一種農田數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及環(huán)境監(jiān)測領域與組網(wǎng)通信領域，具體為多種農田數(shù)據(jù)的采集與遠程傳輸。
【背景技術】
[0002]農田由于其廣布的特點一般對自動化監(jiān)測的要求較高，而傳統(tǒng)的農田監(jiān)測采集智能化水平較低，采用3G網(wǎng)絡或者有線遠程傳輸容易受限地理環(huán)境，造價也過于昂貴，上位機一般采用發(fā)展成熟的PC，體積較大，不便于攜帶，且工程由于制式的原因一般后續(xù)擴展不便。
【實用新型內容】
[0003]為了解決現(xiàn)有技術上的問題，本實用新型提供了一種基于Zigbee網(wǎng)絡和北斗的農田數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)，通過將自由組網(wǎng)的Zigbee近距離傳輸網(wǎng)絡與北斗遠程短報文通信相結合，將數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)绞褂没贏RM的顯示終端上，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)顯示，Zigbee組網(wǎng)靈活，易于工程擴展，北斗通信不受限于地理環(huán)境因素，可在偏遠地區(qū)廣布，終端采用ARM處理器，便于攜帶，且以上造價相對也都較為低廉。
[0004]為了解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0005]基于Zigbee網(wǎng)絡和北斗的農田數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)包括用以采集農田數(shù)據(jù)傳感器模塊，Zigbee模塊，北斗模塊，ARM終端監(jiān)測模塊。Zigbee模塊包括Zigbee終端節(jié)點，Zigbee協(xié)調器數(shù)據(jù)處理子模塊，Zigbee終端節(jié)點接收來自傳感器的數(shù)據(jù)，將其傳入Zigbee協(xié)調器數(shù)據(jù)處理子模塊，協(xié)調器處理子模塊將接收數(shù)據(jù)壓縮打包添加北斗通信協(xié)議。
[0006]北斗模塊包括北斗指揮機，北斗用戶機，北斗用戶機接收來自Zigbee模塊的數(shù)據(jù)并發(fā)送到北斗指揮機。
[0007]ARM終端監(jiān)測模塊將采集到的數(shù)據(jù)去掉北斗頭協(xié)議后解壓縮，并在終端上顯示。
[0008]所述傳感器模塊與Zigbee終端節(jié)點通過有線連接，Zigbee終端節(jié)點與Zigbee協(xié)調器數(shù)據(jù)處理子模塊組成星型網(wǎng)絡，Zigbee協(xié)調器數(shù)據(jù)處理子模塊與北斗用戶機通過UART連接，北斗指揮機與ARM終端監(jiān)測模塊通過UART連接。
[0009]作為本實用新型的優(yōu)選是，所述傳感器模塊包括空氣溫度傳感器，風速傳感器，水位傳感器，水溫傳感器，土壤溫度傳感器，土壤濕度傳感器，土壤酸堿度傳感器。
[0010]作為本實用新型的優(yōu)選是，所述空氣濕度傳感器為HSC-HMP50U空氣濕度傳感器，空氣溫度傳感器為43347空氣溫度傳感器，風速傳感器為LVFSC-12風速傳感器，水位傳感器為LC-SWl水位傳感器，水溫傳感器為PC210-8水溫傳感器，土壤溫度傳感器為LVDWZ-31土壤溫度傳感器，土壤濕度傳感器為WSD-100 土壤濕度傳感器，土壤酸堿度傳感器為JASPS2111 土壤酸堿度傳感器。作為本實用新型的優(yōu)選是，所述終端節(jié)點包括3個，分別與土壤，水，空氣數(shù)據(jù)監(jiān)測傳感器連接。
[0011]作為本實用新型的優(yōu)選是，所述Zigbee模塊所用芯片皆采用TI公司的CC2530芯片。
[0012]作為本實用新型的優(yōu)選是，所述的北斗模塊使用江蘇指南針導航通信技術有限公司的追星者CDT-442。
[0013]作為本實用新型的優(yōu)選是，所述的ARM處理器采用三星公司的S3C2440，附帶7寸的電容觸摸屏顯示。
【附圖說明】
[0014]圖1是本基于Zigbee網(wǎng)絡和北斗的農田數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
[0015]圖2是Zigbee終端節(jié)點的硬件圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本實用新型的技術方案做進一步的詳細說明:
[0017]如圖1所示，本實用新型公開了一種基于Zigbee網(wǎng)絡和北斗的農田數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)，包括傳感器模塊，Zigbee模塊，北斗模塊，ARM終端監(jiān)測模塊。Zigbee模塊包括Zigbee終端節(jié)點，Zigbee協(xié)調器數(shù)據(jù)處理子模塊，北斗模塊包括北斗用戶機，北斗指揮機。傳感器模塊采集數(shù)據(jù)并通過模數(shù)轉換后發(fā)送到Zigbee終端節(jié)點，終端節(jié)點通過Zigbee無線網(wǎng)絡再將數(shù)據(jù)發(fā)送到Zigbee協(xié)調器數(shù)據(jù)處理子模塊，Zigbee協(xié)調器數(shù)據(jù)處理子模塊對數(shù)據(jù)進行預處理后，再通過算法壓縮打包，最后添加北斗頭協(xié)議后通過UART發(fā)送到北斗用戶機，北斗用戶機經(jīng)北斗短報文通信將數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)奖倍分笓]機，北斗指揮機最后將數(shù)據(jù)通過UART傳給ARM處理器終端，ARM處理器最后對數(shù)據(jù)進行去頭協(xié)議，解壓縮后，將其在ARM處理器上的顯示界面上顯示。采集模塊與Zigbee終端節(jié)點通過UART連接，Zigbee終端節(jié)點與Zigbee協(xié)調器數(shù)據(jù)處理子模塊組成星型網(wǎng)絡，Zigbee協(xié)調器數(shù)據(jù)處理子模塊與北斗用戶機通過UART連接，北斗指揮機與ARM終端監(jiān)測模塊通過UART連接。
[0018]空氣濕度傳感器為HSC-HMP50U空氣濕度傳感器，空氣溫度傳感器為43347空氣溫度傳感器，風速傳感器為LVFSC-12風速傳感器，水位傳感器為LC-SWl水位傳感器，水溫傳感器為PC210-8水溫傳感器，土壤溫度傳感器為LVDWZ-31 土壤溫度傳感器，土壤濕度傳感器為WSD-100 土壤濕度傳感器，土壤酸堿度傳感器為JASPS2111 土壤酸堿度傳感器。這些傳感器具備適應土壤，空氣和水環(huán)境的特征，耐腐蝕，精度準確性高。
[0019]Zigbee模塊均采用TI公司的CC2530芯片，支持多種串行通信協(xié)議的強大UART，具備極高的接收靈敏度和抗干擾性能，配合TI公司的ZSTACK協(xié)議棧，為本系統(tǒng)提供了一個很好的近距離無線通信解決方案，由于北斗短報文單次通信最大量只有78.5B，所以Zigbee協(xié)調器內部程序采用自編的BWT算法、改進型RLE算法和靜態(tài)Huffman算法結合對數(shù)據(jù)進行壓縮，并添加北斗頭協(xié)議，方便北斗模塊更高效的傳輸。北斗模塊使用江蘇指南針導航通信技術有限公司的追星者CDT-442，其中I個指揮機下轄可達99的用戶機，且支持單播，組播，通播功能，數(shù)據(jù)采集模塊和Zigbee模塊可由此在不同的農田散布達99個，且由一個指揮機進行數(shù)據(jù)接收顯示。ARM處理器模塊采用三星公司的S3C2440，附帶7寸的電容觸摸屏顯示，處理器采用嵌入式Iinux操作系統(tǒng)，界面采用QT開發(fā)，支持MYSQL數(shù)據(jù)庫，可對采集到的數(shù)據(jù)進行儲存與查詢。
[0020]如圖2所示，Zigbee終端節(jié)點負擔著與傳感器設備連接，接收傳感器的模擬信號并把其轉換為數(shù)字信號和發(fā)射數(shù)據(jù)信號至Zigbee協(xié)調節(jié)點的任務。為了完成數(shù)模轉換的任務(部分傳感器輸出AD信號，可直接接入1\0 口或UART 口，由于過于簡單這里不作附圖解釋)，使用了 AD7810芯片，為該芯片接的電壓與CC2530同為3.3V，VREF也接上3.3V電壓，則其最大轉換電壓也為3.3V，D0UT腳為完成模數(shù)轉換后的串行數(shù)據(jù)輸出口，SCLK腳為輸入時鐘腳，VIN+和VIN-為傳感器接線口，上述傳感器輸出電流一般為4至25ma的電流，所以傳感器接入時需接上一個150歐姆左右的電阻。由于一個節(jié)點需接三個傳感器，所以使用了一個74LS151芯片來進行選擇性定時每5秒鐘輪轉選擇一個采集數(shù)據(jù)來源選通，由于本電路只需要3選1，所以接口 C拉低，默認高四位輸入不接通，若工程有監(jiān)測種類擴展需要，可做適時更改。需要注意的是AD7810的腳CONVERT為轉換啟動輸入信號，配合74LS151的輪轉選通功能，可啟動自動低功耗模式開啟間斷休眠來實現(xiàn)節(jié)能。另外CC2530使用16M和32M晶振模式，其中16M晶振除自身使用外還可供給AD7810輸入時鐘使用，32M用于自身向協(xié)調器發(fā)射RF信號時使用。
[0021]以上實施例僅為說明本實用新型的技術思想，不能為此限定本實用新型的保護范圍，凡是按照本實用新型提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本實用新型保護范圍之內。
【主權項】
1.一種農田數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括:用于采集農田數(shù)據(jù)的傳感器模塊，北斗模塊，Zigbee模塊，ARM終端監(jiān)測模塊；Zigbee模塊包括Zigbee終端節(jié)點、Zigbee協(xié)調器數(shù)據(jù)處理子模塊，北斗模塊包括北斗指揮機，北斗用戶機，其中， Zigbee終端節(jié)點接收來自傳感器模塊的數(shù)據(jù)，將其傳入Zigbee協(xié)調器數(shù)據(jù)處理子模塊，Zigbee協(xié)調器處理子模塊將接收數(shù)據(jù)進行壓縮處理后發(fā)送至北斗用戶機； 北斗用戶機將接收的數(shù)據(jù)發(fā)送到北斗指揮機，北斗指揮機接收數(shù)據(jù)并解壓縮后發(fā)送至ARM終端監(jiān)測模塊。2.根據(jù)權利要求1所述的一種農田數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述Zigbee協(xié)調器數(shù)據(jù)處理子模塊與Zigbee終端節(jié)點通過有線連接。3.根據(jù)權利要求1所述的一種農田數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，Zigbee終端節(jié)點與Zigbee協(xié)調器數(shù)據(jù)處理子模塊組成星型網(wǎng)絡，Zigbee協(xié)調器數(shù)據(jù)處理子模塊與北斗用戶機通過UART連接，北斗指揮機與ARM終端監(jiān)測模塊通過UART連接。4.根據(jù)權利要求1所述的一種農田數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器模塊包括空氣濕度傳感器，空氣溫度傳感器，風速傳感器，水位傳感器，水溫傳感器，土壤溫度傳感器，土壤濕度傳感器，土壤酸堿度傳感器。5.根據(jù)權利要求1或4所述的一種農田數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述Zigbee終端節(jié)點包括3個，依次為第一、第二、第三終端節(jié)點，其中第一終端節(jié)點分別與水位傳感器，水溫傳感器相連接，其中第二終端節(jié)點分別與土壤溫度傳感器，土壤濕度傳感器，土壤酸堿度傳感器，其中第三終端節(jié)點分別與空氣濕度傳感器，空氣溫度傳感器，風速傳感器連接。6.根據(jù)權利要求4所述的一種農田數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣濕度傳感器為HSC-HMP50U空氣濕度傳感器，空氣溫度傳感器為43347空氣溫度傳感器，風速傳感器為LVFSC-12風速傳感器，水位傳感器為LC-SWl水位傳感器，水溫傳感器為PC210-8水溫傳感器，土壤溫度傳感器為LVDWZ-31 土壤溫度傳感器，土壤濕度傳感器為WSD-1OO 土壤濕度傳感器，土壤酸堿度傳感器為JASPS2111 土壤酸堿度傳感器。7.根據(jù)權利要求1所述的一種農田數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述Zigbee模塊所用芯片皆采用TI公司的CC2530芯片。8.根據(jù)權利要求1所述的一種農田數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的北斗模塊使用江蘇指南針導航通信技術有限公司的追星者CDT-442。9.根據(jù)權利要求1所述的一種農田數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的ARM終端監(jiān)測模塊采用三星公司的S3C2440，附帶7寸的電容觸摸屏顯示。
【專利摘要】本實用新型公開了一種農田數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)，包括傳感器模塊，Zigbee模塊，北斗模塊，ARM終端監(jiān)測模塊。Zigbee模塊包括Zigbee終端節(jié)點、Zigbee協(xié)調器數(shù)據(jù)處理子模塊，北斗模塊包括北斗用戶機，北斗指揮機。傳感器模塊通過有線接到各個Zigbee終端節(jié)點的I/O端口，各終端節(jié)點和Zigbee協(xié)調器數(shù)據(jù)處理子模塊組成星型網(wǎng)絡,各Zigbee終端節(jié)點將采集到的數(shù)據(jù)通過星型網(wǎng)絡發(fā)到Zigbee協(xié)調器數(shù)據(jù)處理子模塊，Zigbee協(xié)調器數(shù)據(jù)處理子模塊與北斗用戶機使用UART串口連接，Zigbee協(xié)調器數(shù)據(jù)處理子模塊把接收的數(shù)據(jù)打包并添加北斗協(xié)議，然后將打包好數(shù)據(jù)經(jīng)串口傳到北斗用戶機，北斗用戶機將數(shù)據(jù)遠程傳入北斗指揮機，北斗指揮機則與ARM終端監(jiān)測模塊通過UART相連，將接收到數(shù)據(jù)解壓后在終端界面顯示。
【IPC分類】H04W84/18, G08C17/02
【公開號】CN204667611
【申請?zhí)枴緾N201520250790
【發(fā)明人】陳蘇婷, 盧興森
【申請人】南京途希通訊有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年4月23日