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ZigBee无线通信技术和传感技术的温湿度监控系统

电子电路表面组装技术(SMT)是一种将片式组装元器件安装在印制电路板的表面,通过回流焊等方法加以焊接组装的电路装连技术,是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。随着电子技术的进步,电子元器件逐渐向小型化、精密化、多功能方向发展,元器件的精密程度的提高对电子组装的环境要求的越来越苛刻。生产环境不合适的温度和湿度不但会对电子元器件的组装造成危害,而且还会影响SMt机器设备的正常运行,所以,对SMT厂房温度和湿度自动化的实时而准确的监测和控制,使厂房实时处在一个良好的生产环境,对设备运行和SMT产品质量保障都有着重大的现实意义。
传统的SMT厂房的温湿度监测系统常常采用有线方式,其优点是可靠稳定,明显的缺点是布线困难,组网不灵活,增加节点硬软件都要重新配置,而且可移动性差。针对上述传统有线的温湿度监控的缺点和不足,本文设计了一种融合了ZigBee无线通信技术和传感技术的温湿度监控系统则很好解决了这些问题,该系统安装布置的灵活性高、安装费用低廉、对厂房的监控系统进行重新布置时可移动性强。系统网络的自组织能力,大大增加了系统数据传输的可靠性,这些特点非常适合厂房多节点温湿度环境监测和控制的需求。
1 系统的原理及构成
ZigBee作为一种基于IEEE 802.15.4标准的新型无线通信技术,其主要特点是近距离、低复杂度、低功耗、低成本、协议简单,和传感器网络融合就组建了ZigBee无线传感器网络,该网络具有以数据为中心、自组织、可快速部署等诸多优点。
ZigBee协议层从底层到顶层分别为物理层(PHY)、媒体控制层(MLAC)、网络层(NWK)、应用层(APL)。其中MAC和PHY两层协议由IEEE802. 15.4标准定义,NWK和APL两层则由ZigBee联盟定义。ZigBee网络支持多种拓扑结构,比如星型、树型和网状型结构,ZigBee网络节点通常按照功能分为三大类:协调器节点、路由节点和终端节点。其中协调器节点对于每个Zigbee网络具有唯一性,是整个网络的核心,其他的路由节点和终端节点作为子节点加入网络。
针对SMT厂房特点,需要监测的区域通常可以分为:生产区、器件区和低温存储区(冰箱)三部分。分别对应的不同的温湿度要求,详细信息如表1所示。


由于该系统面向SMT小型厂房设计,所以系统组网相对简单,数据的传输量也不大,因此采用只含有中心节点(协调器)和终端节点的星型网络拓扑结构就能够满足本系统的设计,完成数据和信息的正常通信。分布于上述监测区域的无线温湿度传感器节点,分为无线采集节点和无线控制节点两类,采集节点首先进行温度和湿度数据的采集、初步处理,然后通过ZigBee协议将从传感器节点接收的数据发送到协调器节点;协调器根据采集结果和系统设定值进行比较决定是启动无线控制节点来控制各种温湿度调节设备的运行状态,达到调节厂房中温湿度的目的;协调器节点本身还负责建立ZigBee网络,并发送和接收指令,通过RS232串口与监测中心PC机进行数据通信;监测中心PC机负责集中显示厂房各个监测区域的每个传感器节点采集到的温湿度信息,整个SMT厂房的无线监控系统的结构如图1所示。



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