專利名稱：基于ZigBee的溫室環(huán)境無線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種基于ZigBee的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，屬于無線通信領(lǐng)域及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
溫室種植作為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的重要手段，應(yīng)用日益廣泛。溫室農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)境調(diào)控，該技術(shù)的最終目標(biāo)是提高溫室環(huán)境參數(shù)控制精度。為了達(dá)到檢測溫室環(huán)境參數(shù)的目的，溫室中布置了大量電子檢測裝置，由此造成溫室內(nèi)線纜密布。這種檢測手段在提高溫室投資成本的同時，也增加了安裝維護(hù)的難度。現(xiàn)有溫室監(jiān)測系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸方式方面，溫室現(xiàn)場主要是通過各種較成熟的エ業(yè)控制總線進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸，如CAN總線、RS-485總線等；在控制主體方面，溫室監(jiān)測系 統(tǒng)主要是以單片機(jī)及各類エ控機(jī)為算法計算主體，單片機(jī)負(fù)責(zé)下層數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換，エ控機(jī)完成算法計算和組態(tài)等主要任務(wù)。但由于溫室內(nèi)一般處于高溫、高濕度狀態(tài)，若采用有線方式，則放置在溫室的線材容易損壞，而且線材的用量根據(jù)溫室的大小而定，若溫室較大，則線材的用量較大，成本較大，不利于系統(tǒng)的推廣，而且不易于維護(hù)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種低成本，且易于維護(hù)的溫室監(jiān)測系統(tǒng)。為了達(dá)到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是提供了一種基于ZigBee的溫室環(huán)境無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括分布在溫室內(nèi)用于采集數(shù)據(jù)的傳感器系統(tǒng)以及位于遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心，傳感器系統(tǒng)連接控制單元，控制單元連接ZigBee無線模塊，ZigBee無線模塊與ZigBee協(xié)調(diào)器模塊之間通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)通訊，ZigBee協(xié)調(diào)器模塊連接數(shù)據(jù)中心。優(yōu)選地,所述ZigBee無線模塊有至少兩個,所有ZigBee無線模塊通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)與中繼節(jié)點路由器之間通訊，中繼節(jié)點路由器通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)與所述ZigBee協(xié)調(diào)器模塊ZigBee協(xié)調(diào)器模塊通訊。優(yōu)選地，所述控制單元采用單片機(jī)。優(yōu)選地，所述控制単元與所述ZigBee無線模塊之間通過RS232接ロ相連。優(yōu)選地，所述傳感器系統(tǒng)包括溫度傳感器、濕度傳感器及光照傳感器。ZigBee是ー種新興的短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要用于近距離無線連接。ZigBee技術(shù)具有以下幾個特點低速率、低功耗、低成本、短時延、免許可無線通信頻段。由于ZigBee的這些特點，將其引入溫室檢測系統(tǒng)中可以很大程度的解決溫室無線測控的現(xiàn)有難題。本實用新型以嵌入式微處理器作為核心器件，并運(yùn)用ZigBee無線通信技木，實現(xiàn)對室溫、濕度、光照度等溫室監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，測得數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。本實用新型可實時收發(fā)溫室環(huán)境數(shù)據(jù)，使得相關(guān)人員能在第一時間掌握溫室環(huán)境狀況；采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的透明傳輸方式，極大地簡化了通信協(xié)議，且功耗低，安裝便捷；成本較低，且易于維護(hù)。

圖I為本實用新型提供的一種基于ZigBee的溫室環(huán)境無線監(jiān)測系統(tǒng)的框圖。
具體實施方式
為使本實用新型更明顯易懂，茲以一優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。如圖I所示，為本實用新型提供的一種基于ZigBee的溫室環(huán)境無線監(jiān)測系統(tǒng)，包括分布在溫室內(nèi)用于采集數(shù)據(jù)的傳感器系統(tǒng)以及位于遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心，傳感器系統(tǒng)連接控制單元，控制單元通過RS232接ロ連接ZigBee無線模塊，多個ZigBee無線模塊通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)與中繼節(jié)點路由器之間通訊，中繼節(jié)點路由器通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)與ZigBee協(xié)調(diào)器模塊之間通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)通訊，ZigBee協(xié)調(diào)器模塊連接數(shù)據(jù)中心。 傳感器系統(tǒng)采用了惠邦公司生產(chǎn)的LT系統(tǒng)傳感器，如溫度傳感器、濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器等。它們采用了先進(jìn)的機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路模塊技術(shù)開發(fā)變送器，用于實現(xiàn)對溫室環(huán)境參數(shù)的測量。將各個傳感器與電源連接后，即可輸出0-5V的模擬電壓信號，每一路電壓信號分別與溫度、濕度和光照強(qiáng)度成良好的線性對應(yīng)關(guān)系。它的特點是1、精度高，量程寬，輸入線電阻高，穩(wěn)定性好；2、體積小，安裝方便；3、線性度好，傳輸距離長，抗干擾能力強(qiáng)。控制單元采用了宏晶公司生產(chǎn)的STC12C5A60S2型號的單片機(jī)，該單片機(jī)指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換，針對電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場合。該單片機(jī)中包含中央處理器(CPU)、程序存儲器(Flash)、數(shù)據(jù)存儲器(SRAM)、定時/計數(shù)器、UART串ロ、串ロ 2、I/O接ロ、PCA、看門狗及片內(nèi)R/C振蕩器和外部晶體振蕩電路等模塊。將各傳感器的輸出引腳接入MCU的ADC模塊的各輸入引腳，再啟動AD轉(zhuǎn)換，即可將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，實現(xiàn)溫室環(huán)境數(shù)據(jù)的采集。根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換的參數(shù)以及傳感器所測數(shù)據(jù)與模擬電壓的線性關(guān)系可以由采集到的數(shù)字信號推算出原本的溫室環(huán)境數(shù)據(jù)(溫度、濕度、光照強(qiáng)度等)。數(shù)據(jù)的存儲和處理均可在單片機(jī)MCU中完成。STC12C5A60S2單片機(jī)的MCU有2通道的UART接ロ，其中一個通道轉(zhuǎn)換成RS232接ロ可與支持串ロ通信的ZigBee模塊相連接。數(shù)據(jù)的采集和處理完成后，ZigBee終端節(jié)點模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給ZigBee協(xié)調(diào)器模塊。本實用新型的無線收發(fā)部分采用了 Digi公司生產(chǎn)的XBee/XBee Pro模塊,實現(xiàn)現(xiàn)場采集與遠(yuǎn)程交互終端之間的通信功能，XBee為2. 4GHz無線通信接ロ，具有基于Mesh網(wǎng)的固件，支持ZigBee協(xié)議棧。模塊功耗僅為3. lmW(+5dBm)，傳輸距離可達(dá)120m。本實例新型中的現(xiàn)場采集節(jié)點采用將XBee模塊與STC12C5A60S2單片機(jī)MCU通過串ロ線相連接，通過XCTU軟件對終端節(jié)點XBee模塊進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、校驗位、停止位，并將協(xié)調(diào)器的MAC地址設(shè)置為終端節(jié)點發(fā)送信息的目的地址，這樣數(shù)據(jù)以透明方式發(fā)送到協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器與PC通過串ロ線相連接組成遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。在遠(yuǎn)程監(jiān)控中心上建立超級終端后，即可讀取收到的測試信息。由此便實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無線遠(yuǎn)程傳輸。
權(quán)利要求1.一種基于ZigBee的溫室環(huán)境無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括分布在溫室內(nèi)用于采集數(shù)據(jù)的傳感器系統(tǒng)以及位于遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心，傳感器系統(tǒng)連接控制單元，控制單元連接ZigBee無線模塊，ZigBee無線模塊與ZigBee協(xié)調(diào)器模塊之間通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)通訊，ZigBee協(xié)調(diào)器模塊連接數(shù)據(jù)中心。
2.如權(quán)利要求I所述的一種基于ZigBee的溫室環(huán)境無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述ZigBee無線模塊有至少兩個，所有ZigBee無線模塊通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)與中繼節(jié)點路由器之間通訊，中繼節(jié)點路由器通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)與所述ZigBee協(xié)調(diào)器模塊ZigBee協(xié)調(diào)器模塊通訊。
3.如權(quán)利要求I所述的一種基于ZigBee的溫 室環(huán)境無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元采用單片機(jī)。
4.如權(quán)利要求I所述的一種基于ZigBee的溫室環(huán)境無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元與所述ZigBee無線模塊之間通過RS232接口相連。
5.如權(quán)利要求I所述的一種基于ZigBee的溫室環(huán)境無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器系統(tǒng)包括溫度傳感器、濕度傳感器及光照傳感器。
專利摘要本實用新型提供了一種基于ZigBee的溫室環(huán)境無線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括分布在溫室內(nèi)用于采集數(shù)據(jù)的傳感器系統(tǒng)以及位于遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心，傳感器系統(tǒng)連接控制單元，控制單元連接ZigBee無線模塊，ZigBee無線模塊與ZigBee協(xié)調(diào)器模塊之間通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)通訊，ZigBee協(xié)調(diào)器模塊連接數(shù)據(jù)中心。本實用新型可實時收發(fā)溫室環(huán)境數(shù)據(jù)，使得相關(guān)人員能在第一時間掌握溫室環(huán)境狀況；采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的透明傳輸方式，極大地簡化了通信協(xié)議，且功耗低，安裝便捷；成本較低，且易于維護(hù)。
文檔編號G08C17/02GK202522264SQ201220130988

公開日2012年11月7日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者仇潤鶴, 孫天嬌, 王加麗 申請人:東華大學(xué)