基于Zigbee技术的弹药库温湿度检测系统研究

摘要：针对弹药库温湿度的人工检测，提出一种基于CC2530和SHT75温湿度传感器的弹药库温湿度检测系统方案，通过SHT75芯片对温湿度数据进行采集，并利用Zigbee技术对采集来的数据进行传输，对弹药库温湿度进行实时多点检测。

关键词：ZigBee 温湿度 CC2530 多点检测

中图分类号：TN47；TP212.11 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）10-0082-02

武器的精良是部队战斗力的体现，而武器的战斗力取决于弹药的威力，所以弹药的存储尤为重要。而影响弹药存储的重要因素取决于两个，即温度与湿度[1]。传统的监控弹药库温湿度的方法是通过观察温度计与湿度计人工对其进行控制，或者通过简单的传感器进行有线连接。这样耗费了大量人力，准确性也较低。针对以上不足。本文通过SHT75对温湿度进行采集，通过ZigBee技术建立无线传输网络，对弹药库进行布控，通过CC2530芯片对数据进行处理从而发出指令对温湿度进行控制。

1 Zigbee技术

Zigbee技术是一种新兴的、高可靠性的无线数据传输网络，通信距离可以达到30～70m甚至几百米到几公里。ZigBee技术具有很多优良的特点：功耗低、安全性强、成本低、时延时间段、较好的网络拓扑性、有多种工作频段。该技术多用于家庭自动化，工业自动化，遥测遥控等方面[2][3]。

2 系统总体设计

该系统通过温湿度传感器采集弹药库的温湿度数据，将数据通过ZigBee协议传递给中心模块，中心模块在接收到数据后，对数据进行相应的处理，判断弹药库内部局部温湿度的情况是否符合标准要求。从而控制温湿度控制模块的工作与否。该系统采用网状拓扑结构。图1位系统总体设计框图。

3 系统的硬件设计

3.1 终端模块设计

终端模块是由温湿度传感器SHT75，CC2530芯片，电源模块及其LCD组成，当温湿度传感器检测到温度时，CC2530对数据进行处理，然后检测到的数据通过LCD将数据进行显示出来，便于弹药库管理者观察，同时将数据通过天线发送给中心模块处理。电源模块采用电池供电，当传输完毕后进行休眠，这样会大大的减小能耗。图2是终端模块组成框图。

传感器是终端节点的重要部分，为了提高温湿度检测的精度，我们选择一款SHT75型温湿度传感器，它是瑞士Sensirion公司推出的一款最高精度的温湿度传感器。全量程标定；两线数字输出；测量-40℃～+123.8℃；湿度测量精度：±1.8%RH；温度测量精度：±0.3℃；低功耗、响应时间短[4][5]。

3.2 中心模块设计

中心模块是无线传感器网络的核心组成部分，是接收终端节点数据，处理终端节点数据的，并且向终端模块发送指令的中心，将所传递来的数据发送给PC机，建立友好界面，便于观察者记录数据，掌握内部情况。由于中心模块具有收发，处理数据，及其发送指令等功能，一旦中心模块供电出现问题，整个系统将会无法正常工作。所以对于供电要求要比终端模块要求更加严格，从而采用3.3V的稳压电源供电。图3为中心模块组成框图。

4 系统软件设计

4.1 系统主流程设计

启动程序，各端口初始化，运行终端模块程序、中心模块程序，终端模块对温湿度进行采集，发送给中心模块，判断温湿度情况，进行相应的处理。图4为系统主流程图。

4.2 中心模块软件设计

首先启动中心节点程序，将中心模块的硬件及其协议栈初始化，进行组网，在组网成功的情况下，中心模块发出指令，允许有终端模块的加入，如果终端模块加入成功进行对数据的接收，接收成功后，对所接到的数据进行相应的处理，同时将数据发送到PC机上，便于对数据的记录。中心模块流程图如图5。

4.3 终端模块软件设计

终端模块的主要作用是对数据进行采集，将数据传送给中心模块，同时接收中心模块发送来的指令。

在终端模块程序运行后，对其硬件、协议栈初始化，开始寻找网络，成功搜索到网络后请求加入，加入后程序驱动温湿度传感器SHT75工作，对数据进行采集，将采集到的数据传送给中心节点。同时将采集到的数据通过LCD进行显示，便于管理人员进入弹药库后进行观察。终端模块流程图如图6。

5 系统分析

本设计采用网状拓扑结构，温湿度传感器对信号进行采集，并且发送给中心模块。中心模块将数据发送到PC机上。该实验通过空调升降温湿度模拟出弹药库内部情况，通过网络测量出数据，与实际的温湿度进行对比。对比情况如表1所示。

针对其它同类研究所测得的温度误差不大于0.8℃，湿度误差不大于3.0%RH。该系统实现了测量结果准确率高，测量误差小的要求。根据表2可以得出，该系统的温度误差不大于0.3℃，湿度误差不大于1.8%RH。温湿度误差实现了预想结果。

6 结语

本文利用采用具有ZigBee技术存储能力更强的CC2530芯片，利用精度更高的温湿度传感器SHT75对温湿度进行采集，对10个传感器节点的温湿度进行了研究，实现了弹药库内部多点测量及其无线传输。达到了预期要求。该设计简单，低功耗，精度高，工作性能稳定。能够为部队弹药库的管理节省大量的人力物力。

参考文献

[1]军械工程学院弹药工程系.弹药储运管理[Z].北京：总装备部运用装备保障部，2002.

[2]周贤伟，覃伯平，徐福华.无线传感器网络与安全[M].北京国防工业出版社，2007.

[3]李新.基于CC2530的ZigBee网络节点设计[J].PLC&FA，2011；97-101.

[4]沈建明.基于ZigBee的温室大棚的温湿度检测系统[D].西安工业大学硕士论文，2013：28-29.

[5]李长有，程晓琦，张胜奎.基于SHT75的矿井救生舱温湿度检测[J].仪器仪表学报，2010.