[发明专利]一种基于ZigBee技术的智能土壤墒情监控调节系统

说明书

技术领域

本发明属于基于ZigBee技术的无线传感器网络领域，尤其涉及一种基于ZigBee技术的智能土壤墒情调节监控系统。

背景技术

当今社会，随着信息技术的发展，农业信息化产业崭露头角。各式各样的传感器技术、全球定位系统技术、无线通信网络技术以及互联网技术的应用，为土壤墒情远程监控提供了条件。准确、快速、实时的土壤商情信息采集，是保证农业发展的必要条件。而无线组网技术，为土壤墒情信息采集带来了极大的便利性，并且便于专家进行远程指导与建议。

传统的土壤墒情监控通常采用人工的形式进行。通过取样，对土样进行处理，然后利用大型设备进行分析，这为土壤墒情监控的便利性和实时性提出了严峻的挑战；现有的土壤墒情远程监控系统通常采用GSM/GPRS/WCDMA等形式进行远程监控，故存在着基站建造与维护成本高、协议复杂、组网困难等特点，较难实现准确、高效地监控与调节土壤墒情；这限制了农业信息化产业向智能化方向发展。

ZigBee技术指的是采用IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议，具有低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全的特点，ZigBee模块之间可以通过这种协议进行数据通信，实现数据的无线传输。

发明内容

本发明的目的是为弥补现有产品的不足之处,提出一种基于ZigBee技术的智能土壤墒情监控调节系统，其具备供电方便、远程监控、智能调节、网络简单、覆盖范围广泛的特点。

本发明提出的一种基于ZigBee技术的智能土壤墒情监控调节系统，其特征在于，该系统包括采用ZigBee射频模块和微控制单元（MCU）的多个基于节点模块、协调器模块和执行模块，服务器主机、供电模块以及ZigBee传感器互联网络；多个节点模块通过自组网的方式分别与ZigBee传感器互联网络相连，协调器模块接入端通过主动搜索方式连接到ZigBee传感器互联网络中，协调器模块输出端通过串口形式与服务器主机的输入端相连，服务器主机输出端连接执行模块，供电模块连接到节点模块、协调器模块和执行模块的电源端。上述的一种基于ZigBee技术的智能土壤墒情监控调节系统中，ZigBee节点模块由土壤墒情传感器组、MCU、存储器及ZigBee射频模块构成。其中MCU控制存储及处理传感器组采集到的墒情信号，并通过ZigBee射频模块将处理后的数据发送至协调器模块。

上述的一种基于ZigBee技术的智能土壤墒情监控调节系统中，ZigBee协调器模块包括ZigBee射频模块、MCU，通过ZigBee射频模块将采集到的数据交由MCU进行处理，MCU将处理后的数据上传到服务器主机。

上述的一种基于ZigBee技术的智能土壤墒情监控调节系统中，服务器主机运行一套可以进行监控及调节土壤墒情的上位机软件，同时可以将墒情信息与服务器主机数据库中的预设值数据进行比对，如果当前墒情不满足预设范围，服务器主机将会把对应的执行信息通过协调器模块中的ZigBee射频模块发送到执行器模块中。

上述的一种基于ZigBee技术的智能土壤墒情监控调节系统中，执行器模块包括ZigBee射频模块、MCU、继电器单元、水泵及报警器。ZigBee射频模块负责接收服务器主机发来的执行信号，如果当前含水量较低时，反馈信号内容为通过MCU控制水泵进行浇水动作，如果由于水泵工作不正常导致当前含水量严重不足时，反馈信号内容为通过MCU控制报警器发出警报。

上述的一种基于ZigBee技术的智能土壤墒情监控调节系统中，蓄电池及太阳能电池组合的双电池供电系统中包括两块太阳能电池板，为蓄电池进行充电，便于提高电池的利用率。

本发明通过这种系统，可以实现远程墒情传感器采集到的土壤墒情信息，并在服务器端显示出来，通过与服务器端设定的阈值对比，当土壤湿度低于设定阈值时，自动触发执行器模块为土壤进行灌溉。本发明的主要优点如下：

1、采用太阳能电池及蓄电池供电，利用太阳能电池及时为蓄电池充电，从而为网络的长时间稳定工作提供了保证；

2、采用ZigBee模块进行远程数据传输，具有结构简单、功耗极低、成本极低、管理容易的特点，省去了人工检测中的样品采集、处理、检测等繁琐步骤，大大降低了人力成本；

3、可以实时监控土壤中的墒情状况，在湿度不达标时，自动触发执行模块进行浇水动作，具有智能调节的特点；

4、采用ZigBee技术，使得节点添加难度降低，可以在后期逐步增加网络规模，提高土壤墒情监控调节的覆盖范围。

附图说明