CN208707623U - 一种基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统 - Google Patents

一种基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统 Download PDF

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李明
宋伟伟
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Abstract

本实用新型公开了一种基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统,它包括2个ZigBee节点、ZigBee协调器、内置了SIM卡的GPRS模块和用户终端手机。2个ZigBee节点与ZigBee协调器通过ZigBee网络无线连接,ZigBee协调器与GPRS模块通过串口线连接,GPRS模块插入SIM卡即可与用户终端手机通过移动/联通的4G/3G/2G网络通信,ZigBee节点1与温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器连接,ZigBee节点2与土壤pH值传感器、光照强度传感器连接,节点通过传感器收集采集数据,采集数据超过或低于预设阈值时,将通过GPRS模块向指定用户手机发送SMS短信警告。用户手机向GPRS模块发送SMS短信查询指令后,ZigBee节点和协调器将自动收集数据并向查询用户发送SMS短信。本实用新型模块精简,成本低廉,摆脱有线连接限制,可远程对温室内作物培育的重要环境指标进行主动查询和自动警报,使用户及时而快捷的掌握温室内情况,避免因温室环境问题而造成重大损失。

Description

一种基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统
技术领域
本实用新型涉及一种基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统,属于无线监测技术领域。
背景技术
我国是农业大国,近年来在国家重农助农和农业现代化的政策支持下,智能温室逐步发展起来,形成一种资源节约型、环境友好型设施农业技术。温室能使培植作物不受或少受不利气候的影响,使作物处于良好适宜的生长环境,实现作物的高产稳产精产。
温室监测系统是智能温室体系中重要的组成部分,该系统使用户对温室内环境时时监测便于做出决策。然而受限监测系统布置成本巨大和系统操作的复杂冗余性,使温室建设和推广受到阻碍。
ZigBee技术是业内流行的工农业、家居业无线传感较为成熟的解决方案。为了加快推进我国智能温室应用,本实用新型针对现实痛点,研制了一种基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统,该系统精简模块,成本低廉,采用ZigBee短距离通信技术采集数据,采用GPRS远距离发送数据,克服传统监测系统的冗余性和有线连接的限制。
发明内容
本实用新型旨在解决目前监测技术的不足之处,提供一种快捷方便、低廉高效的基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统。
提供一种基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统,包括2个ZigBee节点、ZigBee协调器、内置了SIM卡的GPRS模块和用户终端手机。2个ZigBee节点与ZigBee协调器通过ZigBee网络无线连接,ZigBee协调器与GPRS模块通过串口线连接,GPRS模块插入SIM卡即可与用户终端手机通过移动/联通的4G/3G/2G网络通信,ZigBee节点1与温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器连接,ZigBee节点2与土壤pH值传感器、光照强度传感器连接,节点通过传感器收集采集数据,采集数据超过预设阈值时,将通过GPRS模块向指定用户手机发送SMS短信警告。用户手机向GPRS模块发送SMS短信查询指令后,ZigBee节点和协调器将自动收集数据并向查询用户发送SMS短信。
其中,所述ZigBee节点包括微处理器、传感器、节点通信模块、AD转化模块。
其中,所述ZigBee节点通信模块用以加入ZigBee网络实现传输。
其中,所述ZigBee协调器包括微处理器、协调器通信模块和串口模块。
其中,所述ZigBee协调器通信模块用以启动和维护ZigBee网络正常传输。
其中,所述ZigBee协调器和ZigBee节点采用星型拓扑结构进行组网链接。
其中,所述ZigBee协调器通过AT命令来控制GPRS模块收发、读取SMS短信。
其中,所述AD转化模块用以连接微处理器和各种传感器,将传感器收集到的环境因子经数模转换转化为可被微处理器识别的数据。
其中,所述通信模块用以协调器和GPRS模块连接,用以将数据通过GPRS模块发送至用户终端手机和接收用户的查询指令。
附图说明
利用附图对使用新型作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。
图1是基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统的结构示意图;
图2是本实用新型的ZigBee节点1的结构示意图;
图3是本实用新型的ZigBee节点2的结构示意图;
图4是本实用新型ZigBee协调器的结构示意图;
图中:1、ZigBee节点1;2、ZigBee节点2;3、ZigBee协调器;4、GPRS模块;5、查询SIM卡;6、用户终端手机;7、用户SIM卡;8、微处理器1;9、节点通信模块1;10、 AD转化模块1;11、温湿度传感器;12、CO2浓度传感器;13、微处理器2;14、节点通讯模块2;15、AD转化模块2;16、pH值传感器;17、光照强度传感器;18、微处理器3; 19、协调器通信模块;20、串口模块。
具体实施方式
如图1所示的基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统,包括2个ZigBee节点(1)(2)、ZigBee协调器(3)、GPRS模块(4)以及用户终端手机(6)。GPRS模块(4)内置查询SIM卡(5),用户终端手机(6)内置用户SIM卡(7),通过移动/联通GPRS网络连接,互通SMS短信实现自动报警和主动查询。ZigBee协调器(3)和GPRS模块(4)通过串口模块(20)连接,ZigBee协调器(3)和2个ZigBee节点(1)(2)采用星型拓扑结构自动组建ZigBee无线网并对其节点识别标号。ZigBee协调器通信模块(19)用以启动、维护和监管ZigBee网络,节点通信模块1(9)和节点通信模块2(14)用以加入ZigBee网络。
如图2所示的ZigBee节点1(1)的结构示意图,微处理器1(8)通过AD转换模块1(10)与温湿度传感器(11)、CO2浓度传感器(12)连接,上电后自动以一定周期采集数据,节点通信模块1(9)将温湿度、CO2浓度数据通过已经自动搭建的ZigBee网络传至ZigBee协调器(3)。ZigBee节点1(1)设置于温室内空旷位置。
如图3所示的ZigBee节点2(2)的结构示意图,微处理器2(13)通过AD转化模块2(15)与土壤pH值传感器(16)、光照强度传感器(17)连接,上电后自动以一定周期采集数据,ZigBee节点通信模块(14)将pH值、光照强度数据通过搭建的ZigBee网络传至ZigBee协调器(3)。ZigBee节点2(2)设置于温室内近地位置。
ZigBee协调器(3)收到ZigBee节点(1)(2)数据后,更新数据库并判断是否发送短信。
具体的,当ZigBee协调器(3)收到的温湿度、二氧化碳浓度、pH值、光照强度数据高于或低于预设阈值,把超标数据处理成SMS短信格式并通过AT命令控制GPRS模块(4) 发送至用户终端手机(6)上。用户收到短信后,GPRS模块(4)收到短信回执并执行延时指令,避免重复警告。用户在了解情况后及时赶往地点采取补偿行动减少损失。
当ZigBee协调器(3)收到的数据均在阈值之内时,此时判断GPRS模块(4)是否有查询短信收到。若是,则记录下查询手机号和查询指令,将收到数据依据指令以上述同样方式发送到查询手机上。
应当说明的是,在硬件允许,ZigBee协调器(3)和GPRS模块(4)不变的情况下,ZigBee节点1(1)和ZigBee节点2(2)可以重复设置多组,以收集多组数据,使ZigBee 协调器(3)收集到温室内环境数据更为精准,用户了解信息更为全面,减少用户误判。
以上实例仅用于说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实例和范围。

Claims (10)

1.一种基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统,包括ZigBee节点1(1)和ZigBee节点2(2)、ZigBee协调器(3)、内置查询SIM卡(5)的GPRS模块(4)以及内置用户SIM卡(7)的用户终端手机(6),GPRS模块(4)与用户终端手机(6)通过移动/联通GPRS网络连接,ZigBee协调器(3)和GPRS模块(4)通过串口模块(20)连接,ZigBee节点1(1)的节点通信模块1(9)和ZigBee节点2(2)的节点通信模块2(14)与协调器通信模块(19)组ZigBee无线网,并区分编号2个节点,其特征在于:
ZigBee节点1(1)连接温湿度传感器(11)和CO2浓度传感器(12),ZigBee节点2(2)连接pH值传感器(16)和光照强度传感器(17),2个节点通过程序编写预设警告阈值,当所采集数据高于或低于预设阈值时,会将当前数据通过GPRS模块(4)以SMS短信警告方式发送至用户终端手机(6);用户终端手机(6)主动向GPRS模块(4)发送SMS短信查询指令,ZigBee协调器(3)根据查询内容将节点数据打包为SMS短信并通过GPRS模块(4)发送到查询手机。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统,其特征在于:所述ZigBee节点1(1)包括微处理器1(8)、温湿度传感器(11)、CO2浓度传感器(12)、节点通信模块1(9)、AD转化模块1(10)。
3.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统,其特征在于:所述ZigBee节点2(2)包括微处理器2(13)、pH值传感器(16)、光照强度传感器(17)、节点通信模块2(14)、AD转化模块2(15)。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统,其特征在于:节点通信模块1(9)和节点通信模块2(14)用以加入ZigBee网络实现传输。
5.根据权利要求2或要求3所述的一种基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统,其特征在于:所述AD转化模块1(10)和AD转化模块2(15),用以连接各种传感器和微处理器,将传感器采集到数据发送至微处理器。
6.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统,其特征在于:所述ZigBee协调器(3)包括微处理器3(18)、协调器通信模块(19)和串口模块(20)。
7.根据权利要求6所述的一种基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统,其特征在于:所述协调器通信模块(19)用以启动、监管和维护ZigBee网络。
8.根据权利要求6所述的一种基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统,其特征在于:所述串口模块(20)连接GPRS模块(4)传输数据。
9.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统,其特征在于:所述ZigBee协调器(3)和ZigBee节点1(1)、ZigBee节点2(2)采用星型拓扑结构进行组网链接。
10.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee和GPRS的温室智能监测系统,其特征在于:所述ZigBee协调器(3)通过AT命令来控制GPRS模块(4)收发、读取SMS短信。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111307203A (zh) * 2019-11-27 2020-06-19 西安戴森电子技术有限公司 一种基于ZigBee温室环境监测系统
CN114020078A (zh) * 2021-11-03 2022-02-08 云南昆船设计研究院有限公司 一种基于无线传感网络的智能温湿度控制系统和方法

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