基于ZigBee的无线土壤温、湿度监测系统的设计与实现

F福建电脑UJIAN COMPUTER1、引言由于温湿度对生物的生长有着重要的影响,在很多场所需要对温湿度进行严格的监控。

例如,为了让温室大棚里的蔬菜等植物长的更快更好,需要对大棚里面的温湿度进行及时准确的监测。

另外,动物的生长和疾病与温湿度有很大关系,所以养殖场等一些其他场合也要对温湿度进行监测[1]。

因此,能够及时准确地监测温湿度具有重要的现实意义。

目前传统的测温湿度的方法为有线监测或者人工监测。

有线监测温湿度的方法布线相当复杂,遇到故障不利于检查和维修,而人工监测则需要耗费大量成本且效率低下[2]。

随着物联网技术的不断发展,无线网络技术逐渐运用到温湿度的监测中。

宋剑等人提出嵌入式温湿度及有害气体网络监测系统研究,该研究用S3C2440平台作为服务器,PC 作为服务端,设计了基于嵌入式系统的档案库温湿度系统[3]。

樊智一提出了基于STM32的无线WiFi 温湿度监测系统,该设计用STM32F103RCT6单片机为主控芯片、温湿度传感器以及无线模块设计了一套无线温湿度监测系统[4]。

李亚提出基于Lab ⁃VIEW 的温湿度检测系统,用图形化编程软件和数据采集卡,实现了对温湿度的自动检测、数据存储调用等多种功能[5]。

本文采用Z-Stack 协议栈和嵌入式系统开发及数据库的技术设计一套ZigBee 无线测温湿度系统。

首先利用ZigBee 技术组建一个星形网络,然后通过组建的网络把测得的数据传入上位机的数据库中,再对数据进行处理,最后在上位机界面中显示出来,方便使用者实时监测温湿度[6]。

2系统整体结构和硬件设计2.1系统整体结构设计整个系统网络图如图1所示,主要由终端节点,主节点,上位机组成。

终端节点与DHT11温湿度传感器相连,主要接收传感器采集到的数据,并且存储和发送数据。

主节点也就是协调器节点,可以修改ZigBee 协议栈来让更多的终端节点寻址加入,它主要负责转发终端节点接收到的数据到上位机。

基于zigbee的温湿度系统检测控制设计基于Zigbee的温湿度系统检测控制设计可以分为以下几个步骤：1. 硬件选择：选择适用于Zigbee通信的温湿度传感器和控制器。

常见的温湿度传感器有DHT11、DHT22等，控制器可以选择Zigbee模块集成的单片机或开发板。

2. 系统架构设计：设计系统的整体架构，包括传感器节点、网关节点和控制节点。

传感器节点负责采集温湿度数据，网关节点负责接收传感器数据并将其发送给控制节点，控制节点根据接收到的数据进行温湿度控制。

3. 通信协议选择：选择适用于Zigbee的通信协议，常见的有Zigbee 3.0、Zigbee PRO等。

根据需求选择合适的协议版本。

4. 网络拓扑设计：设计Zigbee网络的拓扑结构，可以选择星型、网状或混合结构。

根据实际情况确定传感器节点、网关节点和控制节点的位置和数量。

5. 软件开发：根据硬件选择和系统架构设计，进行软件开发。

传感器节点需要编写采集温湿度数据的程序，网关节点需要编写接收传感器数据并发送给控制节点的程序，控制节点需要编写根据接收到的数据进行温湿度控制的程序。

6. 系统测试和调试：完成软件开发后，进行系统测试和调试。

测试传感器节点、网关节点和控制节点之间的通信是否正常，测试温湿度数据的准确性和控制节点的响应速度。

7. 系统部署和应用：完成系统测试和调试后，部署系统到实际应用环境中。

根据实际需求进行系统配置和参数设置，监测温湿度数据并进行相应的控制操作。

需要注意的是，以上步骤只是一个基本的设计流程，具体的实现细节和功能需求会根据实际情况有所不同。

在设计过程中，还需要考虑安全性、稳定性和可扩展性等因素，以确保系统的可靠性和可用性。

基于ZigBee的无线土壤温、湿度监测系统的设计与实现孙巍;陈桂芬【摘要】In the paper the wireless monitor system of temperature,humidity in soil based on cc2430 and ZigBee protocol.How to use the cc2430 hardware source and wireless network communication of ZigBee protocol to realize the hardware and software of monitor system was introduced.The system hardware structure and software realization process were described.For the system to achieve the communication between c51 and cc2430,the sensor connected c51 and wireless communications cc2430 formed a separate module.Because this system had realized the communication between the wireless network and upper computer,the control,analysis,memory and image display of entire wireless network data were facilitated by upper computer software,thus the software system function became powerful,which enable the overall system at low cost,low complexity,powerful function,modulation and easy debugging.%介绍了以CC2430单片机,ZigBee协议及上位机软件为核心的无线网络监控系统。

0 引言我国农业发展目前呈现劳动生产率低、资源约束大、资源利用率低、劳动力成本大幅提升、农业就业人口急剧下降、农业劳动力老龄化严重等特点。

为了促进农业和农村经济发展，必须实现从传统农业、机械农业到智慧化和智能化农业的转型升级。

物联网技术及传感网技术的发展，为农业的智慧化发展带来了新的机遇。

基于信息化技术实现种植环境土壤信息的及时获取和智能化控制，能显著减少农业灌溉用水和肥料的浪费，节省种植成本，提高生产效率[1-2]。

目前已有不少信息化解决方案能够满足不同领域的发展需要[3-11]。

陈天华等[3]以ARM9系列S3C2410处理器、GPRS模块和CS8900a网卡设计了基于GPRS的无线土壤墒情监测预报系统，实现了对土壤墒情信息的自动采集、存储和无线网络传输，并可以根据墒情信息实施定时、定量的灌溉控制。

赵丹[4] 采用微处理器STM32F103RBT6、树莓派以及CC2530模块设计了草原生态环境状态监测系统，以实现对草原环境中土壤温湿度等信息以及草原图像信息的远程监测，并将环境数据在云端数据库中进行存储；方圆[5]基于ZigBee和CC2530设计了棉田土壤温湿度监控系统；曾猛[6]设计了无线网络蔬菜大棚测控系统，只实现了数据采集；黄桑[7]实现了基于物联网的温室大棚种植监控系统；文献[8-11]分别基于物联网技术实现了蔬菜科技园、农田、果园和菜田土壤信息采集和数据化管理。

但上述系统有的采用的硬件成本太高，部署费用大，有的无法实现远程无线数据采集，且普遍无报警提醒和反向智能控制功能，无法及时地对农业生态环境进行控制。

本文基于低成本的CC2530和ESP8266模块，实现对土壤温湿度、盐度值的实时采集和远程监测，同时在土壤湿度较低时在手机通知栏进行报警提醒，支持用户远程开启水泵实现自动浇水。

系统能够为种植人员提供便捷可靠的信息化解决方案。

1 系统总体设计系统由数据采集端、远程控制端、服务器端和数据查询端构成。

基于ZigBee技术的农田土壤温湿度监测系统设计
张亚锋
【期刊名称】《节水灌溉》
【年(卷),期】2014()9
【摘要】根据现代农田合理灌溉的需求,设计了一种基于ZigBee技术的农田土壤
温湿度监测系统,该系统由传感器节点、协调器节点和PC机组成。

采用低功耗的CC2530芯片为核心,设计开发了协调器节点、传感器节点的硬件电路和软件流程。

传感器节点增加了功放CC2591,实现农田无线网络土壤信息的远距离传输。

试验
表明,系统能够实时显示土壤温度及传感器节点网络地址,并在无障碍情况下,网络通信距离可达1.8km。

该系统具有距离远、成本低、功耗低等特点,满足设计要求。

【总页数】4页(P80-83)
【关键词】监测系统;土壤温湿度;ZigBee技术;CC2530
【作者】张亚锋
【作者单位】甘肃农业大学信息科学技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN92
【相关文献】
1.基于ZigBee技术高速动车组温湿度监测系统设计 [J], 王秋鹏
2.基于Zigbee技术的土壤无线温湿度控制系统设计 [J], 许慧燕;高金定;陈外流;杨盼;段波
3.基于 ZigBee 和 LabVIEW 的土壤温湿度监测系统设计 [J], 王丽;张华;张景林;刘文礼;苗凤娟;陶佰睿
4.基于ZigBee技术的农田土壤墒情监测系统设计 [J], 马本骥;张静雅
5.基于ZigBee的农田土壤温湿度检测系统设计 [J], 邵慧;王丽红
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基于ZigBee的温湿度监控系统设计推荐关键词：温湿度监控系统/粮情测控系统粮食是人类赖以生存的基本物质，是关系国计民生的重要物质，目前我国地方各大粮库的温湿控制，主要采用干温度表、毛发湿度计、双金属式测量计、湿度测试纸等测量器材进行人工检测。

ZigBee技术具有节点能耗低、成本低、应用简单、组网能力强等优点。

基于以上优点，本文提出了基于ZigBee 的无线传感器网络的粮仓环境检测系统。

1 系统框架设计本文采用ZigBee 技术的无线传感器网络，通过传感器采集粮仓的温湿度，并把数据传输到无线通信节点中。

在系统中，每个粮仓安置几个发送模块作为路由器使用，通过路由器把数据无线发送到协调器中，协调器通过RS232 与上位机进行通讯，实现对粮仓环境温湿度的监控。

同时系统也对粮堆温度的现场测量，不仅在现场显示，供现场工作人员监控粮堆的温度，而且通过无线节点发送到协调器，在上位机中显示。

图1 为系统的结构示意图。

系统中存在一个节点作为协调器节点，完成网络组建、路由功能。

粮堆内节点只作为终端节点，之间互相不通信，因此采用半功能节点（RFD），完成粮堆温度采集及发送。

而粮仓节点采用全功能节点（FFD），之间可以互相通信并附带路由器功能，完成网络通信及温湿度采集。

图1 基于ZigBee 的粮仓温湿度监控系统结构示意图2 温湿度监控系统硬件设计2. 1 粮仓节点无线传感器节点由数据采集、数据处理、无线通信和能量供应四个模块组成，节点结构如图2 所示。

数据采集模块负责温湿度信息采集和数据转换；数据处理模块由微控制器组成，负责控制整个传感器节点的操作和数据存储；无线通信模块由无线收发器组成，负责与其他传感器节点进行通信，能量供应模块为系统其他的三个部分提供能量。

SHT11是瑞士Sensirion 公司推出的基于CMOSensTM 技术的新型温湿度传感器。

而CC2430 芯片为Chipcon 公司生产的2. 4GHz射频系统级芯片，是一款真正符合IEEE802.15. 4 标准的片上ZigBee 产品。

基于ZigBee的远程无线仓库温湿度环境智能监测系统设计共3篇基于ZigBee的远程无线仓库温湿度环境智能监测系统设计1一、系统概述随着仓库技术的不断发展，现代仓库已经不再是简单的存储场所，而是一个充满了各种设备、智能系统和软件的物流中心，仓库储存的货物多种多样，需要保证货物在合适的温湿度环境下存储，以确保货物的安全保存。

本文将基于 ZigBee 技术，设计一个远程无线仓库温湿度环境智能监测系统。

二、系统组成1.传感器模块由于仓库储存的货物种类多种多样，对环境条件的要求也不尽相同，比如药品需要相对恒定的温度和湿度，而食品则需要严格控制温度和湿度，因此需要选用不同的传感器来监测不同的环境参数。

本系统主要包括温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等多个传感器，通过ZigBee 无线传输技术将检测到的环境数据传输至下位机。

传感器模块同时还负责环境数据的采集和处理，确保数据的可靠性和准确性。

2.ZigBee模块ZigBee 是一种短距离、低功率消耗、低速、低成本的无线通信技术，是一种面向控制和监测应用的无线通信技术。

ZigBee 模块主要负责实现无线传输和数据通信的功能，将传感器采集到的数据通过无线信号传输到上位机，具有可靠性高、适用范围广、安全性强等优点。

3.上位机上位机主要负责数据的接收、处理和存储，通过图表和曲线的形式展示当前环境参数的变化情况。

上位机可以远程实现对仓库环境的监测和控制，提高了仓库环境的智能化水平。

上位机同时还负责对环境参数设定阈值，并在达到阈值时触发报警。

三、系统原理本系统通过 ZigBee 传感器网络，实现对远程仓库的环境参数进行智能监测。

各个传感器将检测到的数据采集并处理后，通过 ZigBee 通信模块传输到上位机。

上位机接收到数据后，进行分析、处理然后通过图表和曲线的方式展示出来。

用户可以在上位机界面通过设定阈值来实现对环境的远程控制，当环境参数达到预设的阈值时，系统会自动触发报警，用户可第一时间得知环境的变化。