基于ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的智能倉儲節點(diǎn)設計

摘要：針對傳統倉儲管理自動(dòng)化程度不高、人工依賴(lài)性等問(wèn)題，提出一種基于ZigBee技術(shù)的智能倉儲管理。文章給出了協(xié)調器節點(diǎn)及終端節點(diǎn)的硬件框圖及主要軟件運行流程，并對節點(diǎn)的能耗進(jìn)行分析，實(shí)現對倉儲溫度、濕度等環(huán)境參數進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳輸和實(shí)時(shí)監測的設計。
關(guān)鍵詞：智能倉儲；Z_Stack；CC2530；能耗

0 引言
隨著(zhù)現代物流業(yè)和供應鏈管理理念的不斷發(fā)展，倉儲管理在物流管理中的重要性日益提高，倉儲管理己成為物流管理的核心部分和關(guān)鍵環(huán)節。目前我國倉儲管理存在自動(dòng)化程度不高、人工依賴(lài)性強等諸多問(wèn)題，降低了倉儲管理的效率。本文設計了一種基于ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的智能倉儲系統，在原有倉儲系統的基礎上引入ZigBee技術(shù)，利用無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)能耗低、網(wǎng)絡(luò )容量大、成本低的特點(diǎn)，在倉儲區域內讓其自組織構成智能測控網(wǎng)絡(luò )。這樣能夠有效地解決傳統倉儲存在的各種問(wèn)題，同時(shí)還能夠對溫度、濕度等環(huán)境參數進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，從而構建了智能化的倉儲環(huán)境監測系統。

1 系統方案設計
為了保證系統的可靠運行，必須選擇合適的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。由于本倉儲系統節點(diǎn)有限，節點(diǎn)位置較為固定，因而采用了節點(diǎn)易于擴充、尋找路徑比較方便的樹(shù)型結構。樹(shù)型結構由網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器、路由器、終端設備組成，其中網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器通過(guò)串口與PC機相連，主要負責網(wǎng)絡(luò )的建立、發(fā)送PC機的指令和接收節點(diǎn)的數據，并將接收的數據發(fā)送給PC機。路由節點(diǎn)作為一種中介使協(xié)調器與終端設備通信，實(shí)現路由通信功能，同時(shí)也可以采集數據。終端設備完成對數據的控制和數據的采集，包括溫度、濕度、空氣成分等數據。

2 節點(diǎn)硬件設計
傳感器節點(diǎn)是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的基本單元，它負責傳感和信息預處理，響應監控主機的指令發(fā)送數據等。傳感器節點(diǎn)由傳感器、處理器、無(wú)線(xiàn)通信和能量供應等模塊組成，其結構如圖1所示。

CC2530是TI公司生產(chǎn)的一款基于具有SOC(片上系統)，支持IEEE802．15．4、ZigBee、ZigBee PRO標準，芯片集成了2．4GHz直接序列擴頻RF收發(fā)器、工業(yè)級增強型8051微處理器、高達256kB閃存、8kBRAM、8通道12位ADC，2個(gè)USART接口，21個(gè)通用接口GPIO等，4種供電模式，具有較高的無(wú)線(xiàn)接收靈敏度和抗干擾性能，傳輸距離大于75m，最高傳輸速率250kbps。
傳感器模塊主要包括溫度傳感器和濕度傳感器。溫度傳感器采用CC2530上的模擬溫度傳感器，使能時(shí)電流消耗(不包括ADC電流)為0．5 mA，溫度系數為4．5／10℃，壓力系數為1／0．1V。濕度傳感器采用瑞士Sensirion公司推出的SHT75，默認的濕度測量分辨率為12bit，工作的最低電壓為2．4V，濕度的量程范圍0～100％RH，溫度的量程范圍為一40～123．8℃。

3 節點(diǎn)軟件設計
節點(diǎn)的軟件以TI公司推出的ZigBee協(xié)議棧Z_Stack為基礎，通過(guò)添加傳感器采集函數和應用層函數完成。Z_stack可實(shí)現絕大部分代碼公用，大大增加了項目的通用性和易移植性。Z-Stack協(xié)議棧是以簡(jiǎn)單的任務(wù)輪詢(xún)形式運行的，該協(xié)議棧的主循環(huán)結構如下：