基于ZigBee的室内温湿度远程监测系统的设计

唐志英

摘 要 本文提出了一种基于物联网关键技术——ZigBee无线传感器网络技术的室内环境参数检测和远程控制系统。通过对ZigBee数据采集节点、ZigBee以太网网关、控制节点三个部分的硬件设计以及室内温湿度监控的软件设计，实现数据采集节点对室内温湿度、光照度等环境参数进行采集，采用ZigBee协议无线传输，网关实现ZigBee与IP协议的转换，远程监测室内环境，并能根据预设参数进行自动调节或远程控制调节。

关键词 ZigBee 数据采集 远程监测

中图分类号：TP391 文献标识码：A

随着信息技术的日益发展，传统的有线通信方式其成本高、布線复杂等缺点越来越明显，而无线通信方式越来越受到大众的喜爱。无线网络技术按照传输范围来划分，可分为无线广域网、无线城域网、无线局域网和无线个人域网。无线个人域网即短距离无线网络，典型的短距离无线传输技术有：蓝牙（Bluetooth）、ZigBee、WiFi等。 其中ZigBee技术主要针对低成本、低功耗和低速率的无线通信市场，具有如下特点：成立本低、低功耗 、低速率、时延短、网络容量大、可靠度高、安全和传输距离远等特点，因而广泛应用在短距离低速率电子设备之间的数据传输。

本文设计了一种基于物联网关键技术——ZigBee无线传感器网络技术的室内环境参数检测和远程控制系统。主要包括ZigBee数据采集节点、ZigBee以太网网关、控制节点三个部分的硬件设计以及室内温湿度监控的软件设计。数据采集节点对室内温湿度、光照度等环境参数进行采集，采用ZigBee协议无线传输，网关实现ZigBee与IP协议的转换，远程监测室内环境，并能根据预设参数进行自动调节或远程控制调节。

1硬件设计

图1中CC2530_ZigBee模块通过串口JP1与XPort相连，从而可以访问互联网，实现环境参数的远程监控，GB_L模块还可以与天线相连接，实现无线通信。J1为程序下载端口，可以将写好的程序下载到CC2530中。外接12v电源通过转换和滤波电路，产生稳定的3.3v电源供给CC2530_ZigBee模块。复位电路为CC2530_ZigBee模块提供复位功能，LED灯指示模块的工作状态。而J2可以接入多种传感器，记录多种环境参数的数据通过串口传给ZigBee以太网网关。小风扇、蜂鸣器、LED灯的控制端与CC2530_ZigBee模块引线相连，根据采集点采集的环境参数，通过ZigBee以太网网关打开或关闭。

2软件设计

温湿度测控软件主要用于对室内温湿度的检测与控制。软件在VB6.0环境下开发，主要使用了MSCOMM控件与串行口进行通信。软件主要实现两大功能：第一，检测室内温湿度，并通过曲线图对温湿度进行实时显示，同时记录在表格中。第二，可以通过软件发送控制程序控制设备对象，实现对室内温湿度的控制。软件可以通过设置菜单对COM口的通信协议进行设置，还可以设置报警阈值。数据记录方面，软件加入了数据库功能，对数据进行保存，方便查看。监控方面，设置了手动控制与自动控制两种方式。自动控制方式，可以根据比较当前温湿度与设定的温湿度阈值自动控制设备对象。软件设计流程图如图2所示。

3结束语

本文主要研究的是数据采集在ZigBee上实现的一些关键技术，如绑定技术、掉电保护技术、节点低功耗技术等。通过将数据采集节点与终端主控制系统绑定，避免了其它节点及信号的干扰；将休眠技术加入到采集模块中，极大的延长了电池的使用寿命。而因ZigBee是实现WSN的一种有效方法，所以对ZigBee在数据采集控制系统研究成果的基础上可以很容易地实现其在WSN、以及其它数据采集终端领域的应用。

参考文献

[1] 王小强，欧阳骏等.ZigBee无线传感器网络设计与实现[M].北京：化学工业出版社，2012.

[2] 吴思俊.浅谈Zigbee技术[J].信息与电脑（理论版），2011（05）.

[3] 张晓峻.基于ZigBee温室大棚监控系统的应用研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2007.endprint