基于ZigBee的温湿度监控系统

一、概述

基于ZigBee的温湿度监控系统主要用于楼宇监控，环境检测等无人职守场合。采用多跳的方式组成网络，网络控制器负责管理整个网络的管理和收据收集工作，并通过串口将数据传递到上位机监控软件，路由器的主要功能是对网络中的数据传输进行转发，ZigBee终端上采用温湿度传感器采集环境数据。网络控制器、路由器采用主供电方式；终端采用电池供电，采用休眠方式降低自身能耗。整个网络的最大深度为5，最大网络规模为11000个节点。

二、网络控制器

网络控制器负责管理整个网络的管理和收据收集工作，通过串口将数据传递到上位机监控软件。上位机软机可以根据实际应用，通过网络控制器对采集终端进行配置，包括休眠周期和数据采集周期。

网络控制器性能指标：

Ø        符合ZigBee协议标准

Ø        供电：                                    9~24VDC

Ø        串口（可选）：                      速率115200bps

Ø        以太网接口（可选）            RJ45

Ø        通信距离：                            2000米

Ø        最大功耗：                            100mA

Ø        工作温度：                            -40℃~+80℃

Ø        工作频段：              2.4GHz

Ø        扩频模式：              DSSS直序扩频

Ø        可接入最大路由器个数：    5

Ø        可接入最大节点个数：        30

Ø        最大深度：                            5

三、路由器

路由器节点主要负责数据的转发等路由功能。

路由节点性能指标：

Ø        符合ZigBee协议标准

Ø        供电：                                    9~24VDC

Ø        通信距离：                            2000米

Ø        最大功耗：                            100mA

Ø        工作温度：                            -40℃~+80℃

Ø        工作频段：              2.4GHz

Ø        扩频模式：              DSSS直序扩频

Ø        可接入最大路由器个数：    5

Ø        可接入最大节点个数：        30

四、终端节点

终端节点带有温湿度传感器，可以进行相关的环境温湿度数据采集工作，采集的数据通过路由器、协调器上传到上位机软件进行相关的处理。

终端节点性能指标：

Ø        符合ZigBee协议标准

Ø        供电：                                    两节AA电池

Ø        通信距离：                            2000米

Ø        最大功耗：                            100mA

Ø        工作温度：                            -40℃~+80℃

Ø        工作频段：              2.4GHz

Ø        扩频模式：              DSSS直序扩频

Ø        休眠：                                    支持休眠功能，休眠周期可配置

Ø        传感器通道数：                温度、湿度

Ø        输入信号范围：                湿度：0～100%RH，±3% RH

                                                          温度：-40℃~125℃，±0.4℃

Ø        A/D转换分辨率：               12Bit 

五、网络监控平台

无线传感网环境监控软件是为了配合低功耗无线传感器网络的具体应用而开发的监控软件，可以对相应的无线传感器网络进行配置、监控和数据采集。本软件采用Borland C++ Builder 6.0编程工具开发。运行平台为Microsoft Windows 98/ME /NT/2000/XP/Vista，硬件运行环境最低配置为CPU Pentium 200， 64MB内存，硬盘100MB，标准VGA，256色显示模式，具有鼠标和网卡。

网络监控平台的功能：

Ø    网络节点信息获取功能。网络节点信息包括节点的邻居表信息(获取网络拓扑结构的基础)、节点描述符、电源描述符和简单描述符。

Ø       网络节点控制功能。网络节点控制主要是通过与协议栈进行交互，使用功能簇实现节点的控制。

Ø       历史数据的分析、绘图和报告制作功能。对网络收集的数据以及测试数据均存入数据库以供进一步分析，并对分析结果绘制状态图和报表。

Ø       网络设备搜索功能。对于指定设备地址的节点进行搜索查询。

Ø    网络拓扑查看功能。网络拓扑信息保存在各个节点邻居表中，将其形象化表达处理。网络拓扑查看器实现这样的功能，而且对网络拓扑提供序列化功能，使得这个拓扑结构可以保存到文件中。

监控软件的运行界面如图所示：