[實用新型]一種基于ZigBee的低功耗綠地墑情監測網絡網關

有效

• 申請號: 201220164189.4
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN202696907U
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 陳巖;王克棟;楊東軒;郭宏;王莉莎;師斌
• 申請（專利權）人: 北京工商大學;北京鑫諾金傳感技術有限公司;昆山諾金傳感技術有限公司;北京鑫諾金電子科技發展有限公司
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18;H04W88/16
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本實用新型涉及的是一種ZigBee網絡節點，具體涉及的一種用于城市綠地墑情監測的基于ZigBee的低功耗綠地墑情監測網絡網關。

背景技術

國內現有的墑情監測技術多是基于農業上的農田墑情監測，而目前，我國土壤墑情監控系統大多采用設備監測和人工采集相結合的方法，此類監測系統在系統成本、可靠性和人力成本有很大的不足之處。

首先，采用固定測墑的設備由于需要建設有線纜傳輸系統，因此在很大程度上限制了網絡規模的擴大。如果有些儀器可以用過手機網絡發送數據，雖然實現了無線的便捷性，但是需要支付額外的通訊費用。而且固定測墑所需要投入的資金比較大，建設周期長，從目前城市綠地的大面積增加速度來看，根本不足以滿足需求。

其次，采用移動測墑需要付出更多的人力成本，而且由于人的主觀因素所導致的監測范圍不均勻，會使測得的結果不能全面的反應所有綠地的墑情。

而針對綠地的墑情監測系統則為空白，并且采用的技術多為移動測墑、固定測墑或遙感測墑。對于城市綠地來說，其面積廣，分布范圍復雜，如果需掌握全面的墑情是不現實的。

國內比較成熟的技術方案有托普儀器有限公司生產的TZS-12J型土壤墑情與旱情管理系統，單個系統最多可對40個監測點實現垂向六點法同步檢測。叢臺銳研智華電子有限公司生產的RY-DS型土壤墑情監測系統，每一個采集器能實現8個探頭同時測量不同方位或不同深度的土壤水分。而上述儀器將采集到的數據通過有線電纜傳輸到監測終端，對于功耗有比較高的要求。

但隨著城市綠地面積的逐年增加，城市的對綠地灌溉的用水量將大大增加，而我國又是缺水國家，對水資源的依賴日益增加。而目前的綠地灌溉方法簡單粗放，有些綠地灌溉過度，出現植被被淹的情況，而有些地方則是環衛工人根本到達不了的地方，植被往往被枯死。當前的綠地灌溉現狀不僅浪費水資源，更使綠地無法得到合理的水資源分配。

我國的城市綠地在信息技術的網絡化程度上并不高，甚至可以說是沒有信息化管理，因此沒有計劃的灌溉是水資源浪費的最大根源。隨著城市綠地的增多，按照原先的定時、按需灌溉方法已經不能使綠地環境得到合理的灌溉，針對可以對綠地墑情做出準確監測和灌溉預報的系統，是目前亟待建設和應用的。

實用新型內容

針對現有技術上存在的不足，本實用新型目的是在于提供一種基于ZigBee的低功耗綠地墑情監測網絡網關，具有很好的靈活性，可擴展性，自組織網絡的能力，投入成本低，監測范圍廣，并具有極低的功耗。

為了實現上述目的，本實用新型是通過如下的技術方案來實現：

一種基于ZigBee的低功耗綠地墑情監測網絡網關，其特征在于，其包括網關電路底板、設置在網關電路底板上的GPRS無線通信模塊、數據存儲模塊、電源管理模塊和ZigBee射頻收發器模塊；所述ZigBee射頻收發器模塊通過ZigBee無線傳感器網絡并進行無線數據的收發，并通過異步串口模塊與GPRS無線通信模塊進行通訊；在所述網關電路底板設置有用于連接外部直流電源的光伏電池接口，所述光伏電池接口連接電源管理模塊，所述數據存儲模塊和電源管理模塊均與GPRS無線通信模塊連接，所述電源管理模塊還連接所述的ZigBee射頻收發器模塊，給ZigBee射頻收發器模塊、GPRS無線通信模塊供電以及底板電路上的數據存儲模塊供電，而GPRS無線通信模塊和數據存儲的電源開關又受到ZigBee射頻收發器模塊的I/O控制。所述電源管理模塊由射頻無線收發器模塊和GPRS無線通信模塊進行控制，來開關其他模塊的電源。

所述ZigBee射頻收發器模塊包括ZigBee處理器、天線電路和濾波電路，所述天線電路和濾波電路均與ZigBee處理器相連接，所述ZigBee處理器采用的是CC2530在線可編程芯片，該CC2530在線可編程芯片還連接有諧振晶振電路。

所述電源管理模塊包括光伏模塊和低噪聲線性穩壓器，低噪聲線性穩壓器包括用于對ZigBee射頻收發器模塊進行供電的第一低噪聲線性穩壓器和用于對GPRS無線通信模塊和數據存儲模塊供電的第二低噪聲線性穩壓器，所述光伏模塊輸出端分別連接第一低噪聲線性穩壓器和第二低噪聲線性穩壓器的輸入端，所述ZigBee射頻收發器模塊連接所述的第二低噪聲線性穩壓器，所述第二低噪聲線性穩壓器的輸出端分別連接GPRS無線通信模塊的輸入端。

所述光伏模塊連接光伏電池接口，所述直流電源電壓為3.7-4.2V，所述直流電源為太陽能光伏板或鋰電池組。