基于ZigBee的溫度監(jiān)控系統(tǒng)

摘要：為了解決惡劣環(huán)境下的線路布置不便及其維護困難等問題，給出了一種基于ZigBee的無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方法。該系統(tǒng)采用Remo DAQ-8000作為溫度傳感和控制平臺，ZigBee無線通信為無線通信網(wǎng)絡(luò)。通過5組基于ZigBee的溫度監(jiān)控實驗，獲得了第一手資料，從而實現(xiàn)了無線監(jiān)控；同時，該系統(tǒng)可在局域網(wǎng)內(nèi)，采用C／S和B／S兩種方式進行控制和查詢。實驗表明，采用ZigBee無線通信代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線通信，可在過程控制領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。
關(guān)鍵詞：ZigBee；RemoDAQ-8000；無線監(jiān)控；C／S；B／S

0 引言
傳統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)通常需要進行人工實時測量，或者從監(jiān)控室鋪設(shè)電線到現(xiàn)場進行監(jiān)控，這樣不僅費時費力，而且存在電線易腐蝕以及維護不便等困難。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor network，WSN)是一種由傳感器節(jié)點構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崟r檢測、感知和采集節(jié)點部署區(qū)的觀察者感興趣的感知對象的各種信息(如光照強度、溫度、濕度、噪聲和有害氣體濃度等物理現(xiàn)象)，并將這些信息處理后，以無線方式發(fā)送出去，通過無線網(wǎng)絡(luò)最終發(fā)送給觀察者。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事偵查、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)生產(chǎn)控制、智能家居、醫(yī)療護理以及商業(yè)等領(lǐng)域有著非常廣闊的發(fā)展前景。
ZigBee是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)，完整的協(xié)議棧只有32 KB，可以嵌入各種設(shè)備之中，同時支持地理定位功能。以上功能決定了ZigBee技術(shù)非常適合于應(yīng)用在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。
本文設(shè)計了一種基于ZigBee的無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用RemoDAQ-8000過程控制平臺為溫度控制平臺，該平臺外接pt-100溫度傳感器，CC2530終端節(jié)點通過RS232串口與過程控制平臺相連接，以將采集的溫度數(shù)據(jù)經(jīng)無線方式傳給CC2530協(xié)調(diào)器節(jié)點。協(xié)調(diào)器節(jié)點通過RS232串口與PC機相連，在PC機上顯示當前的溫度數(shù)據(jù)和實時曲線，并將數(shù)據(jù)存儲到后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，以便在局域網(wǎng)內(nèi)通過瀏覽網(wǎng)頁的方式查看溫度數(shù)據(jù)，從而為相關(guān)人員的決策提供理論依據(jù)(例如調(diào)整溫度)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計
ZigBee是基于IEEE 802．15_4標準的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，具有近距離、低功耗、低成本、低數(shù)據(jù)速率、低成本等特點。ZigBee支持全球統(tǒng)一無需申請的2．4 GHz頻段，具有三種拓撲結(jié)構(gòu)——星形、樹形、網(wǎng)狀形，每種拓撲結(jié)構(gòu)都有各自的特點，用戶可按需求進行選擇。
整個無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)包括CC2530測溫終端、CC2530協(xié)調(diào)器節(jié)點、顯示終端以及網(wǎng)站服務(wù)器。CC2530可以實時采集測溫終端RemoDAQ-8000實驗平臺的溫度數(shù)據(jù)，并將溫度數(shù)據(jù)無線發(fā)送給CC2530協(xié)調(diào)器節(jié)點。協(xié)調(diào)器節(jié)點通過串口與上位機進行通信，同時在上位機中進行相關(guān)數(shù)據(jù)處理，并將處理后的數(shù)據(jù)存儲在后臺服務(wù)器中。這樣，用戶就可通過局域網(wǎng)上位機(B／S)進行查詢和控制，或通過局域網(wǎng)網(wǎng)頁瀏覽(C／S)進行查詢，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。