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1、.目录摘要Abstract第一章前言11.1 研究目的和意义11.2 国外研究现状21.3 研究容2第二章系统相关技术42.1 无线传感器网络4 2.2 ZigBee无线通信技术4 2.3 GPRS概述 5第三章温室参数分析和系统总体设计63.1 温室参数分析73.2 系统总体设计5第四章硬件设计64.1 微处理器模块74.2 无线收发模块104.3 数据采集模块114.4 报警模块15第五章软件设计165.1 管理中心设计165.2 ZigBee 软件开发环境175.3 传感器节点设计185.4 会聚节点设计195.5 执行构造模块设计20第六章结论21致22参考文献23. . . .摘要我
2、国的农业正在向现代化、规模化、智能化开展。温室大棚作为现代农业生产中不可缺少的局部，对温室环境的有效管理能提高温室作物生产效率和农民经济效益。温室环境的湿度、温度、光照强度等因数对温室作物的生长有很大的影响。针对温室控制的需要，设计了一个基于无线传感器网络的温室控制系统。该系统通过分布在温室区域的大量传感器节点采集信息，数据以Zigbee无线传送方式发送至会聚节点。会聚节点通过GPRS网络与远程效劳中心通信，同时会聚节点能接收远程效劳中心发出的控制命令，控制部署在温室的控制节点，进而调节温室各参数到达适宜要求。关键词：无线传感器网络，温室，ZigBee技术. . . AbstractChina
3、s agriculture is to modern, large-scale, intelligent development. Greenhouse an indispensable part of modern agricultural production, the effective management of the greenhouse environment can improve the efficiency of greenhouse crop production and farmers economic benefits. Greenhouse environment,
4、 humidity, temperature, light intensity and other factors on the growth of greenhouse crops have a great impact. A greenhouse control system based on wireless sensor network is designed for the needs of greenhouse control. The system collects information through the sensor nodes distributed in the g
5、reenhouse area, and the data is sent to the sink node in ZigBee wireless transmission mode. The convergence node municates with the remote service center through the GPRS network, and the collection node can receive the control mands issued by the remote service center to control the control nodes d
6、eployed in the greenhouse, and then adjust the greenhouse parameters to meet the requirements. The system has the advantages of low cost and convenient deployment.Key words: Wireless Sensor Network，Greenhouse， ZigBee Technology. . .第一章前言1.1 研究目的和意义目前很多温室控制系统采用的是有线传输方式，有线传输需要铺设大量的信号传输线，由于天气和其他原因设备之间的
7、连接线很容易坏，提高了检修和维护的难度。将无线传感器网络应用在温室控制系统中，除去了设备之间的信号传输线，不仅提高了系统的准确性，系统的扩展性也得到提高，也方便了系统的检修和维护。基于无线传感器网络的温室控制系统，能准确地监测温室温度、湿度、光照强度等参数，大幅度提高温室作物的产量和品质。1.2 国外研究现状 20世纪，基于总线技术包括以太网技术的温室控制系统得到了快速开展。葡萄牙的Metrolho,J. C.等人在1999建立了基于CAN总线以及PC机等组建的典型温室控制系统1。美国兴起了划时代意义的无线传感器网络技术，并尝试性地将其运用到温室监测中。由分布在监测区域大量微型传感器节点组成，
8、以多跳的形式自组织成网络系统，各传感器采集和分析网络覆盖区域中监测对象的信息，并发送给观察者的技术引起了人们的关注2-3。在无线传感器的技术这个方面，我国的温室无线控制技术仍处于起步阶段。目前，星型网络拓扑构造在温室控制系统中是运用最多的无线数据传输。系统中，主机直接与温室大棚中的传感器节点相连。拓扑构造相对简单，易于检修和维护。运用温室智能环境监控技术、无线传感器网络技术构成无线温室控制系统，实现温室环境的自动化、规模化控制是未来的开展方向4-5。1.3 研究容本文根据温室环境参数和无线传感器网络的特点，提出温室控制系统的设计方案。设计了一个基于无线传感器网络的温室控制系统。该系统通过分布在
9、温室里传感器节点采集信息，数据以ZigBee无线传送方式将信息发送至会聚节点。会聚节点通过GPRS技术传输到远程效劳中心，同时会聚节点能接收远程效劳中心发出的控制命令，控制部署在温室的控制节点，进而调节温室环境参数到达适宜要求。本系统具有本钱不高，部署便利等优点。. . . . .第二章系统相关技术2.1 无线传感器网络无线传感器网络Wireless Sensor Networks, WSN是由部署在监测区域大量的低本钱、低功耗微型传感器节点组成，节点之间通过无线通信形成的一个多跳自组织网络系统6。WSN由无线传感器节点、会聚节点、传输网络和远程控制中心组成，其根本组成构造如图1。图1无线传感
10、器网络的根本组成局部部署在被监测区域的监测节点实时、有效、准确的对监测区域进展数据采集，对数据进展存储以无线传输的方式传输到会聚节点。会聚节点对数据进一步的处理、分析、存储，在显示屏上显示，便于观察者查看。通过互联网传输到远程管理中心，远程管理中心可以对被监测区域发出控制任务和收集数据。2.2 ZigBee无线通信技术目前，在短距离无线传输技术大家族中，除ZigBee技术外，还有许多，如：蓝牙技术、 UWB技术、Wi-Fi 等。表1给出了几种常见的短距离无线传输技术5-6。表1几种短距离无线通信技术的比拟蓝牙UWB Wi-Fi ZigBee 规标准未定802.11b802.15.4 工作频段2
11、.4GHz 2.4GHz; 5GHz868/915GHz；2.4GHz最大传输速率1 Mb/s110 Mb/s 54 Mb/s250kb/s 最大功耗1-100mW200mW 100mW13mW传输距离l 0m 10m10-100m 10-75m网络容量8 8256 65536 电池寿命4-8小时1-2小时1-3小时半年以上本钱低高低低从上面的表格可以比照得到，ZigBee技术在温室控制系统中有如下优点：(1)本钱低:相比于其他几种短距离无线通信技术，ZigBee技术的协议栈设计相对简单， ZigBee不收任何协议专利费。因此ZigBee通信模块的本钱低，很适合用在无线传感器网络中。(2)容量
12、大: ZigBee有星型、树型、网状构造。一个主节点管理假设干个子节点，一个主节点可以管理254个子节点，主节点可以由上层网络管理可以组成65535个节点。(3)低速率:从上表中可以看出ZigBee技术传输速率是最低的，最大为250kb/s，在温室控制系统中，温室采集数据的周期大且数据量大，传输速率低有利于节能，适合温室应用。(4) 功耗低: 相比其他技术的功耗，ZigBee是最低的，而且ZigBee技术允许设备空闲时转入睡眠功能，这有利于节点节能，减少了更换电池的次数，增加电池使用寿命。 ZigBee网络层支持星型拓扑构造、树型和网状拓扑构造，如图2所示。图2 ZigBee技术的网络拓扑机构图星型拓扑构造由一个协调器控制，协调器可以直接与远程控制中心进展数据通信，当一个节点发生故障时不会影响其他节点工作。在温室控制系统中部署在监测区域的传感器自组织成网络，以多跳传输数据。树型拓扑构造包括一个协调器和假设干路由器和终端节点，通信原则是：子节点只能和父节点通信。网状拓扑构造和树型拓扑构造组成大致一样，由协调器、路由器、终端节点组成，不同的是网状拓扑构造任意节点间可以通信，并且是自动寻找一条信息传输的最优路径。ZigBee技术可在868M
