基于物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

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1、基于物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)摘要：基于CC2530802.14.5、STH15傳感器、使用C語(yǔ)言構(gòu)造無(wú)線溫度采集系統(tǒng)，通過(guò)RS232將采集的數(shù)據(jù)上傳到主控機(jī)進(jìn)行分析并存儲(chǔ)，開(kāi)發(fā)服務(wù)器程序，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控。解決了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、故障分析、預(yù)警處理的問(wèn)題。關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)；Zigbee；CC2530引言溫度采集在很多應(yīng)用系統(tǒng)中都有極其重要的作用。如嬰兒保溫箱恒溫控制系統(tǒng)等。傳統(tǒng)的溫度測(cè)量一般采用有線系統(tǒng)測(cè)量，具有布線繁瑣、添加節(jié)點(diǎn)復(fù)雜等困難、可靠性低等缺點(diǎn)，而且單個(gè)保溫箱控制失效一般由工作人員檢查得知，容易發(fā)生意外?；?/p>

2、基于物聯(lián)網(wǎng)［1］的無(wú)線溫度檢測(cè)系統(tǒng)采用無(wú)線采集數(shù)據(jù)、傳輸，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將采集的數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)傳到遠(yuǎn)程用戶，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性。1基于物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)由傳感器節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、主控機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控用戶組成。基于物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線溫度檢測(cè)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1基于物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)由傳感器節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)的感知層，由無(wú)線網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)的傳輸層，由主控機(jī)和遠(yuǎn)程用戶構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層［2］。傳感器節(jié)點(diǎn)采集現(xiàn)場(chǎng)的溫度,通過(guò)無(wú)線的方式傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)

3、器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過(guò)RS232總線將采集到的數(shù)據(jù)傳到主控機(jī)中，主控機(jī)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)、預(yù)處理、報(bào)警等處理，遠(yuǎn)程用戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)設(shè)備的狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控。2傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)傳感器節(jié)點(diǎn)用于保溫箱溫度的采集、標(biāo)度變換、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。傳感器?jié)點(diǎn)由電源模塊、傳感器模塊、處理器模塊和通信模塊組成，如圖2所示。圖2傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖2.1傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)處理器模塊和通信模塊由CC2530［3］實(shí)現(xiàn)oCC2530是德州儀器開(kāi)發(fā)的用于2.4-GHzIEEE802.15.4、ZigBee應(yīng)用的一個(gè)真正的片上系統(tǒng)解決方案，內(nèi)部集成了具有代碼預(yù)取功能的低功耗8051

4、微控制器內(nèi)核，能夠以非常低的成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530具有不同的運(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短進(jìn)一步確保了低能源消耗。CC2530內(nèi)部集成了一個(gè)溫度傳感器和一個(gè)12位的A/D轉(zhuǎn)換器，但其精度不高，所以傳感器模塊由STH15實(shí)現(xiàn)。SHT15是Sensirion公司溫濕度傳感器，兩線制的串行接口與內(nèi)部的電壓調(diào)整，使外圍系統(tǒng)集成變得快速而簡(jiǎn)單，該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、響應(yīng)迅速、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。2.2傳感器節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)傳感器節(jié)點(diǎn)上電后對(duì)定時(shí)器、串行口、看門(mén)狗、中斷系統(tǒng)、STH15傳感器等硬件進(jìn)行

5、初始化，然后發(fā)現(xiàn)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)并通過(guò)認(rèn)證程序［4］通過(guò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的認(rèn)證加入到傳感網(wǎng)。只有經(jīng)過(guò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)認(rèn)證后的傳感器節(jié)點(diǎn)才能向協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)。傳感器節(jié)點(diǎn)向協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的格式如圖3所不:圖3傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)格式3協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的管理，對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)證，只有通過(guò)認(rèn)證的傳感器節(jié)點(diǎn)才能在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送有效的數(shù)據(jù)。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)由電源模塊、串口模塊、處理器模塊和通信模塊組成，結(jié)構(gòu)如圖4所示：圖4協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖串口模塊由MAX232E5］實(shí)現(xiàn)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和主控機(jī)的通信。處理器模塊和通信模塊由CC2530實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)接收傳感器節(jié)點(diǎn)的

6、發(fā)送的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，然后將數(shù)據(jù)通過(guò)串行口送到主控機(jī)中。主控機(jī)的功能是接收協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、存儲(chǔ)，通過(guò)服務(wù)器程序?qū)?shù)據(jù)發(fā)送發(fā)到遠(yuǎn)程用戶端，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶對(duì)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。主控機(jī)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)幀格式如圖5所示:圖5協(xié)調(diào)器與主控器通訊數(shù)據(jù)幀格式幀標(biāo)志為0111111011111111,表示幀的開(kāi)始和結(jié)束；節(jié)點(diǎn)數(shù)表示本次采集數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量；節(jié)點(diǎn)名稱是各個(gè)節(jié)點(diǎn)的邏輯地址，數(shù)據(jù)位本次采集到的溫度值，校驗(yàn)碼采用累加和校驗(yàn)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)將4個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)分布在不同位置，設(shè)置不同的環(huán)境溫度，在主控機(jī)上設(shè)置溫度的報(bào)警閾值，其它主機(jī)通

7、過(guò)互聯(lián)網(wǎng),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)的溫度。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中將4號(hào)節(jié)點(diǎn)關(guān)閉，然后再打開(kāi)，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控端查看各傳感器節(jié)點(diǎn)的狀態(tài),如圖6所示：圖6遠(yuǎn)程監(jiān)控端查看各傳感器節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)通過(guò)實(shí)驗(yàn)，能夠準(zhǔn)確地測(cè)得各傳感器節(jié)點(diǎn)的溫度值，在2、3、4次采樣的數(shù)據(jù)中節(jié)點(diǎn)4的值為“*”，是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過(guò)程中關(guān)閉了4號(hào)節(jié)點(diǎn)，打開(kāi)4號(hào)節(jié)點(diǎn)后其溫度值正確地傳到了客戶端。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)完全一致。4結(jié)束語(yǔ)分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和溫度采集的方法，采用CC2530和STH15實(shí)現(xiàn)了溫度的無(wú)線采集、傳輸，遠(yuǎn)程用戶通過(guò)Internet,可對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了基于物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，解決

8、了有線數(shù)據(jù)采集的弊端，杜絕了單個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)失效后設(shè)備狀態(tài)無(wú)法檢測(cè)的缺點(diǎn)。本系統(tǒng)采用不同的傳感器，可實(shí)現(xiàn)濕度、氣體濃度、壓力等現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)