基于ZigBee技术的粮库监测系统设计.pdf

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1、万方数据第25卷第9期2009年9月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．25No．9Sep．2009197基于ZigBee技术的粮库监测系统设计包长春，李志红，张立山，李国叻，伦翠芬，李艳萍，蔺志鹏(河北科技师范学院机械电子系，秦皇岛066004)摘要：针对大型粮库设施粮食存储环境相关参数监测点分散的现状，设计出了一种层次型网络拓扑结构的无线传感器网络中央监测系统。以承载ZigBee技术的CC2430芯片为无线节点的检测与信息处理核心，结合温度、湿度传感器模块，构成无线传感器网络终端检测子节点，对现场环境实时检测

2、，并通过路由节点将数据上传；路由节点模块设计，采用无线或RS-485标准的方式与中心节点进行信息通讯，使现场循环检测数据能实时传送给中央监控计算机，实现深入粮仓内部的多点检测、实时监测。结果表明，系统功能扩展方便、布网灵活、施工成本低，为大型粮库设施现代化管理奠定了基础。关键词：传感器，监测，单片机，粮库，ZigBee技术doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2009．09．035中图分类号：TP274+．5，TP873+．2文献标识码：A文章编号：1002—6819(2009)-9—0197—05包长春，李志红，张立山

3、，等．基qzZigBee技术的粮库监测系统设计[J]．农业工程学报，2009，25(9)：197--201．BaoChangchun,LiZhihong，ZhangLishan，cta1．DesignofmonitoringsystemforgraindepotbasedOnZigBeetechnology[J]．TransactionsoftheCSAE，2009，25(9)：197—201．(inChinesewithEn#ishabstract)0引言随着粮食问题在世界多个国家的突出显现，粮食安全问题受到了各国政府的高度重视。安全可靠

4、、管理高效的现代化大型粮库设施，是保证各国及各地区粮食安全的重要基础。中国政府一直非常重视粮食储备，在多个地区扩建、新建了大型的粮食储备基地。受传统观念和技术上的制约，目前粮库的粮食存储环境的检测主要有两种方式：一种是手持式检测仪裂11，采取人工定期检测的方法，将传感器探头插入粮仓内部，即可显示被测点的温度和湿度等参数。这种方式难以实现大型粮仓深入内部的、多点全面检测，工作量大、效率较低，使检测难以实时、彻底地进行，不能实现智能化检测与报警。另一种是长距离、多探头检测仪12J，采用有线的方式，将探头固定在粮仓内部，利用单片机多机通讯的方式实

5、现有限的集中监测，这种方式存在的主要问题是旋工成本高、不易扩展、维修困难等。据资料统计，因粮库粮食存储环境的调节不及时，国家每年损失粮食约500万t。ZigBee技术【剐是一种新兴的短距离、低功耗、低速率、低成本、高容量的无线网络通信技术，承载这种无线网络技术的CC2430高性能单片机【41，与现代传感器模块【5】相结合，可实现大型粮库设施粮食存储环境的智能化检测，达到中央实时监测、报警，进而自动调节的目的。采用无线传感器网络技术实现的中央检测与报警系统，重点解决温度、湿度传感器模块与承载ZigBee技术的CC2430单片机的可靠组合，依照

6、通讯协议标准，实现检收稿日期：2008-09．30修订日期：2009-07—22基金项目：河北省教育厅资助项目(2008446)作者简介：包长春(1963一)，男，河北丰润人，教授，主要从事检测与控制技术研究。秦皇岛昌黎河北科技师范学院机械电子系，066604。Email：baochangehun@163．corn测信息的无线稳定传输标准，替代传统的粮食存储环境的检测方法，具有施工简单、检测节点多、扩展容易、维修方便的特点。通过开发功能齐全的粮库监测软、硬件系统，为大型粮库设施提供现代化、智能化的科学、高效的管理手段。1粮库监测系统的硬件设

7、计根据粮库设施的布局特点，粮库监测系统的无线网络拓扑结构采用树状结构，设计框图如图1所示。工控主机【6】是整个系统的中央监控设备，负责节点的数据通讯、数据分析处理和调节设备控制，通过丰富的显示界面实现人机交互。工控主机通过RS一232接口【7】有线连接中心节点，所有节点均采用巨人TI公司推出的CC2430芯片——新一代承载ZigBee无线技术的单片机芯片，它是一款符合IEEE802．15．4标准【8l的SOCZigBee产品。中心节点【9】通过CC2430芯片集成的无线收发模块，与结构相近的路由节点进行无线收发通讯。每个路由节点【9J可以根

8、据需要与一定数量的终端节点组成无线或有线监测群。一个大型的粮库设施，一般由不同类型的粮仓群组成，不同粮仓群之间或者粮仓群与中央监测室之间往往以一定距离相隔，采用有线的通讯方式更为