基于ZigBee技术的果蔬冷链运输环境监测系统

程 平

(咸宁市咸安区马桥镇农机服务中心，湖北 咸宁437020 )

1 系统的工作原理与整体框架

果蔬冷链运输监测系统主要由数据采集传输端、STM32主控平台和后台监控中心3部分组成。系统的整体框架如图1所示：

图1 系统的整体框架

ZigBee协调器组建ZigBee网络，ZigBee终端节点加入无线网络后，通过外接的801S震动传感器和DHT11温湿度传感器采集环境数据，将数据无线发送协调器。协调器汇总各节点数据后，经过串口传输到STM32主控平台，主控平台在显示屏显示运输车厢内环境数据，再通过4G无线模块将数据传输至后台监控中心。

2 ZigBee数据采集传输端

2.1 果蔬运输过程中的主要影响因子

影响果蔬运输过程中的主要环境因子有以下3个[1]：

温度。每种水果和蔬菜都有适宜的冷藏温度，冷藏温度是影响果蔬新鲜度的重要因素。若冷藏温度过低，则会导致果蔬冷害现象；若冷藏温度过高，则会加速果蔬衰老和劣变。

湿度。冷藏湿度是反映冷藏箱内环境的一个重要因素。湿度过高，容易发生霉变；湿度过低，容易造成果蔬水分流失。

震动。在运输过程中，车辆的突然加速、减速和路面颠簸导致的震动，极易造成果蔬的机械损伤。

因此，系统采用DHT11温湿度传感器采集环境温湿度，采用801S震动传感器采集震动数据。

2.2 ZigBee技术的原理及优势

车厢内部环境较小，所需传输的数据量不大，传输速率要求不高，若采用有线的方式采集数据，不易于果蔬的囤放和搬运。因此，可以采用低功耗、低成本的ZigBee技术组建无线传感器网络采集环境数据。ZigBee网络由协调器和终端节点组成，协调器首先组建无线网络监听是否有终端节点申请入网，若有则为终端节点分配网络地址[2]。终端节点采用干电池供电，易于移动，节点可以设置休眠周期，节省大量电池功耗。终端节点以一定的周期采集温湿度和震动数据，然后无线发送到协调器，协调器收到数据后经过整合处理发送给STM32主控制器。终端节点硬件结构如图2所示：

图2 终端节点硬件结构

ZigBee终端节点主要由CC2530芯片、电源模块、温湿度传感器、震动传感器和射频天线组成。CC2530芯片作为节点核心驱动各个模块、电源模块提供稳定的工作电压，射频天线提供通信接口接入ZigBee网络，传感器采集数据后即可发送至协调器。

3 STM32主控平台及监控端

STM32主控平台通过串口通信与协调器进行交互，协调器上传环境数据后，经STM32主控制器处理后在显示屏显示，便于驾驶室人员监控。从安全性考虑，用户还可以在远程PC监控端监控冷藏车厢情况。因此，可以在STM32主控制器外接4G无线模块与远程PC端监控中心建立TCP连接。4G无线模块具有高速、稳定、可靠的优点。STM32主控制器通过AT指令驱动4G无线模块，可以执行网络质量检测、TCP连接、数据发送等操作。远程监控端与STM32主控平台建立连接后，收到上传的温湿度数据和震动数据，用户还可以设置环境报警阈值，当环境数据异常时报警。STM32主控平台及监控端示意图如图3所示：

图3 STM32主控平台及监控端示意图

4 结语

本文设计的基于ZigBee技术的果蔬冷链运输环境监测系统实现了在果蔬运输过程中对冷藏环境的实时监测，提升了水果和蔬菜冷链运输过程中的精细化管理水平。