基于ZigBee技术的农业大棚温湿度监控装置的制造方法

文档序号:10265968来源:国知局
基于ZigBee技术的农业大棚温湿度监控装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无线通讯技术领域,特别涉及一种基于ZigBee技术的农业大棚温湿度监控装置。
【背景技术】
[0002]农业大棚种植在现代化种植中发挥了重要作用,在农业蔬菜瓜果种植中占据很大比例。大棚种植能够使农作物提前栽种或延后结果,达到稳产和增产作用。大棚能够提供蔬菜生长所需要的合适的温度和湿度,同时能够调节蔬菜瓜果上市的季节,增加种植户的生产和经济效益。如果大棚通风不好或湿度过低,往往会造成农作物病虫害发生,同时影响农作物生长。研究表明,大棚内部的温湿度对植物的生长有很大的影响。夏天大棚里的温度超过40摄氏度时,农作物生长会减慢。即使是对温湿度适应性较强的番茄,当环境温度超过35摄氏度时植株的生长也会受到一定程度的抑制。目前我国大部分的大棚的温湿度监测和调控主要采用人工管理,浪费大量的人力的同时监控误差也比较大,影响农作物的生长。

【发明内容】

[0003]为了克服上述现有技术的不足,本实用新型的目的在于提出一种基于ZigBee技术的农业大棚温湿度监控装置,能够通过计算机对农业大棚进行远程实时温湿度监控,提高生产效率、降低生产成本,具有测量准确、功耗低、成本低、结构简单、安全可靠的特点。
[0004]为了实现上述目的,本实用新型采用的技术方案是:
[0005]基于ZigBee技术的农业大棚温湿度监控装置,包括上位机和下位机,所述下位机由数据采集端和数据发送端组成,下位机数据采集端与下位机数据发送端通过无线连接方式进行通讯,下位机数据发送端之间通过RS485串行总线组成通信网络,下位机数据发送端与上位机通过RS485串行总线相连接并进行通讯。
[0006]所述上位机采用PC机作为控制终端。
[0007]所述下位机的数量为1-4个,分别设置在大棚内不同位置。
[0008]所述下位机数据采集端包括射频发射器、温湿度传感器、微控制器及天线,射频发射器和温湿度传感器均与微控制器电连接,天线连接在射频发射器上。
[0009]所述下位机数据发送端包括微处理器、ZigBee无线模块及电源,ZigBee无线模块通过UART接口与微处理器连接进行通讯,微处理器、ZigBee无线模块由电源供电。
[0010]由于本实用新型采用Zigbee无线通讯技术及计算机对农业大棚进行温湿度监控管理,能够通过无线电磁波信号识别目标并读写数据,无需在数据终端和监控中心之间建立机械联系,应用受限性小;能够通过计算机对农业大棚进行远程实时温湿度监控,从而提高生产效率、降低生产成本,无需人工对大棚内温湿度进行测量,自动化程度高,测量数据更加精确,具有功耗低、成本低、结构简单、安全可靠的特点。
【附图说明】
[0011 ]图1为本实用新型的原理框图。
[0012]图2为微控制器MSP430F2012与射频发射器CC2520部分引脚连接图。
[0013]图3为射频接收器CC2430与射频前端CC2591部分引脚连接图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0015]参见图1,基于ZigBee技术的农业大棚温湿度监控装置,包括上位机和下位机,所述下位机由数据采集端和数据发送端组成,下位机数据采集端与下位机数据发送端通过无线连接方式进行通讯,下位机数据发送端之间通过RS485串行总线组成通信网络,下位机数据发送端与上位机通过RS485串行总线相连接并进行通讯。
[0016]所述上位机采用PC机作为控制终端。上位机主要负责各个大棚的温湿度数据的显示和设置大棚的温湿度的控制范围。当检测到大棚温湿度不在设定的范围后发送命令请求下位机进行温湿度调节。
[0017]所述下位机的数量为1-4个,分别设置在大棚内不同位置。下位机主要负责实时读取温湿度传感器数据,通过ZigBee无线通信发送给上位机,同时等待接收上位机的控制命令。
[0018]所述下位机数据采集端包括射频发射器、温湿度传感器、微控制器及天线,射频发射器和温湿度传感器均与微控制器电连接,天线连接在射频发射器上。
[0019]所述射频发射器采用0:2520。0:2520是1'1公司推出2.46取免授权151频带专用的第2代ZigBee/IEEE 802.15.4无线射频收发器,具有非常高的稳定性,应用范围包括工业监视与控制、家庭与大楼自动化、机顶盒、遥控和无线传感器网络。
[0020]所述微控制器采用MSP430F2012JSP430F2012是TI公司出品的低功耗16位单片机,在休眠状态下,仅有500nA的功耗,并且保持I/O 口状态和RAM中的内容。从休眠状态中恢复仅需lus,运行速度可达到10MHz。
[0021]参见图2,]\0343(^2012的引脚0511、50^、500、501、父爪和父01]1'分别与0:2520的引脚CSn、SCLK、S1、SO、VERG_EN 和 RESETn 弓丨脚连接。
[0022]所述温湿度传感器采用DHTll数字温湿度传感器。DHTll数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。该产品具有超快响应、抗干扰能力强、性价比尚等优点。
[0023]DHTll的VDD引脚接3-5V直流电源,Dout引脚与MSP430F2012的I/O接口相连接,NC弓丨脚悬空,GND接地。
[0024]所述下位机数据发送端包括微处理器、ZigBee无线模块及电源,ZigBee无线模块通过UART接口与微处理器连接进行通讯,将接收到的数据采集端的相关信息发送给微处理器,微处理器再将数据发送给上位机,微处理器、ZigBee无线模块由电源供电。下位机数据发送端是连接下位机数据采集端和上位机的桥梁,主要功能包括:接收下位机数据采集端发来的数据信息、分析处理接收到的数据信息、把数据上传给上位机。
[0025]所述下位机数据发送端的微处理器采用三星公司ARM920T内核芯片S3C2440A作为核心处理器。S3C2440A是一款应用于手持移动通讯设备的16/32-bit RISC微处理器,具有非常强大的处理能力,具有多种低功耗模式,支持SD/MMC存储卡,提供丰富的外设接口,非常适合成本和功耗敏感的应用。
[0026]所述Zigbee无线模块的实现选取的TI公司最新出品的CC2430芯片,CC2430的工作频率是2.4GHz,是我国ZigBee免费通用频段,不需要申请和审批。输出功率最高可以达到
4.5dBm,接收灵敏度和抗干扰能力强大;工作电压范围大,有四种供电模式,低功耗,节能性好。
[0027]考虑到实际使用环境中大棚众多,情况复杂,单独使用CC2430在数据传输距离较远时难以胜任,为了增强发射功率,提高无线覆盖范围,我们在CC2430前端增加RF功率放大器CC2591,使用CC2591可以在有限增加功耗的前提下把无线覆盖距离增大到I公里。
[0028]参见图3,CC2591 的引脚 RF_P、RXTX、RF_N 分别与 CC2430 的弓丨脚 RF_P、TXRX_SWITCH、RF_N连接;CC2591的引脚PAEN和EN与CC2430的引脚RREG_0UT相连接。
[0029]本实用新型的工作原理是:
[0030]下位机数据采集端的温湿度传感器检测大棚某个区域实时的温湿度并发送给下位机数据发送端;下位机数据发送端将采集到的数据经过微处理器处理后,由微处理器再将数据发送给上位机,上位机接收到数据后,根据实际情况的需求对大棚中的温湿度进行人工或自动调节,以控制大棚中的温湿度在农作物适合生长的范围内,达到增产增收的目的。
【主权项】
1.基于ZigBee技术的农业大棚温湿度监控装置,包括上位机和下位机,其特征在于,所述下位机由数据采集端和数据发送端组成,下位机数据采集端与下位机数据发送端通过无线连接方式进行通讯,下位机数据发送端之间通过RS485串行总线组成通信网络,下位机数据发送端与上位机通过RS485串行总线相连接并进行通讯。2.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的农业大棚温湿度监控装置,其特征在于,所述上位机采用PC机作为控制终端。3.根据权利要求1所述的基于ZigBee技术的农业大棚温湿度监控装置,其特征在于,所述下位机的数量为1-4个,分别设置在大棚内不同位置。4.根据权利要求1或3所述的基于ZigBee技术的农业大棚温湿度监控装置,其特征在于,所述下位机数据采集端包括射频发射器、温湿度传感器、微控制器及天线,射频发射器和温湿度传感器均与微控制器电连接,天线连接在射频发射器上。5.根据权利要求1或3所述的基于ZigBee技术的农业大棚温湿度监控装置,其特征在于,所述下位机数据发送端包括微处理器、ZigBee无线模块及电源,ZigBee无线模块通过UART接口与微处理器连接进行通讯,微处理器、ZigBee无线模块由电源供电。
【专利摘要】基于ZigBee技术的农业大棚温湿度监控装置,包括上位机和下位机,所述下位机由数据采集端和数据发送端组成,下位机数据采集端与下位机数据发送端通过无线连接方式进行通讯,下位机数据发送端之间通过RS485串行总线组成通信网络,下位机数据发送端与上位机通过RS485串行总线相连接并进行通讯,下位机数据采集端的温湿度传感器检测大棚某个区域实时的温湿度并发送给下位机数据发送端;下位机数据发送端将采集到的数据经过微处理器处理后,由微处理器将数据发送给上位机,上位机接收数据并对大棚中的温湿度进行人工或自动调节,以控制大棚中的温湿度在农作物适合生长的范围内,达到增产增收的目的,具有测量准确、功耗低、成本低、结构简单、安全可靠的特点。
【IPC分类】G08C17/02
【公开号】CN205177138
【申请号】CN201520945330
【发明人】姚斌, 张楠
【申请人】陕西科技大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年11月24日
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