一種基于無線網絡的溫濕度檢測系統技術方案

本發明專利技術屬于無線通信、信息采集與處理技術領域，尤其涉及一種基于無線網絡的溫濕度檢測系統。傳統的溫濕度測量系統一般采用人工值守或有線采集方式，檢測效率較低。有線數據采集存在著布線困難、功耗大、成本高等問題。針對溫室大棚傳統的溫濕度檢測系統存在效率低、功耗大和成本高等問題，這里設計了一種無線溫濕度檢測系統。該系統以SHT11傳感器為溫濕度采集端，可以實現同時對多個溫室大棚的溫濕度進行實時檢測，具有成本低、功耗少和傳輸距離遠等優點，該系統比傳統檢測系統更加實用。為實現大片溫室大棚的溫濕度監測提供了一定的技術支持。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術屬于無線通信、信息采集與處理
，尤其涉及一種基于無線網絡的溫濕度檢測系統。傳統的溫濕度測量系統一般采用人工值守或有線采集方式，檢測效率較低。有線數據采集存在著布線困難、功耗大、成本高等問題。針對溫室大棚傳統的溫濕度檢測系統存在效率低、功耗大和成本高等問題，這里設計了一種無線溫濕度檢測系統。該系統以SHT11傳感器為溫濕度采集端，可以實現同時對多個溫室大棚的溫濕度進行實時檢測，具有成本低、功耗少和傳輸距離遠等優點，該系統比傳統檢測系統更加實用。為實現大片溫室大棚的溫濕度監測提供了一定的技術支持?！緦＠f明】—種基于無線網絡的溫濕度檢測系統
本專利技術屬于無線通信、信息采集與處理
，尤其涉及一種基于無線網絡的溫濕度檢測系統。
技術介紹
近年來，隨著溫室農業的推廣與發展，溫室大棚的種植為人們的生活帶來極大的便利。農作物的生長與大棚中的溫度、濕度、光照度等環境因子有很大的關系。因此，能夠及時準確地檢測溫室大棚的溫濕度具有重要的現實意義。ZigBee技術是一種短距離無線通信技術，是當今的熱點技術之一。ZigBee技術的產生和發展為傳感器的信號無線傳輸提供了一種新的解決方案。ZigBee協議是一種低速短距離傳輸的無線網絡協議，從下到上分別為物理層(PHY)、媒體訪問控制層(MAC)、傳輸層(TL)、網絡層(NWK)、應用層(APL)等。ZigBee網絡的主要特點是低成本、低復雜度、支持大量節點、支持多種網絡拓撲結構，并且整個網絡間通信快速、可靠、安全。ZigBee網絡中的主要設備可分為協調器(Coordinator)、匯聚節點(Router)、傳感器節點(EndDevice)三種角色。在無線傳感網絡中，協調器的主要作用是完成初始信道的選擇，對網絡配置初始化、接受子節點的加入；路由器的主要作用是參與數據的轉發，通過允許別的節點加入來擴展網絡的覆蓋范圍；終端主要負責與路由器建立連接，并將采集到的數據發送給協調點。在路由方面，ZigBee支持可靠性很高的網狀網的路由，適用于范圍很廣的網絡，并支持多播和廣播特性。
技術實現思路
1.所要解決的技術問題 傳統的溫濕度測量系統一般采用人工值守或有線采集方式，檢測效率較低。有線數據采集存在著布線困難、功耗大、成本高等問題。2.技術方案 為了解決以上問題，本專利技術提供了一種基于無線網絡的溫濕度檢測系統，包括:上位機(PC)監控端和下位機ZigBee網絡兩部分。下位機ZigBee網絡系統負責采集溫室大棚內的溫濕度數據，上位機負責顯示溫濕度數據并進行實時監控。下位機ZigBee網絡系統由溫濕度傳感器模塊、路由器模塊和協調器模塊組成。溫濕度傳感器模塊主要負責采集、存儲和上傳溫濕度信息。路由器模塊主要負責轉發溫濕度信息。協調器模塊主要完成溫濕度數據的匯聚。下位機ZigBee網絡系統和上位機之間通過RS-232串口進行通信。當檢測大棚溫濕度信息時，首先通過上位機端監控軟件，設置好波特率和串口號等參數，然后協調器開始組建ZigBee網絡。這時路由器節點和溫濕度傳感器節點開始加入ZigBee網絡。分布在各個大棚內的溫濕度傳感模塊開始采集溫濕度信息，并存儲在Flash中，通過單跳或者多跳的方式發送到上位機，上位機監控端接收到溫濕度信息后，把各個大棚內的溫濕度信息顯示出來。當溫濕度信息異常時，在監控端會有異常提示，以便及時處理。硬件設計 系統的硬件設計包括兩部分:溫濕度傳感器模塊、路由器和協調器模塊 溫濕度傳感器模塊 傳感器采用Sensirion溫濕度傳感器家族中的SHTll傳感器，它是一款超低功耗的高精度溫濕度傳感器，它的溫度采集精度可達0.4°C，濕度采集精度可達3%RH ;溫度測量范圍為_40°C~123.8°C，濕度測量范圍為0%R!Tl00%RH ;可采用的電壓范圍為2.4疒5.5 V ；能耗僅為I UW~30yW。CC2530與SHTll硬件連接如圖1所示。SHTll共有8個引腳，GND、DATA、SCK、VDD,其余4個引腳閑置。為避免信號發生沖突，在DATA與VDD之間接一個上拉電阻。在VDD與GND之間加入一個電容，用以去耦濾波。SHTll應用串行通信直接將數據傳輸至單片機，用CC2530的通用I/O 口 PO的P0_1/P0_0分別與SHTll的串行時鐘線SCK和串行數據線DATA相連接，用于實現通信同步以及數據傳輸。該設計既簡化了傳感器與單片機之間的接口，又提高了系統的穩定性。路由器和協調器模塊 路由器模塊和協調器模塊在硬件結構上是一樣的，它們不參與溫濕度信息的采集。協調器通過RS-232串口和上位機相連。路由器之所以設計RS-232接口，是因為當協調器發生意外損壞的情況時，可以直接用路由器模塊來替代協調器。使得系統更加實用。路由器和協調器的硬件框圖如圖2所示。 軟件設計 系統軟件部分包括溫濕度信息采集和發送部分、溫濕度信息接收和顯示部分。流程圖分別如圖3和圖4所示。溫濕度傳感模塊能耗檢測 測試連接框圖如圖5所示。其中電池組采用兩節1.5 V干電池串聯的方式。測試前首先給協調器模塊和溫濕度傳感器模塊沖電，等系統正常工作后，用示 波器測量電阻兩端的電壓。利用測得的電壓值和電阻值計算得到平均功耗。通過對設計的基于ZigBee技術的無線溫濕度監控系統的數據誤差進行測試，結果表明本系統的濕度誤差可以控制在3%RH以內，溫度誤差可以控制在0.4 °C以采用STC12C5A60S2單片機結合KYL-1020L模塊構成的油田抽油機運行電參數測量的無線數據傳輸系統，已在某油田的一個環境比較惡劣的小區塊試運行，其效果還是比較理想。該系統減輕了上井人員的工作強度，提高了數據采集的效率。通過無線收發系統接收的數據與直接上井采集的數據相比較，收發數據的錯碼率非常低，比較適合在油田推廣應用。3.有益效果 本系統與傳統的溫濕度測量系統比較，克服了傳統溫濕度測量系統中存在的檢測效率低，布線困難功耗大，成本高等難點。從而能夠及時準確地檢測溫室大棚的溫濕度。【專利附圖】【附圖說明】圖1 CC2530與SHTll硬件連接圖 圖2路由器、協調器模塊硬件框圖 圖3溫濕度信息采集和發送流程圖 圖4溫濕度信息接收和顯示流程圖 圖5溫濕度傳感器模塊耗能測試連線框圖【具體實施方式】下面通過實施例來對本專利技術進行詳細說明。實施例1 其工作方式如下: 整個技術核心是ZigBee技術的無線溫濕度檢測系統設計，利用ZigBee技術來達到對溫濕度準確檢測的目的。首先，將所需要的設備準備好，了解ZigBee技術的基本原理，以及其用到的相關設備，硬件模塊和軟件模塊。然后，完成相關模塊的設計。以及ZigBee相關網絡的搭建。最后，采集、存儲和上傳溫濕度信息，轉發溫濕度信息。并且完成溫濕度數據的匯聚。【權利要求】1.一種基于無線網絡的溫濕度檢測系統，包括:上位機(PC)監控端和下位機ZigBee網絡兩部分，下位機ZigBee網絡系統負責采集溫室大棚內的溫濕度數據，上位機負責顯示溫濕度數據并進行實時監控。2.如權利要求1所述的一種基于無線網絡的溫濕度檢測系統，其特征在于:下位機ZigBee網絡系統由溫濕度傳感器模塊、路由器模塊和協調器模塊組成。3.如權利要求本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于無線網絡的溫濕度檢測系統，包括：上位機（PC）監控端和下位機ZigBee?網絡兩部分，下位機ZigBee?網絡系統負責采集溫室大棚內的溫濕度數據，上位機負責顯示溫濕度數據并進行實時監控。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王思璇，徐曉聲，王志鵬，郭坤祺，
申請(專利權)人：鎮江坤泉電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32