CN103777612A

CN103777612A - 基于Zigbee的农业大棚环境监测系统及监测方法

Info

Publication number: CN103777612A
Application number: CN201410038591.1A
Authority: CN
Inventors: 张国扬
Original assignee: Suzhou University of Science and Technology
Current assignee: Suzhou University of Science and Technology
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2014-05-07

Abstract

本发明公开了一种基于Zigbee的农业大棚环境监测系统及监测方法，包括：服务器单元、中央处理器、传感器单元、电源单元和无线通讯单元，所述中央处理器包括控制器、放大器和AD转换器，所述传感器单元通过所述放大器与所述AD转换器相连接，所述AD转换器、所述无线通讯单元和所述电池单元与所述控制器相连接，所述服务器单元与所述中央处理器相连接。通过上述方式，本发明基于Zigbee的农业大棚环境监测系统及监测方法，能够有效地实时测量农业大棚温室中的各种环境参数，具有廉价、实用和低功耗等特点。

Description

基于Zigbee的农业大棚环境监测系统及监测方法

技术领域

本发明涉及环境监测装置及系统领域，特别是涉及一种基于Zigbee的农业大棚环境监测系统及监测方法。

背景技术

近年来随着大棚农业的蓬勃发展，对农业生产的信息化管理成为了一个重要的研究领域，大棚温室内的土壤湿度、环境温湿度、叶面湿度等环境因素对农作物的质量以及稳产、高产有很大的影响，如何实时、有效地获取内部各种环境参数，为种植过程的科学灌溉提供数据支持，进而提高作物产量，增加经济收益，具有重大的意义。

针对上述问题，目前常用的方法是人工巡查和有线数据采集两种，人工巡查方式消耗人力、工作量大，且难以保证数据的实时性与有效性，另一种是采用有线通讯的数据采集方式监测系统，其布线复杂，且受物理线路和环境因素影响大，成本高，不适于扩展。随着无线通讯的发展，以往的有线系统渐渐被无线监测系统取代，尤其是近些年我国GPRS/CDMA无线移动网络技术的发展以及ZigBee技术在我国的应用，使得开发一个廉价而低耗的无线系统成为易事，作为一种近距离、低成本、低功耗、低数据速率的双向无线传输技术，被广泛用于环境监测、交通管理、灾难预防等领域，也成为近年来数字农业研究中的热点之一，针对农业大棚环境监测的实际需求，研制具有多测点、多参数、可移动、使用便捷的环境监测系统具有十分重要的意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于Zigbee的农业大棚环境监测系统及监测方法，通过气传感器采集土壤和环境的信息，并通过无线网络进行传送，具有可靠性能高、信息精确、低功耗、价格低廉等优点，同时在环境监测装置及系统的应用及普及上有着广泛的市场前景。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

提供一种基于Zigbee的农业大棚环境监测系统及监测方法，其包括：服务器单元、中央处理器、传感器单元、电源单元和无线通讯单元，所述中央处理器包括控制器、放大器和AD转换器，所述传感器单元通过所述放大器与所述AD转换器相连接，所述AD转换器、所述无线通讯单元和所述电池单元与所述控制器相连接，所述服务器单元与所述中央处理器相连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述传感器单元包括土壤湿度传感器、环境温湿度传感器和二氧化碳传感器。

在本发明一个较佳实施例中，所述环境温湿度传感器包括湿度敏感元件、温度敏感元件、AD转换器、串行接口电路和控制芯片。

在本发明一个较佳实施例中，所述电源单元包括电池和电压调节器，所述电池通过所述电压调节器与所述控制器相连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述传感器单元通过Zigbee网络与所述中央处理器相连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述服务器单元通过GPRS技术与所述中央处理器相连接。

一种基于Zigbee的农业大棚环境监测方法，其步骤包括：将土壤湿度传感器、环境温湿度传感器和二氧化碳传感器分别安装在农业大棚中；设置控制器中设置控制参数；打开传感器单元，采集土壤温度和湿度信息和环境温度和湿度信息；将传感器采集的信息通过Zigbee网络传送到控制器中去，进行保存；定时的将控制器中的土壤信息和环境信息发送到服务器单元，进行分析和保存。

本发明的有益效果是：能够有效地实时测量农业大棚温室中的各种环境参数，具有廉价、实用和低功耗等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明的基于Zigbee的农业大棚环境监测系统及监测方法一较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例包括：

一种基于Zigbee的农业大棚环境监测系统及监测方法，其包括：服务器单元、中央处理器、传感器单元、电源单元和无线通讯单元，所述中央处理器包括控制器、放大器和AD转换器，所述传感器单元通过所述放大器与所述AD转换器相连接，所述AD转换器、所述无线通讯单元和所述电池单元与所述控制器相连接，所述服务器单元与所述中央处理器相连接。

由于农业大棚中环境温湿度、二氧化碳含量等环境参数数据对于节点处理器的处理能力不需要很高的要求，且发送的数据量小，所述控制器采用单片CC2530作为处理器，用于数据的采集和数据的无线通讯，可以有效的降低成本。

所述传感器单元包括土壤湿度传感器、环境温湿度传感器和二氧化碳传感器，土壤湿度传感器用于监测种植区域的土壤水分，环境温湿度传感器用于监测生长环境中的温度和湿度，二氧化碳传感器用于监测温室中的二氧化碳含量，保证植物能在合适环境中生长，土壤湿度传感器和环境温湿度传感器采用SHT11传感器，输出温度的分辨率为0.01℃，输出相对湿度的分辨率为0.03%，具有高可靠性、长期稳定性、响应超快、抗干扰能力强、高性价比等特点，另外采用MG811型的二氧化碳传感器，其经过高输入阻抗的放大器放大后接入控制器，并利用AD转换器进行模数转换。

所述环境温湿度传感器包括湿度敏感元件、温度敏感元件、AD转换器、串行接口电路和控制芯片。

无线通讯单元采用了低功耗的射频前端CC2591，用于功率放大，简化了射频电路的设计，降低了成本。

所述电源单元包括电池和电压调节器，所述电池通过所述电压调节器与所述控制器相连接。

所述传感器单元通过Zigbee网络与所述中央处理器相连接。

所述服务器单元通过GPRS技术与所述中央处理器相连接。

本发明基于Zigbee的农业大棚环境监测系统及监测方法的有益效果是：能够有效地实时测量农业大棚温室中的各种环境参数，具有廉价、实用和低功耗等特点。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种基于Zigbee的农业大棚环境监测装置，其特征在于，包括：服务器单元、中央处理器、传感器单元、电源单元和无线通讯单元，所述中央处理器包括控制器、放大器和AD转换器，所述传感器单元通过所述放大器与所述AD转换器相连接，所述AD转换器、所述无线通讯单元和所述电池单元与所述控制器相连接，所述服务器单元与所述中央处理器相连接。

2.根据权利要求1所述的基于Zigbee的农业大棚环境监测装置，其特征在于，所述传感器单元包括土壤湿度传感器、环境温湿度传感器和二氧化碳传感器。

3.根据权利要求2所述的基于Zigbee的农业大棚环境监测装置，其特征在于，所述环境温湿度传感器包括湿度敏感元件、温度敏感元件、AD转换器、串行接口电路和控制芯片。

4.根据权利要求1所述的基于Zigbee的农业大棚环境监测装置，其特征在于，所述电源单元包括电池和电压调节器，所述电池通过所述电压调节器与所述控制器相连接。

5.根据权利要求1所述的基于Zigbee的农业大棚环境监测装置，其特征在于，所述传感器单元通过Zigbee网络与所述中央处理器相连接。

6.根据权利要求1所述的基于Zigbee的农业大棚环境监测装置，其特征在于，所述服务器单元通过GPRS技术与所述中央处理器相连接。

7. 一种基于Zigbee的农业大棚环境监测方法，其特征在于，步骤包括：

将土壤湿度传感器、环境温湿度传感器和二氧化碳传感器分别安装在农业大棚中；

设置控制器中设置控制参数；

打开传感器单元，采集土壤温度和湿度信息和环境温度和湿度信息；

将传感器采集的信息通过Zigbee网络传送到控制器中去，进行保存；

定时的将控制器中的土壤信息和环境信息发送到服务器单元，进行分析和保存。