基于zigbee的大棚温湿度实时监测系统

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基于zigbee的大棚温湿度实时监测系统

作者：张柏林 王艳梅

来源：《无线互联科技》2014年第06期

摘要：采用干湿球测量湿度方法，嵌入zigbee无线通信协议，以CC2530和DS18B20为核心，设计了一款自组网、低成本的无线温湿度传感器系统，用于温室大棚的环境监测。与电容式湿度传感器相比，具有准确度高、线性度好和寿命长等特点。

关键词：zigbee；湿度；无线传感器网络；干湿球我国是农业大国，目前温室大棚已成为我国一些农村的重要产业，是当地农民的重要经济来源[1]。大棚内的温度和湿度对农作物的生长环境影响极大，需要对大棚内的温湿度进行实时、准确地监测。

目前，我国北方的温室大棚，温湿度监测仍采用人工定时查看温湿度表的落后方式。这种方式劳动强度大、监测效率低。也有部分大棚采用以单片机为核心的传统有线监测系统。这种系统由于受到布线限制，具有一定的局限性，且成本较高，维护困难。笔者提出一种基于zigbee技术的无线温湿度传感器网络。该传感器网络以CC2530和DS18B20温度传感器为核心芯片，采用传统的干湿球测量湿度方法，并嵌入zigbee无线通信协议，具有自组网、功耗低、寿命长等特点。 1概要

Zigbee是一种近距离、低数据传输率、低功耗、低成本的无线半双工自组网技术,使用ISM免费频段，单个网络中最多可容纳65535个节点，适合用于搭建对通信速率要求不高的无线传感器网络。zigbee网络节点可分为三种类型：网络协调器节点、路由节点和终端节点[2]。这三种节点类型都是网络层概念，他们的部署决定了网络拓扑形式。不论zigbee网络采用何种拓扑方式，网络中都需要有一个并且只能有一个网络协调器节点。

数字式温度传感器已经比较成熟，如Dallas公司生产的DS18B20。湿度传感器常采用电容式湿度传感器，目前比较有代表性的如德国Humirel公司生产的HS1101系列湿度传感器。然而，电容式湿度传感器在结露情况下，容易损坏。结露问题是由传感器材料和结构引起的，目前还没有有效的解决方案。干湿球测量温湿度方法由于没有采用湿敏材料作为湿度测量的关键构建，避免了结露所引起的问题。采用干湿球测量湿度，当由空气传入纱布的传热速率等于纱布表面气化水分需要的传热速率时，则两者达到平衡状态，这时湿纱布中的水温即保持恒定，称这恒定或平衡的温度为该空气的湿球温度。此时，空气中的相对湿度可以由（1）式求出[3]。

式中，t为空气的温度，tw为湿球温度，P为当地大气压，A为风速的函数，Ew为湿球温度下的饱和水汽压，E为干球温度下的饱和水汽压。