利用ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

要進(jìn)行分布式監(jiān)測(cè)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(jù)系統(tǒng)中所傳輸數(shù)據(jù)的特點(diǎn)以及系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)多，通信節(jié)點(diǎn)價(jià)格要低，并且不能布線的要求我們選擇了一個(gè)很新的技術(shù)——ZigBee技術(shù)來作為我們無線網(wǎng)絡(luò)的通信方式。在數(shù)據(jù)通信方面選擇了性價(jià)比最好的通信方式。

1、ZigBee簡(jiǎn)介

ZigBee是一種無線連接技術(shù)的商業(yè)化命名，該無線連接技術(shù)主要解決低成本、低功耗、低復(fù)雜度、低傳輸速率、近距離的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

ZigBee標(biāo)準(zhǔn)基于802.15.4協(xié)議棧而建立，具備了強(qiáng)大的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)功能，它支持三種主要的自組織無線網(wǎng)絡(luò)類型，即星型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(Mesh) 和簇狀結(jié)構(gòu)(Cluster tree)，特別是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。ZigBee是一種強(qiáng)調(diào)極低耗電、極低成本的短距離無線網(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(shù)月至數(shù)年之久。它非常適用于那些需要一年甚至更長(zhǎng)時(shí)間才需更換電池的設(shè)備。這一點(diǎn)非常適合抄表系統(tǒng)。

2、溫室大棚

分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理及zigBee網(wǎng)絡(luò)在系統(tǒng)中的工作架構(gòu)溫室大棚分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理為：由網(wǎng)狀分布的ZigBee節(jié)點(diǎn)通過溫度傳感器和濕度傳感器采集數(shù)據(jù)然后將數(shù)據(jù)傳送至主節(jié)點(diǎn)，由主節(jié)點(diǎn)再將匯總的數(shù)據(jù)通過PTR2000傳送至上位機(jī)，上位機(jī)將數(shù)據(jù)存入ACCESS數(shù)據(jù)庫表中，上位機(jī)的軟件可以顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理對(duì)管理者提出合理的建議，并分析歷史數(shù)據(jù)做出智能化的管理。

其中網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的溫室大棚分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

(1)無須布設(shè)通信線路，各設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)無線自動(dòng)組網(wǎng)連接，即降低了系統(tǒng)安裝成本。

(2)由于整個(gè)通信系統(tǒng)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(hù)保養(yǎng)十分方便。

(3)卓越的物理性能，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所使用的無線頻率是國(guó)際通用的免費(fèi)頻段(2.4～2.48 GHz ISM)，傳輸?shù)姆绞绞强垢蓴_能力強(qiáng)的直序擴(kuò)頻方式(DSSS)。

(4)網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)，ZigBee的自組織功能：無需人工干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠感知其他節(jié)點(diǎn)的存在，并確定連接關(guān)系，組成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)。

3、基于CC2430芯片的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

CC2430是ChipconAs公司最新推出的符合2.4 GIEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器。利用此芯片開發(fā)的無線通信設(shè)備支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸率高達(dá)250 kbps可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)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(xiàn)信號(hào)的收發(fā)功能。