基于Zigbee的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊婉琪 劉玥萱 張峻瑋

摘 ? 要：快速有效的檢測(cè)養(yǎng)殖場(chǎng)的環(huán)境參數(shù)是養(yǎng)殖業(yè)所面臨的重要問題，本文以養(yǎng)殖場(chǎng)的環(huán)境參數(shù)檢測(cè)為目標(biāo)，設(shè)計(jì)了環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用DHT11傳感器、MQ135氣體傳感器、光照傳感器、CC2530單片機(jī)，利用Zigbee無線通信技術(shù)，對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)的溫濕度、氨氣濃度和光照強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)和下位機(jī)的實(shí)時(shí)顯示，可以隨時(shí)觀察環(huán)境參數(shù)的變化。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，該系統(tǒng)具有監(jiān)控范圍廣、速度快、精度高、無需現(xiàn)場(chǎng)布線等優(yōu)點(diǎn)，有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為養(yǎng)殖業(yè)生態(tài)環(huán)境信息系統(tǒng)的綜合使用提供了技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：環(huán)境參數(shù) ?檢測(cè) ?Zigbee技術(shù) ?養(yǎng)殖場(chǎng)

中圖分類號(hào)：TP319 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（c）-0125-02

環(huán)境參數(shù)對(duì)養(yǎng)殖物能否健康生長(zhǎng)起著至關(guān)重要的作用，所以如何快速有效地檢測(cè)環(huán)境參數(shù)成為養(yǎng)殖業(yè)的一個(gè)重要問題，Zigbee技術(shù)是一種低功耗、低成本、安全性高的無線通信技術(shù)。本設(shè)計(jì)以養(yǎng)殖場(chǎng)為例，應(yīng)用Zigbee技術(shù)對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，及早發(fā)現(xiàn)病情來改善動(dòng)物健康狀況，進(jìn)而獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 ?系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)通過上位機(jī)和下位機(jī)結(jié)合的方式，對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)使用CC2530芯片作為控制核心，向傳感器模塊發(fā)送指令，采集溫度、濕度、光照強(qiáng)度和氨氣濃度四個(gè)參數(shù)的數(shù)據(jù)，通過串口將數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示模塊實(shí)現(xiàn)下位機(jī)顯示;數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)送給Zigbee終端，通過無線傳輸?shù)絑igbee協(xié)調(diào)器，再發(fā)送給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)顯示。

2 ?工作原理

2.1 采集模塊

傳感器模塊負(fù)責(zé)環(huán)境參數(shù)的采集，由DHT11溫濕度傳感器采集空氣的溫濕度、由MQ135氣體傳感器采集空氣中的氨氣濃度、由光照傳感器GY-30采集光照強(qiáng)度。

2.2 無線通信模塊

Zigbee技術(shù)作為雙向無線通信技術(shù)中的一種，具有快速、成本低、容量高、功耗低的優(yōu)點(diǎn)，兩節(jié)點(diǎn)之間可在10～100m范圍內(nèi)進(jìn)行無線通信，增加RF發(fā)射功率能提高至1～3000m，所以本設(shè)計(jì)使用Zigbee 技術(shù)。

2.3 顯示模塊

顯示分為上位機(jī)顯示和下位機(jī)顯示兩種。上位機(jī)顯示即監(jiān)控中心，利用Visual Studio設(shè)計(jì)監(jiān)控界面，下位機(jī)顯示使用OLED顯示屏實(shí)現(xiàn)。

3 ?系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為3個(gè)部分，一是Zigbee終端，負(fù)責(zé)環(huán)境參數(shù)采集、收發(fā)數(shù)據(jù)和OLED顯示;二是Zigbee協(xié)調(diào)器，負(fù)責(zé)組建網(wǎng)絡(luò)、發(fā)送數(shù)據(jù)給上位機(jī);三是監(jiān)控中心，負(fù)責(zé)上位機(jī)顯示。

接通電源后，Zigbee協(xié)調(diào)器組建網(wǎng)絡(luò)，Zigbee終端加入網(wǎng)絡(luò)，定時(shí)時(shí)間到后，Zigbee協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)給Zigbee終端，Zigbee終端發(fā)送采集指令，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給OLED，實(shí)現(xiàn)下位機(jī)顯示;Zigbee終端同時(shí)將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給Zigbee協(xié)調(diào)器，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)顯示。流程如圖2所示。

接通電源，上位機(jī)顯示如圖3所示，下位機(jī)顯示如圖4所示，均實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前環(huán)境的溫度、濕度、氨氣濃度和光照強(qiáng)度。

3 ?結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的環(huán)境參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)基于Zigbee技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境參數(shù)的智能檢測(cè)，該系統(tǒng)有著監(jiān)控范圍廣、精度高、速度快、無需現(xiàn)場(chǎng)布線等優(yōu)點(diǎn)，為養(yǎng)殖業(yè)生態(tài)信息系統(tǒng)的綜合使用提供了技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)

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