基于zigbee的无线环境监测系统.

基于 ZigBee 的图书馆环境监控系统设计杨勇;周雪琴【摘要】图书馆中温度、湿度和光强等环境指标对图书保护有重要影响，因此研究灵敏、准确、高效的图书馆环境监控系统显得尤为重要。

为了克服传统图书馆环境监控系统的布线麻烦、设备可移动性不强、精度差等缺点，提出了一种基于ZigBee 无线通讯技术的环境监控系统，可以检测采集环境条件中的温度、湿度和光强度等参数，通过无线传输由网关节点进行收集，并且发送到 PC机，由上位机监控软件对网络采集的数据统一管理和分析。

分析了 ZigBee 无线监控系统的组成及其特点和功能，从软硬件两方面设计了系统中的各个节点，完成 ZigBee 网络协调器节点、ZigBee 路由节点和 ZigBee 传感器节点的设计。

系统在 ZigBee2004协议栈基础上，通过对协议栈应用层添加和修改程序来实现系统功能的。

下位机软件设计主要分为网络协调器程序、传感器节点程序和路由节点程序及上位机程序。

%The environmental conditions in the museum such as temperature,humidity and light intensity have an important impact on the preservation of cultural relics.So it is very important to research a sensitive,accurate and efficient environmental monitoring system for the museum.The environmental monitoring and control system,based on ZigBee wireless communication technology,is presented to detect the acquisition parameters such as temperature,humidity and light intensity which collected by the gateway nodes,and sent to the PC for management and analysis of the data from the network unified, which overcomes the shortcomings of poor wiring, mobility and precision. The composition,characteristics and functions of the system are analyzed andeach node in the system is designed in two aspects of hardware and software to complete design for ZigBee network coordinator node, ZigBee routing node and ZigBee sensor node.Based on 2004 ZigBee protocol stack,the system function is realized by adding the application layer protocol stacks and modifying the program.The PC software design of this system mainly consists of the network coordinator,sensor nodes and routing node and PC application program.【期刊名称】《微处理机》【年(卷),期】2016(037)001【总页数】4页(P24-27)【关键词】环境监控;图书馆;无线网络,终端节点;网络协调器;监控【作者】杨勇;周雪琴【作者单位】湖北省襄阳职业技术学院，襄阳 441050;湖北省地质局第八地质大队，襄阳 432000【正文语种】中文【中图分类】TN99图书馆是各种书籍、古书、学术资料收藏、保护、研究、展示和宣传的机构。

基于ZigBee的环境监测系统设计文章介绍了ZigBee技术的特点及在环境监测中的应用，提出并设计了一种基于Zigbee技术的环境监测系统，详细介绍了该系统的软件和硬件设计方案。

希望能够通过文章的介绍与分析，能够给相关工作人员带来一定启示，仅供参考。

标签：ZigBee；PM2.5；环境监测引言当前经济的迅速发展及工业化的迅速推进带来了工业废气和温室气体排放量的急剧增加，导致环境的进一步恶化和全球温度上升，尤其是我国北方进入冬季供暖期后，部分地区雾霾严重，较差的空气质量影响了人们的生活、工作，不利于社会的可持续发展。

人们迫切需要对大气环境开展监测和预报，以便合理的安排工作和出行，采取更广泛、有效的措施控制污染。

因此，建立大气环境的监测系统至关重要。

随着嵌入式技术及传感器技术的进步，无线传感器网络已经深入到人类生活的各个方面。

Zigbee技术作为短距离无线通信技术的代表之一，具有低功耗、短时延、组网灵活、自愈力强等诸多特点，可以广泛应用于低速无线传感网络中。

基于上述原因，文章提出了无线传感网络大气环境监测系统的设计方案。

本方案在特定区域中建立ZigBee无线网络，通过终端节点采集温度、湿度，PM2.5和有毒有害气体等数据信息，并将传感器信息由协调器传给嵌入式网关，网关处理后，将直观的信息显示在QT界面、PC机串口，并以信息的形式发动到手机终端，同时实现与外部Internet网络的通信。

1 硬件电路设计及应用1.1 系统总体结构设计该系统主要分为三大模块：无线通信采集模块、网关节点模块和信息传输模块，无线通信采集模块主要实现大气监测区域的无线网络的组建、传感器采集节点的控制和数据信息在网络间的传送，其中传感器采集节点用来采集二氧化碳、一氧化碳、PM2.5、温度、湿度等大气环境信息，系统使用基于ZigBee协议的CC2530芯片进行传感器节点控制。

网关节点模块主要实现无线传感器网络采集来的信息处理，主要功能体现在两个方面：（1）采集信息再通过GPRS模块进行转发时的协议数据帧的转换；（2）网络服务器的搭建。

基于 ZigBee技术的室内环境监测系统设计摘要：基于ZigBee技术的室内环境监测系统设计。

它有三大部分组成，所有的数据的传输都在ZigBee搭建的无线传感网络工作。

ZigBee模块A用来发送数据，ZigBee模块B用来接受数据，上位机用来显示数据。

温湿度传感器和stm32单片机用来采集数据发送给ZigBee模块A。

同时用IAR软件编写和编译ZigBee的程序，保证数据的传输。

应用于对信息传递的大小的要求很低，对功耗的需求也比较低的场合。

关键词：Zigbee技术；环境监测；无线传感器引言：随着科技的发展、社会的进步，当今对无线技术需求日益增长，从而孕育出了无线传感网络(Wireless Sensor Network，简称WSN)。

无线通信技术WiFi、蓝牙已经被人们熟知，由于他们的功耗大、组网麻烦等原因，很难应用在工业自动化中。

为了满足市场的需求，ZigBee就这样诞生了。

它有成本低、组网方便、安全性高等优点。

应用ZigBee技术可以制造一种低成本、低功耗的检测仪器。

1主要功能本设计以STM32单片机作为核心控制元件，ZigBee无线模块作为通信模块，以及DHT11温湿度传感器设计的一款无线传输的温湿度检测仪，其中温湿度传感器DHT11和stm32单片机用来采集数据发送给ZigBee模块A，然后在ZigBee组网内，ZigBee模块A用来发送数据，ZigBee模块B用来接收数据，最后上位机用来显示数据。

2工作原理本设计采用STM32单片机作为核心控制元件，使用两块ZigBee无线模块作为通讯模块，首先使接收电路正常供电，进入接收数据状态，等待数据的到来，接着单片机上的程序运行，将单片机上事先存放的数据由ZigBee模块A发射出去，如若发射模块和接收模块在可接受范围内，无线ZigBee B模块接收到信号，在上位机实时显示温湿度数据。

3硬件设计本设计的方案是把温湿度传感器采集的数据通过单片机stm32发送给ZigBee模块A，再运用ZigBee无线通讯协议把数据传输给ZigBee模块B，最后通过串口把数据在上位机上显示出来。

基于无线传感网络的环境监测系统摘要：无线传感器网络是目前环境监测领域研究的热点技术。

结合ZigBee和无线传感网络设计了集多种功能于一体的完整环境监测系统。

在本系统中，节点选用CC2530芯片作为zigbee通信模块，网关采用GPRS作为系统与3G网络的通信模式。

系统实现了采集温度、湿度、光线亮度等环境信息，并进行了相应处理，设计了网关数据处理软件算法。

系统具体的工作方式为：传感器节点对室内的环境信息进行采集并将数据以ZigBee无线自组网方式发送到无线传感网络的控制中心网关，网关负责将传感器数据处理后上传到云服务器；用户能够通过手机APP和网页查看，对于重要的警告信息网关会发短信到用户的手机，而服务器端会发邮件或微博提醒用户。

经过测试和使用，本系统运行可靠，能准确获取环境数据，网关和服务器端数据能够实时更新，环境参数能实现自动调节与校准。

关键词：环境监测；无线传感网络；ZigBee；GPRS1 相关工作本文研究目的是利用ZigBee 技术结合 WSN 设计安全高效的、个性化的环境监测系统。

许多本领域学者已经利用WSN设计了一些环境监测系统，代表性的成果有：雷旭等利用无线传感器网络设计了隧道环境信息监测系统。

系统以STM32 微控制器为核心设计了低功耗网络节点与网络汇聚节点设计了B/S 模式访问的监控中心软件；梅海彬等提出了一种基于Arduino开放平台与XBee Pro增强通信距离的无线传感器网络，对近海环境进行了实时监测；另外，针对农田土壤参数（诸如温湿度等）的精确采集系统设计上，很多学者研究了土壤WSN 精确化应用系统与实现的关键技术。

诸如此类，这些都是典型的WSN环境监测系统与关键技术研究的文献成果。

概括这些目前WSN环境监测领域文献共性特点，大多是针对农业、海洋等某一领域设计的应用系统，缺乏共性通用的系统平台设计思想；另外由于缺乏目前云计算、Android等最先进的新技术植入，缺乏先进与人性化设计理念。

基于ZigBee无线传感器网络的仓库环境监测系统设计作者：李玲周云李鹏来源：《数字技术与应用》2012年第10期摘要：设计了基于ZigBee CC2530的无线传感器网络的仓库环境监测系统，描述了系统的总体设计、硬件设计和软件设计。

该系统以基于ZigBee CC2530的无线传感器网络为核心，通过各类监测节点对仓库环境信息进行采集，然后通过GPRS无线网络远程传输数据到机房服务器，实现了机房服务器对仓库环境的实时、远程和有效的监测。

关键词：ZigBee CC2530 无线传感器网络环境监测 GPRS中图分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）10-0146-02仓库作为物资供应体系的一个重要组成部分，承担着物资的存储、管理和调配的任务，仓库中的物资要保证数量，品质和安全，要做到防潮，防火，防盗等等，对仓库环境参数的监测显得尤为重要，目前，很多仓库的环境监测现状是使用人工监测，方法落后，或者使用有线监测方式，布置方式不灵活，还有不能实现无线远程监测等等，仓库的智能化监测是网络通信技术在现代工业生产中的应用，通过使用ZigBee无线传感器网络对仓库环境进行实时的监测，提供准确的实时数据，及时准确的掌握仓库的环境条件，为物资的存储提供有力的数据支持。

本文设计了一个基于ZigBee无线传感器网络的仓库环境监测系统，通过ZigBee无线传感器网络对仓库的温度、湿度、虫害、火灾等参数进行采集，通过GPRS无线网络远程传输到机房服务器，然后对采集的数据集中分析和处理，及时掌握仓库的环境参数，对异常情况作出及时的应对措施，以便减少损失、节约开支和提高生产效益。

1、无线传感器网络1.1 无线传感器网络概述无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的具有计算和通信能力的微型传感器节点组成，通过无线通信的方式形成一个多跳的自组织的网络系统[1]，其作用是利用传感器节点来监测节点周围的环境，收集监测数据通过无线收发装置将数据以多跳的方式发送给汇聚节点（Sink节点），然后由汇聚节点通过有线或无线方式接入网络，将监测数据传送给客户端，综上所述，无线传感器网络通过大量传感器节点分工协作的方式实时感知、采集数据，并由无线网络处理感知对象的数据，并且传输给使用者[2]。

无线互联科技Wireless Internet Technology 第13期2019年7月No. 13July, 2019基TZigBee 无线传感器网络的环境质量监测系统设计马爱霞，徐音（郑州工商学院工学院，河南郑州 450014）摘 要：以CC2530模块为核心构建无线传感网络，将采集的粉尘、温湿度、光照等环境数据传输至远程监测中心，通过上位 机软件读取与储存环境数据，实现环境参数远程监测。

文章根据系统的方案，设计其硬件电路功能，并设计了终端传感器节 点、中间协调器节点以及监控中心的软件流程。

关键词：温湿度；光照；ZigBee ；无线传感网络随着人们生活水平的日益提高及科技技术的进步，环境 问题越来越受到重视，人们日常关注空气质量如同每天关注 天气预报一样频繁。

传统的环境监测技术主要是通采用人 工的方式，使用测量温湿度等指数的仪器检测环境质量参 数，人力、财力得到大量的消耗，并且在一些环境比较恶劣 的区域，使用人工方式很难实时监测，以上弊端都是传统监 测方法存在的。

随着互联网技术和无线传输技术的发展，这 些技术慢慢被投入到环境监测系统中来。

环境检测技术主 要运用的3种技术：传感器技术、通信技术、计算机技术。

传 感器完成检测信息的采集，通信技术完成信息传输,计算机 技术实现数据的处理。

无线传感器网络是由许多微小传感器节点构成的，微小 传感器负责系统数据的采集，各节点之间进行通信。

微小传 感器以多跳无线通信方式构成自组织的网络系统。

因其具有 可靠、灵活、准确等优点，同时，部件造价低廉、部署和维护 简单，近年来普及应用得非常快。

现在在智能家居、环境监 测、智能交通等领域得到了广泛应用。

1系统总体方案的设计本文是基于ZigBee 无线传感器技术的环境数据釆集和 控制系统"。

该系统由监测点、中心控制节点、通用分组无线 服务（General Packet Radio Service, GPRS ）网络和上位机 监控中心组成。

基于ZigBee技术的环境监测系统设计作者：王志雷秦玉龙张沈兵邢晓丽来源：《物联网技术》2013年第12期摘要：以CC2530和zstack协议栈为平台，给出了基于ZigBee技术的温度、光照度无线传感器网络的设计方法，同时对协议栈的运行机制、组网过程及应用层的数据采集进行了分析与设计。

实验结果表明，该设计方法可行，各节点工作良好，能成功实现多跳网络的数据采集。

关键词： ZigBee协议栈；CC2530；无线传感器网络；环境监测中图分类号： TP311 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）12-0021-040 引言各行各业尤其是工农业生产、环境监测等领域，都对无线数字监测系统提出了极大的需求和更高的要求。

无线传感网的迅速发展并逐渐走向成熟，使得这一需求得到了较好的满足。

基于ZigBee技术的无线传感网具有自组织、低功耗、以数据为中心、抗毁性强和无需架设网络设施等优势，可以在外界环境十分恶劣的条件下，完成其他监测手段无法完成的任务，代表了数字监测的一个新的发展方向。

本文以TI公司的CC2530和zstack协议栈为平台，给出了基于ZigBee技术的温度及光照度无线传感器网络的设计方法。

1 系统总体设计本文设计的基于ZigBee技术的无线传感器网络由一个协调器节点、若干路由节点和众多传感节点组成，图1所示是其系统总体结构。

其中，传感节点负责对环境温度等数据的监测，然后通过路由节点以多跳方式将数据发送给协调器节点，协调器节点负责将数据上报给监测中心PC机。

2 节点硬件设计根据节点在系统中的应用不同，可分为传感节点、路由节点和协调器节点。

各节点的功能不尽相同，可分为数据采集、数据处理、无线通信、能量供应和串口通信等功能。

各功能模块采用模块化的方法设计，这样可以实现各模块的并行设计、调试，缩短开发周期，同时也便于后期更换和扩展传感器，从而方便后期维护或移植到其他监测领域。

2.1 ZigBee模块本设计中的各节点选用CC2530芯片作为ZigBee模块，实现数据处理及ZigBee无线通信功能。

基于ZigBee技术的家居环境监测系统的设计与实现摘要：环境是人们赖以生存的必要条件，随着现代化信息技术的迅猛发展和提高，人们对自己的生活环境有了更高的要求，希望自己的生活环境健康、舒适。

近些年，特别是人类在信息技术上的快速发展，使得各种无线通信技术有了前所未有的突破，无线技术在智能家居上的应用将越来越广泛。

因此，本文利用ZigBee技术设计出了这种无线家居环境监测系统。

该系统中，传感器节点（即终端节点）可以选择温度、湿度、亮度等传感器，并且可以根据需求添加或减少传感器节点。

所以本文无线网络终端模块选用的CC2530芯片为平台，以实现信息数据的接收与发送。

此芯片内置8051内核的单片机内核，并有一定的内存空间，故只要加上些少许外围电路就可以实现功能，无需再加单片机。

在数据接收端（即协调器节点）收到的数据处理传送到PC机上显示。

为了让用户方便监测数据，本文在PC机上设计了显示界面，让人们更加方便操作及监测数据。

本系统运行可靠，能正确获取环境数据，实现实时监测。

关键词：ZigBee;无线传感器网络;环境监测;智能家居Design and Realization of Household EnvironmentMonitoring System Based on ZigBee TechnologyAbstract：Environment is a necessary condition for survival. With the rapid development and improvement of modern information technology, people have higher requirements for their living environment. They hope they live healthily and comfortably. During recent years, especially the quick development of information technology which enables all kinds of wireless communication technology to improve unprecedentedly. So,the thesis utilizes ZigBee technology to exploit and design the wireless home environmental monitoring system. In the system, the sensor node(as well as terminal node) can choose temperature, humidity, brightness etc. Therefore, the wireless network terminal module of the thesis choose the CC2530 chip as the platform for realizing receiving and sending of the information data. The chip has a single chip with 8051 core and has certain memory space. Thus, it can realize its function by adding a little peripheral circuit without extra single chip. The received data processing in the data receiving terminal(that is coordinator node) send to PC for people’s real-time monitoring. The thesis designed the display interface in PC for people’s operation and data monitoring conveniently. The system works reliably which can obtain correct environmental data and realize real time monitoring.Keywords：ZigBee;Wireless sensor networks; environmental monitoring; smart home目录前言 (1)第1章绪论 (2)1.1 本文的研究背景 (2)1.2 智能家居环境监测系统的特点 (2)1.3 本文主要研究内容 (3)1.4 开发工具及开发环境的介绍 (3)1.4.1 系统软件开发环境介绍 (4)1.4.2 上位机软件开发环境介绍 (5)第2章 ZigBee技术的概述 (7)2.1 ZigBee技术的概念 (7)2.2 ZigBee技术的特点 (8)2.3 ZigBee网络设备组成和网络结构 (8)2.4 ZigBee的协议分析 (9)2.4.1 网络层（NWK） (10)2.4.2 应用层（APP） (11)2.5 本章小结 (12)第3章系统的总体设计 (13)3.1 系统结构 (13)3.2 系统功能定义 (13)3.3 系统设计要求 (15)3.4 本章小结 (15)第4章系统的硬件设计 (16)4.1 ZigBee硬件选型 (16)4.2 节点硬件设计 (18)4.3 本章小结 (21)第5章系统的软件设计及实现 (22)5.1 软件部分总体介绍 (22)5.1.1 软件设计整体流程 (22)5.1.2 协调器的自动组网流程 (22)5.2 协调器节点软件实现 (25)5.3 传感器节点软件设计 (27)5.4 本章小结 (28)第6章上位机软件实现及测试 (29)6.1 上位机软件实现 (29)6.2 软件测试 (30)6.3 本章小结 (32)结束语 (33)参考文献 (34)致谢 (35)前言自人类诞生以来，人们一直都在努力改善和提高着自己的生活和居住条件。

基于无线传感网络的环境监测系统摘要：当今环境污染问题已经严重制约了全球经济的发展和人类的健康。

加强环境监测，建立环保系统意义重大。

基于 ZigBee 双向无线通讯技术的环境在线监测系统，系统 ZigBee 的通信模块选用的芯片型号为 CC2530，系统网关的通信模式选用 GPRS模式，并利用数据分析模型对采集的数据进行了在线实时处理．经测试，设计环境实时采集监测系统能够稳定运行，能够实时获取数据并通过系统的网管在系统的服务器端实时更新，实现环境参数的实时监视。

关键词：ZigBee；无线传感网络；传感器随着经济和科技的发展，农业种植也有了长足的发展，从之前的小面积种植演变为了如今的大规模，为了提高生产效率，减少劳动力，必须引进先进的技术配合人工劳作进行种植。

传统的环境监测系统布线成本高，抗干扰性差，增加新监测点时必须改变物理线路，工序复杂，维护难度大。

当今环境污染问题已经严重制约了全球经济的发展和人类的健康。

每年因环境问题造成全球的经济损失达数千亿美元，酸雨造成了大量植物的坏死、污水的排放造成了人员伤亡及海水负营养化、许多岛国因温室效应造成的海平面上涨而面临着消失的危险。

增强环保意识，保护环境势在必行。

一、无线传感网络的环境监测系统技术特点1、多传感器数据融合技术。

每个节点采集到两种数据，是某一段区域的数据。

因为传感器采集到的数据大部分是静态数据，对于环境感知而言，动态数据才是最重要的。

这就要求节点自身能对先前采集到的数据进行过滤筛选，分离出有用的数据再传输给相邻的网关节点。

主机进行决策需要融合传感器节点的数据。

2、数据发送模式。

每个节点都有要具备接收和发射功能，实现数据的传输通信。

因为实际环境复杂，多数情况时比较恶劣的，要保证稳定可靠地无线收发数据，需要对天线、发射功率、灵敏度、收发距离设计。

多种数据发送模式的配合使用。

数据异常时的实时跟踪发送、数据稳定时的定时发送、工作人员发指令进行查询时的数据及时发送，不仅能使处理器得到休眠，降低了功耗，提高了使用寿命，还有效避免了大量无用数据的产生，有效提高了处理器的运行速度。