智能用电监测系统(基于ZigBee的智能监测系统的研究)

摘要：目前，我国农业正处于转型升级和更加智能化的关键时期。大力发展设施农业对对解放劳动力、增加农作物产量和农民收入具有重要意义。根据农田监测的要求，设计了一种基于紫蜂的无线传感器网络监测系统。终端采用CC2530无线传感器节点，增加了土壤温湿度测量模块。信息通过紫蜂协议传输到整个网络的汇聚节点，并通过串口与ARM9开发板通信。嵌入式控制器采用嵌入式Linux开发监控系统，实现了对农田土壤信息的监控。无线传感器；网络嵌入式1背景与设计方案1.1背景与意义中国是一个农业大国。到2016年，全国耕地面积继续保持在20.25亿亩，全年水田和灌溉地增加235万亩，占新增耕地面积的64.7%。与此同时，中国仍然面临着水资源短缺的局面，节约水资源也是重中之重。影响农田作物生长的环境因素主要是土壤的温度和湿度以及二氧化碳的浓度。在对监测这些参数并及时采取相应的措施对作物的生长非常重要。可见，农田耕作和农田环境监测十分重要。农田监测等设施农业在国外发达国家已经非常普遍，中国也在加快设施农业的步伐。因此，农田监测是农业智能化的唯一途径。1.2系统总体设计方案农田监测主要是提供一个有利于作物生长的土壤环境，以及土壤的温度、湿度、酸碱度等。是农作物良好生长的保证。北方以耐旱作物为主，南方以水稻为主，北方冬季不适宜作物生长。我们可以通过研究整个作物生长周期所需的土壤条件来密切监测土壤环境。这样，我们不仅可以掌握农业机械，而且可以在很大程度上保证作物产量，而不经过错，作物生长的任何关键时期，节省劳动力和化肥、水等各种资源。2紫蜂技术紫蜂技术是一种新型的双向无线通信技术，具有距离短、功耗低、成本低、可靠性高的特点。传输距离为10-100米，组网方式灵活，可扩展性强，通信非常可靠，主要用于农业和工业监控、智能家居、传感器网络等领域[2]。ZigBee传感器节点具有协调器、路由功能和终端节点三种功能。每个紫蜂网络中只允许有一个紫蜂协调器，负责配置对网络和启动所有网络[3]；路由器负责转发信息，通过它可以扩展网络；终端设备可以连接各种温湿度、烟雾、酸碱度等传感器模块，并通过网络与监控设备通信。ZigBee网络拓扑可以是星形、树形或网状。3系统硬件设计本系统是一个基于紫蜂的智能农田监控系统，主要监控土壤温湿度，因此本系统由紫蜂温湿度监控路由协调器节点、终端节点和传感器模块组成。在该系统中，只设计了终端节点和协调节点，没有路由器节点，因此终端节点需要将数据转发给其他节点。3.1协调器的硬件设计协调器节点采用CC2530芯片，结合了领先射频收发器的卓越性能、行业标准增强型8051中央处理器[4]、系统中的可编程闪存、8KB内存等多种强大功能。在CC2530睡眠模式下，传感器节点的睡眠/唤醒调度可以通过定时器来实现，使得传感器节点可以低功耗运行，节省能耗。3.2终端节点设计终端节点通常由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源模块组成。微处理器和无线通信模块集成在CC2530芯片中，传感器模块采用SHT10[5]。该传感器采用了CMOSens的专利技术，结合了

4系统软件设计软件实验包括协调器和终端两部分。协调节点是整个紫蜂网络的控制中心，负责管理网络组件、信息路由和链路协议。终端节点主要负责信息的收集、处理和发送。它还具有路由和转发收集的数据的功能。同时，为了节省节点能耗，当终端节点处于不发送和接收数据的状态时，一般都处于休眠状态。首先对网络进行初始化，然后传感器节点以自组织方式形成网络，节点对网络将监听并等待。如果它收到网络请求，它会给子节点分配地址，如果没有，它会继续监听。节点分配地址后，它接收数据并将其发送到相应的电脑。流程图如如图1所示。结论本系统采用CC2530模块和紫蜂协议实现了一种新型的无线传感器监控系统，实现了农田土壤的温度和湿度，能够满足农田监控的基本需求。它可以为农场工人提供清晰的土壤状态信息，并根据土壤状态和作物生长周期的需要采取相应的措施。在实际应用中，可以根据需要扩展二氧化碳浓度、土壤酸碱度等其他传感器，为精细农业提供了有效的解决方案。