设计一个以Zigbee为基础的农用环境信息监测系统

引 言

我国人口占世界总人口的22%,种植面积仅占世界耕地的7%,这一事实意味着需要发展现代农业[1]。 在传统农业生产中,作物环境数据主要通过人工收集或大布线从传感器获得,然后通过人工收集或大布线将数据传送给计算机。 这种做法不仅浪费大量人力资源,而且代价高昂。 针对上述问题,提议建立一个以Zigbee技术为基础的作物监测系统,以实时捕捉作物生长,根据获得的数据控制控制控制设备,并维持作物的最佳生长环境。

1 系统方案设计

1. 系统结构的设计

图1显示了农业环境信息监测系统的地形图:来自该系统每个监测区域的传感器通过自组装网络将收集的数据传送到路由节点,然后通过路线连接到坐标节点;Zigbee网络通过序列通信将数据信息传送到嵌入的监测终端以及PC,以便获得的环境信息用于决策。

图1显示了系统架构框架。

设计Zigbee网络,1.2系统

整个齐格贝网络是围绕树顶结构建造的,协调者作为母节点,终端传感器节点作为叶节,路由器作为网络中继。 当监测区需要扩大时,可以实施增加网络接入的技术。

数据收集层由数据收集层、数据传输层和管理[2]组成。数据收集层由包含各种传感器的大量终端组成;数据传输层通过Zigbee自组网络连接将数据收集层收集的数据传送到网络中;管理层分析所收集数据的后天化包括数据收集层、数据传输层和管理[2]。数据收集层由包含各种传感器的大量终端组成;数据传输层利用Zigbee自组网络连接将数据收集层收集的数据传送到网络中;管理层分析所收集的数据。

2 系统硬件设计

1.01 Zigbee芯片

该系统使用的Zigbee无线电频率收发机芯片是TI的CC2530.CC2530系统,其多种运作模式使其非常适合超低容量需求[3]。 此外,TTI向用户提供免费的Z-Stack Zigbee平台,以构建快速齐格贝应用程序解决方案。

二.2 节点硬件设计

节点上的硬件主要包括动力电路、序列电路、TFT接口电路、钥匙电路、调试接口电路和无线电频率输送电路。图2描述了节点的硬件结构。

二.二.1 电路设计

该电路与外部5V直接电源连接,通过电压转换芯片AMS117.3V系统的工作电压将输入的5V电压转换为3,图3描述了电力部门的结构。

2.2.2 电路设计中的连续通信

这个系统选择USART0作为连续通信界面。使用PL203核心的数据交换线路的目的是在序列界面和计算机之间交换数据。图4描述了转换电路概念。

调试接口电路 二 二 三

在调试模式下,调试接口分别使用 I/Opase P2 和 P2.2 调试数据和调试计时器。图5显示了调试接口的示意图图。

图5:调试接口示意图

TFT 接口电路 2. 2. 4

Zigbee网络使用TFT屏幕界面电路驱动TFT屏幕显示获得的环境数据和网络连接,每个界面的相应芯片见表2。

2.3 传感器选择

AEIMS系统审查的主要环境课题包括空气温度湿度、土壤湿度、气体浓度、光强度等等,利用Zigbee自组装网络特征,将传感器安装在船上,然后将节点定位在环境监测区,可以监测区域环境。

2.4 内嵌监测终端楼的设计

该系统使用STM32F103RCT6最低系统作为终端监测和控制平台,其职责是分析和处理获得的数据,并与个人计算机端的信息进行互动,将决策指令从个人计算机端转移到控制终端监测控制平台,然后通过终端监测控制平台操作环境控制装置。

综合监测终端电路包括晶状振动电路、双数字化电路、USB接口电路和外围电路,包括断开按钮、TFT接口电路等等。

3 系统软件设计

这一系统软件设计的三个方面是齐格贝协议应用设计、内嵌的监测终端控制程序设计以及计算机更新程序设计。

Zig Bee协议应用主要用于终端传感器节点、路由节点和协调节点之间的数据传输。

嵌入式监测终端控制软件生成了由主接收器协调节点传输的数据,分析和处理数据,监管监管环境参数设备,并向计算机端提供分析过的数据。

计算机上层定位程序设计主要实时向计算机端显示所提供的数据,但也通过计算机端向嵌入式监测终端传送指示,从而管理控制设备的运作。

3.01 ZigBee集团网络结构设计方案

Zig Bee网络的顶层结构主要由恒星、树木和网格组成[4]。

图6显示了三个网络补充结构。

图6:三个不同的网络地形图

Zig Bee网络是利用这个结构中的树型网络顶端结构建立的。 Z-Stack 的网络顶端结构定义如下:

#define NWK_MODE_TREE

3. 设计Zigbee议定书应用应用物

Z-Stack Bar 是协议与用户之间的界面。 IEE 802. Fifteen。 开发了物理层和中访问层的技术标准; ZigBee联盟建立了网络层、应用支持亚层以及应用层技术规格[5]。 将每个层定义的协议设置成一个函数形式,为用户提供一个应用层,从而直接援引该功能允许无线通信指定Stack Bar作为协议与用户之间的界面。 IEE 802. Fifteen。 开发了物理层和中访问层的技术标准; ZigBee联盟建立了网络层、应用支持亚层以及应用层技术规格[5]。 将每个层定义的协议设置成一个函数形式,以功能的形式实现这些协议,并为用户提供一个应用层,从而直接援引该功能允许无线通信。

在Z-Stack, ZigBee 应用程序可以作为任务事件进行。系统任务和应用任务事件根据时间表旋转。节点对不同事件执行不同的事件处理程序,完成在网络中发送数据的任务。

3.3 内嵌监测终端的设计

嵌入式监测终端利用连环港口连接来分析和处理从协调者收到的数据。 图8说明了嵌入式监测终端的运行框架。

设计计算机高级助理人员

在2012年视觉工作室环境中创建了计算机上传程序,使用编程语言C#。 通过调用组件、编写适当的通信协议和进行数据分析处理阶段,与PC端线数据的综合终端节点与PC端线数据

互动功能显示图9所示的操作界面。

4 系统运行结果

图10显示了该系统的实际运行情况,该系统的运行结果显示,传感器节点的范围可以实时收集并汇集到协调节点,数据不会丢失,传输距离能够有效地覆盖监测区域。

5 结 语

该系统主要用于监测温度湿度、光强度、气体浓度、农业环境中的土壤湿度、通过形成Zigbee无线地区网络进行数据传输以及节点管理,在数据分析和处理后,相应的作物生长环境可以通过控制相关监管设备进行管理。

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