一种基于ZigBee技术的农田监控系统技术方案

技术编号:7652103 阅读:295 留言:0更新日期:2012-08-05 23:18
本实用新型专利技术涉及一种基于ZigBee技术的农田监控系统,包括在农田中分布设置的至少两个用于实时采集农田信息的无线采集节点和一个无线终端节点,各节点构成无线网络;无线采集节点由采集ZigBee模块、MCU和传感器构成,传感器输出连接MCU,MCU与采集ZigBee模块通讯连接,传感器采集的农田信息通过MCU传输到采集ZigBee模块,由采集ZigBee模块发送到无线网络中;无线终端节点包括终端ZigBee模块及与之通讯连接的用户终端PC,终端ZigBee模块将从无线网络中接收的农田信息传输到用户终端PC上。本实用新型专利技术使用简单、安装方便、适应性强、自愈能力强。(*该技术在2021年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种农田监控系统,特别是基于ZigBee技术的具有大范围、可移动、实时数据采集、传输和存储的监控系统。
技术介绍
农作物的生长受到各方面因素的共同影响。在自然环境中,存在着各种各样影响农作物产量的因素,其中尤以温湿度的对农作物产量的影响最为巨大。所以实现农田信息快速、实时和连续的采集监控对现代农业生产具有重要而深远的意义。传统的农田监控系统是采用有线的方式实现的,这种时实现方式存在着很多弊端。如造价高昂、设备笨重、监控点少、监控范围小、监控点固定不可移动、布线困难、维护工作量大、监控数据不能长时间大容量存储等。同时,这种系统的抗毁性也比较差,一旦某处线路出现问题可能导致整个系统无法共工作,在很大程度上限制了系统的可靠性。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于ZigBee技术的农田监控系统,以解决现有农田监控系统监测范围小抗毁性差等问题。为实现上述目的,本技术的方案是一种基于ZigBee技术的农田监控系统, 包括在农田中分布设置的至少两个用于实时采集农田信息的无线采集节点和一个无线终端节点,各节点构成无线网络;无线采集节点由一个采集Z i gBee模块、一个MCU和至少一种传感器构成,传感器输出连接MCU,MCU与采集ZigBee模块通讯连接,传感器采集的农田信息通过MCU传输到采集ZigBee模块,由采集ZigBee模块发送到无线网络中;无线终端节点包括终端ZigBee模块及与之通讯连接的用户终端PC,终端ZigBee模块将从无线网络中接收的农田信息传输到用户终端PC上。所述ZigBee模块与MCU通过串口通讯连接。所述终端ZigBee模块与用户终端PC通过串口通讯连接。至少一个无线采集节点还设有存储接口电路。所述存储接口电路为U盘/SD卡读写电路。所述U盘/SD卡读写电路包括与对应采集节点的MCU通过SPI总线连接的CH376。所述传感器至少包括温度传感器。所述MCU 为 STC12C5A60S2 单片机。所述采集ZigBee模块和终端ZigBee模块采用以CC2530为核心芯片的无线模块。针对农业生产过程中的监控实时性、连续性、长期性、灵活性要求较高,而且范围大的特点,本技术将各无线采集节点和终端节点利用ZigBee无线网络技术进行组网, ZigBee协议因其短程、低速、廉价的特点非常适合用于农田监控。无线采集节点实时、连续地进行数据采集并将采集得到的数据通过无线网络收发传送到终端节点上,然后进一步进行数据的整理、分析和存储等工作。ZigBee技术的无线传输网络使用简单、安装方便、适应性强;而且根据其组网方式,单个节点的故障并影响整个网络运行,自愈能力强,大大提高了系统的稳定性和抗毁性;而且由于节点不是固定的,所以方便移动调整;解决了现有农田监控系统成本高昂、调试复杂、检修困难等难题。附图说明图I是本技术的一种结构示意图;图2是本技术的另一种结构示意图;图3、图4是无线采集节点的采集ZigBee模块与MCU的通讯电路原理图;图5是存储接口模块电路原理图。具体实施方式下面结合具体的实施例对本技术做进一步介绍。如图I所示为本技术基于ZigBee技术的农田监控系统的一种最简单的结构示意图,图中共3个节点,2个节点为无线采集节点,另一个为无线终端节点。图2表示更多无线采集节点的网络。无线采集节点由采集一个ZigBee模块、一个MCU和各种传感器(包括温度传感器、湿度传感器等等)构成,传感器输出连接MCU,MCU与采集ZigBee模块通讯连接,传感器采集的农田信息通过MCU传输到采集ZigBee模块,由采集ZigBee模块发送到无线网络中;无线终端节点包括终端ZigBee模块及与之通讯连接的用户终端PC,终端ZigBee 模块将从无线网络中接收的农田信息传输到用户终端PC上。MCU将传感器采集到的数据传给采集ZigBee模块,MCU与ZigBee模块之间通过串口进行通信;采集ZigBee模块与其他采集ZigBee模块、终端ZigBee模块之间互相连接构成无线网络,互相之间通过无线网络进行通信。本技术采用STC12C5A60S2作为节点控制MCU,采用CC2530作为采集和终端 ZigBee模块。关于MCU与其对应的ZigBee模块的连接如图3、图4所示。ZigBee模块提供串口输出,可以直接与PC串口进行通讯。上述方式中,从PC可以进行整理、分析和存储数据的操作,作为其他实施方式,还可以在任一个无线采集节点上增设一个存储接口模块,用于连接U盘或者SD卡的存储设备,将采集的数据进行存储,如图2所示。一般来讲,该节点是比较重要的监控点节点,所存储的数据是全部节点的采集数据也可以是该节点的数据。作为其他实施方式,采集节点数量可以有很多(不超过ZigBee协议上限数量),以方便采集整个农田的信息。存储接口模块为U盘/SD卡存储模块,与MCU之间采用SPI总线进行通信,电路以 CH376为核心芯片。具体电路如图2所示。以下是器件选择中的一些具体情况。在选择传感器的过程中,主要考虑能耗、测量范围与精度、成本与体积等因素。综合考虑,本技术最终采用DS18b20温度传感器。其采用独特的一线接口,只需要一条口线通信,简化了分布式温度传感的应用,无需外部元件并且可用数据总线供电,电压范围为 3.0 V至5. 5 V无需备用电源,测量温度范围广(-55 ° C—+125 °C),测温范围内精度高 (约为±0.5 ° C)。耐磨耐碰,体积小,使用方便,封装形式多样,因此非常适用于本技术的农田监控系统。同时,为了使系统具有很好的扩展性、灵活性,系统在设计时增加了传感器扩展接口,可扩展对其他传感器,如CO :浓度、土壤的pH值、EC值和作物的生理参数等的测量。在无线传输部分,综合考虑其功耗、成本、传输速率、传输距离以及组网复杂程度等因素,最终本技术采用了基于ZigBee技术的DRF1605无线ZigBee传输模块。Zigbee 是IEEE 802. 15. 4协议的代名词,根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术, 它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。主要用于近距离无线连接。它依据 802. 15. 4标准,在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量,以接力的方式通过无线电将数据从一个网络节点传到另一个节点,所以它们的通信效率非常高。如图3、图4,为本技术所采用的DRF1605无线ZigBee传输模块通信电路原理图,其中D型插头3管脚与SP3232芯片的输入管脚RlIN相连,SP3232芯片输出管脚RlOUT 与CC2530芯片PO. 2端口相连;CC2530芯片PO. 3管脚与SP3232芯片的输入管脚TlIN相连, SP3232芯片输出管脚TlOUT与D型插头2管脚相连;D型插头8管脚与SP3232的输入管脚 R2IN相连,SP3232芯片输出管脚R20UT与CC2530芯片PO. 4管脚相连;CC2530芯片PO. 5管脚与SP3232的T2IN管脚相连,SP3232芯片T20UT管脚与D型插头7管脚相连。该模块以片上系统CC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:王新勇马群王自振陈国涛王冠军刘星星张煜陈秋昭
申请(专利权)人:河南科技大学
类型:实用新型
国别省市:

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