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摘要:在物聯網高速發展的大背景下，設計并實現基于ZigBee和云平臺技術的智慧企業管理系統。本系統由CC2530芯片主控制單元、ZigBee傳感器節點、控制節點、四輸入模擬量等所構成的硬件部分；基于上位機的信息處理與顯示模塊構成的軟件部分以及云平臺實時采集模塊三部分組成，實現了當前環境數據實時采集和企業部分區域的設備控制，可以快速監測當前環境變化，并及時在云端顯示，有較強的實際應用。

關鍵詞:Zigbee;云平臺;智慧;企業;管理系統;設計

1引言

物聯網是指萬物相連的互聯網。在物聯網的底層，ZigBee無線通信相對于Bluetooth、WiFi具有傳輸穩定、自組網、可以實現多點傳輸的特點，因此本文設計的智慧企業管理系統將采用ZigBee協議。在ZigBee技術的支撐下，它既能實時監測當前企業內辦公區、工廠等其他環境中的數據值，另一方面也可以對該區域內通風、照明等設備進行智能化控制，進而達到減少電量損耗，節約資源，具有極高的環保價值和現實意義。

2系統總體設計

本系統設計分為硬件端和軟件端兩部分。硬件端通過節點模塊探測光照強度信號、人體紅外信號、溫濕度信號、空氣質量信號、火焰信號，傳感器獲取火焰、煙霧等實時數據，再通過ADAM4150數字量采集器傳送到網關或云平臺上；傳感器獲取CO2、噪音、溫濕度、光照亮度、空氣質量等模擬量，采用ZigBee作為繼電器或者多聯繼電器開關從而控制照明設備和通風設備的運行。最后將獲取到的環境數據值進行處理并將最終采集到的信息通過Zigbee協調器傳到網關，數據可以在云平臺上進行直觀查看，同時用戶可以登陸云平臺對當前環境舒適度進行優化調整，對設備進行聯動控制。

3系統硬件設計

本系統采用TI公司的CC2530組建ZigBee傳感網。由于企業辦公區、工廠的區域范圍比較大，僅僅采用CC2530組建無線傳感網絡，節點間的傳輸距離小于80m，出現類似于墻體等障礙物，傳輸距離會更短。因此系統設計時決定將CC2530中增加RFX2401C射頻前端，借此來提高節點間的傳輸距離。

3.1主控制單元CC2530和ZigBee無線傳輸

系統通過終端對環境數據值的采集和對芯片輸出的電平高低來判斷燈、風扇是否打開，并用字符串將對應的燈光亮度、通風程度信息記錄下來，再將這一信息傳輸給網關（ZigBee協調器）。網關（ZigBee協調器）的主要功能包括：建立整個無線網絡、初始化網絡、確定網絡標識、分配短地址等，在本系統中，從終端收到的字符串信息可以通過串口通信傳輸給上位機。

3.2DO量、DI量的有線電路設計

首先將照明設備和通風設備都連接在主控室的繼電器上，再將繼電器連接到ADAM4150上的DO信號上，最后通過ADAM4150上的DATA+、DATA-信號通過485口連接到網關，可以通過網關上的模擬開關直接對照明、通風設備進行控制。考慮到企業每個區域都會涉及火焰傳感器、煙霧傳感器，通過ADAM4150來進行對這些DI量來進行反饋，用于檢測企業辦公區、工廠等區域是否有火情、煙霧。當發生火情、煙霧等情況，則發出報警信號。主要表現為有和無兩種信號，便于數據的快速傳輸以及給員工一個較快的反應。

3.3傳感器節點模塊、傳感器和執行設備的聯動控制

在企業中，由于辦公區和工廠內每天都需要有人工作，故要求企業辦公區和工廠等地區應需要具有紅外檢測的功能，因此系統設計時采用ZigBee人體紅外傳感器節點模塊。當白天正常上班時，從第一個人開始進入時，根據他所在的工作環境打開該區域的通風和照明設備，并添加上紅外光敏傳感探測器。該探測器由熱釋電傳感器和光敏電阻兩部分構成，熱釋電傳感器通過測量人體溫度波長范圍的紅光，進而探測到它的測量范圍內是否有人；光敏電阻通過電阻的變化來檢測該區域當前環境光照強度，通過程序設計來判斷是否達到需要優化調節照明設備的光照強度和通風設備的舒適度。ZigBee光照亮度傳感器節點模塊可以根據當前環境的光照亮度進行燈光亮度的調節，當光照強度大于一個設定人體最佳光照值時，則降低光照亮度；反之則進行增加光照亮度。ZigBee溫濕度傳感器節點模塊可以對當前環境的溫濕度進行采集，同樣高于或低于人體最佳適應值時，進行執行設備的相應調整。ZigBee空氣質量傳感器節點模塊等其他傳感器節點可以對當前環境的數據值進行一個采集，每隔10～15分鐘進行一個數據的重新采集，采集得到的數據值存儲到數據庫中。數據庫中每天都主動進行一個記錄更新，以便于用戶可以隨時查詢。使用CO2傳感器進行采集數據，防止CO2濃度過高，導致工人出現不適反應；采用光照傳感器、空氣質量傳感器、溫濕度傳感器模塊等進行數據采集，風速傳感器可以監測到工廠外面的風速大小、噪音變送器可以監測到工廠內部的噪音大小，實際上一般這種數據不易采集，可以通過ZigBee四輸入模擬量設備進行采集。

3.4ZigBee繼電器模塊、傳感器節點模塊組網配置

本系統底層開發采用IAREmbed-dedWorkbench8.10、TI公司的Zig-Bee協議棧。先將所有傳感器顯示的數據寫好，在WorkSpace下拉列表中把所涉及的傳感器代碼配置成.hex文件，再用SmartRFFlashProgrammer燒寫工具將代碼燒寫。最后用Zigbee組網參數設置V2.0進行配置。安裝好驅動，選擇相應的端口，繼電器代碼設置為9600，傳感器設置為38400，四輸入模擬量采集器設置為38400，點擊連接模組。通過設置CHANNELID（11～26之間）和PANID（0x0000～0xFFFF），使它們在同一信道下，再對每個ZigBee繼電器/多聯繼電器進行序列號配置，從0x01（對應著網關上的模擬開關1）開始配置；對傳感器節點模塊進行配置時，選擇好相應的傳感器類型，同樣也需要設置序列號，接著在網關上進行相同的配置（在網關上PANID要從十六進制轉換成十進制），并在云平臺進行傳感器節點、繼電器節點的相應序列號的設置，從而可以進行數據的采集。整體上來說，采用這樣的設計，可以減少布線和提高美觀度，同時進行傳感器與執行設備的聯動控制，便于員工有一個美好的工作環境。

4系統上位機軟件設計

由于系統采集各類傳感器的采集數據值較為龐大，單純的數據監測可能會造成通信堵塞，因此系統設計時統一采用數據整合方式進行采集，再與人體所能適應環境進行匹配，從而完善企業內工作的適宜舒適度。軟件測試流程圖如圖1所示。

5結論

本文設計基于ZigBee和云平臺的智慧企業管理系統，通過實時采集環境數據與工作環境適宜度進行相應的調整來實現環境數據監測防控以及對燈光亮度、通風情況等進行相應的控制，通過智能感應裝置達到了自動控制和節能的功能。并且該系統還可以在云平臺實現智慧統計功能，能有效描述出當天辦公區域、工廠區域的環境變化情況的使用情況，以便于員工能夠更好地在工作環境進行工作，大大降低了意外情況如火災、室內環境過熱等一些情況。管理者通過云平臺可以直觀查看企業內部的環境數據和員工出入情況。下一步主要工作是對系統進行完善，比如：在信息采集模塊可以加入對進出人數的統計、增加對視頻監控器的控制；集成多種方式對室內環境進行檢測；上位機的界面和功能設計也可以進一步優化。

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作者:沈萍萍 瞿偉 王明宇 吳瀟晴 單位:蘇州市職業大學計算機工程學院