基于ZigBee技術(shù)的分布式溫室監控系統的設計

　　1 溫室監控系統的構成

　　基于ZigBee 技術(shù)的分布式溫室監控系統結構如圖1 所示。

圖1 基于ZigBee 技術(shù)的分布式溫室監控系統結構圖

　　整個(gè)系統由無(wú)線(xiàn)傳感器、執行機構、溫室控制器、監控計算機以及RS485 總線(xiàn)五大部分組成。溫室中溫度、濕度、光照等各類(lèi)無(wú)線(xiàn)傳感器、執行機構作為ZigBee 網(wǎng)絡(luò )中的終端設備（RFD） , 通過(guò)ZigBee 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通道實(shí)現與作為ZigBee 網(wǎng)絡(luò )中協(xié)調器（ FFD） 的控制器進(jìn)行數據通信。監控計算機負責監控整個(gè)溫室群的運行狀況， 具體包括設定控制參數和實(shí)現系統實(shí)時(shí)監測， 通過(guò)RS485 總線(xiàn)接收具體溫室控制器傳送的歷史數據，完成數據管理、歷史資料統計分析任務(wù)， 同時(shí)還可實(shí)現數據的顯示、編輯、存儲、輸出打印等功能。各溫室的控制器通過(guò)RS485總線(xiàn)， 經(jīng)過(guò)RS485 /232 轉換器與監控計算機進(jìn)行數據交換， 接收監控中心的命令， 并根據需要向中心發(fā)送數據。

　　考慮到溫室中環(huán)境較為簡(jiǎn)單， 采用ZigBee 技術(shù)的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )采用星型網(wǎng)絡(luò )配置， 單溫室內由一個(gè)控制器（ 主設備）和多個(gè)傳感器、執行機構設備（ 從設備） 組成。所有的終端設備都只與控制器通信。

　　2 系統硬件設計

　　2.1 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的硬件設計

　　典型的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)由數采控制單元、微處理器單元、無(wú)線(xiàn)通信單元和供電單元四個(gè)主要部分組成。數采控制單元由傳感器、執行機構進(jìn)行監測區域內待測對象的信息采集和控制； 微處理器單元實(shí)現數據的分析、處理和存儲等功能； 無(wú)線(xiàn)通信單元負責低功耗短距離節點(diǎn)與控制器間的通信； 供電單元則選取小型化、高容量的電池， 以確保節點(diǎn)的長(cháng)壽命和微型化。具體節點(diǎn)設計原理框圖如圖2 所示。

圖2 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)原理框圖

　　數采控制單元主要由傳感器、調理電路， 控制電路組成， 根據實(shí)際需要選擇合適傳感器對監測區域內溫度、濕度、光照等物理信號進(jìn)行測試， 并根據上層命令對執行機構進(jìn)行操作， 實(shí)時(shí)監控溫室環(huán)境信息。