基于ZigBee的粮仓环境监测系统设计与实现

摘要

粮食是人类赖以生存的物质基础,做好粮食的安全存放工作至关重要。粮食在存放期间需要实时的对粮仓内各环境参数进行监测,并据此采取适当的措施进行处理。过去粮仓工作人员需要定期到每个粮仓内部测量温度、湿度等信息,完全使用人工进行操作,费时费力。上世纪90年代以后,随着计算机技术和互联网的快速发展,开始使用计算机对粮仓环境监测系统进行管理,对粮仓内部采集的环境数据自动传输到计算机进行保存、处理、分析,这大大降低工作人员的劳动强度,采集的数据更加及时,并可自动控制粮仓内风扇等设施工作。当前粮仓环境监测系统中数据大多使用线缆进行传输,这也带来了其固有的一些缺点:对于一些大型的粮仓而言,线缆部署复杂,不易于后期的维护和扩展;时间久远后线缆容易老化,更换成本高昂。近年来,随着无线网络技术和传感器技术的飞速发展,在医疗、工业控制等领域开始得到应用。本文提出了基于ZigBee的粮仓环境监测系统,使用传感器对粮仓内部的环境参数进行自动采集,用ZigBee技术对数据进行无线传输,可以有效避免有线粮仓监控系统中遇到的各种麻烦,降低了人工参与强度,提高了系统的可靠性和自动化水平。
　　 本文首先介绍了目前粮仓环境监测系统的发展现状,对系统进行需求分析;其次对粮仓环境监测系统的总体结构进行设计,并对节点的硬件结构和软件实现进行设计;然后完成整个粮仓环境监测系统的组网和测试工作;最后实现了一个简易的粮仓环境监测系统,通过可视化平台实时观察粮仓环境情况,建立相应的数据库。系统中的节点使用CC2430射频芯片,内部已经集成有一个控制器。使用DS18B20和SHT11传感器分别对粮仓内温度、湿度进行采集。为了灵活部署和最大程度降低系统功耗,系统中的节点选用两节7号电池供电。深入分析Ti公司的Z-Stack协议栈,并将其移植到CC2430芯片上。
　　 通过系统测试和验证,完成整个粮仓环境监测系统网络的搭建,实现了节点问的数据传输,对网络的建立过程进行了简要分析。通过系统设计可以解决当前有线监控系统上遇到的一些问题,为以后的粮仓环境监控系统应用和推广提供参考。