船只状况监控体系是现代船只主动化的一个重要标志，可分为机舱内监控和机舱外监控。机舱内船只首要机械设备的作业状况以及机舱外船只的运转环境是否正常，直接关系着整个船只能否正常运转，因而对船只相关机械设备和环境的重要参数(温度，压力，气体浓度等)进行实时监控具有重要意义。现在的船只监控形式根本为有线式的会集监控，而运用无线传感网络节点来代替传统的有线的传感网络节点进行相关的监测和操控作业，能够有用的处理由于船只空间的杂乱性形成的布线困难、不易保护等技能难点，此外还降低了施工人员的作业强度以及工程本钱。因而，运用Zigbee无线技能进行监控，比较与有线监控技能具有许多技能优势。
1 Zigbee技能简介
Zigbee是一种新式的根据IEEE802.15.4无线规范开发的近间隔、低杂乱度、低本钱、低功耗、自组织的无线组网通讯技能，以2.4 GHz为首要频段，选用扩频技能。每个具有完好功用的Zigbee节点有两种功用：与监控目标(如传感器节点)直接进行衔接，来完结数据的搜集和监控使命;此外还有简略的路由中转功用，在自己信号掩盖的规模内，与网络中其它的承当中转使命的多个节点进行无线衔接。由于其架构简略，再加上节点体积小，且能主动组网，因而网络布局十分简略便利;再加上很多的节点能进行集体协作，网络自身具有很强的自愈才能，任何一个节点的损坏都不会对全体使命的完结形成致命性的影响，十分合适用来组成无线传感网络l引。由于这些特色，Zigbee技能在将来的工业操控、家庭主动化、轿车主动化、楼宇主动化、消费电子、医用设备等范畴发挥的效果会越来越杰出。
Zigbee协议规范选用分层结构，每一层为其上层供给特定服务：数据服务实体和办理实体别离供给数据传输服务和其他办理服务。协议栈中的每一层都经过服务访问点(SAP)
向上层供给相应的服务，每个SAP经过服务原语来完结对应的功用。Zigbee联盟在IEEE802.15.4规范界说的物理层(PHY)和媒体访问操控层(MAC)的基础上界说了网络层(NWK)、运用层(APL)以及安全服务规范。运用层由运用结构(AF)、运用支撑子层(APS)、Zigbee设备目标(ZDO)以及用户自界说的运用目标组成。用户能够在这个规范的基础上开发所需的运用。
2 体系全体架构规划
体系首要由Zigbee终端设备节点(传感器节点)、路由设备节点、和谐器节点和上位机监控体系组成，全体结构图如图1所示。根据Zigbee的船只状况监控体系的首要功用便是将船只的传感信息参数数据搜集至Zigbee终端设备节点，终端设备节点经过无线网络把搜集到的数据传输到Zigbee路由器节点，路由器节点首要承当数据接力功用，然后路由器节点将转发过来的数据经过无线网络传输到Zigbee和谐器节点，最终和谐器节点运用串行接口把数据传送至上位机监控体系。
上位机体系部分是本体系的人机交互界面，首要担任数据的剖析和显现;和谐器担任整个网络的树立与办理，经过串口把终端设备搜集到的数据传送到上位机;路由器首要担任数据的转发，然后扩展网络的掩盖发规模;终端设备节点首要担任现场数据的搜集，并把数据传到路由器或和谐器。和谐器能与多个终端设备进行直接通讯，路由器节点首要是起到多跳路由效果。由于船只机舱环境杂乱，无线信号极简单遭到障碍物的阻挠，因而这就要求无线通讯能完结多跳功用。所谓多跳无线通讯便是指运用全功用节点的路由转发功用，将数据经过转发然后到达要求的传输间隔或避开障碍物。Zigbee协议栈存在路由功用，只需在节点载入协议栈的路由程序，选用树形或网状的网络拓扑结构就可完结多跳的无线通讯。本文的规划重点是介绍Zigbee无线传感网络在船只上的详细完结，因而将不评论上位机的用户界面的详细规划。
3 体系硬件规划
本规划的硬件中心部分为TI公司出产的CC2530芯片。CC2530能以很低的资料本钱以及很简略的外部电路规划树立起十分强壮的无线传感网络节点，并且还不必考虑射频电路的规划，它集成了一个高性能的RF(射频天线)收发器、一枚业界规范的增强型8501微操控器内核(MCU)以及有8K的RAM，支撑四种不同版别的Flash存储器(32/64/128/256KB)具有强壮的五通道DMA，CSMA/CA硬件支撑，AES加密安全协处理器，两个通用同步串口，支撑多种串行通讯协议。和谐器在整个网络中处理的数据最多，责任最重，因而和谐器挑选运用存储器是256K的CC2530芯片。由于CC2530有多种不同的运作形式和真实的片上体系(Soc)处理方案，使得很合适用在低功耗的体系中，并且不需要国语杂乱的外围电路。
3.1 和谐器节点和路由器节点硬件规划
和谐器与路由器的硬件模块根本相同，最大的不同便是路由节点没有串口电路，以下只介绍和谐器的硬件规划。和谐器节点是由CC2530芯片与串口模块组成，本规划的串口
模块选用的是MAX3232芯片来完结RS232串口数据的电平转化。此外和谐器节点还包含电源模块、射频天线(RF)模块以及晶振电路等模块。电源模块用于为和谐器节点的其它功用模块供电，确保节点的正常运转，供电电压为2.0～3.6V之间。RF模块首要用于数据的无线收发和传送。晶振模块是两个不同频率的晶振，别离用于无线收发数据和休眠状况。和谐器节点硬件的结构框图如图2所示。
3.2 终端设备节点硬件规划
在监控体系中，散布最广数量最多的便是终端设备节点，首要担任对船舱重要数据的搜集与传送。终端设备节点由处理器模块(CC2530)、电源模块、射频天线(RF)模块、晶
振电路模块以及传感器单元等模块组成。传感器单元模块首要是一些温度，湿度，气体浓度，压力等传感器。别的为确保终端节点设备的灵活性，电源的供电方法一般选用两节电池供电，由于CC2530的作业电压在2～3.6 V，而两节电池的电压一般在3 V左右，因而完全能满意其作业电压。不过关于部分对作业电压要求高的传感器，电池电压达不到其作业的最低规范时，能够运用外部直流电源为其供电。终端设备节点硬件的结构框图如图3所示。
