一种用于荔枝园环境监控的网关装置的制作方法

本实用新型涉及串口通信以及GPRS网络通信的技术领域，尤其涉及到一种用于荔枝园环境监控的网关装置。

背景技术：

我国荔枝种植总面积60万h㎡，占世界荔枝总面积的75％；荔枝总产量129万t，占世界荔枝总产量的47.78％；目前，水果生长的自然环境较复杂，果园生产管理主要靠人工完成，果树的生长环境、生长发育、栽培技术的实施、生长状况、病虫害的预测等主要靠人为经验判断。这种方式费时又费力，既造成了人力物力及能源的浪费，又没有达到预期的灌溉效果，且具有较大的盲目性和随机性，对提高果品的质量和实现果园生产的自动化水平影响较大。

目前，微控制器以及Zigbee技术(一种近距离无线技术)为核心的无线自组网模式已成熟应用到城市交通、家居控制等领域。为此，已有高校正在研发基于Zigbee技术的荔枝园智能灌溉系统，为荔枝园灌溉提供远程监控，但系统中与Zigbee无线传感器网络和远程监控平台配合连接的网关装置尚未成熟。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于整合现有技术，提供一种用于荔枝园环境监控的网关装置。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：系统包括用于数据处理和数据传送控制的控制处理模块、接收无线传感器网络节点数据的Zigbee无线通信模块、电源模块、用于传输信息至本地监控平台的串口通信模块和USB通信模块、传输信息至远程监控中心的GPRS模块以及用于本地存储数据的数据存储模块；其中，所述控制处理模块分别与Zigbee无线通信模块、串口通信模块、USB通信模块、数据存储模块连接；所述电源模块分别与控制处理模块、Zigbee无线通信模块、串口通信模块、USB通信模块、GPRS模块、数据存储模块连接，为与其连接的模块供电；GPRS模块与串口通信模块连接。

进一步地，所述控制处理模块为32位微处理器。

进一步地，所述32位微处理器包括SPI接口、USART接口、AD转换模块以及多个定时器。

进一步地，所述Zigbee无线通信模块由单片无线收发器及其外围电路组成。

进一步地，所述电源模块由供电电源、直流稳压芯片、继电器模块组成。

本实用新型中，Zigbee无线通信模块接收无线传感器网络节点数据，并将各节点数据发送给控制处理模块；控制处理模块对接收到的数据进行处理，数据处理后优先存储在数据存储模块中，以防止信息丢失，然后控制处理模块通过串口通信模块或USB通信模块将处理过的数据传输给本地监控平台，同时，通过串口通信模块和GPRS模块配合将处理过的数据传输给远程监控平台，本地或远程监控平台根据返回的传感信息作出相应的控制，通过指令发送至GPRS模块，由控制处理模块进行识别处理后送至Zigbee无线通信模块实现对整个Zigbee无线传感器网络的控制；从而完成与Zigbee无线传感器网络、远程监控平台、本地监控平台配合，实现数据的双向交流。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的数据流向示意图。

图中：1—控制处理模块，2—Zigbee无线通信模块，3—电源模块，4—串口通信模块，5—USB通信模块，6—GPRS模块，7—数据存储模块。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明：

参见附图1-2所示，本实施例所述的一种用于荔枝园环境监控的网关装置，包括用于数据处理和数据传送控制的控制处理模块1、接收无线传感器网络节点数据的Zigbee无线通信模块2、电源模块3、用于传输信息至本地监控平台的串口通信模块4和USB通信模块5、传输信息至远程监控中心的GPRS模块6以及用于本地存储数据的数据存储模块7；其中，所述控制处理模块1分别与Zigbee无线通信模块2、串口通信模块4、USB通信模块5、数据存储模块7连接；所述电源模块3分别与控制处理模块1、Zigbee无线通信模块2、串口通信模块4、USB通信模块5、GPRS模块6、数据存储模块7连接，为与其连接的模块供电；GPRS模块6与串口通信模块4连接。

上述控制处理模块1为32位STM32F103ZET6微处理器，包括SPI接口、USART接口、AD转换模块以及多个定时器；

Zigbee无线通信模块2由单片无线收发器及其外围电路组成，单片无线收发器为CC2530芯片，工作电压为3.3V，内置Zigbee通信协议，完全具备Zigbee通信协议的全部功能，具有自动组网、路由、路由修复的特点，并建立起数据的透明传输，同时可实现点对点的通信。CC2530芯片具有不同的运行模式，且模式之间的转换时间短，芯片休眠电流仅为1uA，为进一步提高通信距离，模块搭载了功率放大芯片为RFX2401，输出功率为+23dBm，在一定功耗下，Zigbee无线通信模块2在空旷地方的理论通信距离为1000m，在有障碍物的环境下的实际通信距离为100m，足够应付复杂的荔枝园环境。

电源模块3由供电电源、直流稳压芯片、继电器模块组成。

GPRS模块6采用DTU(MC55)，其内置TCP/IP传输协议，可根据需要选择通信协议，可根据需要手动选择文本模式及PDU方式短信模式，在检测到GPRS模块6电源不足时可通过短信发送通知。DTU(MC55)利用全覆盖的成熟的GSM蜂窝网络使得偏远地区的荔枝园能够实现远程监控，同时GSM网络具有廉价网络通信费用、信息上传速度优良的的特点。

本实用新型工作原理如下：

Zigbee无线通信模块2处于永远唤醒状态，当网关开启后，Zigbee无线通信模块2处于检测状态，及时接收Zigbee无线传感器网络中的土壤含水量、温湿度、光照强度等传感信息，然后交由控制处理模块1进行信息处理，处理过后的信息优先存储在数据存储模块7中，以防止信息丢失；然后再通过USB通信模块7或串口通信模块4将信息发送至本地监控平台，通过串口通信模块4和GPRS模块6配合发送至远程监控中心；在完成每一次信息处理后，都会启动定时器进入休眠倒计时，如果在倒计时结束前有信息到来，则再次进入信息处理模式，否则进入休眠模式，Zigbee无线通信模块再次接收后可唤醒网关上的其他模块。本地监控平台或者远程监控平台可通过指令设置Zigbee无线传感器网络的信息采集频率以及网关休眠倒计时的时间；同样可通过特定指令对土壤含水量阈值进行设定，智能控制电磁阀进行滴管。

以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。