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(hù)難度大等缺點(diǎn)，提出并設(shè)計(jì)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(gè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)由協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。終端節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)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(diǎn)，最終通過發(fā)送給通過VB編寫的上位機(jī)軟件用戶

2、終端．采用數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的存儲等操作。現(xiàn)場試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡單，達(dá)到了預(yù)期的應(yīng)用目標(biāo)?！娟P(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(diǎn)在整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)中是唯一的．負(fù)責(zé)整個(gè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的組建于運(yùn)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(shí)時(shí)監(jiān)測在對溫室的生產(chǎn)具有非常重要的地位．其通過實(shí)其能量的要求本系統(tǒng)采用有線的方式進(jìn)行供電供電模塊采用5v電時(shí)監(jiān)測并及時(shí)反饋?zhàn)魑锏纳L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(shí)際需要的3．3v電壓．電源轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)環(huán)境因子促進(jìn)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(diǎn)成功組建無線傳感網(wǎng)絡(luò)后．便會開始與各個(gè)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(yuǎn)遠(yuǎn)不夠．尤其是農(nóng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信：通過上位機(jī)的串口接收用戶終端發(fā)送的命令；同時(shí)監(jiān)作物疾病的控制．不僅需要溫室的實(shí)時(shí)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(diǎn)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(diǎn)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(kuò)展性強(qiáng)等RS232串口芯片優(yōu)點(diǎn)．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(diǎn)與路由節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)本文針對此設(shè)計(jì)并實(shí)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(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)圖如2所示系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)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(jì)．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(jìn)行實(shí)時(shí)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(gè)節(jié)點(diǎn)所擁有的共同部分以外，

5、終端節(jié)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸．從而完成溫室環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測用戶可以通點(diǎn)主要增加了傳感器模塊．該模塊可實(shí)現(xiàn)終端節(jié)點(diǎn)和各種傳感器之間過這些信息對溫室的環(huán)境做出實(shí)時(shí)的監(jiān)測并作出調(diào)控．從而改善溫室的無縫連接．的實(shí)時(shí)環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)提高作物的產(chǎn)量。1總體設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)和實(shí)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(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)和傳感器等幾個(gè)部分共同組成ZigBee終端節(jié)點(diǎn)連接有各種傳感器．其中傳感器分布在溫室的各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)．負(fù)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(diǎn)：路由節(jié)點(diǎn)則是獲取各個(gè)圖2終端節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)圖終端節(jié)點(diǎn)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(diǎn)，同時(shí)各個(gè)路由節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(jī)極性實(shí)時(shí)通信，上傳實(shí)時(shí)監(jiān)測信息和接收實(shí)時(shí)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(jī)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(jì)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(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)采用基本相同的主要土壤水分溫濕度CO濃度硬件設(shè)計(jì)，但又根據(jù)具體實(shí)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(shí)通過改變主控芯片CC2530程序從而實(shí)現(xiàn)不同的節(jié)點(diǎn)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(shí)時(shí)時(shí)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(diǎn)硬件設(shè)計(jì)測量范圍0一40—80℃—100％00

8、~5000ppm協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。節(jié)點(diǎn)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(qiáng)型8051內(nèi)核與RF無