基於ZigBee的溫室環境無線監測系統的製作方法
2023-08-05 19:23:01 1
專利名稱：基於ZigBee的溫室環境無線監測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種基於ZigBee的環境監測系統，屬於無線通信領域及物聯網技術領域。
背景技術：
溫室種植作為提高農業生產效率的重要手段，應用日益廣泛。溫室農業的關鍵技術是環境調控，該技術的最終目標是提高溫室環境參數控制精度。為了達到檢測溫室環境參數的目的，溫室中布置了大量電子檢測裝置，由此造成溫室內線纜密布。這種檢測手段在提高溫室投資成本的同時，也增加了安裝維護的難度。現有溫室監測系統在數據傳輸方式方面，溫室現場主要是通過各種較成熟的エ業控制總線進行數據採集和傳輸，如CAN總線、RS-485總線等；在控制主體方面，溫室監測系 統主要是以單片機及各類エ控機為算法計算主體，單片機負責下層數據採集和轉換，エ控機完成算法計算和組態等主要任務。但由於溫室內一般處於高溫、高溼度狀態，若採用有線方式，則放置在溫室的線材容易損壞，而且線材的用量根據溫室的大小而定，若溫室較大，則線材的用量較大，成本較大，不利於系統的推廣，而且不易於維護。
發明內容本實用新型的目的是提供一種低成本，且易於維護的溫室監測系統。為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是提供了一種基於ZigBee的溫室環境無線監測系統，其特徵在於包括分布在溫室內用於採集數據的傳感器系統以及位於遠端的數據中心，傳感器系統連接控制單元，控制單元連接ZigBee無線模塊，ZigBee無線模塊與ZigBee協調器模塊之間通過ZigBee無線網絡通訊，ZigBee協調器模塊連接數據中心。優選地,所述ZigBee無線模塊有至少兩個,所有ZigBee無線模塊通過ZigBee無線網絡與中繼節點路由器之間通訊，中繼節點路由器通過ZigBee無線網絡與所述ZigBee協調器模塊ZigBee協調器模塊通訊。優選地，所述控制單元採用單片機。優選地，所述控制単元與所述ZigBee無線模塊之間通過RS232接ロ相連。優選地，所述傳感器系統包括溫度傳感器、溼度傳感器及光照傳感器。ZigBee是ー種新興的短距離、低速率無線網絡技術，主要用於近距離無線連接。ZigBee技術具有以下幾個特點低速率、低功耗、低成本、短時延、免許可無線通信頻段。由於ZigBee的這些特點，將其引入溫室檢測系統中可以很大程度的解決溫室無線測控的現有難題。本實用新型以嵌入式微處理器作為核心器件，並運用ZigBee無線通信技木，實現對室溫、溼度、光照度等溫室監測數據的實時監測，測得數據發送至遠程監控中心。本實用新型可實時收發溫室環境數據，使得相關人員能在第一時間掌握溫室環境狀況；採用ZigBee無線網絡的透明傳輸方式，極大地簡化了通信協議，且功耗低，安裝便捷；成本較低，且易於維護。
圖I為本實用新型提供的一種基於ZigBee的溫室環境無線監測系統的框圖。
具體實施方式
為使本實用新型更明顯易懂，茲以一優選實施例，並配合附圖作詳細說明如下。如圖I所示，為本實用新型提供的一種基於ZigBee的溫室環境無線監測系統，包括分布在溫室內用於採集數據的傳感器系統以及位於遠端的數據中心，傳感器系統連接控制單元，控制單元通過RS232接ロ連接ZigBee無線模塊，多個ZigBee無線模塊通過ZigBee無線網絡與中繼節點路由器之間通訊，中繼節點路由器通過ZigBee無線網絡與ZigBee協調器模塊之間通過ZigBee無線網絡通訊，ZigBee協調器模塊連接數據中心。 傳感器系統採用了惠邦公司生產的LT系統傳感器，如溫度傳感器、溼度傳感器、光照強度傳感器等。它們採用了先進的機械內部結構電路模塊技術開發變送器，用於實現對溫室環境參數的測量。將各個傳感器與電源連接後，即可輸出0-5V的模擬電壓信號，每一路電壓信號分別與溫度、溼度和光照強度成良好的線性對應關係。它的特點是1、精度高，量程寬，輸入線電阻高，穩定性好；2、體積小，安裝方便；3、線性度好，傳輸距離長，抗幹擾能力強。控制單元採用了宏晶公司生產的STC12C5A60S2型號的單片機，該單片機指令代碼完全兼容傳統8051，內部集成MAX810專用復位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉換，針對電機控制，強幹擾場合。該單片機中包含中央處理器(CPU)、程序存儲器(Flash)、數據存儲器(SRAM)、定時/計數器、UART串ロ、串ロ 2、I/O接ロ、PCA、看門狗及片內R/C振蕩器和外部晶體振蕩電路等模塊。將各傳感器的輸出引腳接入MCU的ADC模塊的各輸入引腳，再啟動AD轉換，即可將模擬信號轉換成數位訊號，實現溫室環境數據的採集。根據模數轉換的參數以及傳感器所測數據與模擬電壓的線性關係可以由採集到的數位訊號推算出原本的溫室環境數據(溫度、溼度、光照強度等)。數據的存儲和處理均可在單片機MCU中完成。STC12C5A60S2單片機的MCU有2通道的UART接ロ，其中一個通道轉換成RS232接ロ可與支持串ロ通信的ZigBee模塊相連接。數據的採集和處理完成後，ZigBee終端節點模塊將數據發送給ZigBee協調器模塊。本實用新型的無線收發部分採用了 Digi公司生產的XBee/XBee Pro模塊,實現現場採集與遠程交互終端之間的通信功能，XBee為2. 4GHz無線通信接ロ，具有基於Mesh網的固件，支持ZigBee協議棧。模塊功耗僅為3. lmW(+5dBm)，傳輸距離可達120m。本實例新型中的現場採集節點採用將XBee模塊與STC12C5A60S2單片機MCU通過串ロ線相連接，通過XCTU軟體對終端節點XBee模塊進行設置，設置波特率、數據位、校驗位、停止位，並將協調器的MAC地址設置為終端節點發送信息的目的地址，這樣數據以透明方式發送到協調器，協調器與PC通過串ロ線相連接組成遠程監控中心。在遠程監控中心上建立超級終端後，即可讀取收到的測試信息。由此便實現了數據的無線遠程傳輸。
權利要求1.一種基於ZigBee的溫室環境無線監測系統，其特徵在於包括分布在溫室內用於採集數據的傳感器系統以及位於遠端的數據中心，傳感器系統連接控制單元，控制單元連接ZigBee無線模塊，ZigBee無線模塊與ZigBee協調器模塊之間通過ZigBee無線網絡通訊，ZigBee協調器模塊連接數據中心。
2.如權利要求I所述的一種基於ZigBee的溫室環境無線監測系統，其特徵在於所述ZigBee無線模塊有至少兩個，所有ZigBee無線模塊通過ZigBee無線網絡與中繼節點路由器之間通訊，中繼節點路由器通過ZigBee無線網絡與所述ZigBee協調器模塊ZigBee協調器模塊通訊。
3.如權利要求I所述的一種基於ZigBee的溫 室環境無線監測系統，其特徵在於所述控制單元採用單片機。
4.如權利要求I所述的一種基於ZigBee的溫室環境無線監測系統，其特徵在於所述控制單元與所述ZigBee無線模塊之間通過RS232接口相連。
5.如權利要求I所述的一種基於ZigBee的溫室環境無線監測系統，其特徵在於所述傳感器系統包括溫度傳感器、溼度傳感器及光照傳感器。
專利摘要本實用新型提供了一種基於ZigBee的溫室環境無線監測系統，其特徵在於包括分布在溫室內用於採集數據的傳感器系統以及位於遠端的數據中心，傳感器系統連接控制單元，控制單元連接ZigBee無線模塊，ZigBee無線模塊與ZigBee協調器模塊之間通過ZigBee無線網絡通訊，ZigBee協調器模塊連接數據中心。本實用新型可實時收發溫室環境數據，使得相關人員能在第一時間掌握溫室環境狀況；採用ZigBee無線網絡的透明傳輸方式，極大地簡化了通信協議，且功耗低，安裝便捷；成本較低，且易於維護。
文檔編號G08C17/02GK202522264SQ201220130988
公開日2012年11月7日 申請日期2012年3月30日 優先權日2012年3月30日
發明者仇潤鶴, 孫天嬌, 王加麗 申請人:東華大學