基于Zigbee的智能浇灌系统设计

陈晓虎　田立增

【摘 要】本设计针对新型农业化的需求设计了一款基于Zigbee的智能浇灌系统，系统主要由主节点监控台、采集节点组成。通过实时监测各个采集节点的土壤湿度信息，无线传输给主节点控制台进行处理，并根据主节点控制台的指令进行相应的开关水阀，此外主节点监控台还设有手动控制模式，可以根据需要手动进行浇灌操作，从而实现智能化浇灌。

【关键词】智能浇灌；Zigbee；STM32

中图分类号： S274.2；TN92 文献标识码： A 文章编号： 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

目前大多数校园的绿化还是采用人工浇灌的传统方式来管理，不仅造成人力物力的浪费，而且很容易出现由于浇灌不及时，致使绿化植物干死的现象。或者园林工作人员忘记关水阀，致使水大量浪费的现象。给学校造成了很大的损失。

为了解决这一问题，本设计将研究与设计一款基于STM32单片机为主控平台，结合Zigbee无线传感技术、TFT液晶显示技术的智能浇灌系统。该系统能够实时监测各个采集节点的土壤湿度信息，无线传输给主节点控制台进行处理，并根据主节点控制台的指令进行相应的开关水阀，实现智能化自动浇灌。此外主节点监控台还设有手动控制模式，可以在任意时刻手动进行浇灌操作。系统各模块互相协作，在实现智能化浇灌的同时，实现了水资源的最高利用，具有很好的经济价值和社会价值。

1 系统总体组成架构

如图1所示，系统硬件使用模块化设计思想，从功能上划分为二层结构。第一层为从节点采集及执行层，主要硬件实现对土壤湿度传感器的参数采集和向主节点进行数据传输，以及接收主节点的水阀控制指令进行水阀的开关动作执行。第二层为主节点监控层，主要硬件实现土壤湿度传感器参数的接收汇总、存储、处理和本地的监测，以及向从节点发送开关动作指令。

1.1 主节点监控台

如图2所示，主节点硬件主要由STM32主控模块、Zigbee无线模块、TFT液晶显示触控模块及电源组成。Zigbee无线模块定时接收来自下层从节点的土壤湿度参数数据，将这些数据发送给STM32主控模块，STM32主控模块对这些数据进行处理和存储后在TFT液晶显示触摸模块上显示，实现本地用户对土壤湿度参数的监测。此外当土壤湿度参数小于某设定的值后，STM32主控模块执行開水阀。当土壤湿度参数大于某设定的值后，STM32主控模块执行关水阀。从而实现自动浇灌的功能。

主节点的软件主要由系统初始化子程序、Zigbee数据发送接收及处理子程序、TFT液晶显示及触控数据处理子程序、水阀开关控制子程序构成。

1.2 采集节点

如图3所示，采集节点硬件主要由STM32主控模块、Zigbee无线模块、土壤湿度传感器模块、水阀开关控制模块及电源组成。土壤湿度传感器模块将土壤湿度参数转换为电信号，将这些数据传输给STM32主控模块，STM32主控模块对这些数据进行处理和存储。STM32主控模块将土壤湿度参数信息通过Zigbee无线模块发送给上层的主节点，从而实现完成对当前位置土壤湿度参数信息的采集和传输，此外STM32主控模块还通过Zigbee无线模块接收来自上层主节点的水阀开关控制指令，驱动水阀开关控制模块实现对水阀的开关控制。

采集节点的软件主要由系统初始化子程序、土壤湿度传感器数据采集及处理子程序、Zigbee数据发送接收及处理子程序、水阀开关处理子程序构成。

2 结论

本设计将STM32先进单片机控制技术、Zigbee无线传感器网络技术、TFT液晶显示技术进行系统整合，侧重于通过技术手段解决实际问题，因此本课题的研究成果还可以推广到类似的项目，如森林防火信息采集、无线路灯控制系统、无线抄表系统、矿井无疑监控系统、城市供电监控管理系统以及其他类似的项目。可以说，研究基于Zigbee的智能浇灌系统对今后开展其它工作和项目具有指导意义。

【参考文献】

[1]张苏颖.《基于物联网的智能节水灌溉控制网络设计》[J].电子科技，2013.

[2]张雅琼.《基于无线传感网的城市绿地智能灌溉系统设计》[J].物联网技术，2015.

[3]钟永锋，刘永俊.《ZigBee无线传感器网络》[M].北京：北京邮电大学出版社，2011.