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基于ZigBee的涡阳农田物联网系统的设计与实现

更新时间：2019-12-10 22:37:32 大小：2M 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：zigbee 物联网 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

为提高大片农田的粮食产量和品质,对现代农田设计一套农业物联网信息采集与处理系统具有十分重要的意义.该文基于ZigBee无线通信技术,结合设计的单片机信息采集系统,通过工业数据传输单元DTU(data transfer unit)上传至网络服务器,从而实现对农田信息的监测和处理.现场测试结果表明,该系统性能稳定,实用可靠,便于安装维护.

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DOI：10．19557／j．cnki．1001—9944．2017．09．007

基于ZigBee的涡阳农田物联网系统的设计与实现

兑志魁1，一，严曙1，汪--．E_1，黄伟1，胡晓波1

(1．中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所，合肥23003l；2．中国科学技术大学，合肥230026)

摘要：为提高大片农田的粮食产量和品质．对现代农田设计一套农业物联网信息采集与处

理系统具有十分重要的意义。该文基于zi邸ee无线通信技术，结合设计的单片机信息采集

transfer

系统，通过工业数据传输单元DTu(data

unit)上传至网络服务器，从而实现对农田

信息的监测和处理。现场测试结果表明，该系统性能稳定，实用可靠，便于安装维护。

关键词：物联网；农业物联网信息采集与处理系统；Z1 gBee；数据采集；传感器；数据传输

单元

中图分类号：TP273

文献标志码：B

文章编号：1001—9944(2017)09—0027—05

and

of the 10T

Farmland Based on

Design

ZigBee

Implementation

System

Guoyang

DUI

Xiao．b01

Zhi—kuil一，YAN Shul，WANG Liu—saill，HUANG Weil，HU

Institute of

Automation，Hefei

Science，Chinese

Sciences，Hefei 230031，China；

(1．Department

Physical

Academy

of Science and

China，Hefei 230026，China)

2．University

Abstract：In

information

Technology

the

order to

and

large farmland，it

set of

improve

grain yield

quality

very important

design

ZigBee

and

IOT in modern farmland．It is based on

information

wireless

acquisition

agricultural

processing system

with the

communication

trial data

the indus—

technology，combined

design

single-chip

acquisition

system，through

transmission unit

transfer

to tIle network

order to achieve the farmland

DTU(data

unit)uploaded

server，in

is stable and reliable and

information

and

processing．7nle

field test results show that the

monitoring

system

easy

install and maintain．

words：internet of

and

agricultural IOT；ZigBee；data

ac-

Key

things(IOT)；information acquisition

transfer

processing system

unit(DTU)

quisition；sensor；data

物联网IOT概念。自1999年美国麻省理工学

院Ashton教授提出以来．其与农业领域的应用逐渐

紧密结合，形成了农业物联网及其应用【1】。随着当今

移动互联网技术的不断发展和进步．农业物联网的

应用在农业现代化和精细农业的发展中起到了关

键作用，势必引导农业进行一次全新的革命，彻底

颠覆我国传统的农业生产方式。

从技术角度看，农业物联网是指应用射频识

别、传感、网络通信等技术设备，按照约定协议，把

农业系统中动植物生命体、环境要素、生产工具等

收稿日期：2017—03—17：修订日期：2017—07—25

基金项目：农业物联网软硬件成套装备中试熟化平台建设项目(沪农科推字(2016)第2—5—11号)

作者简介：兑志魁(1993一)，男，在读硕士研究生，研究方向为农业物联网数据采集；严曙(1973一)，男，博士，研究方向为农

业物联网。

自动亿与哎蓑2017,32(9)

囫

万方数据

物理部件和各种虚拟“物件”与互联网连接起来，进

行信息交换和通讯．以实现对农业对象和过程智能

2．1．1信号采集电路

信号采集电路是传感器采集的温湿度、电导率

等数据进入采集板的通道。这部分电路的设计运用

了单片机自带的A／D转换功能。为了便于以后的扩

展和维护．所设计的采集板预留了供备用和扩展的

数据采集端口。信号采集电路如图3所示。

化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络【21。全

面感知、可靠传输和智能处理是物联网具备的三大

特征131。在此，以STCl2C5A60S2芯片为主控芯片[41，

结合土壤温湿度、电导率传感器采集数据，通过

ZigBee网络【s1传输．实现了涡阳农田信息的采集与

处理。

12 v

卫5

系统组成及工作原理

鹱芍訇

传感器

农田物联网系统由数据服务中心、工业数据传

专

卫4F D传感08]p器H

输单元DTU、农田信息采集系统、ZigBee底层数据

传输组成。其中，由网关采集点和路由采集点组成[61

的农田信息采集系统，负责采集农田土壤温湿度、

图3传感器信号采集电路

Sensor

circuit

acquisition

signal

Fig．3

2．1．2

ZigBee无线通讯接口

电导率、盐分等数据．通过ZigBee底层数据传输模

块将数据统一传送至网关，再通过工业数据传输单

ZigBee无线通讯接El是农田数据采集点之间

进行数据分享交换的组成部分，为农田数据采集点

数据与工控数据采集点的重要纽带。

元DTU将底层数据上传至数据服务中心，并由数

据服务中心负责对农田数据做进一步处理。系统的

组成及连接关系如图1所示。

ZigBee无线通讯接口在具体应用中分为网关

节点和路由节点。路由节点负责本数据采集点采集

数据的上传和其他采集点数据的中继路由以及接

收上层传递的数据。网关节点负责收集下层数据和

将上层数据分发给相应的农田采集点。ZigBee无线

通讯接口部分的电路如图4所示，为了便于ZigBee

无线通讯模块的维护，特添加了复位按键。

f( 戡据

采q二“3

农m教{】|r}

茕氍r01

k 数据

代敏槲

采袋r，4

不镡、-’，：

图1

农田物联网系统组成

Farmland lOT

Fig．1

system componsition

2系统的硬件设计

2．1

农田信息采集板总体设计

农田信息采集板负责农田环境信息的采集和

处理．采集板连接着传感器、蜂鸣器报警电路和

图4

ZigBee无线通讯接口电路

ZigBee通讯模块。通过各功能模块的相互配合从而

获得底层的原始数据和实现故障报警。采集板的组

成模块如图2所示。

interface circuit

wireless communication

Fig．4 ZigBee

2．1．3

电源模块电路

由于农田现场环境复杂，存在较多无法预料的

可能性，为了保证系统的鲁棒性，电源模块采用了广

CBD一3A电压转换模块。该

串口通讯接口

温湿度传感器}专

矧

刮

温湿度传感器

蜂鸣器报警模块

目

州秦师科技的QS一2405

鬻

模块的输入电压为4．5～35 V，输出电压为1．2～30 V。

通过拨动位于模块背部的可变电阻，可以实现输入

输出电压的调节。电源模块的电路如图5所示。

矧ZigBee无线通讯接口l

I土壤电导率盐分传感器b

图2农田信息采集板组成

Farmland information

board

composition

Fig．2

acquisition

Automation＆Instrumentation 2017,32(9)

万方数据

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