1.1研究目的

在现代工业化生产中，生产环境中的温度与湿度以及刀具加工时的加速度的对产品质量有着至关重要的影响。而在传统的工业环境温湿度监测和加速度数据采集系统中存在着布线繁琐、地理环境影响较大以及成本偏高等问题，因此需要一种布线简单、维护方便、成本低廉且有高可靠性、高效率的工业环境温湿度监测和加速度数据采集系统。ZigBee 具有近距离、低复杂度、短时延、自组织、低功耗、低速率、高安全、并且低成本等优点。因此，我们的研究是设计基于ZigBee无线传输的高频数据采集系统设计。该系统以ZigBee无线通信技术为基础，利用无线的方式进行数据通讯，使得数据传输不受工业现场环境因素的制约，具有传输可靠、稳定等优点。

1.2研究意义

在数据采集方面，在信息化迅速发展、日新月异的今天，军事、农业、商务等各个领域都有对数据采集及传输的工作的需要。在传统数据采集过程中，数据依靠人工采集、依靠纸质文档记录，在传统数据传输工作中，传输主要路径依靠的是传统通信网络，很容易受到外界因素的干扰而出现不同程度的破坏，影响传输数据的完整性。而智能数据采集的出现改善了原有的状况，全面提高了数据采集工作的效率及可靠性。并且通过传感器网络的实时监控，智能数据采集系统还能实现数据的实时监控、统计的功能。因此，设计出一套智能数据采集系统对于智能生产具有至关重要的作用。

在ZigBee无线传输方面，近年来，随着无线传感器技术的兴起，无线传感网络以其成本低廉、安装部署方便、分布范围广、自组织、可扩展和智能信息处理等特点受到了人们的青睐，可应用领域包括生产环境监测、医疗健康监测、交通管理、物流管理、军事应用等等。ZigBee 是基于IEEE802.15.4 标准的局域网协议，运行在2.4GHz和868/915MHz频段上。ZigBee无线传输技术是一种具有稳定可靠、短距离、低功耗传输等特点的无线通信技术。ZigBee 的特点是近距离、低复杂度、短时延、自组织、低功耗、低速率、高安全，并且低成本。因此研究如何合理科学地设计此系统，利用无线的方式进行数据通讯，对提高无线传输系统的效用十分重要。

1.3国外研究现状

在ZigBee无线传输方面，国外对无线传感器网络的研究比国内要早很多年，研究所用技术手段以及仪器都较为先进。1995年，美国提出了“国家智能交通系统项目规划”。在2001年，无线传感网络的应用前景受到了IEEE组织的重视，并且关于无线传感网络的会议首次被召开。2002年，由于环境污染受到了人们的重视，美国因特尔公司联合大西洋学院利用无线传感网络举行了“大鸭岛环境监测”行动，监测了一些周边环境数据。同年10月，ZigBee联盟成立。2005年，美国军事基地利用无线传感网络实现了一种枪声定位系统，同年，英国博物馆设计了一个无线安全监控系统，大大提高了博物馆的安全系数。2003年，美国因特尔公司发布了“基于微型传感器网络的新型计算机发展规划”，又于2004年展示了能为残障人士及阿尔茨海默患者提供智能家庭护理的无线传感器网络系统。

在高频数据采集方面，数据采集设备随着无线通讯技术和嵌入式技术的日益发展和成熟在不断更新。美国Intermec公司开发了IP4和系列，芬兰的Nordic ID公司开发的RF601和RF651系列，这些设备采用多模块集成，功能多样，提供了有效的RFID数据采集方案、配套的数据库、RFID读写器与标签、GPS定位、无线网络模块等，被广泛运用于工业、交通运输、农业生产、食品溯源等领域。Jo 等设计了一种可兼容Imote2 无线传感器网络节点的高精度加速度传感器扩展板，利用低本底噪声和高灵敏度的加速度传感器输出高信噪比的模拟信号，利用缩小测量范围提高信号采集分辨率。Liu 等设计了采样率为100Hz的用于大型桥梁监测的无线传感器网络节点。Chen等设计了基于压电的无线控制系统来解决有线采集成本高并且可能给传感器带来噪声的问题。Alam等为减小无线传感器网络数据量和能量消耗等问题提出了事件敏感的自适应采样。但这些方法均只适用于特定的数据，并且算法复杂度高。

1.4国内研究现状

在ZigBee无线传输方面，我国对无线传感器网络研究起步较晚。2001年,由于城市环境恶劣，中科院成立了一个无线传感器网络的环境监测系统小组，并对无线传感网络以及其应用进行了大量分析研究,并建立了无线传感网络的研究开发平台。2005年,国家发展改革办公厅将传感网络和家庭网络确定为信息重点领域和前沿技术。同年，技术科学家就传感器节点定位方面提出了新的算法与定位，这种新的定位算法大大挺高了当时其他定位算法的精确度，使节点的功能也有所提高。汶川地震时，我国科学院在灾区使用了传感器网络技术,这个技术在第一时间给我们的救灾指挥部提供了详细而完整的数据。所以，未来我国对无线传感网络的研究以及应用都十分重要，它的发展以及作用将极大可能改变人们的生活，推动着社会的发展，同样也关系着未来国家战略安全和国民经济，生活质量，信息化道路等多方面的问题。