无线传感器网络的粮仓温湿度监控系统
目录
第1章引言 4
1.1研究背景及意义 4
1.2粮仓温湿度监控系统的构造与实现功能 5
1.3论文的章节内容与安排 6
第2章ZigBee技术协议标准 7
2.1 ZigBee协议栈标准和原理 7
2.3 ZigBee无线传感器网络 8
第3章系统的硬件分析 11
3.1无线传感器CC2530 11
3.2无线传感器节点能耗 11
3. 3无线传感器路由的能耗 12
第4章监控系统的硬件设计 13
4.1监控系统的整体设计方案 13
4.2无线传感器网络监控系统的节点设计 14
4.3监控软件设定 16
第5章结论 18
参考文献 19
致谢 20
第1章引言
1.1研究背景及意义
粮食的安全储藏关系到国家的长治久安。新中国成立后，长久以来，由于科技水平和经济能力较低，我国几大粮仓储藏粮食的环境十分恶劣，并且粮食的管理手段也非常落后。虽然有些部分地区的粮食储藏情况较为不错，但是凭借人工管理手段效率仍然较为低下。粮食堆积过高导致内部产生的热量很难慢向外传递，如果粮仓管理人员不及时巡视处理，不断地进行翻晒、换气、通风，经常会出现霉变、臭烂、鼠虫啃噬的情况。这种管理方式不仅耗费大量的人力和物力，而且不能从根本上解决粮食储藏的管理问题。
文中所采取的系统将与微处理器嵌入式系统相结合，构造出星形式分布的监控网络和系统，从而粮仓温湿度可以实现实时、无线、远距离的监控。
目前数据采集与信息传输的流行趋势是利用单片机控制无线传感器达到无线化和网络化。近年来随着经济技术 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
的飞速发展，无线传感器不仅仅应用到了网络通信，工业控制，导航定位，信息组网以及智慧交通等各个方面，而且也悄悄走入了家庭生活中。并且在数据采集、处理计算和信息传输上，无线技术的能耗低、方便快捷的特点也具有无可比拟的优势。
总的来说，无线传感器的技术特征为：
1．硬件资源有限
这主要是因为节点本身造价、外部大小和能耗等多方面成分的限定。
2．网络的动态性较强
节点能够随处移动，拓扑以及构造也可以跟着须要而改变。
3． 自组织网络
每个节点开启后就能够主动地构成一个独立、自由的网络。
4．电源容量有限
由电池对节点供电，一般及经过一段时间就要跟换一次电池。
5．多跳路由
网络中节点之间的通讯的长度有所限定，部分的节点可以充当路由的功能使用。
6．节点数量众多，分布密集
在大型场合，传感器的运维工作非常艰难尤其是运维过程中危险洗漱比较高，因此必需具有较高稳定特性和一定的容错特性。
对于大型粮仓的管理，粮仓内粮食内部的粮食温度、湿度以及粮仓内环境温度、湿度是粮仓内需要控制的重大指标，这对粮食的储存具有十分重要的作用。在传统的粮仓温湿度监控的系统中，我国大部分地区采用的是传感器节点、有线通信网络、微处理控制器以及上位机监控室等部分组成的。
到当前为止，粮仓粮食的温度、湿度监测控制系统比较多的采用的是有线的通讯网络和直接通讯下的供电布局。由于使用的是有线传感器网络系统，因此由于布线的干扰使得粮仓温湿度监控系统很难布设，经常出现故障且网络纵横难以实现维护。同时电线的引入会存在由电缆线引入雷击所造成财产损失的情况，并且也会存在粮食出入仓库机械扯碰以及鼠虫啃噬所造成线路损坏的隐患。
使用文章中给出的系统，大大根除了传统的粮仓中温度、湿度系统所潜在的隐患与缺陷。由于电缆线的大大减少，以及通过电池供电，使得整个监控系统更加简洁多变并且方便维护。
1.2粮仓温湿度监控系统的构造与实现功能
对于用来在粮仓现场内实现粮食温度、湿度环境数据信号采集的测量检测节点，选用了射频芯片是CC2530，微控制器选择的是MSP430，温度、湿度传感器使用的是SHT11，他们共同组成了粮仓内的测量节点。
PC上的Labview主要用于ZigBee无线数据传输及实时上传采集并且可以仿真和模拟粮仓内部环境温湿度。
ZigBee无线传感器网络的节点能耗很低、总体成本不高以及有较强的组网等优点。因为其射频传感器相对于有线的存在着无可比拟的优势，本文顺应时代的发展趋势提出了基于ZigBee的无线传感器网络的粮仓环境检测系统。
系统中数据的采集部分通过ADC采集环境中的温度以及湿度数据信息；处理部分主要为单片机，它主要控制传感器的工作以及处理采集来的数据；ZigBee部分主要工作为把采集得到数据通过无线的形式互相传达到网关。
在实际的大型粮仓中，我们需要设置多个测量点，这样测量才会更加准确。测量检测节点采集得到数据通过无线的形式互相传达到网关。。然后再利用串口通信的方式将将所得到的的结果送入PC监控中处理。管理运维人员可以通过上位机中所监控的信息得知各个测量节点出的温湿度情况。
1.3论文的章节内容与安排
本文研究了成本较低的基于ZigBee无线协议应用于粮仓温度、湿度监测控制的系统，并完成其大部分硬件电路。
本论文的主要的结构按如下安排：
第1章作为引言部分。总体讲述了目前文章中讲述技术的大体研究状态，讲述了本文所从事的研究的目的及背景以及本论文中的大概工作。
第2章为ZigBee技术协议标准。简单地介绍了基本通讯协议，讲述了其主要功能。末尾，简明地对系统所用器件安置分布拓扑及不同类型节点的作用作了说明。
第3章分析监控系统的硬件能耗，给出了系统节点部分和路由环节两个部分的能耗情况。
第4章为讲述了粮仓内监测控制系统的平台的建设与测试。简单地讲述了论文中的硬件设计部分与系统的总体工作流程。
第3章系统的硬件分析
3.1无线传感器CC2530
CC2530芯片是一个真正的用于ZigBee和RF4CE应用的片上系统（SOC）解决方案。它总原料的造价十分低，而且还能创建坚固的网络节点。CC2530内拥有业内领先的RF收发器、增强功能的8051微控制器、8千字节的静态存储等。因为CC2530拥有多种运行的模式，所以CC2530对于一些超低的能耗的系统十分实用。并且不同的工作模式间的切换的时间十分短，这再一次保证其低功率的能耗。
第1章引言 4
1.1研究背景及意义 4
1.2粮仓温湿度监控系统的构造与实现功能 5
1.3论文的章节内容与安排 6
第2章ZigBee技术协议标准 7
2.1 ZigBee协议栈标准和原理 7
2.3 ZigBee无线传感器网络 8
第3章系统的硬件分析 11
3.1无线传感器CC2530 11
3.2无线传感器节点能耗 11
3. 3无线传感器路由的能耗 12
第4章监控系统的硬件设计 13
4.1监控系统的整体设计方案 13
4.2无线传感器网络监控系统的节点设计 14
4.3监控软件设定 16
第5章结论 18
参考文献 19
致谢 20
第1章引言
1.1研究背景及意义
粮食的安全储藏关系到国家的长治久安。新中国成立后，长久以来，由于科技水平和经济能力较低，我国几大粮仓储藏粮食的环境十分恶劣，并且粮食的管理手段也非常落后。虽然有些部分地区的粮食储藏情况较为不错，但是凭借人工管理手段效率仍然较为低下。粮食堆积过高导致内部产生的热量很难慢向外传递，如果粮仓管理人员不及时巡视处理，不断地进行翻晒、换气、通风，经常会出现霉变、臭烂、鼠虫啃噬的情况。这种管理方式不仅耗费大量的人力和物力，而且不能从根本上解决粮食储藏的管理问题。
文中所采取的系统将与微处理器嵌入式系统相结合，构造出星形式分布的监控网络和系统，从而粮仓温湿度可以实现实时、无线、远距离的监控。
目前数据采集与信息传输的流行趋势是利用单片机控制无线传感器达到无线化和网络化。近年来随着经济技术 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
的飞速发展，无线传感器不仅仅应用到了网络通信，工业控制，导航定位，信息组网以及智慧交通等各个方面，而且也悄悄走入了家庭生活中。并且在数据采集、处理计算和信息传输上，无线技术的能耗低、方便快捷的特点也具有无可比拟的优势。
总的来说，无线传感器的技术特征为：
1．硬件资源有限
这主要是因为节点本身造价、外部大小和能耗等多方面成分的限定。
2．网络的动态性较强
节点能够随处移动，拓扑以及构造也可以跟着须要而改变。
3． 自组织网络
每个节点开启后就能够主动地构成一个独立、自由的网络。
4．电源容量有限
由电池对节点供电，一般及经过一段时间就要跟换一次电池。
5．多跳路由
网络中节点之间的通讯的长度有所限定，部分的节点可以充当路由的功能使用。
6．节点数量众多，分布密集
在大型场合，传感器的运维工作非常艰难尤其是运维过程中危险洗漱比较高，因此必需具有较高稳定特性和一定的容错特性。
对于大型粮仓的管理，粮仓内粮食内部的粮食温度、湿度以及粮仓内环境温度、湿度是粮仓内需要控制的重大指标，这对粮食的储存具有十分重要的作用。在传统的粮仓温湿度监控的系统中，我国大部分地区采用的是传感器节点、有线通信网络、微处理控制器以及上位机监控室等部分组成的。
到当前为止，粮仓粮食的温度、湿度监测控制系统比较多的采用的是有线的通讯网络和直接通讯下的供电布局。由于使用的是有线传感器网络系统，因此由于布线的干扰使得粮仓温湿度监控系统很难布设，经常出现故障且网络纵横难以实现维护。同时电线的引入会存在由电缆线引入雷击所造成财产损失的情况，并且也会存在粮食出入仓库机械扯碰以及鼠虫啃噬所造成线路损坏的隐患。
使用文章中给出的系统，大大根除了传统的粮仓中温度、湿度系统所潜在的隐患与缺陷。由于电缆线的大大减少，以及通过电池供电，使得整个监控系统更加简洁多变并且方便维护。
1.2粮仓温湿度监控系统的构造与实现功能
对于用来在粮仓现场内实现粮食温度、湿度环境数据信号采集的测量检测节点，选用了射频芯片是CC2530，微控制器选择的是MSP430，温度、湿度传感器使用的是SHT11，他们共同组成了粮仓内的测量节点。
PC上的Labview主要用于ZigBee无线数据传输及实时上传采集并且可以仿真和模拟粮仓内部环境温湿度。
ZigBee无线传感器网络的节点能耗很低、总体成本不高以及有较强的组网等优点。因为其射频传感器相对于有线的存在着无可比拟的优势，本文顺应时代的发展趋势提出了基于ZigBee的无线传感器网络的粮仓环境检测系统。
系统中数据的采集部分通过ADC采集环境中的温度以及湿度数据信息；处理部分主要为单片机，它主要控制传感器的工作以及处理采集来的数据；ZigBee部分主要工作为把采集得到数据通过无线的形式互相传达到网关。
在实际的大型粮仓中，我们需要设置多个测量点，这样测量才会更加准确。测量检测节点采集得到数据通过无线的形式互相传达到网关。。然后再利用串口通信的方式将将所得到的的结果送入PC监控中处理。管理运维人员可以通过上位机中所监控的信息得知各个测量节点出的温湿度情况。
1.3论文的章节内容与安排
本文研究了成本较低的基于ZigBee无线协议应用于粮仓温度、湿度监测控制的系统，并完成其大部分硬件电路。
本论文的主要的结构按如下安排：
第1章作为引言部分。总体讲述了目前文章中讲述技术的大体研究状态，讲述了本文所从事的研究的目的及背景以及本论文中的大概工作。
第2章为ZigBee技术协议标准。简单地介绍了基本通讯协议，讲述了其主要功能。末尾，简明地对系统所用器件安置分布拓扑及不同类型节点的作用作了说明。
第3章分析监控系统的硬件能耗，给出了系统节点部分和路由环节两个部分的能耗情况。
第4章为讲述了粮仓内监测控制系统的平台的建设与测试。简单地讲述了论文中的硬件设计部分与系统的总体工作流程。
第3章系统的硬件分析
3.1无线传感器CC2530
CC2530芯片是一个真正的用于ZigBee和RF4CE应用的片上系统（SOC）解决方案。它总原料的造价十分低，而且还能创建坚固的网络节点。CC2530内拥有业内领先的RF收发器、增强功能的8051微控制器、8千字节的静态存储等。因为CC2530拥有多种运行的模式，所以CC2530对于一些超低的能耗的系统十分实用。并且不同的工作模式间的切换的时间十分短，这再一次保证其低功率的能耗。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/2136.html
