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目前我國北方大部分地區都有溫室大棚，而且溫室大棚也隨著(zhù)自動(dòng)化監測技術(shù)的進(jìn)步來(lái)到了現代化遠程監控的時(shí)代，農產(chǎn)品價(jià)格的提升使得溫室大棚采用進(jìn)一步的先進(jìn)技術(shù)成為可能，我們在此背景下將ZigBee技術(shù)用于溫室大棚的溫、濕度監測系統的數據采集，使得系統能夠實(shí)現分布式監測，并且降低了成本，將數據匯總后通過(guò)PTR2000遠程傳送至大棚管理者的電腦上，并通過(guò)后臺機的智能化軟件處理給出管理者實(shí)時(shí)的數據和及時(shí)的建議，從而讓蔬菜品質(zhì)更好，產(chǎn)量更高。 要進(jìn)行分布式監測就要首先建立分布式網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )通信方式的選擇是很重要的，根據系統中所傳輸數據的特點(diǎn)以及系統節點(diǎn)多，通信節點(diǎn)價(jià)格要低，并且不能布線(xiàn)的要求我們選擇了一個(gè)很新的技術(shù)——ZigBee技術(shù)來(lái)作為我們無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的通信方式。在數據通信方面選擇了性?xún)r(jià)比最好的通信方式。 1 ZigBee簡(jiǎn)介 ZigBee是一種無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)的商業(yè)化命名，該無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)主要解決低成本、低功耗、低復雜度、低傳輸速率、近距離的設備聯(lián)網(wǎng)應用。 ZigBee標準基于802．15．4協(xié)議棧而建立，具備了強大的設備聯(lián)網(wǎng)功能，它支持三種主要的自組織無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )類(lèi)型，即星型結構、網(wǎng)狀結構(Mesh) 和簇狀結構(Cluster tree)，特別是網(wǎng)狀結構，具有很強的網(wǎng)絡(luò )健壯性和系統可靠性。ZigBee是一種強調極低耗電、極低成本的短距離無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，傳輸速度為20 k～250 kbps，ZigBee采用DSSS技術(shù)。功耗更低，依ZigBee網(wǎng)站公布，以一般電池電力而言，ZigBee產(chǎn)品可使用數月至數年之久。它非常適用于那些需要一年甚至更長(cháng)時(shí)間才需更換電池的設備。這一點(diǎn)非常適合抄表系統。 2 溫室大棚 分布式監測系統的工作原理及zigBee網(wǎng)絡(luò )在系統中的工作架構溫室大棚分布式監測系統的工作原理為：由網(wǎng)狀分布的ZigBee節點(diǎn)通過(guò)溫度傳感器和濕度傳感器采集數據然后將數據傳送至主節點(diǎn)，由主節點(diǎn)再將匯總的數據通過(guò)PTR2000傳送至上位機，上位機將數據存入ACCESS數據庫表中，上位機的軟件可以顯示實(shí)時(shí)數據，歷史數據，并對數據進(jìn)行處理對管理者提出合理的建議，并分析歷史數據做出智能化的管理。 其中網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )是基于ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的，其網(wǎng)絡(luò )架構如圖1所示。 基于ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )平臺的溫室大棚分布式監測系統具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： (1)無(wú)須布設通信線(xiàn)路，各設備之間實(shí)現無(wú)線(xiàn)自動(dòng)組網(wǎng)連接，即降低了系統安裝成本。 (2)由于整個(gè)通信系統的各個(gè)模塊具有高集成度，高可靠性和低功耗，低成本，體積小等優(yōu)點(diǎn)，維護保養十分方便。 (3)卓越的物理性能，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )所使用的無(wú)線(xiàn)頻率是國際通用的免費頻段(2．4～2．48 GHz ISM)，傳輸的方式是抗干擾能力強的直序擴頻方式(DSSS)。 (4)網(wǎng)絡(luò )的自組織、自愈能力強，ZigBee的自組織功能：無(wú)需人工干預，網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)能夠感知其他節點(diǎn)的存在，并確定連接關(guān)系，組成結構化的網(wǎng)絡(luò )。 3 基于CC2430芯片的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)設計 CC2430是ChipconAs公司最新推出的符合2．4 GIEEE802．15．4標準的射頻收發(fā)器。利用此芯片開(kāi)發(fā)的無(wú)線(xiàn)通信設備支持數據傳輸率高達250 kbps可以實(shí)現多點(diǎn)對多點(diǎn)的快速組網(wǎng)。 CC2430芯片只需少量外圍部件配合就能實(shí)現信號的收發(fā)功能。圖2為該溫度檢測終端的硬件結構。 電路使用一個(gè)非平衡天線(xiàn)，連接非平衡變壓器可使天線(xiàn)性能更好。電路中的非平衡變壓器由電容C1和電感L1、L2、L3以及一個(gè)PCB(印制板)微波傳輸線(xiàn)組成，整個(gè)結構滿(mǎn)足RF輸入／輸出匹配電阻(50 Q)的要求。內部T／R交換電路完成LNA和PA之問(wèn)的交換。R1和R2為偏置電阻，R1主要用來(lái)為32 MHz的晶振提供一個(gè)合適的工作電流。用1個(gè)32 MHz的石英諧振器(xTAL1)和2個(gè)電容(C2和C3)構成一個(gè)32 MHz的晶振電路。用1個(gè)32．768 kHz的石英諧振器(XTAL2)和2個(gè)電容(C4和C5)構成一個(gè)32．768 kHz的晶振電路。電壓調節器為所有要求1．8 V電壓的引腳和內部電源供電，電容C6和C7是去耦電容，用來(lái)為電源濾波，以提高芯片工作的穩定性。溫度傳感器DS18B20的數據輸入／輸出端DQ接 P0-0引腳，該引腳具有4 mA的輸出驅動(dòng)能力。 數據傳輸節點(diǎn)采用PTR2000芯片進(jìn)行無(wú)線(xiàn)遠程傳輸，PTR2000是一種新型的單片無(wú)線(xiàn)收發(fā)數傳MODEM模塊，該器件為超小型模塊器件，具有超低功耗、高速率(19．2 kb-ps)無(wú)線(xiàn)收發(fā)數傳功能，且性能優(yōu)異，使用方便，PTR2000與單片機組成的數據傳輸節點(diǎn)硬件連接如圖3所示。 上位機軟件采用VB6．0，界面友好，可以顯示歷史數據，實(shí)時(shí)數據以及溫度、濕度曲線(xiàn)等。監測界面如圖4所示。 4 結束語(yǔ) 通過(guò)系統的設計和對于CC2430芯片的使用，感覺(jué)到ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )應用前景非常廣闊，CC2430芯片是真正意義上的SOC芯片，使得我們開(kāi)發(fā)ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )會(huì )更加方便，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期會(huì )大大縮短 |
