欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:31359644
大小:115.50 KB
页数:10页
时间:2019-01-09
《基于zigbee网络的水稻田实时监控系统设计》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、基于ZigBee网络的水稻田实时监控系统设计 摘要:为了准确、高效地获取水稻生长环境参数变化情况,提出了一套基于ZigBee无线网络技术和3G/4G通信技术的水稻田实时监控方案,并给出了硬件设计和软件设计的基本原理。移动终端Android应用的开发与使用,满足了管理人员随时随地掌握水稻生长状态相关信息的需求。测试结果表明,该系统监测结果准确、高效,实现了数据的远程传输、存储等功能,移动终端上实时数据查看、历史数据查询和报警查询功能也达到了设计要求。 关键词:ZigBee网络;3G/4G;水稻田;实时监控 DOIDOI:10.11907/rjdk.161972 中图分类号:TP319
2、文献标识码:A文章编号文章编号:16727800(2016)011015605 0引言 在水稻生产过程中,对于影响水稻生长各项因素的观测尤为重要。稻田灌溉水位、土壤pH值、环境温度、病虫害等都是影响水稻正常生长的关键因素[1]。如果不能及时发现水稻生长状态或环境的突变,将可能导致水稻减产,并造成巨大的经济损失。10 ZigBee无线网络是一种低功耗的无线传感器网络,已广泛应用于油田监测、工业过程监控、矿井安全监控等领域,但在农业生产过程监控中应用较少。在传统的农业生产过程中,种植人员需要定期查看作物的生长状况和农田的各项环境因素。由于作物种植区域面积较大,即使是多人同时巡查,也不可能对每
3、片稻田完成实时查看。为了提高水稻作物生长状况的监测效率,本文提出了一套利用ZigBee无线网络来监测水稻田,并使用支持3G/4G技术的移动互联网终端来实时查看监测信息的设计方案[24]。 在本文设计方案中,传感器节点将采集到的水稻生长状态信息发送至网络控制中心节点,控制中心节点本身带有3G/4G模块,能够利用无线通信的方式访问后台服务器,将接收到的信息融合处理并发送至服务器端存储。另一方面,在手机、平板等移动终端上安装独立开发的移动应用,监测人员不可以使用移动终端应用访问服务器后台,查看水稻生长的实时或历史数据信息,从而高效监控水稻的生长状态。一旦发现异常信息,则能够及时判断并处理出现的问题
4、。 1系统设计 1.1系统架构 如图1所示,水稻田远程监测系统的整体架构包括感知层、网络层和应用层。感知层主要是传感器节点组成的ZigBee无线网络,负责采集水稻田现场的数据信息,并将信息通过网关传输至本地基站。网络层主要负责汇聚信息的传输,基站利用3G/4G模块与因特网互联。应用层主要包括监控中心服务器和智能移动终端,监控中心服务器中存有大量水稻田的监测信息,而监测人员使用智能移动终端通过互联网访问监控中心服务器,便可以远程监控水稻田的各类数据信息及时了解水稻生长状况[5]。 1.2硬件设计10 水稻田远程监测系统硬件配置如图2所示,本文将对主要的硬件配置进行阐述。 本系统使用S
5、3C6410嵌入式开发板作为水稻田监测现场网络的控制中心,其特性如下:①16/32位RISC微处理器,基于CPU的子系统的ARM1176JZF-S具有Java加速引以及16KB/16KBI/D缓存和16KB/16KBI/DTCM;②存储器系统具有双重外部存储器端口、SRAM和FLASH/ROM/DRAM端口;③IIS和IIC接口支持;④端口USB2.0OTG支持高速;⑤端口USB1.1主设备支持全速;⑥有实时时钟、锁相环,具有PWM的定时器和看门狗定时器;⑦32通道DMA控制器;⑧可扩展的ZigBee模块和3G/4G模块。 1.2.1ZigBee模块 本文传感器节点的ZigBee模块选用C
6、C2530芯片,该芯片将8051内核与存储器进行整合,具有较高的接收灵敏度和抗干扰能力。该芯片带有32/64/128KB可编程内存、看门狗定时器、2个支持多种串口通信协议的USART、21个可编程I/O引脚、SMA天线接口以及18个中断源。CC2530在休眠模式下的最低功耗为0.4μA,发射和接收信号时的最大功耗分别为24mA和29mA,而从休眠模式切换至工作模式的时延仅需4μs,能耗只有0.2mA[6]。CC2530芯片适用于需要低功耗的水稻田监测系统。 1.2.2传感器节点10 传感器节点采用一体化设计,囊括了处理器模块、多种传感器模块以及ZigBee模块。而各模块都是独立的,可以根据
7、具体需求选择相应的传感器模块,灵活性和扩展性较好。供电电源可以是外部电源供电,也可以使用电池组供电。传感器感知到的数据先送至数据处理器进行相关处理,处理后的数据通过节点的ZigBee模块在无线网络中传输。 1.2.3温度传感器 温度传感器采用LM35系列,该系列属于精密集成温度传感器,其输出电压与摄氏温度成正比关系[7]。与使用开尔文刻度标准的温度传感器相比,使用LM35系列的用户无需根据比例
此文档下载收益归作者所有