一種農(nóng)田數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域與組網(wǎng)通信領(lǐng)域，具體為多種農(nóng)田數(shù)據(jù)的采集與遠(yuǎn)程傳輸。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)田由于其廣布的特點(diǎn)一般對(duì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的要求較高，而傳統(tǒng)的農(nóng)田監(jiān)測(cè)采集智能化水平較低，采用3G網(wǎng)絡(luò)或者有線遠(yuǎn)程傳輸容易受限地理環(huán)境，造價(jià)也過于昂貴，上位機(jī)一般采用發(fā)展成熟的PC，體積較大，不便于攜帶，且工程由于制式的原因一般后續(xù)擴(kuò)展不便。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)上的問題，本實(shí)用新型提供了一種基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)和北斗的農(nóng)田數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過將自由組網(wǎng)的Zigbee近距離傳輸網(wǎng)絡(luò)與北斗遠(yuǎn)程短報(bào)文通信相結(jié)合，將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)绞褂没贏RM的顯示終端上，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示，Zigbee組網(wǎng)靈活，易于工程擴(kuò)展，北斗通信不受限于地理環(huán)境因素，可在偏遠(yuǎn)地區(qū)廣布，終端采用ARM處理器，便于攜帶，且以上造價(jià)相對(duì)也都較為低廉。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)和北斗的農(nóng)田數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括用以采集農(nóng)田數(shù)據(jù)傳感器模塊，Zigbee模塊，北斗模塊，ARM終端監(jiān)測(cè)模塊。Zigbee模塊包括Zigbee終端節(jié)點(diǎn)，Zigbee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理子模塊，Zigbee終端節(jié)點(diǎn)接收來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)，將其傳入Zigbee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理子模塊，協(xié)調(diào)器處理子模塊將接收數(shù)據(jù)壓縮打包添加北斗通信協(xié)議。
[0006]北斗模塊包括北斗指揮機(jī)，北斗用戶機(jī)，北斗用戶機(jī)接收來(lái)自Zigbee模塊的數(shù)據(jù)并發(fā)送到北斗指揮機(jī)。
[0007]ARM終端監(jiān)測(cè)模塊將采集到的數(shù)據(jù)去掉北斗頭協(xié)議后解壓縮，并在終端上顯示。
[0008]所述傳感器模塊與Zigbee終端節(jié)點(diǎn)通過有線連接，Zigbee終端節(jié)點(diǎn)與Zigbee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理子模塊組成星型網(wǎng)絡(luò)，Zigbee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理子模塊與北斗用戶機(jī)通過UART連接，北斗指揮機(jī)與ARM終端監(jiān)測(cè)模塊通過UART連接。
[0009]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選是，所述傳感器模塊包括空氣溫度傳感器，風(fēng)速傳感器，水位傳感器，水溫傳感器，土壤溫度傳感器，土壤濕度傳感器，土壤酸堿度傳感器。
[0010]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選是，所述空氣濕度傳感器為HSC-HMP50U空氣濕度傳感器，空氣溫度傳感器為43347空氣溫度傳感器，風(fēng)速傳感器為L(zhǎng)VFSC-12風(fēng)速傳感器，水位傳感器為L(zhǎng)C-SWl水位傳感器，水溫傳感器為PC210-8水溫傳感器，土壤溫度傳感器為L(zhǎng)VDWZ-31土壤溫度傳感器，土壤濕度傳感器為WSD-100 土壤濕度傳感器，土壤酸堿度傳感器為JASPS2111 土壤酸堿度傳感器。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選是，所述終端節(jié)點(diǎn)包括3個(gè)，分別與土壤，水，空氣數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)傳感器連接。
[0011]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選是，所述Zigbee模塊所用芯片皆采用TI公司的CC2530芯片。
[0012]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選是，所述的北斗模塊使用江蘇指南針導(dǎo)航通信技術(shù)有限公司的追星者CDT-442。
[0013]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選是，所述的ARM處理器采用三星公司的S3C2440，附帶7寸的電容觸摸屏顯示。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)和北斗的農(nóng)田數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
[0015]圖2是Zigbee終端節(jié)點(diǎn)的硬件圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0017]如圖1所示，本實(shí)用新型公開了一種基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)和北斗的農(nóng)田數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括傳感器模塊，Zigbee模塊，北斗模塊，ARM終端監(jiān)測(cè)模塊。Zigbee模塊包括Zigbee終端節(jié)點(diǎn)，Zigbee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理子模塊，北斗模塊包括北斗用戶機(jī)，北斗指揮機(jī)。傳感器模塊采集數(shù)據(jù)并通過模數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送到Zigbee終端節(jié)點(diǎn)，終端節(jié)點(diǎn)通過Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)再將數(shù)據(jù)發(fā)送到Zigbee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理子模塊，Zigbee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理子模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后，再通過算法壓縮打包，最后添加北斗頭協(xié)議后通過UART發(fā)送到北斗用戶機(jī)，北斗用戶機(jī)經(jīng)北斗短報(bào)文通信將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)奖倍分笓]機(jī)，北斗指揮機(jī)最后將數(shù)據(jù)通過UART傳給ARM處理器終端，ARM處理器最后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行去頭協(xié)議，解壓縮后，將其在ARM處理器上的顯示界面上顯示。采集模塊與Zigbee終端節(jié)點(diǎn)通過UART連接，Zigbee終端節(jié)點(diǎn)與Zigbee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理子模塊組成星型網(wǎng)絡(luò)，Zigbee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理子模塊與北斗用戶機(jī)通過UART連接，北斗指揮機(jī)與ARM終端監(jiān)測(cè)模塊通過UART連接。
[0018]空氣濕度傳感器為HSC-HMP50U空氣濕度傳感器，空氣溫度傳感器為43347空氣溫度傳感器，風(fēng)速傳感器為L(zhǎng)VFSC-12風(fēng)速傳感器，水位傳感器為L(zhǎng)C-SWl水位傳感器，水溫傳感器為PC210-8水溫傳感器，土壤溫度傳感器為L(zhǎng)VDWZ-31 土壤溫度傳感器，土壤濕度傳感器為WSD-100 土壤濕度傳感器，土壤酸堿度傳感器為JASPS2111 土壤酸堿度傳感器。這些傳感器具備適應(yīng)土壤，空氣和水環(huán)境的特征，耐腐蝕，精度準(zhǔn)確性高。
[0019]Zigbee模塊均采用TI公司的CC2530芯片，支持多種串行通信協(xié)議的強(qiáng)大UART，具備極高的接收靈敏度和抗干擾性能，配合TI公司的ZSTACK協(xié)議棧，為本系統(tǒng)提供了一個(gè)很好的近距離無(wú)線通信解決方案，由于北斗短報(bào)文單次通信最大量只有78.5B，所以Zigbee協(xié)調(diào)器內(nèi)部程序采用自編的BWT算法、改進(jìn)型RLE算法和靜態(tài)Huffman算法結(jié)合對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，并添加北斗頭協(xié)議，方便北斗模塊更高效的傳輸。北斗模塊使用江蘇指南針導(dǎo)航通信技術(shù)有限公司的追星者CDT-442，其中I個(gè)指揮機(jī)下轄可達(dá)99的用戶機(jī)，且支持單播，組播，通播功能，數(shù)據(jù)采集模塊和Zigbee模塊可由此在不同的農(nóng)田散布達(dá)99個(gè)，且由一個(gè)指揮機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)接收顯示。ARM處理器模塊采用三星公司的S3C2440，附帶7寸的電容觸摸屏顯示，處理器采用嵌入式Iinux操作系統(tǒng)，界面采用QT開發(fā)，支持MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)，可對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存與查詢。
[0020]如圖2所示，Zigbee終端節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)著與傳感器設(shè)備連接，接收傳感器的模擬信號(hào)并把其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)和發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)至Zigbee協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的任務(wù)。為了完成數(shù)模轉(zhuǎn)換的任務(wù)(部分傳感器輸出AD信號(hào)，可直接接入1\0 口或UART 口，由于過于簡(jiǎn)單這里不作附圖解釋)，使用了 AD7810芯片，為該芯片接的電壓與CC2530同為3.3V，VREF也接上3.3V電壓，則其最大轉(zhuǎn)換電壓也為3.3V，D0UT腳為完成模數(shù)轉(zhuǎn)換后的串行數(shù)據(jù)輸出口，SCLK腳為輸入時(shí)鐘腳，VIN+和VIN-為傳感器接線口，上述傳感器輸出電流一般為4至25ma的電流，所以傳感器接入時(shí)需接上一個(gè)150歐姆左右的電阻。由于一個(gè)節(jié)點(diǎn)需接三個(gè)傳感器，所以使用了一個(gè)74LS151芯片來(lái)進(jìn)行選擇性定時(shí)每5秒鐘輪轉(zhuǎn)選擇一個(gè)采集數(shù)據(jù)來(lái)源選通，由于本電路只需要3選1，所以接口 C拉低，默認(rèn)高四位輸入不接通，若工程有監(jiān)測(cè)種類擴(kuò)展需要，可做適時(shí)更改。需要注意的是AD7810的腳CONVERT為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入信號(hào)，配合74LS151的輪轉(zhuǎn)選通功能，可啟動(dòng)自動(dòng)低功耗模式開啟間斷休眠來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。另外CC2530使用16M和32M晶振模式，其中16M晶振除自身使用外還可供給AD7810輸入時(shí)鐘使用，32M用于自身向協(xié)調(diào)器發(fā)射RF信號(hào)時(shí)使用。
[0021]以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能為此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種農(nóng)田數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括:用于采集農(nóng)田數(shù)據(jù)的傳感器模塊，北斗模塊，Zigbee模塊，ARM終端監(jiān)測(cè)模塊；Zigbee模塊包括Zigbee終端節(jié)點(diǎn)、Zigbee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理子模塊，北斗模塊包括北斗指揮機(jī)，北斗用戶機(jī)，其中， Zigbee終端節(jié)點(diǎn)接收來(lái)自傳感器模塊的數(shù)據(jù)，將其傳入Zigbee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理子模塊，Zigbee協(xié)調(diào)器處理子模塊將接收數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理后發(fā)送至北斗用戶機(jī)； 北斗用戶機(jī)將接收的數(shù)據(jù)發(fā)送到北斗指揮機(jī)，北斗指揮機(jī)接收數(shù)據(jù)并解壓縮后發(fā)送至ARM終端監(jiān)測(cè)模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)田數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述Zigbee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理子模塊與Zigbee終端節(jié)點(diǎn)通過有線連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)田數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，Zigbee終端節(jié)點(diǎn)與Zigbee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理子模塊組成星型網(wǎng)絡(luò)，Zigbee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理子模塊與北斗用戶機(jī)通過UART連接，北斗指揮機(jī)與ARM終端監(jiān)測(cè)模塊通過UART連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)田數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器模塊包括空氣濕度傳感器，空氣溫度傳感器，風(fēng)速傳感器，水位傳感器，水溫傳感器，土壤溫度傳感器，土壤濕度傳感器，土壤酸堿度傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種農(nóng)田數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述Zigbee終端節(jié)點(diǎn)包括3個(gè)，依次為第一、第二、第三終端節(jié)點(diǎn)，其中第一終端節(jié)點(diǎn)分別與水位傳感器，水溫傳感器相連接，其中第二終端節(jié)點(diǎn)分別與土壤溫度傳感器，土壤濕度傳感器，土壤酸堿度傳感器，其中第三終端節(jié)點(diǎn)分別與空氣濕度傳感器，空氣溫度傳感器，風(fēng)速傳感器連接。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種農(nóng)田數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣濕度傳感器為HSC-HMP50U空氣濕度傳感器，空氣溫度傳感器為43347空氣溫度傳感器，風(fēng)速傳感器為L(zhǎng)VFSC-12風(fēng)速傳感器，水位傳感器為L(zhǎng)C-SWl水位傳感器，水溫傳感器為PC210-8水溫傳感器，土壤溫度傳感器為L(zhǎng)VDWZ-31 土壤溫度傳感器，土壤濕度傳感器為WSD-1OO 土壤濕度傳感器，土壤酸堿度傳感器為JASPS2111 土壤酸堿度傳感器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)田數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述Zigbee模塊所用芯片皆采用TI公司的CC2530芯片。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)田數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的北斗模塊使用江蘇指南針導(dǎo)航通信技術(shù)有限公司的追星者CDT-442。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)田數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的ARM終端監(jiān)測(cè)模塊采用三星公司的S3C2440，附帶7寸的電容觸摸屏顯示。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種農(nóng)田數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括傳感器模塊，Zigbee模塊，北斗模塊，ARM終端監(jiān)測(cè)模塊。Zigbee模塊包括Zigbee終端節(jié)點(diǎn)、Zigbee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理子模塊，北斗模塊包括北斗用戶機(jī)，北斗指揮機(jī)。傳感器模塊通過有線接到各個(gè)Zigbee終端節(jié)點(diǎn)的I/O端口，各終端節(jié)點(diǎn)和Zigbee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理子模塊組成星型網(wǎng)絡(luò),各Zigbee終端節(jié)點(diǎn)將采集到的數(shù)據(jù)通過星型網(wǎng)絡(luò)發(fā)到Zigbee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理子模塊，Zigbee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理子模塊與北斗用戶機(jī)使用UART串口連接，Zigbee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)處理子模塊把接收的數(shù)據(jù)打包并添加北斗協(xié)議，然后將打包好數(shù)據(jù)經(jīng)串口傳到北斗用戶機(jī)，北斗用戶機(jī)將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳入北斗指揮機(jī)，北斗指揮機(jī)則與ARM終端監(jiān)測(cè)模塊通過UART相連，將接收到數(shù)據(jù)解壓后在終端界面顯示。
【IPC分類】H04W84/18, G08C17/02
【公開號(hào)】CN204667611
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520250790
【發(fā)明人】陳蘇婷, 盧興森
【申請(qǐng)人】南京途希通訊有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年4月23日