近年来,游乐设备安全事故频出,其中部分事故造成了较大的生命、财产损失并在社会上产生一定的影响,使得人们对游乐设备的安全性产生了怀疑。游乐设备属于特种设备,它与传统机械设备在外形结构分布、运动形式、控制方式等方面均有很大的差异。目前,对游乐设备监测采用的工业总线式,传感网络布线复杂且成本较高,而传统的人工监测易受到运行环境的制约,影响监测的准确性。无线传感网络(Wireless Sensor Network,WSN)是物联网感知层的关键技术,是目前的研究热点之一。WSN通过无线通信技术能够获取并汇聚传感器采集的信息,在许多特殊环境下代替人力进行长期、稳定、精确的监测。本文开发了基于ZigBee无线传感网络的游乐设备监测系统通用平台,并以国内某乐园悬挂式过山车为监测对象对该系统进行了测试,主要进行了以下研究:1)通过查阅相关文献资料提出了基于Zigbee技术的网络架构,包括射频芯片及传感器的选用、网络节点的搭建、各层级功能、构成、传输数据结构以及相关的协议规范。2)基于模块化的思想搭建了协调器、路由器及终端节点的硬件框架,根据硬件框架分别设计并实现了以CC2530射频芯片为核心的硬件节点电路,其中主要包括了核心处理电路、射频电路、外围辅助电路以及传感器电路。3)在分析ZigBee协议栈运行机制的基础上对Z-Stack协议栈进行了开发。对协议栈底层进行了配置,如:组网信道的设置、节点的加入机制等。设计了应用层任务程序,主要包括任务表和事件序列的创建、各类数据帧结构的定义、无线通信收发任务、上位机通信任务、传感器采集及数据处理任务等。4)以LabView为开发平台,开发了游乐设备运行状态无线监测系统的上位机应用程序。基于模块化的编程思想分别设计了登陆模块、数据显示模块、串口通信模块、数据库存取模块、帧头校准模块及信号处理模块,最后通过生产者/消费者设计模式整合各模块,构成完整的上位机界面。运行实验结果表明:该系统可以完成预定的组网、采集、传输及显示功能,对游乐设备运行状态监测有一定的借鉴意义。