基于ZigBee技術的農業(yè)大棚溫濕度監(jiān)控裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及無線通訊技術領域，特別涉及一種基于ZigBee技術的農業(yè)大棚溫濕度監(jiān)控裝置。
【背景技術】
[0002]農業(yè)大棚種植在現(xiàn)代化種植中發(fā)揮了重要作用，在農業(yè)蔬菜瓜果種植中占據(jù)很大比例。大棚種植能夠使農作物提前栽種或延后結果，達到穩(wěn)產和增產作用。大棚能夠提供蔬菜生長所需要的合適的溫度和濕度，同時能夠調節(jié)蔬菜瓜果上市的季節(jié)，增加種植戶的生產和經濟效益。如果大棚通風不好或濕度過低，往往會造成農作物病蟲害發(fā)生，同時影響農作物生長。研究表明，大棚內部的溫濕度對植物的生長有很大的影響。夏天大棚里的溫度超過40攝氏度時，農作物生長會減慢。即使是對溫濕度適應性較強的番茄，當環(huán)境溫度超過35攝氏度時植株的生長也會受到一定程度的抑制。目前我國大部分的大棚的溫濕度監(jiān)測和調控主要采用人工管理，浪費大量的人力的同時監(jiān)控誤差也比較大，影響農作物的生長。

【發(fā)明內容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本實用新型的目的在于提出一種基于ZigBee技術的農業(yè)大棚溫濕度監(jiān)控裝置，能夠通過計算機對農業(yè)大棚進行遠程實時溫濕度監(jiān)控，提高生產效率、降低生產成本，具有測量準確、功耗低、成本低、結構簡單、安全可靠的特點。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是:
[0005]基于ZigBee技術的農業(yè)大棚溫濕度監(jiān)控裝置，包括上位機和下位機，所述下位機由數(shù)據(jù)采集端和數(shù)據(jù)發(fā)送端組成，下位機數(shù)據(jù)采集端與下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端通過無線連接方式進行通訊，下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端之間通過RS485串行總線組成通信網(wǎng)絡，下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端與上位機通過RS485串行總線相連接并進行通訊。
[0006]所述上位機采用PC機作為控制終端。
[0007]所述下位機的數(shù)量為1-4個，分別設置在大棚內不同位置。
[0008]所述下位機數(shù)據(jù)采集端包括射頻發(fā)射器、溫濕度傳感器、微控制器及天線，射頻發(fā)射器和溫濕度傳感器均與微控制器電連接，天線連接在射頻發(fā)射器上。
[0009]所述下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端包括微處理器、ZigBee無線模塊及電源，ZigBee無線模塊通過UART接口與微處理器連接進行通訊，微處理器、ZigBee無線模塊由電源供電。
[0010]由于本實用新型采用Zigbee無線通訊技術及計算機對農業(yè)大棚進行溫濕度監(jiān)控管理，能夠通過無線電磁波信號識別目標并讀寫數(shù)據(jù)，無需在數(shù)據(jù)終端和監(jiān)控中心之間建立機械聯(lián)系，應用受限性小;能夠通過計算機對農業(yè)大棚進行遠程實時溫濕度監(jiān)控，從而提高生產效率、降低生產成本，無需人工對大棚內溫濕度進行測量，自動化程度高，測量數(shù)據(jù)更加精確，具有功耗低、成本低、結構簡單、安全可靠的特點。
【附圖說明】
[0011 ]圖1為本實用新型的原理框圖。
[0012]圖2為微控制器MSP430F2012與射頻發(fā)射器CC2520部分引腳連接圖。
[0013]圖3為射頻接收器CC2430與射頻前端CC2591部分引腳連接圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0015]參見圖1，基于ZigBee技術的農業(yè)大棚溫濕度監(jiān)控裝置，包括上位機和下位機，所述下位機由數(shù)據(jù)采集端和數(shù)據(jù)發(fā)送端組成，下位機數(shù)據(jù)采集端與下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端通過無線連接方式進行通訊，下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端之間通過RS485串行總線組成通信網(wǎng)絡，下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端與上位機通過RS485串行總線相連接并進行通訊。
[0016]所述上位機采用PC機作為控制終端。上位機主要負責各個大棚的溫濕度數(shù)據(jù)的顯示和設置大棚的溫濕度的控制范圍。當檢測到大棚溫濕度不在設定的范圍后發(fā)送命令請求下位機進行溫濕度調節(jié)。
[0017]所述下位機的數(shù)量為1-4個，分別設置在大棚內不同位置。下位機主要負責實時讀取溫濕度傳感器數(shù)據(jù)，通過ZigBee無線通信發(fā)送給上位機，同時等待接收上位機的控制命令。
[0018]所述下位機數(shù)據(jù)采集端包括射頻發(fā)射器、溫濕度傳感器、微控制器及天線，射頻發(fā)射器和溫濕度傳感器均與微控制器電連接，天線連接在射頻發(fā)射器上。
[0019]所述射頻發(fā)射器采用0:2520。0:2520是1'1公司推出2.46取免授權151頻帶專用的第2代ZigBee/IEEE 802.15.4無線射頻收發(fā)器，具有非常高的穩(wěn)定性，應用范圍包括工業(yè)監(jiān)視與控制、家庭與大樓自動化、機頂盒、遙控和無線傳感器網(wǎng)絡。
[0020]所述微控制器采用MSP430F2012JSP430F2012是TI公司出品的低功耗16位單片機，在休眠狀態(tài)下，僅有500nA的功耗，并且保持I/O 口狀態(tài)和RAM中的內容。從休眠狀態(tài)中恢復僅需lus，運行速度可達到10MHz。
[0021]參見圖2，]\0343(^2012的引腳0511、50^、500、501、父爪和父01]1'分別與0:2520的引腳CSn、SCLK、S1、SO、VERG_EN 和 RESETn 弓丨腳連接。
[0022]所述溫濕度傳感器采用DHTll數(shù)字溫濕度傳感器。DHTll數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。該產品具有超快響應、抗干擾能力強、性價比尚等優(yōu)點。
[0023]DHTll的VDD引腳接3-5V直流電源，Dout引腳與MSP430F2012的I/O接口相連接，NC弓丨腳懸空，GND接地。
[0024]所述下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端包括微處理器、ZigBee無線模塊及電源，ZigBee無線模塊通過UART接口與微處理器連接進行通訊，將接收到的數(shù)據(jù)采集端的相關信息發(fā)送給微處理器，微處理器再將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，微處理器、ZigBee無線模塊由電源供電。下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端是連接下位機數(shù)據(jù)采集端和上位機的橋梁，主要功能包括:接收下位機數(shù)據(jù)采集端發(fā)來的數(shù)據(jù)信息、分析處理接收到的數(shù)據(jù)信息、把數(shù)據(jù)上傳給上位機。
[0025]所述下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端的微處理器采用三星公司ARM920T內核芯片S3C2440A作為核心處理器。S3C2440A是一款應用于手持移動通訊設備的16/32-bit RISC微處理器，具有非常強大的處理能力，具有多種低功耗模式，支持SD/MMC存儲卡，提供豐富的外設接口，非常適合成本和功耗敏感的應用。
[0026]所述Zigbee無線模塊的實現(xiàn)選取的TI公司最新出品的CC2430芯片，CC2430的工作頻率是2.4GHz，是我國ZigBee免費通用頻段，不需要申請和審批。輸出功率最高可以達到
4.5dBm，接收靈敏度和抗干擾能力強大;工作電壓范圍大，有四種供電模式，低功耗，節(jié)能性好。
[0027]考慮到實際使用環(huán)境中大棚眾多，情況復雜，單獨使用CC2430在數(shù)據(jù)傳輸距離較遠時難以勝任，為了增強發(fā)射功率，提高無線覆蓋范圍，我們在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無線覆蓋距離增大到I公里。
[0028]參見圖3，CC2591 的引腳 RF_P、RXTX、RF_N 分別與 CC2430 的弓丨腳 RF_P、TXRX_SWITCH、RF_N連接;CC2591的引腳PAEN和EN與CC2430的引腳RREG_0UT相連接。
[0029]本實用新型的工作原理是:
[0030]下位機數(shù)據(jù)采集端的溫濕度傳感器檢測大棚某個區(qū)域實時的溫濕度并發(fā)送給下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端；下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端將采集到的數(shù)據(jù)經過微處理器處理后，由微處理器再將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，上位機接收到數(shù)據(jù)后，根據(jù)實際情況的需求對大棚中的溫濕度進行人工或自動調節(jié)，以控制大棚中的溫濕度在農作物適合生長的范圍內，達到增產增收的目的。
【主權項】
1.基于ZigBee技術的農業(yè)大棚溫濕度監(jiān)控裝置，包括上位機和下位機，其特征在于，所述下位機由數(shù)據(jù)采集端和數(shù)據(jù)發(fā)送端組成，下位機數(shù)據(jù)采集端與下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端通過無線連接方式進行通訊，下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端之間通過RS485串行總線組成通信網(wǎng)絡，下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端與上位機通過RS485串行總線相連接并進行通訊。2.根據(jù)權利要求1所述的基于ZigBee技術的農業(yè)大棚溫濕度監(jiān)控裝置，其特征在于，所述上位機采用PC機作為控制終端。3.根據(jù)權利要求1所述的基于ZigBee技術的農業(yè)大棚溫濕度監(jiān)控裝置，其特征在于，所述下位機的數(shù)量為1-4個，分別設置在大棚內不同位置。4.根據(jù)權利要求1或3所述的基于ZigBee技術的農業(yè)大棚溫濕度監(jiān)控裝置，其特征在于，所述下位機數(shù)據(jù)采集端包括射頻發(fā)射器、溫濕度傳感器、微控制器及天線，射頻發(fā)射器和溫濕度傳感器均與微控制器電連接，天線連接在射頻發(fā)射器上。5.根據(jù)權利要求1或3所述的基于ZigBee技術的農業(yè)大棚溫濕度監(jiān)控裝置，其特征在于，所述下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端包括微處理器、ZigBee無線模塊及電源，ZigBee無線模塊通過UART接口與微處理器連接進行通訊，微處理器、ZigBee無線模塊由電源供電。
【專利摘要】基于ZigBee技術的農業(yè)大棚溫濕度監(jiān)控裝置，包括上位機和下位機，所述下位機由數(shù)據(jù)采集端和數(shù)據(jù)發(fā)送端組成，下位機數(shù)據(jù)采集端與下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端通過無線連接方式進行通訊，下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端之間通過RS485串行總線組成通信網(wǎng)絡，下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端與上位機通過RS485串行總線相連接并進行通訊，下位機數(shù)據(jù)采集端的溫濕度傳感器檢測大棚某個區(qū)域實時的溫濕度并發(fā)送給下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端；下位機數(shù)據(jù)發(fā)送端將采集到的數(shù)據(jù)經過微處理器處理后，由微處理器將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，上位機接收數(shù)據(jù)并對大棚中的溫濕度進行人工或自動調節(jié)，以控制大棚中的溫濕度在農作物適合生長的范圍內，達到增產增收的目的，具有測量準確、功耗低、成本低、結構簡單、安全可靠的特點。
【IPC分類】G08C17/02
【公開號】CN205177138
【申請?zhí)枴緾N201520945330
【發(fā)明人】姚斌, 張楠
【申請人】陜西科技大學
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年11月24日