结构解决方案。 如图2所示，协调器节点主要负责将基础网络终端节点收集的数据的封装从UART串行端口传输到GPRS模块。 串行端口是建立CC2530和GPRS联系的桥梁； GPRS模块负责与远程服务器的通信，从串行端口接收协调器收集的数据后传输到远程服务器，将远程服务器发送到网关的指令发送到STM32核心芯片进行处理。
本论文使用的中央处理器是意大利半导体(STM )的STM32F103VCT6。 该芯片是基于STM32设计的增强型芯片，搭载ARM CortexM3内核，具有优异的工作性能、低成本、低功耗。 这个扩展芯片的时钟频率为72 MHz，是其他模型系列所不能超过的。 最适合16位产品。 图2是ZigBee网关核心模块，可以看到几个模块主要通过串行端口进行通信。
GPRS模块是网关的另一个重要部分，CC2530作为协调器接通网络，维护网络，收集终端节点的数据，但只有通过GPRS，该LAN中的数据与互联网的交互才能实现本文采用了GU900_GSM_GPRS无线模块。 该产品支持业界领先的OPENAT操作方式，允许用户根据自己的需求定制APP，并将计划重新移植到GU900模块中。 GU900内置有丰富的API函数，可供用户参考，方便灵活，值得开发利用。
2ZigBee网关模块软件设计
2.1网关系统的工艺设计
ZigBee的网关设计分为两部分，协调器部分和GPRS模块部分，协调器负责无线采集网络的构建，GPRS模块负责网关和外部网络的通信，协调器和GPRS之间负责串口网关整体的工作流程如图3所示。
2.2ZigBee协议的设计
本论文中使用的ZigBee协议体系结构框架整体分为以下几个层次。 从最下层的物理层(PHY )开始，最上层是媒体媒体接入层(MAC )，其等同于数据链路层、网络层(NWK )和APP应用层。 其中，物理层定义了物理无线信道，有ZigBee可使用的3个频带，分别为2.4 GHz和868/915 MHz。 媒体接入层负责所有物理层的无线信道接入，生成网络信号和同步信号。 的Zstack协议(TI公司推出的ZigBee协议栈)基于物理层和媒体访问层之上，主要实现了对网络层和APP应用层的支持。 除了ZigBee体系结构中提到的四层之外，还在Zstack协议中添加了操作系统抽象层(操作系统抽象层，OSAL )，地位类似于操作系统Zstack协议栈系统以物理层为优先，按照轮询过程依次为媒体层、网络层、硬件层和APP应用层。 每个层都有一个或多个ID号，z
stack轮询代码如下。do{
If(tasksEvents［idx］)
{
Break;
}
}while(++idx<tasksCnt);
If(idx<tasksCnt)
{
Unit16 events;
halIntState_t intState;
HAL_ENTER_CRITICAL_S ECTION(int State);
events = tasksEvents［idx］;
tasksEvents［idx］=0;
HAL_EXIT _C RITICAL_SE CTION(int State);
events =( tasksArr［idx］)(idx,events);
HAL_ENTER_CRITICAL_SECTION(int State);
tasksEvents［id x］=events;
HAL_EXIT_C RITICAL_SE CTION(int State);
}
2.3GPRS通信程序设计
ZigBee网关的GPRS模块部分用到了动态域名解析技术，为了实现动态域名解析，使用花生壳DNS服务来绑定域名和动态IP地址［8］。本系统使用的是GU900的GPRS模块，上电GPRS模块后，首先必须配置GPRS的AT命令，其中包括对GU900模块的短信功能还是上网模式的选择，对TCP/IP连接还是UDP连接的配置，远程服务器IP地址或者是域名的配置以及透传模式的切换等；在正确建立了TCP连接之后，等待远程Socket发来采集数据请求；收到请求之后STM32和CC2530就开始采集数据，采集完毕将数据从GPRS送出。
下面是GU900设置AT指令进入无线透传的部分代码，需要对一些参数进行初始化：
AT+CSTT="CMNET" //设置APN
AT+CIPCFG=1，50，0//对GU900进行初始化配置
AT+CIPPACK=0，"00"//设置网络心跳包的格式
AT+CIPMUX=0//设置GU900是在单链接模式下工作
AT+CIPMODE=1//进入透传模式
CIPSCONT=0，"TCP","www.smugenius.com"，8080，2//设置成TCP模式，并且以域名的形式进行访问，端口号设置为8080
2.4系统测试
本测试过程中，选取了起重机刚提起物块的这段时间。通过温度传感器和压力传感器将数据传送给协调器，再由GPRS输出，由系统的3个节点在互联网平台的监测界面可知，主泵压力大约为12 MPa，卷扬机起升压力为10 MPa左右，另外，此时油温为50℃左右。
3结论
当前基于ZigBee技术的无线传感器网络受到越来越多的关注，应用也愈加广泛。本文针对工程机械监测系统中无线网络的要求，综合考虑实际应用中的成本和要求，研究并实现了基于ZigBee网络与GPRS模块进行信息交换的网关系统。
本文的创新点：（1）运用ZigBee无线采集网络对工程机械作业时的各项参数进行采集，相比较常规的有线监测方法，ZigBee的测点选择更加灵活，约束更少；（2）ZigBee网络结合GPRS模块组成ZigBee网关，通过网关来与远程服务器通信，传送采集数据，方便工作人员随时随地掌握设备工作情况。
参考文献
［1］ 秀丽的超短裙，羞涩的绿茶，pbdqz.基于ZigBee无线传感网络的人体动作信息采集平台设计［J］.微型机与应用,2014,33(8):1921.
［2］ 可靠的蜜粉,落寞的店员,长情的小虾米.基于RFID的电力温度监控系统的软件与设计［J］.电子技术应用,2013,39（1）:2326.
［3］ 李红, 坚强的朋友, 感动的茉莉. 基于 GPRS 的矿井提升机制动系统故障远程监测诊断系统研究［J］. 机械管理开发, 2012（1）: 2427.
［4］ 文静的金针菇, 无限的金毛, 靓丽的灰狼. 基于 CC2530 及ZigBee协议栈设计无线网络传感器节点［J］.计算机系统应用，2011，20（7）：181187.
［5］ gldsc, jsdxgz, 跳跃的诺言. 基于 TDSCDMA 的ZigBee接入网关的设计［J］. 江汉大学学报 (自然科学版), 2011, 39(1): 5759.
［6］ mldgz. 基于GPRS的桥梁远程监测系统的研究［D］. 哈尔滨：东北林业大学, 2007.
［7］ gldsc, jsdxgz, 跳跃的诺言. 基于 TDSCDMA 的ZigBee接入网关的设计［J］. 江汉大学学报 (自然科学版), 2011, 39(1): 5759.
［8］ 朴实的小蜜蜂. 基于 CC2530 的ZigBee无线传感器网络的设计与实现［D］. 西安：西安电子科技大学, 2012.