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1無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)分析

目前，適用于短距離的無(wú)線通信技術(shù)大致有藍(lán)牙技術(shù)、ZigBee技術(shù)及Wifi技術(shù)。相比較而立，ZigBee技術(shù)以其功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性?xún)r(jià)比高、擴(kuò)展簡(jiǎn)便及安全可靠等優(yōu)點(diǎn)成為構(gòu)建WSN的最佳選擇。本設(shè)計(jì)采用ZigBee技術(shù)，以Ad-Hoc方式構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用簇-樹(shù)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。每一個(gè)結(jié)點(diǎn)采用CC2530芯片作為微處理器。CC2530的引腳端口與傳感器相連，形成數(shù)據(jù)采集的終端。

2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要包括三個(gè)基本模塊：底層數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理模塊，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。底層數(shù)據(jù)采集模塊由CC2530所帶的電流、電壓、溫度、濕度、紅外、振動(dòng)等傳感器組成，這些傳感器所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)CC2530中的8051單片機(jī)簡(jiǎn)單處理后傳至數(shù)據(jù)傳輸模塊。數(shù)據(jù)傳輸模塊由ZigBee路由器結(jié)點(diǎn)組成，這一部分也由CC2530芯片擔(dān)當(dāng)。這些路由器結(jié)點(diǎn)組成樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)，形成數(shù)據(jù)上傳至匯總結(jié)點(diǎn)的通道。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理模塊由ZigBee協(xié)調(diào)器與PC機(jī)組成，Zig-Bee協(xié)調(diào)器由CC2530擔(dān)當(dāng)，與PC機(jī)用USB線進(jìn)行連接，串口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。PC機(jī)接收數(shù)據(jù)后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的存儲(chǔ)與處理。PC上安裝有網(wǎng)卡，形成與Internet網(wǎng)的連接端口，從而滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控的需要。

3數(shù)據(jù)采集模塊隨機(jī)干擾的濾波設(shè)計(jì)

在無(wú)線傳感網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中，測(cè)量通道中串入隨機(jī)干擾是不可避免的。隨機(jī)干擾的出現(xiàn)會(huì)引起測(cè)量誤差，對(duì)遠(yuǎn)程的監(jiān)控不利。因此，采取某種手段對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波是保證采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的前提。常用的數(shù)字濾波算法有算術(shù)平均濾波、加權(quán)平均濾波、中位值濾波、限值濾波等方法，本設(shè)計(jì)采用基于中位值濾波方法的中位值平均濾波方法。通常中位值濾波是對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行排序，取位于中間的數(shù)據(jù)作為一次的采樣數(shù)據(jù)。這種方法對(duì)高頻干擾和低頻干擾都有一定的濾除效果，但是對(duì)于某些變化快速的采集數(shù)據(jù)，如電流、電壓、振動(dòng)等，不宜采用中位置濾波。中位值平均濾波方法是在中位值排序的基礎(chǔ)上，將最大和最小的數(shù)據(jù)去掉，然后將剩余的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，最終將平均值作為一次采樣數(shù)據(jù)。因此無(wú)論對(duì)于緩慢變化的信號(hào)，還是對(duì)快速變化的信號(hào)，都能取得良好的濾波效果。

4總結(jié)

本文利用無(wú)線傳感網(wǎng)構(gòu)建了配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)以ZigBee技術(shù)為基礎(chǔ)，利用CC2530的處理能力及路由能力，形成了一個(gè)多跳自組織的簇-樹(shù)狀無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，采用中位值平均濾波法對(duì)隨機(jī)干擾進(jìn)行了過(guò)濾，提高了信號(hào)的潔凈度。

作者：王薇賈素梅單位：邯鄲學(xué)院