CN205138556U - 一种基于ZigBee的农业物联网监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于ZigBee的农业物联网监测系统，其包括中央服务器、ZigBee模块、信息采集器，中央服务器通过ZigBee模块与信息采集器连接，ZigBee模块之间相互连接，信息采集器之间相互连接，信息采集器包括电源、ZigBee无线传输模块、MCU信号处理模块、传感器信号采集模块、MSP430单片机、RS232串口模块，传感器信号采集模块包括光照强度传感器、土壤水分传感器、CO₂浓度值传感器、空气温湿度传感器、土壤温度传感器，本实用新型结构简单，使用方便，通信方式性能稳定，功耗低，成本低，且可以解决一些场合没有市电可供的问题，有非常好的实用价值。

Description

一种基于ZigBee的农业物联网监测系统

【技术领域】

本实用新型涉及农业物联网系统技术领域，具体的说是一种基于ZigBee的农业物联网监测系统。

【背景技术】

传统的农业监测系统往往采用有线组网技术，但由于农业现代化迅速发展以及采集节点数目大幅增加，所以布线的难度和成本也不断地增加，随着农业物联网概念的深入GPRS无线通信技术开始快速发展，它有着通信距离远的优势，但成本也相对较高，与此同时ZigBee无线通信技术也开始在畜牧业，种植业等领域有了广泛的应用，该通信方式性能稳定，技术成熟，最重要的一点就是成本较低，符合中国农业的可持续发展，有些场合没有市电可供，在使用过程中往往会受到阻碍，不能很好的进行监测。

因此，为克服上述技术的不足而设计出通信方式性能稳定、低功耗、成本低，且可以解决一些场合没有市电可供的问题的一种基于ZigBee的农业物联网监测系统，正是发明人所要解决的问题。

【实用新型内容】

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种基于ZigBee的农业物联网监测系统，其结构简单，使用方便，通信方式性能稳定、低功耗、成本低，且可以解决一些场合没有市电可供的问题，有非常好的实用价值。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于ZigBee的农业物联网监测系统，其包括中央服务器、ZigBee模块、信息采集器，所述中央服务器通过ZigBee模块与信息采集器连接，所述ZigBee模块之间相互连接，所述信息采集器之间相互连接。

进一步，所述信息采集器包括电源、ZigBee无线传输模块、MCU信号处理模块、传感器信号采集模块、MSP430单片机、RS232串口模块。

进一步，所述传感器信号采集模块包括光照强度传感器、土壤水分传感器、CO₂浓度值传感器、空气温湿度传感器、土壤温度传感器。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型系统通过采用了太阳能电池优先供电的方案，这很大程度地解决了一些场合没有市电可供的问题，同时也利用了清洁能源。

2、本实用新型系统通过采用ZigBee无线传输模块，可以近距离无线连接，避免线缆纵横交错，通信性能稳定，技术成熟，且成本较低，提高农业管理的网络化、智能化水平，符合中国农业的可持续发展。

3、本实用新型系统通过在每个采集周期里，数据采集器主动采集一次传感器的数据并上报至中央服务器，系统可组网，各个分散的节点通过自动加入mesh网络中，中央服务器也可远程对各个节点进行参数配置，能试试进行数据交互，提高了系统的性能。

4、本实用新型系统设置有5种传感器，分别是测量CO₂浓度值、土壤水分、光照强度、空气温湿度和土壤温度，最终实现了对大棚环境的ZigBee无线智能检测。

【附图说明】

图1是本实用新型总体结构示意图。

图2是本实用新型信息采集器结构示意图。

图3是本实用新型电源管理结构示意图。

图4是本实用新型模拟信号调整电路示意图。

图5是本实用新型数字信号调整电路示意图。

图6是本实用新型ZigBee模块接口电路示意图。

附图标记说明：1-中央服务器；2-ZigBee模块；3-信息采集器；4-MCU信号处理模块；5-传感器信号采集；6-光照强度传感器；7-CO₂浓度值传感器；8-土壤水分传感器；9-空气温湿度传感器；10-土壤温度传感器；11-电源；12-MSP430单片机；13-RS232串口模块。

【具体实施方式】

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。

参见图1为本实用新型整体结构示意图，参见图2是本实用新型信息采集器结构示意图，本实用新型监测系统包括中央服务器1、ZigBee模块2、信息采集器3，中央服务器1通过ZigBee模块2与信息采集器3连接，ZigBee模块2之间相互连接，信息采集器3之间相互连接，信息采集器包括电源11、ZigBee模块2、MCU信号处理模块4、传感器信号采集模块5、MSP430单片机12、RS232串口模块13，传感器信号采集模块5包括光照强度传感器6、CO₂浓度值传感器7、土壤水分传感器8、空气温湿度传感器9、土壤温度传感器10。

参见图3是本实用新型电源管理结构示意图，太阳能电池和市电均可充当信息采集器的电源，12V～24V的主电压输入经LT8610电源芯片转化得到3.7V，再经过LT1962线性稳压芯片转化得到3.3V电压，主电压又经另一路LT8610电源芯片转化为5.8V再经过LM2941线性稳压芯片转化得到5.3V电压3.3V电压主要给单片机和放大器供电5.3V电压主要给传感器供电，通过对LT8610电源芯片的使能管脚的开断控制，就可以实现对稳压芯片LM2941进行开断的控制，从而实现对传感器的供电开断控制。

参见图4是本实用新型模拟信号调整电路示意图，4路传感器输出信号范围都在0～5V以内，由于A/D采样基准为2.5V，因此传感器输出信号需通过调理电路处理，使其输出为其输入的一半。

参见图5是本实用新型数字信号调整电路示意图，4路信号输出为单总线信号，电阻118与电容64起滤波作用，当传感器输出线路拉得较远时，上拉电阻117可以减小由线路造成的压降，电阻212起到限流作用，保护处理器，钳位管D11把输入到处理器的信号幅值钳住在-0.3V～+3.6V之间，保护处理器。

参见图6是本实用新型ZigBee模块接口电路示意图，RXD、TXD与单片机的UART相连，RESET1置低电平至少200ns可让ZigBee模块复位重启，当该模块配置为周期管脚休眠模式时，给Module_Sleep一个下降沿电平可唤醒该模块，当ON/SLEEP输出高电平时，则表示模块已被唤醒，ASSOC可表示设备的网络状态，若模块没有连接网络，则ASSOC电平输出高电平，一旦模块成功连接上网络，ASSOC以一定规则的时间间隔进行电平翻转。

传感器用于采集并发送各路传感器信号，中央服务器则拥有平台软件和ZigBee协调器，用于接收和保存数据、配置参数、保存报警信息等，传感器上电，当采集等待时间结束时，对多路传感器进行信号采集，即信号经过调理后，模拟传感器信号通过AD7689进行模数转换，数字传感器信号通过单总线方式进行采集，采集完毕后，使传感器断电，单片机对数据进行转化和处理后，最终由ZigBee通过天线将数据发送至中央服务器，中央服务器配置参数时由ZigBee协调器发出命令，采集器上的ZigBee模块经天线接收到要配置的参数，即实现了远程配置功能，本地配置时通过RS232串口对每个采集器节点进行具体的参数配置即可。

本实用新型采用8台采集器进行组网，系统运行正常，中央服务器既可正常接收每个节点的数据，也可正常进行远程配置，且丢包率极低，本系统实现了低功耗的要求，即在太阳能电池供电的情况下采集器能够保证正常工作7天以上，通信距离也符合实际需求，在比较理想的条件下，最大通信距离可到达500m，中央服务器可远程地对各个采集器节点进行参数配置，如配置采集周期和采集等待时间，为该系统增加了灵活性和实用性ZigBee组成的mesh网络拥有健壮性好，结构灵活等优点，实用性较强。

Claims (3)

1.一种基于ZigBee的农业物联网监测系统，其特征在于：其包括中央服务器、ZigBee模块、信息采集器，所述中央服务器通过ZigBee模块与信息采集器连接，所述ZigBee模块之间相互连接，所述信息采集器之间相互连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的农业物联网监测系统，其特征在于：所述信息采集器包括电源、ZigBee无线传输模块、MCU信号处理模块、传感器信号采集模块、MSP430单片机、RS232串口模块。

3.根据权利要求2所述的一种基于ZigBee的农业物联网监测系统，其特征在于：所述传感器信号采集模块包括光照强度传感器、土壤水分传感器、CO₂浓度值传感器、空气温湿度传感器、土壤温度传感器。