基于ZigBee无线传感器网络的仓储监控系统的设计_论文

1 3 9   意工案捉术   电 子 技 术   基于 Z i g Be e无线传 感器 网络 的  仓储监控 系统 的设 计  李修 华 , 秦 昕, 何成就 , 胡朋朋  ( 广西大学 电气工程学 院 , 南宁 5 3 0 0 0 4)   摘 要 :无线传 感器 网络技 术或物联 网 技 术近年来 引起 了国内外研 究者 的广泛关注,并开始大量应用在工业 、农业 、环境等领域 。仓库 、大型   储 藏室等设施 对空气 中的温度、湿度、光强等环境 因子非常敏感 ,且存在盗 窃隐患。本研 究就是 立足 于仓储设 施的这一需求 ,设计 了一套 无线  传 感器网络监 测系统 。本 系统通过传感器节点实现人体 红外、温 湿度及 光强传感 器的检测 ,并将信息汇聚到主控 节点,可 以实现 环境 异常报 警,   降 低 了人 工巡 视 的 工作 强度 。   关键宇 :Z i g B e e ; J N 5 1 4 8 ;无 线传感 器网络 ;仓储监控  1   引 言  无线传感器 网络作为一 种新 兴的、跨学科的技术 ,已经 引起 了国   内外多领域 的广泛 关注 ,并与通 信技术和计算机技术构成信 息技术 的  三大支柱 。无线传感器 网络 综合了传感器技术 、嵌入式计算技 术、分  布式信息处理 技术 以及无线通信技术等多个领域 的关键 技术 ,能够实  现实时监测 、采集 网络分 布区域内的各种客观环境或监 测对 象的数据  信息 ,并对这些信息进行处理 ,选择性的将有用信 息传输给用户 [ 1 - 3 ] o   近几 年提出的物联 网 ( I n t e r n e t   O f   T h i n g s , I O T )概念把无线传 感器网  图 2 主控节点的硬件结构图  ●  络技术扩展 到更大应用空间 ,被称为是继计算机技术 、互联 网和移动  2 . 3 终 端 及 路 由节 点 的 设 计  通信 网之后的又一次信息产 业浪潮 , 并与互联 网一起 构成智慧地球  。   传感器节点包括终端节 点及路 由节点 ,二者都 可以实现数 据的采  基于 I EE E . 8 0 2 . 1 5 . 4 标 准的 z i g B e e 技术是一种近距离、低复杂度、   低功耗 、低数据传输 速率 、低成本的无线通信技术 ,是 目前传 感器 网  集 ,区别在于终端节 点处于 整个网络的末端 ,只 负责发送 数据 ,可进  入休眠模式 ;而路 由节点则具有 “ 桥梁” 的作用 ,可 以对 终端节点发  络的首选技术之一 ,目 前 已被广泛应用于环境监测 的各 个领 域。比如  出的数据进行 中继转 发 , 不 能进入休眠模式 。z i g B e e 协 议点对点的通  森林火灾监测 ; 气象 和地球物理研究 ;洪水检测 ;化 学 / 生物监测 ;   信距离为百米 ,通过路 由节点的中继转发后 ,无线传感器 网络的传输  土壤矿物质检测 ;大气环境分析等 。本研究将 z i g B e e 网络技术应用到  距离大大增加 ,将显著扩大了整个系统的监控范围。   仓库 、 储藏 室等 地方 ,以实现远程监控仓储 环境 , 及时发现异常情况 ,   传感器节 点的首 要的任 务是数据采集 ;其次 ,还要 对采集到的数  免 去 或 降低 人 工 看 守 成 本 的 目的 。   据进 行预 处理 ;最 后 ,通 过无线 通信 的方式 把预处 理后 的数据 发送  感器节点 均包含 了人体红外感应模块 、温湿度传 感器及光强传感器 。   2 方案设计  2 . 1   系统 总 体 结 构  到主控节 点。节点的设计关键在于与传感器 的连 接。本设计中 ,各传  DY P — ME 0 0 3人体感应模 块 ,只感 应人或 动物体发 出的红 外线 ,可 以  广泛地用 于防盗报警。其主要 由传感器 电路 部分 及菲涅耳透镜组成 。   湿度 、光强及人体红外传感器 。控制器选择了 内嵌了 z i g B e e 协议 的英  传感器 电路部分将接收到的红外光转换 为电压信号 ;菲涅耳透镜主要  国J E NNI C公 司的J N5 1 4 8模块 。其系统总体框图如下 :   作用则 是汇聚光线 ,其反面形成 的明暗相 间的可见区和盲 区特征被 用   器将报警 。   系统主要 由传感器及无线网络控制器组成 , 传感器包括空气温度 、   来检测 移动的红外热源 。当测量范 围内出现移动的人或动物 时,传感  温湿 度传感器采用 的是 D H T   1 1 数字 温湿度传感器 ,体积 小、响  应快 、 抗干扰能力强 。 其采用 4 针单排引脚封装 , 供 电电压为 3 . 3  ̄ 5 . 5 V,   D 采样 及单线制 串行接 口输 出。   光强传感器采用 的是 GY 一 3 0 数字光模块 。 该芯片供 电电压为 3 - 5V,   图1   系统总体框图  2 . 2 主 控 节 点 的 设 计  相 对湿度 测量范 围为 2 0 — 9 0 %,温度测 量范围为 0 ~5 O ℃, 采用 8位 A/   光 照度测量范 围为 0 - 6 5 5 3 5   l x ,传感器 内置 1 6 位A / D转 换器可 实现 数  字输 出,使用方便 。   主控节点 即控制 器节点的首要任务是数据 的汇聚和存储 ,同时提  3 软件设计  供L C D显示 功能。首先 ,它先通过 无线通信模 块把各 节点 的信息收  集起来 ,然后通过处 理器模块进行进一步 的处理 ,之 后再进行相应 的  件结构框 图如图 2所 示,主 要 由显示模块 、存储模块 、处理器模块 、   软 件设 计 是 在 E C L I P S E集 成 开 发环 境 中 完成 的,采用 了基 于  z i g B e e 协议的网状拓扑结构 。主控

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