基于Zigbee的智能澆灌系統設計

陳曉虎　田立增

【摘 要】本設計針對新型農業化的需求設計了一款基于Zigbee的智能澆灌系統，系統主要由主節點監控臺、采集節點組成。通過實時監測各個采集節點的土壤濕度信息，無線傳輸給主節點控制臺進行處理，并根據主節點控制臺的指令進行相應的開關水閥，此外主節點監控臺還設有手動控制模式，可以根據需要手動進行澆灌操作，從而實現智能化澆灌。

【關鍵詞】智能澆灌；Zigbee；STM32

中圖分類號： S274.2；TN92 文獻標識碼： A 文章編號： 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

目前大多數校園的綠化還是采用人工澆灌的傳統方式來管理，不僅造成人力物力的浪費，而且很容易出現由于澆灌不及時，致使綠化植物干死的現象。或者園林工作人員忘記關水閥，致使水大量浪費的現象。給學校造成了很大的損失。

為了解決這一問題，本設計將研究與設計一款基于STM32單片機為主控平臺，結合Zigbee無線傳感技術、TFT液晶顯示技術的智能澆灌系統。該系統能夠實時監測各個采集節點的土壤濕度信息，無線傳輸給主節點控制臺進行處理，并根據主節點控制臺的指令進行相應的開關水閥，實現智能化自動澆灌。此外主節點監控臺還設有手動控制模式，可以在任意時刻手動進行澆灌操作。系統各模塊互相協作，在實現智能化澆灌的同時，實現了水資源的最高利用，具有很好的經濟價值和社會價值。

1 系統總體組成架構

如圖1所示，系統硬件使用模塊化設計思想，從功能上劃分為二層結構。第一層為從節點采集及執行層，主要硬件實現對土壤濕度傳感器的參數采集和向主節點進行數據傳輸，以及接收主節點的水閥控制指令進行水閥的開關動作執行。第二層為主節點監控層，主要硬件實現土壤濕度傳感器參數的接收匯總、存儲、處理和本地的監測，以及向從節點發送開關動作指令。

1.1 主節點監控臺

如圖2所示，主節點硬件主要由STM32主控模塊、Zigbee無線模塊、TFT液晶顯示觸控模塊及電源組成。Zigbee無線模塊定時接收來自下層從節點的土壤濕度參數數據，將這些數據發送給STM32主控模塊，STM32主控模塊對這些數據進行處理和存儲后在TFT液晶顯示觸摸模塊上顯示，實現本地用戶對土壤濕度參數的監測。此外當土壤濕度參數小于某設定的值后，STM32主控模塊執行開水閥。當土壤濕度參數大于某設定的值后，STM32主控模塊執行關水閥。從而實現自動澆灌的功能。

主節點的軟件主要由系統初始化子程序、Zigbee數據發送接收及處理子程序、TFT液晶顯示及觸控數據處理子程序、水閥開關控制子程序構成。

1.2 采集節點

如圖3所示，采集節點硬件主要由STM32主控模塊、Zigbee無線模塊、土壤濕度傳感器模塊、水閥開關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轉換為電信號，將這些數據傳輸給STM32主控模塊，STM32主控模塊對這些數據進行處理和存儲。STM32主控模塊將土壤濕度參數信息通過Zigbee無線模塊發送給上層的主節點，從而實現完成對當前位置土壤濕度參數信息的采集和傳輸，此外STM32主控模塊還通過Zigbee無線模塊接收來自上層主節點的水閥開關控制指令，驅動水閥開關控制模塊實現對水閥的開關控制。

采集節點的軟件主要由系統初始化子程序、土壤濕度傳感器數據采集及處理子程序、Zigbee數據發送接收及處理子程序、水閥開關處理子程序構成。

2 結論

本設計將STM32先進單片機控制技術、Zigbee無線傳感器網絡技術、TFT液晶顯示技術進行系統整合，側重于通過技術手段解決實際問題，因此本課題的研究成果還可以推廣到類似的項目，如森林防火信息采集、無線路燈控制系統、無線抄表系統、礦井無疑監控系統、城市供電監控管理系統以及其他類似的項目。可以說，研究基于Zigbee的智能澆灌系統對今后開展其它工作和項目具有指導意義。

【參考文獻】

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