基于ZigBee的图像采集传输系统的设计与实现
1.3.2 网关
网关的功能就是通过系统构建的自组织网络，对每个节点所采集到的信息进行汇聚，然后再上传到上位机。主要功能模块是如图4所示的USB转串口电路，及网关的电源转换模块，其电源模块与节点的电源模块类似，采用与远端节点类似的4种供电方案：太阳能电池供电、普通电池供电、电脑USB供电、仿真器直接提供供电，由电压转换芯片将电压转换为核心控制器CC2530需要的3.3 V工作电压。
1.4 系统数据中心软件设计
系统软件界面是基于Visual C++ 6.0[6]环境下编写的，实现了参数设置、图像浏览、拓扑结构显示、数据分析和列表等功能。参数设置包括对采集周期、图像大小（80×60、160×128、320×240、640×480）和发送方式(广播或单播)的设置。为了方便用户使用，图像浏览功能不仅包括了一般的上下翻页浏览，还可以对所拍摄的图像进行定时自动浏览。拓扑结构显示功能可以显示节点和网关之间的拓扑关系。可以在数据分析中对某一个节点的信息进行具体分析。在数据列表中包含了节点、网关的物理地址和网络地址、节点的温度和电压信息以及图片的拍摄日期等。
2 系统测试、实验结果及分析
对设计的系统硬件和软件进行了实际环境测试，给网关和节点上电以后，以网关为中心建立一个网络，节点会自动加入网关建立的网络中。
以远端节点太阳能电池供电为例进行测试，可以将节点和太阳能电池封装在一起。采用监控计算机的USB数据线直接给网关供电，待节点加入网关建立的网络之后，设置远端节点的信息采集方式，即采集图像的周期大小等参数。网关汇聚各远端节点的无线传输数据，并传给上位机进行信息处理。
在图像大小选择为320×240的情况下，单跳传输时间约为40 s，经室内环境和室外环境的测试，在单跳情况下的测试结果如下：
（1）最远无失真的传输距离约为30 m。
（2）在30 m～100 m之间，节点虽然可以加入网关建立的网络，但是它上传给网关的图像会出现较严重的丢包现象，恢复之后的图像效果较差，甚至无法恢复。
（3）当节点和网关的距离大于100 m时，节点无法入网，需要在中间添加中继来实现较远距离的数据传输。在加入中继的情况下，可以在不同楼层之间、不同楼栋之间实现图像的多跳传输。实验测试了楼层间多跳传输，将一楼工作的节点采集数据，通过二楼楼梯中间的中继节点，实现了在二楼可以正常接收节点上传的图像，两跳的距离约为50 m。
（4）在选择其他分辨率的情况下，在室内环境也进行了单跳测试，测试时间：80×60约为15 s，160×128约为30 s，640×480约为60 s。
（5）实验还选择了室内和室外两种不同环境进行测试，初步显示了在单跳情况下，传输距离在30 m以内时，图像的恢复效果较好。
本文主要从硬软件两个方面介绍了基于ZigBee的图像采集传输系统的设计，实现了网关和节点的原理图设计和控制软件的编写，基于CC2530硬件模块和ZigBee无线通信协议实现图像数据的传输。由测试实验结果可知，系统实现了多点图像信息的获取，并且可以无线多跳传输，扩展性能强。测试过程中也发现了如图像数据丢包造成数据恢复较差的问题、下行控制有较大延时问题等。这些问题将在以后的研究工作中改进，并将语言等多媒体信息及检测环境综合信息等作为采集传输对象，实现无线多媒体传感网的实际应用。
参考文献
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[6] 刘锐宁，梁水，宋坤.Visual C++程序开发范例宝典[M].北京：人民邮电出版社，2009：20-198.
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