伴随着深海工作的快速发展趋势，深海环境保护早已提上审议日程。因而，深海水环保监测变成 大家愈来愈关心的聚焦点。

无线网络感应器互联网广泛运用于国防侦查、环保监测、总体目标精准定位等行业，可以时实地认知、收集和解决无线网络覆盖区域内的目标信息内容，高并发赠给观测者。它具备遮盖范围广，可远程控制监管，检测高精度，布设迅速和低成本等优势。把传感器网络互联网技术运用到深海水环保监测体系中，是大家近年来科学研究的聚焦点。

Zigbee与其余的无线通讯规范对比，适用货运量较小，互联网建设小投资，互联网安全系数高，不有利于经常拆换开关电源的场所。在工业控制系统行业运用感应器根据Zigbee技术性构成无线传感器，能够促使数据收集和解析越来越便捷和非常容易。Zigbee网络用以感测器网上的建立很重要的一点取决于它的功耗低，其信号强度仅为0～3．6dBm；它的通讯间距可以达到30～70m，具备动能检验和外链品质标示工作能力，能够全自动地对自己的信号强度开展调节，能够在确保通讯链接品质的条件下最少地耗费动能。互联网作用是Zigbee最重要的特性，也是与其他无线网络规范不一样的地区。在传输层层面，Zigbee的首要工作任务取决于承担互联网体制的确立与管理方法，并具备自身组态软件与自身修护作用。

IEEE802．15．4标准是一种经济发展、高效率、低数据速率（《250kb/s）、工作中在2．4GHz和868/928MHz的无线通信技术，传输层之上协议书由ZigBee同盟制订，IEEE802．15．4承担物理层和链路层规范。详细的zigBee协议书模块由高层住宅运用标准、运用汇聚层、传输层、及其数据链路层和物理层构成。tcp协议构造如图所示l所显示。

1 感测器网上的组成

文中制定的传感器网络互联网的构成包含感应器连接点、聚集连接点和网关节点，关键承担检测深海地区内的各种各样状况，包含油渍检验、浑浊度精确测量、高锰酸盐指数精确测量、藻类精确测量这些。

感应器连接点关键承担互联网的产生，深海各类技术参数的收集，并将信息根据多跳的方式传送到聚集连接点。

聚集连接点是传感器网络互联网的核心连接点，承担互联网的进行，拓扑结构的产生与维护保养，网络数据信息的聚集与解决，与监测系统的通讯与信息内容互动。聚集连接点是感应器连接点终端设备连接点中工作能力极强的一种。

网关节点接受来源于别的连接点的数据信息，并对信息完成校准、结合等解决，随后发给监测总站。针对监测总站所发命令开展对应解决，用于明确每个结点的运行状态。

后台管理监测总站承担对推送过来的深海主要参数信息开展归纳与解决，网络拓扑结构的操纵，互联网的监测等工作中。

全部深海检测系统由一定数目的无线传感器终端设备连接点、小量聚集连接点、一个网关节点及其后台管理检测系统构成。为了更好地检测一定地区，必须 在该地区内布局一定数目的感应器连接点，以实现对全部地区的遮盖，而且必须一个网关节点进行对来源于感应器终端设备的数据资料的结合，上发送给后台管理检测系统，进行数据的分析与解决。从网关节点到监控系统间距一般都非常远，可选用目前的GPRS互联网实现远程控制传输数据。GPRS数据连接花费比较便宜，传输速度较高，性价比高较高，并且可以始终线上。感测器互联网结构示意图如图2所显示。

感应器终端设备连接点与聚集连接点可以自行产生一个生态系统理论、多跳的互联网。感应器终端设备连接点按命令采集数据，并将信息立即地根据响应式的路由器、多跳无线中继后传送给网关节点，网关节点将聚集的信息装包后，发送给后台管理视频监控系统。

2 硬件开发

本深海检测系统中的感应器连接点是感测器互联网中最重要的一部分，其硬件配置包含微控制器模块、一个zigbee通信控制模块及电池管理控制模块；聚集连接点硬件配置包含微控制器模块、2个Zigbee通信控制模块及电池管理控制模块；网关节点硬件配置包含微控制器模块、一个Zigbee通信控制模块、一个GPRS控制模块及电池管理控制模块。

2．1 连接点微控制器MSP430F149单片机设计

因为传感器网络节点必须将控制器輸出的数字信号变换为模拟信号，可挑选一款集成化有AD转换作用的微处理器。此外，传感器网络节点除进行数据收集作用外，还需要进行数据信息分享和路由作用，因此要有充足的处置工作能力、程序流程室内空间及数据信息室内空间。本设计方案MCU选用的是MSP-430F149单片机设计，它是TI企业生产制造的一种16位超功耗低混和信号转换器，称作混和信号转换器，主要是因为其针对实际使用要求，把很多数字集成电路、数字电路设计和微控制器集成化在一个集成ic上，以给予“片式”解决方法。其突显优势是低电源电压、超功耗低。因为为FLASH型，因此 能够线上对51单片机实现调节和烧录。

MSP430F149低頻輔助数字时钟选用32kHz数字时钟晶振电路立即推动，可做为后台管理实时时钟完成自唤起作用。集成化的快速计算机控制震荡器（DCO）頻率为8MHz，可做为CPU的主系统软件数字时钟（MSLK）源，还可以做为CPU的分系统数字时钟（SMCLK）源。

2．2 连接点Zigbee通信控制模块CC2420

本体系中传感器网络互联网硬件配置中的Zigbee通信控制模块选用功耗低性能卓越的无线网控制模块CC2420来完成，它工作中在全球通用的2．4GHz频率段。CC2420是一款合乎IEEE802．15．4规范的频射光端机，特性比较稳定且功能损耗极低。CC2420的目的性和敏感度指数值超出IEEE802．15．4规范的规定，可保证 短路线通信网络的实效性和稳定性，运用此集成ic研发的无线通讯机器设备适用数传模块速度达到250kb/s，可完成多一点对多一点的迅速组网方案。 CC2420传送数据时，应用立即正交和上变频。基带信号的同相份量和正交和份量立即被DAC变换为脉冲信号，根据低頻过滤器，立即变频式到调整的频带上，再由无线天线发送出来 。

Zigbee通信控制模块CC2420与51单片机的联接电源电路，如图所示3所显示。

CC2420只必须很少的外围电路，包含晶振电路、频射I/O配对电源电路和微处理器插口电源电路三一部分。集成ic本振数据信号既可由外界数字功放结晶给予，还可以由內部电源电路给予。由內部电源电路给予时必须另加晶振电路和2个负荷电容器，电容器的高低在于结晶的次数及键入容抗等主要参数。比如当选用16MHz晶振电路时，其电容器约为22pF。频射I/O配对电源电路关键用于配对集成ic的键入/輸出特性阻抗。CC2420与微控制器的衔接十分便捷，它应用SFD、FIFO、FIFOP、和CCA四个脚位表明收取和发送数据信息的情况；微控制器根据SPI插口与CC2420互换数据信息、推送指令等。

CC2420接到物理学帧的SFD字段名后，会在SFD脚位輸出上拉电阻，直至接受完该帧。假如运行了详细地址识别，在详细地址识别不成功后，SFD脚位马上变为輸出低电频。FIFO和FIFOP脚位表明接受FIFO的缓存文件区情况，假如接受FIFO缓存文件区有数据信息，FIFO脚位輸出上拉电阻；当接受FIFO缓存文件区为空，FIFO脚位輸出低电频；当FIFO脚位在接受FIFO缓存文件区的信息超出某一临界点时，或在CC2420接受到一个详细的帧之后輸出上拉电阻临界点时，能够根据CC2420的存储器设定。CCA脚位在无线信道上面有数据信号时輸出上拉电阻，它只在接受情况下合理，在CC2420进到接受情况最少八个标记周期时间后，才会在CCA脚位上輸出合理的无线信道状况信息内容。

SPI接口由CSn、SI、SO和SCLK脚位构成，微控制器根据SPI接口浏览CC2420內部存储器和储存器。在浏览环节中，CC2420是SPI接口的从机器设备，接受来源于微控制器的时钟信号和片选数据信号并在微控制器的调节下实行键入/輸出实际操作。SPI接口接受或是传送数据时，都和数字时钟降低沿两端对齐，CC2420与MSP430F149是根据SPI联接的，在其中MSP430F149处在主模式，CC2420处在从方式。MSP430F149也有4个I/O口与CC2420相接，关键起查看CC2420情况的功效。

电池管理控制模块为感应器模块、CPU模块、无线通讯控制模块给予电力能源，并对开关电源开展管理方法，以提升动能的使用率。

2．3 系统软件IEEE802．15．4工作模式

IEEE802．15．4标准中要求应用DSSS调配方法，CC2420中的调配和扩频通信作用架构图如图4所显示。

每一个字节数分成2组标记，4位一组，底位标记最先传输，针对多字节数域，则是底位字节数最先传输，可是，与安全性相关的域先传输上位字节数。每一个标记投射为一个超出16位的伪随机数编码序列，即32位系统片码编码序列。片码编码序列以2Mchip/s的速度传输，针对每一个标记，最先传输底位片码。

调配方法为偏位正交和相移键控，具备大半个正弦函数的样子，等同于最少频移键控（MFSK）调配，一片的外形根据大半个正弦波形更替在同相和正交和相位差无线信道传输。

2．4 数据通讯帧文件格式设定

同歩头包含流板编码序列和逐渐帧分节符，在CC2420中流板编码序列长短和逐渐帧分节符是能安装的，初始值4字节和1字节，是合乎IEEE．80 2．15．4协议书的；物理学头位为1字节，帧操纵和系列号各自为2字节和1字节：详细地址和服务器ip共6字节，蓄势待发数据信息段距离为帧长短减掉详细地址和帧校检编码序列。当MODEMCTRL0．AUTOCRC操纵部位位时，这一帧校检编码序列全自动造成2字节数，并由CC2420硬件配置全自动插进。

3 软件开发

本设计方案中，传感器网络互联网是一个多通道的生态系统理论wifi网络，能够达到全自动组网方案，全自动路由器查看，全自动数据收集与传送，软件开发上务必可以达到多跳生态系统理论的作用。此外，感应器连接点务必规定非常低的功能损耗，而功耗低除开硬件开发上的功耗低外，更主要的是软件开发的功耗低。

此传感器网络终端设备在开机后最先完成自查，假如自查失败了，则开展硬件配置常见故障提醒，并且自动开关机。在自查根据后，进一步分辨工作模式。感应器连接点在自查根据后进到连接情况，假如连接不成功则进到等候情况。处在等候情况的连接点关掉射频收发器以减少功能损耗，当等候计时器外溢时，连接点再度返回连接情况开展新的干预试着。假如连接点连接取得成功便转到业务流程情况。处在业务流程情况的连接点，进行数据的采集与传送，对近连接点数据信息的无线中继分享，新连接点入网许可证的干预确定等实际操作。连接点为了更好地完成功耗低，务必在业务流程情况（激活状态）与休眠模式中间交替。

开发软件以IAR Embedded Workbench V2．10为服务平台，选用C语言撰写。连接点的MSP430系列产品单片机设计适用C语言程序设计方案。适用MSP430系列产品的C语言与规范C语言兼容水平高，进一步提高了程序开发的工作效能，提高了编程代码的稳定性、易读性和可扩展性。程序编程的主要观念是：先向SPI、CC2420操纵端口号复位，也就能SPI、UART端口号，也就能ADC，开机后，就可以运作每日任务程序流程，完成接受或传送数据及指令了。

感应器连接点、聚集连接点的工作内容如图所示5所显示。

针对网关节点的设计方案，读取数据一部分仍选用CC2420无线网络接收控制模块，能够选用统一的传输协议，确保传输数据的稳定性；因为还需要开展数据信息的解决，网关节点也不额外感应器了，便于提升CPU对信息的处置工作能力，MCU统一选用MSP430F149单片机设计；与此同时，监控系统一般避开监控点，必须选用GPRS控制模块来完成信息的远距离传送。其工作内容如图所示6所显示。

4 结果

文中制定的相关深海水环保监测的传感器网络网络综合应用了无线网络传感器技术、内嵌式建筑科学、当代互联网技术、无线通讯技术应用和分布式系统智能化信息管理技术性，将功用一样或差异的无线网络传感器技术组成数字化、智能化系统的感测器互联网，进一步提高了检测深海各类技术参数的感应器的检测工作能力。那样的根据有线互联网的在线监控系统软件选用中短路线、功耗低wifi网络，频射传送低成本；可按照必须采取多种多样供电系统方式，环保节能效果非常的好；可保持灵巧的迅速组网方案和自動配备，扩展性好。

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