基于OpenWrt与ZigBee的远程分布式物联网监控系统设计.pdf

基于OpenWrt与ZigBee的远程分布式物联网监控系统设计是一种创新的系统架构，旨在为智慧农业、精准农业等现代农业提供土壤温度、电导率和湿度等数据的实时监控。该系统设计利用物联网技术，通过分布式部署ZigBee传感器节点，实现对土壤环境的实时监测，并通过多线程任务处理、MQTT协议及备用数据库技术，保障数据传输的稳定性和可靠性。 OpenWrt是一种广泛使用的开源路由器固件，支持在各种硬件平台上运行，可提供丰富的网络功能和模块化设计。在这个监控系统中，OpenWrt作为网关操作系统，提供了一种低成本、高效率的解决方案，用于收集、处理和转发数据。MT7688作为网关硬件平台，集成了高性能MIPS24KEc CPU处理器，配合OpenWrt系统，具备了处理大量数据的能力。 多线程是系统设计中的一项关键技术，它允许同时执行多个任务，提高了系统的处理能力和数据吞吐量。在该系统设计中，通过在OpenWrt中设计多线程任务，能够有效地处理来自ZigBee协调器的数据，并且能够及时地通过MQTT协议将数据发送至远程服务器。 MQTT（消息队列遥测传输）协议是一种轻量级的消息传输协议，适用于带宽和网络资源有限的环境。它基于发布/订阅模式，非常适合物联网设备之间的消息交换。在这个系统中，MQTT协议用于确保数据能够高效、可靠地传输到远程服务器，同时，还可以与其他后台应用程序集成，实现实时数据的存储和分析。 为了应对网络故障问题，系统设计者在网关中部署了SQLite3备用数据库。SQLite3是一种轻量级的数据库系统，不需要专门的数据库服务器，适合嵌入式系统和轻量级应用。当网络连接不稳定或暂时中断时，网关能够将数据存储在SQLite3数据库中，待网络恢复后，数据可以重新发送到远程服务器，从而保障了数据的完整性和系统的鲁棒性。 系统的总体结构由ZigBee模块、MT7688网关和服务器三部分组成。ZigBee模块由协调器和终端节点构成，通过ZigBee网络协议，各个节点能够将采集到的土壤数据发送给协调器。网关部分负责数据的转发，它与协调器通过Modbus通信协议进行数据交换，并将数据写入SQLite3数据库。此外，网关还负责向MQTT Broker发布数据消息话题，供远程服务器订阅和接收数据。 ZigBee作为一种无线传感网络新技术，是由Zig-Bee联盟制定的基于IEEE802.15.4标准的通信协议。它具有功耗低、通信距离适中、组网灵活等特点，非常适合于构建低功耗的无线传感器网络。在该监控系统中，ZigBee模块负责从土壤中采集数据，并通过无线网络将数据传输到网关。 该系统通过长期测试，证明了其有效降低了系统功耗，用户端可以实时查询远程数据。这一成果不仅对智慧农业的发展有着重要意义，同时也展示了OpenWrt与ZigBee在物联网监控领域的巨大应用潜力。 关键词：OpenWrt系统；多线程；MQTT协议；SQLite3数据库 在宁夏大学物理与电子电气工程学院进行的这项研究，是由宁夏回族自治区重点计划研发项目（NZ1512）支持的，展现了高校科研力量在推动现代技术应用于农业领域的积极作用。