基于ZigBee的室內(nèi)溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

唐志英

摘 要 本文提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)——ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)檢測和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。通過對ZigBee數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、ZigBee以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、控制節(jié)點(diǎn)三個部分的硬件設(shè)計以及室內(nèi)溫濕度監(jiān)控的軟件設(shè)計，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)對室內(nèi)溫濕度、光照度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采集，采用ZigBee協(xié)議無線傳輸，網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)ZigBee與IP協(xié)議的轉(zhuǎn)換，遠(yuǎn)程監(jiān)測室內(nèi)環(huán)境，并能根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)或遠(yuǎn)程控制調(diào)節(jié)。

關(guān)鍵詞 ZigBee 數(shù)據(jù)采集 遠(yuǎn)程監(jiān)測

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著信息技術(shù)的日益發(fā)展，傳統(tǒng)的有線通信方式其成本高、布線復(fù)雜等缺點(diǎn)越來越明顯，而無線通信方式越來越受到大眾的喜愛。無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)按照傳輸范圍來劃分，可分為無線廣域網(wǎng)、無線城域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)和無線個人域網(wǎng)。無線個人域網(wǎng)即短距離無線網(wǎng)絡(luò)，典型的短距離無線傳輸技術(shù)有：藍(lán)牙（Bluetooth）、ZigBee、WiFi等。 其中ZigBee技術(shù)主要針對低成本、低功耗和低速率的無線通信市場，具有如下特點(diǎn)：成立本低、低功耗 、低速率、時延短、網(wǎng)絡(luò)容量大、可靠度高、安全和傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用在短距離低速率電子設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。

本文設(shè)計了一種基于物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)——ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)檢測和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。主要包括ZigBee數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、ZigBee以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、控制節(jié)點(diǎn)三個部分的硬件設(shè)計以及室內(nèi)溫濕度監(jiān)控的軟件設(shè)計。數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)對室內(nèi)溫濕度、光照度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采集，采用ZigBee協(xié)議無線傳輸，網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)ZigBee與IP協(xié)議的轉(zhuǎn)換，遠(yuǎn)程監(jiān)測室內(nèi)環(huán)境，并能根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)或遠(yuǎn)程控制調(diào)節(jié)。

1硬件設(shè)計

圖1中CC2530_ZigBee模塊通過串口JP1與XPort相連，從而可以訪問互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，GB_L模塊還可以與天線相連接，實(shí)現(xiàn)無線通信。J1為程序下載端口，可以將寫好的程序下載到CC2530中。外接12v電源通過轉(zhuǎn)換和濾波電路，產(chǎn)生穩(wěn)定的3.3v電源供給CC2530_ZigBee模塊。復(fù)位電路為CC2530_ZigBee模塊提供復(fù)位功能，LED燈指示模塊的工作狀態(tài)。而J2可以接入多種傳感器，記錄多種環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)通過串口傳給ZigBee以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。小風(fēng)扇、蜂鳴器、LED燈的控制端與CC2530_ZigBee模塊引線相連，根據(jù)采集點(diǎn)采集的環(huán)境參數(shù)，通過ZigBee以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)打開或關(guān)閉。

2軟件設(shè)計

溫濕度測控軟件主要用于對室內(nèi)溫濕度的檢測與控制。軟件在VB6.0環(huán)境下開發(fā)，主要使用了MSCOMM控件與串行口進(jìn)行通信。軟件主要實(shí)現(xiàn)兩大功能：第一，檢測室內(nèi)溫濕度，并通過曲線圖對溫濕度進(jìn)行實(shí)時顯示，同時記錄在表格中。第二，可以通過軟件發(fā)送控制程序控制設(shè)備對象，實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)溫濕度的控制。軟件可以通過設(shè)置菜單對COM口的通信協(xié)議進(jìn)行設(shè)置，還可以設(shè)置報警閾值。數(shù)據(jù)記錄方面，軟件加入了數(shù)據(jù)庫功能，對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，方便查看。監(jiān)控方面，設(shè)置了手動控制與自動控制兩種方式。自動控制方式，可以根據(jù)比較當(dāng)前溫濕度與設(shè)定的溫濕度閾值自動控制設(shè)備對象。軟件設(shè)計流程圖如圖2所示。

3結(jié)束語

本文主要研究的是數(shù)據(jù)采集在ZigBee上實(shí)現(xiàn)的一些關(guān)鍵技術(shù)，如綁定技術(shù)、掉電保護(hù)技術(shù)、節(jié)點(diǎn)低功耗技術(shù)等。通過將數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)與終端主控制系統(tǒng)綁定，避免了其它節(jié)點(diǎn)及信號的干擾；將休眠技術(shù)加入到采集模塊中，極大的延長了電池的使用壽命。而因ZigBee是實(shí)現(xiàn)WSN的一種有效方法，所以對ZigBee在數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)研究成果的基礎(chǔ)上可以很容易地實(shí)現(xiàn)其在WSN、以及其它數(shù)據(jù)采集終端領(lǐng)域的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 王小強(qiáng)，歐陽駿等.ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

[2] 吳思俊.淺談Zigbee技術(shù)[J].信息與電腦（理論版），2011（05）.

[3] 張曉峻.基于ZigBee溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2007.endprint