基于zigbee与嵌入式web的粮库温湿度监测系统的分析

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1、第1章绪论1．1课题研究的背景及意义民以食为天，我国是全球第一人口大国，因此粮食问题的解决成为了当务之急，然而粮食的需求在一定程度上是缺乏弹性的。在粮食的供求上若存在10％的不平衡，就是近千亿斤的大差额，极大地影响了社会主义事业的发展。为了减缓粮食供求波动的冲击，建立完善的储备调节体系是必不可少的【l】。科学保粮是储备调节体系的核心部分，而粮情监测技术(主要是对粮食温湿度的测控)是科学保粮的关键技术之一。目前，粮库温湿度监测系统在我国的应用己相当普及。粮库通常采用由PC机和单片机组成的主从式的多机联网系统，单片机作为下位机，负责粮库内各采样点的温湿度

2、数据采集；作为上位机的PC机，则负责粮库温湿度的集中显示和管理记录12]，PC机与单片机之间的通讯方式主要采用RS485总线技术和现场总线技术。本课题针对传统粮库温湿度监测系统在采用RS485总线、CAN总线时，存在布线复杂、不易维护，以及使用PC机作为上位机存在体积大，功耗大等不足【3-5】，提出了一种基于ZigBee与嵌入式Web的粮库温湿度监测系统。采用基于ZigBee无线传感器网络来监测粮库温湿度，可以极大地提高系统的性‘F—JE[61：(1)低成本、低功耗、易实现、安全可靠，而且它具有随时增加和删除节点的功能，可以在很大程度上避免大量布线的

3、麻烦。(2)节点少，熏蒸损坏也很轻微，特别是粮食进出粮库时监测网络不易破坏，大大降低了平时的维护费用。(3)能够减少工作人员的进入粮库检查次数，避免无谓的工作量，尤其是在熏蒸等过后的很长一段时间内，杜绝了工作人员中毒的几率。提高了储粮库的管理水平和管理效率。在ZigBee网络基站上构建嵌入式W曲服务器，就可以充分利用嵌入式系统集成度高、可靠性好、免维护的特点，实现无人值守、长期不间断运行的应用要求。这样不仅提高了工作效率，而且大大降低了设备成本，同时简化了软件系统的设计和维护，使用户随时随地不需要安装任何软件都可通过Intemet浏览器查看现场数据，

4、如果采集的某个参数值超过了预定值还可以进行报警。1．2国内外研究现状及发展趋势近年来，在广大科研技术人员的共同努力下，Zigbee和嵌入式技术得到了快速发展，并已取得了丰硕的研究成果。2003年2月，美国((TechnologyReview))杂志评出了将在未来改变世界的十大新兴技术，无线传感器网络技术(WSN)位列榜首。《商业周刊》预测的未来四大新技术中，无线传感器网络也列入其中【7】。ZigBee是近年来出现的面向低成本设备无线联网要求的技术，它是一种近距离、低功耗、低速率、低成本、时延短、安全性高的双向无线通信技术【8】。(1)低速率：ZigB

5、ee技术的数据传输速率只有20-250kb／s(2．4GHz)，40kb／s(915MHz)和20kb／s(868MHz)的原始数据吞吐率，满足低速率传输数据的应用需求。(2)低功耗：ZigBee节点在低功耗待机模式下，两节普通5号电池可使用6~24个月，免去了充电或者频繁更换电池的麻烦。它广泛运用于工业控制、消费性电子设备、家居智能化控制和医疗设备控制等。(3)低成本：因为ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了开发成本，并_目．ZigBee协议免收专利费用。ZigBeeN络节点的硬件成本一般可控制在1000元以下。(4)时延短：Zig

6、Bee的响应速度较快，一般从睡眠状态唤醒到工作状态只需要15ms。节点连接进入网络只需要30ms，进一步节约了能源。(5)安全性高：ZigBee提供了三级安全模式。使用接入控制清单，防止非法获取数据以及采用高级加密标准(ASE．128)的对称密码，以灵活地确定其安全性。这项技术的核心是由IEEE802．15．4工作组制定，高层应用、互联互通测试和市场推广，则由2002年组建的ZigBee联盟负责。到目前为止，联盟成员己经到了150多家，成员包括像mM、Ember、日本三菱、摩托罗拉公司、荷兰的菲利普半导体公司等世界著名的公司，中国的华为公司最近也加入

7、到该组织。众多的半导体商瞄准TZigBee市场，标准刚推出不久，符合该协议标准的的芯片就己经面世，有多芯片解决方案，也有单芯片解决方案。ZigBee技术在ZigBee联盟和IEEE802．15．4的推动下，结合其他无线技术，可以实现无所不在的网络。它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有巨大的应用价值，未来还将走进入们的日常生活中。可以预计，ZigBee将在监控和自动化领域有广阔的应用前景。随着嵌入式Internet技术，计算机技术，通信技术，和微电子技术的迅猛发展，工业自动化技术也呈现出智能化，数字化和网络化的趋势。嵌入式系统成为计算机应用

8、的一个新领域，具有功能强、实时性强、低功耗、可靠性高和结构小巧等优点【9】。基于嵌入式Web的远程监控系统结