基于ZigBee技術的分布式溫室監(jiān)控系統(tǒng)的設計

　　1 溫室監(jiān)控系統(tǒng)的構成

　　基于ZigBee 技術的分布式溫室監(jiān)控系統(tǒng)結構如圖1 所示。

圖1 基于ZigBee 技術的分布式溫室監(jiān)控系統(tǒng)結構圖

　　整個系統(tǒng)由無線傳感器、執(zhí)行機構、溫室控制器、監(jiān)控計算機以及RS485 總線五大部分組成。溫室中溫度、濕度、光照等各類無線傳感器、執(zhí)行機構作為ZigBee 網(wǎng)絡中的終端設備（RFD） , 通過ZigBee 無線網(wǎng)絡通道實現(xiàn)與作為ZigBee 網(wǎng)絡中協(xié)調(diào)器（ FFD） 的控制器進行數(shù)據(jù)通信。監(jiān)控計算機負責監(jiān)控整個溫室群的運行狀況， 具體包括設定控制參數(shù)和實現(xiàn)系統(tǒng)實時監(jiān)測， 通過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)計分析任務， 同時還可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示、編輯、存儲、輸出打印等功能。各溫室的控制器通過RS485總線， 經(jīng)過RS485 /232 轉換器與監(jiān)控計算機進行數(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)境較為簡單， 采用ZigBee 技術的無線傳感器網(wǎng)絡采用星型網(wǎng)絡配置， 單溫室內(nèi)由一個控制器（ 主設備）和多個傳感器、執(zhí)行機構設備（ 從設備） 組成。所有的終端設備都只與控制器通信。

　　2 系統(tǒng)硬件設計

　　2.1 無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的硬件設計

　　典型的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點由數(shù)采控制單元、微處理器單元、無線通信單元和供電單元四個主要部分組成。數(shù)采控制單元由傳感器、執(zhí)行機構進行監(jiān)測區(qū)域內(nèi)待測對象的信息采集和控制； 微處理器單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析、處理和存儲等功能； 無線通信單元負責低功耗短距離節(jié)點與控制器間的通信； 供電單元則選取小型化、高容量的電池， 以確保節(jié)點的長壽命和微型化。具體節(jié)點設計原理框圖如圖2 所示。

圖2 無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點原理框圖

　　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)實際需要選擇合適傳感器對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)溫度、濕度、光照等物理信號進行測試， 并根據(jù)上層命令對執(zhí)行機構進行操作， 實時監(jiān)控溫室環(huán)境信息。