基于ZigBee传感网的远程监控管理系统的设计与实现

随着物联网技术的快速发展,“互联网+”受到了政府和企业的高度重视,将对生产、农业、商业、公安与安全等方面带来深远影响,并促进传统行业的升级换代,改变人们的工作与生活方式。本文研究了大、中型无线传感网络路由优化问题,并以某实验室为例,结合无线传感网技术与Web信息管理等技术,设计并实现了一套基于ZigBee无线传感网的远程监控信息管理系统。主要工作如下:首先,分析了无线传感网络对环境监测的一般性需求,并进一步分析了 Java Web平台信息管理系统的需求,完成了一套基于ZigBee无线传感网的远程监控信息管理系统的整体设计。其次,针对中小型无线传感网络的特征,利用二进制数对网络节点的标记替代传统路由表,减小了内存消耗。针对大中型无线传感网络的管理机制和路由算法,通过综合考虑网络中的能量均衡和路由更新速度,利用簇首竞争轮换机制分簇管理节点,保证了网络的完整性;当有节点加入或者节点断开时,结合改进的遗传算法与粒子群优化算法,研究了大中型无线传感网络最佳路由路径优化问题,减小了时间延迟,并通过仿真工具NS2进行了性能评估与验证。第三,基于Z-Stack协议与嵌入式等技术,以实验室监测与管理为例,开发了一套基于ZigBee无线传感网络的智能监测系统,实现了对温湿度、人体红外、火焰、视频预览等信息的实时检测与简单控制。第四,结合 Spring MVC、Spring、Hibernate 框架,使用 Java Web 技术和 MySQL数据库技术,采用主从结构服务器和最小连接数的负载均衡算法,实现了各功能模块的Web视图,并能对人员、设备等数据进行统计分析和查询管理功能,完成了一个基于Web平台的信息管理系统。最后,通过对ZigBee无线传感网系统和Web平台信息管理系统的联调,实现了无线传感网远程环境的数据采集与设备控制,并能在Web平台与安卓设备上实现远程检测管理与视频监控。实验测试表明,整机系统实现了预期功能,且运行稳定。