基于CC2530的溫室智能監控系統設計

劉石磊,李寶剛

(1.南京理工大學,江蘇 南京210094;2.南京朗騰科技開發有限公司,江蘇南京210094)

0 引言

近年來,隨著現代科技的快速發展,農業也更加重視植物生理信息的采集和監控。溫室環境參數的采集和監控則是溫室行業向著智能化、精準化、高效化的關鍵環節。[1]作為影響農作物生長的兩個重要因素,溫濕度的采集和控制是必不可少。[2]所以要改善溫室環境參數的監控,就必須有一個高效、準確的檢測系統。

根據溫室的特點,設計了一種基于無線傳感器網絡的能夠實時監測和控制溫室及土壤溫濕度的測控系統。該系統具有無需布線、成本低廉、低功耗、安裝維護方便等特點,可以有效的滿足溫室環境監測系統的智能化、精準化、高效化的發展要求。系統采用Zigbee技術,設計了基于CC2530的無線傳感器網絡;匯聚節點增加GSM/GPRS和以太網模塊,可以隨時隨地的通過手機或者登錄Web來查看和控制溫室情況。

1 系統整體設計

系統整體由終端節點、協調器節點、匯聚節點構成,其中終端節點是構成無線傳感器網絡的基本單元,主要負責對自身周圍環境參數的采集、處理和發送。協調器是無線傳感網絡的核心,相當于一個網絡管理控制器,主要負責無線傳感器網絡的建立、連接、退出以及網絡地址的分配。當無線傳感器網絡建立運行后,它又成為路由節點,負責轉發信息,擴大信號傳輸范圍的作用。[3]終端節點是精簡功能設備(RFD),協調器是全功能設備(FFD)[4]。無論是FFD還是RFD,其硬件結構基本相同,都是由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊等構成。匯聚節點主要負責對傳感器節點的數據進行接收和處理,并控制溫室中的執行機構,使溫室的環境參數最適宜農作物生長需要。另外本系統的匯聚節點還增加了GSM/GPRS模塊和以太網模塊,方便用戶隨時隨地查詢和控制溫室內的各項環境參數。無線智能控制終端是由處理器模塊、無線通信模塊、GSM/GPRS模塊等構成。整個系統的工作流程如圖1所示。

2 系統硬件設計

2.1 傳感器節點硬件設計

無線傳感器網絡的最基本單元是傳感器節點。傳感器節點需要具有采集信息、處理信息和無線通訊的功能。根據以上要求,無線傳感器節點硬件結構由傳感器模塊、處理器模塊、無線通訊模塊、電源模塊四個部分組成,如圖2所示。

圖1 溫室智能監控系統工作流程圖

圖2 傳感器節點結構框圖

2.1.1 傳感器模塊

溫室環境參數中空氣的溫濕度、土壤的溫濕度或者水表溫度對于農作物的生長有著重要的影響,是節點采集的主要信息,系統選用數字式溫濕度傳感器 SHT11。[5]SHT11是瑞士Sensirion公司推出的一款數字溫濕度傳感器芯片,傳感器采用專利的CMOSens