面以及通用性和扩展性的要求， 构建了此网络数据分析和动态
管理平台。 本系统实现了原始数据 的收集 与处理 ， 节点感知数 据和网络拓扑结构变化的图形化和动态显示， 满足了无线传感
器 网络 数 据 分析 和 管 理需 求 。
ｌ 无线传感器网络工作原理
ＷＮ Ｓ 是由传感器节点组成， 以无线自组网的方式构成网络。
Ｔｈｅ ｅ ｉ ｎ ｎ ｒ ａ ｉ ａ ｉ ｎ ｆ ｗ ｉ ｅ ｅ ｓ ｓ ｎｓ ｒ ｅ ｗ ｏ ｋ ｄ ｓ ｇ ａ ｄ ｅ ｌｚ ｔｏ ｏ ｒ ｌ ｓ ｅ ｏ ｎ ｔ ｒ ｍａ ｇｅ ｎａ ｍｅ ｔ ｓ ｔ ｍ ｎ ｙｓ ｅ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ａ ｑ ｉｉ ｏ ， ｒ ｃ ｓｉ ｇ ｒ ａ － ｍｅｄ ｓ ｌｙ ｏ ｎ ｏ ｏ ｅ ｉ ｆ ｒ ｔｏ ， ｎ ｈ ｏ ｏｏ ｙ ｏ ｒ ｌｓ ｅ ｓ ｒ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｃ ｕ ｓｔ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ， ｅ ｌ ｉ ｉｐ ａ ｆｓ ｓ ｒ ｄ ｏ ｍａｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｔ ｐ ｌ ｇ ｆ ｉ ｔ ｅ ｎ ｎ ｗｉｅｅ ｓｓ ｎ ｏ
面， 在此基础上构建无线传感器网络监控平 台。 该平台能及时显示节点信息以及网络 拓扑 关系， 并能实现信息数据管理以及 网络 拓扑管理。 长时间实践证明该平台操作 简单、 稳定性 高、 通用性强。 关键词： 无线传感器网络 ； 拓扑管理 ； 监控平台
中图分类号： Ｐ ９ 文献标识码 ： Ｔ ３３ Ａ 文章编 号： ６３１３ ２ １） ６０ ９ —２ １７ —１１（０１ ０ —０ ８０
ａ ｄｄｉｉ ｏ ｒ ａ ｉ ｅ ｔ ｎｆ ｒ ａ ｉ ｎ ｄａ ａ ｍ ａ ｇ ｍ ｅ ｔａｎ ｈｅ ｔ ｐｏ ｏ ｆｔ ｅ ｗ ｏ ｋ ｍ ａ ｇ ｍ ｅ ．Ｌｏ ｇ ｉ ｅ ｐ ａ ｔｃ ｔｏｎ ｔ ｅ ｌｚ ｈｅ ｉ ｏ ｍ ｔｏ ｔ ｎａ ｅ ｎ ｄ ｔ ｏ ｌ ｇｙ ｏ ｈｅ ｎ ｔ ｒ ｎａ ｅ ｎｔ ｎ ｔｍ ｒ ｃ ｉｅ
摘要 ： 传感器节点信息的获取、 处理 、 实时显示， 以及无线传感器节点的网络拓扑管理是无线传感器网络应用的关键。 本系统
采用 了 基于Ｚ ｇ ｅ 技 术的 组 网方 案 ， ｉｂ ｅ 进行 了 系统 的 网络 架构研 究 ， 设计 了 测 系统 终端 节点 的硬件 平 台和 图形化 人 机 交互界 检
ｈ ｖｅｒ ｓ ａ ｃ ｄ ｓ ｔ ｍ ｔ ｏ ｋ ａ ｃ ｔ ｃ ｕｒ ，ｈ ｖ ｅｓｇｎｅ ｈｅｇｒ ｐ ｃ ｌｉ ｅ ｆ ｃ ｆｔ ｔ ｃ ｉ ｙｓｅ ｆｔ ｅ ｍ ｉ ｌ ａ ｅ ｅ ｒ ｈｅ ｙｓｅ ｎｅｗ ｒ ｒ ｈｉｅ ｔ ｅ ａ ｅ ｄ ｉ ｄｔ ａ ｈｉ ａ ｎｔｒ ａ ｅ ｏ ｈｅｄｅｅ ｔｏｎ ｓ ｔ ｍ ｏ ｈｅｔ ｒ ｎａ ｎｏ ｒ ｄｅ ｈａ ｄｗａ ｅ ｐ ａ ｆ ｒ ， ｓ ｄ ｏ ｈ ｓ ｈａ ｔｕｃ ｕｒ ｄ ｈｉ ｉｅｅｓ ｅ ｏｒｎｅｗ ｏ ｋ ｏｎｉｏｒｐ ａ ｆ ｒ ．Ｔｈｅ ｓ ｔ ｍ ｅｓ ｒ ｌ ｔｏ ｍ ｂａ ｅ ｎ ｔ ｉ ｄ ｓｒ ｔ ｅ ｔ ｓ ｗ ｒ ｌ ｓ ｓ ｎｓ ｔ ｒ ｍ ｔ ｌ ｔｏ ｍ ｙｓ ｅ ｕｓ
它是基于ＩＥ ０ ． ．， ｉｂ ｅ Ｅ Ｅ ８ ２１ ４ Ｚｇ ｅ 技术标准设计的工业应用型中 ５ 短距离、 低速率无线传感器 网络 。 网络系统 由３ 网络设备组 种 成： 无线路 由终端、 无线路由、 无线协调器 （ 本系统无线协调器 备有Ｒ － ３ 接 口， Ｓ ２２ 可与计算机相连， 通过计算机 对数据进行管
理和控制 ） 无线 路由设备为系统的数 据进行转接， 。 根据现场
图１ 无线传感器 监控 平台组成架构 图
２ ＴＣ ｍｍ ｎ 指令与服务控制程序 ．Ａ ｏ ｍａｄ ２
该协议的操作系统基于任务调度机制， 通过对事件触发来 实现任务调度。 每个任务都包含若干个事件。 务控 制程 序通 服 过串口从协调器收集 数据和发送Ａ Ｃ ｍ ｍ ｎ 指令。 Ｔ ｏｍ ａ ｄ 协调器接
２１ ０ １年第 ６期
（ 总第 １６ 期 ） １
信 息 通 信
Ｉ ＯＲＭ ＡＴ１ ＮＦ ０Ｎ ＆ ＣＯＭ Ｍ ＵＮＩ ＣＡＴＩ ＯＮＳ
２ １ ０１
（ｕ ． Ｎ １６ Ｓｍ ｏ １）
无线传感器 网络管理平台的设计与实现
刘瑞 。 永翼
０引言
无 线 传感 器 网络 （ｉｅｅ ｓ ｓｎ ｏ ｅｗ ｒ ｓ 简称 Ｗ Ｎ ｗ ｒ ｌｓ ｅ ｓ ｒｎ ｔ ｏ ｋ ， Ｓ）
２ 系统设计与实现
２ 总体架构设计 ． １
本系统分为三个单元， 仪表单元主要负责采集现场感知数 据。 Ｓ 单元 主要负责仪表采集 的环 境数据传输给上位机 ， ＷＮ 该 单元 由传感器节点组成 ， 节点之 间以无线方 式传输 数据 。 上位 机负责接受数据， 进行解析并进一步的处理。 传感器节点配有 嵌入 式操作系统和无线收 发装置 ， 采用 内置或外置方式与仪 表相连， 并使用统一的接 口接收仪表数据。 仪表采集 的现场环 境数据 由传感器节点进行格式转换 ， 过Ｗ Ｎ 通 Ｓ 传送 到上位机 。 上位机接收数据， 再作解析、 显示、 存储和发布。 用户终端通过 Ｉ ｔｒ ｅ 与上位机相。 是系统架构图。 ｆｅｎｔ 图１
ｎ ｏｄｅ ｓｔ ｅ ｋ ｙ ｏｆｗ ｉｅ ｅ ｓｓ ｎｓ ｒｎ ｔ ｓｉ ｈ ｅ ｒ ｌ ｓ ｅ ｏ ｅ ｗｏｒ ｐｐｌｃ ｔｏ ｋ ａ ｉ ａｉ ｎ．Ｔｈｉ ｙｓｅ ｅ ｈｅｎ ｔ ｓ ｓ ｔｍ ｕｓ ｓｔ ｅ ｗｏｒ ｃ ｍ ｅｂａ ｅ ｏｎ Ｚｉ ｂｅ ｅ ｈ ｌ ｇｙ ｋ ｓ ｈｅ ｓ ｄ ｇ ｅｔ ｃ ｎｏ ｏ ，
理。 Ｃ ｍ ｍ ｎ 也是由服务器发给协调器 的特定序列的字符 Ｔ Ａ ｏｍ ａ ｄ
９ ８
ｐ ｏ ｅ ｈａ ｈｅ ｐ ａ ｆ ｒ ｓｓ ｍ ｐｌ ｐｅ ａ ｉ ｒ ｖ ｓ ｔ ｔｔ ｌ ｔｏ ｍ ｉ ｉ ｅ ｏ ｒ ｔｏｎ， ｉ ｈ ｓ ａ ｌｔ ， ｎｄ ｓ ｒ ｎｇ ｃ ｈ ｇ ｔ ｂｉｉｙ ａ ｔ ｏ ｏｍ ｍ ｏ ｌｔ ． ｎａ ｉ ｙ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｉｅｅ ｓＳ ｎ ｏ ｔ ｒ ； ｏ ｏ ｏ ｙ ｍａ ａ ｅ ｎ ； ｎ ｔ ｒ ｌｔｏ ｍ ｙ ｒ ｓ Ｗ ｒ ｌ ｓ ｅ ｓ ｒ Ｎｅｗｏ ｋ ｔ ｐ ｌ ｇ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｍｏ ｉ ａ ｆ ｒ ｏｐ
作为先进 的信息获取和处理技 术，已经在农业 、 交通、 零售 业、 医疗和国防等领域得到了广泛应用。目 无 线传感器网络 前， 的研 究和应用已成为信息技术领域的一个热点， 具有重要的学 术价值 。 线传感器应用中的网络运行状态的监控 是一个关 无 键环节。。 。 监控平台给无线传感器网络的节点性能检测、 感知 数据的显示与管理带来了生命力。 目前， 国内外许多企业、 大学、 科研机构对无线传感器网络 做了不同层次的研究 ， 已经设计开发出一些ＷＮ Ｓ 监控平台， 但大 部分都是针对特定需求设计开发的， 不能有 效进行二次开发 ， 不具有通用性。因此开发一套扩展性、 通用性强的无线传感器 监控平台是一个亟待解决的问题 。 针对无线传感器网络应用数据管理 ， 拓扑管理 ， 可视化界
收到 的数据都是特定格式的字符串， 便于发送到服务器进行处
需要布置路由器 ； 整个 网络的监控分层实现 ， 由上依次为传感 器设备、 无线终端、 无线路由、 无线协调器和服务器。 服务器与 Ｉｔ ｒ ｅ 相连 ， ｎ ｅｎ ｔ 将收集的数据处理保存后传送到监控平台进行 进一步分析与处理， 最后进行图形化显示和网络管理。
ｍ ｕｌｉｈ ｅ ｄｉ ｄ ｍ ｏ ｕｌ ｒ ｔ ｓ ｇｎ ｔ ｃ ｎ ｔｍ ｅ ｙ ｈｏ ｈ ｄｅ’ ｎ ｏ ｍ ａ ｉ ｎｄ ｎｅ ｗｏ ｋ ｏ ｌ ｇｙ ｒ ｌ ｔｏｎｓ ｐ，ｉ ｔｔ ｒ ａ ｎｇ ａｎ ｄ ａ ｏ ｄｅ ｉ ，ｉ ａ ｉ ｌ ｓ ｗ ｔ ｅ ｎｏ Ｓｉｆｒ ｔｏｎ ａ ｔ ｒ ｔ ｐｏ ｏ ｅ ａ ｉ ｈｉ ｎ