一種基于物聯網的甘蔗土壤水分含量遠程監測系統技術方案

本實用新型專利技術提供一種基于物聯網的甘蔗土壤水分含量遠程監測系統，由土壤水分數據采集模塊、數據傳輸模塊和上位機組成；數據傳輸模塊連接土壤水分數據采集模塊，用于將土壤水分數據采集模塊采集的數據傳輸至上位機，該數據傳輸基于ZigBee協議；上位機連接數據傳輸模塊，用于處理和顯示數據傳輸模塊傳輸的數據；土壤水分數據采集模塊包括至少兩個用于采集土壤含水量數據的數據采集節點，數據采集節點由ZigBee芯片、土壤含水量傳感器和供電模塊組成，ZigBee芯片實現與數據傳輸模塊之間的ZigBee低能耗無線通信。本監測系統結合上位機技術和ZigBee無線傳感器網絡技術，具有安裝簡便、測量精度高等優點，為甘蔗灌溉提供了重要的數據依據。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種基于物聯網的甘蔗土壤水分含量遠程監測系統，具體而言是一種利用上位機和ZigBee技術進行土壤水分遠程監測的系統。
技術介紹
甘蔗是一種對水分需求量較大的溫帶和熱帶農作物，從幼苗到分葉、伸長、成熟整個生育過程中都要消耗水分，土壤水分既是甘蔗的主要供給來源，同時也是參與土壤中許多重要的生物、物理和化學的活動過程。甘蔗土壤水分過少，將導致肥料無法被甘蔗充分利用和吸收，土壤中的水分含量過多，很可能因為過飽而使水分滲漏，將之前施加的肥料隨其滲漏到地下水中，肥料就會流失，還可能會對土壤造成污染。因此，根據農田土壤水分含量和甘蔗的需水規律進行適時適量灌溉，對于提高甘蔗的產量和質量非常重要。我國目前現有的甘蔗土壤水分監測系統中，大多采用的是有線傳輸，即控制終端與信息采集端采用物理連線，因此布線較難，尤其是當被監測區域處于惡劣環境，采用有線傳輸會付出更多的人力和物力。因此，如何實現甘蔗土壤水分遠程監測并有效降低成本是一個亟待解決的技術問題。
技術實現思路
針對現有技術存在的上述問題，本技術的目的是提供一種基于物聯網的甘蔗土壤水分含量遠程監測系統，具體內容如下：一種基于物聯網的甘蔗土壤水分含量遠程監測系統，其特征在于：由土壤水分數據采集模塊、數據傳輸模塊和上位機組成；所述數據傳輸模塊連接土壤水分數據采集模塊，用于將土壤水分數據采集模塊采集的數據傳輸至上位機，所述數據傳輸基于ZigBee協議；所述上位機連接數據傳輸模塊，用于處理和顯示數據傳輸模塊傳輸的數據；所述土壤水分數據采集模塊包括至少兩個用于采集土壤含水量數據的數據采集節點，所述數據采集節點由ZigBee芯片、土壤含水量傳感器和供電模塊組成，所述ZigBee芯片實現與數據傳輸模塊之間的ZigBee低能耗無線通信，所述土壤含水量傳感器用于傳遞土壤水含量信息，所述供電模塊為所述數據采集節點提供電能。優選地，所述供電模塊由太陽能電池板、可充電鋰電池和充電管理芯片組成；其中太陽能電池板將光能轉化為電能，充電管理芯片將不穩定的輸入電壓轉換成恒定電壓，對鋰電池進行充電儲存電能。優選地，所述數據傳輸模塊包括一個數據匯集節點和至少兩個路由節點，其中各個路由節點一端分別連接不同的數據采集節點，另一端連接數據匯集節點。優選地，所述數據傳輸模塊包括三個以上路由節點，其中一個路由節點一端連接其他路由節點，另一端連接數據匯集節點，其他路由節點還分別連接不同的數據采集節點。更優選地，所述路由節點由ZigBee芯片和供電模塊組成。更優選地，所述數據匯集節點包括由ZigBee芯片、GPRS（通用分組無線服務技術）模塊和供電模塊組成，其中GPRS模塊用于和上位機進行雙向通信；數據匯集節點本質上是一個ZigBee協調器，ZigBee協調器是無線傳感器網絡中第一個全功能設備，主要負責建立一個網絡和地址分配。本技術結合上位機技術和ZigBee無線傳感器網絡技術設計一套基于物聯網的甘蔗土壤水分數據遠程監測系統。該系統安裝簡單方便，實現小范圍內的無線互聯，實時采集、儲存和顯示甘蔗土壤水分數據，為后續研究甘蔗的需水規律和實時了解甘蔗土壤含水量提供重要的數據依據，并進而可根據甘蔗的不同生長期的需水特點，進行適時適量灌溉，對提高甘蔗的產量和質量具有重要的現實意義。附圖說明圖1為本技術的原理圖；圖2為數據采集點的原理圖；圖3為路由節點的原理圖；圖4為數據匯集節點的原理圖；圖5為本技術的所提供的一優選實施例。具體實施方式下面結合說明書附圖對本技術作進一步詳細、完整地說明。如圖1、2、3、4所示，一種基于物聯網的甘蔗土壤水分含量遠程監測系統，由土壤水分數據采集模塊、數據傳輸模塊和上位機組成；所述土壤水分數據采集模塊多個用于采集土壤含水量數據的數據采集節點，其中，所述數據采集節點由ZigBee芯片、土壤含水量傳感器和供電模塊組成；所述供電模塊由太陽能電池板、可充電鋰電池和充電管理芯片組成；所述數據傳輸模塊包括一個數據匯集節點和多個路由節點，其中路由節點由ZigBee芯片和供電模塊組成；數據匯集節點包括由ZigBee芯片、GPRS模塊和供電模塊組成。如圖5所示，監測過程中，將各個土壤水分數據采集節點部署在甘蔗種植區域的不同點，數據采集節點通過其土壤含水量傳感器收集土壤含水量信息，收集的土壤含水量信息通過ZigBee芯片進行無線傳輸至路由節點，作為一種較佳的實施方式，可以在ZigBee芯片的前端增加CC2591功率放大模塊以提高收發功率，有效增加路由節點與路由節點之間、數據采集節點之間的通信距離。路由節點把數據采集節點采集的數據或其它路由節點的數據通過ZigBee芯片轉發到匯聚節點或通往匯聚節點的下一跳路由節點。數據匯集節點通過ZigBee芯片將收集到的數據傳輸至上位機，并通過GPRS模塊實現與上位機的雙向通信。上位機將收集到水分數據經過管理軟件處理后再進行顯示和儲存。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于物聯網的甘蔗土壤水分含量遠程監測系統，其特征在于：由土壤水分數據采集模塊、數據傳輸模塊和上位機組成；所述數據傳輸模塊連接土壤水分數據采集模塊，用于將土壤水分數據采集模塊采集的數據傳輸至上位機，所述數據傳輸基于ZigBee協議；所述上位機連接數據傳輸模塊，用于處理和顯示數據傳輸模塊傳輸的數據；所述土壤水分數據采集模塊包括至少兩個用于采集土壤含水量數據的數據采集節點，所述數據采集節點由ZigBee芯片、土壤含水量傳感器和供電模塊組成，所述ZigBee芯片實現與數據傳輸模塊之間的ZigBee低能耗無線通信，所述土壤含水量傳感器用于傳遞土壤水含量信息，所述供電模塊為所述數據采集節點提供電能；所述供電模塊由太陽能電池板、可充電鋰電池和充電管理芯片組成；其中太陽能電池板將光能轉化為電能，充電管理芯片將不穩定的輸入電壓轉換成恒定電壓，對鋰電池進行充電儲存電能；所述數據傳輸模塊包括一個數據匯集節點和至少兩個路由節點，其中各個路由節點一端分別連接不同的數據采集節點，另一端連接數據匯集節點。

【技術特征摘要】
1.一種基于物聯網的甘蔗土壤水分含量遠程監測系統，其特征在于：由土壤水分數據采集模塊、數據傳輸模塊和上位機組成；所述數據傳輸模塊連接土壤水分數據采集模塊，用于將土壤水分數據采集模塊采集的數據傳輸至上位機，所述數據傳輸基于ZigBee協議；所述上位機連接數據傳輸模塊，用于處理和顯示數據傳輸模塊傳輸的數據；所述土壤水分數據采集模塊包括至少兩個用于采集土壤含水量數據的數據采集節點，所述數據采集節點由ZigBee芯片、土壤含水量傳感器和供電模塊組成，所述ZigBee芯片實現與數據傳輸模塊之間的ZigBee低能耗無線通信，所述土壤含水量傳感器用于傳遞土壤水含量信息，所述供電模塊為所述數據采集節點提供電能；所述供電模塊由太陽能電池板、可充電鋰電池和充電管理芯片組成；其中太陽能電池板將光能轉化為電能，充電管理芯片將不穩...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李海生，楊秀增，鄭鑫，樊東紅，阮興祥，
申請(專利權)人：廣西民族師范學院，
類型：新型
國別省市：廣西;45