CN202522264U - 基于ZigBee的温室环境无线监测系统 - Google Patents

基于ZigBee的温室环境无线监测系统 Download PDF

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孙天娇
王加丽
仇润鹤
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Abstract

本实用新型提供了一种基于ZigBee的温室环境无线监测系统，其特征在于：包括分布在温室内用于采集数据的传感器系统以及位于远端的数据中心，传感器系统连接控制单元，控制单元连接ZigBee无线模块，ZigBee无线模块与ZigBee协调器模块之间通过ZigBee无线网络通讯，ZigBee协调器模块连接数据中心。本实用新型可实时收发温室环境数据，使得相关人员能在第一时间掌握温室环境状况；采用ZigBee无线网络的透明传输方式，极大地简化了通信协议，且功耗低，安装便捷；成本较低，且易于维护。

Description

基于ZigBee的温室环境无线监测系统
技术领域
本实用新型涉及一种基于ZigBee的环境监测系统，属于无线通信领域及物联网技术领域。
背景技术
温室种植作为提高农业生产效率的重要手段，应用日益广泛。温室农业的关键技术是环境调控，该技术的最终目标是提高温室环境参数控制精度。为了达到检测温室环境参数的目的，温室中布置了大量电子检测装置，由此造成温室内线缆密布。这种检测手段在提高温室投资成本的同时，也增加了安装维护的难度。
现有温室监测系统在数据传输方式方面，温室现场主要是通过各种较成熟的工业控制总线进行数据采集和传输，如：CAN总线、RS-485总线等；在控制主体方面，温室监测系统主要是以单片机及各类工控机为算法计算主体，单片机负责下层数据采集和转换，工控机完成算法计算和组态等主要任务。
但由于温室内一般处于高温、高湿度状态，若采用有线方式，则放置在温室的线材容易损坏，而且线材的用量根据温室的大小而定，若温室较大，则线材的用量较大，成本较大，不利于系统的推广，而且不易于维护。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种低成本，且易于维护的温室监测系统。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种基于ZigBee的温室环境无线监测系统，其特征在于：包括分布在温室内用于采集数据的传感器系统以及位于远端的数据中心，传感器系统连接控制单元，控制单元连接ZigBee无线模块，ZigBee无线模块与ZigBee协调器模块之间通过ZigBee无线网络通讯，ZigBee协调器模块连接数据中心。
优选地，所述ZigBee无线模块有至少两个，所有ZigBee无线模块通过ZigBee无线网络与中继节点路由器之间通讯，中继节点路由器通过ZigBee无线网络与所述ZigBee协调器模块ZigBee协调器模块通讯。
优选地，所述控制单元采用单片机。
优选地，所述控制单元与所述ZigBee无线模块之间通过RS232接口相连。
优选地，所述传感器系统包括温度传感器、湿度传感器及光照传感器。
ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，主要用于近距离无线连接。ZigBee技术具有以下几个特点：低速率、低功耗、低成本、短时延、免许可无线通信频段。由于ZigBee的这些特点，将其引入温室检测系统中可以很大程度的解决温室无线测控的现有难题。
本实用新型以嵌入式微处理器作为核心器件，并运用ZigBee无线通信技术，实现对室温、湿度、光照度等温室监测数据的实时监测，测得数据发送至远程监控中心。本实用新型可实时收发温室环境数据，使得相关人员能在第一时间掌握温室环境状况；采用ZigBee无线网络的透明传输方式，极大地简化了通信协议，且功耗低，安装便捷；成本较低，且易于维护。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种基于ZigBee的温室环境无线监测系统的框图。
具体实施方式
为使本实用新型更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
如图1所示，为本实用新型提供的一种基于ZigBee的温室环境无线监测系统，包括分布在温室内用于采集数据的传感器系统以及位于远端的数据中心，传感器系统连接控制单元，控制单元通过RS232接口连接ZigBee无线模块，多个ZigBee无线模块通过ZigBee无线网络与中继节点路由器之间通讯，中继节点路由器通过ZigBee无线网络与ZigBee协调器模块之间通过ZigBee无线网络通讯，ZigBee协调器模块连接数据中心。
传感器系统采用了惠邦公司生产的LT系统传感器，如温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器等。它们采用了先进的机械内部结构电路模块技术开发变送器，用于实现对温室环境参数的测量。将各个传感器与电源连接后，即可输出0-5V的模拟电压信号，每一路电压信号分别与温度、湿度和光照强度成良好的线性对应关系。它的特点是：1、精度高，量程宽，输入线电阻高，稳定性好；2、体积小，安装方便；3、线性度好，传输距离长，抗干扰能力强。
控制单元采用了宏晶公司生产的STC12C5A60S2型号的单片机，该单片机指令代码完全兼容传统8051，内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。该单片机中包含中央处理器(CPU)、程序存储器(Flash)、数据存储器(SRAM)、定时/计数器、UART串口、串口2、I/O接口、PCA、看门狗及片内R/C振荡器和外部晶体振荡电路等模块。将各传感器的输出引脚接入MCU的ADC模块的各输入引脚，再启动AD转换，即可将模拟信号转换成数字信号，实现温室环境数据的采集。根据模数转换的参数以及传感器所测数据与模拟电压的线性关系可以由采集到的数字信号推算出原本的温室环境数据(温度、湿度、光照强度等)。数据的存储和处理均可在单片机MCU中完成。STC12C5A60S2单片机的MCU有2通道的UART接口，其中一个通道转换成RS232接口可与支持串口通信的ZigBee模块相连接。数据的采集和处理完成后，ZigBee终端节点模块将数据发送给ZigBee协调器模块。
本实用新型的无线收发部分采用了Digi公司生产的XBee/XBee Pro模块，实现现场采集与远程交互终端之间的通信功能，XBee为2.4GHz无线通信接口，具有基于Mesh网的固件，支持ZigBee协议栈。模块功耗仅为3.1mW(+5dBm)，传输距离可达120m。本实例新型中的现场采集节点采用将XBee模块与STC12C5A60S2单片机MCU通过串口线相连接，通过XCTU软件对终端节点XBee模块进行设置，设置波特率、数据位、校验位、停止位，并将协调器的MAC地址设置为终端节点发送信息的目的地址，这样数据以透明方式发送到协调器，协调器与PC通过串口线相连接组成远程监控中心。在远程监控中心上建立超级终端后，即可读取收到的测试信息。由此便实现了数据的无线远程传输。

Claims (5)

1.一种基于ZigBee的温室环境无线监测系统，其特征在于：包括分布在温室内用于采集数据的传感器系统以及位于远端的数据中心，传感器系统连接控制单元，控制单元连接ZigBee无线模块，ZigBee无线模块与ZigBee协调器模块之间通过ZigBee无线网络通讯，ZigBee协调器模块连接数据中心。
2.如权利要求1所述的一种基于ZigBee的温室环境无线监测系统，其特征在于：所述ZigBee无线模块有至少两个，所有ZigBee无线模块通过ZigBee无线网络与中继节点路由器之间通讯，中继节点路由器通过ZigBee无线网络与所述ZigBee协调器模块ZigBee协调器模块通讯。
3.如权利要求1所述的一种基于ZigBee的温室环境无线监测系统，其特征在于：所述控制单元采用单片机。
4.如权利要求1所述的一种基于ZigBee的温室环境无线监测系统，其特征在于：所述控制单元与所述ZigBee无线模块之间通过RS232接口相连。
5.如权利要求1所述的一种基于ZigBee的温室环境无线监测系统，其特征在于：所述传感器系统包括温度传感器、湿度传感器及光照传感器。
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