基于ZigBee无线组网的微型气象站设计

　摘 要：针对传统气象站数据采集精度低和建站成本高等缺点，设计了一种基于ZigBee无线组网的微型气象站，该气象站以ZigBee技术为依托，构建无线传感器网络来完成数据的实时采集、存储和传输。结果表明，ZigBee无线网络可使微型气象站建站更简单、功耗低、采集精度高，从而保证了气象监测数据的稳定传输。
　　关键词：ZigBee；微型气象站；无线传感器网络；无线组网
　　0 引 言
　　由于我国面积大，使得气象监测覆盖范围过小，加上传统的气象数据采集具有灵活性差、功耗大、稳定性低等缺点，很难得到准确的气象数据。人们生活水平提高的同时对气象预报的要求也越来越高[1，2]。当前普遍使用的气象站各气象要素之间的监测都相互独立，系统的开放性和兼容性不高[3]，并且气象传感器互换性能差，整个系统庞大，系统功耗大，这就使得传统气象站的建站成本高，不宜大规模建站[4]。所以，建立微型气象站势在必行，其具有成本低和建站简单等特点，有利于气象监测的全面化和提高监测的准确性。
　　随着通信技术、传感器技术和计算机技术的快速发展，无线传感器技术在许多领域得到广泛应用[5，6]。ZigBee技术具有组网能力强、功耗低、复杂度低等特点[7，8]，能够很好地满足微型气象站的要求，使气象数据的采集、传输和处理更加简捷化和智能化。本文采用ZigBee技术搭建无线传感器网络，从而完成微型气象站系统中的气象要素（风向、风速、温度、湿度、大气压力、雨量等）的采集、传输和处理。
　　1 系统总体结构设计
　　基于ZigBee无线组网的微型气象站监测系统把无线传感器网络配置成星形网络，设置一个ZigBee节点为网络的协调器，其他节点为ZigBee的终端设备。微型气象站系统中的气象传感器模块把采集到的气象数据传输给ZigBee的终端节点，终端设备在接收到采集的数据后再传输给网络的协调器，协调器将风向、风力、温度、湿度、降雨量等智能传感器测量的数据和ZigBee的设备型号传输给计算机终端处理，完成整 个气象数据采集、传输和处理的过程。
　　本系统的总体设计框图如图1所示。
　　2 硬件设计
　　2.1 气象监测点设计
　　微型气象站的监测点设计框架如图2所示。其中，数据采集模块是由风力传感器、风向传感器、温度传感器等气象要素传感器组成。传感器通过I/O接口与通信和处理模块相连接。
　　2.2 ZigBee模块
　　本系统用的ZigBee模块是由TI公司推出的CC2530芯片。它支持IEEE802.15.4/ ZigBee协议，是面向短距离自动控制