基于ZigBee技术的森林温湿度监测系统的研制

摘要

随着对森林在环境中作用的认识的不断深入，人们对森林环境的研究已由基本的森林资源对大气环流的影响领域扩展到如何保护森林资源。森林火灾被认为是破坏森林、影响环境的重要因素。传统的森林火灾的监测主要借助于卫星或者飞机航拍系统，虽然也能有效地监测森林火灾，但由于耗资巨大，并且准确度和时间控制的精度不是很高，因而不适于大范围的应用。
　　 本文根据以上情况，研制了基于ZigBee技术的森林温湿度监测系统。该系统有效地将ZigBee无线网络技术、GPRS技术及传感器技术结合在一起，利用免付费、免申请的ISM全球通用的工业、科学、医学频段--2.4GHz频段将各数据采集节点采集到的温湿度信息通过ZigBee网络汇总到节点信息收集转发器中，再通过GPRS网络将信息传输到监控中心，实现对森林火灾的实时监测。该系统不仅能够实现对森林火灾的发现与报警，还能够根据实际情况实现对处于易燃状态区域的重点监测。
　　 本森林温湿度监测系统由数据采集节点、节点信息收集转发器和监控中心三部分组成。数据采集节点采用温湿度传感芯片SHT11实现对森林中温湿度信息的采集，采用低功率无线射频收发器MC13192与倒F型印刷天线相配合的方式，实现节点数据的ZigBee网络传输，是整个系统节点数据的来源。节点信息收集转发器由ZigBee无线收发模块和GPRS网络传输模块组成，负责ZigBee网络的组建和GPRS网络连接的建立。采用了检错、纠错机制，保证了数据传输的准确性，是数据采集节点和监控中心之间的桥梁。监控中心负责实现数据的分析、采集节点的存储与报警状态的显示，是用户获取系统监测信息的媒介。
　　 本系统经过实验测试，性能稳定，各项指标满足设计要求。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题研究目的及意义

1.2 课题国内外的发展状况

1.3 课题研究内容概述

第2章 关键技术

2.1 GPRS原理介绍

2.2 ZigBee原理介绍

2.3 射频技术介绍

2.4 传感器原理介绍

第3章 系统总体设计

3.1 系统功能

3.2 系统组成及传输方案设计

3.2.1 系统组成

3.2.2 数据采集器传输方案设计

3.2.3 采集节点数据传输方案设计

3.3 系统工作过程

第4章 系统硬件设计

4.1 主要芯片选型

4.1.1 ZigBee网络射频芯片选型

4.1.2 处理器选型

4.1.3 GPRS传输模块选型．

4.1.4 温湿度传感芯片选型

4.2 无线数据采集节点硬件设计

4.2.1 射频前端硬件设计

4.2.2 温湿度数据采集部分硬件设计

4.2.3 节点电压监测部分硬件设计

4.2.4 电源部分硬件设计

4.3 节点信息收集转发器硬件设计

4.3.1 电源模块

4.3.2 处理器模块

4.3.3 GPRS模块及外围电路

第5章 系统软件设计

5.1 CodeWarrior集成开发环境介绍

5.2 无线数据采集节点软件设计

5.2.1 采集节点网络传输部分软件设计

5.2.2 温湿度数据采集部分软件设计

5.3 节点信息收集转发器软件设计

5.3.1 数据处理部分软件设计

5.3.2 GPRS网络控制部分软件设计

5.3.3 ZigBee网络控制部分软件设计

5.4 监控中心软件设计

5.4.1 监控中心功能模块划分

5.4.2 监控中心软件流程

第6章 森林温湿度监测系统调试

6.1 系统调试

6.2 遇到问题及解决方案

第7章 结束语

参考文献

致谢