何占东 赵悦婷 姜浩然
辽宁科技大学 电子与信息工程学院，邮编:114051
摘要：ZigBee与WiFi在使用功能上各有所长，且许多是互补性很强的，因此两者拥有很好的兼容性，有着宽广的发展前景。通过分析研究空间直角坐标系、智能机器人控制和传感器的信息接收，总结并提出了一种通俗易懂、高效运行的，基于能量平衡的聚多跳路由算法，能够极大的提高传感器网络系统的使用寿命，
这种监控系统已经逐步应用到实践中。
关键词： ZigBee；WiFi；楼宇监测；能量均衡
引言：智能建筑监控是智能建筑的基本组成部分之一，主要是在建筑物的出入口和员工内部通道等等，尤其是在没有值班人员时。它可以自动进行实时监控各个出入口以及通道内的情况，还可以自动采集这些地方的人物图像拍照、声音采集，必要时还可以自动报警。监控系统主要是在无值班人员时开启，具有操作简单、方便控制和自动收集重要信息等优点。根ZigBee技术的无线传感器网络所具备的效率高、减少人工成本、不易被发现等优点。由于无线个域网技术是一种低数据速率无线传输技术，他平常只发出一些简单的信息，不仅要监控人们出入的各个重要场所，还需要收集各类重要信息、保存重要证据。这对于ZigBee技术来说是相对不容易实现的，但对于WiFi来说就相对容易了。所以为了满足楼宇监控系统的要求，可以将ZigBee技术与WiFi技术同时使用，构建出一个ZigBee技术与WiFi技术相结合的楼宇监控系统。采用WiFi技术构建无线监控局域网。 可以以无线传感器监测网络的实时情况来看，收集重要的图像信息和音频信号，发送各种重要的监测活动信息。
1.监测系统体系结构
基于ZigBee技术与WiFi技术相结合的楼层监控系统，包括WiFi技术下的无线传感器、网络子系统和机器人子系统，以及WiFi技术下的摄像头监控子系统和WiFi技术下的机器人子系统。这一系统能够监控重要场所的非法进入行为，假如监控中心的某一子系统报警时，那么就可以运用WiFi技术向机器人发送指令，促使机器人监控指定区域，然后收集图像和音频讯息。在建筑物出入口和关键场所设置网络摄像机，然后对监控区域内的活动进行拍摄并将收集到的照片传入到监控中心中。而在于ZigBee技术上的无线传感器网络子系统，往往是有许多个IR、音频传感器探测器、采集节点mote和网关Tmote所构成。
2.关键技术
2.1传感数据的采集
传感器信息采集是系统最基本的功能之一，是整个系统的主要数据库和控制单元。TinyOS对事件使用有效的执行模式，它需要设计和搭建构建模块，建设出一个具有高效性、容易操作的构建应用软件，保证各个组建之间的链链接口等使用nesc语言就可以表示。组件之间的事件/命令接口用NESC语言表示。在TinyOS的基础上，设计并实现了系统中传感器的信息采集和发送。而采集的数据信息可以实时调出，并在监控系统中心长期存储。为了便于信息采集和识别，每个红外传感器在监控中心的处理器上都有自己的ID。为了降低传感器的功耗，传感器还采用了正常的休眠机制，即当没有数据信息要接收或发送时，传感器处于休眠状态。一旦收到数据信息，传感器就会立即唤醒并及时发送数据。此外，一旦在传感器的视角中发现了人类活动的迹象，则通过采集节点mote和网关Tmote将ID传输到监控中心的数据采集模块。当数据采集模块收到相应的信息时，就可以将信息接收的时间和具体位置进行截取，然后保存到对应的数据库中。
数据采集模块接收到指令后，截取系统当时的实际日期和时间，并将ID和实时日期和时间记录到存储数据库中。除此之外，对于一些重要的地点，假如有人进入时，也会发出相应的警报，此时进入人的具体信息也会被立即收集到中央控制中心，然后控制中心会将其保存到数据库上。
2.2坐标系统构建
该系统的应用还依赖于两个坐标系，首先是传感器数据，实际空间坐标系这一项系统能够让机器人的运动得到控制同时能够将报警的位置显现出来，除此之外屏幕图形显示坐标系能将传感器的布局和相应的报警点展现在图形上，从而迅速找到报警位置。在搭建传感器布局的实际空间坐标系时，还需要掌握传感器所处的部位和其他重要位置等传感器都有属于自己的ID，如果获得了ID，那么就可以找到传感器的实际坐标。也可以运用查表的方法来了解报警点所处的实际区域位置，但是还需要构建位置表，只有这样才能够保证能够使用查表法。也可以将一些特殊的坐标标记在位置信息表中，这样在进行查找时能够取得便捷迅速的效果。
2.3机器人的控制
基于WiFi技术的机器人子系统需要实时监控重要场所内的非法进入行为，假如在监控中心子系统出发报警时，那么就可以运用WiFi通信技术，向机器人发送移动指令来保证机器人能够到相应的位置进行监控，收集到有关的图像和音频信息，并将这些信息及时回馈到监控中心。
2.4障碍物的避让
由系统发出指令，控制机器人向前走的过程中可能遇到障碍物。所以要在机器人内设计对前方路障的实施检测和自动回避功能。对前方故障进行检测比较简单，直接在机器人身上配置红外传感器，或者超声波传感器即可，还要通过wirobot SDK提供的API完成整个功能的进行，通过机器人身上的红外传感器对前后左右的监测情况进行判断，进行规避。而机器人规避障碍的功能比较难以实现，这是因为需要不断监测并计算机器人所在坐标位置。如果机器人在前期工作中遇到了障碍物后，通过监测器判断前方情况对机器人发出指令，迫使他停止行动，如果机器人的前方遇到障碍物后，机器人接收到指令后，就会自动向左或向右进行规避。然后还要判断左右方是否有障碍物，并且测定距离障碍物的距离，向机器人发出指令，控制它左右旋转，直到检测过程中不会是提前遇到障碍物为止，从而完成整个行走过程。
结论：
总而言之，ZigBee和WiFi技术都有一定的优缺点，但是综合这两种技术能够保证这两种技术在各领域中发挥巨大效用，同时促使这两项技术有更好的发展前景。本文所研究的监控系统，完美的融合了这两项技术，具备消耗成本低、不需要耗费大量人力的特性，而这一技术也在多个领域得到了有效应用，也适用于环境检测工作，虽然机器人每次只能从坐标原点来绕过遇见的路线，回到遇见终点假如配备有GPS相关技术，那么就可以很好的解决这一方面的不足。
参考文献：
[1]齐美妮. 基于ZigBee-WiFi的楼宇火灾监测系统的设计[D].大连理工大学,2018.
[2]王建国,郭宝亿.基于ZigBee和WiFi相结合的楼宇监测系统[J].西安工业大学学报,2018(05):460-465.
基金项目:辽宁科技大学大学生创新创业计划专项经费资助项目。
作者简介:何占东，男，辽宁省大连市，本科。