基于ZigBee的温度监控系统

摘 要：为了解决恶劣环境下的线路布置不便及其维护困难等问题，给出了一种基于ZigBee的无线温度监控系统的设计方法。该系统采用RemoDAQ-8000作为温度传感和控制平台，ZigBee无线通信为无线通信网络。通过5组基于ZigBee的温度监控实验，获得了第一手资料，从而实现了无线监控；同时，该系统可在局域网内，采用C/S和B/S两种方式进行控制和查询。实验表明，采用ZigBee无线通信代替传统的有线通信，可在过程控制领域产生重要影响。

关键词：ZigBee；RemoDAQ-8000；无线监控；C/S；B/S

中图分类号：TP277，TM564 文献标识码：A 文章编号：2095-1302(2012)09-0022-03

Wireless temperature monitoring system based on ZigBee

DONG Jin, YU Hou-quan

(School of Electronic Information, Yangtze University, Jingzhou 434020, China)

Abstract: In order to solve the problems of wire layout and maintenance in harsh environments, a wireless temperature monitoring system based on ZigBee is designed. The system uses RemoDAQ-8000 as temperature sensor and monitoring platform and ZigBee wireless communication as communication network. Through five sets of temperature monitoring experiments based on ZigBee, the first hand information is obtained, and thus wireless monitoring is realized. In the local area network, C/S and B/S are adopted for control and query. The experimental results show that ZigBee wireless communication is used instead of the ordinary wire communication and has an great influence in the process control filed.

Keywords: ZigBee; RemoDAQ-8000; wireless monitoring; C/S; B/S

0 引 言

传统温度控制系统通常需要进行人工实时测量，或者从监控室铺设电线到现场进行监控，这样不仅费时费力，而且存在电线易腐蚀以及维护不便等困难。无线传感器网络(wireless sensor network，WSN)[1]是一种由传感器节点构成的网络，能够实时检测、感知和采集节点部署区的观察者感兴趣的感知对象的各种信息(如光照强度、温度、湿度、噪声和有害气体浓度等物理现象)，并将这些信息处理后，以无线方式发送出去，通过无线网络最终发送给观察者。无线传感器网络在军事侦查、环境监测、工业生产控制、智能家居、医疗护理以及商业等领域有着非常广阔的发展前景。

ZigBee[2]是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，完整的协议栈只有32 KB，可以嵌入各种设备之中，同时支持地理定位功能。以上功能决定了ZigBee技术非常适合于应用在无线传感器网络中。

本文设计了一种基于ZigBee的无线温度监控系统。 该系统采用RemoDAQ-8000[3]过程控制平台为温度控制平台，该平台外接pt-100[4]温度传感器，CC2530终端节点通过RS232串口与过程控制平台相连接，以将采集的温度数据经无线方式传给CC2530协调器节点。协调器节点通过RS232串口与PC机相连，在PC机上显示当前的温度数据和实时曲线，并将数据存储到后台数据库服务器中，以便在局域网内通过浏览网页的方式查看温度数据，从而为相关人员的决策提供理论依据(例如调整温度)。

1 系统总体设计

ZigBee是基于IEEE 802.15.4标准的低功耗局域网协议，具有近距离、低功耗、低成本、低数据速率、低成本等特点。ZigBee支持全球统一无需申请的2.4 GHz频段，具有三种拓扑结构——星形、树形、网状形，每种拓扑结构都有各自的特点，用户可按需求进行选择。

整个无线温度监控系统包括CC2530测温终端、CC2530协调器节点、显示终端以及网站服务器。CC2530可以实时采集测温终端RemoDAQ-8000实验平台的温度数据，并将温度数据无线发送给CC2530协调器节点。协调器节点通过串口与上位机进行通信，同时在上位机中进行相关数据处理，并将处理后的数据存储在后台服务器中。这样，用户就可通过局域网上位机(B/S)进行查询和控制，或通过局域网网页浏览(C/S)进行查询，其系统结构如图1所示。

2 系统硬件设计

CC2530测温终端由RemoDAQ-8000温控实验平台、CC2530终端节点、ZigBee无线通信、微处理器模块等组成，可用于对待测点的温度进行采集，并通过无线方式将温度数据发送给协调器节点。CC2530协调器节点由微处理器和无线通信模块组成，它的作用是通过RS232将接收到的数据传送给PC机进行处理和显示。RemoDAQ-8000温控实验平台由R-8520、R-8036、R-8065、pt-100和电源模块等五部分组成。其中，R-8520的作用是实现RS232电平和RS485电平的相互转换；R-8036的作用是将采集到的温度模拟量转化为数字量；R-8065的作用是实现pt-100与电热杯的加热与停止；pt-100相当于温度传感器，其测温范围为-500～1 200 ℃，温度越高，电阻越大。上述模块结构图如图2所示。