糧倉(cāng)溫濕度在線除濕

糧倉(cāng)溫濕度在線除濕

　　本系統(tǒng)主要針對(duì)多點(diǎn)環(huán)境和設(shè)備內(nèi)溫度、濕度的集中監(jiān)控和管理，是一套可無(wú)人值所24小時(shí)不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)控記錄的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)能對(duì)大面積的多點(diǎn)的溫濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)記錄，并將溫濕度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)絇C機(jī)上，利用系統(tǒng)監(jiān)測(cè)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析，并輸出打印歷史數(shù)據(jù)和曲線圖，在設(shè)備異常情況下還以現(xiàn)場(chǎng)多媒體音響、聲光報(bào)警器、電話報(bào)警、手機(jī)短信息報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)客戶端報(bào)警等多種形式的通知相應(yīng)監(jiān)管人員。克服了以前靠管理人員手工檢查、測(cè)量和手工計(jì)算溫度值和濕度值，提高了糧倉(cāng)溫度和濕度除濕的檢測(cè)速度和檢測(cè)精度，節(jié)省了大量人力和物力，減輕了溫濕度管理的工作強(qiáng)度，提高了管理效率。

　　系統(tǒng)基于傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息管理技術(shù)、通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)為主體，按照分布式原則設(shè)計(jì)，以全數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸，提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。。通過我們（優(yōu)度科技）的專用溫濕度監(jiān)測(cè)軟件接收、顯示、分析、監(jiān)測(cè)，從而達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控被測(cè)點(diǎn)位的溫濕度環(huán)境變化。是一套可無(wú)人值所，能24小時(shí)不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)控記錄的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　　方案為分布式智能網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)控系統(tǒng)（優(yōu)度科技），采用硬件功能軟件化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想及系統(tǒng)硬件的模塊化、通訊網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)可根據(jù)需要升級(jí)軟件功能與擴(kuò)展硬件種類，增加監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量，監(jiān)控軟件的編制采用軟件工程管理，開放性與可擴(kuò)充性極強(qiáng)。

　　本系統(tǒng)（優(yōu)度科技）能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫濕度環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)、顯示、記錄、文檔保存、打印、數(shù)據(jù)分析、設(shè)置上下線超限報(bào)警、分析報(bào)警點(diǎn)位及趨勢(shì)曲線圖等功能。監(jiān)控電腦軟件采用圖形界面實(shí)時(shí)顯示，界面可進(jìn)行總貌顯示、分區(qū)顯示、顯示各點(diǎn)位溫濕度的每時(shí)刻的詳細(xì)數(shù)據(jù)、歷史溫濕度曲線、可記錄查找、打印各點(diǎn)位的溫濕度數(shù)據(jù)。

　　系統(tǒng)組成

　　二、監(jiān)測(cè)模塊

　　功能參數(shù)：

　　RS485通訊接口

　　傳感器采用瑞士盛世瑞恩（Sensirion）SHTX系列或霍尼威爾Honeywell（HS1101/HIH4000）。

　　SHT15型智能傳感器的相對(duì)濕度測(cè)量范圍是0~100％，最高精度為2％RH（SHT10為5％RH）。

　　溫度測(cè)量范圍是—40℃一十123．8℃。分辨率為0．1℃。響應(yīng)時(shí)間小于3s。

　　三、上位機(jī)軟件

　　1、監(jiān)控界面直觀顯示每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的名稱、位置、編號(hào)、溫度數(shù)值、濕度數(shù)值。

　　2、根據(jù)實(shí)際情況增加、修改、減少監(jiān)測(cè)點(diǎn)的名稱、位置、編號(hào)。

　　3、可查看每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度/濕度等數(shù)據(jù)曲線。

　　4、每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，可導(dǎo)出EXCEL表格。

　　5、實(shí)時(shí)記錄監(jiān)測(cè)點(diǎn)的越限記錄，存入數(shù)據(jù)庫(kù)，可導(dǎo)出EXCEL表格。

　　6、有監(jiān)測(cè)點(diǎn)越限時(shí)，計(jì)算機(jī)播放聲音告警。

　　7、郵件報(bào)警功能：每次的異常記錄都通過郵件發(fā)送到負(fù)責(zé)人郵箱。

　　8、可選功能

　?。?）短信報(bào)警功能

　　（2）現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警：聲光報(bào)警

　　本設(shè)計(jì)采用89c51單片機(jī)為控制中心，該芯片具有4KB的快擦寫可編程/擦除只讀存儲(chǔ)器EEPROM、256KB片內(nèi)RAM、3個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器、5個(gè)中斷源，無(wú)需進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展既可滿足任務(wù)要求，能較大幅度提高系統(tǒng)的性價(jià)比。而溫濕度傳感器我選用的是dht11傳感器，他性價(jià)比高。DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。

　　另外該系統(tǒng)除了能顯示溫濕度以外，還能設(shè)置溫濕度報(bào)警閾值。

　　近幾年據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，我國(guó)糧食進(jìn)出口同比均呈下降趨勢(shì)，我國(guó)糧食供求開始進(jìn)入緊平衡階段。在糧食供給能力逐漸弱化的情況下，我們必須注意到貯存糧食的科學(xué)性和有效性。貯糧倉(cāng)庫(kù)的現(xiàn)代管理也是當(dāng)前糧食系統(tǒng)改造的重大項(xiàng)目之一。而在糧倉(cāng)管理過程當(dāng)中，最重要的是控制倉(cāng)內(nèi)的溫度和濕度，溫濕度會(huì)直接影響糧食的貯存量。而溫濕度檢測(cè)傳統(tǒng)的方法是用與濕度表、毛發(fā)濕度表、雙金屬式測(cè)量計(jì)和濕度試紙等測(cè)試器材，通過人工進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不符合溫度和濕度要求的場(chǎng)所進(jìn)行通風(fēng)、去濕和降溫等工作。這種人工測(cè)試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低，且測(cè)試的溫度及濕度誤差大，隨機(jī)性大，因此我們需要一種造價(jià)低廉、使用方便且測(cè)量準(zhǔn)確的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　　過限報(bào)警【溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要滿足以下條件：溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能完成數(shù)據(jù)采集和處理、顯示、串行通信、輸出控制信號(hào)等多種功能。由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)調(diào)理、單片機(jī)、數(shù)據(jù)顯示等4個(gè)大的部分組成。該測(cè)控系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)采集（檢測(cè)糧庫(kù)內(nèi)的溫濕度）、實(shí)時(shí)顯示（對(duì)監(jiān)測(cè)到的進(jìn)行顯示）、實(shí)時(shí)警報(bào)（根據(jù)監(jiān)測(cè)的結(jié)果，超出預(yù)設(shè)定的值的進(jìn)行蜂鳴警告）的功能。

　　傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量首要環(huán)節(jié)，是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器對(duì)原始被測(cè)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測(cè)量和控制都將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化測(cè)量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來(lái)檢測(cè)和控制生產(chǎn)過程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。

　　2.1溫濕度傳感器的選擇

　　DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高

　　的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。

　　2.2信號(hào)采集通道的選擇

　　在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，溫度輸入信號(hào)為4路的模擬信號(hào)，這就需要多通道結(jié)構(gòu)采用多路分時(shí)的模擬量輸入通道。這種結(jié)構(gòu)的模擬量通道特點(diǎn)為：對(duì)ADC、S/H要求高。處理速度慢。硬件簡(jiǎn)單，成本低。軟件比較復(fù)雜。如圖2-1所示。

　　最初的糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)除濕系統(tǒng)是通過人工對(duì)糧倉(cāng)內(nèi)的溫度和濕度進(jìn)行測(cè)量和觀察，采取相應(yīng)的控制措施。再后來(lái)的糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用有線傳輸方式，這兩種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都需要耗費(fèi)大量的人力、財(cái)力和物力。針對(duì)上述糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，本文在參考大量資料和剖析傳統(tǒng)糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種無(wú)線糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以替代傳統(tǒng)的有線傳輸系統(tǒng)。

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，糧食儲(chǔ)備日益增加，糧庫(kù)建設(shè)對(duì)溫濕度監(jiān)測(cè)技術(shù)的要求越來(lái)越高。由于糧食在儲(chǔ)藏過程中易受溫度、水分等因素影響，使糧食發(fā)生霉變、蟲害滋生等情況，為了確保儲(chǔ)糧安全，需準(zhǔn)確掌握糧食儲(chǔ)藏過程中溫濕度的實(shí)時(shí)變化，并對(duì)糧情數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采取相應(yīng)控制措施，而設(shè)計(jì)合理的糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以為安全儲(chǔ)糧提供技術(shù)保證和科學(xué)依據(jù)。最初的糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過人工對(duì)糧倉(cāng)內(nèi)的溫度和濕度進(jìn)行測(cè)量和觀察，采取相應(yīng)的控制措施;再后來(lái)的糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用有線傳輸方式，這兩種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都需要耗費(fèi)大量的人力、財(cái)力和物力。針對(duì)上述糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，本文在參考大量資料和剖析傳統(tǒng)糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種無(wú)線糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以替代傳統(tǒng)的有線傳輸系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)合了現(xiàn)有的多種先進(jìn)技術(shù)，提供了一種全新的獲取信息、處理信息的途徑。該系統(tǒng)布線少、故障率低、易于維護(hù)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、工作穩(wěn)定可靠。使糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)朝“網(wǎng)絡(luò)化智能監(jiān)測(cè)”方向發(fā)展，即具有自動(dòng)測(cè)溫、數(shù)據(jù)共享等特征。

　　ZigBee技術(shù)概述

　　在ZigBee聯(lián)盟的網(wǎng)站上有一個(gè)關(guān)于“ZigBee”名字由來(lái)的傳說，大體上描述的是蜜蜂在采蜜的過程中，通過ZigZag形狀的舞蹈在同伴之間交換蜜源信息，稱之為“ZigBee法則”，蜂群就是通過這種法則維持生存和發(fā)展的。由于蜜蜂本身體積小，能量消耗低，采集并互相傳送花粉，故ZigBee即表示一種短距離、低成本、低功耗、低速率的無(wú)線通信技術(shù)。在此之前，ZigBee亦被稱作“HomeRFLite”、“RF-EasyLink”或“FireFly”無(wú)線電技術(shù)，目前統(tǒng)稱為“ZigBee”，國(guó)內(nèi)通常翻譯為“紫蜂”技術(shù)。

　　ZigBee技術(shù)并非完全獨(dú)有、全新的標(biāo)準(zhǔn)，它是在IEEE802.15.4—2003標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上建立的。該標(biāo)準(zhǔn)定義了物理（PHY）層和媒體訪問控制（MAC）子層；在它的基礎(chǔ)上，ZigBee聯(lián)盟提供了網(wǎng)絡(luò)（NWK）層和應(yīng)用層框架（AF）。其中應(yīng)用層框架包括應(yīng)用支持子層（APS）和ZigBee設(shè)備對(duì)象（ZDO），制造商定義的應(yīng)用對(duì)象使用該框架，并與ZDO分享APS和安全服務(wù)[15]。

　　根據(jù)IEEE802.15.4—2003協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，ZigBee的工作頻段共分為3個(gè)頻段，分別為868MHz、915MHz和2.4GHz。其中，868MHz頻段范圍是868.0~868.6MHz，該頻段上只有一個(gè)信道，調(diào)制方式是二進(jìn)制相移鍵控（BPSK），數(shù)據(jù)傳輸速率為20kbit/s；915MHZ頻段范圍是902~928MHz，該頻段上有10個(gè)信道，調(diào)制方式也是BPSK，其數(shù)據(jù)傳輸速率為40kbit/s；2.4GHz頻段范圍為2400~2483.5MHz，調(diào)制方式是偏移四相相移鍵控（O-QPSK），數(shù)據(jù)傳輸速率是250kbit/s。868MHz和915MHz屬于歐洲頻段，主要在美國(guó)和澳大利亞使用；而2.4GHz是全球通用的工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)（ISM）頻段，且該無(wú)線電頻段不僅是免費(fèi)的，而且無(wú)需申請(qǐng)[16，17]。根據(jù)ZigBee聯(lián)盟的觀點(diǎn)，他們開發(fā)的低成本、低功耗、雙向的ZigBee標(biāo)準(zhǔn)可被嵌入在消費(fèi)類電子產(chǎn)品、家庭和樓宇自動(dòng)化、工農(nóng)業(yè)控制、PC外設(shè)、醫(yī)療傳感器應(yīng)用、玩具以及游戲，具有非常廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

　　ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)

　　根據(jù)ZigBee技術(shù)的本質(zhì)，可歸納出ZigBee具有以下幾點(diǎn)優(yōu)越特性：

　　1、高可靠性：ZigBee聯(lián)盟在制定ZigBee規(guī)范時(shí)，針對(duì)數(shù)據(jù)在傳輸過程中的內(nèi)在的不確定性，采取了一些措施來(lái)提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，主要措施有：物理層兼容高可靠的短距離無(wú)線通信協(xié)議IEEE802.15.4，同時(shí)使用偏移四相相移鍵控（O-QPSK）和直接序列擴(kuò)頻（DSSS）技術(shù)；采用載波偵聽多路訪問/沖突避免（CSMA-CA）技術(shù)解決數(shù)據(jù)沖突問題；使用16-bitCRC來(lái)確保數(shù)據(jù)的正確性；采用帶應(yīng)答的數(shù)據(jù)傳輸方式來(lái)確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康牡刂?；采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)盡量保證數(shù)據(jù)可以沿著不同的傳輸路徑從源地址到目的地址。

　　2、功耗低：低功耗通常是針對(duì)終端設(shè)備而言的，一般情況，路由器和協(xié)調(diào)器需一直處于供電狀態(tài)，只有終端設(shè)備可以定時(shí)休眠。當(dāng)終端設(shè)備不需要工作，可以讓其處于休眠模式，此時(shí)耗電量非常低；當(dāng)其需要工作時(shí)，喚醒設(shè)備，使其處于工作狀態(tài)，喚醒時(shí)間非常短，一般只需15ms。在實(shí)際系統(tǒng)中，終端設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)的采集一般都是定時(shí)采集的，就這樣在工作與休眠之間交替轉(zhuǎn)換，使ZigBee終端設(shè)備非常省電，通常兩節(jié)普通的五號(hào)電池可支持一臺(tái)ZigBee終端設(shè)備長(zhǎng)達(dá)6~24個(gè)月的使用時(shí)間。

　　3、成本低：ZigBee技術(shù)可以應(yīng)用于8-bit的MCU，目前TI公司推出的兼容ZigBee2007協(xié)議的SoC芯片CC2530每片價(jià)格也才20~35元，外圍只需要簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)即可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的構(gòu)建，且隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)的發(fā)展，ZigBee芯片的體積將會(huì)越來(lái)越小，開發(fā)成本也會(huì)隨之下降[19]；ZigBee的協(xié)議棧是免專利費(fèi)的，開發(fā)人員可直接調(diào)用協(xié)議棧里的一些函數(shù)，縮短了開發(fā)周期，這大大降低了開發(fā)成本。

　　4、安全性高：為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕琙igBee提供了基于循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）的數(shù)據(jù)包完整性檢查和鑒權(quán)、認(rèn)證功能；還可以使用AES-128加密算法對(duì)傳說的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，提高整個(gè)傳輸過程的安全性。

　　5、網(wǎng)絡(luò)容量大：一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)理論上可支持高達(dá)個(gè)節(jié)點(diǎn)[20]。

　　總體設(shè)計(jì)方案

　　1.1基于zigbee的糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)以及要求本文選取糧倉(cāng)中的溫度、濕度為監(jiān)測(cè)對(duì)象，采用zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。為了確保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和無(wú)線傳輸?shù)目煽啃?，系統(tǒng)的測(cè)量參數(shù)和zigbee網(wǎng)絡(luò)性能需要滿足以下要求:

　　糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量參數(shù)要求如下：測(cè)量溫度在40℃~123.8℃之間，測(cè)量適度范圍在0~100%RH之間，分辨力分別為0.1℃和0.1%RH，允許的誤差范圍在±0.4℃以及3.0%RH。

　　1.2基于zigbee的糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

　　基于ZigBee的糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和信息監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)(上位pc機(jī))兩部分組成，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)示意圖如圖1所示。監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)是由若干個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)和一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)按照一定的協(xié)議形成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。傳感節(jié)點(diǎn)放在特定的監(jiān)測(cè)區(qū)域中，將采集的數(shù)據(jù)以多跳的通信方式傳送到聚節(jié)點(diǎn)，同時(shí)能夠接收匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)相應(yīng)命令。監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的匯聚點(diǎn)接收網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有傳感節(jié)點(diǎn)的信息，并將這些數(shù)據(jù)解析成幀后通過RS232串口上傳至pc機(jī)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng);同時(shí)匯聚節(jié)點(diǎn)也能夠接收pc(上位)機(jī)發(fā)來(lái)的幀，解析幀后向網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)發(fā)送管理信息，完成用戶自定義網(wǎng)絡(luò)設(shè)置功能。

　　一、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)

　　由于本溫濕度測(cè)控系統(tǒng)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)是在一個(gè)小型的糧庫(kù)中進(jìn)行的，組建簡(jiǎn)單的星形網(wǎng)絡(luò)即可，不需要路由器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)所采集的信息。本糧倉(cāng)溫濕度測(cè)控系統(tǒng)各部分工作情況如下：

　　1、傳感器采集節(jié)點(diǎn)工作過程【糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原代碼】

　　首先，根據(jù)實(shí)際需求，將傳感器采集節(jié)點(diǎn)撒布在糧倉(cāng)內(nèi)所需監(jiān)測(cè)的區(qū)域，傳感器感知并采集監(jiān)控區(qū)域周圍的溫濕度信息，并在其內(nèi)部對(duì)所采集到的溫度和濕度信息進(jìn)行放大、A/D轉(zhuǎn)換等處理；然后，通過MCU讀取傳感器輸出的數(shù)據(jù)，并對(duì)讀到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理以得到溫濕度真實(shí)值；最后，將糧倉(cāng)內(nèi)溫濕度的最終真實(shí)數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送給網(wǎng)關(guān)。其中，為了保證數(shù)據(jù)能夠順利傳送至網(wǎng)關(guān)，傳感器采集節(jié)點(diǎn)在采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)之前，必須能夠并順利加入ZigBee網(wǎng)絡(luò)。

　　2、網(wǎng)關(guān)的工作過程

　　本糧倉(cāng)溫濕度測(cè)控系統(tǒng)中的網(wǎng)關(guān)相當(dāng)于ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器，擔(dān)負(fù)著ZigBee組網(wǎng)工作。各終端設(shè)備申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)成功后，就可以和該網(wǎng)關(guān)進(jìn)行無(wú)線通信。本網(wǎng)關(guān)接收到傳感器采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送過來(lái)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過相關(guān)處理后，會(huì)通過串口將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)或者通過以太網(wǎng)將它們傳送到遠(yuǎn)程PC端，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)糧倉(cāng)內(nèi)溫度和濕度信息的監(jiān)測(cè)。同時(shí)，當(dāng)監(jiān)測(cè)的溫度或濕度值超出系統(tǒng)所設(shè)定值的范圍，上位機(jī)或遠(yuǎn)程PC端會(huì)發(fā)送相應(yīng)的控制信息給網(wǎng)關(guān)，再通過網(wǎng)關(guān)將這些控制信息無(wú)線轉(zhuǎn)發(fā)給糧倉(cāng)內(nèi)相應(yīng)的控制節(jié)點(diǎn)。

　　3、控制節(jié)點(diǎn)的工作過程

　　對(duì)于本設(shè)計(jì)中的控制節(jié)點(diǎn)，同樣根據(jù)實(shí)際需求將其撒布在糧倉(cāng)內(nèi)，且在工作之前，也需要申請(qǐng)加入ZigBee網(wǎng)絡(luò)。加入網(wǎng)絡(luò)成功后，才可以實(shí)時(shí)監(jiān)聽無(wú)線信道上是否有網(wǎng)關(guān)無(wú)線發(fā)送過來(lái)的控制命令，若控制節(jié)點(diǎn)接收到控制命令，會(huì)立即通過控制節(jié)點(diǎn)中的MCU控制繼電器的通斷以控制糧倉(cāng)內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)控設(shè)備（如電風(fēng)扇、降溫器、除濕機(jī)等），從而實(shí)現(xiàn)對(duì)糧倉(cāng)內(nèi)溫度和濕度信息的遠(yuǎn)程調(diào)控。

　　2.1傳感節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　2.2匯聚節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)由于功能不同，所需的硬件結(jié)構(gòu)也會(huì)有所不同，本文分別對(duì)傳感節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。匯聚節(jié)點(diǎn)主要由電源模塊、微處理器模塊、無(wú)線通信模塊組成，其系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示

　　匯聚節(jié)點(diǎn)主要是接收傳感網(wǎng)絡(luò)中傳感節(jié)點(diǎn)的信息，通過RS232串口發(fā)送給PC機(jī)上的信息監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，同時(shí)一能夠接收PC機(jī)發(fā)來(lái)的幀，經(jīng)解析后完成用戶自定義網(wǎng)絡(luò)的管理功能.