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內容描述：	糧食是人類賴以生存的基本物質，是關系國計民生的重要物質，目前我國地方各大糧庫的溫濕控制，主要采用干溫度表、毛發濕度計、雙金屬式測量計、濕度測試紙等測量器材進行人工檢測。ZigBee技術具有節點能耗低
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* 所屬類別： (不超過20項)	電源產品分類： UPS電源穩壓電源 EPS電源變頻電源凈化電源特種電源發電機組開關電源(AC/DC) 逆變電源(DC/AC) 模塊電源(DC/DC) 電源應用分類：通信電源電力電源車載電源軍工電源航空航天電源工控電源 PC電源 LED電源電鍍電源焊接電源加熱電源醫療電源家電電源便攜式電源充電機(器) 勵磁電源電源配套分類：功率器件防雷浪涌測試儀器電磁兼容電源IC 電池/蓄電池電池檢測變壓器傳感器軸流風機電子元件連接器及端子散熱器電解電容 PCB/輔助材料新能源分類：太陽能(光伏發電) 風能發電潮汐發電水利發電燃料電池其他類：其他
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* 內容：	<P><FONT style="COLOR: #000000">    糧食是人類賴以生存的基本物質，是關系國計民生的重要物質，目前我國地方各大糧庫的溫濕控制，主要采用干溫度表、毛發濕度計、雙金屬式測量計、濕度<FONT style="COLOR: #000000">測試</FONT>紙等測量器材進行人工檢測。<FONT style="COLOR: #000000">ZigBee</FONT>技術具有節點能耗低、成本低、應用簡單、組網能力強等優點。基于以上優點，本文提出了基于ZigBee 的無線<FONT style="COLOR: #000000">傳感器</FONT><FONT style="COLOR: #000000">網絡</FONT>的糧倉環境檢測系統。</FONT></P> <P><STRONG><FONT style="COLOR: #000000"><FONT style="COLOR: #000000">    </FONT>1 系統框架設計</FONT></STRONG></P> <P><FONT style="COLOR: #000000"><FONT style="COLOR: #000000">    </FONT>本文采用ZigBee 技術的無線傳感器網絡，通過傳感器采集糧倉的溫濕度，并把數據傳輸到<FONT style="COLOR: #000000">無線通信</FONT>節點中。在系統中，每個糧倉安置幾個發送模塊作為<FONT style="COLOR: #000000">路由器</FONT>使用，通過路由器把數據無線發送到協調器中，協調器通過RS232 與上位機進行通訊，實現對糧倉環境溫濕度的監控。同時系統也對糧堆溫度的現場測量，不僅在現場顯示，供現場工作人員監控糧堆的溫度，而且通過無線節點發送到協調器，在上位機中顯示。圖1 為系統的結構示意圖。系統中存在一個節點作為協調器節點，完成網絡組建、路由功能。糧堆內節點只作為終端節點，之間互相不通信，因此采用半功能節點（RFD），完成糧堆溫度采集及發送。而糧倉節點采用全功能節點（FFD），之間可以互相通信并附帶路由器功能，完成網絡通信及溫濕度采集。</FONT></P> <P align=center><FONT style="COLOR: #000000"><IMG style="WIDTH: 494px; HEIGHT: 265px" height=297 alt="" src="/uploadfile/20120824/4233156330634932815.jpg" width=560></FONT></P> <P class=pictext align=center><FONT style="COLOR: #000000">圖1 基于ZigBee 的糧倉溫濕度監控系統結構示意圖</FONT></P><FONT style="COLOR: #000000">　　<STRONG>2 溫濕度監控系統硬件設計</STRONG> </FONT> <P><STRONG><FONT style="COLOR: #000000"><FONT style="COLOR: #000000">    </FONT>2. 1 糧倉節點</FONT></STRONG></P> <P><FONT style="COLOR: #000000"><FONT style="COLOR: #000000">    </FONT>無線傳感器節點由數據采集、數據處理、無線通信和能量供應四個模塊組成，節點結構如圖2 所示。</FONT></P> <P align=center><FONT style="COLOR: #000000"><IMG style="WIDTH: 506px; HEIGHT: 150px" height=159 alt="" src="/uploadfile/20120824/15320328311661912410.jpg" width=560></FONT></P> <P class=pictext align=center><FONT style="COLOR: #000000">圖2 傳感器節點結構圖{$page$}</FONT></P> <P><FONT style="COLOR: #000000"><FONT style="COLOR: #000000">    </FONT>數據采集模塊負責溫濕度信息采集和數據轉換；數據處理模塊由微控制器組成，負責控制整個傳感器節點的操作和數據存儲；無線通信模塊由無線收發器組成，負責與其他傳感器節點進行通信，能量供應模塊為系統其他的三個部分提供能量。SHT11是瑞士Sensirion 公司推出的基于CMOSensTM 技術的新型溫濕度傳感器。而CC2430 芯片為Chipcon 公司生產的2. 4GHz <FONT style="COLOR: #000000">射頻</FONT>系統級芯片，是一款真正符合IEEE802. 15. 4 標準的片上ZigBee 產品。通過SHT11 檢測得到溫濕度，并轉化為數字信號，傳輸至CC2430,由CC2430 負責對信號進行處理發送。節點電源部分使用兩節AA <FONT style="COLOR: #000000">電池</FONT>，為了使系統工作時間持續長，節點通常在閑置時快速進入休眠模式，其外設模塊進入休眠狀態，或者電源管理部分不對這些外設模塊供電。</FONT></P> <P><FONT style="COLOR: #000000"><FONT style="COLOR: #000000">    </FONT>CC2430 通過I2C 接口定時讀出SHT11 的溫濕度數據，并將溫濕度通過無線網絡傳送。SHT11 采用串行與處理器進行<FONT style="COLOR: #000000">數據通信</FONT>，SCK 數據線負責處理器和SHT11 的通訊同步； DATA 三態門用于數據的讀取。為避免信號沖突，微處理器應驅動DATA 在低電平。需要一個外部的上拉電阻將信號提拉至高電平，設計過程中，將SHT11 溫濕度傳感器與一個拓展插口P7 接在一起，獨立做成一個小模塊，便于與無線模塊模板的連接，用CC2430 芯片發送采集數據到無線模塊模板上的CC2430 芯片。SHT11 溫濕度傳感器模塊的P7 對應CC2430 模板的L7 口，CC2430 模板既用來對SHT11 溫濕度模塊供電也用來對CC2430 芯片供電，無線模塊模板與SHT11 溫濕度傳感模塊的連接電路圖如圖3 所示。</FONT></P> <P><FONT style="COLOR: #000000"><!--分頁 --></FONT></P> <P><STRONG><FONT style="COLOR: #000000"><FONT style="COLOR: #000000">    </FONT>2. 2 糧堆節點</FONT></STRONG></P> <P><FONT style="COLOR: #000000"><FONT style="COLOR: #000000">    </FONT>對于糧庫的監控，不僅要監控糧倉的溫濕度，而且也要監控糧堆的溫度。對溫度傳感器的選型，這里采用DS18B20.DS18B20 是一款全數字溫度轉換及輸出傳感器。從DS18B20 讀出信息或是寫入DS18B20信息僅需要1 根口線（即單總線接口） .溫度變換、讀取等所需的能量由總線提供，無需外接電源。使用DS18B20 可以節省系統資源、使系統結構更趨簡單，可靠性更高，更節能，更適用于溫度緩變場所的長時間溫度<FONT style="COLOR: #000000">監測</FONT>。最高分辨率達到12 位，精度可達±0. 5℃。基于DS18B20 溫度傳感器節點設計如圖4 所示。</FONT></P> <P align=center><FONT style="COLOR: #000000"><IMG style="WIDTH: 512px; HEIGHT: 538px" height=552 alt="" src="/uploadfile/20120824/6682605105868992423.jpg" width=560></FONT></P> <P class=pictext align=center><FONT style="COLOR: #000000">圖3 與溫濕度傳感模塊的連接電路圖。{$page$}</FONT></P> <P align=center><FONT style="COLOR: #000000"><IMG style="WIDTH: 497px; HEIGHT: 504px" height=546 alt="" src="/uploadfile/20120824/10594806923099927341.jpg" width=533></FONT></P> <P class=pictext align=center><FONT style="COLOR: #000000">圖4 與溫度傳感模塊的連接電路圖。</FONT></P> <P><FONT style="COLOR: #000000"><!--分頁 --></FONT></P> <P><STRONG><FONT style="COLOR: #000000"><FONT style="COLOR: #000000">    </FONT>3 軟件設計</FONT></STRONG></P> <P><FONT style="COLOR: #000000"><FONT style="COLOR: #000000">    </FONT>糧倉/糧堆溫濕度節點軟件的實現：終端節點首先通過初始化系統參數，讀取數據。之后立即開始發送節點地址，等待路由器響應，而后發送數據長度，確認長度后路由器可以預留合適的空間存儲數據而后接收數據，接收校驗碼。至此，本次發送任務結束，進入睡眠狀態，節省電源。而路由器接收下一發送模塊的數據，并將剛接收的數據發送給協調器。</FONT></P> <P><FONT style="COLOR: #000000"><FONT style="COLOR: #000000">    </FONT>經過上面的步驟，糧倉溫濕度監控系統可以實時監控糧倉的溫濕度變化，為更便捷地實現數據觀測，糧倉溫濕度采集系統上位機監控界面采用圖形化的編程語言LabVIEW 軟件編寫，實現對終端監測節點上傳數據的采集與處理，并實時顯示各個節點的<FONT style="COLOR: #000000">IEEE</FONT> 號和溫濕度數據。糧倉溫濕度采集系統監控界面如圖5 所示。在進行PC 機和無線采集模塊串行通信前，首先配置好串口，即串口初始化，使<FONT style="COLOR: #000000">計算機</FONT>串口的各種參數設置與無線收發模塊的串口參數保持一致，以致能夠正確的通信。由圖5 可見，所設計的界面反映了各節點所采集的溫度和濕度，圖中，0x6CFCFC5385FC4797 和0xE972B47D46C97E 分別是兩個CC2430 節點的IEEE 地址，24.6℃和24.4℃表示兩個節點的溫濕度傳感器所采集到的溫度，66. 5%和67. 6%表示為兩個節點采集到的濕度。</FONT></P> <P align=center><FONT style="COLOR: #000000"><IMG style="WIDTH: 512px; HEIGHT: 465px" height=487 alt="" src="/uploadfile/20120824/5499057621920032448.jpg" width=560></FONT></P> <P class=pictext align=center><FONT style="COLOR: #000000">圖5 糧倉溫濕度采集系統監控軟件界面</FONT></P> <P><STRONG><FONT style="COLOR: #000000"><FONT style="COLOR: #000000">    </FONT>4 結論</FONT></STRONG></P> <P><FONT style="COLOR: #000000"><FONT style="COLOR: #000000">    </FONT>本文提出基于ZigBee 技術的糧倉溫濕度監控系統設計，采用簇狀網絡組網，實現對糧倉環境溫、濕度的測量，采集并在LabVIEW 平臺上實現了節點數據的顯示。通過實驗證明這種解決方案有很強的實用性，系統運行穩定。在實際的推廣中，可根據實現目標的需要確定路由器和終端設備的數量，解決實際應用中有線網絡<FONT style="COLOR: #000000">布線</FONT>成本過高及不便到達、環境惡劣地區環境溫濕度監測的問題。<SPAN style="FONT-FAMILY: Webdings"><</SPAN></FONT></P>