寧菲菲，任洪慶

（平頂山學(xué)院軟件學(xué)院，平頂山467000）

基于ZigBee和TAG數(shù)據(jù)融合的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)?

寧菲菲，任洪慶

（平頂山學(xué)院軟件學(xué)院，平頂山467000）

針對目前生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作智能化水平低、實(shí)時(shí)監(jiān)管能力差等問題，設(shè)計(jì)了一個(gè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)采用以CC2530芯片為核心的傳感器節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的生態(tài)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自動(dòng)采集和傳送，然后經(jīng)由GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至中央監(jiān)控中心進(jìn)行存儲(chǔ)顯示。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對生態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程查看和管控，同時(shí)，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)采用基于TAG算法的數(shù)據(jù)融合策略。模擬結(jié)果表明：該數(shù)據(jù)融合策略的應(yīng)用有效減少了網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸量，從而達(dá)到降低節(jié)點(diǎn)能耗、延長網(wǎng)絡(luò)生命期的目的。

ZigBee協(xié)議；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；TAG算法；數(shù)據(jù)融合；CC2530芯片；生態(tài)環(huán)境監(jiān)測

1 引 言

目前生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作主要存在以下問題：①生態(tài)數(shù)據(jù)的采集工作通常由人工定期完成，工作量大且效率較低；部分通過在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)布線組網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)傳感器模塊與數(shù)據(jù)采集模塊的通信，但組網(wǎng)復(fù)雜且成本較高，而且受地理環(huán)境等因素的制約較大；②人工進(jìn)行數(shù)據(jù)采集所能覆蓋到的區(qū)域有限并且數(shù)據(jù)采集工作往往只能在白天進(jìn)行，這也就無法確保監(jiān)測工作的完整性和準(zhǔn)確性［1］。

針對以上問題，提出了將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、ZigBee技術(shù)和GPRS技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮ZigBee技術(shù)低功耗、低成本以及組網(wǎng)靈活的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種可進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程管理的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。將傳感器采集的數(shù)據(jù)通過ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式傳送到中央監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)了對光照強(qiáng)度、土壤PH值和溫濕度等生態(tài)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集和監(jiān)控分析。同時(shí)，采用基于TAG算法的數(shù)據(jù)融合策略對節(jié)點(diǎn)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，剔除感知信息中的冗余數(shù)據(jù)，在得到有效數(shù)據(jù)的前提下，減少網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸量，從而相應(yīng)減少了數(shù)據(jù)傳輸過程中可能產(chǎn)生的碰撞及網(wǎng)絡(luò)擁塞，平衡網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)的能量消耗，以達(dá)到延長網(wǎng)絡(luò)生命期的目的。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

為了實(shí)現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境信息的遠(yuǎn)程監(jiān)測與管理，提出一個(gè)基于ZigBee芯片CC2530的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)由中央監(jiān)控中心、ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成，其中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由采集器、路由器和帶GPRS功能的協(xié)調(diào)器三類節(jié)點(diǎn)組成。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用層次型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行劃分，形成若干個(gè)簇。每個(gè)簇包含一個(gè)簇頭和多個(gè)簇成員節(jié)點(diǎn)，簇頭節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)管理簇成員節(jié)點(diǎn)并將簇成員節(jié)點(diǎn)所轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)通過多跳方式發(fā)送至協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖

整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)從邏輯結(jié)構(gòu)上劃分為數(shù)據(jù)采集與傳輸、數(shù)據(jù)接收與存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)顯示與管理三大子系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)組成。ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的采集器節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對生態(tài)數(shù)據(jù)信息的采集，信息經(jīng)由路由器節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)匯總至協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，最終經(jīng)由GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送至中央監(jiān)控中心。

數(shù)據(jù)接收與存儲(chǔ)子系統(tǒng)由部署在中央監(jiān)控中心的MySQL Server數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和運(yùn)行在該服務(wù)器上的數(shù)據(jù)接收存儲(chǔ)程序組成。該程序通過監(jiān)聽指定端口，判斷并識(shí)別數(shù)據(jù)采集終端發(fā)出的TCP Socket連接請求，如屬于合法數(shù)據(jù)則進(jìn)行接收并存入數(shù)據(jù)庫［2］。

數(shù)據(jù)顯示與管理子系統(tǒng)是運(yùn)行在中央監(jiān)控中心Web服務(wù)器上的一套網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。管理人員通過訪問該應(yīng)用程序即可實(shí)現(xiàn)對生態(tài)信息的實(shí)時(shí)查看、歷史查詢、數(shù)據(jù)下載及分析等功能。由于數(shù)據(jù)接收與存儲(chǔ)子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)顯示與管理子系統(tǒng)不是此次研究的重點(diǎn)，在這里不做過多介紹。

在實(shí)際應(yīng)用中，中央監(jiān)控中心可以通過GPRS網(wǎng)絡(luò)向ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主動(dòng)發(fā)送工作命令，如采集某一局部區(qū)域的生態(tài)數(shù)據(jù)信息等。命令先后經(jīng)由協(xié)調(diào)器和路由器節(jié)點(diǎn)下達(dá)至采集器節(jié)點(diǎn)，采集器按照命令要求進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和上傳，中央監(jiān)控中心接收并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以便工作人員隨時(shí)對生態(tài)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行查看分析。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件主要包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的ZigBee協(xié)調(diào)器、路由器和采集器三類節(jié)點(diǎn)以及中央監(jiān)控中心。三類節(jié)點(diǎn)的處理器模塊均采用TI公司的低功耗片上系統(tǒng)CC2530芯片。CC2530芯片是美國TI公司推出的完整的2.4GHz射頻片上系統(tǒng)解決方案，芯片內(nèi)部集成了一個(gè)高性能的射頻收發(fā)器、8KB RAM和一個(gè)8051微處理器，支持連接其他外部設(shè)備［3］。由于CC2530本身的發(fā)射功率較小，實(shí)測通信距離最遠(yuǎn)僅達(dá)200m左右［4］。為了滿足實(shí)際應(yīng)用需要，有效擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，本設(shè)計(jì)在CC2530芯片的基礎(chǔ)上外加射頻前端芯片CC2591，用來放大輸出功率。CC2591是TI公司推出的一款工作在2.4GHz、高性能、低功耗射頻前端芯片［5］。測試表明，采用CC2530外加CC2591后，ZigBee網(wǎng)絡(luò)的通信距離可達(dá)500m以上。

3.1 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)

在整個(gè)系統(tǒng)中，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)不僅要在初始化后負(fù)責(zé)組建本區(qū)域的ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，而且要匯總上傳路由器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息、下發(fā)中央監(jiān)控中心的命令。從硬件結(jié)構(gòu)上講，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)主要由處理器模塊、射頻前端、GPRS模塊、電源模塊、天線和相關(guān)外部接口等組成。其中，處理器模塊和射頻前端分別采用CC2530和CC2591芯片。外部接口模塊主要包含有串行接口、JTAG調(diào)試接口及USB接口。GPRS模塊利用SIM卡提供GPRS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和中央監(jiān)控中心的通信。由于經(jīng)由協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)男畔⒘看螅势浜碾娏恳埠艽?，因此?jié)點(diǎn)的電源模塊采用太陽能電池板加穩(wěn)壓電路供電的方式，以確保其穩(wěn)定持續(xù)地工作。協(xié)調(diào)器硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)圖

3.2 路由器節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)

路由器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)將簇頭節(jié)點(diǎn)收集的信息上傳至協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)或接收中央監(jiān)控中心發(fā)送的命令并最終下達(dá)至采集器節(jié)點(diǎn)。路由器節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)主要由CC2530芯片、CC2591射頻前端和電源模塊組成。基于能耗的考慮，路由器節(jié)點(diǎn)的電源模塊同樣采用太陽能電池板加穩(wěn)壓電路供電的方式。具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 路由器節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)圖

3.3 采集器節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)

監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的光照強(qiáng)度、溫濕度和土壤PH值等生態(tài)信息的采集由網(wǎng)絡(luò)中的采集器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)完成。采集器節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)主要由傳感器模塊、處理器模塊、射頻模塊、電源模塊和JTAG調(diào)試接口組成。其中，傳感器模塊包含有ISL29010數(shù)字型光照強(qiáng)度傳感器、SHT11數(shù)字型大氣溫濕度傳感器、JASP2801土壤PH值傳感器、JST－100土壤溫度傳感器和JSH－100土壤濕度傳感器。節(jié)點(diǎn)的處理器模塊和射頻模塊則采用CC2530芯片外接CC2591射頻前端的結(jié)構(gòu)。CC2530芯片內(nèi)部集成的8051微控制器使得節(jié)點(diǎn)的傳感器模塊可直接與CC2530相連并執(zhí)行數(shù)據(jù)處理和通信。由于CC2530在工作狀態(tài)和休眠狀態(tài)下的流耗分別為24mA和1μA，因此，可通過對CC2530內(nèi)部定時(shí)器進(jìn)行設(shè)置使其交替工作在休眠/喚醒狀態(tài)，使得CC2530的可持續(xù)工作時(shí)間最長可達(dá)500天［6］，因此節(jié)點(diǎn)的電源模塊選擇采用普通電池供電。CMOS攝像頭完成對監(jiān)測區(qū)域的圖像信息采集并通過USB接口將信息傳給CC2530芯片。采集器的硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 采集器節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)圖

3.4 中央監(jiān)控中心

中央監(jiān)控中心是基于Windows XP系統(tǒng)的普通PC機(jī)。中央監(jiān)控中心的設(shè)計(jì)主要包括數(shù)據(jù)接收與存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)顯示與管理模塊。

4 數(shù)據(jù)融合策略

與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)電池和存儲(chǔ)能量、處理能力以及通信帶寬等資源都非常有限。為了增強(qiáng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所能獲得信息的魯棒性和準(zhǔn)確性，在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)放置傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)往往使節(jié)點(diǎn)的感應(yīng)范圍互相交疊，這也導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)所采集到的數(shù)據(jù)存在一定程度的冗余。如果對這些數(shù)據(jù)不加處理直接在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸，勢必造成部分?jǐn)?shù)據(jù)的重復(fù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載就會(huì)隨之增加。數(shù)據(jù)的重復(fù)傳輸不僅會(huì)消耗節(jié)點(diǎn)能量，而且也會(huì)引起無線通信的帶寬擁擠、導(dǎo)致由信道協(xié)商或競爭過程而產(chǎn)生的能耗增大。實(shí)驗(yàn)表明，傳感器節(jié)點(diǎn)的能量主要消耗在無線通信模塊，將1bit信息傳輸100m的距離所消耗的能量大約相當(dāng)于執(zhí)行3000條計(jì)算指令消耗的能量［7］。因此，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，將節(jié)點(diǎn)采集到的信息進(jìn)行融合處理，從而減少網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)能耗、延長網(wǎng)絡(luò)生命期的目的。

文中對數(shù)據(jù)融合的研究建立在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用層次型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上。為了確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能量的高效平衡，筆者在傳感器節(jié)點(diǎn)自身和簇內(nèi)采用不同的數(shù)據(jù)融合策略，融合時(shí)機(jī)則主要考慮周期性數(shù)據(jù)回傳應(yīng)用模型。

4.1 傳感器節(jié)點(diǎn)融合算法

由于生態(tài)環(huán)境的變化是一個(gè)長期而緩慢的過程，因此，一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)所采集到的數(shù)據(jù)將存在大量冗余。節(jié)點(diǎn)自身首先對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，刪除差異度較小的數(shù)據(jù)，從而降低同一節(jié)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)所采集到的數(shù)據(jù)冗余度。

節(jié)點(diǎn)內(nèi)部運(yùn)用公式（1）判定是否記錄節(jié)點(diǎn)當(dāng)前采集到的數(shù)據(jù)n。只有當(dāng)節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)n與其上次記錄的數(shù)據(jù)r（t－1）的差異度大于某一閾值λ時(shí)，才將當(dāng)前采集到的數(shù)據(jù)n記錄為r（t）。

4.2 簇內(nèi)融合算法

由于監(jiān)測區(qū)域內(nèi)相鄰傳感器節(jié)點(diǎn)的感應(yīng)范圍往往互相交疊，因此，簇內(nèi)不同成員節(jié)點(diǎn)所采集到的信息也存在一定程度的冗余。在簇內(nèi)運(yùn)用基于TAG算法［8］的數(shù)據(jù)融合策略將來自不同簇成員節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行融合處理，以降低同一時(shí)間處于不同地理位置的簇成員節(jié)點(diǎn)所采集到的數(shù)據(jù)冗余度。

圖5給出了采用TAG算法形成的數(shù)據(jù)融合樹，對簇內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)所采集到的土壤PH值和土壤濕度值進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理。

圖5 數(shù)據(jù)融合樹

步驟1根據(jù)各節(jié)點(diǎn)所采集到的土壤PH值對簇成員節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分組。

步驟2運(yùn)用公式（2）判定是否傳送葉子節(jié)點(diǎn)當(dāng)前采集到的數(shù)據(jù)n至父親節(jié)點(diǎn)。如果葉子節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)n與其上次記錄的數(shù)據(jù)r（t－1）無顯著差異時(shí)，僅發(fā)送狀態(tài)字通知父親節(jié)點(diǎn)。只有當(dāng)二者差異度大于某一閾值λ時(shí)，才將葉子節(jié)點(diǎn)當(dāng)前采集到的數(shù)據(jù)n記錄為r（t）并向上傳送至父親節(jié)點(diǎn)。

步驟3當(dāng)父親節(jié)點(diǎn)收到來自葉子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)后，首先檢查葉子節(jié)點(diǎn)的分組號(hào)，如果葉子節(jié)點(diǎn)與父親節(jié)點(diǎn)的分組號(hào)相同，父親節(jié)點(diǎn)則根據(jù)融合函數(shù)AVG對土壤濕度值進(jìn)行平均值計(jì)算。如果兩者的分組號(hào)不同，父親節(jié)點(diǎn)將保存葉子節(jié)點(diǎn)該組別的信息并繼續(xù)向上傳至父親節(jié)點(diǎn)。以此類推，直至到達(dá)數(shù)據(jù)融合樹的根節(jié)點(diǎn)為止。

4.3 性能評(píng)價(jià)

為了評(píng)估在ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)應(yīng)用基于TAG算法的數(shù)據(jù)融合策略的性能，在Windows XP操作系統(tǒng)下采用C＋＋語言編程進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，運(yùn)行環(huán)境為Visual C＋＋6.0。在實(shí)驗(yàn)中，模擬監(jiān)測區(qū)域?yàn)?00m×400m，傳感器節(jié)點(diǎn)的感應(yīng)半徑和通信半徑分別為10m和20m。

使用網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸量作為評(píng)價(jià)該策略性能的指標(biāo)。圖6中，縱坐標(biāo)表示網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸率。

圖6 融合前后節(jié)點(diǎn)數(shù)目與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量關(guān)系對比圖

從圖6可見：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)目從10個(gè)增加到60個(gè)時(shí)，在未采用數(shù)據(jù)融合策略的情況下，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸量從5KB增加到了120KB，而在采用了基于TAG算法的數(shù)據(jù)融合策略后，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸量從3KB增加到了55KB，數(shù)據(jù)傳輸量僅為融合前的1/2。

5 結(jié)束語

在調(diào)研生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作的應(yīng)用需求以及分析現(xiàn)有監(jiān)測方式所存在問題的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)快速自組網(wǎng)以及對生態(tài)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)采集、傳輸和顯示，充分發(fā)揮了Zig-Bee低功耗、低成本以及組網(wǎng)靈活等優(yōu)勢?；赥AG算法的數(shù)據(jù)融合策略在ZigBee網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的應(yīng)用使系統(tǒng)具有良好的魯棒性。同時(shí)，在中央監(jiān)控中心應(yīng)用上位機(jī)監(jiān)控頁面統(tǒng)一管理，便于監(jiān)控者操作。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用做了有益探索。但是對于大規(guī)模的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測而言，傳感器節(jié)點(diǎn)中現(xiàn)行使用的CC2530芯片的處理能力稍顯薄弱。希望在下一步的設(shè)計(jì)中使用性能更佳的ARM芯片、移植嵌入式Linux系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速控制并開發(fā)出人機(jī)界面更為友好的上位機(jī)監(jiān)控程序，方便監(jiān)控人員使用。

［1］ 馬子恒，肖玉芝.基于物聯(lián)網(wǎng)的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［C］.//中國通信學(xué)會(huì)通信管理委員會(huì)第30次學(xué)術(shù)會(huì)議.北京：中國通信學(xué)會(huì)通信管理委員會(huì)，2012.

Ma Ziheng，Xiao Yuzhi.Design and Implementation of Data Transmission Scheme of Ecological Environment Monitoring System Based on IoT［C］.//The Thirtieth Conference of Communication Management Committee of Dhina Communication Institute.Beijing：Communication Management Committee of China Communication Institute，2012.

［2］ 韓華鋒，杜克明，孫忠富，等.基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的溫室環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25（7）：158－163.

Han Huafeng，Du Keming，Sun Zhongfu，et al.Design and Application of Remote Greenhouse Environment Monitoring System Based on ZigBee Network［J］.Journal of Agricultural Engineering，2009，25（7）：158－163.

［3］ 王蘊(yùn)喆..基于CC2530的辦公環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)［D］.長春：吉林大學(xué)，2012.

Wang Yunzhe.Office Environment Monitoring System Based on CC2530［D］.Changchun：Jilin University，2012.

［4］ Chipcon.The Data Sheet of CC2530［EB/OL］.http：//www.chipcon.com.

［5］ 黃玉立，童玲，田雨.基于CC2531＋CC2591的WSN節(jié)點(diǎn)通信模塊設(shè)計(jì)［J］.單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2011（1）：71－72.

Huang Yuli，Tong Ling，Tian Yu.Design of Communication Module of WSN Nodes Based on CC2531＋CC2591［J］.Application of MCU and Embedded System，2011，（1）：71－72.

［6］ 戴菲菲，彭力.基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)和D－S數(shù)據(jù)融合的灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，2011（48）：350－354.

Dai Feifei，Peng Li.Design of Irrigation System Based on ZigBee Network and D－SData Fusion［J］.Research and Development of Computer，2011（48）：350－354.

［7］ 張強(qiáng)，盧瀟，崔曉臣.基于分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)聚合方案研究［J］.傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2010，23（12）：1778－1782.

Zhang Qiang，Lu Xiao，Cui Xiaochen.Research on Data Aggregation Scheme ofWireless Sensor Network Based on Clustering［J］.Journal of Sensor Technology，2010，23（12）：1778－1782.

［8］ Samuel Madden，Michael J.Franklin，Joseph M.Hellersteinetc et al.TAG：a Tiny AGgregation Service for Ad－Hoc Sensor Networks［C］.//5th Symposium on Operating Systems Design and Implementation.New York：USENIX Association，2002.

A Monitoring System of Ecological Environment Based on ZigBee and TAG Data Fusion

Ning Feifei，Ren Hongqing
（Department of Software，Pingdingshan University，Pingdingshan 467000，China）

Aiming at the low intelligence level of current ecological environmentmonitoringwork and the poor ability of real－time supervision，a monitoring system of ecological environment is designed in this paper.The system，using CC2530 chip as the core of the sensor nodes，build a wireless sensor network based on ZigBee protocol.The ecological data of the monitoring area is automatically collected and transferred by the ZigBee network，then the data is transferred to the central monitoring center through the GPRSnetwork to realize remote viewing and control of the ecological data in real time.At the same time，a data fusion strategy，based on the TAG algorithm，is used in WSN.The simulation results show that the application of the data fusion strategy effectively reduces the amount of data transmission in the network and the energy consumption of nodes and prolongs the network life cycle.

ZigBee Protocol；Wirless Sensor Network；TAG Algorithm；Data Fusion；CC2530 Chip；Ecological Environment Monitoring

10.3969/j.issn.1002－2279.2015.05.008

TP393

A

1002－2279（2015）05－0027－05

河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（14B520039）；平頂山學(xué)院青年基金研究項(xiàng)目（PDSU－QNJJ－2013009）

寧菲菲（1985－），女，河南省平頂山市人，助教，碩士研究生，主研方向：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等。

2015－01－16