基于CC2530的温室智能监控系统设计

刘石磊,李宝刚

(1.南京理工大学,江苏 南京210094;2.南京朗腾科技开发有限公司,江苏南京210094)

0 引言

近年来,随着现代科技的快速发展,农业也更加重视植物生理信息的采集和监控。温室环境参数的采集和监控则是温室行业向着智能化、精准化、高效化的关键环节。[1]作为影响农作物生长的两个重要因素,温湿度的采集和控制是必不可少。[2]所以要改善温室环境参数的监控,就必须有一个高效、准确的检测系统。

根据温室的特点,设计了一种基于无线传感器网络的能够实时监测和控制温室及土壤温湿度的测控系统。该系统具有无需布线、成本低廉、低功耗、安装维护方便等特点,可以有效的满足温室环境监测系统的智能化、精准化、高效化的发展要求。系统采用Zigbee技术,设计了基于CC2530的无线传感器网络;汇聚节点增加GSM/GPRS和以太网模块,可以随时随地的通过手机或者登录Web来查看和控制温室情况。

1 系统整体设计

系统整体由终端节点、协调器节点、汇聚节点构成,其中终端节点是构成无线传感器网络的基本单元,主要负责对自身周围环境参数的采集、处理和发送。协调器是无线传感网络的核心,相当于一个网络管理控制器,主要负责无线传感器网络的建立、连接、退出以及网络地址的分配。当无线传感器网络建立运行后,它又成为路由节点,负责转发信息,扩大信号传输范围的作用。[3]终端节点是精简功能设备(RFD),协调器是全功能设备(FFD)[4]。无论是FFD还是RFD,其硬件结构基本相同,都是由传感器模块、处理器模块、无线通信模块等构成。汇聚节点主要负责对传感器节点的数据进行接收和处理,并控制温室中的执行机构,使温室的环境参数最适宜农作物生长需要。另外本系统的汇聚节点还增加了GSM/GPRS模块和以太网模块,方便用户随时随地查询和控制温室内的各项环境参数。无线智能控制终端是由处理器模块、无线通信模块、GSM/GPRS模块等构成。整个系统的工作流程如图1所示。

2 系统硬件设计

2.1 传感器节点硬件设计

无线传感器网络的最基本单元是传感器节点。传感器节点需要具有采集信息、处理信息和无线通讯的功能。根据以上要求,无线传感器节点硬件结构由传感器模块、处理器模块、无线通讯模块、电源模块四个部分组成,如图2所示。

图1 温室智能监控系统工作流程图

图2 传感器节点结构框图

2.1.1 传感器模块

温室环境参数中空气的温湿度、土壤的温湿度或者水表温度对于农作物的生长有着重要的影响,是节点采集的主要信息,系统选用数字式温湿度传感器 SHT11。[5]SHT11是瑞士Sensirion公司推出的一款数字温湿度传感器芯片,传感器采用专利的CMOSens