基于ZigBee技術(shù)的分布式溫室監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　1 溫室監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

　　基于ZigBee 技術(shù)的分布式溫室監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 基于ZigBee 技術(shù)的分布式溫室監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　整個(gè)系統(tǒng)由無(wú)線傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、溫室控制器、監(jiān)控計(jì)算機(jī)以及RS485 總線五大部分組成。溫室中溫度、濕度、光照等各類(lèi)無(wú)線傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)作為ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中的終端設(shè)備（RFD） , 通過(guò)ZigBee 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通道實(shí)現(xiàn)與作為ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中協(xié)調(diào)器（ FFD） 的控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。監(jiān)控計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)監(jiān)控整個(gè)溫室群的運(yùn)行狀況， 具體包括設(shè)定控制參數(shù)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)， 通過(guò)RS485 總線接收具體溫室控制器傳送的歷史數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)管理、歷史資料統(tǒng)計(jì)分析任務(wù)， 同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示、編輯、存儲(chǔ)、輸出打印等功能。各溫室的控制器通過(guò)RS485總線， 經(jīng)過(guò)RS485 /232 轉(zhuǎn)換器與監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換， 接收監(jiān)控中心的命令， 并根據(jù)需要向中心發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　考慮到溫室中環(huán)境較為簡(jiǎn)單， 采用ZigBee 技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用星型網(wǎng)絡(luò)配置， 單溫室內(nèi)由一個(gè)控制器（ 主設(shè)備）和多個(gè)傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)備（ 從設(shè)備） 組成。所有的終端設(shè)備都只與控制器通信。

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

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

　　典型的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由數(shù)采控制單元、微處理器單元、無(wú)線通信單元和供電單元四個(gè)主要部分組成。數(shù)采控制單元由傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)待測(cè)對(duì)象的信息采集和控制； 微處理器單元實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析、處理和存儲(chǔ)等功能； 無(wú)線通信單元負(fù)責(zé)低功耗短距離節(jié)點(diǎn)與控制器間的通信； 供電單元?jiǎng)t選取小型化、高容量的電池， 以確保節(jié)點(diǎn)的長(zhǎng)壽命和微型化。具體節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)原理框圖如圖2 所示。

圖2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)原理框圖

　　數(shù)采控制單元主要由傳感器、調(diào)理電路， 控制電路組成， 根據(jù)實(shí)際需要選擇合適傳感器對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)溫度、濕度、光照等物理信號(hào)進(jìn)行測(cè)試， 并根據(jù)上層命令對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作， 實(shí)時(shí)監(jiān)控溫室環(huán)境信息。