我國是農業大國，目前大棚養殖已成為我國一些農村的重要產業，是當地農民的主要經濟來源，大棚養殖逐漸呈現大規模、集團化的特點，因此無人值守的大規模大棚自動溫濕監控系統具有較高的實際應用價值。該系統采用ZigBee無線收發設備傳輸數據，無需專門架線，系統結構簡單，節省了人力物力，通過ZigBee射頻收發模塊可讀取各大棚的數據，并實現對大棚溫濕度的控制，實現真正意義上的無人值守，與普通無線技術相比，還具有低功耗、低成本和網絡容量大等特點，該系統由中心控制單元和大棚溫濕監控終端組成。

1 ZigBee技術簡介

ZigBee是一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的無線網絡技術。它主要工作在無須注冊的2.4 GHz ISM頻段，傳輸范圍在10～75 m，典型距離為30 m。ZigBee的基礎是IEEE 802.15.4，這是IEEE無線個人區域網工作組的一項標準，被稱作IEEE 802.15.4(ZigBee)技術標準。

ZigBee技術的主要優點包括以下幾個部分：

功耗低 由于ZigBee的傳輸速率低，只有10～250 kB／s，發射功率僅為1 mW，而且采用了休眠模式，功耗低。根據ZigBee聯盟的估算，兩節普通5號干電池可使用六個月到兩年。

成本低 模塊的初始成本估計在6美元左右，很快就能降到1.5～2.5美元之間，且ZigBee協議是免專利費的。

網絡容量大 一個ZigBee網絡可以容納最多254個從設備和一個主設備，一個區域內可以同時存在最多100個ZigBee網絡。

時延短 針對時延敏感的應用做了優化，通信時延和從休眠狀態激活的時延都非常短。設備搜索時延典型值為30 ms，休眠激活時延典型值是15 ms，活動設備信道接人時延為15 ms。

安全 ZigBee提供了數據完整性檢查和鑒權功能，采用AES-128加密算法。

可靠 采用了碰撞避免機制，同時為需要固定帶寬的通信業務預留了專用時隙，避免了發送數據時的競爭和沖突。MAC層采用了完全確認的數據傳輸機制，每個發送的數據包都必須等待接收方的確認信息。

基于上述特點，ZigBee主要應用在短距離范圍并且數據傳輸速率不高的各種電子設備之間。其典型的傳輸數據類型有周期性數據、間歇性數據和重復性低反應時間數據，其目標就是針對農業自動化、工業自動化、家庭自動化、遙測遙控和醫療護理等。

2 無線溫濕監控系統的構成

ZigBee網絡的形成是自動完成的，具有很好的可控性。常見的網絡類型主要有3種，即星型網、樹型網、網狀網。ZigBee的解決方案支持每個網絡協調器帶有254個激活節點，多個網絡協調器可以聯結大型網絡。ZigBee網絡中的設備通常可以劃分為兩種類型，一種是全功能器件FFD(包括網絡協調器和網絡路由器)，它承擔了網絡協調者的功能，可以同網絡中的任何設備通信，支持任何拓撲結構；另一種是簡化功能器件RFD(網絡終端設備)，它不能作為網絡協調者，只能與FFD通信，兩個RFD之間不能通信。本設計選用樹型連接方式，多個網絡協調器可以協同工作這一特點保證了新增大棚節點的靈活加入，還可以滿足大規模的要求。

該溫濕監控系統總體架構圖示于圖1，該系統由中心控制單元和大棚溫濕監控終端組成。

3 無線溫濕監控系統的軟硬件設計

3.1 中心控制單元主要功能和軟硬件設計

中心控制單元主要完成以下功能：

(1)采用巡檢方式，對網絡中的各大棚進行實時監控．若出現大棚節點丟失或大棚溫濕度超出設定范圍10 min以上，則聲光報警；

(2)通過操作面板上的按鍵可增加或減少網絡中的大棚節點；

(3)具有數據存儲功能，通過外擴的存儲設備，可對選定時間段內的數據進行存儲；

(4)通過操作面板，可對系統時間、各大棚溫濕度范圍進行修改；

(5)LCD顯示功能