一种草原土壤温湿度无线监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种草原土壤温湿度无线监测系统，属于农牧业等信息技术领域。本实用新型专利技术包括控制系统主机、监测节点和上位机，监测节点在无人为干预下定时地将采集到的温湿度通过无线网络传输至所述的控制系统主机，主机集中处理储存数据，数据导出后通过上位机进行分析。本实用新型专利技术针对草原土壤温湿度的监测，主要由主机、监测节点、上位机组成。系统利用无线网络进行组网，一个网络中可添加65535个节点，监测范围广；能通过GSM/GPRS网络进行故障报警、系统设置与数据查询；采用低功耗设计，系统可长时间运行；利用上位机对数据进行数学与图形分析。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于农牧业等信息
，具体涉及草原土壤温湿度监测系统。
技术介绍
草原土壤温度和湿度是重要的草原生态信息，是影响草原植被生长的重要生态因素。土壤温湿度的监测对研究和保护草原植被及生态系统有重要意义。目前，草原土壤温湿度的采集多采用人工和有线布网方式，人工方式需要花费大量的人力物力，且采样率低，测量数据实时性与可靠性低，数据处理麻烦；有线布网方式虽然比较成熟，但由于采集点分散所使用的线缆成本较高，而且不易扩展、维修困难。针对上述状况，本专利申请人研究开发了一种草原土壤温湿度无线监测系统克服上述缺陷。
技术实现思路
本技术的目的旨在克服现有人工使用相应仪器进行采点测量需要花费大量的人力物力，效率低，采样率低，测量数据实时性与可靠性低，数据分析处理麻烦、采用有线布网的方式进行测量存在的线缆成本较高，功耗大，而且安装及维修困难、不易扩展，安装及维护成本高的问题，提供一种实用性较高、采集效率高、低功耗、成本较低的草原土壤温湿度无线监测系统。为此，本技术采用以下技术方案：一种草原土壤温湿度无线监测系统，其特征是，所述的草原土壤温湿度无线监测系统包括控制系统主机、监测节点和上位机，所述的监测节点将采集到的温湿度通过无线网络传输至所述的控制系统主机，并通过所述的上位机分析。所述的控制系统主机包括微控制器、数据储存模块、电源模块和ZigBee无线模块，微控制器控制ZigBee无线模块接收多个监测节点的采集信号，通过数据储存模块集中处理储存数据，通过所述的电源模块提供电源。所述的控制系统主机还包括LCD显示屏和操作按键。所述的监测节点包括微控制器、传感器、电源模块和ZigBee无线模块，微控制器控制传感器采集温湿度数据并通过ZigBee无线模块将信号传送至所述的控制系统主机，通过所述的电源模块提供电源。所述的监测节点还包括OLED液晶显示屏和操作按键。所述的控制系统主机还包括GSM模块，所述的草原土壤温湿度无线监测系统还包括带有短信功能的手持设备，如手机，平板手机。当系统中的主机及某个监测节点电量不足，以及监测节点出现故障连接不上主机时，可过GSM模块发送相应的信息到系统管理员的手机或者其他带短信功能的手持设备中，提管理员进行相应的处理。同时通过手机等手持设备发送一定格式的短信到GSM模块中SIM卡对应的卡号，系统可返回相应的数据信息。所述的控制系统主机和所述的监测节点通过机箱包裹，机箱外层设置防水层。使用本技术可以达到以下有益效果：本技术取代人工测量的方法，提高了数据采集的效率，提高了数据的可靠性与实时性，方便对草原土壤温湿度进行监测。本技术采用无线网络传输数据，节省人力物力与安装维护成本。本技术采用低功耗设计，MCU、无线模块及传感器均采用低功耗产品，系统在没有进行数据采集和数据发送接收时进入休眠状态，系统正常工作时间长达100多天，可满足对草原土壤温湿度长时间监测的需求。本技术利用上位机对数据进行分析，方便对数据进行分析处理。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为本技术无线网络的网型拓扑结构图。具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施方式进行详细描述。如图1所示，本技术包括控制系统主机1、监测节点2和上位机3，监测节点2将采集到的温湿度通过无线网络传输至控制系统主机1，并通过上位机3分析。主机功能：负责控制整个系统的运行，接收来自多个监测节点的数据，集中处理储存数据，数据拷贝，故障报警。监测节点功能：负责温湿度的采集，并将采集到的数据通过无线网络传输至主机。上位机功能：将采集到的数据进行数学分析和图形分析。进一步地，控制系统主机1包括微控制器、数据储存模块、电源模块和ZigBee无线模块，微控制器控制ZigBee无线模块接收多个监测节点的采集信号，通过数据储存模块集中处理储存数据，通过电源模块提供电源。更进一步地，控制系统主机1还包括LCD显示屏和操作显示屏显示的按键。进一步地，监测节点2包括微控制器、传感器、电源模块和ZigBee无线模块，微控制器控制传感器采集温湿度数据并通过ZigBee无线模块将信号传送至控制系统主机，通过电源模块提供电源。更进一步地，监测节点2还包括OLED液晶显示屏和操作按键。作为优选地，控制系统主机1还包括GSM模块，草原土壤温湿度无线监测系统还包括带有短信功能的手持设备4，如手机，平板手机。当系统中的主机及某个监测节点电量不足，以及监测节点出现故障连接不上主机时，可过GSM模块发送相应的信息到系统管理员的手机或者其他带短信功能的手持设备中，提管理员进行相应的处理。同时通过手机等手持设备发送一定格式的短信到GSM模块中SIM卡对应的卡号，系统可返回相应的数据信息。优选地，控制系统主机1和监测节点2通过机箱包裹，机箱外层设置防水层。具体应用实施例：主机和监测节点上的MCU为STM32F103系列低功耗单片机，主机MCU上移植嵌入式实时操作系统，对程序中的各任务运行进行有效管理，满足了多任务的需求。采集数据的时间可设置，当没有进行数据采集时，系统进入休眠模式，需要时则唤醒，进入正常工作模式。如图2所示，ZigBee无线通信采用CC2530芯片实现，ZigBee技术是一种新兴的近距离低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线传感器网络技术。Zigbee网络具有三种形态节点，Coordinator(协调器)，Router(路由器)，EndDevice(终端节点)。Router(路由器)，E代表EndDevice(终端节点)。在一个ZigBee网型网络中，节点最多可有65535个。主机上的ZigBee模块设置为协调器，监测节点上为路由器或终端。ZigBee协调器(Co-ordinator)，是启动和配置网络的一种设备，是网络的中心节点，一个ZigBee网络只允许有一个ZigBee协调器；ZigBee路由器(Router)，是一种支持关联的设备，能够将消息转发到其他设备；EndDevice(终端节点)，在网络中，它可以发送和接收数据，不能进行数据的转发，节点设置为终端节点时，就会进入低功耗模式，它可以睡眠可以唤醒。可以减少系统的能耗。电源模块由锂电池+稳压电路组成，可为系统提供5V和3.3V的电源。GSM模块采用SIM900A，该模块为双频GSM/GPRS模块，性能稳定且低功耗，通过AT命令控制。当系统中的主机及某个监测节点电量不足，以及监测节点出现故障连接不上主机时，可过GSM模块发送相应的信息到系统管理员的手机或者其他带短信功能的手持设备中，提管理员进行相应的处理。同时通过手机等手持设备发送一定格式的短信到GSM模块中SIM卡对应的卡号，系统可返回相应的数据信息。传感器为SHT10，是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，传感器包括一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙式测温元件，并与一个14位的AD转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接，MCU通过I2C串行接口对传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种草原土壤温湿度无线监测系统，其特征在于：所述的草原土壤温湿度无线监测系统包括控制系统主机(1)、监测节点(2)和上位机(3)，所述的监测节点(2)将采集到的温湿度通过无线网络传输至所述的控制系统主机(1)，并通过所述的上位机(3)分析。

【技术特征摘要】
1.一种草原土壤温湿度无线监测系统，其特征在于：所述的草原土
壤温湿度无线监测系统包括控制系统主机(1)、监测节点(2)和上位
机(3)，所述的监测节点(2)将采集到的温湿度通过无线网络传输至
所述的控制系统主机(1)，并通过所述的上位机(3)分析。
2.根据权利要求1所述的一种草原土壤温湿度无线监测系统，其特
征在于：所述的控制系统主机(1)包括微控制器、数据储存模块、电源
模块和ZigBee无线模块，微控制器控制ZigBee无线模块接收多个监测
节点的采集信号，通过数据储存模块集中处理储存数据，通过所述的电
源模块提供电源。
3.根据权利要求2所述的一种草原土壤温湿度无线监测系统，其特
征在于：所述的控制系统主机(1)还包括LCD显示屏和操作按键。
4.根据权利要求3所述的一种草原土壤温...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪华章，黎立印，肖志红，魏仕伦，王安慈，汤春艳，刘兴文，
申请(专利权)人：西南民族大学，
类型：新型
国别省市：四川;51