基于Zigbee的智能澆灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳曉虎　田立增

【摘 要】本設(shè)計(jì)針對(duì)新型農(nóng)業(yè)化的需求設(shè)計(jì)了一款基于Zigbee的智能澆灌系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由主節(jié)點(diǎn)監(jiān)控臺(tái)、采集節(jié)點(diǎn)組成。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)采集節(jié)點(diǎn)的土壤濕度信息，無(wú)線傳輸給主節(jié)點(diǎn)控制臺(tái)進(jìn)行處理，并根據(jù)主節(jié)點(diǎn)控制臺(tái)的指令進(jìn)行相應(yīng)的開關(guān)水閥，此外主節(jié)點(diǎn)監(jiān)控臺(tái)還設(shè)有手動(dòng)控制模式，可以根據(jù)需要手動(dòng)進(jìn)行澆灌操作，從而實(shí)現(xiàn)智能化澆灌。

【關(guān)鍵詞】智能澆灌；Zigbee；STM32

中圖分類號(hào)： S274.2；TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）19-0055-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.19.023

Design of intelligent irrigation system based on Zigbee

CHEN Xiao-hu TIAN Li-zeng

（University Of Sanya Hainan Sanya 572000， China）

【Abstract】Aiming at the demand of new agriculture， this design has designed an intelligent irrigation system based on Zigbee. The system is mainly composed of main node monitoring station and acquisition node. By monitoring the soil moisture information of each node in real time， wireless transmission is transmitted to the main node console， and the corresponding switch water valve is carried out according to the command of the main node console. In addition， the control mode of the main node is also equipped with manual control mode， which can be operated manually in accordance with the needs， thus realizing intelligent pouring.

【Key words】Intelligent irrigation；Zigbee；STM32

0 引言

目前大多數(shù)校園的綠化還是采用人工澆灌的傳統(tǒng)方式來(lái)管理，不僅造成人力物力的浪費(fèi)，而且很容易出現(xiàn)由于澆灌不及時(shí)，致使綠化植物干死的現(xiàn)象?；蛘邎@林工作人員忘記關(guān)水閥，致使水大量浪費(fèi)的現(xiàn)象。給學(xué)校造成了很大的損失。

為了解決這一問(wèn)題，本設(shè)計(jì)將研究與設(shè)計(jì)一款基于STM32單片機(jī)為主控平臺(tái)，結(jié)合Zigbee無(wú)線傳感技術(shù)、TFT液晶顯示技術(shù)的智能澆灌系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)采集節(jié)點(diǎn)的土壤濕度信息，無(wú)線傳輸給主節(jié)點(diǎn)控制臺(tái)進(jìn)行處理，并根據(jù)主節(jié)點(diǎn)控制臺(tái)的指令進(jìn)行相應(yīng)的開關(guān)水閥，實(shí)現(xiàn)智能化自動(dòng)澆灌。此外主節(jié)點(diǎn)監(jiān)控臺(tái)還設(shè)有手動(dòng)控制模式，可以在任意時(shí)刻手動(dòng)進(jìn)行澆灌操作。系統(tǒng)各模塊互相協(xié)作，在實(shí)現(xiàn)智能化澆灌的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了水資源的最高利用，具有很好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

1 系統(tǒng)總體組成架構(gòu)

如圖1所示，系統(tǒng)硬件使用模塊化設(shè)計(jì)思想，從功能上劃分為二層結(jié)構(gòu)。第一層為從節(jié)點(diǎn)采集及執(zhí)行層，主要硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤濕度傳感器的參數(shù)采集和向主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，以及接收主節(jié)點(diǎn)的水閥控制指令進(jìn)行水閥的開關(guān)動(dòng)作執(zhí)行。第二層為主節(jié)點(diǎn)監(jiān)控層，主要硬件實(shí)現(xiàn)土壤濕度傳感器參數(shù)的接收匯總、存儲(chǔ)、處理和本地的監(jiān)測(cè)，以及向從節(jié)點(diǎn)發(fā)送開關(guān)動(dòng)作指令。

1.1 主節(jié)點(diǎn)監(jiān)控臺(tái)

如圖2所示，主節(jié)點(diǎn)硬件主要由STM32主控模塊、Zigbee無(wú)線模塊、TFT液晶顯示觸控模塊及電源組成。Zigbee無(wú)線模塊定時(shí)接收來(lái)自下層從節(jié)點(diǎn)的土壤濕度參數(shù)數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給STM32主控模塊，STM32主控模塊對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)后在TFT液晶顯示觸摸模塊上顯示，實(shí)現(xiàn)本地用戶對(duì)土壤濕度參數(shù)的監(jiān)測(cè)。此外當(dāng)土壤濕度參數(shù)小于某設(shè)定的值后，STM32主控模塊執(zhí)行開水閥。當(dāng)土壤濕度參數(shù)大于某設(shè)定的值后，STM32主控模塊執(zhí)行關(guān)水閥。從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆灌的功能。

主節(jié)點(diǎn)的軟件主要由系統(tǒng)初始化子程序、Zigbee數(shù)據(jù)發(fā)送接收及處理子程序、TFT液晶顯示及觸控?cái)?shù)據(jù)處理子程序、水閥開關(guān)控制子程序構(gòu)成。

1.2 采集節(jié)點(diǎn)

如圖3所示，采集節(jié)點(diǎn)硬件主要由STM32主控模塊、Zigbee無(wú)線模塊、土壤濕度傳感器模塊、水閥開關(guān)控制模塊及電源組成。土壤濕度傳感器模塊將土壤濕度參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，將這些數(shù)據(jù)傳輸給STM32主控模塊，STM32主控模塊對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。STM32主控模塊將土壤濕度參數(shù)信息通過(guò)Zigbee無(wú)線模塊發(fā)送給上層的主節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)完成對(duì)當(dāng)前位置土壤濕度參數(shù)信息的采集和傳輸，此外STM32主控模塊還通過(guò)Zigbee無(wú)線模塊接收來(lái)自上層主節(jié)點(diǎn)的水閥開關(guān)控制指令，驅(qū)動(dòng)水閥開關(guān)控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)水閥的開關(guān)控制。

采集節(jié)點(diǎn)的軟件主要由系統(tǒng)初始化子程序、土壤濕度傳感器數(shù)據(jù)采集及處理子程序、Zigbee數(shù)據(jù)發(fā)送接收及處理子程序、水閥開關(guān)處理子程序構(gòu)成。

2 結(jié)論

本設(shè)計(jì)將STM32先進(jìn)單片機(jī)控制技術(shù)、Zigbee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、TFT液晶顯示技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)整合，側(cè)重于通過(guò)技術(shù)手段解決實(shí)際問(wèn)題，因此本課題的研究成果還可以推廣到類似的項(xiàng)目，如森林防火信息采集、無(wú)線路燈控制系統(tǒng)、無(wú)線抄表系統(tǒng)、礦井無(wú)疑監(jiān)控系統(tǒng)、城市供電監(jiān)控管理系統(tǒng)以及其他類似的項(xiàng)目?？梢哉f(shuō)，研究基于Zigbee的智能澆灌系統(tǒng)對(duì)今后開展其它工作和項(xiàng)目具有指導(dǎo)意義。

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