基于ZigBee的溫度監(jiān)控系統(tǒng)

摘要：為了解決惡劣環(huán)境下的線路布置不便及其維護(hù)困難等問(wèn)題，給出了一種基于ZigBee的無(wú)線溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。該系統(tǒng)采用Remo DAQ-8000作為溫度傳感和控制平臺(tái)，ZigBee無(wú)線通信為無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)5組基于ZigBee的溫度監(jiān)控實(shí)驗(yàn)，獲得了第一手資料，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)線監(jiān)控；同時(shí)，該系統(tǒng)可在局域網(wǎng)內(nèi)，采用C／S和B／S兩種方式進(jìn)行控制和查詢。實(shí)驗(yàn)表明，采用ZigBee無(wú)線通信代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線通信，可在過(guò)程控制領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。
關(guān)鍵詞：ZigBee；RemoDAQ-8000；無(wú)線監(jiān)控；C／S；B／S

0 引言
傳統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)通常需要進(jìn)行人工實(shí)時(shí)測(cè)量，或者從監(jiān)控室鋪設(shè)電線到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，這樣不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且存在電線易腐蝕以及維護(hù)不便等困難。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor network，WSN)是一種由傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)、感知和采集節(jié)點(diǎn)部署區(qū)的觀察者感興趣的感知對(duì)象的各種信息(如光照強(qiáng)度、溫度、濕度、噪聲和有害氣體濃度等物理現(xiàn)象)，并將這些信息處理后，以無(wú)線方式發(fā)送出去，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)最終發(fā)送給觀察者。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事偵查、環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)生產(chǎn)控制、智能家居、醫(yī)療護(hù)理以及商業(yè)等領(lǐng)域有著非常廣闊的發(fā)展前景。
ZigBee是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無(wú)線通信技術(shù)，完整的協(xié)議棧只有32 KB，可以嵌入各種設(shè)備之中，同時(shí)支持地理定位功能。以上功能決定了ZigBee技術(shù)非常適合于應(yīng)用在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。
本文設(shè)計(jì)了一種基于ZigBee的無(wú)線溫度監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用RemoDAQ-8000過(guò)程控制平臺(tái)為溫度控制平臺(tái)，該平臺(tái)外接pt-100溫度傳感器，CC2530終端節(jié)點(diǎn)通過(guò)RS232串口與過(guò)程控制平臺(tái)相連接，以將采集的溫度數(shù)據(jù)經(jīng)無(wú)線方式傳給CC2530協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過(guò)RS232串口與PC機(jī)相連，在PC機(jī)上顯示當(dāng)前的溫度數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)曲線，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，以便在局域網(wǎng)內(nèi)通過(guò)瀏覽網(wǎng)頁(yè)的方式查看溫度數(shù)據(jù)，從而為相關(guān)人員的決策提供理論依據(jù)(例如調(diào)整溫度)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
ZigBee是基于IEEE 802．15_4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，具有近距離、低功耗、低成本、低數(shù)據(jù)速率、低成本等特點(diǎn)。ZigBee支持全球統(tǒng)一無(wú)需申請(qǐng)的2．4 GHz頻段，具有三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)——星形、樹(shù)形、網(wǎng)狀形，每種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都有各自的特點(diǎn)，用戶可按需求進(jìn)行選擇。
整個(gè)無(wú)線溫度監(jiān)控系統(tǒng)包括CC2530測(cè)溫終端、CC2530協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、顯示終端以及網(wǎng)站服務(wù)器。CC2530可以實(shí)時(shí)采集測(cè)溫終端RemoDAQ-8000實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的溫度數(shù)據(jù)，并將溫度數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送給CC2530協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過(guò)串口與上位機(jī)進(jìn)行通信，同時(shí)在上位機(jī)中進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理，并將處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在后臺(tái)服務(wù)器中。這樣，用戶就可通過(guò)局域網(wǎng)上位機(jī)(B／S)進(jìn)行查詢和控制，或通過(guò)局域網(wǎng)網(wǎng)頁(yè)瀏覽(C／S)進(jìn)行查詢，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。