一种基于ZigBee的温室自动灌溉控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于ZigBee的温室智能灌溉系统，包括灌溉执行控制子系统、数据采集子系统和温室控制子系统；灌溉执行控制子系统包括ZigBee灌溉控制节点、继电器、电磁阀、水泵及驱动电路，ZigBee灌溉控制节点包括MCU以及与MCU相连接的显示屏和ZigBee无线通信模块；数据采集子系统包括一个ZigBee数据采集节点和与其相连接的传感器组；ZigBee数据采集节点包括MCU以及与MCU相连接的显示器和ZigBee无线通信模块；温室控制子系统包括上位机、ZigBee路由器和ZigBee协调器，ZigBee路由器与ZigBee协调器相连接，上位机与ZigBee协调器连接。该系统解决了现有技术中布线复杂、费时费力的问题，实现了日光温室生产过程中作物灌溉的自动控制。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种基于ZigBee的温室智能灌溉系统，包括灌溉执行控制子系统、数据采集子系统和温室控制子系统；灌溉执行控制子系统包括ZigBee灌溉控制节点、继电器、电磁阀、水泵及驱动电路，ZigBee灌溉控制节点包括MCU以及与MCU相连接的显示屏和ZigBee无线通信模块；数据采集子系统包括一个ZigBee数据采集节点和与其相连接的传感器组；ZigBee数据采集节点包括MCU以及与MCU相连接的显示器和ZigBee无线通信模块；温室控制子系统包括上位机、ZigBee路由器和ZigBee协调器，ZigBee路由器与ZigBee协调器相连接，上位机与ZigBee协调器连接。该系统解决了现有技术中布线复杂、费时费力的问题，实现了日光温室生产过程中作物灌溉的自动控制。【专利说明】—种基于ZigBee的温室自动灌溉控制系统
本技术涉及无线传感器
，具体涉及一种基于Zigbee的温室自动灌溉控制系统。
技术介绍
目前，我国温室大棚的环境参数采集多数采用人工和有线布网的方式，该方式成本高、效率低、安装复杂、后期维护难度大，且采集的数据信息实时性不高。ZigBee技术作为一种传输方式，具有低功耗、低成本、网络容量大、灵活性强等特点，ZigBee网络采用树型网络拓扑结构，与传统无线网络采用星型网络拓扑结构相比，具有易连接、易管理、易维护等优点。全球移动通信系统GSM是一种数字移动通信系统，具有远程传输、通信成本低、稳定性强的重要特点，能够满足远距离低速数据传输的应用。近年来，随着温室农业管理技术的发展，温室自动灌溉技术得到了迅速发展，这不仅可以提高水资源的利用效率，缓解水资源危机，而且还可以提高农作物产量和质量，降低种植成本，有利于在全国范围内推广。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本技术的目的在于，提供一种基于ZigBee的温室智能灌溉系统，该系统解决了现有技术中布线复杂、费时费力的问题，实现了温室环境参数多路分布式数据采集和实时控制电磁阀开关；另外，应用GSM技术实现管理人员远程了解温室环境参数以及对温室内电磁阀的实时控制，满足作物对水分的生长需求，实现日光温室生产过程中作物灌溉控制。为了达到上述目的，本技术的具体技术解决方案如下:一种基于ZigBee的温室智能灌溉系统，包括灌溉执行控制子系统、数据采集子系统和温室控制子系统；所述灌溉执行控制子系统包括ZigBee灌溉控制节点、继电器、电磁阀、水泵及驱动电路，其中，ZigBee灌溉控制节点包括MCU以及与MCU相连接的显示屏和ZigBee无线通信模块；MCU通过驱动电路连接继电器，继电器连接电磁阀，电磁阀连接水泵；所述数据采集子系统包括一个ZigBee数据采集节点和与其相连接的传感器组；ZigBee数据采集节点包括MCU以及与MCU相连接的显示器和ZigBee无线通信模块；所述温室控制子系统包括上位机、ZigBee路由器和ZigBee协调器，ZigBee路由器与ZigBee协调器相连接,上位机与ZigBee协调器连接；每个温室中安装有一个灌溉执行控制子系统、多个数据采集子系统和一个ZigBee路由器；每个温室的灌溉执行控制子系统的ZigBee灌溉控制节点通过ZigBee无线网络与该温室内的ZigBee路由器相连接；每个温室的数据采集子系统的ZigBee数据采集节点通过ZigBee无线网络与该温室内的ZigBee路由器相连接。进一步的，所述传感器组包括安装在温室内的环境温湿度传感器、安装在温室的土壤内的温湿度传感器和土壤含水量传感器和安装在作物冠层上的温度传感器。进一步的，所述温室控制子系统还包括移动手持终端和GSM无线通信模块，其中，所述移动手持终端通过GSM无线通信模块与所述ZigBee协调器连接。进一步的，所述数据采集子系统还包括控制面板，该控制面板与ZigBee数据采集节点的MCU相连接。进一步的，所述GSM无线通信模块采用GSM短信猫模块。与现有技术相比，本技术的优点在于:1、采用Zigbee无线网络进行通信，将多个温室中的数据采集节点及多个灌溉控制节点反馈的状态信息同时上传到远程上位机，上位机基于温室作物的需水诊断模型对作物生长水分需求的分析、判断，并发送灌溉控制指令对温室作物进行智能化灌溉，利用GSM技术实现远程查询温室环境参数，了解作物生长环境并对温室作物进行实时校正灌溉时长。2、数据采集节点中显示器的设置操作简单，满足了测试人员进行移动调试和后期的校正维护。3、系统具有自组网功能，重启启动协调器，路由器、终端节点无需按键启动会自动加入网络，节点掉电或节点电量过低离开网络，协调器会上报离开节点，上位机会自动红色删除该类节点显示，并通过短信猫通知用户哪些节点离开网络。【专利附图】【附图说明】图1为本技术的总体结构框图。图2为灌溉执行控制子系统中ZigBee灌溉控制节点的结构示意图。图3为数据采集子系统中ZigBee数据采集节点的结构示意图。图4为本技术中的ZigBee无线网络结构示意图。以下结合附图和【具体实施方式】对本技术进一步解释说明。【具体实施方式】如图1所示，本技术的基于ZigBee的温室智能灌溉系统，包括灌溉执行控制子系统、数据米集子系统和温室控制子系统。如图2所示，灌溉执行控制子系统包括ZigBee灌溉控制节点、继电器、电磁阀、水泵及驱动电路，其中，ZigBee灌溉控制节点包括MCU以及与MCU相连接的显示屏和ZigBee无线通信模块；MCU通过驱动电路连接继电器，继电器连接电磁阀，电磁阀连接水泵。如图3所示，数据采集子系统包括一个ZigBee数据采集节点和与其相连接的传感器组。ZigBee数据采集节点包括MCU以及与MCU相连接的显示器和ZigBee无线通信模块；传感器组包括安装在温室内的环境温湿度传感器、安装在温室的土壤内的温湿度传感器和土壤含水量传感器，安装在作物冠层上且与作物冠层成45度夹角的温度传感器，实际安装时可以采用支架支撑安装。显示器实时显示采集的数据，便于工作人员现场校验。温室控制子系统包括上位机、ZigBee路由器(Router)、ZigBee协调器(Coordinator)、移动手持终端和GSM无线通信模块，其中，所述移动手持终端通过GSM无线通信模块与ZigBee协调器连接，ZigBee路由器与ZigBee协调器相连接，上位机通过RS232串行总线与ZigBee协调器连接。每个温室中安装有一个灌溉执行控制子系统、多个数据采集子系统和一个ZigBee路由器；每个温室的灌溉执行控制子系统的ZigBee灌溉控制节点通过ZigBee无线网络与该温室内的ZigBee路由器相连接；每个温室的数据采集子系统的ZigBee数据采集节点通过ZigBee无线网络与该温室内的ZigBee路由器相连接。如图4所示,本技术中的ZigBee无线网络上包括终端节点(EndDevice)、中继传输节点以及汇集节点三种节点。其中，终端节点是指ZigBee数据采集节点和ZigBee灌溉控制节点，中继传输点是指ZigBee路由器，汇集节点是指ZigBee协调器。终端节点、中继传输节点、汇集节点均通过ZigBee无线网络进行通信。实施例:本实施例遵循本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ZigBee的温室智能灌溉系统，其特征在于，包括灌溉执行控制子系统、数据采集子系统和温室控制子系统；所述灌溉执行控制子系统包括ZigBee灌溉控制节点、继电器、电磁阀、水泵及驱动电路，其中，ZigBee灌溉控制节点包括MCU以及与MCU相连接的显示屏和ZigBee无线通信模块；MCU通过驱动电路连接继电器，继电器连接电磁阀，电磁阀连接水泵；所述数据采集子系统包括一个ZigBee数据采集节点和与其相连接的传感器组；ZigBee数据采集节点包括MCU以及与MCU相连接的显示器和ZigBee无线通信模块；所述温室控制子系统包括上位机、ZigBee路由器和ZigBee 协调器， ZigBee路由器与ZigBee协调器相连接，上位机与ZigBee协调器连接；每个温室中安装有一个灌溉执行控制子系统、多个数据采集子系统和一个ZigBee路由器；每个温室的灌溉执行控制子系统的ZigBee灌溉控制节点通过ZigBee无线网络与该温室内的ZigBee路由器相连接；每个温室的数据采集子系统的ZigBee数据采集节点通过ZigBee无线网络与该温室内的ZigBee路由器相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李书琴，徐杨，陈保站，范兴科，蔚继承，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61