一种基于ZigBee的生态水文数据采集系统技术方案

技术编号:13480287 阅读:91 留言:0更新日期:2016-08-05 23:57
一种基于ZigBee的生态水文数据采集系统,包括由多个依次相连的路由节点组成的多个路由组,路由组中一端的路由节点与协调器节点相连,另一端的路由节点与多个终端节点相连,协调器节点与监控终端信号相接;终端节点包括第三电源模块,第三电源模块分别与LED灯、第三JTAG调试端口、第三时钟电路、传感器模块以及第三控制芯片相接,第三控制芯片分别与LED灯、第三JTAG调试端口、第三时钟电路和传感器模块相接。该数据采集系统能够远程无线采集并实时显示各种环境下的生态水文数据,反映出实地降水量、水质等信息,能够大范围的监测水文信息,对水文监测技术的发展起到了很好的推动和借鉴作用,具有较大的实用价值和推广价值。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种基于ZigBee的生态水文数据采集系统,包括由多个依次相连的路由节点组成的多个路由组,路由组中一端的路由节点与协调器节点相连,另一端的路由节点与多个终端节点相连,协调器节点与监控终端信号相接;终端节点包括第三电源模块,第三电源模块分别与LED灯、第三JTAG调试端口、第三时钟电路、传感器模块以及第三控制芯片相接,第三控制芯片分别与LED灯、第三JTAG调试端口、第三时钟电路和传感器模块相接。该数据采集系统能够远程无线采集并实时显示各种环境下的生态水文数据,反映出实地降水量、水质等信息,能够大范围的监测水文信息,对水文监测技术的发展起到了很好的推动和借鉴作用,具有较大的实用价值和推广价值。【专利说明】一种基于Z i gBee的生态水文数据采集系统
本技术属于生态水文
,涉及一种复杂环境下的生态水文数据获取和地球表系统中的环境监测体系,特别涉及一种基于ZigBee的生态水文数据采集系统。
技术介绍
生态水文数据监测的地理环境地处偏僻,监测位置相对分散,且区域覆盖范围广,监测信息种类多,流动性大,传统的有线方式传输信息会比较困难,需要较大的人力和物力成本,且容易受到破坏、稳定性不高。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于ZigBee的生态水文数据采集系统,能够远程无线采集各种环境下的生态水文数据,实时显示当前恶劣环境下的水文数据信息,包括土壤含水量、土壤温度、土壤pH值,进而反映出实地降水量、水质等信息。为实现上述目的,本技术所采用的技术方案是:一种基于ZigBee的生态水文数据采集系统,包括多个路由组,每个路由组均由多个依次相连的路由节点组成,路由组中位于一端的路由节点与协调器节点相连,该路由组中位于另一端的路由节点与多个终端节点相连,协调器节点通过无线通信模块与监控终端信号相接,协调器节点采用ZigBee协调器节点;所述的终端节点包括第三电源模块,第三电源模块分别与LED灯、第三JTAG调试端口、第三时钟电路、传感器模块以及第三控制芯片相接,第三控制芯片分别与LED灯、第三JTAG调试端口、第三时钟电路和传感器模块相接。本技术数据采集系统基于ZigBee技术的无线传感网络,由终端节点、路由节点和协调器节点三级构成,能够实时显示实地的生态水文数据信息,并且能在上位机上清楚明了的看到当前的各种水文数据变化情况。该系统相当于一个微型嵌入式系统,具有感知、处理、存储和通信等功能。该采集系统的供电方式有电池供电和太阳能供电两种;系统中的部分节点还具有中继和转发功能,起着路由的作用,除了数据采集处理之外,还要处理其它节点转发来的数据。监测区域的所有节点以自组织方式构成无线网络,将数据以多跳中继方式传给协调器节点模块;协调器节点各方面的能力都比较强,表现在数据的处理、存储方面,以及和其他节点的通信能力方面,因此采用固定电源供电,以确保系统的可靠性。协调器模块还负责将传感器模块采集到的水文信息通过串口传输到上位机,以进行进一步操作。【附图说明】图1是本技术数据采集系统的总体结构示意图。图2是本技术数据采集系统中协调器节点的结构框图。图3是本技术数据采集系统中路由节点的结构框图。图4是本技术数据采集系统中终端节点的结构框图。图中:1.协调器节点,2.路由节点,3.终端节点,4.监控终端,5.无线通信模块,6.第一电源模块,7.第一IXD显示模块,8.第一JTAG调试端口,9.串口模块,10.第一时钟电路,11.第一控制芯片,12.第二电源模块,13.第二LCD显示模块,14.第二 JTAG调试端口,15.第二时钟电路,16.第二控制芯片,17.第三电源模块,18.LED灯,19.第三JTAG调试端口,20.第三时钟电路,21.传感器模块,22.第三控制芯片。【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】对本技术进行详细说明。如图1所示,本技术数据采集系统,包括多个路由组,每个路由组均由多个依次相连的路由节点2组成,路由组中位于一端的路由节点2与协调器节点I相连,该路由组中位于另一端的路由节点2与多个终端节点3相连,协调器节点I通过无线通信模块5与监控终端4相接,协调器节点I采用ZigBee协调器节点。如图2所示,本技术数据采集系统中的协调器节点I,包括第一电源模块6,第一电源模块6为固定电源;第一电源模块6分别与第一 LCD显不模块6、第一 JTAG调试端口 7、串口模块8、第一时钟电路9和第一控制芯片10相接,第一控制芯片10分别与第一IXD显示模块6、JTAG调试端口 7、串口模块8和第一时钟电路9相接;协调器节点I通过串口模块8与无线通信模块5连接。无线通信模块5采用RS-232串行通信模块或RS-485串行通信模块。串口模块8采用Polif ic公司的PL2303接口芯片,该接口芯片提供一个RS232全双工异步串行通信装置与USB功能接口便利连接的解决方案。具有兼容性强、信息吞吐率高、性能稳定、抗干扰能力强等特点。如图3所示,本技术数据采集系统中的路由节点2,包括第二电源模块12,第二电源模块12分别与第二IXD显示模块13、第二JTAG调试端口 14、第二时钟电路15以及第二控制芯片16相接,第二控制芯片16分别与第二 IXD显示模块13、第二 JTAG调试端口 14和第二时钟电路15相接。第二电源模块12采用蓄电池或太阳能电池。如图4所示,本技术数据采集系统中的终端节点3,包括第三电源模块17,第三电源模块17分别与LED灯18、第三JTAG调试端口 19、第三时钟电路20、传感器模块21以及第三控制芯片22相接,第三控制芯片22分别与LED灯18、第三JTAG调试端口 19、第三时钟电路20和传感器模块21相接。第三电源模块17采用蓄电池或太阳能电池。传感器模块21包括土壤温度传感器、温湿度传感器和土壤pH值传感器。土壤温度传感器使用防水型温度传感器DS18B20,DS18B20内部结构主要有温度传感器模块、A/D转换器、信号处理器、存储器及接口电路五部分。其主要特点是温度测量精确,对温度的分辨率为0.50C,测量范围广,测量范围可从一55°C到+125°C,单总线接口,只需一个接口即可完成温度转换的读写操作,可简化线路,节省I/O资源,提高经济性;系统可将监测到的温度信息数字化,采用9位数字方式直接读取温度,其典型转换时间仅为Is。温湿度传感器采用防水型温湿度传感器DHTll,土壤pH值传感器采用传感器WQ201。该三种传感器都是在复杂环境下被广泛使用的传感器,完全能满足复杂环境下土壤温湿度数据和pH值数据采集的功會泛。第一控制芯片11、第二控制芯片16和第三控制芯片22均采用TI公司的CC2530F256新一代的SOC芯片,该芯片采用40脚QFN封装,主要部分有CPU、存储器、RF收发器和其他外设。芯片内部集成了一个高性能、低功耗的增强型8051微控制器内核,芯片存储器为8KB的RAM和256KB的R0M,RF收发器为一个2.4G的标准射频天线。该芯片不仅支持IEEE802.15.4标准,而且有着快速的数据处理能力、强大的收发前端、丰富的外设和显著的低功耗,能够很好地适用于环境较恶劣的水文数据采集系统中。第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ZigBee的生态水文数据采集系统,其特征在于,包括多个路由组,每个路由组均由多个依次相连的路由节点(2)组成,路由组中位于一端的路由节点(2)与协调器节点(1)相连,该路由组中位于另一端的路由节点(2)与多个终端节点(3)相连,协调器节点(1)通过无线通信模块(5)与监控终端(4)信号相接,协调器节点(1)采用ZigBee协调器节点;所述的终端节点(3)包括第三电源模块(17),第三电源模块(17)分别与LED灯(18)、第三JTAG调试端口(19)、第三时钟电路(20)、传感器模块(21)以及第三控制芯片(22)相接,第三控制芯片(22)分别与LED灯(18)、第三JTAG调试端口(19)、第三时钟电路(20)和传感器模块(21)相接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:摆玉龙胡升升火圣昌申凯刘颖娟卢勇男张转花庞宗武赵兴龙徐宝兄尤元红
申请(专利权)人:西北师范大学
类型:新型
国别省市:甘肃;62

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