基于ZigBee和LabVIEW的室内环境监测系统的设计

杜忠波 于嘉辉 兴运达 郭海丰 贾楠

【摘要】本文设计了一套室内环境监测系统。通过无线网络利用ZigBee技术开发板作为下位机，与上位机LabVIEW软件系统进行通讯，对采集的数据进行数据的显示、处理和存储。该系统实现了室内环境参数实时监测。

【关键词】ZigBee LabVIEW 室内环境监控

一、概述

今社会己经发生了巨大变化，物联网技术作为互联网的延伸，已经是人们生活中必不可少的技术，目前人工智能时代尚未到来，物联网技术己经成为智能技术发展的铺垫，因此应该深入研究该专业领域，不断实验，测试，投产，积累经验。为了满足人们的需求，本文设计的是基于ZigBee与LabVIEW的室内环境监测系统，通过利用CC2530开发板以及相关的传感器先对室内的温湿度进行测量，再将人体红外信号和有无烟雾气体信号测试出来，并一同传送到上位机LabVIEW计算机中，实现人机交互，实时观测室内变化情况。

二、监测系统硬件设计

以ZigBee的CC2530开发板作为核心模块，完成所有的数据接收与传输命令。CC2530需要完成的任务就是采集室内实时温度与湿度的参数，以及是否有误人体红外信号数据的判定，室內是否有超标烟雾气体的排放，最终得到比较完善的室内环境参数的采集。

该系统能够对室内环境中的安防情况、各个房间的温度、湿度和燃气含量进行动态监控。其中执行监控功能的模块使用ZigBee无线网络，经过USB接口将采集到的各项监控信息传输到电脑上位机，上位机采用LabVIEW对数据进行提取和分析，最后显示出各项监控信息。

选择DHT11采集周围空气中的温度和湿度，选择HC-SR501检测是否有人进入，选择MQ-2检测用户家中的燃气含量，并将数据发送给CC2530F256核心处理器，最后通过无线网络传输给接收机。上位机可以对数据进行显示和分析，进而判断温湿度是否合适，是否有人体进入，是否发生了燃气泄漏等情况。

三、下位机软件与程序设计

（1）温湿度下位机工AR程序编译过程。首先将串口初始化，让传感器进行预热，接下来是最重要的一个步骤，也是将下位机的数据传输到上位机上的必要语言，因为上位机与下位机之间利用的串口通讯来命令将采集到的温湿度参数以字符串的形式输出。最后一步将整理好的字符串常量转移到上位机上就是说数据通过USB串口通讯输出到电脑上。

（2） MQ-2烟雾气体参数采集程序设计。该程序的工作原理就是利用MQ-2传感器探测是否有无可燃性气体存在，是否有烟雾，如果有，则输出高电平“0”，并串联到到上位机的警报指示灯，此时为亮。反之输出低电平“1”则不亮。程序如下：

MQ-2气体传感器，当测量浓度大于设定浓度时，LED1会闪烁，MQ-2上的DD-LED也会长亮。

四、系统上位机软件设计

上位机程序由LabVIEW开发平台编辑，在用户电脑运行，用于接收并显示从下位机发送来的数据，判断各项数据是否处于正常状态；并保存数据方便用户查看。

要实现将下位机的数据传输到上位机上，实际上就是Lab-VIEW与ZigBee技术之间的融合，让他们之间能够协同工作交流，这就要求经过ZigBee I/O口的数据数据类型也符合LabVIEW接受数据的类型，LabVIEW上位机的大门（I/O口）才能够敞开，本文应用的开发板CC2530就能够实现上位机与下位机之间的正常通信，它设定好了通信协议，制定了通信基础。这两种系统刚好可接受串口通信，因此只需要将上位机与下位机之间连接一根USB数据线，再安装专用的Visa串口驱动，这时上位机LABVIEW即可接收到来自下位机的数据。