3.2 系統(tǒng)軟件設計

　　3.2.1 系統(tǒng)工作流程

　　ZigBee井蓋報警系統(tǒng)的工作流程如圖3所示。ZigBee井蓋報警器正常工作狀態(tài)時處于休眠狀態(tài)，當光線和氣體檢測超出告警閾值時，喚醒ZigBee控制器，讀取井蓋基本信息并進行ZigBee網絡的無線傳輸，將數(shù)據傳遞給網絡中鄰近的節(jié)點，最后傳輸給嵌入式網關進行處理。嵌入式網關控制GPRS模塊將信息發(fā)送給Web服務器，同時發(fā)送報警短信給維修人員，Web服務器通過數(shù)據庫將信息存儲。

　　3.2.2 ZigBee協(xié)調器

　　ZigBee網絡協(xié)議采用TI公司的Z-STACK，協(xié)議棧為ZigBee 2007。ZigBee 2007是ZigBee聯(lián)盟開發(fā)的一種低成本、極低功耗的雙向無線通信標準，是TI公司專門為CC2530芯片設計的協(xié)議棧。本系統(tǒng)協(xié)議設備以協(xié)調器和路由器為主，軟件設計主要包含協(xié)調器節(jié)點軟件和路由器節(jié)點軟件。

　　ZigBee協(xié)調器的軟件流程圖如圖4所示，ZigBee網絡啟動時會進行設備初始化，通過協(xié)調器設置網絡唯一的PAN ID，設置協(xié)調器的地址。進入信道掃描階段，判斷現(xiàn)在是否有相同PAN ID的網絡，如果存在的話就選擇現(xiàn)有協(xié)調器節(jié)點發(fā)送入網請求。如果不存在網絡，協(xié)調器在信道掃描成功后會排列信道，并選擇出最優(yōu)通道，確定網絡ID，建立網絡。網絡建立好以后，協(xié)調器會進入無線偵聽的階段，如果有新設備節(jié)點加入網絡，協(xié)調器會按順序給其分配網絡地址。如果有串口數(shù)據接收，協(xié)調器會進入處理串口數(shù)據的階段，主要負責嵌入式網關發(fā)送的控制命令。

　　3.2.3 ZigBee路由器

　　報警系統(tǒng)中的井蓋報警器作為ZigBee網絡中的路由器，主要負責報警數(shù)據采集和中繼傳輸。通過配置CC2530的ADC控制器開始數(shù)據的采集，設置A/D轉換的速率和讀取數(shù)據時間間隔。路由器的軟件流程圖如圖5所示，路由器節(jié)點上電后進行軟硬件的初始化，掃描網絡是否存在，選擇符合的PAN ID網絡加入，成為網絡中的子結點。

　　路由器加入網絡后處于休眠狀態(tài)，當有告警中斷產生時，喚醒CPU并進入中斷處理函數(shù)，中斷處理主要包含對數(shù)據的采集和發(fā)送，將報警器的傳感器數(shù)據采集打包發(fā)送到父節(jié)點中，完成后退出中斷進入休眠狀態(tài)。

　　結語

　　本文基于ZigBee網絡實現(xiàn)井蓋報警器的分布式布控，達到實時監(jiān)控和主動預警。結合GPRS無線通信的特點和優(yōu)勢，設計了與互聯(lián)網融合的智能報警系統(tǒng)。通過Web服務器可實現(xiàn)對城市井蓋的遠程監(jiān)控，并通過數(shù)據庫完成了數(shù)量龐大的井蓋信息存儲。該系統(tǒng)利用ZigBee網絡覆蓋范圍廣、低功耗、傳輸穩(wěn)定的特點，達到了井蓋防盜的自動化，讓井蓋丟失帶來的各種隱患問題得以解決，在井蓋防盜領域具有廣闊的應用前景。