基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)房溫、濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李小剛

【摘要】為了實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)房的溫、濕度進(jìn)行檢測(cè)，本文提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)房溫、濕度檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件包括由分布在機(jī)房中的測(cè)量節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，機(jī)房節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控終端設(shè)備相連接形成的監(jiān)控裝置，軟件采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，并實(shí)現(xiàn)了溫、濕度信號(hào)檢測(cè)和顯示。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)具有體積小，部署方便，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) 機(jī)房 溫濕度 檢測(cè)

機(jī)房的設(shè)備使用頻繁，設(shè)備老化在所難免，經(jīng)常導(dǎo)致播出設(shè)備出現(xiàn)一些莫名的故障而使節(jié)目播出事故的發(fā)生。機(jī)房中溫度和濕度如果不能滿足要求，則會(huì)加劇這些電子設(shè)備老化的速度。本文提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)房溫、濕度檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)C(jī)房?jī)?nèi)主要設(shè)備的關(guān)鍵部分溫度和機(jī)房的整體溫、濕度進(jìn)行檢測(cè)，提醒機(jī)房管理人員保持合適的環(huán)境，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低播出事故發(fā)生的機(jī)率。

一、整體介紹

基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)房溫、濕度檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)包括由監(jiān)測(cè)裝置、機(jī)房節(jié)點(diǎn)、監(jiān)控終端設(shè)備和由測(cè)量節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)監(jiān)測(cè)裝置包括溫度傳感器、濕度傳感器、ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器和單片機(jī)。單片機(jī)作為主控設(shè)備控制從溫度傳感器和濕度傳感器獲得數(shù)據(jù)，然后通過(guò)ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器發(fā)送給機(jī)房節(jié)點(diǎn)，機(jī)房節(jié)點(diǎn)主要作用是接收監(jiān)測(cè)裝置的數(shù)據(jù)并向監(jiān)控終端設(shè)備傳輸，因此機(jī)房節(jié)點(diǎn)要有單片機(jī)和ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器與監(jiān)測(cè)裝置通信，接收并存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)裝置發(fā)送的溫度、濕度信息；與終端監(jiān)控設(shè)備聯(lián)系采用有線方式提高抗干擾能力，最終將信息發(fā)送到監(jiān)控終端設(shè)備。監(jiān)控終端的主要作用是顯示數(shù)據(jù)。

二、系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)房溫、濕度檢測(cè)系統(tǒng)包括若干個(gè)測(cè)量節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)測(cè)裝置，監(jiān)測(cè)裝置由STC89C51單片機(jī)、溫度傳感器、濕度傳感器和ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器組成，其中溫度傳感器采用DS18820數(shù)字溫度傳感器，該傳感器提供9位（二進(jìn)制）溫度讀數(shù)指示器件的溫度。濕度傳感器選用IH3605智能濕度傳感器，用來(lái)采集室內(nèi)的相對(duì)濕度。溫度傳感器、濕度傳感器將檢測(cè)到的溫度、濕度信息發(fā)送給微處理器進(jìn)行處理后通過(guò)ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器發(fā)送給機(jī)房節(jié)點(diǎn)。由于監(jiān)測(cè)裝置有些不能采用外部電源，只能由電池供電，因此此處并未設(shè)計(jì)顯示電路。ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器采用CC2530射頻芯片收發(fā)電路與機(jī)房節(jié)點(diǎn)無(wú)線通信。CC2530射頻芯片收發(fā)電路工作在915MHz的頻率上，帶寬為38.4kHz。測(cè)量節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)無(wú)線方式形成多跳自組網(wǎng)，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給機(jī)房節(jié)點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。

機(jī)房節(jié)點(diǎn)接收并存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)裝置發(fā)送的溫度、濕度信息同時(shí)將信息發(fā)送到監(jiān)控終端設(shè)備。監(jiān)測(cè)裝置中包括LCD顯示設(shè)備，用于實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)的溫度、濕度數(shù)據(jù)。機(jī)房節(jié)點(diǎn)主要作用是數(shù)據(jù)收集與中轉(zhuǎn)，在一些小的系統(tǒng)中如果環(huán)境干擾較少，為了降低成本也可以省略機(jī)房節(jié)點(diǎn)，由監(jiān)測(cè)裝置直接通過(guò)無(wú)線方式發(fā)送到監(jiān)控終端設(shè)備。實(shí)際使用中，可以使用通用計(jì)算機(jī)來(lái)充當(dāng)監(jiān)控終端設(shè)備，其主要作用為通過(guò)機(jī)房節(jié)點(diǎn)收集各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并保存，顯示曲線以供查詢，甚至還可以開發(fā)一些專家軟件對(duì)數(shù)據(jù)分析判斷，提供一些關(guān)于設(shè)備狀態(tài)可供參考的的建議。機(jī)房節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控終端設(shè)備之間通信時(shí)為了避免高頻干擾，提高通信可靠性，可采用抗干擾能力較強(qiáng)的有線通信方式。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

STC89C51單片機(jī)軟件在Keil uVision開發(fā)環(huán)境下用C語(yǔ)言編寫。軟件設(shè)計(jì)主要包括數(shù)據(jù)采集發(fā)送和數(shù)據(jù)接收處理兩部分，數(shù)據(jù)采集發(fā)送端對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)各節(jié)點(diǎn)處的溫濕度信息進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)進(jìn)入監(jiān)控裝置以一定時(shí)間內(nèi)采樣數(shù)據(jù)取平均值作為一次溫濕度采樣數(shù)據(jù)。然后節(jié)點(diǎn)控制器等待終端控制器節(jié)點(diǎn)查詢信號(hào)的到來(lái)才將采集數(shù)據(jù)發(fā)送出去。若數(shù)據(jù)未發(fā)送成功，將執(zhí)行自動(dòng)重發(fā)功能。數(shù)據(jù)接收處理端由終端控制器發(fā)出節(jié)點(diǎn)查詢命令，輪流查詢各節(jié)點(diǎn)處溫濕度值，通過(guò)與其相連的無(wú)線接收模塊，將各節(jié)點(diǎn)溫濕度采樣數(shù)據(jù)正確接收。然后，將接收到的數(shù)據(jù)處理后送液晶顯示并送往終端設(shè)備。

通過(guò)圖2可以看出，測(cè)量節(jié)點(diǎn)中的溫度傳感器、濕度傳感器將采集到的溫濕度信息發(fā)送到單片機(jī)進(jìn)行處理，然后ZigBee協(xié)議射頻收發(fā)器對(duì)相鄰測(cè)量節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)包進(jìn)行偵聽，通過(guò)記錄相鄰測(cè)量節(jié)點(diǎn)的身份標(biāo)示號(hào)碼來(lái)建立靜態(tài)路由表；根據(jù)靜態(tài)路由表中的數(shù)據(jù)，指定傳感網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)測(cè)量節(jié)點(diǎn)與機(jī)房節(jié)點(diǎn)的通信路徑，根據(jù)指定的路徑通過(guò)多跳方式把數(shù)據(jù)包發(fā)送到機(jī)房節(jié)點(diǎn)，機(jī)房節(jié)點(diǎn)再將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控終端設(shè)備，完成一次數(shù)據(jù)傳輸。上位機(jī)軟件可以采用一些專用的用戶界面軟件編寫，進(jìn)一步提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)房溫、濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）本系統(tǒng)不需要任何固定網(wǎng)絡(luò)的支持，具有使用快速方便的特點(diǎn)，能夠使用戶在任何時(shí)間、地點(diǎn)和任何環(huán)境條件下，獲取機(jī)房?jī)?nèi)大量詳實(shí)而可靠的溫、濕度信息；2）本系統(tǒng)具有體積小、功耗少、快速組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，并通過(guò)監(jiān)控終端進(jìn)行接收數(shù)據(jù)、發(fā)送命令、具有部署方便，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。