家用燃气监控系统中信息采集控制WSN方案

颜谦和 刘剑峰 颜珍平

摘 要： 提出了家用燃气监控系统的信息采集与控制WSN设计方案，采用Cluster-tree算法中的分布式地址分配算法（Cskip）对各节点分布地址，各节点通过获取的网络地址构建树型分簇的WSN，同时采用树形密钥管理和认证机制相结合的密钥管理策略。该方案减少了网络数据流量，提高了网络性能、系统安全性和可靠性，可以应用于智慧城市建设项目中。

关键词： WSN； ZigBee技术； Cluster-tree算法； 密钥管理； 认证机制

中图分类号：TP87 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2015）09-22-02

WSN scheme for information acquisition and control in household gas monitoring system

Yan Qianhe， Liu Jianfeng， Yan Zhenping

（Hunan Railway Professional Technology College， Zhuzhou， Hunan 412001， China）

Abstract： WSN （wireless sensor network） design scheme of information acquisition and control system for household gas monitoring system is proposed in this paper. Distributed address allocation algorithm （Cskip） is used to assign address for each node， and the nodes use the assigned address to construct a tree-clustering WSN， at the same time， the key management strategy based on the tree key management and authentication mechanism is adopted. This scheme can reduce the network data traffic， improve the network performance， system security and reliability， and can be used in the construction of smart city.

Key words： WSN； ZigBee； technology； Cluster-tree algorithm； key management； authentication mechanism

0 引言

燃气的安全防范监控系统是确保住宅、住户安全极为重要的途径，也是智能家居的重要组成部分。

本方案采用基于ZigBee技术的WSN实现家用燃气监控系统的信息采集与控制，能解决因燃气使用环境隐蔽而造成安装麻烦，以及整体分散局部集中，用户没有预置网络而造成的布线困难等问题。ZigBee技术作为一种近距离、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术[1]，可对每幢楼的燃气用户进行24小时监控采集信息并通过无线汇聚到网关，利用网关与互联网通信相结合的技术，可将燃气信息传送到互联网，燃气监控数据可方便、及时的呈现在使用者和管理者面前，及时、安全的对燃气进行控制和管理。

1 WSN方案设计

1.1 ZigBee网络拓扑结构设计

网络拓扑结构是决定网络性能和数据稳定性的重要保证，要根据信息点的位置特征和特点来进行设计。

ZigBee网络中的设备在逻辑上按功能可分为三种节点类型：协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端节点（EndDevice）。……