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應用 Zigbee 之液面無線感測監控系統 指導老師:陳振雄 老師 組員:粘智宣、柯孟鑫、張柏隆、郭忠祐、陳忠杰 建國科技大學 電腦與通訊工程系 一、簡介: 無線感測器網路(Wireless Sensor NetworkWSN) 是由許多在空間中分布的自動裝置組成的 一種無線通訊網路 ,這些裝置使用感測器 來監控或測量空間中的環境狀況(比如溫度 、聲音 振動 、壓力 、運動或污染物)。發展最初起源於戰場監測等軍事應用,進而慢慢演變成民用 的設備,透過無線網路所建立互動式網路可以減少傳輸線的建置。WSN 使用 IEEE 標準 802.15.4 的通訊協定,也就是通稱的 ZigBeeZigBee 具有低速、低耗電、低成本、支援大 量網路節點、支援多種網路拓撲、低複雜度、快速、可靠、安全。WSN 採用多點跳躍傳輸, 比起傳統單點傳輸更可降低能源損耗及克服長距離衍生的障礙物阻擋傳輸問題。WSN 可以 解決過去實體線路傳輸面臨的問題,克服如高溫危險區域,架設線路困難及省去布建後定期 維護,並減少大量線路,成本估計最多可以減少 80%。具備容錯機制,自我組織、修復、 重建能力的優點。 二、動機: ZigBee 通訊協定的 WSN 可以運用的範圍很廣,而且已有很多成熟的開發平台可以於應用研 究,因此入門容易。以液面感測監控之應用為例,我們可以立即製作一些簡單電路結合 WSN 開發平台來展現 WSN 之功效。 、功能: WSN 教學展示、開發液面感測無線監控電路。 四、特色: 結合簡單的電子電路和 WSN 開發套件(硬體和軟體),展示 WSN 之操作原理和功能,達到 教學與應用發展之目的。 五、原理: 1.利用現有的 WSN 開發平台,自行撰寫或改寫控制程式(韌體)並燒錄至 WSN 開發板之晶 片,藉以完成 WSN Coordinator(監控端)End Device(感測端)等設定與訊號傳遞方式。. 2.設計並完成液面感測和警示電路並連結於 WSN3.透過 End Device 端完成感測訊號之傳遞, Coordinator 端則是接收訊號並進行警示或遠端無 線控制。 六、設備: 盛暘科技公司 FT-6220 無線感測實作套件、個人電腦、VB 程式語言、電路板、電阻式感測 器、抽水馬達、水槽*2七、運用時機: 無線感測網路教學示範或實習、液面感測應用開發。 CC-01

應用 Zigbee 之液面無線感測監控系統ir.lib.ctu.edu.tw/bitstream/310909700/6648/2/組合 1.pdf · 片,藉以完成WSN 之Coordinator(監控端)、End Device(感測端)等設定與訊號傳遞方式。

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  • 應用 Zigbee 之液面無線感測監控系統

    指導老師:陳振雄 老師 組員:粘智宣、柯孟鑫、張柏隆、郭忠祐、陳忠杰

    建國科技大學 電腦與通訊工程系

    一、簡介: 無線感測器網路(Wireless Sensor Network;WSN) 是由許多在空間中分布的自動裝置組成的

    一種無線通訊網路,這些裝置使用感測器來監控或測量空間中的環境狀況(比如溫度、聲音、

    振動、壓力、運動或污染物)。發展最初起源於戰場監測等軍事應用,進而慢慢演變成民用

    的設備,透過無線網路所建立互動式網路可以減少傳輸線的建置。WSN 使用 IEEE 標準

    802.15.4 的通訊協定,也就是通稱的 ZigBee。ZigBee 具有低速、低耗電、低成本、支援大

    量網路節點、支援多種網路拓撲、低複雜度、快速、可靠、安全。WSN 採用多點跳躍傳輸,

    比起傳統單點傳輸更可降低能源損耗及克服長距離衍生的障礙物阻擋傳輸問題。WSN 可以

    解決過去實體線路傳輸面臨的問題,克服如高溫危險區域,架設線路困難及省去布建後定期

    維護,並減少大量線路,成本估計最多可以減少 80%。具備容錯機制,自我組織、修復、

    重建能力的優點。

    二、動機: ZigBee 通訊協定的 WSN 可以運用的範圍很廣,而且已有很多成熟的開發平台可以於應用研

    究,因此入門容易。以液面感測監控之應用為例,我們可以立即製作一些簡單電路結合 WSN

    開發平台來展現 WSN 之功效。

    三、功能: WSN 教學展示、開發液面感測無線監控電路。

    四、特色: 結合簡單的電子電路和 WSN 開發套件(硬體和軟體),展示 WSN 之操作原理和功能,達到

    教學與應用發展之目的。

    五、原理: 1.利用現有的 WSN 開發平台,自行撰寫或改寫控制程式(韌體)並燒錄至 WSN 開發板之晶

    片,藉以完成 WSN 之 Coordinator(監控端)、End Device(感測端)等設定與訊號傳遞方式。.

    2.設計並完成液面感測和警示電路並連結於 WSN。

    3.透過 End Device 端完成感測訊號之傳遞,Coordinator 端則是接收訊號並進行警示或遠端無

    線控制。

    六、設備: 盛暘科技公司 FT-6220 無線感測實作套件、個人電腦、VB 程式語言、電路板、電阻式感測

    器、抽水馬達、水槽*2。

    七、運用時機: 無線感測網路教學示範或實習、液面感測應用開發。

    CC-01

  • 八、指導老師評語: 同學能製作感測電路並和 WSN 開發板結合,完成液面感測和無線傳輸之功能,付出的努力

    值得嘉許。透過此次專題製作過程,同學對於無線感測網路之製作、功能、以及應用等等都

    有初步的認知並取得一些實作經驗,成品可用於 WSN 展示和教學,確實有具體的成果。

    九、業界認證: 公司名稱:英棒有限公司

    負 責 人 : 黃志雄

    聯絡電話:(04)-728-6755

    評 語 :本專題學習到感測器應用、電路設計與電路板製作、洗刷電路版、無線感測網路

    技術、程式設計等之能力,同學也能結合所學然後呈現液面無線監測,在這之後也與業界之

    相關有所連結。

    十、:專題(或作品)結構圖、或照片:

    接收端/監控端 液面感測即時呈現畫面 (VB code)

    感測端之警示電路 水槽與感測端

    CC-01

  • Monitoring and Control System of Liquid Level Using Zigbee-Wireless Sensor Network

    Advisor: Jenn-Shyong Chen Members: Chih Hsuan-Nien, Meng Xin-Ke, Bo Long-Zang, Guo-Jhong-You, Chen

    Jhong-Jie Department of Computer and Communication Engineering, Chienkuo Technology University

    1. Introduction: Wireless sensor network (WSN) is composed of many automatic devices located in the space.

    These devices have sensors that can monitor or measure the environmental conditions such as

    temperature, sound, vibration, pressure, motion, and pollutants. WSN was developed initially for

    the purpose of military, and then turned eventually into the equipment for civil use. It can set up

    interaction networks easily as well as reducing the usage of cable lines. WSN is based on the

    wireless standard IEEE 802.15.4, namely, the so-called ZigBee. Zigbee has advantages of low

    power consumption, low cost, and easily developing.

    2. Motivation: WSN, using the ZigBee protocol, yields a variety of usages, and there have been many

    development platforms available for application researches. Therefore, it is easy to study with

    WSN. For the measurement of liquid level and its wireless transmission, it is possible for us to

    fabricate some simple circuits that can be combined with WSN platforms to demonstrate the usage

    of WSN.

    3. Purpose: Demonstration of WSN and developing wireless sensing circuits for measurement and control of

    liquid level.

    4. Characteristic: Combining simple circuits and WSN boards to demonstrate operational principle and functions of

    WSN, and to achieve the goals of tuition and application research.

    5. Principle: 1. Code (or revise) and burn the firmware into the chip of WSN developing boards, and then set

    up the functions of coordinator and end devices, as well as the way of signal propagation.

    2. Design and fabricate the warning circuits of liquid level, and then combine these circuits with

    the WSN developing boards.

    3. Employ end device for signal transmission, and use coordinator for receiving signals, warning,

    and wireless remote control.

    6. Equipment: FT-6220 e-Home board released by Surewin Technology Company, personal computer, C software,

    circuit board, Visual Basic, resistive sensors, pumping motor, and water tanks*2.

    CC-01

  • 7. Conclusion: The products are useful for tuition and practical training of WSN, and also beneficial for

    measurement and monitoring of liquid level.

    8. Advisor’s Comments: Using the existed WSN developing platform, this study combined warning circuits with WSN

    platforms. The warning circuits were designed and fabricated successfully to demonstrate the

    practical use of WSN in measurement of liquid level. It is hoped that the study can be applied to

    practical circumstances.

    9. Corporate Certification of the Project Report: Company name: Ying Bang Company, Ltd

    Representative director: Manager Huang

    TEL: 04-7286755

    Comment: The students have learned some sensor applications, circuit design and circuit board

    production, wireless sensor network, and so on. The monitoring and control system of liquid level

    can be applied to teaching and real situations.

    10. Picture:

    Receiver/Coordinatior Monitoring interface coded by VB

    Warning circuit at end device Water tanks and end device

    CC-01

    5-電通系 15-電通系 25-電通系 35-電通系 4