[發明專利]基于Zigbee網絡的農業大棚溫濕度監測系統及方法

無效

• 申請號: 201010249890.1
• 申請日: 2010-08-10
• 公開（公告）號: CN101937611A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 謝勝東;吳金嬌;李振;王東旭
• 申請（專利權）人: 南京瀚之顯電子科技有限公司
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;G01K7/00;G01N27/00;H04W84/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及環境監測系統，具體涉及一種用于農業大棚溫濕度監測的監測系統及監測方法。

背景技術

隨著我國國民經濟的發展和人民生活水平的日益提高，大棚蔬菜市場日益擴大。在利用蔬菜大棚生產中，溫度、濕度等因素直接關系到大棚作物的生長。因此，對大棚溫濕度進行及時、精準的監測是實現大棚蔬菜生產優質、高效益的重要環節。

目前對農業大棚進行監測主要采用三種方式：第一是人工直接監測方式，這種方式效率較低；第二是儀器直接監測方式，這種方式自動化程度不高；第三是分布式監測方式，這種方式已經成為當前大棚監測方式的發展方向。然而現有的分布式監測系統大多采用工業總線和工控設備，使用這種系統存在著成本較高、布線困難和缺少靈活性等缺點。而目前少數幾個基于無線傳感器網絡的農業大棚監測系統存在著網絡結構不合理，節點之間需要動態構建路由表，節點能量消耗過快的問題。

鑒于現有技術的不足，較為理想的是建立一種合理的用于農業大棚溫濕度監測的無線傳感網絡系統。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于Zigbee網絡的農業大棚溫濕度監測系統。

作為無線傳感網絡標準之一的Zigbee，由于具有適中的傳輸距離和簡單的協議內容，越來越得到廣泛應用。基于Zigbee標準的無線傳感網絡由協調器、路由器和終端節點構成，可以采用樹型、星型等拓撲結構，而最常采用的是樹型拓撲結構，這種結構一方面有利于通過信標技術實現父子節點之間的同步，減少節點的功率消耗，對延長網絡的生存時間起到了積極作用；另一方面有利于消除節點因構建路由表帶來的各種資源消耗，有利于降低傳感器節點的成本。

本發明的思路是利用Zigbee網絡的優點來達到本發明的目的，具體的說，本發明的技術方案如下：

一種基于Zigbee網絡的農業大棚溫濕度監測系統，其特征在于，包括測量節點、路由器、協調器及監控終端；測量節點、路由器、協調器構成樹型拓撲結構的Zigbee無線網絡，并按照Zigbee樹型路由協議進行無線通信；協調器與監控終端之間通過有線形式連接并進行通信。

所述測量節點包括：用于測量溫度和濕度信息的溫濕度傳感器，用于和路由器進行無線通信的無線收發電路，控制測量節點工作的微控制器，用于暫時存放測量所得的溫濕度信息的數據存儲模塊，以及提供各部分所需電能的電源；微控制器分別與溫濕度傳感器、數據存儲模塊、無線收發電路連接；

所述路由器包括：用于和測量節點、其它路由器、協調器進行無線通信的無線收發電路，控制路由器工作的微控制器，用于暫時存放接收到的來自于測量節點或其它路由器的溫濕度信息的數據存儲模塊，以及提供各部分所需電能的電源；微控制器分別與無線收發電路、數據存儲模塊連接；

所述協調器包括：用于和路由器進行無線通信的無線收發電路，控制協調器工作的微控制器，用于暫時存放接收到的來自于路由器的溫濕度信息的數據存儲模塊，用于和監控終端進行有線通信的主機接口電路，以及提供各部分所需電能的電源；微控制器分別與主機接口電路、數據存儲模塊、無線收發電路連接。

所述監控終端是具有顯示功能的計算機，以便工作人員能夠直觀的了解監測信息，可以根據實際情況采用PC機或工控計算機。監控終端主要實現三個功能：第一、定時或臨時根據操作人員的指令從協調器中讀取溫濕度信息，并進行顯示；第二、負責為整個無線傳感器網絡中的協調器、路由器和測量節點之間建立以協調器作為根節點、以測量節點為葉子節點的樹型關系，并將該關系表通過協調器采用廣播方式發送到每個路由器和測量節點上，以便每個設備了解自己的父設備的地址值和子設備的地址值；第三、負責為無線傳感器網絡中的協調器和路由器分配信標時隙，以便協調器和路由器定時發送信標幀，實現樹型網絡結構中的父子設備之間的同步。這有利于路由器和測量節點在大部分時間內處于睡眠狀態，以減少電能的消耗。

考慮到系統布置的便利性，本發明的溫濕度監測系統中，測量節點、路由器中的電源均為電池，協調器中的電源為電網供電。

本發明的監測系統進行溫濕度監測時，按照以下方法進行：

1)測量節點：

1.1測量節點每隔時間從睡眠狀態進入到工作狀態后，采集一次周圍環境的溫濕度信息，并將該信息存放到數據存儲模塊中；從本次進入工作狀態開始，經歷時間后進入睡眠狀態；