基于ZigBee的仓储烟雾浓度监测系统的研究

圣军 周萌萌 程明 张帆

【摘 要】系统以MC13224芯片为控制核心，利用终端采集烟雾浓度数据，通过协调器对数据进行分析和处理，上位机负责对整个系统进行监控，实现了仓储烟雾浓度的智能监测和控制。

【关键词】ZigBee;仓储;MC13224

中图分类号： X831 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）02-0084-002

【Abstract】The system uses MC13224 chip as the control core，uses the terminal node to collect the smoke concentration data，analyzes and processes the data through the coordinator node，and the upper computer is responsible for the whole system monitoring，realizing the intelligent monitoring and control of the storage smoke concentration.

【Key words】ZigBee;Warehouse;MC13224

0 引言

随着社会经济和物联网技术的不断发展，大型多元化复合型仓储越来越多。传统仓储的烟雾浓度监测采取的是有线的方式，存在着移动灵活性差、布线复杂、管理维护成本高等问题。因ZigBee技术具有无线传输数据、支持大量网络节点且可靠性强等特点，所以在仓储管理系统中引入ZigBee无线传感器技术能够很好地解决传统仓储所存在的问题。

1 系统总体架构

本系统主要由移动终端节点、协调器节点、ZigBee网络及上位机四部分组成，系统总体构架如图1所示。

移動终端节点主要由传感器构成，负责对仓储烟雾浓度数据的采集;ZigBee网络负责终端和协调器之间的数据传输;协调器节点负责对数据进行分析和处理;上位机可以修改参数阈值，实现对终端的监测和控制。

2 网络节点设计

2.1 移动终端节点设计

移动终端由开发板、传感器、控制模块和电源电路组成。开发板采用飞思卡尔公司生产的MC13224芯片，其支持802.15.4标准和ZigBee标准，集成了2.4GHZ无线电收发器，能够建立和维护ZigBee无线网络。芯片MC13224还具有12位ADC，I2C，2个高速串口，能很好的兼容本系统所使用的传感器以和控制设备的要求;传感器采用的是深圳洲发电子科技公司生产的MQ-2烟雾传感器，可以检测到浓度为100-10000ppm的气体与烟雾，具有精度高、稳定性强等特点，MQ-2烟雾传感器通过接口转换电路接在MC13224芯片的串口上;控制模块包括数码管、蜂鸣器、风扇等，当数据超出阈值时，控制设备可以实现报警及自动处理功能。移动终端节点结构图如图2所示。

2.2 协调器节点设计

协调器可以对数据进行存储、分析和处理，同时还可以起到远程报警的作用。协调器采用与终端相同的ZigBee模块，方便ZigBee无线网络的建立及数据的传输。其核心控制器采用ARM11内核芯片ARM1156T2-S，其提供了更高的CPU性能和吞吐量，可以高效地分析处理系统采集到的数据。

GPRS模块采用SIMCOM公司的ATK-SIM900A，ATK-SIM900A芯片的工作频段在900/1800M赫兹，可以低功耗实现语音、短信、数据信息的传输。当数据超出正常范围时，GPRS模块会向管理人员发送报警信息。另外，系统预留了WIFI模块接口、RJ-45接口和USB接口，可以方便地与外设连接。协调器节点结构图如图3所示。

3 上位机设计

系统管理平台是整个系统的功能控制部分，也是用户操作的部分，它包括用户管理软件和数据库设计两大部分。数据库采用Access2007来设计，主要包括用户信息表、采集数据表、系统日志记录表等;上位机采用VB开发环境，能够方便的进行数据查询、数据修改、串口设置等功能。

4 结束语

系统将ZigBee技术引入到仓储环境监测中，构成了部署灵活的实时动态监测系统，克服了传统仓储监测系统的技术缺陷，实现了对仓储烟雾浓度的智能监测与控制，保障了仓储的安全性，系统具有较高的实用价值。

【参考文献】

[1]詹杰.基于ZigBee的智能公交通信系统的设计与开发[D].湖南：湖南大学，2015.

[2]于华龙.Zigbee网络管理协议的研究与实现[D].北京：北京邮电大学，2014.

[3]唐珍珍.嵌入式智能家居监控系统的设计[J].哈尔滨理工大学学报，2014，30（3）：5-7.