基于ZigBee技術的果蔬冷鏈運輸環境監測系統

程 平

(咸寧市咸安區馬橋鎮農機服務中心，湖北 咸寧437020 )

1 系統的工作原理與整體框架

果蔬冷鏈運輸監測系統主要由數據采集傳輸端、STM32主控平臺和后臺監控中心3部分組成。系統的整體框架如圖1所示：

圖1 系統的整體框架

ZigBee協調器組建ZigBee網絡，ZigBee終端節點加入無線網絡后，通過外接的801S震動傳感器和DHT11溫濕度傳感器采集環境數據，將數據無線發送協調器。協調器匯總各節點數據后，經過串口傳輸到STM32主控平臺，主控平臺在顯示屏顯示運輸車廂內環境數據，再通過4G無線模塊將數據傳輸至后臺監控中心。

2 ZigBee數據采集傳輸端

2.1 果蔬運輸過程中的主要影響因子

影響果蔬運輸過程中的主要環境因子有以下3個[1]：

溫度。每種水果和蔬菜都有適宜的冷藏溫度，冷藏溫度是影響果蔬新鮮度的重要因素。若冷藏溫度過低，則會導致果蔬冷害現象；若冷藏溫度過高，則會加速果蔬衰老和劣變。

濕度。冷藏濕度是反映冷藏箱內環境的一個重要因素。濕度過高，容易發生霉變；濕度過低，容易造成果蔬水分流失。

震動。在運輸過程中，車輛的突然加速、減速和路面顛簸導致的震動，極易造成果蔬的機械損傷。

因此，系統采用DHT11溫濕度傳感器采集環境溫濕度，采用801S震動傳感器采集震動數據。

2.2 ZigBee技術的原理及優勢

車廂內部環境較小，所需傳輸的數據量不大，傳輸速率要求不高，若采用有線的方式采集數據，不易于果蔬的囤放和搬運。因此，可以采用低功耗、低成本的ZigBee技術組建無線傳感器網絡采集環境數據。ZigBee網絡由協調器和終端節點組成，協調器首先組建無線網絡監聽是否有終端節點申請入網，若有則為終端節點分配網絡地址[2]。終端節點采用干電池供電，易于移動，節點可以設置休眠周期，節省大量電池功耗。終端節點以一定的周期采集溫濕度和震動數據，然后無線發送到協調器，協調器收到數據后經過整合處理發送給STM32主控制器。終端節點硬件結構如圖2所示：

圖2 終端節點硬件結構

ZigBee終端節點主要由CC2530芯片、電源模塊、溫濕度傳感器、震動傳感器和射頻天線組成。CC2530芯片作為節點核心驅動各個模塊、電源模塊提供穩定的工作電壓，射頻天線提供通信接口接入ZigBee網絡，傳感器采集數據后即可發送至協調器。

3 STM32主控平臺及監控端

STM32主控平臺通過串口通信與協調器進行交互，協調器上傳環境數據后，經STM32主控制器處理后在顯示屏顯示，便于駕駛室人員監控。從安全性考慮，用戶還可以在遠程PC監控端監控冷藏車廂情況。因此，可以在STM32主控制器外接4G無線模塊與遠程PC端監控中心建立TCP連接。4G無線模塊具有高速、穩定、可靠的優點。STM32主控制器通過AT指令驅動4G無線模塊，可以執行網絡質量檢測、TCP連接、數據發送等操作。遠程監控端與STM32主控平臺建立連接后，收到上傳的溫濕度數據和震動數據，用戶還可以設置環境報警閾值，當環境數據異常時報警。STM32主控平臺及監控端示意圖如圖3所示：

圖3 STM32主控平臺及監控端示意圖

4 結語

本文設計的基于ZigBee技術的果蔬冷鏈運輸環境監測系統實現了在果蔬運輸過程中對冷藏環境的實時監測，提升了水果和蔬菜冷鏈運輸過程中的精細化管理水平。