一种基于ZigBee技术的农田信息采集系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于ZigBee技术的农田信息采集系统，其特征在于所述系统由协调器节点、路由器节点和终端采集节点组成；所述协调器节点通过串口线与上位机连接；所述终端采集节点通过路由器节点与协调器节点连接，或者终端采集节点与协调器节点直接连接。本实用新型专利技术采用ZigBee无线技术，组网形式灵活多样，农田采集位置具有很高的自由度；核心板为无功放核心板和有功放核心板两种，使用者能够根据实际农田的面积、地形等因素自由选择有无功放功能的核心板，在保证传输质量的同时进一步降低系统能耗。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及数据传输领域，具体是一种基于ZigBee技术的农田信息采集系统。
技术介绍
目前，“精准农业”的概念已渐渐被人们所熟识，在现如今的农业种植中，如何能够更全面、准确、快速地获取农田信息已成为提高农作物产量的关键所在。当下，一些农田信息采集技术通过布置传感器，并利用事先铺设的电缆，将数据信息传回，已实现对农田信息的把控。这种方法只适用于小型温室，对于大型温室或户外农田来说还是有很大的局限性。首先，在广阔的地域布置线缆，价格昂贵；其次，受土壤温湿度和酸碱度影响，线缆很容易被腐蚀且很难修复；最后，每个节点只能布置一个传感器，测量参数过于单一，不利于多方位把控农田数据信息。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术拟解决的技术问题是，提供一种基于ZigBee技术的农田信息采集系统。该系统能够实现单节点多参数采集，是一种低成本、低能耗的农田信息采集系统。本技术解决所述技术问题的技术方案是，提供一种基于ZigBee技术的农田信息采集系统，其特征在于所述系统由协调器节点、路由器节点和终端采集节点组成；所述协调器节点通过串口线与上位机连接；所述终端采集节点通过路由器节点与协调器节点连接，或者终端采集节点与协调器节点直接连接；所述协调器节点包括接口模块、串口通信模块、核心板、供电模块和操作显示模块；所述接口模块分别与上位机、串口通信模块和供电模块连接；所述串口通信模块分别与核心板、供电模块和操作显示模块连接；所述核心板分别与供电模块和操作显示模块连接；所述供电模块与操作显示模块连接；所述路由器节点包括电源接口模块、供电模块、核心板和操作显示模块；所述电源接口模块分别与外接电源和供电模块连接；所述供电模块分别与核心板和操作显示模块连接；所述核心板与操作显示模块连接；所述终端采集节点包括电源接口模块、供电模块、核心板、引脚扩展模块、操作显示模块、显示屏和传感器连接引脚模块；所述电源接口模块分别与外接电源、传感器连接引脚模块和供电模块连接；所述供电模块分别与传感器连接引脚模块、核心板、显示屏和操作显示模块连接；所述核心板分别与传感器连接引脚模块、操作显示模块、显示屏和引脚扩展模块连接。与现有技术相比，本技术有益效果在于：1、本技术采用ZigBee无线技术，组网形式灵活多样，农田采集位置具有很高的自由度；2、系统根据无线传感器网络中各节点的功能，分别对三类节点进行了有针对性的设计，改善通用节点设备中存在冗余模块的问题，降低系统能耗与成本；3、本技术中各个节点均采用核心板与底板分离式设计，核心板为无功放核心板和有功放核心板两种，使用者能够根据实际农田的面积、地形等因素自由选择有无功放功能的核心板，在保证传输质量的同时进一步降低系统能耗；4、终端采集节点中的传感器连接引脚模块设计了满足多种接口协议引脚，能够实现空气温湿度、土壤温湿度、光照度等多种农田信息的采集，实现“一点多用”，提高节点使用效率。附图说明图1为本技术基于ZigBee技术的农田信息采集系统一种实施例的整体结构框图；图2为本技术基于ZigBee技术的农田信息采集系统一种实施例的协调器节点结构框图；图3为本技术基于ZigBee技术的农田信息采集系统一种实施例的路由器节点结构框图；图4为本技术基于ZigBee技术的农田信息采集系统一种实施例的终端
采集节点结构框图；图5为本技术基于ZigBee技术的农田信息采集系统的工作流程图；图6为本技术基于ZigBee技术的农田信息采集系统一种实施例的终端采集节点节能过程示意图。具体实施方式下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术提供了一种基于ZigBee技术的农田信息采集系统(参见图1-6，简称系统)由协调器节点1、路由器节点2和终端采集节点3组成；所述协调器节点1通过串口线与上位机连接，进行数据通信；所述终端采集节点3通过路由器节点2与协调器节点1连接，或者终端采集节点3与协调器节点1直接连接；所述路由器节点2的中继功能既使得终端采集节点3与协调器节点1之间能够实现更远距离的通信，同时也能够使网络拓扑层次结构清晰；终端采集节点3作为农田数据信息的直接获取者，通过连接不同种类和不同数量的传感器，以实现对农田信息多角度的采集；终端采集节点3能够根据自身分布实际位置，自动选择最近的协调器节点1或路由器节点2作为父节点进行组网；所述协调器节点1包括接口模块101、串口通信模块102、核心板103、供电模块104和操作显示模块105；所述核心板103根据网络可通信距离长短具体分为两类：无功放核心板和有功放核心板；所述有功放核心板是由型号为CC2530的ZigBee芯片通过无线滤波电路与型号为RFX2401C的功放芯片连接组成的；所述无功放核心板是型号为CC2530的ZigBee芯片；所述接口模块101分别与上位机、串口通信模块102和供电模块104连接；所述串口通信模块102分别与核心板103、供电模块104和操作显示模块105连接；所述核心板103分别与供电模块104和操作显示模块105连接；所述供电模块104与操作显示模块105连接；接口模块101将上位机发送的串口通信信
息接入串口通信模块102，串口通信模块102将RS232协议的负逻辑电平转换为核心板103内部的串行通信接口UART(通用异步收发传输器)可识别的LVTTL标准，实现了上位机和协调器节点1之间的通信；同时接口模块101还将5V直流电源电压导入到供电模块104，供电模块104将5V直流电压转换为稳定的3.3V直流电压，为串口通信模块102、核心板103、操作显示模块105供电。所述核心板提供节点数据处理、数据收发、节点管理等方面功能，CC2530与RFX2401C之间通过滤波电路完成数据交互；所述串口通信模块102的型号是PL2303；所述供电模块104是AMS1117-3.3高效线性后置稳压器；所述路由器节点2包括电源接口模块201、供电模块104、核心板103和操作显示模块105；所述电源接口模块201分别与外接电源和供电模块104连接；所述供电模块104分别与核心板103和操作显示模块105连接；所述核心板103与操作显示模块105连接；6V外接直流电压通过经电源接口模块201接入供电模块104，供电模块104将6V直流电压转换为稳定的3.3V直流电压，为核心板103、操作显示模块306供电。路由器节点的作用是网络关联和中继；所述电源接口模块201的型号是DC-005；所述终端采集节点3包括电源接口模块201、供电模块104、核心板103、引脚扩展模块303、操作显示模块105、显示屏302和传感器连接引脚模块301；所述电源接口模块201分别与外接电源、传感器连接引脚模块301和供电模块104连接；所述供电模块104分别与传感器连接引脚模块301、核心板103、显示屏302和操作显示模块105连接；所述核心板103分别与传感器连接引脚模块301、操作显示模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ZigBee技术的农田信息采集系统，其特征在于所述系统由协调器节点、路由器节点和终端采集节点组成；所述协调器节点通过串口线与上位机连接；所述终端采集节点通过路由器节点与协调器节点连接，或者终端采集节点与协调器节点直接连接；所述协调器节点包括接口模块、串口通信模块、核心板、供电模块和操作显示模块；所述接口模块分别与上位机、串口通信模块和供电模块连接；所述串口通信模块分别与核心板、供电模块和操作显示模块连接；所述核心板分别与供电模块和操作显示模块连接；所述供电模块与操作显示模块连接； 所述路由器节点包括电源接口模块、供电模块、核心板和操作显示模块；所述电源接口模块分别与外接电源和供电模块连接；所述供电模块分别与核心板和操作显示模块连接；所述核心板与操作显示模块连接；所述终端采集节点包括电源接口模块、供电模块、核心板、引脚扩展模块、操作显示模块、显示屏和传感器连接引脚模块；所述电源接口模块分别与外接电源、传感器连接引脚模块和供电模块连接；所述供电模块分别与传感器连接引脚模块、核心板、显示屏和操作显示模块连接；所述核心板分别与传感器连接引脚模块、操作显示模块、显示屏和引脚扩展模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于ZigBee技术的农田信息采集系统，其特征在于所述系统由协调器节点、路由器节点和终端采集节点组成；所述协调器节点通过串口线与上位机连接；所述终端采集节点通过路由器节点与协调器节点连接，或者终端采集节点与协调器节点直接连接；所述协调器节点包括接口模块、串口通信模块、核心板、供电模块和操作显示模块；所述接口模块分别与上位机、串口通信模块和供电模块连接；所述串口通信模块分别与核心板、供电模块和操作显示模块连接；所述核心板分别与供电模块和操作显示模块连接；所述供电模块与操作显示模块连接；所述路由器节点包括电源接口模块、供电模块、核心板和操作显示模块；所述电源接口模块分别与外接电源和供电模块连接；所述供电模块分别与核心板和操作显示模块连接；所述核心板与操作显示模块连接；所述终端采集节点包括电源接口模块、供电模块、核心板、引脚扩展模块、操作显示模块、显示屏和传感器连接引脚模块；所述电源接口模块分别与外接电源、传...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵全明，高晨，刘楚雄，李霞，李宏斌，王雪莹，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12