[发明专利]基于zigbee的智能温室环境遥测与控制系统

摘要

本发明公开了一种基于zigbee的智能温室环境遥测与控制系统，其特征在于包括传感器部分、zigbee无线传感网部分、带有跨平台监控与数据库管理部分的上位机、wifi协议和多终端，zigbee无线传感网部分是由zigbee子节点组成的网格状目标区域、内置的z‑stack协议和协调器组成，传感器部分经I2C总线与zigbee无线传感网部分相连，通过传感器部分采集数据，由zigbee无线传感网部分传递转发数据，汇聚到协调器中，再通过协调器接收zigbee无线传感网部分发来的数据，并通过wifi协议与上位机进行通信，具有结构新颖、成本低、功耗低、设备维护简单、上位机界面简单、报警方案多样等优点。

主权项

一种基于zigbee的智能温室环境遥测与控制系统，其特征在于包括传感器部分、zigbee无线传感网部分、带有跨平台监控与数据库管理部分的上位机、wifi协议和多终端，所述zigbee无线传感网部分是由zigbee子节点组成的网格状目标区域、内置的z‑stack协议和协调器组成，所述传感器部分经I2C总线与zigbee无线传感网部分相连，通过所述传感器部分采集数据，由zigbee无线传感网部分传递转发数据，汇聚到协调器中，再通过协调器接收zigbee无线传感网部分发来的数据，并通过wifi协议与上位机进行通信，所述上位机接收和存储数据并通过上位机中的跨平台监控与数据库管理部分与多终端无线连接, 所述上位机的跨平台监控与数据库管理部分采用app应用程序报警方式，或采用物联网云服务器，所述网格状目标区域中的zigbee子节点的分布是采用遗传算法和模拟退火算法相结合的方法对zigbee子节点的组网算法进行优化，网格状目标区域内的zigbee子节点上集成有所述传感器部分，所述传感器部分包括湿度传感器、温度传感器、光照传感器和土壤湿度传感器，所述协调器是由cc2530射频模块和stm32单片机组成，cc2530射频模块用于接收zigbee子节点发来的数据，stm32单片机用于在wifi条件下与上位机进行通信，所述网格状目标区域的组网算法具体方法为：将目标区域划分成若干网格，每个网格用网格点表示，若网格点被覆盖时，认为此区域被覆盖，用矢量的方式来表示网格点的覆盖，为达到目标区域的全覆盖，目标区域中的每个点都至少被一个传感器节点所覆盖，即能量矢量汇总至少有一位为1，将初始种群设置为均匀分布，在普通遗传算法中引入模拟退火机制，采用METROPOLIS准则随机接受适应值降低的解，当遗传算法当代解可以使全部传感器节点得到覆盖并且满足成本要求时，认为是最优解，当适应值在几代都保持不变或超过最大进化代数式，也认为算法收敛，最终产生的效果是能够在任意形状，任意面积的区域上产生节点布置方案，通过对于网格疏密的划分来找到一个最优方案，以实现最少节点最大面积的覆盖，通过所述湿度传感器、温度传感器、光照传感器和土壤湿度传感器采集数据，并通过I2C总线和无线传感网执行内部的z‑stack协议来传递转发数据，汇聚到协调器中，再通过协调器中的cc2530射频模块接收zigbee子节点发来的数据，通过stm32单片机在wifi条件下与上位机进行通信，上位机结合数据库的信息对温室信息做出分类、分析、处理，最后给出控制，再通过物联网云服务器内设有的事件触发机制传递给多终端，再通过继电器控制补光设备和浇水设备，当数据达到某个设定预值的时候，会自动调用预先设定的规则，发送短信或微博，或邮件，方便用户访问并在云端设置异常检测，如果传感器状态异常或数据不在允许范围内，用户设置电子邮件、或POST微博推送、或app警告方式，或充分利用平台的计算能力，定期将统计分析数据发送到邮箱内，或根据物联网云服务器中设有双向传输和控制功能模块，将数据网络与社交网络融合，将存储在云端的数据快速的被API取回，放置到个人博客上，或者根据规则自动转发到指定的微博。