[實(shí)用新型]基于ZigBee技術(shù)的大棚農(nóng)作物環(huán)境信息無(wú)線組網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720788725.0
• 申請(qǐng)日: 2017-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206977715U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安康;毛圣淇;易際鋼;薛儒冰;倪莉莉;胡克用;葉霞;孫紅梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州師范大學(xué)錢(qián)江學(xué)院
• 主分類號(hào): H04W84/18
• 分類號(hào): H04W84/18;H04W40/02;H04W24/02
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于無(wú)線通信與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于ZigBee技術(shù)的大棚農(nóng)作物環(huán)境信息無(wú)線組網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

大棚是一種可以改變植物生長(zhǎng)環(huán)境、為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙膱?chǎng)所，大棚建造框架結(jié)構(gòu)選用采光覆蓋材料作為全部或部分結(jié)構(gòu)材料，可在不適宜植物生長(zhǎng)的季節(jié)栽培植物，多用于低溫季節(jié)喜溫蔬菜、水果、花卉等植物栽培或育苗等功能。溫室生產(chǎn)可達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育，防治病蟲(chóng)害及提高質(zhì)量、產(chǎn)量的目的。隨著大棚農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，大棚農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式雖然正慢慢從人力為主轉(zhuǎn)向機(jī)械作業(yè)為主，但是目前，大多數(shù)種植者還是沿用人工值守的方法來(lái)看管大棚，人力物力大量浪費(fèi)，而且溫濕度控制并不理想，往往因?yàn)闇貪穸瓤刂撇划?dāng)造成農(nóng)作物減產(chǎn)從而帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。另外，硬件設(shè)施好一些的大棚農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境信息的獲取一般通過(guò)人工記錄和分析，然后手工輸入計(jì)算機(jī)，由相應(yīng)的軟件進(jìn)行處理，將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，這種方式現(xiàn)場(chǎng)布線均為有線方式通信，安裝維護(hù)帶來(lái)不便，同時(shí)也增加人力資源成本比重。

我國(guó)大棚農(nóng)業(yè)控制技術(shù)在引進(jìn)與自我開(kāi)發(fā)過(guò)程中逐步發(fā)展起來(lái)，但大多數(shù)還處于單控制器+單傳感器+執(zhí)行機(jī)構(gòu)這種狀態(tài)。總體來(lái)講還處于從簡(jiǎn)單應(yīng)用向?qū)嵱没途C合性應(yīng)用過(guò)渡的階段。針對(duì)一定區(qū)域內(nèi)信息和設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制多采用有線方式通信的傳感器，網(wǎng)絡(luò)在布線和維護(hù)過(guò)程中由于線路腐蝕和損壞造成網(wǎng)絡(luò)中斷，給大棚的農(nóng)作物生產(chǎn)帶來(lái)影響。另外系統(tǒng)配置存在節(jié)點(diǎn)分布不均、數(shù)量偏少、數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)、節(jié)點(diǎn)可靠性不高等問(wèn)題，難于提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的量化狀態(tài)信息，主要是靠人工經(jīng)驗(yàn)，被動(dòng)地實(shí)現(xiàn)保溫、降溫、遮陽(yáng)和防雨，而不能主動(dòng)地調(diào)節(jié)溫、光、水、肥，這幾乎成了限制大棚作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的主要障礙。

近年來(lái)隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，給大棚農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)與管理技術(shù)帶來(lái)信息化變革，“設(shè)施農(nóng)業(yè)”、“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”、“智慧農(nóng)業(yè)”概念應(yīng)運(yùn)而生。計(jì)算機(jī)控制與管理系統(tǒng)正在不斷吸收自動(dòng)控制和信息管理領(lǐng)域新的理論和方法，結(jié)合大棚農(nóng)作物種植特點(diǎn)，不斷創(chuàng)新，逐步完善，從而使大棚種植業(yè)實(shí)現(xiàn)真正意義上的現(xiàn)代化、產(chǎn)業(yè)化。

基于此，設(shè)計(jì)并完成一套針對(duì)大棚農(nóng)作物環(huán)境信息多終端無(wú)線自組網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用ZigBee技術(shù)，融合物聯(lián)網(wǎng)與嵌入式控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了終端節(jié)點(diǎn)對(duì)大棚農(nóng)作物生長(zhǎng)信息的實(shí)時(shí)采集、監(jiān)測(cè)，大棚農(nóng)戶可以實(shí)時(shí)了解大棚內(nèi)農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況，根據(jù)農(nóng)作物空氣與土壤溫濕度等參數(shù)的變化情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控。系統(tǒng)采用ZigBee芯片CC2530構(gòu)建終端采集節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器匯聚節(jié)點(diǎn)。終端采集節(jié)點(diǎn)周期性采集數(shù)據(jù)通過(guò)多跳路由和協(xié)調(diào)器上報(bào)到PC監(jiān)控端和大棚農(nóng)戶手機(jī)端。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)之間能夠自組織構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，即使節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，網(wǎng)絡(luò)能夠自我修復(fù)，系統(tǒng)正常工作，組網(wǎng)通信協(xié)議簡(jiǎn)單可靠，傳感器節(jié)點(diǎn)具有靈敏度高、測(cè)量準(zhǔn)確、功耗低，無(wú)線感知、自治組網(wǎng)、節(jié)點(diǎn)布置靈活、可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，具有較大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于ZigBee技術(shù)的大棚農(nóng)作物環(huán)境信息無(wú)線組網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下：

本實(shí)用新型采用樹(shù)狀Mesh拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，組建的網(wǎng)絡(luò)由協(xié)調(diào)器匯聚電路、路由節(jié)點(diǎn)電路、終端采集節(jié)點(diǎn)電路三種類型功能節(jié)點(diǎn)電路構(gòu)成；

協(xié)調(diào)器匯聚電路負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)初始化，確定ZigBee網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)和操作物理信道，并統(tǒng)籌短地址分配，提供數(shù)據(jù)路由和安全管理服務(wù)，包括巴倫配置電路、串行通信電路和ZigBee主控器CC2530U1；巴倫配置電路與主控器CC2530U1實(shí)時(shí)通信，CC2530U1通過(guò)串行通信電路實(shí)現(xiàn)與主機(jī)PC數(shù)據(jù)傳輸。

路由節(jié)點(diǎn)電路與終端采集節(jié)點(diǎn)電路的硬件電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一致，均有對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境信息的采集功能，終端采集節(jié)點(diǎn)電路負(fù)責(zé)信息采集，通過(guò)電路中射頻部分傳送信息到協(xié)調(diào)器匯聚電路。路由節(jié)點(diǎn)電路允許子設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)，多跳路由并協(xié)助終端采集節(jié)點(diǎn)電路進(jìn)行通信，完成數(shù)據(jù)信息的轉(zhuǎn)發(fā)，延長(zhǎng)數(shù)據(jù)傳輸距離。路由節(jié)點(diǎn)電路與終端采集節(jié)點(diǎn)電路的區(qū)別在于路由節(jié)點(diǎn)電路具有數(shù)據(jù)路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，而終端采集節(jié)點(diǎn)電路不具備此種功能；