[發明專利]一種基于ZigBee、3G網絡的溫室無線遠程植物生理生態監測系統

無效

• 申請號: 201010623925.3
• 申請日: 2010-12-31
• 公開（公告）號: CN102130942A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 楊瑋;周增產;卜云龍;張曉慧;吳建紅;董明明
• 申請（專利權）人: 北京京鵬環球科技股份有限公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04W84/18;A01G7/00
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 朱麗華

技術領域

本發明屬于無線傳感器領域，特別涉及一種能夠同時測量多種植物生理生態參數的溫室遠程無線傳感器網絡。

背景技術

目前，溫室環境調控能力普遍不強，智能化水平低，植物生理生態信息獲取與傳輸手段落后。傳統的農業決策支持系統和管理軟件以歷史數據庫、專家經驗、知識模型為基礎，缺乏以實時信息為基礎的農情監測功能，系統的決策缺乏實時性，滯后的信息很難適應農業生產的時變性特點。目前，隨著移動終端設備的普及，以及3G技術的不斷完善，無線訪問帶寬不斷提高，3G技術不斷應用于各個行業領域，各行業利用先進的無線技術，將自己的領域不斷創新，提出新的無線解決方案。3G技術作為一種先進的無線通信技術，比起以往的2G通信技術具有帶寬明顯增大、數據傳輸速度明顯提升、數據傳輸更加安全可靠等優點。為各種遠程實時數據的采集、設備的遠程控制奠定了基礎。

農田信息的分布式數據傳輸具有如下要求：數據采集或監控的網點多、數據換數量不大、設備成本低、數據傳輸可靠性高、安全性高、設備體積小、不便放置較大的充電電池或者電源模塊、用電池供電、地形復雜、需要較大的網絡覆蓋等特點。因此，要選擇一種合適的傳輸標準，實現并得到最好性價比的無線傳輸系統。ZigBee這種近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線通信網絡技術是滿足農田信息數據傳輸的最佳選擇。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于ZigBee、3G網絡的溫室無線遠程植物生理生態監測系統，其用以解決現有溫室作物技術信息遠距離傳輸能力弱，控制效果較差，在可擴展性、可靠性和實時性方面存在不足等問題，實現遠距離無線監測測定點的土壤溫度、水分，葉片溫度、光合作用、莖稈生長等植物生理生態參數。

為實現上述目的，本發明采取以下設計方案：

一種基于ZigBee、3G網絡的溫室無線遠程植物生理生態監測系統，其包括：

遠程控制終端，該遠程控制終端包括連接了3G網絡的PC機以及PC機內部運行存儲數據的歷史數據庫、決策支持系統；

通信鏈路，包括ZigBee近距離無線通訊網絡以及3G遠程無線網絡；

數據采集終端，包括一組采集植物生理生態參數的傳感器；

供電模塊，用于為儀器提供工作電源；

ZigBee子節點模塊，包含有用于各傳感器數據采集的ZigBee子節點，與所述供電模塊連接；

用于匯集各測定子結點采集的植物生理生態參數的ZigBee中心主節點，與所述供電模塊連接；

上述的一組采集植物生理生態參數的傳感器至少包括下面傳感器中的一種：用于測試測定點溫室室溫的室溫傳感器；用于測試測定點土壤溫度的土壤溫度傳感器；用于測試測定點土壤水分的土壤水分傳感器；用于測試測定點葉片溫度的葉片溫度傳感器；用于測試測定點溫室光照的光合作用傳感器；用于測試測定點植物生長的莖稈生長速率傳感器；

各采集植物生理生態參數的傳感器均與所述ZigBee子節點模塊連接。

所述的ZigBee子節點采用JN5139模塊，模塊內置一款32位RISC處理器，并集成有2.4GHz頻段的IEEE802.15.4標準的無線收發器。

所述的3G無線模塊采用CDMA2000?EVDO?DTU，CDMA2000?EVDO?DTU內嵌標準的TCP/IP協議棧，支持透明數據傳輸。

本發明的優點是：

1)通過將Zigbee技術的短距離無線通信和3G業務相結合，實現了對數據采集的遠程控制和傳輸。因而解決了信息傳輸的兩個問題：(1)溫室和管理者之間的遠程，高速通信；(2)分布式的溫室局域網通信。

2)設備成本低、數據傳輸可靠性高、安全性高、設備體積小。

3)本發明中ZigBee節點采用JN5139模塊，它是一款兼容IEEE?802.15.4的低功耗、低成本的無線微型控制器。模塊具有超低功耗設計，在啟用休眠功能后，兩節7號電池可以使用長達半年左右。

4)本發明中3G無線模塊，采用CDMA2000?EVDO?DTU，CDMA2000?EVDO?DTU內嵌標準的TCP/IP協議棧，支持透明數據傳輸。

附圖說明

圖1為本發明基于ZigBee、3G網絡的溫室無線遠程植物生理生態監測系統一實施例無線網絡結構示意圖。

圖2為本發明AT指令建立網絡協議流程圖。

圖3為本發明實施溫室室溫傳感器模塊電路原理圖。

圖4為本發明實施例的供電模塊實施例電路原理圖。

圖5示出了溫室溫濕度傳感器電路原理圖。

下面結合附圖及具體實施例對本發明做進一步詳細說明。