基于ZigBee協(xié)議的多溫室智能灌溉控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于ZigBee協(xié)議的多溫室智能灌溉控制裝置，包括由多個溫室組成的溫室系統(tǒng)和智能灌溉控制中心，在溫室內(nèi)設(shè)有多個溫室環(huán)境參數(shù)采集單元、至少一個溫室灌溉執(zhí)行單元和ZigBee無線路由節(jié)點，智能灌溉控制中心具有本地服務(wù)器、與ZigBee無線路由節(jié)點實現(xiàn)通訊連接的ZigBee協(xié)調(diào)器裝置。該裝置通過ZigBee協(xié)議技術(shù)解決了現(xiàn)有溫室灌溉控制無法實時傳輸數(shù)據(jù)，測試人員必須進入現(xiàn)場采集而導(dǎo)致的成本高，費時費力的問題，同時也解決了現(xiàn)有系統(tǒng)裝置造價成本高、適用推廣性欠缺的問題。
【專利說明】基于ZigBee協(xié)議的多溫室智能灌溉控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及ー種溫室智能灌溉控制裝，尤其是涉及ー種基于ZigBee協(xié)議的多溫室智能灌溉控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在公知的【技術(shù)領(lǐng)域】，目前，在設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，為了更準確判定作物對水分需求量，人們對溫室內(nèi)環(huán)境溫濕度、土壌含水量、冠層溫度等多種作物生長因子進行精準的測量，進而實現(xiàn)溫室智能化灌溉。我國溫室灌溉控制系統(tǒng)主要有手動控制和自動控制兩種形式，手動灌溉控制對管理人員素質(zhì)要求較高，管理者必須對作物的生長情況有一定的了解，而且經(jīng)過長期仔細的觀察，有一定生產(chǎn)經(jīng)驗的人員，生產(chǎn)效率低，不適合エ業(yè)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。自動灌溉控制通過計算機及現(xiàn)代控制技術(shù)對溫室內(nèi)的各種環(huán)境因子(溫度、濕度、光照等)進行監(jiān)測，與生產(chǎn)者經(jīng)驗?zāi)M數(shù)據(jù)對比，實現(xiàn)對溫室內(nèi)作物進行灌溉控制，這種灌溉控制方式已成為溫室控制的重要方式，但是這種控制方式存在以下不足:第一，該方式系統(tǒng)龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資較大、因此不適宜遠距離通信傳輸，普通老百姓難以承受其高額費用。第ニ，該方式?jīng)]有實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)實時更新，沒能構(gòu)建和完善作物需水診斷模型，不能對不同地區(qū)不同作物進行需水量的準確判斷。第三，不能方便通過Internet和Web瀏覽器或GSM進行遠程訪問和控制。因此，在我國設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用受到嚴重的限制。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種基于ZigBee協(xié)議的多溫室智能灌溉控制裝置，該裝置通過ZigBee協(xié)議技術(shù)解決了現(xiàn)有溫室灌溉控制無法實時傳輸數(shù)據(jù)，測試人員必須進入現(xiàn)場采集而導(dǎo)致的成本高，費時費力的問題，同時也解決了現(xiàn)有系統(tǒng)裝置造價成本高、適用推廣性欠缺的問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是:一種基于ZigBee協(xié)議的多溫室智能灌溉控制裝置，包括由多個溫室組成的溫室系統(tǒng)和智能灌溉控制中心，
[0005]在所述溫室內(nèi)設(shè)有多個溫室環(huán)境參數(shù)采集單元、至少ー個溫室灌溉執(zhí)行単元和ZigBee無線路由節(jié)點，所述溫室環(huán)境參數(shù)采集單元具有溫度傳感器、濕度傳感器、光照強度傳感器、冠層溫度傳感器和土壌含水量采集傳感器，所述溫室灌溉執(zhí)行単元具有電磁閥驅(qū)動電路，且所述電磁閥驅(qū)動電路通過電磁閥控制水泵的開啟或關(guān)閉動作，
[0006]所述智能灌溉控制中心具有本地服務(wù)器、與ZigBee無線路由節(jié)點實現(xiàn)通訊連接的ZigBee協(xié)調(diào)器裝置，所述ZigBee協(xié)調(diào)器裝置具有RF射頻模塊、CC2530單片機、LCD液晶顯示器、MiniUSB轉(zhuǎn)串口和按鍵控制裝置，所述MiniUSB轉(zhuǎn)串ロ通過RS232總線與本地服務(wù)器連接，
[0007]且所述溫室環(huán)境參數(shù)采集單元中各傳感器所獲得信號均依次通過ZigBee無線路由節(jié)點、ZigBee協(xié)調(diào)器裝置傳輸至本地服務(wù)器中。
[0008]進ー步的，為了更加方便實時獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，本實用新型中所述智能灌溉控制中心中的本地服務(wù)器具有GSM通信模塊，所述GSM通信模塊通過GSM / CDMA網(wǎng)絡(luò)與移動手持終端連接。
[0009]進ー步的，為了實現(xiàn)遠程監(jiān)控，本實用新型中所述智能灌溉控制中心中的本地服務(wù)器通過Internet網(wǎng)絡(luò)與多個遠程PC主機連接。
[0010]進ー步的，作為ー種具體的實施方式，本實用新型中所述RF射頻模塊通過該CC2591射頻擴展裝置連接CC2530單片機。
[0011]采用了上述技術(shù)方案，本實用新型的有益效果為:本實用新型采用基于Zigbee協(xié)議的無線收發(fā)技木，
[0012](I)可將多個溫室內(nèi)環(huán)境采集節(jié)點和灌溉執(zhí)行節(jié)點的數(shù)據(jù)同時上傳到本地的服務(wù)器端；
[0013](2)利用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的多跳、自組網(wǎng)功能，減少人工操作，脫離現(xiàn)場測試環(huán)境，同時實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點掉電重連的功能，即協(xié)調(diào)器重啟時，節(jié)點無需重新啟動，自動加入網(wǎng)絡(luò)；
[0014](3)能夠?qū)崿F(xiàn)對多個溫室進行定時、定向的實時控制；
[0015](4)該裝置采用串ロ通信協(xié)議采用狀態(tài)機機制，保證代碼的高效穩(wěn)定性執(zhí)行，也即保證數(shù)據(jù)的精確性；
[0016](5)該裝置添加IXD液晶顯示模塊實現(xiàn)指令發(fā)送狀態(tài)顯示、離開節(jié)點短地址顯示，節(jié)點狀態(tài)信息的顯示；
[0017](6)該裝置采用能夠保存的歷史數(shù)據(jù)構(gòu)建和完善作物需水診斷模型，為后期不同作物不同時期需水量的準確判定做準備
[0018](7)該裝置具有自組網(wǎng)、控制方式靈活、人機交互方便而且采用GSM技術(shù)和以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對溫室環(huán)境參數(shù)采集單元和溫室灌溉執(zhí)行機構(gòu)進行遠程的監(jiān)視和智能控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型實施例的原理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本實用新型實施例中溫室環(huán)境參數(shù)采集單元的原理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是本實用新型實施例中溫室灌溉執(zhí)行単元的原理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4是本實用新型實施例中ZigBee協(xié)調(diào)器裝置的原理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]其中:1.溫室，2.智能灌溉控制中心，21.本地服務(wù)器，22.ZigBee協(xié)調(diào)器裝置，221.RF射頻模塊，222.CC2530單片機，223.LCD液晶顯示器，224.MiniUSB轉(zhuǎn)串ロ，225.按鍵控制裝置，23.GSM通信模塊，3.溫室環(huán)境參數(shù)采集單元，31.溫度傳感器，32.濕度傳感器，33.光照強度傳感器，34.冠層溫度傳感器，35.土壌含水量采集傳感器，4.溫室灌溉執(zhí)行單元，41.電磁閥驅(qū)動電路，42.電磁閥，43.水泵，5.ZigBee無線路由節(jié)點，6.移動手持終端，
7.遠程PC主機。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進ー步說明。
[0025]如圖1至圖4所示基于ZigBee協(xié)議的多溫室智能灌溉控制裝置，包括由多個溫室I組成的溫室系統(tǒng)和智能灌溉控制中心2，[0026]在所述溫室I內(nèi)設(shè)有多個溫室環(huán)境參數(shù)采集單元3、至少ー個溫室灌溉執(zhí)行単元4和ZigBee無線路由節(jié)點5，所述溫室環(huán)境參數(shù)采集單元3具有溫度傳感器31、濕度傳感器32、光照強度傳感器33、冠層溫度傳感器34和土壌含水量采集傳感器35，所述溫室灌溉執(zhí)行單元4具有電磁閥驅(qū)動電路41，且所述電磁閥驅(qū)動電路41通過電磁閥42控制水泵43的開啟或關(guān)閉動作，電磁閥驅(qū)動電路41通過控制ZigBee無線路由節(jié)點5的I / 0引腳電平的高低來控制光電耦合器驅(qū)動和隔離繼電器，使繼電器吸合與斷開，間接控制電磁閥42的打開和關(guān)閉，
[0027]溫度傳感器31和濕度傳感器32采用一體的SHT11，光照強度傳感器33采用數(shù)字式光照強度模塊BH1750FVI，土壤含水量采集傳感器35采用TDR-45V直流電壓型傳感器，冠層溫度傳感器35采用德國非接觸式植物紅外冠層溫度溫度傳感器IR660A，
[0028]所述智能灌溉控制中心2具有本地服務(wù)器21、與ZigBee無線路由節(jié)點5實現(xiàn)通訊連接的ZigBee協(xié)調(diào)器裝置22，所述ZigBee協(xié)調(diào)器裝置22具有RF射頻模塊221、CC2530單片機222、LCD液晶顯示器223、MiniUSB轉(zhuǎn)串ロ 224和按鍵控制裝置225，所述MiniUSB轉(zhuǎn)串ロ 224通過RS232總線與本地服務(wù)器21連接，所述RF射頻模塊221通過該CC2591射頻擴展裝置連接CC2530單片機222，
[0029]溫室環(huán)境參數(shù)采集單元3將采集到的模擬信號通過AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并通過通過ZigBee無線路由節(jié)點5傳送到ZigBee協(xié)調(diào)器裝置22，
[0030]Zigbee是ー個由可多到65000個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺，每ー個Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類似移動網(wǎng)絡(luò)的一個基站，在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，它們之間可相互通信；每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的距離從標準的75米左右，擴展后達到1500米左右，
[0031]且所述溫室環(huán)境參數(shù)采集單元3中各傳感器所獲得信號均依次通過ZigBee無線路由節(jié)點5、ZigBee協(xié)調(diào)器裝置22傳輸至本地服務(wù)器21中。
[0032]所述智能灌溉控制中心2中的本地服務(wù)器21具有GSM通信模塊23，所述GSM通信模塊23通過GSM / CDMA網(wǎng)絡(luò)與移動手持終端6連接。
[0033]所述智能灌溉控制中心2中的本地服務(wù)器21通過Internet網(wǎng)絡(luò)與多個遠程PC主機7連接。
[0034]本實用新型采用基于Zigbee協(xié)議的無線收發(fā)技木，
[0035](I)可將多個溫室內(nèi)環(huán)境采集節(jié)點和灌溉執(zhí)行節(jié)點的數(shù)據(jù)同時上傳到本地的服務(wù)器端；
[0036](2)利用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的多跳、自組網(wǎng)功能，減少人工操作，脫離現(xiàn)場測試環(huán)境，同時實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點掉電重連的功能，即協(xié)調(diào)器重啟時，節(jié)點無需重新啟動，自動加入網(wǎng)絡(luò)；
[0037](3)能夠?qū)崿F(xiàn)對多個溫室進行定時、定向的實時控制；
[0038](4)該裝置采用串ロ通信協(xié)議采用狀態(tài)機機制，保證代碼的高效穩(wěn)定性執(zhí)行，也即保證數(shù)據(jù)的精確性；
[0039](5)該裝置添加IXD液晶顯示模塊實現(xiàn)指令發(fā)送狀態(tài)顯示、離開節(jié)點短地址顯示，節(jié)點狀態(tài)信息的顯示；
[0040](6)該裝置采用能夠保存的歷史數(shù)據(jù)構(gòu)建和完善作物需水診斷模型，為后期不同作物不同時期需水量的準確判定做準備[0041](7)該裝置具有自組網(wǎng)、控制方式靈活、人機交互方便而且采用GSM技術(shù)和以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對溫室環(huán)境參數(shù)采集單元和溫室灌溉執(zhí)行機構(gòu)進行遠程的監(jiān)視和智能控制。
[0042]本實用新型不局限于上述具體的實施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)，不經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動，所作出的種種變換，均落在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于ZigBee協(xié)議的多溫室智能灌溉控制裝置，包括由多個溫室(I)組成的溫室系統(tǒng)和智能灌溉控制中心(2)，其特征在于: 在所述溫室(I)內(nèi)設(shè)有多個溫室環(huán)境參數(shù)采集單元(3)、至少ー個溫室灌溉執(zhí)行単元(4)和ZigBee無線路由節(jié)點(5)，所述溫室環(huán)境參數(shù)采集單元(3)具有溫度傳感器(31)、濕度傳感器(32)、光照強度傳感器(33)、冠層溫度傳感器(34)和土壌含水量采集傳感器(35)，所述溫室灌溉執(zhí)行単元⑷具有電磁閥驅(qū)動電路(41)，且所述電磁閥驅(qū)動電路(41)通過電磁閥(42)控制水泵(43)的開啟或關(guān)閉動作， 所述智能灌溉控制中心(2)具有本地服務(wù)器(21)、與ZigBee無線路由節(jié)點(5)實現(xiàn)通訊連接的ZigBee協(xié)調(diào)器裝置(22)，所述ZigBee協(xié)調(diào)器裝置(22)具有RF射頻模塊(221)、CC2530單片機(222)、LCD液晶顯示器(223)、MiniUSB轉(zhuǎn)串(224)和按鍵控制裝置(225)，所述MiniUSB轉(zhuǎn)串(224)通過RS232總線與本地服務(wù)器(21)連接， 且所述溫室環(huán)境參數(shù)采集單元(3)中各傳感器所獲得信號均依次通過ZigBee無線路由節(jié)點(5)、ZigBee協(xié)調(diào)器裝置(22)傳輸至本地服務(wù)器(21)中。
2.如權(quán)利要求1所述基于ZigBee協(xié)議的多溫室智能灌溉控制裝置，其特征在于:所述智能灌溉控制中心⑵中的本地服務(wù)器(21)具有GSM通信模塊(23)，所述GSM通信模塊(23)通過GSM /⑶MA網(wǎng)絡(luò)與移動手持終端(6)連接。
3.如權(quán)利要求1所述基于ZigBee協(xié)議的多溫室智能灌溉控制裝置，其特征在于:所述智能灌溉控制中心(2)中的本地服務(wù)器(21)通過Internet網(wǎng)絡(luò)與多個遠程PC主機(7)連接。
4.如權(quán)利要求1所述基于ZigBee協(xié)議的多溫室智能灌溉控制裝置，其特征在于:所述RF射頻模塊(221)通過該CC2591射頻擴展裝置連接CC2530單片機(222)。
【文檔編號】G05B19/418GK203455705SQ201320586489
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】李書琴, 徐楊, 陳保站, 范興科, 蔚繼承 申請人:西北農(nóng)林科技大學(xué)