基于zigbee網(wǎng)絡(luò)的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、為了確保“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)?；赯igBee網(wǎng)絡(luò)的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)　　摘要：傳統(tǒng)的依靠人工對(duì)溫室溫度和濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制的方式，由于監(jiān)測(cè)誤差大，控制具有延遲性，導(dǎo)致溫室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)不能穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)。針對(duì)監(jiān)控水平自動(dòng)化程度低，不能適應(yīng)溫室規(guī)?；N植這一現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。該監(jiān)控系統(tǒng)利用傳感器對(duì)溫室內(nèi)的溫度和濕度進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)到的參數(shù)值經(jīng)過ZigB

2、ee網(wǎng)絡(luò)和RS485總線傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中。上位機(jī)對(duì)數(shù)值進(jìn)行分析處理，然后發(fā)送指令到控制設(shè)備，進(jìn)行溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)和控制。實(shí)驗(yàn)表明該監(jiān)控系統(tǒng)靈敏度高、控制靈活，達(dá)到了預(yù)設(shè)效果。　　關(guān)鍵詞：ZigBee；上位機(jī)；RS485總線；溫濕度監(jiān)控　　DOIDOI：/　　中圖分類號(hào)：TP319　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672--0061-03　　0引言為了充分發(fā)揮“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運(yùn)用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動(dòng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學(xué)生的課余文化生活。為了確保“教學(xué)

3、點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)。　　隨著通訊技術(shù)的發(fā)展，溫度、濕度信息的實(shí)時(shí)采集、分析和處理，以及相關(guān)設(shè)備的控制靈敏度都有很大提高，將溫室規(guī)模化種植提升到了一個(gè)新高度。目前的信息通訊技術(shù)中，有線信息傳輸方式有CAN總線、RS485總線、Profibus總線等[1-3]，無線通訊技術(shù)應(yīng)用較頻繁的是藍(lán)牙技術(shù)、ZigBee技術(shù)、WiFi技術(shù)以及移動(dòng)通信技術(shù)等[4-6]。有線通信技術(shù)和無線通信技術(shù)都可以在一定程

4、度上完成溫室溫度、濕度參數(shù)以及控制指令的傳輸。但是，溫室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，布線困難[7]，而無線技術(shù)傳輸距離較短[8]，將有線通信和無線通信兩者結(jié)合，才能更好地完成環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)和控制[9]。　　為了達(dá)到溫室環(huán)境參數(shù)檢測(cè)靈敏、控制設(shè)備延遲性低的要求，提出了一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)和RS485總線的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)方案，該監(jiān)控系統(tǒng)能很好地實(shí)現(xiàn)溫室內(nèi)的溫度和濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，使溫室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)始終處于設(shè)定的范圍內(nèi)?！　?系統(tǒng)總體架構(gòu)　　溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)由溫濕度采集模塊、無線溫濕度監(jiān)測(cè)儀、遠(yuǎn)程上位機(jī)和相關(guān)控制設(shè)備組成。溫濕度采集模塊和無線溫

5、濕度監(jiān)測(cè)儀共用CC2480作為控制器，利用組態(tài)王設(shè)計(jì)監(jiān)控界面，對(duì)溫室內(nèi)的溫度濕度參數(shù)實(shí)時(shí)顯示，可通過監(jiān)控界面了解溫室內(nèi)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀況，有利于工作人員及時(shí)掌握溫室狀況，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。為了充分發(fā)揮“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運(yùn)用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動(dòng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學(xué)生的課余文化生活。為了確保“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系

6、統(tǒng)的使用和維護(hù)?！　HT11傳感器將采集到的溫室溫度值和濕度值傳送到CC2480芯片中，再通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送給無線溫濕度監(jiān)測(cè)儀，無線溫濕度監(jiān)測(cè)儀通過RS485總線與遠(yuǎn)程上位機(jī)相連，上位機(jī)對(duì)傳來的信息進(jìn)行分析，存儲(chǔ)處理后，發(fā)送相應(yīng)指令到PLC中，PLC根據(jù)接收的指令來控制加熱器、噴霧器和通風(fēng)機(jī)的開啟或關(guān)閉。　　2系統(tǒng)硬件?M成　　傳感器模塊　　選擇傳感器主要從供電方式、供電電壓、測(cè)量誤差大小、信號(hào)輸出方式等幾個(gè)方面考慮。本監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集選用SHT11溫濕度傳感器，該傳感器具有響應(yīng)速度快、抗外界干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)

7、。SHT11為兩線數(shù)字式輸出，測(cè)溫范圍為-40～+℃，濕度檢測(cè)范圍為0～100%RH，檢測(cè)溫度精度為±℃，濕度檢測(cè)精度為±3%RH，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示?！　鞲衅鲗⒉杉降臏貪穸戎缔D(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過放大電路放大的信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，把模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)，同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定，最后通過I2C總線接口輸出信號(hào)。　　CC2480模塊　　CC2480芯片是一款集低功耗和低成本等優(yōu)點(diǎn)于一體的、支持ZigBee傳輸協(xié)議的射頻芯片，具有較寬的電壓支持范圍，能夠處理對(duì)時(shí)序要求嚴(yán)格的ZigBee協(xié)議任務(wù)，具有良好的通訊功能，能通過SPI接

8、口或UART接口和任何類型的微處理器通信。溫濕度傳感器將采集到的信息傳送到CC2480芯片，再經(jīng)過CC2480芯片利用ZigBee無線通信方式，將信息傳輸?shù)綔貪穸缺O(jiān)測(cè)儀中。CC2480和SHT11的接口電路如圖3所示。為了充分發(fā)揮“教