基于zigbee温室大棚无线温度监测系统设计

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基于ZigBee的温室大棚无线温度监测系统设计摘要：本文针对传统有线温度检测系统存在布线复杂、维护困难、成本高等问题。从低功耗、小体积．使用简单等方面考虑连接进行数据传输，提出了基于射频CC2430(ZigBee)和数字温度传感器设计无线温度检测系统的实施方案。关键词无线通信；ZigBee协调器；无线温度监测系统O引言随着大棚技术的普及，温室大棚数量不断增多，对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理因素是温湿度控制。温湿度太低，蔬菜就会被冻死或则停止生长，所以要将温湿度始终控制在适合蔬菜生长的范围内。传统的温度控制是在温室大棚内部悬挂温度计，工人依据读取的温度值来调节大棚内的温度。如果仅靠人工控制既耗人力，又容易发生差错。温室大棚的温度控制成为一个难题。现在，随着农业产业规模的提高，对于数量较多的大棚，传统的温度控制措施就显现出很大的局限性。为此，在现代化的蔬菜大棚管理中通常有温湿度自动控制系统，以控制蔬菜大棚温度，适应生产需要。它以先进的技术和现代化设施，人为控制作物生长的环境条件，使作物生长不受自然气候的影响，做到常年工厂化，进行高效率，高产值和高效益的生产。开发的蔬菜温室大棚温湿度监控系统是专为蔬菜种植温室研制的温湿度智能监控系统，能够自动监控室内温湿度。本方案结合了蔬菜栽培温室的特点，采用温湿度传感器，克服了传统模拟式温湿度传感器的不稳定、误差大、容易受干扰、需要定期校准等严重缺陷，本产品测量数据准确，精度高，运行稳定，质量可靠，在蔬菜温室大棚具有广阔的应用前景。1ZigBee9技术简介ZigBee技术足一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术或无线网络技术，是一一组基j：IEEE批准的802．15．4无线标准研制开发的有天组网、安全和应用软件方面的技术，主要适合于承载数据流昔较小的业务。可嵌入各种设备中。网络功能是ZigBee最重要的特点，也是与其他无线局域网门rPAN)标准不同的地方。在网络层方面，其主要T作在于负责网络机制的建立与管理，并具有自我组态与自我修复功能。传统农业主要使用孤立的、没有通信能力的机械装置，主要依靠人力监测作物的生长状况。采用r f}1成千上万个传感器构成的比较复杂的ZigBee网络后，农业将日r以逐渐地转向以信息和软件为中心的生产模式，使用更多的自动化、网络化、智能化和远程控制的装1慝来耕种。ZigBee技术已广泛应用于现代精确农业。2系统的硬件结构组成整个无线测温装置硬件由无线节点和协调器两大部分组成。通常，一套装置只有一个协调器，其主要包括微控制器及射频收发单元、无线节点、电源模块及接口单元。系统硬件在选用，主要从温度监测的精确度、温度检测的范围以及所选元器件使用的便利性和经济犁方面考虑。我们主要采用的是DSl820的无线温度传感器和无线射频CC2430。DSl820的无线温度传感器内部结构丰要由温度传感器、A／D转换器、信哆处理器、存储器及接门电路』J=部分组成。其主要特点是温度测域精确．对温度的分辨率为0．5℃；测醣范嗣广，测壤范围町从一55℃到+125℃；单总线接几，只需一个接lI即呵完成温度转换的读写操作，可简化线路，节省I／O资源，提高经济性。系统将检测到的温度信息数字化，采用9位数宁方式直接提取温度．其典型转换时『HJ仅为ls。无线射频CC2430芯片的是完伞符合ZigBee技术的2．4GHz射频系统单芯片。适用于各种无线网络节点。其主要特点是体积小、高性能、低功耗，具有优良的无线接收灵敏度和强人的抗干扰性。接口单元我们采用的足日前Pc与通信工业中应用最广泛的。一种串行接口RS一232接u。RS一232接u采用的是串行通讯方式。具有使用线路少、成本低。特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。3工作原理系统的工作丰要由3部分实现：信息采集终端、信息收集终端、信息显示终端。温度数据由DSl820采集之后传给节点，之后经两块ZigBee模块的无线通信把温度值传给协调器，最后通过串n把温度值显示出来。在进行多点通信时，装置c}t每个协调器可连接多达255个节点。不仅口f以极大的解决传统有线设备的布线问题，还口，节约大量导线，提高没备经济性。 1)信息采集终端：主要指是无线节点。从经济性及便利性方面考虑主要采用的是f}{数宁DSl820、无线射频CC2430、电源等组成的无线节点。无线节点主要分布温室人棚中需要进if温度检测的各个地点．节点之M通过射频进行无线通信。T作中，终端在无线节点的增加或者删除时，可快速的对网络拓扑结构进行调整，实现网络的自我修复从而保证系统工作的稳定性。温度传感器在与协调器绑定进行温度检测后，检测到得温度通过无线通信发送到协调器；2)信息收集终端：主要是指协调器，协调器主要安放在温度检测控制窄，其作用主要是完成整个系统网络的建立与维护，与无线节点间实现绑定的建立，接收南无线爷点通过ZigBee无线网络发送过来的温度数据，并实现数据的存储及汇总。之后．通过RS一232串口将采集到得温度数据信息传送到上机位，以便对数据进一步处理；3)信息显示终端：主要是指上机位。通常与信息采集终端同样安放在温度检测控制室。其主要作用足将由信息采集终端传送过来的温度检测数据储存并做进一步的处理后湿示。其I}|温度值的显示是以16进制形式显示的。再做进一步处理足可以对其十进制化。实验时，装簧在室温情况下测量得到的数据温度值为l“11=27摄氏度，较为准确。4结论基rZigBee的温度检测系统实现的是温度的无线检测，设备可靠件商和功耗小，成功解决r传统有线温度检测系统布线等复杂的问题，适合工业级要求，有较高的实用价值。托普物联网是浙江托普仪器有限公司旗下的重要项目。浙江托普仪器是国内领先的农业仪器研发生产商，依据自身在农业领域的研发实力，和自主研发的配套设备，在农业物联网领域崭露头角！ 托普物联网以客户需求为源头，结合现代农业科技、通信技术、计算机技术、GIS信息技术，以及物联网技术，竭诚为传统行业提供信息化、智能化的产品与端到端的解决方案。主要有：大田种植智能解决方案、畜牧养殖管理解决方案、食品安全溯源解决方案、食用菌种植智能化管理解决方案、水产养殖管理解决方案、温室大棚智能控制解决方案等。托普物联网三大系统产品我们知道物联网主要包括三大层次，即感知层、传输层和应用层。因此托普物联网产品主要以这三个层次延伸，涵盖了感知系统（环境监测传感设备）、传输系统（数据传输处理网络）、应用系统（终端智能控制平台。）托普物联网模块化智能集成系统托普物联网依据自身研发优势，开发了多种模块化智能集成系统。1、传感模块：即环境传感监测系统。它依据各类传感设备可以完成整个园区或完成对异地园区所需数据监测的功能。2、终端模块：即终端智能控制系统。它可以完成整个园区或远程控制异地园区进行自动灌溉、自动降温、自动开启风机，自动补光及遮阳，自动卷帘，自动开窗关窗，自动液体肥料施肥、自动喷药等各类农业生产所需的自动控制。3、视频监控模块：即实时视频监控系统。主要是通过监控中心实时得到植物生长信息，在监控中心或异地互联网上既可随时看到作物的实时生长状况。4、预警模块：即远程植保预警系统。可以通过声光报警、短信报警、语音报警等方式进行预警。5、溯源模块：即农产品安全溯源系统。该系统对农产品从种植准备阶段、种植和培育阶段、生长阶段、收获阶段等对作物生长环境、喷药施肥情况、病虫害状况等实施实时信息自动记录，有据可查，在储藏、运输、销售阶段采用二维码或者RFID射频技术对各个阶段数据记录，这样就能实现消费者拿到农产品时通过终端设备或网络就能查看到各类信息，才能放心食用。6、作业模块：即中央控制室。可通过总控室对整个区域情况进行监测，包括各个区域采集点参数、控制作业状态、实时视频图像、施肥喷药状况、报警信息等。参考文献【1】李文仲，段朝玉，等．ZigBeeSr_,线网络技术八fl与实战【M】．北京：北京航空航天大学出版社，2007．【2】范风强，兰婵丽，等．单片机语言C5l应用实战集锦【M】．北京：电子工业出版社，2003． 【3】杨金岩，郑应强，等．8051单片机数据传输接口扩展与应用实例[M】．北京：人民邮电出版社，2005．