基于无线传感器网络温湿度采集监测系统_王杰(2)

软件 2011年第32卷第1期 王杰等：基于无线传感器网络温湿度采集监测系统

电，具有低功耗优点。

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图1 整个系统组成框图

Fig.1 block diagram of the whole system

图3 KM-NODE 433 节点模块的组成

Fig.3 the composition of the node module of km-node 433

2 系统工作原理

系统工作时，各前端采集节点先采集各自区域的温湿度信息，经单片机简单处理后通过无线发送给GSM模块上的Sink节点（在距离较远时要将采集节点采集的信息先传给中继节点，中继节点通过接力方式将信息发送给SINK节点），Sink节点将按要求将接收的温湿度信息进行综合处理，并判断在设定时间内所有采集节点的数据信息是否全部获得到，如果是则通过GSM模块用AT命令将收集到的最新数据发送给终端用户，如果在等待时间内没有收集到所有采集节点的数据，则延时一定时间后将已收集的采集节点信息发送给终端，终端用户通过设计的接口和软件读取并查看采集节点的数据信息。终端用户也可以向GSM模块发送控制命令，SINK节点上通过红灯的亮灭反映控制信息。

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3.3 GSM通信模块设计

GSM通信模块主要由SIM900A 芯片、网络信号灯、串口接口、SIM卡电路、Sink节点（汇聚集点）和供电电路组成。组成框图如图4所示。

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图4 GSM通信模块组成

Fig.4 the composition of GSM communication module

GSM通信模块主要是用短信方式来发送信息数据，将系统与移动通信相连接，可以实现数据不限距离的传输，在很大程度上解决了传输距离的问题。Sink节点主要是对个采集节点发送来的数据进行综合处理，一般计算量比中继节点和采集节点大。

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3 系统各模块设计

3.1温湿度采集模设计

温湿度采集电路原理框图如图2所示，主要由传感器、单片机和供电电源组成。传感器选用瑞士的温湿度集成数字传感器SHT15，它具有体积小、使用方便灵活、响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等优点。单片机选用MSP430F2132，它是一个低功耗、高性能单片机。采集模块实际是KM-433 NODE节点的扩展模块，它同时具有无线收发送数据的功能，可以发送采集的数据。

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GSM模块向终端发送温湿度数据信息是通过AT命令来实现。

3.4 监测模块

为了不同用户监测的需要，系统的监测系统有两种：一种是手持式监测界面，如图5所示，即在具有要求系统的手机系统中嵌入专门的监测软件来实现信息的接收和监测；另一种是终端计算机监测界面，如图6所示，串口进行通信，终端用户可以在计算机上查看和监测观测点的参数信息。手持式监测效果和计算机监测界面如图4-4所示。手持终端的监测程序是结合数据库知识用JAVA编写的，终端计算机监测界面用VB设计，两者都可以实现数据信息的监测并通过图形显示各个监测区域的监测信息。

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图2 温湿度采集电路原理框图

Fig.2 block diagram of temperature and humidity data acquisition circuit

3.2 KM-NODE433 节点模块简介

KM-NODE 433 节点模块的组成如图3所示，主要由微控制单元和无线收发单元构成。处理器选用的是MSP430F2132，无线收发芯片选用的是CC1100，模块体积很小，无线传输频段为433MHZ，在空旷的条件下传输距离在80米左右，采用3.3v供

图5 手持式监测界面

Fig.5 hand-held monitoring interface

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4.3仿真测试结果

系统基本上实现了设计提出的各种功能，在单节点和多节点情况下触摸传感器后监测界面上的温湿度曲线会发生相应的变化，同时显示各监测点的实时数据信息，并可以调用数据库

图6 计算机监测界面

Fig.6 Computer monitoring interface

察看历史信息，终端用户发送的控制信息能通过相应的单片机引脚状态来反映。

5 结 论

由于本文中系统是基于无线传感器网络，并结合了无线收发和GSM通信技术，系统能解决环境对象和数据传输距离等问题，并能在一定程度上实现自动控制。系统能实现多节点温湿度的实时无线采集和监测，满足树形、环形和星形节点拓扑结构，在工农业等方面具有广阔的应用前景。系统还具有较强的移植性，只要更换采集节点中的传感器和sink节点中的相应算法就能对其他参量采集监测。目前该系统在园林温湿度监测、大棚温湿度监测上已经得到了应用，具有广阔的应用前景。

4 系统的仿真测试

4.1仿真测试所需设备

所需设备、仪器和材料如下：

前端温湿度采集模块；KM-NODE 433 节点模块；GSM通信模块；串口连接线；装有专门编写设计的VB温湿度监测界面的PC机一台；手持式监测终端一个；各模块的供电电源。

4.2仿真测试的过程的示意图

1.手持终端式监测的仿真的实物过程的示意图如图7所示

参考文献

[1] 曹红苹,蒋云良,缪强.室内无线传感器网络及其应用

[J].2006(9): 209-210

图7 仿真的实物过程的示意图

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