基于zigbee和labview的粮仓监控系统设计

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文1．1课题开发背景和意义第一章绪论粮食是关乎国计民生的重要战略物资，粮食的存储是涉及国计民生的重要课题，研究科学储粮问题有比较大的社会价值和经济价值。由于选用Rs一485、Rs-232等有线连接的数据通信方式使得传统的粮仓监控系统中粮仓监控系统有着固有的缺陷，如系统的扩展比较困难、抗干扰的能力比较差、连接的线比较多；当一个设备损坏时可能会影响整个网络，对于粮仓的管理与监控非常不利。因此，为了保证粮食储备的安全，论文作者结合粮库实际情况，设计了一种基于ZigBee和LabVIEw的粮

2、仓监控系统用于对粮情进行监测。基于zigBee和LabVIEw的粮情监控系统的主要功能是通过往粮仓内存储的粮堆里面放一些温度传感器，检测粮食的温度，接着把检测到的温度值变成模拟或数字量最后借助zigBee网络，：悔传感器采集的数据以无线方式传输给网关节点；网关节点通过串口将数据传给监控中心；监控中心采用LabVIEw完成数据的实时显示、存储。测量人员经过查看数据监控中心监测到的温度值估测粮堆的情况，进而采用适当的措施，以保证粮食存储安全。这些年来，伴随着z噜Bee技术的发展，有了许多应用ZigBee网络的实际案

3、例，把zigBee技术用在粮情监控系统主要可以有效地降低系统成本，同时还能提高粮情监控系统的可靠及工作效率，所以，将zigBee技术应用到粮情峪控系统是现代粮情监控系统的发展趋势之一。1．2ZigBee的数据采集传感网络简述zigBee2006协议栈由IEEE802．15．4标准和zigRee联盟两部分组成，即zigBee2006协议栈是在802．15．4标准基础之上由ZigBee联盟整合而成。包括工EEE802．15．4定义的PHY和MAC，以及ZigBee联盟定义的APL和NWK。其特点是网络容量大，节点体

4、积小，架构简单。由于其体积小，而且能够自动组成网络，所以其布局非常的简单方便；又因为网络由大量的节点进行群体的协调运作，网络拥有非常强的自愈力，其中任一节点的运作失败都不会对整体的任务进行有非常大的影响，所以非常适合应运到无线传感网太原理工大学硕士研究生学位论文～———-——-—————————————————————————————————————--—————————————·—————————————————————————————————L——-———————-—．-—．．—．．．．—．—————，——

5、———．．．．．—一络。zi妒ee技术以其经济、可靠、高效等特点在ⅣsN中有着广溷的应用前景。主要用在远程控制与自动控制的领域，能够嵌入许多设备。具体的技术唰性如下表所示。表1．1ZigBee技术特性Table1—1Z远Beetechnicalfeature技术特性具体技术指标在低耗电待机模式下，2节5号干电池可支持1个节点工作6～24个月，甚至更长。低功耗这是zi印ee的突出优势。相比较，蓝牙能工作数周、wiFi可工作数小时。通过大幅简化协议(不到蓝牙的1／10)，降低了对通信控铷器的要求，按预测分析，低成本

6、以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，子功能节点少至4KB代码，而且zigBee无需协议专利费。每块芯片的价格大约为2美元zi曲eel：作在20～250kbps的较低速率，分别提供250kbfs(2．4GHz)、40kbps(915低速率Ml{z)和20I(bps(868M}Iz)的原始数据吞吐率，满足低速莓i传输数据的应刚需求。传输范围一般介于10～100m之间，在增加RF发射功率后’，亦可增加到l～3km。近距离这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信f昀接力，传输距离将可

7、以更远zi邸ee的响应速度较快，一般从睡眠转入I一：作状态只需l9；【11s，：仃点连接进入网短时延络只需30ms，进一步节省了电能。相比较，蓝牙需要3～．Os、WiFi需要3szigRee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主‘W点管理若干子节点，最高容量多一个主二1，点可管理254个子’¨点；同时卡1，点还可由上一1层网络。1，点管理，最多可绸成65000个。市点的大网高安全Z堙Bee提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用接入j皇f}；0清单(AcL)防l}：j卜法获取数据以及采刚高级加密标准(AEs1

8、28)的对称密码，以灵活确定其安全属性。免执照频段采川直接序列扩频在r业科学医疗(IsM)频段，2．4G“z(全球)、915MHz(美国)羽J868MHz(欧耖I)太厉翌三盔堂堡主堑壅皇堂垡笙奎．—————————————————————————————一———————————————————————————————一一1．2．1ZigBee网络结构zigBee网络中存在全功能设备FF