[發明專利]一種基于ZigBee技術的智能土壤墑情監控調節系統

無效

• 申請號: 201310104588.0
• 申請日: 2013-03-28
• 公開（公告）號: CN103210818A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 任天令;陶璐琪;楊軼;束逸;王文生
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16;G08B25/00;H04W84/18;G08C17/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發明屬于基于ZigBee技術的無線傳感器網絡領域，尤其涉及一種基于ZigBee技術的智能土壤墑情調節監控系統。

背景技術

當今社會，隨著信息技術的發展，農業信息化產業嶄露頭角。各式各樣的傳感器技術、全球定位系統技術、無線通信網絡技術以及互聯網技術的應用，為土壤墑情遠程監控提供了條件。準確、快速、實時的土壤商情信息采集，是保證農業發展的必要條件。而無線組網技術，為土壤墑情信息采集帶來了極大的便利性，并且便于專家進行遠程指導與建議。

傳統的土壤墑情監控通常采用人工的形式進行。通過取樣，對土樣進行處理，然后利用大型設備進行分析，這為土壤墑情監控的便利性和實時性提出了嚴峻的挑戰；現有的土壤墑情遠程監控系統通常采用GSM/GPRS/WCDMA等形式進行遠程監控，故存在著基站建造與維護成本高、協議復雜、組網困難等特點，較難實現準確、高效地監控與調節土壤墑情；這限制了農業信息化產業向智能化方向發展。

ZigBee技術指的是采用IEEE802.15.4標準的低功耗個域網協議，具有低功耗、低成本、低速率、支持大量節點、支持多種網絡拓撲、低復雜度、快速、可靠、安全的特點，ZigBee模塊之間可以通過這種協議進行數據通信，實現數據的無線傳輸。

發明內容

本發明的目的是為彌補現有產品的不足之處,提出一種基于ZigBee技術的智能土壤墑情監控調節系統，其具備供電方便、遠程監控、智能調節、網絡簡單、覆蓋范圍廣泛的特點。

本發明提出的一種基于ZigBee技術的智能土壤墑情監控調節系統，其特征在于，該系統包括采用ZigBee射頻模塊和微控制單元（MCU）的多個基于節點模塊、協調器模塊和執行模塊，服務器主機、供電模塊以及ZigBee傳感器互聯網絡；多個節點模塊通過自組網的方式分別與ZigBee傳感器互聯網絡相連，協調器模塊接入端通過主動搜索方式連接到ZigBee傳感器互聯網絡中，協調器模塊輸出端通過串口形式與服務器主機的輸入端相連，服務器主機輸出端連接執行模塊，供電模塊連接到節點模塊、協調器模塊和執行模塊的電源端。上述的一種基于ZigBee技術的智能土壤墑情監控調節系統中，ZigBee節點模塊由土壤墑情傳感器組、MCU、存儲器及ZigBee射頻模塊構成。其中MCU控制存儲及處理傳感器組采集到的墑情信號，并通過ZigBee射頻模塊將處理后的數據發送至協調器模塊。

上述的一種基于ZigBee技術的智能土壤墑情監控調節系統中，ZigBee協調器模塊包括ZigBee射頻模塊、MCU，通過ZigBee射頻模塊將采集到的數據交由MCU進行處理，MCU將處理后的數據上傳到服務器主機。

上述的一種基于ZigBee技術的智能土壤墑情監控調節系統中，服務器主機運行一套可以進行監控及調節土壤墑情的上位機軟件，同時可以將墑情信息與服務器主機數據庫中的預設值數據進行比對，如果當前墑情不滿足預設范圍，服務器主機將會把對應的執行信息通過協調器模塊中的ZigBee射頻模塊發送到執行器模塊中。

上述的一種基于ZigBee技術的智能土壤墑情監控調節系統中，執行器模塊包括ZigBee射頻模塊、MCU、繼電器單元、水泵及報警器。ZigBee射頻模塊負責接收服務器主機發來的執行信號，如果當前含水量較低時，反饋信號內容為通過MCU控制水泵進行澆水動作，如果由于水泵工作不正常導致當前含水量嚴重不足時，反饋信號內容為通過MCU控制報警器發出警報。

上述的一種基于ZigBee技術的智能土壤墑情監控調節系統中，蓄電池及太陽能電池組合的雙電池供電系統中包括兩塊太陽能電池板，為蓄電池進行充電，便于提高電池的利用率。

本發明通過這種系統，可以實現遠程墑情傳感器采集到的土壤墑情信息，并在服務器端顯示出來，通過與服務器端設定的閾值對比，當土壤濕度低于設定閾值時，自動觸發執行器模塊為土壤進行灌溉。本發明的主要優點如下：

1、采用太陽能電池及蓄電池供電，利用太陽能電池及時為蓄電池充電，從而為網絡的長時間穩定工作提供了保證；

2、采用ZigBee模塊進行遠程數據傳輸，具有結構簡單、功耗極低、成本極低、管理容易的特點，省去了人工檢測中的樣品采集、處理、檢測等繁瑣步驟，大大降低了人力成本；

3、可以實時監控土壤中的墑情狀況，在濕度不達標時，自動觸發執行模塊進行澆水動作，具有智能調節的特點；

4、采用ZigBee技術，使得節點添加難度降低，可以在后期逐步增加網絡規模，提高土壤墑情監控調節的覆蓋范圍。

附圖說明