[实用新型]基于ZigBee、3G网络的温室无线远程植物生理生态监测系统

说明书

技术领域

本实用新型属于无线传感器领域，特别涉及一种能够同时测量多种植物生理生态参数的温室远程无线传感器网络。

背景技术

目前，温室环境调控能力普遍不强，智能化水平低，植物生理生态信息获取与传输手段落后。传统的农业决策支持系统和管理软件以历史数据库、专家经验、知识模型为基础，缺乏以实时信息为基础的农情监测功能，系统的决策缺乏实时性，滞后的信息很难适应农业生产的时变性特点。目前，随着移动终端设备的普及，以及3G技术的不断完善，无线访问带宽不断提高，3G技术不断应用于各个行业领域，各行业利用先进的无线技术，将自己的领域不断创新，提出新的无线解决方案。3G技术作为一种先进的无线通信技术，比起以往的2G通信技术具有带宽明显增大、数据传输速度明显提升、数据传输更加安全可靠等优点。为各种远程实时数据的采集、设备的远程控制奠定了基础。

农田信息的分布式数据传输具有如下要求：数据采集或监控的网点多、数据换数量不大、设备成本低、数据传输可靠性高、安全性高、设备体积小、不便放置较大的充电电池或者电源模块、用电池供电、地形复杂、需要较大的网络覆盖等特点。因此，要选择一种合适的传输标准，实现并得到最好性价比的无线传输系统。ZigBee这种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信网络技术是满足农田信息数据传输的最佳选择。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于ZigBee、3G网络的温室无线远程植物生理生态监测系统，其用以解决现有温室作物技术信息远距离传输能力弱，控制效果较差，在可扩展性、可靠性和实时性方面存在不足等问题，实现远距离无线监测测定点的土壤温度、水分，叶片温度、光合作用、茎秆生长等植物生理生态参数。

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：

一种基于ZigBee、3G网络的温室无线远程植物生理生态监测系统，其包括：

远程控制终端，该远程控制终端包括连接了3G网络的PC机以及PC机内部运行存储数据的历史数据库、决策支持系统；

通信链路，包括ZigBee近距离无线通讯网络以及3G远程无线网络；

数据采集终端，包括一组采集植物生理生态参数的传感器；

供电模块，用于为仪器提供工作电源；

ZigBee子节点模块，包含有用于各传感器数据采集的ZigBee子节点，与所述供电模块连接；

用于汇集各测定子结点采集的植物生理生态参数的ZigBee中心主节点，与所述供电模块连接；

上述的一组采集植物生理生态参数的传感器至少包括下面传感器中的一种：用于测试测定点温室室温的室温传感器；用于测试测定点土壤温度的土壤温度传感器；用于测试测定点土壤水分的土壤水分传感器；用于测试测定点叶片温度的叶片温度传感器；用于测试测定点温室光照的光合作用传感器；用于测试测定点植物生长的茎秆生长速率传感器；

各采集植物生理生态参数的传感器均与所述ZigBee子节点模块连接。

所述的ZigBee子节点采用JN5139模块，模块内置一款32位RISC处理器，并集成有2.4GHz频段的IEEE802.15.4标准的无线收发器。

所述的3G无线模块采用CDMA2000 EVDO DTU，CDMA2000 EVDO DTU内嵌标准的TCP/IP协议栈，支持透明数据传输。

本实用新型的优点是：

1)通过将Zigbee技术的短距离无线通信和3G业务相结合，实现了对数据采集的远程控制和传输。因而解决了信息传输的两个问题：(1)温室和管理者之间的远程，高速通信；(2)分布式的温室局域网通信。

2)设备成本低、数据传输可靠性高、安全性高、设备体积小。

3)本实用新型中ZigBee节点采用JN5139模块，它是一款兼容IEEE802.15.4的低功耗、低成本的无线微型控制器。模块具有超低功耗设计，在启用休眠功能后，两节7号电池可以使用长达半年左右。

4)本实用新型中3G无线模块，采用CDMA2000 EVDO DTU，CDMA2000 EVDO DTU内嵌标准的TCP/IP协议栈，支持透明数据传输。

附图说明

图1为本实用新型基于ZigBee、3G网络的温室无线远程植物生理生态监测系统一实施例无线网络结构示意图。

图2为本实用新型AT指令建立网络协议流程图。

图3为本实用新型实施温室室温传感器模块电路原理图。

图4为本实用新型实施例的供电模块实施例电路原理图。

图5示出了温室温湿度传感器电路原理图。