摘要:在物联网高速发展的大背景下，设计并实现基于ZigBee和云平台技术的智慧企业管理系统。本系统由CC2530芯片主控制单元、ZigBee传感器节点、控制节点、四输入模拟量等所构成的硬件部分；基于上位机的信息处理与显示模块构成的软件部分以及云平台实时采集模块三部分组成，实现了当前环境数据实时采集和企业部分区域的设备控制，可以快速监测当前环境变化，并及时在云端显示，有较强的实际应用。
关键词:Zigbee;云平台;智慧;企业;管理系统;设计
1引言
物联网是指万物相连的互联网。在物联网的底层，ZigBee无线通信相对于Bluetooth、WiFi具有传输稳定、自组网、可以实现多点传输的特点，因此本文设计的智慧企业管理系统将采用ZigBee协议。在ZigBee技术的支撑下，它既能实时监测当前企业内办公区、工厂等其他环境中的数据值，另一方面也可以对该区域内通风、照明等设备进行智能化控制，进而达到减少电量损耗，节约资源，具有极高的环保价值和现实意义。
2系统总体设计
本系统设计分为硬件端和软件端两部分。硬件端通过节点模块探测光照强度信号、人体红外信号、温湿度信号、空气质量信号、火焰信号，传感器获取火焰、烟雾等实时数据，再通过ADAM4150数字量采集器传送到网关或云平台上；传感器获取CO2、噪音、温湿度、光照亮度、空气质量等模拟量，采用ZigBee作为继电器或者多联继电器开关从而控制照明设备和通风设备的运行。最后将获取到的环境数据值进行处理并将最终采集到的信息通过Zigbee协调器传到网关，数据可以在云平台上进行直观查看，同时用户可以登陆云平台对当前环境舒适度进行优化调整，对设备进行联动控制。
3系统硬件设计
本系统采用TI公司的CC2530组建ZigBee传感网。由于企业办公区、工厂的区域范围比较大，仅仅采用CC2530组建无线传感网络，节点间的传输距离小于80m，出现类似于墙体等障碍物，传输距离会更短。因此系统设计时决定将CC2530中增加RFX2401C射频前端，借此来提高节点间的传输距离。
3.1主控制单元CC2530和ZigBee无线传输
系统通过终端对环境数据值的采集和对芯片输出的电平高低来判断灯、风扇是否打开，并用字符串将对应的灯光亮度、通风程度信息记录下来，再将这一信息传输给网关（ZigBee协调器）。网关（ZigBee协调器）的主要功能包括：建立整个无线网络、初始化网络、确定网络标识、分配短地址等，在本系统中，从终端收到的字符串信息可以通过串口通信传输给上位机。
3.2DO量、DI量的有线电路设计
首先将照明设备和通风设备都连接在主控室的继电器上，再将继电器连接到ADAM4150上的DO信号上，最后通过ADAM4150上的DATA+、DATA-信号通过485口连接到网关，可以通过网关上的模拟开关直接对照明、通风设备进行控制。考虑到企业每个区域都会涉及火焰传感器、烟雾传感器，通过ADAM4150来进行对这些DI量来进行反馈，用于检测企业办公区、工厂等区域是否有火情、烟雾。当发生火情、烟雾等情况，则发出报警信号。主要表现为有和无两种信号，便于数据的快速传输以及给员工一个较快的反应。
3.3传感器节点模块、传感器和执行设备的联动控制
在企业中，由于办公区和工厂内每天都需要有人工作，故要求企业办公区和工厂等地区应需要具有红外检测的功能，因此系统设计时采用ZigBee人体红外传感器节点模块。当白天正常上班时，从第一个人开始进入时，根据他所在的工作环境打开该区域的通风和照明设备，并添加上红外光敏传感探测器。该探测器由热释电传感器和光敏电阻两部分构成，热释电传感器通过测量人体温度波长范围的红光，进而探测到它的测量范围内是否有人；光敏电阻通过电阻的变化来检测该区域当前环境光照强度，通过程序设计来判断是否达到需要优化调节照明设备的光照强度和通风设备的舒适度。ZigBee光照亮度传感器节点模块可以根据当前环境的光照亮度进行灯光亮度的调节，当光照强度大于一个设定人体最佳光照值时，则降低光照亮度；反之则进行增加光照亮度。ZigBee温湿度传感器节点模块可以对当前环境的温湿度进行采集，同样高于或低于人体最佳适应值时，进行执行设备的相应调整。ZigBee空气质量传感器节点模块等其他传感器节点可以对当前环境的数据值进行一个采集，每隔10～15分钟进行一个数据的重新采集，采集得到的数据值存储到数据库中。数据库中每天都主动进行一个记录更新，以便于用户可以随时查询。使用CO2传感器进行采集数据，防止CO2浓度过高，导致工人出现不适反应；采用光照传感器、空气质量传感器、温湿度传感器模块等进行数据采集，风速传感器可以监测到工厂外面的风速大小、噪音变送器可以监测到工厂内部的噪音大小，实际上一般这种数据不易采集，可以通过ZigBee四输入模拟量设备进行采集。
3.4ZigBee继电器模块、传感器节点模块组网配置
本系统底层开发采用IAREmbed-dedWorkbench8.10、TI公司的Zig-Bee协议栈。先将所有传感器显示的数据写好，在WorkSpace下拉列表中把所涉及的传感器代码配置成.hex文件，再用SmartRFFlashProgrammer烧写工具将代码烧写。最后用Zigbee组网参数设置V2.0进行配置。安装好驱动，选择相应的端口，继电器代码设置为9600，传感器设置为38400，四输入模拟量采集器设置为38400，点击连接模组。通过设置CHANNELID（11～26之间）和PANID（0x0000～0xFFFF），使它们在同一信道下，再对每个ZigBee继电器/多联继电器进行序列号配置，从0x01（对应着网关上的模拟开关1）开始配置；对传感器节点模块进行配置时，选择好相应的传感器类型，同样也需要设置序列号，接着在网关上进行相同的配置（在网关上PANID要从十六进制转换成十进制），并在云平台进行传感器节点、继电器节点的相应序列号的设置，从而可以进行数据的采集。整体上来说，采用这样的设计，可以减少布线和提高美观度，同时进行传感器与执行设备的联动控制，便于员工有一个美好的工作环境。
4系统上位机软件设计
由于系统采集各类传感器的采集数据值较为庞大，单纯的数据监测可能会造成通信堵塞，因此系统设计时统一采用数据整合方式进行采集，再与人体所能适应环境进行匹配，从而完善企业内工作的适宜舒适度。软件测试流程图如图1所示。
5结论
本文设计基于ZigBee和云平台的智慧企业管理系统，通过实时采集环境数据与工作环境适宜度进行相应的调整来实现环境数据监测防控以及对灯光亮度、通风情况等进行相应的控制，通过智能感应装置达到了自动控制和节能的功能。并且该系统还可以在云平台实现智慧统计功能，能有效描述出当天办公区域、工厂区域的环境变化情况的使用情况，以便于员工能够更好地在工作环境进行工作，大大降低了意外情况如火灾、室内环境过热等一些情况。管理者通过云平台可以直观查看企业内部的环境数据和员工出入情况。下一步主要工作是对系统进行完善，比如：在信息采集模块可以加入对进出人数的统计、增加对视频监控器的控制；集成多种方式对室内环境进行检测；上位机的界面和功能设计也可以进一步优化。
参考文献
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作者:沈萍萍 瞿伟 王明宇 吴潇晴 单位:苏州市职业大学计算机工程学院
