本实用新型涉及智能环境监控技术领域，具体的说是一种基于zigbee的农业信息采集装置。
背景技术：
随着经济发展与科技进步，农业科技也与时俱进，农业大田指标的监控系统应运而生，现用于农业大田的传感器主要涉及监测大气温湿度的传感器、土壤水分的传感器、光照的传感器，基于zigbee的综合传感器设备系统结构简单，可靠性强，故障发生率和误报警率低，安装及维护成本低，灵活性和扩展性能好，可实现对土壤、水、光照等信息的实时和精确测量，降低农业管理量，提高农业管理的网络化、智能化水平，有非常好的实用价值。
传统的农业监测系统往往采用有线组网技术，但由于农业现代化迅速发展以及采集节点数目大幅增加，所以布线的难度和成本也不断地增加，随着农业物联网概念的深入，GPRS无线通信技术开始快速发展，它有着通信距离远的优势，但成本也相对较高，与此同时zigbee无线通信技术也开始在畜牧业，种植业等领域有了广泛的应用，该通信方式性能稳定，技术成熟，最重要的一点就是成本较低，符合中国农业的可持续发展。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种基于zigbee的农业信息采集装置，以使方便远距离监控和采集农业信息。
本实用新型是这样实现的：
本实用新型提供一种基于zigbee的农业信息采集装置，包括上位机与zigbee节点组件，所述zigbee节点组件包括zigbee中心节点、zigbee路由节点和zigbee终端节点，所述zigbee路由节点与所述zigbee终端节点均具有多个，各所述zigbee路由节点均通过所述zigbee中心节点与所述上位机连接，每一所述zigbee路由节点连接至少一个所述zigbee终端节点且每一所述zigbee终端节点连接其中一所述zigbee路由节点，所述zigbee中心节点、zigbee路由节点和zigbee终端节点均包括节点模块、串口模块、电源模块和LED指示灯，所述电源模块通过所述串口模块与所述节点模块电连接，所述LED指示灯安设于所述节点模块上，且所述LED指示灯通过所述节点模块与所述电源模块电连接，每一所述zigbee终端节点还包括传感器和与所述传感器对应且连接的执行器，且所述传感器通过所述zigbee中心节点与对应的所述zigbee路由节点连接至所述上位机，所述上位机安设有报警器，各所述传感器均与所述报警器连接。
作为优选，所述传感器为土壤温度传感器、土壤湿度传感器、光照强度传感器、CO2浓度值传感器或者空气温湿度传感器。
作为优选，所述执行器通过继电器与zigbee终端节点上的控制器相连。
作为优选，所述执行器为浇灌设备或者卷帘设备，且与对应的所述传感器连接。
作为优选，所述电源模块包括与所述节点模块连接的电池以及用于检测所述电池的输出电压的监测电路，且所述监测电路连接至所述上位机。
作为优选，所述上位机为电脑或者移动终端。
本实用新型具有以下有益效果：
1、使用zigbee无线传传感器网络来采集土壤湿度，不仅节省人力，还能及时地获得测量系统内任一节点处的湿度数据，当出现突发的状况也不用担心，zigbee网络会迅速的用一条新的路由取代出现故障的路径。
2、本实用新型系统通过采用zigbee无线传输模块，可以近距离无线连接，避免线缆纵横交错，通信性能稳定，技术成熟，且成本较低，提高农业管理的网络化、智能化水平，符合中国农业的可持续发展。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型实施例提供的基于zigbee的农业信息采集装置结构图；
图2为本实用新型实施例提供的zigbee终端节点内部结构图；
图3为本实用新型实施例提供的zigbee路由节点内部结构图；
图4为本实用新型实施例提供的zigbee中心节点内部结构图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-如图4，一种基于zigbee的农业信息采集装置，包括上位机，zigbee节点组件，所述zigbee组件节点包括zigbee中心节点、zigbee路由节点和zigbee终端节点，所述上位机、zigbee中心节点、zigbee路由节点和zigbee终端节点间采用网状拓扑结构，所述zigbee中心节点通过RS232与所述上位机相连，所述zigbee中心节点、zigbee路由节点和zigbee终端节点均包括串口模块、电源模块、节点模块和LED指示灯，所述电源模块通过所述串口模块与所述节点模块电连接，所述LED指示灯安设于所述节点模块上，且所述LED指示灯通过所述节点模块与所述电源模块电连接，节点模块使用的是SZ05系列zigbee模块，所述zigbee路由节点和zigbee终端节点的节点模块后还增加了增大输出功率的天线模块，每一所述zigbee终端节点还包括传感器、控制器与所述传感器对应且连接的执行器，所述执行器通过继电器与所述控制器相连，所述控制器输出的小信号通过继电器放大作用在执行器上，所述传感器通过所述zigbee中心节点与对应的所述zigbee路由节点连接至所述上位机，所述上位机安设有报警器，各所述传感器均与所述报警器连接。
所述zigbee路由节点与所述zigbee终端节点均具有多个，各所述zigbee路由节点均通过所述zigbee中心节点与所述上位机连接，每一所述zigbee路由节点连接至少一个所述zigbee终端节点且每一所述zigbee终端节点连接其中一所述zigbee路由节点。
如图4，zigbee中心节点包括电源模块、SZ05系列zigbee模块、LED指示灯和串口模块。zigbee中心节点的主要任务是组建网络，将采集到农业数据通过RS232传送给上位机，并在上位机上实时的显示出来，上位机可显示zigbee终端节点发送回的数据信息，对数据信息进行进一步处理，还可向zigbee终端节点发送指令。
如图3，zigbee路由节点包括电源模块、SZ05系列zigbee模块、LED指示灯和天线模块，zigbee路由节点起到中继转发数据信息的作用。
作为优选，本实施例选用顺舟科技SZ05系列zigbee嵌入式无线数传模块用作zigbee中心节点、zigbee路由节点和zigbee终端节点的节点模块，SZ05系列zigbee模块无线传输的能力强，设备可靠性高，可用来组建路由灵活的网状网络。SZ05模块是一个开发完成的OEM模块。各节点进行正确配置后，zigbee中心节点、zigbee路由节点和zigbee终端节点上的zigbee模块可完成自组网，组网成功后各节点间就建立了透明的数据传输通道。各节点间就相当于建立了串口连接线路，可以互相通信了。SZ05模块内部己经实现了zigbee协议，完成了应用数据的传输通道。本实施例只需要定义应用层的用户协议，用于应用数据的传输。上位机按照应用层协议发送指令后，zigbee终端节点就会进行相应的操作，操作完成后，按照应用层协议将信息传送给上位机。
定义了应用层协议后，zigbee中心节点，zigbee路由节点和zigbee终端节点间就可以相互通信了。作为本实施例的优选方案，将上位机通过RS232与zigbee中心节点相连，所述上位机为电脑或移动终端，包括数据处理模块、数据显示模块和指令发送模块，数据处理工具包括MATLAB等。数据显示模块要能显示接收的数据，指令发送模块能对每个zigbee终端节点进行控制和发送指令，指令包括单次测量、连续测量、轮询各节点。
单次测量情况下，每发送一次控制指令，对应的节点将返回当前的测量值。
在连续测量情况下，发送一次控制指令，对应的节点将按指定的时间间隔，连续发送测量值，直到到下一次接收到单次测量指令为止。
轮询各节点是在搜索到的终端节点列表中，依次发送单次测量指令，从而使在线的各终端节点返回当前测量值，轮询是由上位机连续发送的，时间间隔可以设定，因此得到的是各在线终端节点的连续测量数据。
zigbee网络有三种网络拓扑结构，分别是网状网络拓扑结构、星形网络拓扑结构构、树形网络拓扑结构，不管无线传感器网络采用什么拓扑形式，zigbee中心节点有且仅有一个。在启动整个网络前，zigbee中心节点先要确定网络标识符和信道。自组织的网络形成后，其它的zigbee路由节点或zigbee终端节点要加入新建的网络都要先经过zigbee中心节点响应它们的加入请求。
而在网状拓扑结构网络中，zigbee终端节点不能将信息直接发送给zigbee中心节点，需要采取多跳的形式，这就需要zigbee路由节点作为中继站将信息转递。zigbee中心节点除了组建网络初期对网络进行配置外，一且网络组建成功，zigbee中心节点与普通的zigbee路由节点无异。
作为优选，所述上位机、zigbee中心节点、zigbee路由节点和zigbee终端节点间采用网状拓扑结构。网状网络是由一个zigbee中心节点，无数的zigbee路由节点和zigbee终端节点组成，在网状网络里，zigbee路由节点间是互相连通的，也就是说zigbee路由节点间可以相互通信，一条路由中断，可以很快通过路由选择，另选一条路径通信，所以网状拓扑比起星状网和树形网，处理危机的能力更强。
作为优选，所述zigbee中心节点通过zigbee无线通信方式与若干个所述zigbee路由节点进行数据传输。所述zigbee路由节点通过zigbee无线通信方式与若干个所述zigbee终端节点进行数据传输。
作为优选，zigbee中心节点、zigbee路由节点和zigbee终端节点均包括串口模块、电源模块、节点模块和LED指示灯，zigbee节点工作时LED指示灯亮，zigbee节点处于休眠状态时LED指示灯不亮。
作为优选，电源模块采用电池供电，由两节3.7V的锂电池构成，随着时间的推移，电池损耗可能导致设备供电不足，可加一个电池监测电路，当电池由3.7V降到2.8V时提供报警功能。
作为优选，在zigbee终端节点中所有传感器与控制器相连，所述传感器为土壤温度传感器，土壤湿度传感器、光照强度传感器、CO2浓度值传感器或者空气温湿度传感器。zigbee终端节点通过各类传感器能及时监测农作物生长的各类信息，并将采集到的数据经过控制器的处理后得到稳定而放大的信号，该信号再通过zigbee终端节点中的SZ05系列zigbee模块向对应的zigbee路由节点转发，zigbee路由节点通过内设的SZ05系列zigbee模块接收数据后，接着通过内设的SZ05系列zigbee模块转发给zigbee中心节点，zigbee中心节点通过内设的SZ05系列zigbee模块接收数据后，通过RS232串口模块将数据传送到上位机上，并在上位机上实时的显示出来。在无线传感器网络普及以前，传统的土壤湿度信息采集系统一般都采用有线的方式进行信息传输，不仅布线麻烦还会影响农业耕作，线路出现问题不能及时发现和修复，严重影响湿度测量系统的运行。由于农田面积大、铺设的传输线路横纵交错且范围广，平时线路的维护工作也是困难重重。若是采用现场人工测量湿度，仅一个节点的土壤湿度测量就会花去大量的时间，要想获得大范围的农作物生长的各方面数据就显得困难重重，而使用zigbee无线传感器网络来采集各类信息，不仅节省人力，还能连续及时地获得测量系统内任一节点处的农作物生长指标，当出现突发的状况也不用担心，zigbee网络会迅速的用一条新的路由取代出现故障的路径。
在本实施例中，zigbee终端节点的传感器采集相应的信息，并通过节点间自组织的无线zigbee网络，按照自行定义的应用层协议，及时地将信息发送给中心节点，zigbee中心节点通过RS232串口发与上位机相连，上位机进行显示和处理。
如图2，控制器接有电源模块、SZ05系列zigbee模块、各类传感器、LED指示灯和执行器。控制器是终端节点的处理中心，上位机传送来的命令数据帧也在控制器内解码，然后由控制器控制相应的传感器完成数据采集工作，采集来的数据在控制器内完成模数转换，并由控制器启动zigbee模块将数据通过zigbee无线网络经由zigbee路由节点和zigbee中心节点传送到上位机上显示出来，工作人员可在上位机上实时监测农作物各种生长环境指标，使用基于zigbee的农业信息采集系统，不仅节省人力，实用好，而且设备简单，价格便宜，具有很高地推广价值。
作为优选，所述执行器通过继电器与所述控制器相连，所述执行器为浇灌设备、卷帘设备。在上位机上检测到农作物的光照数据大于农作物最优光照强度时，则发送指令关闭温室卷帘，在上位机上检测到农作物的光照数据小于农作物最优光照强度时，则发送指令打开温室卷帘；在上位机上检测到土壤的湿度低于土壤最优湿度值时，则发送指令打开浇灌设备。本系统节省人力，且可实时监测农作物的生长环境，设备稳定，可操作性强，具有很高地实用价值。
作为优选，所述节点模块与天线模块相连，增大了输出功率，让信号更强，确保了上位机接收到数据的有效性和准确性。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。