基于ZigBee技術(shù)的溫室環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)-論文.pdf

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1、Science&TechnologyVision科技視界科技·探索·爭鳴基于ZigBee技術(shù)的溫室環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)卜閃閃(永城職業(yè)學(xué)院，河南永城476600)【摘要】針對傳統(tǒng)溫室布線有線監(jiān)控系統(tǒng)所帶來的組網(wǎng)復(fù)雜以及系統(tǒng)維護難度大等缺點，提出并設(shè)計了一種基于ZigBee技術(shù)的溫室環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)以TI公司的CC2530為主控制芯片，整個無線傳感網(wǎng)絡(luò)由協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由節(jié)點和終端節(jié)點構(gòu)成。終端節(jié)點實時監(jiān)測溫室內(nèi)的各種環(huán)境信息(土壤水分、空氣溫濕度、CO濃度等)，并且以無線的方式發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點，最終通過發(fā)送給通過VB編寫的上位機軟件用戶

2、終端．采用數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進行實時的存儲等操作?，F(xiàn)場試驗表明，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定、操作簡單，達到了預(yù)期的應(yīng)用目標(biāo)。【關(guān)鍵詞】溫室；無線傳感網(wǎng)絡(luò)；zigBee；CC25300引言協(xié)調(diào)器節(jié)點在整個監(jiān)測系統(tǒng)中是唯一的．負責(zé)整個無線傳感網(wǎng)絡(luò)的組建于運行．需要的能量較大，加上其與監(jiān)控主站相連，因此為滿足環(huán)境的實時監(jiān)測在對溫室的生產(chǎn)具有非常重要的地位．其通過實其能量的要求本系統(tǒng)采用有線的方式進行供電供電模塊采用5v電時監(jiān)測并及時反饋作物的生長狀況及其環(huán)境狀況．從而為用戶合理的源．并通過電源轉(zhuǎn)換模塊將其轉(zhuǎn)換為實際需要的3．3v電壓．電源轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)環(huán)境因子促進指導(dǎo)

3、作物的生長提供指導(dǎo)．提高作物的質(zhì)量和產(chǎn)模塊的核心Ic采用穩(wěn)定性很好的AMSIl17穩(wěn)壓芯片量然而，傳統(tǒng)的溫室監(jiān)測系統(tǒng)都是通過采集環(huán)境的濕度與溫度值，但當(dāng)協(xié)調(diào)器節(jié)點成功組建無線傳感網(wǎng)絡(luò)后．便會開始與各個協(xié)調(diào)器是若需要精確的分析農(nóng)作物的生長狀態(tài)則該參數(shù)遠遠不夠．尤其是農(nóng)節(jié)點進行通信：通過上位機的串口接收用戶終端發(fā)送的命令；同時監(jiān)作物疾病的控制．不僅需要溫室的實時環(huán)境參數(shù)．葉片的溫度和濕度聽來自于網(wǎng)絡(luò)的反饋型消息．并上傳到用戶終端因此協(xié)調(diào)器節(jié)點與也是必不可少的隨著溫室監(jiān)測與管理系統(tǒng)的發(fā)展．基于ZigBee技術(shù)其他節(jié)點相比增加了串VI模塊．其中串

4、口模塊采用MAX3232作為的無線傳輸系統(tǒng)由于其具有體積小、功耗低、傳輸可靠、可擴展性強等RS232串口芯片優(yōu)點．因而在溫室環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用前景將非常廣闊2．2終端節(jié)點與路由節(jié)點硬件設(shè)計本文針對此設(shè)計并實現(xiàn)了基于ZigBee技術(shù)的溫室環(huán)境智能監(jiān)測終端節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)圖如2所示系統(tǒng)中所有節(jié)點均以低功耗和高系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對溫室內(nèi)的植物生長環(huán)境(土壤水分、空氣溫濕度以穩(wěn)定性為準(zhǔn)則設(shè)計．因此由兩節(jié)5號干電池提供的能量足以滿足其工及CO濃度等)信息進行實時監(jiān)測并通過基于ZigBee的無線傳感網(wǎng)作需求。如圖2可知，除包含各個節(jié)點所擁有的共同部分以外，

5、終端節(jié)絡(luò)進行實時的數(shù)據(jù)傳輸．從而完成溫室環(huán)境的實時監(jiān)測用戶可以通點主要增加了傳感器模塊．該模塊可實現(xiàn)終端節(jié)點和各種傳感器之間過這些信息對溫室的環(huán)境做出實時的監(jiān)測并作出調(diào)控．從而改善溫室的無縫連接．的實時環(huán)境，從而實現(xiàn)提高作物的產(chǎn)量。1總體設(shè)計本文設(shè)計和實現(xiàn)的溫室監(jiān)測系統(tǒng)主要由用戶終端、協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由節(jié)點、終端節(jié)點和傳感器等幾個部分共同組成ZigBee終端節(jié)點連接有各種傳感器．其中傳感器分布在溫室的各個監(jiān)測點．負責(zé)采集環(huán)境數(shù)據(jù)并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給路由節(jié)點：路由節(jié)點則是獲取各個圖2終端節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)圖終端節(jié)點發(fā)送過來的數(shù)據(jù)并通過基于zigB

6、ee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)將其轉(zhuǎn)Fig．2HardwarestructuraldiagramofEnd-node發(fā)給協(xié)調(diào)器節(jié)點，同時各個路由節(jié)點之間也是可以相互通信的．從而大大的延長了系統(tǒng)的有效的通信距離協(xié)調(diào)器節(jié)點則通過串口與上位綜合考慮具體的監(jiān)測要求、溫室環(huán)境、測量精度以及傳感器等因機極性實時通信，上傳實時監(jiān)測信息和接收實時的控制命令：最后上素，本系統(tǒng)采用如下所示的幾種傳感器：土壤水分傳感器、CO濃度傳位機軟件完成對數(shù)據(jù)的存儲和顯示等工作感器以及DHT21溫濕度傳感器。各傳感器主要性能指標(biāo)如表l所示。2硬件設(shè)計表1傳感器主要性能指標(biāo)Tab．1P

7、rimaryperformanceindicatorsofsensors本監(jiān)測系統(tǒng)的協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由節(jié)點和終端節(jié)點采用基本相同的主要土壤水分溫濕度CO濃度硬件設(shè)計，但又根據(jù)具體實現(xiàn)功能的區(qū)別而對各自的具體部分作出調(diào)性能指標(biāo)傳感器傳感器傳感器整，同時通過改變主控芯片CC2530程序從而實現(xiàn)不同的節(jié)點功能工作電壓5～l2VDC3．3-5．5V5VDC硬件系統(tǒng)主要由CC2530微處理器、串口輸出模塊、電源模塊、實時時輸出電壓0～2．5VDC鐘模塊、調(diào)試模塊、射頻模塊和傳感器模塊等組成2．1協(xié)調(diào)器節(jié)點硬件設(shè)計測量范圍0一40—80℃—100％00

8、~5000ppm協(xié)調(diào)器節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。節(jié)點的主控巷片采用德州儀—10O％RH測量精度0～50％范圍內(nèi)為±O．5℃+30ppm器公司的CC2530芯片．其內(nèi)置增強型8051內(nèi)核與RF無