带有定位功能的土壤水分无线采集节点的制作方法
【专利摘要】一种带有定位功能的土壤水分无线采集节点，用于农作物生长微环境中基于精确空间位置的土壤水分的采集，并用ZigBee无线通信模块进行土壤水分与空间位置坐标的传输。所述节点包括：ATmega8L控制器(1)；土壤水分检测采集模块(2)；GPS定位模块(3)；ZigBee无线通信模块(4)；电源模块(5)。结构简单，成本低廉，具有一定的实用价值。
【专利说明】 带有定位功能的土壤水分无线采集节点
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种农作物生长微环境中基于精确空间位置的土壤水分的采集装置，具体来说采用8位微控制器、TR-5 土壤水分传感器以及GPS定位模块对田间尺度下精确空间位置的农作物生长微环境中的土壤水分进行采集，并利用ZigBee无线通信模块进行数据的无线传输。
【背景技术】
[0002]目前，现代农业正在向精准化方向迈进。精准农业是20世纪80年代初期国际农业领域发展起来的一门新兴的跨学科综合技术，它是在现代信息技术、生物技术、工程技术等一系列高新技术最新成就的基础上发展起来的一种重要的现代农业形式，具备合理利用农业资源、提高农作物产量、降低生产成本、改善生态环境等特点。农田信息采集技术在精准农业的实施过程中起着重要的作用，将低成本、高效率的智能化设备应用于农田信息采集，获取田间尺度下影响农作物生长的温湿度、光照、二氧化碳浓度等多种基于精确空间位置的实时动态微环境信息，能够更好的推进精准农业的实施。
[0003]GPS (Global Positioning System)是卫星测时测距导航/全球定位系统(Navigation Satellite Timing And Ranging/Global Positioning System)的英文缩写，简称“全球定位系统”。该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。GPS的发展，为获取农田信息时同步获取位置信息提供了一个方便的选择。GPS设备可以提供精准的空间位置信息，将GPS技术与农田信息获取相结合，在获取农田信息的同时同步获取空间位置信息，因而获得农田中各个空间位置的实时动态微环境信息，为精准农业的实施提供数据支持。
[0004]随着无线传感器网络技术的发展，以及农田微环境信息数据采集的特点，无线传感器网络技术被越来越多的应用到现代农业特别是微环境信息的数据采集。ZigBee技术作为无线传感器网络技术中的一种，具有成本低、功耗低、网络容量大、数据传输可靠等特点，应用范围很广。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是，提供一种成本低廉、结构简单、易于推广的田间尺度下基于精确空间位置的土壤水分采集节点。
[0006]本发明所采用的技术方案是:一种带有定位功能的土壤水分无线采集节点，具有控制器，还包括与控制器相连的用于向控制器提供土壤水分的土壤水分检测采集模块；与控制器相连的用于提供精确空间位置的GPS定位模块；与控制器相连的用于进行数据无线传输的ZigBee无线通信模块。
[0007]所述的土壤水分检测采集模块与控制器的一个ADC接口相连，用于测量土壤水分传感器输出的模拟电压信号，进而转换为土壤水分。[0008]所述的GPS定位模块与控制器的I/O 口相连，采用模拟串口时序来接收GPS定位模块输出的坐标信息。
[0009]所述的ZigBee无线通信模块与控制器的串口相连，由无线射频芯片CC2530组成，用来进行数据无线传输。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明的整体框图；
[0011]图2是本发明土壤水分检测采集模块与控制器连接图；
[0012]图3是本发明GPS定位模块电路原理图；
[0013]图4是本发明ZigBee无线通信模块电路原理图；
[0014]图5是本发明的电源电路原理图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
[0016]本发明的带有定位功能的土壤水分无线采集节点，将基于精确空间位置的农作物微环境中的环境因子土壤水分通过传感器采集到单片机后，经过单片机处理后将数据通过无线通信模块传输到主机节点。
[0017]如图1所示，本发明的带有定位功能的土壤水分无线采集节点，具有控制器(I)，还包括与控制器相连的用于向控制器提供土壤水分的土壤水分检测采集模块(2);与控制器相连的用于提供精确空间位置的GPS定位模块(3);与控制器相连的用于进行数据无线传输的ZigBee通信模块(4);与控制器和ZigBee无线通信模块相连的用于提供电源的电源模块(5)。
[0018]如图2所示，土壤水分检测采集模块由TR-5 土壤水分传感器组成，传感器与控制器的一个ADC接口相连，用于测量土壤水分传感器输出的模拟电压信号，进而转换为土壤水分。
[0019]如图3所示，GPS定位模块采用全球卫星定位接收芯片Gstar系列GS-89组成，通过控制器的I/o 口相连，采用模拟串口时序来完成GPS坐标信息的接收。
[0020]如图4所示，ZigBee无线通信模块采用无线射频芯片CC2530，通过控制器的串口相连，进行数据无线传输。
[0021]如图5所示，控制器和ZigBee无线通信模块采用3.3V电压，故采用电源集成稳压芯片AMSl117，将供电电压转换成3.3V电压。
【权利要求】
1.一种带有定位功能的土壤水分无线采集节点，具有控制器(1)，其特征在于，还包括与控制器⑴相连的土壤水分检测采集模块⑵；与控制器⑴相连的GPS定位模块(3);与控制器(I)相连的ZigBee无线通信模块(4)。
2.根据权利要求1所述的带有定位功能的土壤水分无线采集节点，其特征在于:所述的土壤水分检测采集模块(2)与控制器(I)的一个ADC接口相连，用于测量土壤水分传感器输出的模拟电压信号。
3.根据权利要求1所述的带有定位功能的土壤水分无线采集节点，其特征在于:所述的GPS定位模块(3)与控制器(I)的I/O 口相连，采用模拟串口时序来接收GPS定位模块输出的坐标信息。
4.根据权利要求1所述的带有定位功能的土壤水分无线采集节点，其特征在于:所述的ZigBee的无线通信模块(4)与控制器(I)的串口相连，用于数据无线传输。
【文档编号】G01N33/24GK103454398SQ201210172357
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年5月29日 优先权日:2012年5月29日
【发明者】田立国, 刘玥, 李猛, 卢胜利, 吴兴利 申请人:天津职业技术师范大学