基于物联网技术的表库温湿度监测系统的研制

２０１４年第６期　安徽电子信息职业技术学院学报　Ｎｏ．６　２０１４　第１　３卷（总第７５期）ＪＯＵＲＮＡＬＯＦ　ＡＮＨＵＩ　ＶＯＣＡＴＩＯＮＡＬ　ＣＯＬＬＥＧＥ　０Ｆ　ＥＬＥｃＴＲ０ＮＩｃｓ＆ＩＮＦ０ＲＭＡ１１０Ｎ　１ＥｃＨＮ０Ｌ（）ＧＹ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｎｏ．７５　Ｖｏ１．１　３　［文章编号］１６７１—８０２Ｘ（２０１４）０６—００１５—０２　基于物联网技术的表库温湿度监测系统的研制　梁　勇，　袁露露　（国网淮南供电公司，　安徽淮南２３２００７１　［摘要］针对供电企业大型仓储电能表库中温湿度监测工作中，监测点众多且分布广泛、监测数据不　方便集中读取、不能及时根据监测数据进行温湿度调节等若干问题，提出并实现了一种基于物联网技术的温　湿度分布式监控系统，进而提高了温湿度监控系统的可靠性、可用性和扩展性。　［关键词］智能电表表库；温湿度监测；物联网技术；ＣＣ２５３０　［中图分类号］ＴＭ１３　［文献标识码］Ｂ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｈｕｍｉｄｉｔｙ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｍｅｔｅｒ　Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　圜圜国囫　梁勇★袁露露——基于物联网技术的表库温湿度监测系统的研制　第６期　心，该芯片完全符合ＩＥＥＥ　８０２．１５．４通信协议设计要　求，是用于２．４一ＧＨｚ　ＩＥＥＥ　８０２．１５．４、ＺｉｇＢｅｅ和ＲＦ４ＣＥ　应用的一个真正的片上系统（ＳｏＣ）解决方案。它能　够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。　ＣＣ２５３０结合了领先的ＲＦ收发器的优良性能，业界　标准的增强型８０５１　ＣＰＵ，系统内可编程闪存，８一ＫＢ　ＲＡＭ和许多其他强大的功能。ＣＣ２５３０具有不同的　运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。　运行模式之间的转换时问短进一步确保了低能源消　耗，具有低功耗，抗干扰性能强和无线传输距离长的　优秀特点。　使用时，工作人员按下终端模块上的按键，自动　实现系统定位，单片机将采集到的温、湿度数据通过　ＲＦ方式发送给集中器，集中器通过ＲＳ２３２与电脑实　现通信，将数据（温度、湿度、电源电压、段地址）实时　显示于桌面电脑。　按键　ＲＦ通信　ＣＣ２５３０　芯片　电源　・＿＿１温湿度监测　图１终端节点硬件框图　终端节点（硬件框图如图１所示）采用电池供电　集中器采用２２０Ｖ转５Ｖ供电（集中器硬件框图２　示）。　ｌ　ｌ　十　匹　ＣＣ２５３０　—圃　匝　芯片　—回　＇　温湿度　监测　图２集中器硬件框图　ＸＵＥＢＡＯ－　１４；　￡．ＺｔＪ　本系统使用过程中，工作人员按下终端模块上　的按键，自动实现系统定位，单片机将采集到的温、　湿度数据通过ＲＦ方式发送给集中器，集中器通过　ＲＳ２３２与电脑实现通信，将数据（温度、湿度、电源电　压、段地址）实时显示于桌面电脑，系统工作原理如　图３所示　Ｒ￥２３２　拇｝［ｊ　・●　——●　ＰＣ电脯　图３　温湿度系统工作原理图　二、软件设计　上位机软件采用ＶＢ６．０软件设计系统界面，通　过串口接收数据在界面上显示，无线组网采用基于　树的有效组播路由算法方案，下位机软件采用嵌入　汇编的Ｃ语言编写。　三、无线组网技术　在考虑节点的深度信息和能量的基础上，提出　了基于树结构的有效组播路由算法，具体是：集中器　（基站）是根节点，采集器（传感器）是叶节点或树节　点。组网路由包括三个过程（１）树初始化过程，基站　通过广播子请求信息包来发现子节点，从而完成树　生成的初始化工作。（２）新节点加入过程，新部署的　传感器节点通过广播父请求信息包来寻找其父节　点，从而让它的邻居节点知道其存在。（３）节点离开　过程，当节点的电池随着时间不断耗尽，或者该节点　被恶劣的环境破坏而变成无用节点的时候，该节点　就会断开与其他节点的通信。　改进之后的算法利用ＺｉｇＢｅｅ节点的深度信息来　简化路由的过程。同时考虑了节点的能量均衡利用　的问题。对上述提出的基于树结构的有效组播路由　算法，利用仿真软件ＯＭＮｅｔ＋＋对路由（下转第１１页）　圜日囝囫　陈知新一一种基于０ＬＥ啪自关ｃｌ１Ｐｗ旧渡控制方法的研究　表２两种方法对比　比较器法实现的　新方法实现的　第６期　本设计在Ａｌｔｅｒａ的ＥＰ２Ｃ３５Ｆ４８４Ｃ８芯片上进行硬　件验证。在２０×２Ｏ绿色无源ＯＬＥＤ上能实现１６级灰度。　分辨率　灰度级　面积ｍｍ　面积ｍｍ２　如图５所示，左右两边的像素点每两行灰度级依次递　增和递减。结果表明，该方法能够按设计的要求完成　显示出灰度级图像。　五、结论　１６￣４２　１６级灰度　０．１８　ｍｍ　１．２９　ｍｍ　２．２１　ｍｍ　０．１３　ｍｍ２　０．８０　ｍｍ　１．８９　ｍｍ　６４ｘ（９６＊３）　１６级灰度　６４ｘ（９６　３）　６４级灰度　本文提出了一种基于ＯＬＥＤ的自关闭ＰＷＭ灰度　控制的方法，与传统比较器的方法相比，使用存储器　的结构来代替比较器，在保证占空比和扫描效率一　样的情况下，减少了芯片的面积，提高芯片的性价　比。并通过ＦＰＧＡ验证了该方法的可行ｌ生。　参考文献：　［１］苗英恺，陈术，２００８，（４）．　（二）基于ＦＰＧＡ的系统实现　佳．ＯＬＥＤ平板显示技术原理与应用［Ｊ］．通信技　【２】王天雄．一种优化的基于子空间按位扫描灰度控制方法的　研究与设计【Ｄ１．上海：上海大学，２００８．　【３】廖志君，郭太良平板显示器的多种灰度显示方案ＩＪ１＿龙岩　图５　ＯＬＥＤ灰度显示　（上接第１６页）算法进行实验。仿真实验的结果证明，　利用改进后的路由算法，确实能有效延长网络的生存　期，增强网络健壮眭，同时也就提高了能量的利用率。　分布在表库不同位置的采集器实时采集环境温　湿度，通过上位机显示，方便工作人员现场检查，并　且实现人机交互，便于工作人员对表库的管理，具体　功能包括实时查询、备份、超限报警值和采样时间设　置的等。　四、结论　基于物联网技术的立体表库温、湿度监测系统　统传输距离可以达到１００米。采集器的发射功耗为　ｌｍＷ，休眠模式功耗更低。两节５号电池就可以维持　长达１．５年左右，温度测量的分辨力为０．１￣Ｃ，经过安　徽省计量院校准，湿度为Ｉ％ＲＨ不确定度为Ｕ＝０．３％　ＲＨ（ｋ＝２），采集系统一次性数据采集成功率在９９．８％　以上，可广泛应用于公司各类库房和实验室的的环