一种基于ZigBee的农田环境数据低功耗采集系统
技术领域
本实用新型涉及农业生产技术领域，具体为一种基于ZigBee的农田环境数据低功耗采集系统。
背景技术
准确获取农田环境信息是分析农作物产量和各类环境因子关系的基础，为提高农作物产量提供了科学数据支撑。目前，一些农田环境信息采集技术通过在农田内布置大量传感器，通过铺设在田间的电线，将信息传递到控制端。但是这类系统仅适合面积较小的农田，不适合大型农田。原因如下：这类系统功耗较高，农田面积越大，传感器数量越多，这个问题越突出；在农田铺设电线价格昂贵，铺设路线复杂；铺设的电线路线是固定的，当需要调整传感器的位置时，十分不方便；电线直接铺设在农田中，容易影响农作物正常浇水、灌溉、施肥；室外农田环境复杂，电缆极易受到腐蚀，维护不便。因此，设计一种基于ZigBee的农田环境数据低功耗采集系统是很有必要的。
实用新型内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种基于ZigBee的农田环境数据低功耗采集系统，该系统结构新颖，构思巧妙，通过各种传感器对农田环境温度、光照强度、土壤湿度和二氧化碳浓度信息进行采集，为农田环境信息分析建模提供数据来源，且功耗较低，使用寿命长，且采用无线通讯技术，不需要铺设大量线路，方便调整传感器的位置。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于ZigBee的农田环境数据低功耗采集系统，包括终端采集节点、协调器、上位机和传感器模块，所述终端采集节点包括电源模块、时钟模块、ZigBee无线通信模块、LCD液晶显示屏和LED指示灯，所述传感器模块与终端采集节点的引脚连接，所述终端采集节点通过ZigBee无线通信模块与协调器互通，所述协调器通过串行通信接口与上位机连接。
优选的，所述传感器模块包括温度传感器、光强传感器、土壤湿度传感器和二氧化碳浓度传感器。
优选的，所述温度传感器的型号为DS18B20温度传感器。
优选的，所述终端采集节点和协调器的核心板是型号为CC2530F256的ZigBee芯片。
优选的，所述ZigBee无线通信模块的通讯协议栈为ZStack，所述ZigBee无线通信模块的组网类型为星型网络，所述ZigBee无线通信模块的网络工作频段为2.4GHz。
本实用新型的有益效果为：
1、基于ZigBee无线通信模块的无线通信技术，使用星型网络拓扑结构，组网方式灵活多样，添加新终端采集节点方便，适用于农田复杂环境；
2、通过设置的时钟模块，可控制终端采集节点每隔1小时通过传感器模块采集一次环境数据，然后进入PM2睡眠模式，再次工作时通过时钟模块唤醒终端采集节点，从而降低系统功耗，提高终端采集节点的使用寿命；
3、每个终端采集节点配有LCD液晶显示屏，用于展示该终端采集节点采集到的农田温度、光照强度、土壤湿度和二氧化碳浓度信息，使用者在农田间也可以很方便地观察统计的环境数据。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型整体系统结构方框图；
图2是本实用新型终端采集节点结构框图；
图3是本实用新型CC2530F256的ZigBee芯片运行电路图；
图中标号：1、温度传感器；2、光强传感器；3、土壤湿度传感器；4、二氧化碳浓度传感器；5、终端采集节点；6、协调器；7、上位机；8、传感器模块；9、电源模块；10、时钟模块；11、ZigBee无线通信模块；12、LCD液晶显示屏；13、LED指示灯。
具体实施方式
下面结合附图1-3对本实用新型的具体实施方式做进一步详细说明。
由图1-3给出，本实用新型提供如下技术方案：一种基于ZigBee的农田环境数据低功耗采集系统，包括终端采集节点5、协调器6、上位机7和传感器模块8，终端采集节点5包括电源模块9、时钟模块10、ZigBee无线通信模块11、LCD液晶显示屏12和LED指示灯13，电源模块9使用两节7号干电池供电，终端采集节点5放置在农田间也可以正常工作，LED指示灯13用于指示ZigBee无线通信模块11组网是否成功，组网失败处于熄灭状态，组网成功处于点亮状态，网络发生错误LED指示灯13处于闪烁状态，LCD液晶显示屏12展示终端采集节点5采集到的农田温度、光照强度、土壤湿度和二氧化碳浓度信息，传感器模块8与终端采集节点5的引脚连接，终端采集节点5通过ZigBee无线通信模块11与协调器6互通，协调器6通过串行通信接口与上位机7连接，若干个终端采集节点5被均匀放置在农田中，每两个终端采集节,5距离不少于10米，终端采集节点5对监测范围内的农田环境数据进行采集，包括农田温度、光照强度、土壤湿度和二氧化碳浓度信息，终端采集节点5通过ZigBee无线通信模块11将采集的数据发送至协调器6中，协调,6通过串行通信接口将数据发送到上位机7，在上位机7中存储，上位机7可以为PC终端、手机终端或Pad终端，便于实时查看，同时通过设置的时钟模块10，可控制终端采集节点5每隔1小时通过传感器模块8采集一次环境数据，然后进入PM2睡眠模式，再次工作时通过时钟模块10唤醒终端采集节点5，从而降低系统功耗，提高终端采集节点5的使用寿命。
传感器模块8包括温度传感器1、光强传感器2、土壤湿度传感器3和二氧化碳浓度传感器4，可用于农田温度、光照强度、土壤湿度和二氧化碳浓度信息的采集。
温度传感器1的型号为DS18B20温度传感器。
终端采集节点5和协调器6的核心板是型号为CC2530F256的ZigBee芯片。
ZigBee无线通信模块11的通讯协议栈为ZStack，ZigBee无线通信模块11的组网类型为星型网络，ZigBee无线通信模块11的网络工作频段为2.4GHz，ZigBee无线通信模块11使用星型网络拓扑结构，组网方式灵活多样，添加新终端采集节点5方便，适用于农田复杂环境。
本实用新型使用时，基于ZigBee无线通信模块11的无线通信技术，使用星型网络拓扑结构，组网方式灵活多样，添加新终端采集节点5方便，适用于农田复杂环境；
通过设置的时钟模块10，可控制终端采集节点5每隔1小时通过传感器模块8采集一次环境数据，然后进入PM2睡眠模式，再次工作时通过时钟模块10唤醒终端采集节点5，从而降低系统功耗，提高终端采集节点5的使用寿命；
每个终端采集节点5配有LCD液晶显示屏12，用于展示该终端采集节点5采集到的农田温度、光照强度、土壤湿度和二氧化碳浓度信息，使用者在农田间也可以很方便地观察统计的环境数据。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
