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科技交流

                传输速率 250Kbps，完全符合 IEEE802．15．4 协议标准 [41。             储。该软件 I 主 IVC++6．0 编写完成，能够实时动态显示各采
                2.2 传感器节点                                            集节点的温湿度数据，并绘制出变化曲线。采集到的数据按设
                   本系统选用 DHTl  1 温室两用型数字传感器，  该传感器为                  定的格式存储为．txt 文本文档，保存到中心计算机的硬盘上，
                单总线数字信号输出，工作电压 3.3~3.5v，温度测量范围 0--                   便于后续进行温室建模等深入研究。
                500C，精度士 20C，湿度  测量范围 20 ～ 90％ RH，精度土 5％             4 系统测试
                RH。                                                      分别在外置蝴Ⅱ电池供电两种模式下测试系统。在外置电
                   DHT1  1 通过一根数据线与 CC2530 模块相连接，构成采集                源供电时，节点在 1 秒采样 1 次的较高采样频率下一直持续稳
                模块，一次读取结束后，温度和湿度数据 在数据线上按位传输。                        定运行；在两节 AA 电池供电时，节点每 2min 采样 1 次，其余
                2.3 控制节点                                             时间进入休眠，系统能持续运行一周。考虑到温室一般对采样
                   由于气候多变，温室经常由于恶劣天气等原因而不得不关                         频率要求不高，可以将采样间隔设置为 10 分钟甚至更长。若采
                闭窗户，此时室内空气不流通，受温室覆盖材料散热等原因影响，                        用大容量电池，续航能力可以延续至数月甚至几年，以适应某
                室内温度、湿度等重要的环境因子会分布不均，直接影响作物                          些无法提供外置电源的工作环境。
                生长的均匀性，因此有必要采取室内循环通风措施，使室内气                              在持续两周的观察期内，轴流风机启、停控制准确率为
                候均匀、稳定。                                              100％，控制可靠性很高。实验表明该系统工作稳定、可靠，低
                   本系统的控制对象为温室内循环通风用的风机，风机型号                         功耗性能卓越，具有很高的实用性。
                CBF．400 防爆型轴流风机，风量 2880m3 ／ h，功率 0．37kW。             5 结论
                试验温室面积为 1  0”8m2，采用两台这样的风机能很好地满足                         本系统实现了温室环境的无线监测和设备的无线控制。无
                要求。该风机工作电压  220V ／ AC，采用直流继电器驱动，为                    线采集节点可以方便地布置在温室的不同位置，能够有效地获
                提高驱动能力和抗干扰能力，增加了功率放大器和光耦隔离器                          取整个温室的环境信息。与传统的温室有线测量与控制系统相
                件。CC2530 主控板通过一个 I ／ OR  I 脚控制直流继电器，  从              比，简化了布线任务，节省了人力成本。整个系统的成本较传
                而控制风机启、停。                                            统有线系统更低，并且维护和升级都非常方便，为未来温室的
                3 软件设计                                               智能化、无线化提供了一种解决方案。
                3.1 节点程序设计
                3.1.1 网络协议
                   目前常用的短距离无线通信协议有 ZigBee、Bluetooth、                 参考文献
                Wi—Fi、UWB 等，其中 zigBee 以其低功耗、低速率、大网络容                 [1] 周素茵，章云，曾斌．无线通信技术在我国现代温室中  的
                量、动态组网、高安全性等特点成为无线传感器网络的最佳选择。                        应用综述明．传感器与微系统，2011，30(12)：14—17．
                ZigBee 定义了网络层和应用层规范，物理层和介质访问控制层                      [2] 李贯峰，陈冬梅．基于 ZigBee 技术的农田监测系统 设计 [J]
                (MAC) 基于 IEEE802．1 5．4 协议标准。                         ．农机化研究，2013(11)：107—110．
                   ZigBee 网络有三种拓扑形式：星型、树型、网状。星型网                     [3]Jason  Hill，Mike  Horton，Ralph  Kling，et  a1．
                络和树型网络不能改变网络拓扑，适合于不需要移动的场合。                          The  platforms  enabling  wireless  sensor  networks[J]．
                网状网络中节点能自由地与周围的节点通信，网络拓扑可动态                          Communications of the ACM，2004，47(6)：4 1—46．
                调整，能够满足高移动性的要求，而且网络扩展十分方便。本                          [4] 陈树成，杨志勇，王建佳．基于 MsP430 和 cc2530 的  温度
                系统网络规模虽然不大，但为方便移动和后期扩展，采用网状                          大棚数据采集系统设计 [J]．电子设计工程， 2014，22(5)：
                网络拓扑结构。                                              168—172．
                3.1.2 程序结构                                           [5] 刘彤，谢永超，汪科．ARM 和 ZigBee 酐 J 远程温湿度 监控
                   节点的程序基于 TI 公司的 Z-Stack 协议栈，它引入了操作                 系统设计 [J]．单片机与嵌入式系统应用，  2012(9)：49—52
                系统抽象层 0SAL(Operating  System  Abstraction  Layer) 机  ．
                制来处理多任务。OSAL 按优先级从高到低的顺序轮询物理层、                       [6] 周长吉．现代温室工程 ( 第二版 )[M】．  北京：化学工业
                MAC 层、网络层、应用层是否有任务要执行。若有高优先级任务，                      出版社，2010：110．114．
                立即跳转进入该任务处理子程序，处理结束后再次从最高优先                          [7] 高守玮，吴灿阳．ZigBee 技术实践教程【M]． 北京：北京
                级开始新一轮查询；若查询结束发现没有任务要执行，系统会                          航空航天大学出版社，2009：57—235．
                转入休眠，以节约能量。                                          [8]Shahin  Farahani．ZigBee  wireless  networks  and
                   本系统采用的 Z．Stack 版本为 ZStack．CC2530  —2.3.0-         transceivers[M]．Amsterdam；Boston：Newnes ／
                1.4.0，在采集节点程序中添加了一个 SEND DATA EVENT 任务，              Elsevier,c2008：22—57．
                用于执行传感器采集和数据发送功能：在中心节点程序中添加                          [9] 钟永锋，刘永俊．ZigBee 无线传感器网络 [M]．  北京：北
                了一个 SEND CMD EVENT 任务，用于发送控制命令，控制节点中                 京邮电大学出版社，2011：1．7．
                添加相应的命令接收与解析程序。                                      [10]刘石磊，李宝刚．基于CC2530的温室智能监控 系统设计[J]
                3.2 上位机软件设计                                          ．机械制造与自动化，2014，43(6)：87．
                   传感器采集到的数据上传到上位机，上位机进行处理、存


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