基于ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)構(gòu)建研究

何杰

摘 ?要：文章針對(duì)通信、雷達(dá)、導(dǎo)航遙控臺(tái)綜合管理現(xiàn)狀，提出建立一個(gè)基于ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)了解遙控臺(tái)狀態(tài)，達(dá)到消防、電力、安保、信息傳遞等多方面綜合管理的目的。此管理系統(tǒng)采用ZigBee這種低功耗、低速率、低成本、低復(fù)雜度的短距離雙向無(wú)線通信新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全方位信息傳遞功效。此系統(tǒng)的建立為設(shè)備保障部門在緊急情況下及時(shí)做好應(yīng)急措施打下良好的信息基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：遙控臺(tái)管理;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò);ZigBee

中圖分類號(hào)：TN925.93 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2014）35-0068-01

隨著我國(guó)民航事業(yè)的迅猛發(fā)展，航空飛行流量不斷增加，航空管理難度越發(fā)加大，極大地促進(jìn)了中國(guó)民用航空交通管理水平的提高和進(jìn)步，航空管制部門對(duì)于設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定程度的要求也越來(lái)越大。根據(jù)《民航空管通信系統(tǒng)設(shè)備配置規(guī)范》，要求甚高頻、雷達(dá)、導(dǎo)航通信信號(hào)在每個(gè)扇區(qū)至少有兩個(gè)臺(tái)站共同覆蓋，在某些重要航線、航路店更要求達(dá)到三重覆蓋，甚高頻、雷達(dá)、導(dǎo)航遙控臺(tái)管理成為保障中一個(gè)及其重要環(huán)節(jié)。本文通過(guò)建立一個(gè)基于ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)，以達(dá)到對(duì)遙控臺(tái)的全方面管理，實(shí)時(shí)了解遙控臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)，為設(shè)備保障部門及時(shí)做好緊急情況下的應(yīng)急處置措施打下良好的信息基礎(chǔ)。

1 ?遙控臺(tái)管理現(xiàn)狀

目前，就民航華東地區(qū)甚高頻遙控臺(tái)來(lái)看，上海區(qū)域管制中心現(xiàn)共使用25個(gè)遙控臺(tái)站。遙控臺(tái)管理現(xiàn)狀可以分為以下幾個(gè)方面。

1.1 ?部分遙控臺(tái)通行不便，故障響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

由于部分遙控臺(tái)位于山上或者軍區(qū)管理范圍內(nèi)，通行極為不便，例如：武夷山遙控臺(tái)。

1.2 ?現(xiàn)有的遙控臺(tái)管理手段無(wú)法全面了解遙控臺(tái)狀態(tài)

雖然甚高頻設(shè)備RCMS監(jiān)控信號(hào)均引接至上海，但除年維護(hù)或者設(shè)備巡檢時(shí)可全面了解遙控臺(tái)狀態(tài)外，其他時(shí)間內(nèi)無(wú)法實(shí)時(shí)全面了解其運(yùn)行狀態(tài)。本文旨在構(gòu)建一個(gè)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、完善的遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)，達(dá)到對(duì)遙控臺(tái)全方位監(jiān)控的目的。

2 ?遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)功能框架

遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)主要有四個(gè)功能區(qū)，下文詳細(xì)分析。

2.1 ?監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控：由視頻采集單元實(shí)現(xiàn)，提供回放功能;安保：由門禁單元實(shí)現(xiàn);電力：斷電直接發(fā)送告警信號(hào);溫度濕度：由相應(yīng)的溫度濕度傳感器采集;消防：由煙霧傳感器采集消防信息;所有采集信號(hào)由ZigBee短距離傳輸單元發(fā)送至監(jiān)控終端。

2.2 ?信息系統(tǒng)

遙控臺(tái)綜合管理，包括每周信息通報(bào)、停機(jī)通知上報(bào)及批復(fù)情況、實(shí)時(shí)故障發(fā)生后值班人員現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)、維護(hù)記錄以及遙控臺(tái)設(shè)備備件統(tǒng)計(jì)、缺件上報(bào)等。

2.3 ?管理系統(tǒng)

用戶權(quán)限設(shè)定、視頻回放、待辦事宜提醒、歷史事件查詢、上級(jí)發(fā)文確認(rèn)等。

2.4 ?告警系統(tǒng)

發(fā)生火情、電力中斷、非法闖入等事件發(fā)送告警信息至本地監(jiān)控端和區(qū)管總監(jiān)控端，同時(shí)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)，告警信息發(fā)送至當(dāng)?shù)刎?fù)責(zé)人手機(jī)，達(dá)到告警信息實(shí)時(shí)傳遞。

3 ?遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)創(chuàng)新的采用了無(wú)線（GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)）和有線（Internet）雙網(wǎng)傳輸?shù)哪Ｊ?，遙控臺(tái)端采用ZigBee+傳感器采集信號(hào)經(jīng)過(guò)ZigBee基站傳送至監(jiān)控服務(wù)器，所有信息區(qū)管總監(jiān)控端匯總顯示。告警信號(hào)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至手機(jī)終端，同時(shí)在遙控臺(tái)監(jiān)控端和區(qū)管總監(jiān)控端顯示。

4 ?ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)現(xiàn)

4.1 ?ZigBee協(xié)議棧與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

ZigBee是一種低功耗、低速率、低成本、低復(fù)雜度的短距離雙向無(wú)線通信技術(shù)，主要而向消費(fèi)電子、家居和樓宇自動(dòng)化、工業(yè)控制、計(jì)算機(jī)外設(shè)、醫(yī)療護(hù)理等領(lǐng)域的應(yīng)用。ZigBee協(xié)議棧是參考標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放系統(tǒng)互連模型而設(shè)計(jì)的，主要包括物理層、媒質(zhì)訪問(wèn)控制層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。物理層和媒質(zhì)訪問(wèn)控制層規(guī)范來(lái)自IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，它定義了在無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)絡(luò)（WPAN）內(nèi)部使用低數(shù)據(jù)速率、低功耗和低復(fù)雜度的短距離射頻設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的協(xié)議和互操作性。以此為基礎(chǔ)，ZigBee聯(lián)盟制定了上層協(xié)議——網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層規(guī)范。ZigBee的協(xié)議棧的層次結(jié)構(gòu)如圖1所示，ZigBee支持3種典型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分別是星形網(wǎng)絡(luò)、簇狀網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示。

4.2 ?ZigBee技術(shù)特點(diǎn)

ZigBee作為無(wú)線傳輸領(lǐng)域中的新興技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有其獨(dú)特之處，具有以下特點(diǎn)。

4.2.1 ?成本低

通過(guò)大幅簡(jiǎn)化協(xié)議（不到藍(lán)牙的1/10），降低了對(duì)通信控制器的要求，ZigBee協(xié)議免專利費(fèi)。

4.2.2 ?功耗低

由于工作周期很短、收發(fā)信息需要的能量少、并且采用了休眠模式。

4.2.3 ?可靠性高

采用了碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突。MAC層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息。

4.2.4 ?時(shí)延短

針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短。

4.2.5 ?網(wǎng)絡(luò)容量大

一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以容納最多254個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備。

由于以上技術(shù)特點(diǎn)，和其他無(wú)線通信協(xié)議相比，ZigBee在工業(yè)和家庭控制領(lǐng)域具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，它在帶寬、傳輸距離、功耗以及成本之間取得了比較好的平衡。因此我們選用ZigBee作為遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信協(xié)議。ZigBee節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)傳感器采集消防、門禁、電力、溫度等信號(hào)，傳輸至監(jiān)控終端達(dá)到集中綜合監(jiān)控的目的。

5 ?結(jié) ?語(yǔ)

隨著我國(guó)民航事業(yè)的蓬勃發(fā)展，各地飛行流量均有階躍性的增加，通信、雷達(dá)、導(dǎo)航遙控臺(tái)安全可靠穩(wěn)定的運(yùn)行，對(duì)保證飛機(jī)飛行安全、實(shí)現(xiàn)管制扇區(qū)內(nèi)飛機(jī)高質(zhì)量通信等方面具有重大的意義，遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)的建立實(shí)現(xiàn)遙控臺(tái)的實(shí)時(shí)化監(jiān)控，消除了因遙控臺(tái)運(yùn)行信息缺乏而導(dǎo)致發(fā)生事故，為設(shè)備保障部門及時(shí)了解運(yùn)行狀態(tài)，在緊急情況下做好應(yīng)急措施打下良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李曉帆，劉天生.基于Zigbee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2009，（3）.

摘 ?要：文章針對(duì)通信、雷達(dá)、導(dǎo)航遙控臺(tái)綜合管理現(xiàn)狀，提出建立一個(gè)基于ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)了解遙控臺(tái)狀態(tài)，達(dá)到消防、電力、安保、信息傳遞等多方面綜合管理的目的。此管理系統(tǒng)采用ZigBee這種低功耗、低速率、低成本、低復(fù)雜度的短距離雙向無(wú)線通信新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全方位信息傳遞功效。此系統(tǒng)的建立為設(shè)備保障部門在緊急情況下及時(shí)做好應(yīng)急措施打下良好的信息基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：遙控臺(tái)管理;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò);ZigBee

中圖分類號(hào)：TN925.93 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2014）35-0068-01

隨著我國(guó)民航事業(yè)的迅猛發(fā)展，航空飛行流量不斷增加，航空管理難度越發(fā)加大，極大地促進(jìn)了中國(guó)民用航空交通管理水平的提高和進(jìn)步，航空管制部門對(duì)于設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定程度的要求也越來(lái)越大。根據(jù)《民航空管通信系統(tǒng)設(shè)備配置規(guī)范》，要求甚高頻、雷達(dá)、導(dǎo)航通信信號(hào)在每個(gè)扇區(qū)至少有兩個(gè)臺(tái)站共同覆蓋，在某些重要航線、航路店更要求達(dá)到三重覆蓋，甚高頻、雷達(dá)、導(dǎo)航遙控臺(tái)管理成為保障中一個(gè)及其重要環(huán)節(jié)。本文通過(guò)建立一個(gè)基于ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)，以達(dá)到對(duì)遙控臺(tái)的全方面管理，實(shí)時(shí)了解遙控臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)，為設(shè)備保障部門及時(shí)做好緊急情況下的應(yīng)急處置措施打下良好的信息基礎(chǔ)。

1 ?遙控臺(tái)管理現(xiàn)狀

目前，就民航華東地區(qū)甚高頻遙控臺(tái)來(lái)看，上海區(qū)域管制中心現(xiàn)共使用25個(gè)遙控臺(tái)站。遙控臺(tái)管理現(xiàn)狀可以分為以下幾個(gè)方面。

1.1 ?部分遙控臺(tái)通行不便，故障響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

由于部分遙控臺(tái)位于山上或者軍區(qū)管理范圍內(nèi)，通行極為不便，例如：武夷山遙控臺(tái)。

1.2 ?現(xiàn)有的遙控臺(tái)管理手段無(wú)法全面了解遙控臺(tái)狀態(tài)

雖然甚高頻設(shè)備RCMS監(jiān)控信號(hào)均引接至上海，但除年維護(hù)或者設(shè)備巡檢時(shí)可全面了解遙控臺(tái)狀態(tài)外，其他時(shí)間內(nèi)無(wú)法實(shí)時(shí)全面了解其運(yùn)行狀態(tài)。本文旨在構(gòu)建一個(gè)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、完善的遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)，達(dá)到對(duì)遙控臺(tái)全方位監(jiān)控的目的。

2 ?遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)功能框架

遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)主要有四個(gè)功能區(qū)，下文詳細(xì)分析。

2.1 ?監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控：由視頻采集單元實(shí)現(xiàn)，提供回放功能;安保：由門禁單元實(shí)現(xiàn);電力：斷電直接發(fā)送告警信號(hào);溫度濕度：由相應(yīng)的溫度濕度傳感器采集;消防：由煙霧傳感器采集消防信息;所有采集信號(hào)由ZigBee短距離傳輸單元發(fā)送至監(jiān)控終端。

2.2 ?信息系統(tǒng)

遙控臺(tái)綜合管理，包括每周信息通報(bào)、停機(jī)通知上報(bào)及批復(fù)情況、實(shí)時(shí)故障發(fā)生后值班人員現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)、維護(hù)記錄以及遙控臺(tái)設(shè)備備件統(tǒng)計(jì)、缺件上報(bào)等。

2.3 ?管理系統(tǒng)

用戶權(quán)限設(shè)定、視頻回放、待辦事宜提醒、歷史事件查詢、上級(jí)發(fā)文確認(rèn)等。

2.4 ?告警系統(tǒng)

發(fā)生火情、電力中斷、非法闖入等事件發(fā)送告警信息至本地監(jiān)控端和區(qū)管總監(jiān)控端，同時(shí)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)，告警信息發(fā)送至當(dāng)?shù)刎?fù)責(zé)人手機(jī)，達(dá)到告警信息實(shí)時(shí)傳遞。

3 ?遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)創(chuàng)新的采用了無(wú)線（GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)）和有線（Internet）雙網(wǎng)傳輸?shù)哪Ｊ?，遙控臺(tái)端采用ZigBee+傳感器采集信號(hào)經(jīng)過(guò)ZigBee基站傳送至監(jiān)控服務(wù)器，所有信息區(qū)管總監(jiān)控端匯總顯示。告警信號(hào)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至手機(jī)終端，同時(shí)在遙控臺(tái)監(jiān)控端和區(qū)管總監(jiān)控端顯示。

4 ?ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)現(xiàn)

4.1 ?ZigBee協(xié)議棧與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

ZigBee是一種低功耗、低速率、低成本、低復(fù)雜度的短距離雙向無(wú)線通信技術(shù)，主要而向消費(fèi)電子、家居和樓宇自動(dòng)化、工業(yè)控制、計(jì)算機(jī)外設(shè)、醫(yī)療護(hù)理等領(lǐng)域的應(yīng)用。ZigBee協(xié)議棧是參考標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放系統(tǒng)互連模型而設(shè)計(jì)的，主要包括物理層、媒質(zhì)訪問(wèn)控制層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。物理層和媒質(zhì)訪問(wèn)控制層規(guī)范來(lái)自IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，它定義了在無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)絡(luò)（WPAN）內(nèi)部使用低數(shù)據(jù)速率、低功耗和低復(fù)雜度的短距離射頻設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的協(xié)議和互操作性。以此為基礎(chǔ)，ZigBee聯(lián)盟制定了上層協(xié)議——網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層規(guī)范。ZigBee的協(xié)議棧的層次結(jié)構(gòu)如圖1所示，ZigBee支持3種典型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分別是星形網(wǎng)絡(luò)、簇狀網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示。

4.2 ?ZigBee技術(shù)特點(diǎn)

ZigBee作為無(wú)線傳輸領(lǐng)域中的新興技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有其獨(dú)特之處，具有以下特點(diǎn)。

4.2.1 ?成本低

通過(guò)大幅簡(jiǎn)化協(xié)議（不到藍(lán)牙的1/10），降低了對(duì)通信控制器的要求，ZigBee協(xié)議免專利費(fèi)。

4.2.2 ?功耗低

由于工作周期很短、收發(fā)信息需要的能量少、并且采用了休眠模式。

4.2.3 ?可靠性高

采用了碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突。MAC層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息。

4.2.4 ?時(shí)延短

針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短。

4.2.5 ?網(wǎng)絡(luò)容量大

一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以容納最多254個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備。

由于以上技術(shù)特點(diǎn)，和其他無(wú)線通信協(xié)議相比，ZigBee在工業(yè)和家庭控制領(lǐng)域具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，它在帶寬、傳輸距離、功耗以及成本之間取得了比較好的平衡。因此我們選用ZigBee作為遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信協(xié)議。ZigBee節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)傳感器采集消防、門禁、電力、溫度等信號(hào)，傳輸至監(jiān)控終端達(dá)到集中綜合監(jiān)控的目的。

5 ?結(jié) ?語(yǔ)

隨著我國(guó)民航事業(yè)的蓬勃發(fā)展，各地飛行流量均有階躍性的增加，通信、雷達(dá)、導(dǎo)航遙控臺(tái)安全可靠穩(wěn)定的運(yùn)行，對(duì)保證飛機(jī)飛行安全、實(shí)現(xiàn)管制扇區(qū)內(nèi)飛機(jī)高質(zhì)量通信等方面具有重大的意義，遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)的建立實(shí)現(xiàn)遙控臺(tái)的實(shí)時(shí)化監(jiān)控，消除了因遙控臺(tái)運(yùn)行信息缺乏而導(dǎo)致發(fā)生事故，為設(shè)備保障部門及時(shí)了解運(yùn)行狀態(tài)，在緊急情況下做好應(yīng)急措施打下良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李曉帆，劉天生.基于Zigbee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2009，（3）.

摘 ?要：文章針對(duì)通信、雷達(dá)、導(dǎo)航遙控臺(tái)綜合管理現(xiàn)狀，提出建立一個(gè)基于ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)了解遙控臺(tái)狀態(tài)，達(dá)到消防、電力、安保、信息傳遞等多方面綜合管理的目的。此管理系統(tǒng)采用ZigBee這種低功耗、低速率、低成本、低復(fù)雜度的短距離雙向無(wú)線通信新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全方位信息傳遞功效。此系統(tǒng)的建立為設(shè)備保障部門在緊急情況下及時(shí)做好應(yīng)急措施打下良好的信息基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：遙控臺(tái)管理;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò);ZigBee

中圖分類號(hào)：TN925.93 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2014）35-0068-01

隨著我國(guó)民航事業(yè)的迅猛發(fā)展，航空飛行流量不斷增加，航空管理難度越發(fā)加大，極大地促進(jìn)了中國(guó)民用航空交通管理水平的提高和進(jìn)步，航空管制部門對(duì)于設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定程度的要求也越來(lái)越大。根據(jù)《民航空管通信系統(tǒng)設(shè)備配置規(guī)范》，要求甚高頻、雷達(dá)、導(dǎo)航通信信號(hào)在每個(gè)扇區(qū)至少有兩個(gè)臺(tái)站共同覆蓋，在某些重要航線、航路店更要求達(dá)到三重覆蓋，甚高頻、雷達(dá)、導(dǎo)航遙控臺(tái)管理成為保障中一個(gè)及其重要環(huán)節(jié)。本文通過(guò)建立一個(gè)基于ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)，以達(dá)到對(duì)遙控臺(tái)的全方面管理，實(shí)時(shí)了解遙控臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)，為設(shè)備保障部門及時(shí)做好緊急情況下的應(yīng)急處置措施打下良好的信息基礎(chǔ)。

1 ?遙控臺(tái)管理現(xiàn)狀

目前，就民航華東地區(qū)甚高頻遙控臺(tái)來(lái)看，上海區(qū)域管制中心現(xiàn)共使用25個(gè)遙控臺(tái)站。遙控臺(tái)管理現(xiàn)狀可以分為以下幾個(gè)方面。

1.1 ?部分遙控臺(tái)通行不便，故障響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

由于部分遙控臺(tái)位于山上或者軍區(qū)管理范圍內(nèi)，通行極為不便，例如：武夷山遙控臺(tái)。

1.2 ?現(xiàn)有的遙控臺(tái)管理手段無(wú)法全面了解遙控臺(tái)狀態(tài)

雖然甚高頻設(shè)備RCMS監(jiān)控信號(hào)均引接至上海，但除年維護(hù)或者設(shè)備巡檢時(shí)可全面了解遙控臺(tái)狀態(tài)外，其他時(shí)間內(nèi)無(wú)法實(shí)時(shí)全面了解其運(yùn)行狀態(tài)。本文旨在構(gòu)建一個(gè)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、完善的遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)，達(dá)到對(duì)遙控臺(tái)全方位監(jiān)控的目的。

2 ?遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)功能框架

遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)主要有四個(gè)功能區(qū)，下文詳細(xì)分析。

2.1 ?監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控：由視頻采集單元實(shí)現(xiàn)，提供回放功能;安保：由門禁單元實(shí)現(xiàn);電力：斷電直接發(fā)送告警信號(hào);溫度濕度：由相應(yīng)的溫度濕度傳感器采集;消防：由煙霧傳感器采集消防信息;所有采集信號(hào)由ZigBee短距離傳輸單元發(fā)送至監(jiān)控終端。

2.2 ?信息系統(tǒng)

遙控臺(tái)綜合管理，包括每周信息通報(bào)、停機(jī)通知上報(bào)及批復(fù)情況、實(shí)時(shí)故障發(fā)生后值班人員現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)、維護(hù)記錄以及遙控臺(tái)設(shè)備備件統(tǒng)計(jì)、缺件上報(bào)等。

2.3 ?管理系統(tǒng)

用戶權(quán)限設(shè)定、視頻回放、待辦事宜提醒、歷史事件查詢、上級(jí)發(fā)文確認(rèn)等。

2.4 ?告警系統(tǒng)

發(fā)生火情、電力中斷、非法闖入等事件發(fā)送告警信息至本地監(jiān)控端和區(qū)管總監(jiān)控端，同時(shí)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)，告警信息發(fā)送至當(dāng)?shù)刎?fù)責(zé)人手機(jī)，達(dá)到告警信息實(shí)時(shí)傳遞。

3 ?遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)創(chuàng)新的采用了無(wú)線（GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)）和有線（Internet）雙網(wǎng)傳輸?shù)哪Ｊ?，遙控臺(tái)端采用ZigBee+傳感器采集信號(hào)經(jīng)過(guò)ZigBee基站傳送至監(jiān)控服務(wù)器，所有信息區(qū)管總監(jiān)控端匯總顯示。告警信號(hào)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至手機(jī)終端，同時(shí)在遙控臺(tái)監(jiān)控端和區(qū)管總監(jiān)控端顯示。

4 ?ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)現(xiàn)

4.1 ?ZigBee協(xié)議棧與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

ZigBee是一種低功耗、低速率、低成本、低復(fù)雜度的短距離雙向無(wú)線通信技術(shù)，主要而向消費(fèi)電子、家居和樓宇自動(dòng)化、工業(yè)控制、計(jì)算機(jī)外設(shè)、醫(yī)療護(hù)理等領(lǐng)域的應(yīng)用。ZigBee協(xié)議棧是參考標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放系統(tǒng)互連模型而設(shè)計(jì)的，主要包括物理層、媒質(zhì)訪問(wèn)控制層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。物理層和媒質(zhì)訪問(wèn)控制層規(guī)范來(lái)自IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，它定義了在無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)絡(luò)（WPAN）內(nèi)部使用低數(shù)據(jù)速率、低功耗和低復(fù)雜度的短距離射頻設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的協(xié)議和互操作性。以此為基礎(chǔ)，ZigBee聯(lián)盟制定了上層協(xié)議——網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層規(guī)范。ZigBee的協(xié)議棧的層次結(jié)構(gòu)如圖1所示，ZigBee支持3種典型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分別是星形網(wǎng)絡(luò)、簇狀網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示。

4.2 ?ZigBee技術(shù)特點(diǎn)

ZigBee作為無(wú)線傳輸領(lǐng)域中的新興技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有其獨(dú)特之處，具有以下特點(diǎn)。

4.2.1 ?成本低

通過(guò)大幅簡(jiǎn)化協(xié)議（不到藍(lán)牙的1/10），降低了對(duì)通信控制器的要求，ZigBee協(xié)議免專利費(fèi)。

4.2.2 ?功耗低

由于工作周期很短、收發(fā)信息需要的能量少、并且采用了休眠模式。

4.2.3 ?可靠性高

采用了碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突。MAC層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息。

4.2.4 ?時(shí)延短

針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短。

4.2.5 ?網(wǎng)絡(luò)容量大

一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以容納最多254個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備。

由于以上技術(shù)特點(diǎn)，和其他無(wú)線通信協(xié)議相比，ZigBee在工業(yè)和家庭控制領(lǐng)域具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，它在帶寬、傳輸距離、功耗以及成本之間取得了比較好的平衡。因此我們選用ZigBee作為遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信協(xié)議。ZigBee節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)傳感器采集消防、門禁、電力、溫度等信號(hào)，傳輸至監(jiān)控終端達(dá)到集中綜合監(jiān)控的目的。

5 ?結(jié) ?語(yǔ)

隨著我國(guó)民航事業(yè)的蓬勃發(fā)展，各地飛行流量均有階躍性的增加，通信、雷達(dá)、導(dǎo)航遙控臺(tái)安全可靠穩(wěn)定的運(yùn)行，對(duì)保證飛機(jī)飛行安全、實(shí)現(xiàn)管制扇區(qū)內(nèi)飛機(jī)高質(zhì)量通信等方面具有重大的意義，遙控臺(tái)綜合管理系統(tǒng)的建立實(shí)現(xiàn)遙控臺(tái)的實(shí)時(shí)化監(jiān)控，消除了因遙控臺(tái)運(yùn)行信息缺乏而導(dǎo)致發(fā)生事故，為設(shè)備保障部門及時(shí)了解運(yùn)行狀態(tài)，在緊急情況下做好應(yīng)急措施打下良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李曉帆，劉天生.基于Zigbee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2009，（3）.