【正文】 據，幀數據包括幀頭和幀內容，其中幀頭包括幀類型、源地址、目的地址、PAN, CLUSTERID等信息，幀內容包括環(huán)境參數數據和電池電壓值等。然后對信道進行偵聽，檢測到信道空閑便立即啟動SPI總線驅動進行數據的發(fā)送。 (2)路由節(jié)點轉發(fā)數據 當路由節(jié)點接收到一個數據包以后，該數據包首先要經過MAC層和NWK層的解析以確定該包的目的地址，解析出的目標地址決定路由節(jié)點的下一步操作，如果解析出的目的地址與該路由節(jié)點的節(jié)點地址相同，路由節(jié)點會將數據包打開進行數據處理。如果數據包的目的地址不是本節(jié)點，路由節(jié)點此時的功能即為轉發(fā)數據，路由節(jié)點要分析出下一跳節(jié)點地址，將數據發(fā)給下一跳節(jié)點。 (3)協(xié)調器節(jié)點接收數據 ZigBee協(xié)調器節(jié)點或者路由器節(jié)點的網絡層必須保證無論什么時候接收機總是處于接收狀態(tài)。協(xié)調器節(jié)點接收到數據以后，SFD被觸發(fā)，管腳由低電平變成高電平，進而觸發(fā)瑯Q中斷，中斷服務程序會調用相關的函數進行接收數據的處理，經過處理后，數據會被交由ZigBee協(xié)議棧的MAC層進行進一步處理。 (4)協(xié)調器節(jié)點將數據上傳至上位機 協(xié)調器節(jié)點通過UART與上位機進行數據和控制指令的交互。交互程序開始以后，協(xié)調器首先要對UART進行相應的初始化:使能UART，規(guī)定起始位、停止位、奇偶校驗位和流控制方式，同時打開UART的收發(fā)中斷設置數據長度和數據通信波特率。初始化完成以后，當有數據收發(fā)任務時，協(xié)調器節(jié)點就可以執(zhí)行相應的中斷服務程序，向上位機發(fā)送數據或接收上位機發(fā)出的控制指令。第五章 智能監(jiān)測處理中心的設計與實現(xiàn)5. 1智能監(jiān)測處理中心開發(fā)平臺概述 智能監(jiān)測處理中心基于B/S (Browser/Server)架構Ian，使用HTML, java, JSP等語言設計開發(fā)。HTML(超義本標記語占)是B/s架構卜網絡web語言的基礎，通過嵌入代碼或標記來表明義本格式，可以實現(xiàn)創(chuàng)建顯示Web頁和創(chuàng)建表單web等基礎操作，并可以輕松實現(xiàn)與Javascript的互操作。lava是Sun公司開發(fā)出的程序沒計語言和開發(fā)平臺的總稱，在java SE, Java ME和java EE 三個版木中，本系統(tǒng)選用以B/S作為主要開發(fā)模式的Java EE，它可以提供多種組建和服務。JSP是一種動態(tài)技術標準,JSP頁面由 HTML代碼和嵌入其中的Java代碼所組成，實現(xiàn)了Html語法中的Java的擴張，可以實現(xiàn)數據庫操作、網頁的重新定向和發(fā)送E mail等功能，具備建立動態(tài)網站所需要的全部功能。 智能監(jiān)測處理中心，是在MyFclipse環(huán)境下進行編寫的。MyLclipse是Eclipse的插件集合，主要用來開發(fā)Java和Java EE。它的功能十分強大，可‘以完成用代碼程序開發(fā)項目過程中的各種功能，支持Javascript,JSP, SQL等多種Java開發(fā)功能。5. 2智能監(jiān)測處理中心總體設計 智能監(jiān)測處理中心是系統(tǒng)的核心部分。在該部分中，用戶可以登錄進入本系統(tǒng)進行節(jié)點環(huán)境參數查看、設備運行狀況查詢以及各種綜合管理，整個系統(tǒng)通過Tomcat服務器在線發(fā)布，用戶可以在任何一臺與Internet相連的PC機上登錄本系統(tǒng)進行數據查詢和系統(tǒng)管理。智能監(jiān)測處理中心中設計了多個為用戶服務的模塊，具體介紹如下: (1)用戶管理 為了便于多個用戶進行系統(tǒng)查詢，在Web客戶端添加用戶管理模塊，可以增加刪除用戶，并對原有用戶的密碼進行修改。 (2)閥值管理 對環(huán)境參數進行閡值的設置與查詢。不同的季節(jié)，農作物的生長有不同的最佳環(huán)境參數，當監(jiān)測結果超過設置的最佳閡值范圍，會有相應的報警提示，農戶需要進行相應處理。 (3)節(jié)點管理 對節(jié)點的基本功能進行說明，并記錄節(jié)點的位置、節(jié)點電池更換時間、節(jié)點使用總時間等基本信息。 (4)數據管理 數據管理主要包括數據接收、數據存儲、數據處理三部分。協(xié)調器節(jié)點接收到數據串口，當串口有數據時，將數據傳至數據庫進行存儲。同時，為了使用戶更直觀的了解農田環(huán)境參數變化對農作物生長的影響，為科學種植提供依據，智能監(jiān)測處理中心對傳感器上傳的感知數據進行了不同功能的曲線繪制，用戶不僅可以對不同位置、不同時刻的傳感器節(jié)點監(jiān)測到的環(huán)境參數進行查詢，還可以通過與闌值曲線的對比了解農作物周圍的環(huán)境情況。 當用戶遞交查詢數據的命令后，程序根據用戶遞交的查詢命令，通過JSP對MYSQL數據庫進行操作后再將信息解析給客戶端，獲得環(huán)境參數的數據同時也可以使用Jfreechart組件繪制實時的動態(tài)曲線圖，該曲線對某個傳感器節(jié)點或者多個傳感器節(jié)點的環(huán)境參數采集值進行描點劃線顯示。5. 3智能監(jiān)測處理中心前臺界面設計 系統(tǒng)的前臺界面是用戶與系統(tǒng)傳遞和交換信息的媒介，是在B/S (Browser/Server)模式下用戶與系統(tǒng)交互的重要部分，通過界面設計，不僅能讓用戶明白功能操作，迅速的完成信息輸入、控制操縱和查詢等操作，同時可以將作品本身的信息更加順暢的傳遞給用戶，提高工作效率。本系統(tǒng)的前臺界面采用動態(tài)Web設計，動態(tài)Web最大的特點是交互性，即服務器會自動根據用戶的不同請求顯示不同的結果。根據功能實現(xiàn)的不同，本系統(tǒng)的主要界面為登錄界面、主界面和數據管理界面。5. 3. 1登錄界面 在所有界面設計中，登錄界面最先完成，該界面是用戶進入到智能監(jiān)測處理中心后最先看到的界面，在該界面中，用戶可以根據已經注冊的賬號和密碼進行登錄操作。如果用戶要完成登錄操作，一定要有一個表單頁，此頁面可以輸入用戶的登錄ID和密碼，然后將這些信息提交到一個驗證的JSP頁面上進行數據庫的操作驗證，如果可以查詢到用戶名和密碼，那么就表示該用戶是合法用戶，則可以跳轉到登錄成功頁，顯示歡迎信息、:如果沒有查詢到，則表示該用戶不是合法用戶，應該跳轉到錯誤頁進行提示。5. 3. 2主界面 用戶登錄成功以后，就會進入到系統(tǒng)的主界面。智能監(jiān)測處理中心的用戶管理、參數管理、節(jié)點管理與數據管理功能均在主界面中得到體現(xiàn)，除此之外，主界面中還包括了對本系統(tǒng)的版權聲明和系統(tǒng)使用說明。 在主頁面中，向各個功能頁面的成功跳轉具有非常重要的意義，是實現(xiàn)監(jiān)測軟件的前提，本系統(tǒng)采用如下代碼進行實現(xiàn): centerhla hrefa_data_ class=leftfont03 onClick=(39。a_data 39。)。數據管理/a/h 1 /center ()用于完成頁面的重定向，onClick是Javascript的常用事件，此事件主要是在單擊某一個控件時觸發(fā)。上述代碼，在重定向的基礎上添加了一個單擊事件，頁面運行后，單擊“數據管理”控件即可觸發(fā)onClick事件，完成頁面的重定向，自動跳轉到“a_ data ”即數據管理頁面。5. 3. 3數據管理界面 數據管理實現(xiàn)了本系統(tǒng)最重要的功能，對影響農作物生長的溫度、濕度、光照強度、二氧化碳濃度等環(huán)境參數在上位機進行存儲和分析，準確地為用戶提供農作物生長環(huán)境的實時信息和歷史數據，為科學研究和決策提供全面的參考。數據管理界面的主要功能是數據顯示，顯示數據的歷史記錄和當前的實時曲線。 (1)歷史數據顯示 無線傳感器數據采集網絡上傳的感知數據要傳到后臺的數據庫中進行存儲，這樣就可以方便用戶了解一段時間內農作物環(huán)境參數的變化從而分析得到環(huán)境參數的變化對農作物生長的影響。從數據庫中讀取數據的歷史記錄并進行頁面顯示的代碼如下: sql l=SELECT id,addr,temp,hum,light,car FROM czdata。 sq12=SELECT id,addr,temp,hum,light,car FROM czdata WHERE addr LIKE?”； try { cone=(DBURL, DBUSER, DBPASS)。 pstmt=(sql l): rs=()； while (()){ keyword=(2)。} pstmt=(sq12)。 (1，”%”+keyword+”%”)。 rrs=()； while (()){ int id=(1)。 String addr=(2)。 String temp=(3 )。 String hum=rrs. getString(4)； String light=(S)； String car=)； catch (Exception e)(e）；} 從代碼中可以看到，要完成數據歷史記錄的讀取，首先要進行數據庫的連接，數據庫連接成功以后，才可以進行數據的查詢，查詢語句是將數據庫中的查詢結果返回到內存中，()的作用是將返回的結果依次判斷，如有結果，則使用getStringXxx()語句的形式將內容取出。程序中，()作為第一次查詢，作用是找出節(jié)點地址，作為第二次查詢即環(huán)境參數數據查詢的關鍵詞。()作為第二次查詢，根據節(jié)點地址，找到與節(jié)點地址對應的數據，(x)按列的編號取得指定列的內容，返回到前臺建立的表單顯示即可。當用戶遞交查詢數據的命令后，程序根據用戶遞交的查詢命令，通過JSP對MYSQL數據庫進行查詢操作后再將信自、解析給客戶端，用戶就可以看到數據的歷史一記錄。傳感器節(jié)點的歷史記錄信息、。 (2)實時曲線顯示 JFreeChart是一款開源的Java圖表繪制工具，支持Applications, Applets, Servlets以及JSP等多種顯示方式，可以生成餅圖、柱狀圖、散點圖、時序圖等多種圖表，在C/S,B/S以及實時環(huán)境中都可以應用，是當前應用比較廣泛的繪圖工具。 JFreeChart創(chuàng)建圖表遵循以下幾個步驟1357:首先建立Dataset，所有的數據都存放在Dataset中，創(chuàng)建一個數據源(Dataset)來包含將要在圖形中顯示的數據。其次，建立JFreeChart，創(chuàng)建一個JFreeChart對象來代表要顯示的圖形并將Dataset中的數據導入到JFreeChart中。然后設置JFreeChart的顯示屬性，包括圖表標題、坐標軸標簽、圖表圖例以及曲線顏色等等，這一步可以省略，JFreeChart有其默認的顯示屬性。之后渲染圖表，即生成圖片。最后將圖片用頁而顯示。 本系統(tǒng)采用JFreeChart組件對采集到的感知數據進行了不同功能自勺曲線繪制，例如綜合曲線圖可以將多個傳感器節(jié)點的某環(huán)境參數的數據曲線同時顯示，統(tǒng)計曲線圖可以用不同顏色的曲線顯示一天中每個小時內的某個環(huán)境參數的最小值、最大值和平均值。同時，用戶還可以通過與閥值曲線的對比隨時進行操作將參數調整至最適合農作物生長的數值。5. 4串口通信的實現(xiàn)5. 4. 1串口通信基礎 本系統(tǒng)中，底層的傳感器數抓采集網絡和上層的智能監(jiān)測處理中心是通過串口進行數據的上傳和控制指令的發(fā)布的，串行通信接II有不同的標準，本系統(tǒng)使用RS232標準。RS232是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA (Electronic Industry Association)制定的一種串行物理接口標準。RS232接口可以全雙工通信，同時進行數據的收發(fā)操作。通常RS232接口以9個引腳(DB9)或是25個引腳(DB25)的型態(tài)出現(xiàn)。5. 4. 2 Java串口通信 SUN的CornmAPI提供了對RS232串行端口通訊的支持。，分別用于Windows和Linux/Solaris環(huán)境下，有三個重要文件。 ，重要的類和接口很多，本文只介紹在本系統(tǒng)中用到的比較關鍵的類和接口。 在使用串口通信時，首先要進行串口查詢，列出本機所有可用端口，獲得串口標識。其次，打開需要通信的串口，進行串口通訊參數配置，包括波特率、數據位數、停止位、奇偶校驗位以及數據流控制模式等。最后發(fā)起線程，獲得輸入(輸出)流，進行數據的讀寫操作，將緩存中的數據讀取出來或者將上位機的指令發(fā)布出去。同時在串口通信的整個過程中，都要監(jiān)聽串口，出現(xiàn)了異常的串口要進行報警。上述過程，通過調用不同的方法實現(xiàn)。 從端口讀入的數據一方面進行實時劃線顯示，一方面?zhèn)髦梁笈_數據庫進行處理，所以上位機的智能監(jiān)測處理中心對串口的數據處理也分為兩方面。5. 5客戶端與數據庫的交互5. 5. 1數據庫簡介 在本系統(tǒng)中，不僅無線傳感器數據采集網絡上傳的感知數據要在數據庫中存儲，用戶信息、系統(tǒng)參數設定信息以及節(jié)點的基本信息、都要在數據庫中進行存儲，所以數據庫的選擇非常重要。 MYSQL是SUN公司旗下的一個小型系型數據庫管理系統(tǒng)，開放源碼，且體積小、速度快、總體擁有成本低，同時具有良好的安全性、穩(wěn)定性和連接性，可以處理大型數據庫，支持SQL，非常適合本系統(tǒng)使用。MySQL安裝完成以后就可以用本身的命令執(zhí)行數據庫的操作，5. 5. 2數據庫表 根據系統(tǒng)的需要，建立了用戶信息表、節(jié)點信息表、系統(tǒng)參數設定信息表和感知數據存儲信息表。 用戶信息表用于存儲用戶的注冊信息，包括用戶名、用戶密碼，還有具有唯一性的用戶ID(主鍵)，當用戶登錄到本系統(tǒng)的首頁時，系統(tǒng)要求用戶輸入登錄ID和登錄密碼，用戶輸入信息后程序會將該信息與用戶信息表中的userid和password進行對比，若相同則登錄成功，若不同則進入登錄失敗頁。同時，用戶信息表可以在user select userid,name,password from myuser”語句進行當前用戶信息的查詢，在user_inset_ “INSERT INTO myuser