基于ZigBee技術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 技術的分布式溫室監控系統結構如圖1 所示。

圖1 基于ZigBee 技術的分布式溫室監控系統結構圖

　　整個系統由無線傳感器、執行機構、溫室控制器、監控計算機以及RS485 總線五大部分組成。溫室中溫度、濕度、光照等各類無線傳感器、執行機構作為ZigBee 網絡中的終端設備（RFD） , 通過ZigBee 無線網絡通道實現與作為ZigBee 網絡中協調器（ FFD） 的控制器進行數據通信。監控計算機負責監控整個溫室群的運行狀況， 具體包括設定控制參數和實現系統實時監測， 通過RS485 總線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， 同時還可實現數據的顯示、編輯、存儲、輸出打印等功能。各溫室的控制器通過RS485總線， 經過RS485 /232 轉換器與監控計算機進行數據交換， 接收監控中心的命令， 并根據需要向中心發送數據。

　　考慮到溫室中環境較為簡單， 采用ZigBee 技術的無線傳感器網絡采用星型網絡配置， 單溫室內由一個控制器（ 主設備）和多個傳感器、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 無線傳感器網絡節點的硬件設計

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

圖2 無線傳感器網絡節點原理框圖

　　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、光照等物理信號進行測試， 并根據上層命令對執行機構進行操作， 實時監控溫室環境信息。