CN204667611U - 一种农田数据远程监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种农田数据远程监测系统，包括传感器模块，Zigbee模块，北斗模块，ARM终端监测模块。Zigbee模块包括Zigbee终端节点、Zigbee协调器数据处理子模块，北斗模块包括北斗用户机，北斗指挥机。传感器模块通过有线接到各个Zigbee终端节点的I/O端口，各终端节点和Zigbee协调器数据处理子模块组成星型网络,各Zigbee终端节点将采集到的数据通过星型网络发到Zigbee协调器数据处理子模块，Zigbee协调器数据处理子模块与北斗用户机使用UART串口连接，Zigbee协调器数据处理子模块把接收的数据打包并添加北斗协议，然后将打包好数据经串口传到北斗用户机，北斗用户机将数据远程传入北斗指挥机，北斗指挥机则与ARM终端监测模块通过UART相连，将接收到数据解压后在终端界面显示。
Description
技术领域
本实用新型涉及环境监测领域与组网通信领域，具体为多种农田数据的采集与远程传输。
背景技术
农田由于其广布的特点一般对自动化监测的要求较高，而传统的农田监测采集智能化水平较低，采用3G网络或者有线远程传输容易受限地理环境，造价也过于昂贵，上位机一般采用发展成熟的PC，体积较大，不便于携带，且工程由于制式的原因一般后续扩展不便。
实用新型内容
为了解决现有技术上的问题，本实用新型提供了一种基于Zigbee网络和北斗的农田数据远程监测系统，通过将自由组网的Zigbee近距离传输网络与北斗远程短报文通信相结合，将数据远程传输到使用基于ARM的显示终端上，实现实时数据显示，Zigbee组网灵活，易于工程扩展，北斗通信不受限于地理环境因素，可在偏远地区广布，终端采用ARM处理器，便于携带，且以上造价相对也都较为低廉。
为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
基于Zigbee网络和北斗的农田数据远程监测系统包括用以采集农田数据传感器模块，Zigbee模块，北斗模块，ARM终端监测模块。Zigbee模块包括Zigbee终端节点，Zigbee协调器数据处理子模块，Zigbee终端节点接收来自传感器的数据，将其传入Zigbee协调器数据处理子模块，协调器处理子模块将接收数据压缩打包添加北斗通信协议。
北斗模块包括北斗指挥机，北斗用户机，北斗用户机接收来自Zigbee模块的数据并发送到北斗指挥机。
ARM终端监测模块将采集到的数据去掉北斗头协议后解压缩，并在终端上显示。
所述传感器模块与Zigbee终端节点通过有线连接，Zigbee终端节点与Zigbee协调器数据处理子模块组成星型网络，Zigbee协调器数据处理子模块与北斗用户机通过UART连接，北斗指挥机与ARM终端监测模块通过UART连接。
作为本实用新型的优选是，所述传感器模块包括空气温度传感器，风速传感器，水位传感器，水温传感器，土壤温度传感器，土壤湿度传感器，土壤酸碱度传感器。
作为本实用新型的优选是，所述空气湿度传感器为HSC-HMP50U空气湿度传感器，空气温度传感器为43347空气温度传感器，风速传感器为LVFSC-12风速传感器，水位传感器为LC-SW1水位传感器，水温传感器为PC210-8水温传感器，土壤温度传感器为LVDWZ-31土壤温度传感器，土壤湿度传感器为WSD-100土壤湿度传感器，土壤酸碱度传感器为JASPS2111土壤酸碱度传感器。作为本实用新型的优选是，所述终端节点包括3个，分别与土壤，水，空气数据监测传感器连接。
作为本实用新型的优选是，所述Zigbee模块所用芯片皆采用TI公司的CC2530芯片。
作为本实用新型的优选是，所述的北斗模块使用江苏指南针导航通信技术有限公司的追星者CDT-442。
作为本实用新型的优选是，所述的ARM处理器采用三星公司的S3C2440，附带7寸的电容触摸屏显示。
附图说明
图1是本基于Zigbee网络和北斗的农田数据远程监测系统的系统框图。
图2是Zigbee终端节点的硬件图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，本实用新型公开了一种基于Zigbee网络和北斗的农田数据远程监测系统，包括传感器模块，Zigbee模块，北斗模块，ARM终端监测模块。Zigbee模块包括Zigbee终端节点，Zigbee协调器数据处理子模块，北斗模块包括北斗用户机，北斗指挥机。传感器模块采集数据并通过模数转换后发送到Zigbee终端节点，终端节点通过Zigbee无线网络再将数据发送到Zigbee协调器数据处理子模块，Zigbee协调器数据处理子模块对数据进行预处理后，再通过算法压缩打包，最后添加北斗头协议后通过UART发送到北斗用户机，北斗用户机经北斗短报文通信将数据远程传输到北斗指挥机，北斗指挥机最后将数据通过UART传给ARM处理器终端，ARM处理器最后对数据进行去头协议，解压缩后，将其在ARM处理器上的显示界面上显示。采集模块与Zigbee终端节点通过UART连接，Zigbee终端节点与Zigbee协调器数据处理子模块组成星型网络，Zigbee协调器数据处理子模块与北斗用户机通过UART连接，北斗指挥机与ARM终端监测模块通过UART连接。
空气湿度传感器为HSC-HMP50U空气湿度传感器，空气温度传感器为43347空气温度传感器，风速传感器为LVFSC-12风速传感器，水位传感器为LC-SW1水位传感器，水温传感器为PC210-8水温传感器，土壤温度传感器为LVDWZ-31土壤温度传感器，土壤湿度传感器为WSD-100土壤湿度传感器，土壤酸碱度传感器为JASPS2111土壤酸碱度传感器。这些传感器具备适应土壤，空气和水环境的特征，耐腐蚀，精度准确性高。
Zigbee模块均采用TI公司的CC2530芯片，支持多种串行通信协议的强大UART，具备极高的接收灵敏度和抗干扰性能，配合TI公司的ZSTACK协议栈，为本系统提供了一个很好的近距离无线通信解决方案，由于北斗短报文单次通信最大量只有78.5B，所以Zigbee协调器内部程序采用自编的BWT算法、改进型RLE算法和静态Huffman算法结合对数据进行压缩，并添加北斗头协议，方便北斗模块更高效的传输。北斗模块使用江苏指南针导航通信技术有限公司的追星者CDT-442，其中1个指挥机下辖可达99的用户机，且支持单播，组播，通播功能，数据采集模块和Zigbee模块可由此在不同的农田散布达99个，且由一个指挥机进行数据接收显示。ARM处理器模块采用三星公司的S3C2440，附带7寸的电容触摸屏显示，处理器采用嵌入式linux操作系统，界面采用QT开发，支持MYSQL数据库，可对采集到的数据进行储存与查询。
如图2所示，Zigbee终端节点负担着与传感器设备连接，接收传感器的模拟信号并把其转换为数字信号和发射数据信号至Zigbee协调节点的任务。为了完成数模转换的任务(部分传感器输出AD信号，可直接接入I\O口或UART口，由于过于简单这里不作附图解释)，使用了AD7810芯片，为该芯片接的电压与CC2530同为3.3V，VREF也接上3.3V电压，则其最大转换电压也为3.3V，DOUT脚为完成模数转换后的串行数据输出口，SCLK脚为输入时钟脚，VIN+和VIN-为传感器接线口，上述传感器输出电流一般为4至25ma的电流，所以传感器接入时需接上一个150欧姆左右的电阻。由于一个节点需接三个传感器，所以使用了一个74LS151芯片来进行选择性定时每5秒钟轮转选择一个采集数据来源选通，由于本电路只需要3选1，所以接口C拉低，默认高四位输入不接通,若工程有监测种类扩展需要，可做适时更改。需要注意的是AD7810的脚CONVERT为转换启动输入信号，配合74LS151的轮转选通功能，可启动自动低功耗模式开启间断休眠来实现节能。另外CC2530使用16M和32M晶振模式，其中16M晶振除自身使用外还可供给AD7810输入时钟使用，32M用于自身向协调器发射RF信号时使用。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能为此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。
Claims (9)
1.一种农田数据远程监测系统，其特征在于，包括：用于采集农田数据的传感器模块，北斗模块，Zigbee模块，ARM终端监测模块；Zigbee模块包括Zigbee终端节点、Zigbee协调器数据处理子模块，北斗模块包括北斗指挥机，北斗用户机，其中，
Zigbee终端节点接收来自传感器模块的数据，将其传入Zigbee协调器数据处理子模块，Zigbee协调器处理子模块将接收数据进行压缩处理后发送至北斗用户机；
北斗用户机将接收的数据发送到北斗指挥机，北斗指挥机接收数据并解压缩后发送至ARM终端监测模块。
2.根据权利要求1所述的一种农田数据远程监测系统，其特征在于，所述Zigbee协调器数据处理子模块与Zigbee终端节点通过有线连接。
3.根据权利要求1所述的一种农田数据远程监测系统，其特征在于，Zigbee终端节点与Zigbee协调器数据处理子模块组成星型网络，Zigbee协调器数据处理子模块与北斗用户机通过UART连接，北斗指挥机与ARM终端监测模块通过UART连接。
4.根据权利要求1所述的一种农田数据远程监测系统，其特征在于，所述传感器模块包括空气湿度传感器，空气温度传感器，风速传感器，水位传感器，水温传感器，土壤温度传感器，土壤湿度传感器，土壤酸碱度传感器。
5.根据权利要求1或4所述的一种农田数据远程监测系统，其特征在于，所述Zigbee终端节点包括3个，依次为第一、第二、第三终端节点，其中第一终端节点分别与水位传感器，水温传感器相连接，其中第二终端节点分别与土壤温度传感器，土壤湿度传感器，土壤酸碱度传感器，其中第三终端节点分别与空气湿度传感器，空气温度传感器，风速传感器连接。
6.根据权利要求4所述的一种农田数据远程监测系统，其特征在于，所述空气湿度传感器为HSC-HMP50U空气湿度传感器，空气温度传感器为43347空气温度传感器，风速传感器为LVFSC-12风速传感器，水位传感器为LC-SW1水位传感器，水温传感器为PC210-8水温传感器，土壤温度传感器为LVDWZ-31土壤温度传感器，土壤湿度传感器为WSD-100土壤湿度传感器，土壤酸碱度传感器为JASPS2111土壤酸碱度传感器。
7.根据权利要求1所述的一种农田数据远程监测系统，其特征在于，所述Zigbee模块所用芯片皆采用TI公司的CC2530芯片。
8.根据权利要求1所述的一种农田数据远程监测系统，其特征在于，所述的北斗模块使用江苏指南针导航通信技术有限公司的追星者CDT-442。
9.根据权利要求1所述的一种农田数据远程监测系统，其特征在于，所述的ARM终端监测模块采用三星公司的S3C2440，附带7寸的电容触摸屏显示。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106330472A (zh) * | 2016-08-27 | 2017-01-11 | 重庆九洲星熠导航设备有限公司 | 一种基于北斗通信链路的指挥信息路由协议 |
| CN113115293A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-13 | 王灿洲 | 一种基于ZigBee和数据压缩的数字信息传输方法 |
| CN113490174A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-10-08 | 广西壮族自治区自然资源生态修复中心 | 农田建设用水利用农田水位监测系统 |
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