专利名称：基于ZigBee技术的农田监控系统的制作方法农作物的生长受到各方面因素的共同影响。在自然环境中，存在着各种各样影响农作物产量的因素，其中尤以温湿度的对农作物产量的影响最为巨大。所以实现农田信息快速、实时和连续的采集监控对现代农业生产具有重要而深远的意义。传统的农田监控系 统是采用有线的方式实现的，这种时实现方式存在着很多弊端。如造价高昂、设备笨重、监控点少、监控范围小、监控点固定不可移动、布线困难、维护工作量大、监控数据不能长时间大容量存储等。同时，这种系统的抗毁性也比较差，一旦某处线路出现问题可能导致整个系统无法共工作，在很大程度上限制了系统的可靠性。
本发明的目的是提供一种基于ZigBee技术的农田监控系统，以解决现有农田监控系统监测范围小抗毁性差等问题。为实现上述目的，本发明的方案是一种基于ZigBee技术的农田监控系统，包括在农田中分布设置的至少两个用于实时采集农田信息的无线采集节点和一个无线终端节点，各节点构成无线网络；无线采集节点由一个采集ZigBee模块、一个MCU和至少一种传感器构成，传感器输出连接MCU，MCU与采集ZigBee模块通讯连接，传感器采集的农田信息通过MCU传输到采集ZigBee模块，由采集ZigBee模块发送到无线网络中；无线终端节点包括终端ZigBee模块及与之通讯连接的用户终端PC，终端ZigBee模块将从无线网络中接收的农田信息传输到用户终端PC上。所述ZigBee模块与MCU通过串口通讯连接。所述终端ZigBee模块与用户终端PC通过串口通讯连接。至少一个无线采集节点还设有存储接口电路。所述存储接口电路为U盘/SD卡读写电路。所述U盘/SD卡读写电路包括与对应采集节点的MCU通过SPI总线连接的CH376。所述传感器至少包括温度传感器。所述MCU 为 STC12C5A60S2 单片机。所述采集ZigBee模块和终端ZigBee模块采用以CC2530为核心芯片的无线模块。针对农业生产过程中的监控实时性、连续性、长期性、灵活性要求较高，而且范围大的特点，本发明将各无线采集节点和终端节点利用ZigBee无线网络技术进行组网，ZigBee协议因其短程、低速、廉价的特点非常适合用于农田监控。无线采集节点实时、连续地进行数据采集并将采集得到的数据通过无线网络收发传送到终端节点上，然后进一步进行数据的整理、分析和存储等工作。ZigBee技术的无线传输网络使用简单、安装方便、适应性强；而且根据其组网方式，单个节点的故障并影响整个网络运行，自愈能力強，大大提高了系统的稳定性和抗毁性；而且由于节点不是固定的，所以方便移动调整；解决了现有农田监控系统成本高昂、调试复杂、检修困难等难题。图I是本发明的一种结构示意 图2是本发明的另ー种结构示意 图3、图4是无线采集节点的采集ZigBee模块与MCU的通讯电路原理 图5是存储接ロ模块电路原理图。 采用STC12C5A60S2作为节点控制MCU。STC12C5A60S2单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(IT)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，速度是传统8051单片机的8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换(250K/S，即25万次/s)。由于传感器节点及其控制和传输电路采用的是电池供电，而且必须长时间在野外工作，气候条件复杂多变，环境恶恶劣。所以在选择微处理器时低功耗是ー个非常重要的技术指标。STC12C5A60S2系列单片机低功耗的特性很好的满足了系统的这ー需求，同吋，农田监控系统中许多传感器采集到的是模拟量，需要进行A/D转换。STC12C5A60S2系列单片包含中央处理器(CPU)、程序存储器(Flash)、数据存储器(SRAM)、定时/计数器、UART串ロ、串ロ 2、I/O接ロ、高速A/D转换、SPI接ロ、PCA、看门狗及片内R/C振荡器和外部晶体振荡电路等模块。几乎包含了数据采集和控制中所需的所有単元模块，其内置的10位A/D转换完全可以满足本发明中对各监控量采样的速度和精度要求。 本发明的远程监测中心数据管理软件采用C++开发工具设计，采用B / S体系结构，主要功能是侦听Socket请求，并建立网络连接。将接收到的数据存储到指定IP地址的服务器的数据库中，用户可以通过客户端浏览器实现数据的浏览和下载、提取及更新等操作。数据接收采用Socket网络通信机制，监听本地IP地址的绑定端ロ，如果有远程IP请求，则接受请求并建立连接，同时启动数据接收，接收该TCP连接发来的数据，并根据数据包协议完成数据解析。然后根据数据的采集时间，采用时段划分的数据存储管理方式，将解析后经验证合法的有效数据，存储到数据库对应表格的对应属性字段中，包括监测区编号、发送该数据包的节点编号、传感器测得的数据值和该数据包经由的传输路径等。在需要数据分析可以从数据库表中读取监測量数据，绘制各节点的数据变化曲线，分析监测量连续变化的特性等。如图2，系统工作过程如下使用各种传感器采集农田的各种信号，经过放大处理送给MCU的输入端，MCU的输出端和ZigBee模块相连，通过ZigBee网络发送给无线终端节点，无线终端节点将接受的数据通过串ロ通讯把数据发送给PC机，并在PC机显示屏中把采集得到的数据显示出来，同时把采集得到的数据，通过CH376芯片存储到U盘/SD卡中。基于ZigBee的农田监控系统解决了农田长时间、大容量、实时采集、数据存储的难题。通过传感器实时采集农田各种信息，通过ZigBee网络把信息显示到PC机串ロ并把采集得到的数据存储到U盘中去，与传统的农田监控系统相比，节省了成本、提高了工作效率、具有显著的经济效益和社会效益。本发明的优点如下
网络组建简单=ZigBee具有自动组网功能，网络节点能够感知其他节点的存在，并确定连接关系，组成结构化的网路。増加或者删除ー个节点，节点位置发生变动，节点发生故障等，网络都能够自我修复，并对网络拓扑结构进行相应的调整，无需人工干预，保证整个系统仍然能够正常工作。灵活性大本发明是基于ZigBee技术的监控系统，各传感器之间通过无线网络进行通信，没有有线通信中信号线的束缚，所以监控点的选择更加灵活、监控范围更加广，监控点的移动、増加、減少等都更加的方便，且不会对整个系统稳定造成影响。数据大容量长期存储本发明采用基于CH376的U盘/SD卡读写存储模块，通过单片机方便的控制U盘进行采集数据的存储，是存储更加方便，存储时间更长，容量更大。扩展性强传感器按照其信号输出类型大致可分为模拟信号输出类、数字信号输出类和智能传感器标准接口输出类等，在本发明中系统在设计时预留了传感器 扩展接口，可扩展对其他传感器，如光照度、C02浓度、土壤的pH值、EC值和作物的生理参数等的测量。


本发明涉及一种基于ZigBee技术的农田监控系统，包括在农田中分布设置的至少两个用于实时采集农田信息的无线采集节点和一个无线终端节点，各节点构成无线网络；无线采集节点由采集ZigBee模块、MCU和传感器构成，传感器输出连接MCU，MCU与采集ZigBee模块通讯连接，传感器采集的农田信息通过MCU传输到采集ZigBee模块，由采集ZigBee模块发送到无线网络中；无线终端节点包括终端ZigBee模块及与之通讯连接的用户终端PC，终端ZigBee模块将从无线网络中接收的农田信息传输到用户终端PC上。本发明使用简单、安装方便、适应性强、自愈能力强。