CN212543823U - 一种基于ZigBee农业物联网的显示控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于ZigBee农业物联网的显示控制系统，包括主控模块、监控模块、路由器模块、传感器模块、执行模块。所述主控模块，包括TTL转RS232单元、STM32微控单元、ZigBee协调器单元，作用是控制所述控制系统下各个模块的运行。所述监控模块，包括MCGS触摸屏单元、信号切换开关、TTL转RS232单元、ZigBee终端单元，作用是监控所述控制系统的运行，有两种连接方式，一是通过RS232有线连接方式直接和主控模块相连，二是通过ZigBee网络无线连接方式连接主控模块。本实用新型各个部分采用模块化设计，能够简单搭建一套基于ZigBee的农业物联网系统。同时，监控模块的两种连接方式在系统正常运行以及调试等阶段具有很好的适用。

Description

一种基于ZigBee农业物联网的显示控制系统

技术领域

本实用新型涉及农业物联网技术领域，具体的说是一种基于ZigBee的农业物联网监控设备。

背景技术

中国专利202011298387.5公开了一种基于ZigBee模块的农业物联网系统，主要包括客户端、云服务器端和设备端，设备端主要包括协调器—微控模块、路由器模块、终端—RS485模块、终端—传感器模块和终端—继电器模块；协调器—微控模块负责整个设备端所有模块的控制以及组建ZigBee网络；终端—传感器模块负责收集和发送传感器数据；终端—继电器模块负责控制继电器，从而控制执单元；终端—RS485模块负责与采用RS485通讯协议的设备通讯，监控和控制这些设备；使用该套系统可以简单便捷搭建可扩展性强的农业物联网系统。

该发明专利存在以下问题：1.采用客户端通过云服务器端来监控设备端，需要互联网的参与；2.监控终端成本较高；3.在网络不佳的场所，不便于现场调试设备。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有基于ZigBee的农业物联网系统监控模块的技术不足，提供了一种成本低廉，适用范围广，能够通过有线和无线两种模式连接主控模块，方便现场对系统进行调试的监控模块。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案。

一种基于ZigBee的农业物联网的显示控制系统，包括主控模块、监控模块、路由器模块、传感器模块、执行模块。

所述主控模块，包括TTL转RS232单元、STM32微控单元、ZigBee协调器单元。

所述监控模块，包括MCGS触摸屏单元、信号切换开关、TTL转RS232单元、ZigBee终端单元；所述监控模块通过RS232有线连接方式同主控模块相连或通过ZigBee网络无线连接方式连接主控模块。

所述路由器模块，用于转发ZigBee网络中的数据包；所述传感器模块，使用传感器采集数据，所述数据通过ZigBee网络传递给主控模块；所述执行模块，用来完成主控模块发来的工作指令。

进一步的，所述STM32微控单元，其型号为STM32F103C8T6的单片机构成，STM32F103C8T开启两个串口，串口一通过TTL转RS232单元连接监控模块，串口二连接ZigBee协调器单元的串口；所述ZigBee协调器单元，用于组建网状ZigBee网络。

进一步的，所述MCGS触摸屏单元连接信号切换开关；所述信号切换开关，有上和下两个档位，当选择上档位，将MCGS触摸屏单元通过RS232信号直接与主控模块相连；当选择下档位，将MCGS触摸屏单元与TTL转RS232单元相连，将信号转为TTL信号后直接同ZigBee终端单元相连。

进一步的，所述传感器模块、执行模块和路由器模块内部都有一个ZigBee设备在ZigBee网络中通讯。

本实用新型的有益效果在于。提供了一套基于ZigBee的物联网系统，包括主控模块、监控模块、路由器模块、传感器模块、执行模块，各个部分采用模块化设计，能够轻易搭建一套基于ZigBee的农业物联网系统。使用者通过监控模块对整套系统进行监控，监控模块有两种连接方式连接系统，一是采用RS232线连接主控模块，当系统正常工作时采用这种连接方式；二是采用ZigBee网络连接主控模块，当系统要对现场进行调试，采用这种连接方式。本实用新型对于网络状态不好的偏远地区也能具有良好的适用。

附图说明

图1是本实用新型的各模块连接示意图。

图2是本实用新型的主控模块示意图。

图3是本实用新型的监控模块示意图。

图中：11-主控模块，12-监控模块，13-路由器模块，14-传感器模块，15-执行模块，16-STM32微控单元，17-ZigBee协调器单元，18-TTL转RS232单元，19-MCGS触摸屏单元，110-信号切换开关，111-ZigBee终端单元。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步的详细说明。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种基于ZigBee的农业物联网的显示控制系统，包括主控模块、监控模块、路由器模块、传感器模块、执行模块。主控模块、路由器模块、传感器模块、执行模块中都有一个ZigBee设备，负责在主控模块构建好的网状ZigBee网络中通讯。传感器模块、执行模块会随机通过连接离自身近的路由器模块或者ZigBee协调器从而连接主控模块。监控模块可以选择RS232有线连接方式连接或者ZigBee网络无线连接两种模式连接主控模块，当选择ZigBee网络无线连接主控模块，监控模块和主控模块之间的信息通过ZigBee网络完成，两种连接方式在工作时，只能选择其中一种。

请参阅图2，主控模块包括TTL转RS232单元、STM32微控单元、ZigBee协调器单元。STM32微控单元是以型号为STM32F103C8T6单片机组成的最小系统，负责处理监控模块发来的控制指令，控制下面的各个模块；同时，该模块还负责收集传感器模块的数据以及执行模块的工作状态，将这些数据处理好后反馈给监控模块。该模块开启两个串口，串口一同TTL转RS232单元连接，将串口的TTL信号转为RS232信号后使用9针RS232线连接监控模块，串口二直接连接ZigBee协调器单元。TTL转RS232单元使用的是型号由MAX3232的芯片组成的最小系统。ZigBee协调器单元负责组建网状ZigBee网络，是ZigBee网络中的协调器，负责同该网络中的其他ZigBee设备通讯，并将从其他ZigBee设备发来的数据传给STM32微控单元处理。该模块各个单元使用220V交流转为3.3V直流电源供电。

请参阅图3，监控模块包括MCGS触摸屏单元、信号切换开关、TTL转RS232单元、ZigBee终端单元。信号切换单元可以将MCGS触摸屏单元中接出来的9根线的RS232线的信号往主控模块和ZigBee终端单元两个方向进行切换。MCGS触摸屏单元是由触摸屏模组以及其嵌入的工业自动化控制组态软件组成，也称MCGS组态软件触摸屏，其功能是对本系统进行人机交互，向主控模块发送控制指令，同时实时显示主控模块发来的运行状态信息以及传感器返回的数据。使用9针的RS232线引出信号。在信号切换开关切换不同的方向，MCGS触摸屏单元也要选择对应的信号连接模式。本模块中的TTL转RS232单元使用的是型号由MAX3232的芯片组成的最小系统。本模块中的ZigBee终端单元负责将MCGS的控制信号通过ZigBee网络发送给主控模块，同时接收主控模块通过ZigBee网络发来的工作状态信息和传来的传感器数据，最后传送给MCGS触摸屏单元。本模块中的MCGS触摸屏单元使用直流24V电源，TTL转RS232单元和ZigBee终端单元使用直流24V转直流3.3V的电源。

请参阅图1，路由器模块使用的是9V干电池转3.3V的电源。传感器模块为ZigBee设备和不同种类的传感器，在实际生产生活中，传感器可以是土壤温湿度传感器、空气温湿度传感器、二氧化碳传感器、光照传感器等。根据传感器对电源的要求，使用的电源可以是直流12V转直流3.3V，9V干电池转3.3V。类似的，执行模块为ZigBee设备和不同执行件组成。执行件可以为继电器、水泵、变频器、风机、舵机、电机等。根据执行件的不同，电源可以选择220V交流转3.3V主流、9V干电池转3.3V、12V转直流3.3V以及各执行件独立需要的对应的电源。

下面以温室大棚为例，列举本实用新型的使用。在温室大棚中，传感器模块中的传感器为温度传感器、湿度传感器、烟雾报警器等，执行模块中的执行件为舵机控制的开窗机构、风机、加湿器等。在正常工作上，信号切换开关选择上档位，将监控模块和主控模块直接通过RS232线直接相连，监控模块显示传感器模块的数据和工作状态，人们就对大棚中的环境进行判断，同时直接对主控模块发送指令，控制各个执行模块的工作，比如开窗、加湿等工作。在信号切换开关选择下档位转为，主控模块和监控模块之间的信息通过ZigBee网络连接，此时，监控模块和主控模块之间没有实体线连接，同时电源是直流24V，携带一个蓄电池就可以带到温室大棚中工作，现场对每个设备进行调试，在信号切换开关选择不同的档位时，要在MCGS触摸屏单元中通过人机交互方式选择信号切换开关选择的档位，这样才能保证数据的传输正确性。

以上实施利用以说明本实用新型的技术方案而非限制,本领域技术人员应当理解,凡在本实用新型的精神和原则之内,对本实用新型的技术方案所做的任何修改、等同替换或改进等,均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于ZigBee农业物联网的显示控制系统，其特征在于：包括主控模块（11）、监控模块（12）、路由器模块（13）、传感器模块（14）、执行模块（15）；

所述主控模块（11），包括TTL转RS232单元（18）、STM32微控单元（16）、ZigBee协调器单元（17）；

所述监控模块（12），包括MCGS触摸屏单元（19）、信号切换开关（110）、TTL转RS232单元（18）、ZigBee终端单元（111）；所述监控模块（12）通过RS232有线连接方式同主控模块（11）相连或通过ZigBee网络无线连接方式连接主控模块（11）；

所述路由器模块（13），用于转发ZigBee网络中的数据包；所述传感器模块（14），使用传感器采集数据，所述数据通过ZigBee网络传递给主控模块（11）；所述执行模块（15），用来完成主控模块（11）发来的工作指令。

2.根据权利要求1所述一种基于ZigBee农业物联网的显示控制系统，其特征在于：所述STM32微控单元（16），其型号为STM32F103C8T6的单片机构成，STM32F103C8T6开启两个串口，串口一通过TTL转RS232单元（18）连接监控模块，串口二连接ZigBee协调器单元（17）的串口；所述ZigBee协调器单元（17），用于组建网状ZigBee网络。

3.根据权利要求1所述一种基于ZigBee农业物联网的显示控制系统，其特征在于：所述MCGS触摸屏单元（19）连接信号切换开关（110）；所述信号切换开关（110），有上和下两个档位，当选择上档位，将MCGS触摸屏单元（19）通过RS232信号直接与主控模块（11）相连；当选择下档位，将MCGS触摸屏单元（19）与TTL转RS232单元（18）相连，将信号转为TTL信号后直接同ZigBee终端单元（111）相连。

4.根据权利要求1所述一种基于ZigBee农业物联网的显示控制系统，其特征在于：所述传感器模块（14）、执行模块（15）和路由器模块（13）内部都有一个ZigBee设备在ZigBee网络中通讯。

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