這篇論文是吉林農業大學信息化教學與管理中心,吉林省科學技術信息研究所,吉林農業大學工程技術學院三位老師：彭占武、王雪、袁洪印，于2016年度在《黑龍江畜牧獸醫》和中國知網發布的科研論文，非常感謝三位老師在論文中隆重推薦了鄭州炜盛科技的幾款傳感器。下面我們一起來研讀一下三位老師的傑作。

關鍵詞:無線傳感器網絡( WSN) ;畜禽舍環境; CC2530; ZigBee;環境監測;氣體傳感器

摘要：為了提高畜禽科學養殖的自動化程度，實現對養殖環境的實時監測，試驗研制了一種基于無線傳感器網絡( WSN) 技術的畜禽舍環境多因子實時監測系統，系統的網絡節點構成以 CC2530 芯片 為核心，集成了6 種環境測量傳感器，分布于待測環境中，按照 ZigBee 傳輸協議自組網絡互相通信，所測環境數據經彙聚節點上傳至上位機，存儲于數據庫中，供用戶監測。測試過程中布置無線節點 20 個，連續72 h 以上進行測試。結果表明：系統具有布點靈活、功耗低、成本低、環境參數測量精确、 數據傳輸可靠、運行穩定等特點。

近年來，物聯網技術的迅猛發展給環境監控領域帶來了勃勃生機，物聯網技術是計算機技術、傳感器技術、無線網絡通訊技術相結合的産物。無線傳感器網絡技術作為物聯網的核心技術之一，主要應用于各種環境監控系統。

圖1 畜禽舍環境無線監測設計

試驗在禽類養殖基地1号雞舍内進行，該雞舍長50 m，寬8 m，高3 m，為密閉型養殖舍，設有通風口8個，另外有可調節照明、取暖、加濕和除濕設施等，舍内養殖成年蛋雞約1000隻。根據需求分析布置ZigBee 節點20 個，1～20 号節點全部載有溫濕度和光照傳感器。另外，為監測毒害氣體濃度，奇數号節點還載有CO2、NH3 和H2S 三種氣體傳感器。節點的分布能夠滿足ZigBee無線傳輸對近距離的要求，同時也能夠準确地反映舍内多因子環境指标;2節5号幹電 池能夠使得 ZigBee 節點和各種傳感器持續工作1000 h 以上，滿足了低能耗的要求。

2.2 多因子環境監測模塊設計

ZigBee模塊是部署畜禽舍無線網絡監測系統的核心設備，遵循IEEE802.15.4國際标準，在全球免費的2.4 GHz頻段運行，滿足系統對低成本、低功耗、近距離和低速率的要求，并且具有較強的可擴展性，可搭配多種環境測量傳感器。

ZigBee模塊引腳見圖2

按照ZigBee模塊的引腳，鍊接多因子傳感器和能量管理，構成無線傳感器網絡( WSN) 的監測單元， 多單元之間按照ZigBee協議自組網，互相通信。

節點結構見圖3

2.3 ZigBee節點的軟件設計

本系統軟件設計選擇嵌入式應用開發環境IAＲMAC Tools，能夠進行編譯和調試C/C 程序，運行 界面友好，支持32 位及以下的微處理器運行和調試。ZigBee節點的軟件設計包括對單片機CC2530 驅動程序的設計和對傳感器采集和發送數據流程的設計，節點加電初始化後，設定傳感器采集數據的時間間隔，啟動定時器，進行信道掃描。當有入網申請指令時，判斷傳感器端口，再向端口發送數據采集請求;數據采集完畢後，單片機将處于休眠狀态以減少能耗，将數據發送給CC2530進行組網和上傳處理。

設計流程見圖4

3 數據實時顯示系統

由ZigBee模塊和傳感器等硬件設備組成的無線傳感器網絡系統将環境數據上傳至上位機，設計了上 位機軟件系統，負責存儲和整理數據，并且将數據實時上傳至互聯網，使得用戶可以随時随地查看到畜禽舍内的環境變化情況。

4 結語

針對我國畜禽養殖過程中對環境監測的自動化程度不高等問題，嘗試使用無線傳感器網絡技術對畜禽養殖舍内進行布置無線節點，在每個網絡節點配置幾種測量環境因子的傳感器。按照 ZigBee 協議組成無線網絡，節點間互相通信，将測量數據上傳至上位機數據庫，供用戶實時查看。無線傳感器網絡技術在畜禽舍環境監測方面的應用提高了科學養殖的自動化程度，網絡監測節點分布更加靈活，大大降低了環境監測和硬件維護的成本。本試驗在監測後期數據處理方面具有可拓展性，可實現在手機等移動設備上實時監測數據，增加了監測的靈活性。

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