Zigbee与RFID的实验室危险物品监控系统摘要：针对高等级生物安全实验室现场危险物品监测中实际需求和遇到的各种问题，提出了利用基于ZigbeeRFID的无线传感器网络平台，开展实验室危险物品相关信息获取识别与位置监测的系统方案，实现了对实验室危险物品所处的位置信息和环境信息的实时采集、监测与动态管理。Zigbee作为当今热门的无线传感器网络WSN(WirelessSensorNet-work)技术之一，以其低功耗、低单位成本、组网自适应、网络容量大等特点，已经被广泛应用于自动控制和监控领域。射频识别RFID（RadioFrequencyIdentification)是一种利用无线射频方式在阅读器与应答器之间开展非接触双向传输，以到达目标识别与数据交换目的的技术。多年来我国在传感网络和监测方面开展了大量研究工作，但与实验室现场安全监测方面相结合的研究还较少，仍处于起步、探索阶段。目前国内外针对生物安全实验室的自动化监控系统大多集中在单独的监测，没有实现监控系统的网络化和实时化。本课题将传感器网络与RFID技术应用到生物安全实验室监控中来，以更低的成本智能化地判断和跟踪实验室危险品实现其他监控系统达不到的网络化与实时化。系统和监控中心之间采用基于Zigbee的无线传感器网络开展多跳连接，通过集成RFID阅读器的子节点实现对危险物品的室内定位监控，同时节点还可以利用自身配备的各种传感器设备将物品周围的环境信息（温湿度、压强、烟雾等）发送到控制中心。RFID技术和WSN技术具有不同的技术特点，WSN可以监测四面八方感应到的各种信息，但缺乏对物品的标识能力，RFID技术强大的标识物品的能力正好可以弥补；RFID抗干扰性较差，而且无源RFID的有效读取距离一般小于10m，如果能利用WSN长达100m的有效距离，将会拓展RFID技术的应用范围。将RFID和WSN开展集成应用，会极大地推动两项技术的应用。系统概述在系统中，利用RFID标签来记录危险物品的详细信息和位置信息，并实时与RFID阅读器节点开展信息交互；配置了各种传感器的普通终端节点来检测装载危险品的容器的相关重要指标，可以主动记录对象的温湿度、烟雾、压差等环境信息，并实时上传感知信息。Zigbee传感器网络注重某个区域的感测指标，而RFID技术能够准确地识别具体的节点信息并开展位置监控。综合两者的技术特点，基于传感器网络的RFID监控系统能够主动、实时地对环境开展检测并准确地记录具体节点的相关数据，必要时能够主动发出警报。系统主要实现环境信息传感、危险物品位置检测以及安全告警等功能，系统实现中主要包括了组网分析、ZigbeeRFID无线传感网络硬件实现和监控中心管理软件设计三大部分内容，给出了本设计的实验室样机网络系统及验证结果。系统实现RFID系统和WSN系统作为单独作用的系统而言，其体系架构都已经比较成熟了，但对于两者集成的体系架构研究才刚刚开始。对于目前RFID系统中的读写器来说，只能在本地控制系统的控制下工作，其庞大的体积和昂贵的价格限制了它的移动和大量布置。而且，RFID读写器的天线必须仔细地设计，以便可以覆盖到范围内所有的标签，还要防止不同读写器天线之间的碰撞。这些不利因素都限制了RFID的进一步应用。如果能够削减RFID读写器的部分功能可以使得读写器成本降低且更容易布置。因此，本文采用一种分布式智能节点构造，其构造如图1所示。在这种构造下，一个基本的ZigbeeRFID无线传感网络由RFID阅读器终端节点、RFID标签、普通终端节点、路由器节点、协调器节点、后台应用系统构成。节点被布置到一个Zigbee协议的无线传感器网络中，自主运行，通过网络传送数据给后台服务器。RFID标签根据不同的用途和通信距离可以采用被动式无源标签、半无源标签、有源标签等，它们遵循RFID协议规定的物理层标准和数据构造，将采集到的信息通过Zigbee无线传感器网络发送给后台处理的应用系统。硬件实现Zigbee节点硬件设计本系统中Zigbee节点主要由RFID阅读器终端节点、普通终端节点、路由器节点、协调器节点等四类节点组成。整个系统采用了通用的接口插槽将传感、处理、通信模块开展分离，根据硬件配置的不同实现不同的节点功能，同时又可以保证所有节点既能向其他节点和其他外围数据采集模块(包...