基于ZigBee技术冷藏车中的气体检测

摘要

当前，冷链物流迅速发展，对于冷藏车的改进成为提高运输产品质量，提升行业竞争力的重要途径。目前，我国冷藏车仍多为低温保鲜类型，且智能控制性较低。本文主要基于ZigBee技术，并考虑了冷藏环境中的温度、湿度、二氧化碳浓度对运输产品的影响因素，构建新的冷藏车中的智能气体检测系统。该系统主要目的在于降低系统的布线、检查、维修的复杂性，实时、方便、直观、准确的对冷藏车运输环境参数进行检测，在一定程度上弥补了我国当前冷藏车中的需求缺位。
　　本文首先介绍了目前冷藏车的相关研究背景，得出冷藏车在实时检测功能的需求缺位;通过对多种近距离无线通信技术和传感器技术进行了比较，提出结合ZigBee无线通信技术和COZIR传感器，构架了基于ZigBee技术冷藏车中的气体检测系统。本文介绍了ZigBee技术相关知识，简述了ZigBee组网的拓扑类型以及Z-Stack协议的相关知识;并就冷藏车常见运输产品最佳储存环境中的温度、湿度和二氧化碳浓度相关参数进行了汇总，为系统的参数检测提供依据。
　　本文核心之一是利用CC2530芯片构建ZigBee无线数据传输网络，在硬件平台部分介绍了系统功能实现的硬件构架，无线网络节点的硬件设计，CC2530芯片电路以及串口转换电路的设计;为提高传感器测量的准确度，本文研究了测量环境中温度、湿度对二氧化碳测量浓度的影响，对相关影响进行了曲线拟合，发现其中的影响规律，提高了传感器的测量准确度。
　　在软件功能部分介绍了ZigBee技术开发软件平台IAR以及Z-Stack协议，利用Z-Stack中的串口透传功能函数实现了ZigBee无线网络的数据传输，并就功能实现的软件编程代码进行了描述。本文的另一核心是设计了便于冷藏车驾驶员操作的更加直观、方便的上位机，该上位机具有参数信息显示功能、信息提示功能、产品选择功能和数据处理四大功能。在该部分首先是对上位机开发平台进行了简单介绍，而后重点介绍了上位机与ZigBee无线网络之间的串口通信实现功能和其他上位机功能模块的实现。本文针对上位机接收到的原始数据不利于识别，对原始数据进行了处理，将不同参数显示在不同的显示区，方便操作人员读取数据;针对冷藏车运输产品种类多的特点，设计了上位机产品选择模块，该模块充分考虑到人性化操作和特殊需求功能的结合;为方便冷藏车操作人员直接、及时的处理在运输过程中的不良运输环境，本文设计了信息提示功能，当某一检测环境参数与产品标准值相差较大时，会自动提示操作人员进行相关操作。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 课题研究背景及意义

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 课题研究意义

1．2 相关研究现状

1．2．1 ZigBee技术研究现状

1．2．2 冷链物流研究现状

1．2．3 冷藏车研究现状

1．3 本文的组织结构

1．4 本章小结

2 相关技术的基本理论

2．1 几种常见的无线通信方式

2．1．1 Bluetooth技术

2．1．2 红外通信技术

2．1．3 近场通信技术

2．1．4 超宽带通信技术

2．1．5 Wi-Fi技术

2．1．6 ZigBee技术

2．1．7 无线技术的选择

2．2 ZigBee基本理论

2．2．1 ZigBee组网设备

2．2．2 ZigBee网络拓扑结构

2．2．3 ZigBee协议栈

2．3 运输环境对保鲜的影响

2．3．1 运输环境对鲜果菜蔬产品的影响

2．3．2 运输环境对其他产品的影响

2．4 本章小结

3 系统的硬件构架及设计

3．1 整体的硬件构架

3．2 硬件整体的设计

3．3 网络通信节点的设计

3．3．1 CC2530芯片

3．3．2 NDIR传感器

3．3．3 数据的传输

3．4 温、湿度测量条件对CO2气体浓度测量的影响

3．4．1 实验平台

3．4．2 实验流程设计

3．4．3 实验结果与讨论

3．5 本章小结

4 系统软件功能的实现

4．1 系统软件整体设计

4．2 通信网络节点的设计

4．2．1 通信网络从节点的设计

4．2．2 通信网络主节点的设计

4．3 软件开发工具

4．3．1 ZigBee软件开发环境

4．3．2 ZigBee开发协议栈

4．4 ZigBee通信网络的实现

4．4．1 串口透传的实现

4．4．2 通信组网的验证

4．5 本章小结

5 上位机的设计及系统运行结果

5．1 上位机的设计

5．2 串口通信的实现

5．2．1 建立MFC工程

5．2．2 完成串口通信

5．2．3 数据的最终显示

5．3 产品选择的实现

5．3．1 产品种类选择

5．3．2 产品参数设定

5．4 信息提示的实现

5．5 系统性能分析

5．6 本章小结

6 结论

7 展望

参考文献

9 攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢