基于zigbee的智能鸡舍环境控系统设计.docVIP

PAGE PAGE 7 基于zigbee的智能鸡舍环境监控系统设计 摘要：针对目前家禽养殖密集程度大、疾病多发、环境污染等现状，设计了基于zigbee的智能鸡舍环境监控系统。该系统以cc2430作为检测单元主处理器通过传感器检测鸡舍温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度。通过zigbee无线通信模块将数据传送到由STM32F103ZET6为主控制器的上位机上。上位机通过判断对相应设备进行控制，达到自动或手动控制鸡舍环境的目的。 关键词:环境监控；zigbee；cc2430；STM32F103ZET6；节能环保 一、引言 近年来，随着规模化养殖的快速发展，养殖业的集约化、工业化程度不断提高，传染性疾病多发，鸡舍环境对鸡的健康和生产性能的影响越来越大。文献[1]介绍了检测网络的建立与使用，可以通过PC监测，但没有完成对小气候环境的控制作用。文献[2]监控与自动控制，但并没有具体提及如何进行自动控制与自动控制系统的构建。没有考虑到鸡舍粪便的污染问题，节能环保问题。文献[3]对环境的传感器检测系统提出了采用无线通信技术，但没有就传感器系统与自动控制进行阐述。文献[4]对国内外畜禽舍环境监控系统研究现状进行了深入的阐述，充分说明了本系统设计的意义与重要性。文献[5]对zigbee技术在监控系统的应用提出了自己的概念，但没有充分发挥技术的优越性没能更好地扩展系统功能。 本文设计了基于zigbee的智能鸡舍环境监控系统，该系统以CC2430为处理器，并通过zigbee无线网络与以STM32F103ZET6为主控制器的上位机进行通讯。上位机与PC机通过USB连接由通过labview建立的监控平台进行实时监控。通过各传感器对鸡舍内的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度等参数进行监测，然后传送给上位机进行处理，上位机或监测人员根据相应的指标进而控制执行机构运行，实现对鸡舍环境的控制。当检测值高于或低于鸡舍环境标准时系统报警并可以自动调节，达到自动和手动双模式控制。 二、系统硬件方案设计 基于zigbee的智能鸡舍环境监控系统主要由zigbee检测系统[6]、上位机监控系统、节能环保系统三个部分组成。zigbee检测系统主要由zigbee无线通讯与各种传感器构成。主要由cc2430处理器对检测到的数据进行处理通过无线通讯将数据传送到上位机监控系统。 上位机监控系统由控制部分和监控平台组成其中控制是由处理器STM32F103ZET6将数据进行处理判断从而达到自动控制或手动控制改善环境参数的目的，使各种指标维持在标准指标范围内。上位机监控平台主要通过PC机上的labview虚拟仪器技术建立，可以对环境参数进行实时显示及数据保存，方便远程查看，对相应标准值进行设定，反应相应参数变化曲线等。主要由zigbee通讯模块、监控终端显示器组成。 节能环保系统主要由太阳能电池板、蓄电池、沼气池组成。鸡舍一切用电可以通过太阳能电池板提供。由于鸡舍的选址可能造成周边环境的污染，该供电系统解决了鸡舍选址电力供应困难，是选址更加方便。鸡的排泄物等可以收集储存在沼气池内转化为能源及肥料使用。有效减少排泄物露天储存等对空气环境占地面积等方面的影响。使鸡舍整体更加节能环保。系统整体结构图如图1所示： 图1 系统整体结构图 zigbee检测系统设计 ZigBee终端检测设备负责数据的接收和发送、传感器数据的采集处理以及终端设备自身的控制管理。zigbee检测系统的工作过程是射频芯片接收来自传感器的信息并传送给控制系统[7]及上位机监控平台。检测系统的终端设备包括了CC243处理器单元，温湿度检测单元[8]、二氧化碳浓度检测单元、光照强度检测单元、射频收发单元等，如图2所示。 图2检测系统的结构图 CC2430处理器单元主要包括接口电路、3.3V和1.8V电源滤波电路、芯片晶振电路、所有的I/O引脚以及电源引脚、复位引脚全部引出，以供在应用中根据实际情况进行相应的I/O功能定义，增加无线模块的通用性。 温湿度检测单元主要采用含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器DHT11，DHT11应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。 二氧化碳浓度检测单元我们采用S_100 CO2采集模块，S_100 CO2红外二氧化碳采集模块体积小精度高适合智能楼宇的监控设备。 光照强度检测主要用光敏三极管作为主器件的关照强度传感器组成。 2、监控主系统设计 控制主系统主要对检测系统检测到的数据进行判断，对温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度进行调节控制。通过对风扇、喷雾式消毒、光源、排便系统的控制改变相应环境参数。由labview设计的监控界面与PC机组成了监控平台，可以对检测到的数据进行实时显示，可以查看数据的波动情况和对监控数据进行储存，对标准值进行更改与设定