引言

水处理自动控制系统是一个典型的工业自动控制系统，需要解决一系列污水处理技术环节，更要高效精确地获得与反馈信息。传统的获得信息的方式需要大量的记录，有线传输需要大范围内布置线路，两种模式都存在着弊端，难以胜任科技发展的需要。无线传感器网络是通过无线通信的方式构建一个多跳自组织的网络系统，来协作地感知，采集和处理网络覆盖区域内的感知对象的信息，并集合诸多信息之后发给观察者。在水处理的诸多环节中布置工艺所需的传感器来采集信息量，取代了人工记录的旧模式，通过无线通信方式将采集的信息量集合在一起，改善了有线传输需要大量布线存在的问题。所以正是由于无线传感器网络的诸多特性，它必定会推动水处理自动控制系统的发展与优化。

1.ZigBee无线通信技术与太网网络技术简介

Zigbee无线通信技术是无线通信领域中新兴的一项技术，具有近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本等特性，可以适用于工业生产监控、智能楼宇自动化控制和生态远程控制领域等对信号发送和传输质量要求并不高的无线网络通信应用场合。在ZigBee无线通信网络中很多个小尺寸节点，只需要很少的能量就可以在组网内通过无线射频的传输方式将数据从一个节点发送到相应网络拓扑结构中更高一级的节点，之后将信息依次类推在组网中由低级向高级节点发送，形象一点就是在生物学中蜜蜂群在搜寻花粉位置时，蜜蜂通过跳一种类似于“ZigZag形状的舞蹈，，由近到远，由中心扩散到整个蜜蜂群体，通过这种“舞蹈”来告知其他同伴它所发现的花粉的位置，距离和方向等各种信息。

以太网既是一种计算机接入局域网络的连接标准，同时它又是一种网络间不同设备数据交换共享的通信协议。以太网技术于上世纪70年代年由美国施乐公司制定，由于它的应用领域的广泛，所以随着不同应用的需求变化，作为一种网络，一种技术规范它在出现到现在得到不断的发展与扩充从最早的只有10兆数据传输率，逐步演变到千兆、万兆以太网。以太网技术因其设备成本较便宜、高度的灵活性而被广泛地应用在商业办公领域及自动化行业领域中。另外，早期的以太网不具有很高的可靠性，处理器效率比较低，控制网络需要采取安全防范措施，所以不适用于环境恶劣的工业生产现场。但目前现代工业领域中以太网已经渗透到了控制系统与设备间，可以进行系统控制与自检测分析，全面的以太网技术使得工业控制业用它来取代早期的DCS系统、PLC系统、FCS系统成为现在即计算机网络中以太网应用的另一个主流模式。

2.ZigBee协议栈的分层采集结构

ZigBee协议栈的四层结构中每一层都具有相应的数据服务和为上一层提供管理服务。物理层主要功能包括激活、禁止无线电波传输，发送、接收数据，选择所需发送数据时的频道，进行空闲频道评估，实现能量检测，用以衡量接收数据包的质量，指示信号强度。ZigBee无线通信技术规定了2.4GHz国际通用频段，及868/915MHz频段。在工作做中定义了具有3种速率的信道一共27个，2. 4GHz电磁频段有16个信道，具有每秒传输250Kb的字节量的速率，915MHz电磁频段有10个信道，具有每秒传输40Kb的字节量的速率，868MHz电磁频段有1个信道，具有每秒传输20Kb的字节量的速率。根据外围设备所需传输的能量的角度可以得出不同的数据传输速率，可以为不同实际应用提供良好的选择。传输的数据量大则需要高速率信道，传输数据量较小则只需要低速率的信道。ZigBee网络层主要功能在于负责网络机制的建立与管理，并具有自我组态与自我修复功能。ZigBee网络中三种无线传感器网络节点组成的网络拓扑结构由ZigBee网络层来定义的。星形结构中，每个节点智能和汇聚节点通信，一个典型的星形网络建立过程。

3.水处理传输系统网络组建

ZigBee软件设计由底层ZigBee协议栈和应用层两部分组成，ZigBee协议软件包协议和ZigBee协议两部分;前者由小组负责制定已经成为行业标准，且免费发布。ZigBee协议则由ZigBee联盟制定，两部分协议共同构成完整的ZigBee协议栈软件。重点介绍一下应用层，ZigBee应用层框架包括应用支持层(APS).ZigBee设备对象和制造商所定义的应用对象。应用支持层的功能包括维持绑定表、在绑定表的设备之间传送消息；ZigBee设备对象的功能包括定义设备在网络中的角色（如网络协调器和终端设备），发起和响应绑定请求，在网络之间建立安全机制，还负责发现网络中的设备，并且决定提供何种服务。

文章来源：《工业水处理》 网址: http://www.gysclzz.cn/qikandaodu/2021/0422/704.html