基于ZigBee的溫度監控系統

摘要：為了解決惡劣環(huán)境下的線(xiàn)路布置不便及其維護困難等問(wèn)題，給出了一種基于ZigBee的無(wú)線(xiàn)溫度監控系統的設計方法。該系統采用Remo DAQ-8000作為溫度傳感和控制平臺，ZigBee無(wú)線(xiàn)通信為無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )。通過(guò)5組基于ZigBee的溫度監控實(shí)驗，獲得了第一手資料，從而實(shí)現了無(wú)線(xiàn)監控；同時(shí)，該系統可在局域網(wǎng)內，采用C／S和B／S兩種方式進(jìn)行控制和查詢(xún)。實(shí)驗表明，采用ZigBee無(wú)線(xiàn)通信代替傳統的有線(xiàn)通信，可在過(guò)程控制領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。
關(guān)鍵詞：ZigBee；RemoDAQ-8000；無(wú)線(xiàn)監控；C／S；B／S

0 引言
傳統溫度控制系統通常需要進(jìn)行人工實(shí)時(shí)測量，或者從監控室鋪設電線(xiàn)到現場(chǎng)進(jìn)行監控，這樣不僅費時(shí)費力，而且存在電線(xiàn)易腐蝕以及維護不便等困難。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )(wireless sensor network，WSN)是一種由傳感器節點(diǎn)構成的網(wǎng)絡(luò )，能夠實(shí)時(shí)檢測、感知和采集節點(diǎn)部署區的觀(guān)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象)，并將這些信息處理后，以無(wú)線(xiàn)方式發(fā)送出去，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )最終發(fā)送給觀(guān)察者。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )在軍事偵查、環(huán)境監測、工業(yè)生產(chǎn)控制、智能家居、醫療護理以及商業(yè)等領(lǐng)域有著(zhù)非常廣闊的發(fā)展前景。
ZigBee是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，完整的協(xié)議棧只有32 KB，可以嵌入各種設備之中，同時(shí)支持地理定位功能。以上功能決定了ZigBee技術(shù)非常適合于應用在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中。
本文設計了一種基于ZigBee的無(wú)線(xiàn)溫度監控系統。該系統采用RemoDAQ-8000過(guò)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終端節點(diǎn)通過(guò)RS232串口與過(guò)程控制平臺相連接，以將采集的溫度數據經(jīng)無(wú)線(xiàn)方式傳給CC2530協(xié)調器節點(diǎn)。協(xié)調器節點(diǎn)通過(guò)RS232串口與PC機相連，在PC機上顯示當前的溫度數據和實(shí)時(shí)曲線(xiàn)，并將數據存儲到后臺數據庫服務(wù)器中，以便在局域網(wǎng)內通過(guò)瀏覽網(wǎng)頁(yè)的方式查看溫度數據，從而為相關(guān)人員的決策提供理論依據(例如調整溫度)。

1 系統總體設計
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、低數據速率、低成本等特點(diǎn)。ZigBee支持全球統一無(wú)需申請的2．4 GHz頻段，具有三種拓撲結構——星形、樹(shù)形、網(wǎng)狀形，每種拓撲結構都有各自的特點(diǎn)，用戶(hù)可按需求進(jìn)行選擇。
整個(gè)無(wú)線(xiàn)溫度監控系統包括CC2530測溫終端、CC2530協(xié)調器節點(diǎn)、顯示終端以及網(wǎng)站服務(wù)器。CC2530可以實(shí)時(shí)采集測溫終端RemoDAQ-8000實(shí)驗平臺的溫度數據，并將溫度數據無(wú)線(xiàn)發(fā)送給CC2530協(xié)調器節點(diǎn)。協(xié)調器節點(diǎn)通過(guò)串口與上位機進(jìn)行通信，同時(shí)在上位機中進(jìn)行相關(guān)數據處理，并將處理后的數據存儲在后臺服務(wù)器中。這樣，用戶(hù)就可通過(guò)局域網(wǎng)上位機(B／S)進(jìn)行查詢(xún)和控制，或通過(guò)局域網(wǎng)網(wǎng)頁(yè)瀏覽(C／S)進(jìn)行查詢(xún)，其系統結構如圖1所示。