基于ZigBee的室內溫濕度遠程監測系統的設計

唐志英

摘 要 本文提出了一種基于物聯網關鍵技術——ZigBee無線傳感器網絡技術的室內環境參數檢測和遠程控制系統。通過對ZigBee數據采集節點、ZigBee以太網網關、控制節點三個部分的硬件設計以及室內溫濕度監控的軟件設計，實現數據采集節點對室內溫濕度、光照度等環境參數進行采集，采用ZigBee協議無線傳輸，網關實現ZigBee與IP協議的轉換，遠程監測室內環境，并能根據預設參數進行自動調節或遠程控制調節。

關鍵詞 ZigBee 數據采集 遠程監測

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

隨著信息技術的日益發展，傳統的有線通信方式其成本高、布線復雜等缺點越來越明顯，而無線通信方式越來越受到大眾的喜愛。無線網絡技術按照傳輸范圍來劃分，可分為無線廣域網、無線城域網、無線局域網和無線個人域網。無線個人域網即短距離無線網絡，典型的短距離無線傳輸技術有：藍牙（Bluetooth）、ZigBee、WiFi等。 其中ZigBee技術主要針對低成本、低功耗和低速率的無線通信市場，具有如下特點：成立本低、低功耗 、低速率、時延短、網絡容量大、可靠度高、安全和傳輸距離遠等特點，因而廣泛應用在短距離低速率電子設備之間的數據傳輸。

本文設計了一種基于物聯網關鍵技術——ZigBee無線傳感器網絡技術的室內環境參數檢測和遠程控制系統。主要包括ZigBee數據采集節點、ZigBee以太網網關、控制節點三個部分的硬件設計以及室內溫濕度監控的軟件設計。數據采集節點對室內溫濕度、光照度等環境參數進行采集，采用ZigBee協議無線傳輸，網關實現ZigBee與IP協議的轉換，遠程監測室內環境，并能根據預設參數進行自動調節或遠程控制調節。

1硬件設計

圖1中CC2530_ZigBee模塊通過串口JP1與XPort相連，從而可以訪問互聯網，實現環境參數的遠程監控，GB_L模塊還可以與天線相連接，實現無線通信。J1為程序下載端口，可以將寫好的程序下載到CC2530中。外接12v電源通過轉換和濾波電路，產生穩定的3.3v電源供給CC2530_ZigBee模塊。復位電路為CC2530_ZigBee模塊提供復位功能，LED燈指示模塊的工作狀態。而J2可以接入多種傳感器，記錄多種環境參數的數據通過串口傳給ZigBee以太網網關。小風扇、蜂鳴器、LED燈的控制端與CC2530_ZigBee模塊引線相連，根據采集點采集的環境參數，通過ZigBee以太網網關打開或關閉。

2軟件設計

溫濕度測控軟件主要用于對室內溫濕度的檢測與控制。軟件在VB6.0環境下開發，主要使用了MSCOMM控件與串行口進行通信。軟件主要實現兩大功能：第一，檢測室內溫濕度，并通過曲線圖對溫濕度進行實時顯示，同時記錄在表格中。第二，可以通過軟件發送控制程序控制設備對象，實現對室內溫濕度的控制。軟件可以通過設置菜單對COM口的通信協議進行設置，還可以設置報警閾值。數據記錄方面，軟件加入了數據庫功能，對數據進行保存，方便查看。監控方面，設置了手動控制與自動控制兩種方式。自動控制方式，可以根據比較當前溫濕度與設定的溫濕度閾值自動控制設備對象。軟件設計流程圖如圖2所示。

3結束語

本文主要研究的是數據采集在ZigBee上實現的一些關鍵技術，如綁定技術、掉電保護技術、節點低功耗技術等。通過將數據采集節點與終端主控制系統綁定，避免了其它節點及信號的干擾；將休眠技術加入到采集模塊中，極大的延長了電池的使用壽命。而因ZigBee是實現WSN的一種有效方法，所以對ZigBee在數據采集控制系統研究成果的基礎上可以很容易地實現其在WSN、以及其它數據采集終端領域的應用。

參考文獻

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[3] 張曉峻.基于ZigBee溫室大棚監控系統的應用研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2007.endprint