0 导言
农业是国家开展的根底。中国是农业大国，却不是农业强国，大力开展温室农业是进步我国农业水平的重要途径。温室作为现代农业的重要组成部分，使农业生产可以不受气候、地域的约束，大大地进步了作物产出。现在，我国温室的智能化和信息化水平仍十分落后。收集和操控是现代温室的两个根本构成，现在温室的收集和操控大多选用线缆传输，当传感器和操控设备较多时，线路凌乱，施工难度大、本钱高，保护晋级困难，而且温室的高温度、高湿度、酸性环境极易形成线路腐蚀老化，影响体系的牢靠性和安全性。针对这些问题，本文规划了依据CC2530的温室无线收集与操控体系，该体系不只完结了温室多点数据的实时收集和无线上传，而且完结了设备操控的无线化和主动化，体系运转过程中几乎不需要人的参加，具有很高的使用价值。
1 体系总体规划
体系结构如图1所示。经过若干散布在温室中的传感器节点收集数据，无线发送至中心节点，中心节点聚集各收集节点的传感数据并上传到监控计算机，监控计算机进行数据处理、显现和存储，依据数据处理结果下达操控指令，并经由中心节点无线发送给操控设备，完结收集与操控的主动化和无线化。
2 硬件规划
2.1 主控芯片
体系选用CC2530无线SOC作为主芯片，它将微处理器和无线射频模块集成到一块芯片上，是TI公司推出的新一代ZigBee解决方案。CC2530的微处理器中心为一款增强型8051单片机，配有8KB的SRAM内存和32/64/128/256KB容量可选的flash闪存，时钟频率到达32MHz，能满意不同使用对数据处理的要求，休眠时主动切换到32KHz低频方式，最大极限地下降能耗：无线射频模块的中心是CC2520芯片，作业在ISM免答应认证频段2.4GHz，选用DSSS扩频技能，具有超卓的接纳灵敏度(-98dm)和链路预算(103dB)，最大传输速率 250Kbps，完全符合IEEE802.15.4协议规范。
2.2 传感器节点
本体系选用DHT11温室两用型数字传感器，该传感器为单总线数字信号输出，作业电压3.3～5.5V，温度丈量规划0～50℃，精度±2℃，湿度丈量规划20～90%RH，精度±5%RH。图2是DHT11的电路衔接图。
DHT11经过一根数据线与CC2530模块相衔接，构成收集模块，一次读取完毕后，温度和湿度数据在数据线上按位传输、图3为传感器节点结构图。
2.3 操控节点
因为气候多变，温室常常因为恶劣气候等原因此不得不封闭窗户，此刻室内空气不流转，受温室掩盖资料散热等原因影响，室内温度、湿度等重要的环境因子会散布不均，直接影响作物成长的均匀性，因此有必要采纳室内循环通风办法，使室内气候均匀、安稳。
本体系的操控目标为温室内循环通风用的风机，风机类型CBF-400防爆型轴流风机，风量2880m3/h，功率0.37kW，试验温室面积为 10*8m2，选用两台这样的风机能很好地满意要求。该风机作业电压220V/AC，选用直流继电器驱动，为进步驱动才能和抗干扰才能，增加了功率放大器和光耦阻隔器材。CC2530主控板经过一个I/O引脚操控直流继电器，然后操控风机启、停。图4为操控节点结构图。
3 软件规划
3. 1 节点程序规划
3.1.1 网络协议
现在常用的短距离无线通讯协议有ZigBee、Bluetooth、Wi—Fi、UWB等，其间ZigBee以其低功耗、低速率、大网络容量、动态组网、高安全性等特色成为无线传感器网络的最佳挑选。ZigBee界说了网络层和使用层规范，物理层和介质拜访操控层(MAC)依据 IEEE802.15.4协议规范。
ZigBee网络有三种拓扑方式：星型、树型、网状，其结构如图5所示。星型网络和树型网络不能改动网络拓扑，适合于不需要移动的场合。网状网络中节点能自由地与周围的节点通讯，网络拓扑可动态调整，可以满意高移动性的要求，而且网络扩展十分便利。本体系网络规划尽管不大，但为便利移动和后期扩展，选用网状网络拓扑结构。
3.1.2 程序结构
节点的程序依据TI公司的Z-Stack协议栈， 它引入了操作体系笼统层OSAL(Operating System Abstraction Layer)机制来处理多使命。OSAL按优先级从高到低的次序轮询物理层、MAC层、网络层、使用层是否有使命要履行。若有高优先级使命，当即跳转进入该使命处理子程序，处理完毕后再次从最高优先级开端新一轮查询;若查询完毕 发现没有使命要履行，体系会转入休眠，以节省能量。图6是OSAL的使命处理流程图。
本体系选用的Z-Stack版别为ZStack-CC2530-2.3.0-1.4.0，在收集节点程序中增加了一个SEND_DATA_EVENT使命，用于履行传感器收集和数据发送功用;在中心节点程序中增加了一个SEND_CMD_EVENT使命，用于发送操控指令，操控节点中增加相应的指令接纳与解析程序。
3.2 上位机软件规划
传感器收集到的数据上传到上位机，上位机进行处理、存储。图7为上位机软件显现效果图。该软件由VC++6.0编写完结，可以实时动态显现各收集节点的温湿度数据，并制作出改变曲线。收集到的数据按设定的格局存储为.txt文本文档，保存到中心计算机的硬盘上，便于后续进行温室建模等深入研究。
4 体系测验
别离在外置电源和电池供电两种方式下测验体系。
在外置电源供电时，节点在1秒采样1次的较高采样频率下一向继续安稳运转;在两节AA电池供电时，节点每2min采样1次，其他时刻进入休眠，体系能继续运转一周。考虑到温室一般对采样频率要求不高，可以将采样距离设置为10分钟乃至更长。若选用大容量电池，续航才能可以连续至数月乃至几年，以习惯某些无法供给外置电源的作业环境。图7为测验中的上位机数据显现界面，图8为存储到计算机的数据格局。
在继续两周的调查期内，轴流风机启、停操控准确率为100%，操控牢靠性很高。试验标明该体系作业安稳、牢靠，低功耗功能杰出，具有很高的实用性。
5 定论
本体系完结了温室环境的无线监测和设备的无线操控。无线收集节点可以便利地安置在温室的不同方位，可以有效地获取整个温室的环境信息。与传统的温室有线丈量与操控体系比较，简化了布线使命，节省了人力本钱。整个体系的本钱较传统有线体系更低，而且保护和晋级都十分便利，为未来温室的智能化、无线化供给了一种解决方案。
