粮仓温湿度监测管理系统1..docx

基于zigbee的粮仓温湿度监测系统设计 引言 最初的粮仓监测系统是通过人工对粮仓内的温度和湿度进行测量和观察，采取相应的控制措施。再后来的粮仓监测系统采用有线传输方式，这两种监测系统都需要耗费大量的人力、财力和物力。针对上述粮仓监测系统出现的问题，本文在参考大量资料和剖析传统粮仓监测系统的基础上，设计了一种无线粮仓监测系统，以替代传统的有线传输系统。 随着我国经济的飞速发展，粮食储备日益增加，粮库建设对温湿度监测技术的要求越来越高。 由于粮食在储藏过程中易受温度、水分等因素影响，使粮食发生霉变、虫害滋生等情况，为了确保储粮安全，需准确掌握粮食储藏过程中温湿度的实时变化，并对粮情数据进行分析，采取相应控制措施，而设计合理的粮仓监测系统可以为安全储粮提供技术保证和科学依据。最初的粮仓监测系统是通过人工对粮仓内的温度和湿度进行测量和观察，采取相应的控制措施; 再后来的粮仓监测系统采用有线传输方式，这两种监测系统都需要耗费大量的人力、财力和物力。 针对上述粮仓监测系统出现的问题，本文在参考大量资料和剖析传统粮仓监测系统的基础上，设计了一种无线粮仓监测系统，以替代传统的有线传输系统，系统结合了现有的多种先进技术，提供了一种全新的获取信息、处理信息的途径。 该系统布线少、故障率低、易于维护、结构简单、成本低廉、工作稳定可靠。 使粮仓监测系统朝“网络化智能监测”方向发展，即具有自动测温、数据共享等特征。ZigBee 技术概述 在 ZigBee 联盟的网站上有一个关于“ZigBee”名字由来的传说，大体上描述的是蜜蜂在采蜜的过程中，通过ZigZag形状的舞蹈在同伴之间交换蜜源信息，称之为“ZigBee 法则”，蜂群就是通过这种法则维持生存和发展的。由于蜜蜂本身体积小，能量消耗低，采集并互相传送花粉，故 ZigBee 即表示一种短距离、低成本、低功耗、低速率的无线通信技术。在此之前，ZigBee 亦被称作“HomeRF Lite”、“RF-EasyLink”或“FireFly”无线电技术，目前统称为“ZigBee”，国内通常翻译为“紫蜂”技术。 ZigBee 技术并非完全独有、全新的标准，它是在 IEEE 802.15.4 — 2003 标准的基础上建立的。该标准定义了物理（PHY）层和媒体访问控制（MAC）子层；在它的基础上，ZigBee 联盟提供了网络（NWK）层和应用层框架（AF）。其中应用层框架包括应用支持子层（APS）和 ZigBee 设备对象（ZDO），制造商定义的应用对象使用该框架，并与 ZDO 分享 APS 和安全服务[15]。 根据IEEE 802.15.4 — 2003协议标准，ZigBee的工作频段共分为3个频段，分别为 868MHz、915MHz 和 2.4GHz。其中，868MHz 频段范围是 868.0~868.6 MHz，该频段上只有一个信道，调制方式是二进制相移键控（BPSK），数据传输速率为 20kbit/s；915MHZ 频段范围是 902~928MHz，该频段上有 10 个信道，调制方式也是 BPSK，其数据传输速率为 40kbit/s；2.4GHz 频段范围为2400~2483.5MHz，调制方式是偏移四相相移键控（O-QPSK），数据传输速率是250kbit/s。868MHz 和 915MHz 属于欧洲频段，主要在美国和澳大利亚使用；而2.4GHz 是全球通用的工业、科学、医学（ISM）频段，且该无线电频段不仅是免费的，而且无需申请[16，17]。 根据 ZigBee 联盟的观点，他们开发的低成本、低功耗、双向的 ZigBee 标准可被嵌入在消费类电子产品、家庭和楼宇自动化、工农业控制、PC 外设、医疗传感器应用、玩具以及游戏，具有非常广泛的市场应用前景。 ZigBee 技术的特点 根据 ZigBee 技术的本质，可归纳出 ZigBee 具有以下几点优越特性： 1、高可靠性：ZigBee 联盟在制定 ZigBee 规范时，针对数据在传输过程中的内在的不确定性，采取了一些措施来提高数据传输的可靠性，主要措施有：物理层兼容高可靠的短距离无线通信协议 IEEE802.15.4，同时使用偏移四相相移键控（O-QPSK）和直接序列扩频（DSSS）技术；采用载波侦听多路访问/冲突避免（CSMA-CA）技术解决数据冲突问题；使用 16-bit CRC 来确保数据的正确性；采用带应答的数据传输方式来确保数据传输的目的地址；采用网状网络尽量保证数据可以沿着不同的传输路径从源地址到目的地址。 2、功耗低：低功耗通常是针对终端设备而言的，一般情况，路由器和协调器需一直处于供电状态，只有终端设备可以定时休眠。当终端设备不需要工作，可以让其处于休眠模式，此时耗电量非常低；当其需要工作时，唤醒设备，使