01概述

1.1 背景

農業環境與農作物的生長狀況是相互影響的，所以對農業環境進行實時監控，及時調整有關環境參數，能夠有力促進農作物增產增收。農業環境監控系統采用各種智能化和高效率的現代信息技術，來采集、傳輸、存儲、查詢并分析農業的環境信息，為農業生產提供科學指導。水稻是我國主要糧食作物之一，其種植面積和產量都位居世界第一，在中國糧食結構中處于舉足輕重的地位。稻田環境信息的及時準確采集，對提高其產量和效益都起著至關重要的作用。為實現稻田環境信息監測，本作品以龍芯 2K1000 為核心，設計實現了基于 RT-Thread 的稻田環境信息監測系統。

1.2 軟硬件方案

本作品由終端節點、協調器節點、2K1000 通訊網關、云服務器以及上位機五部分組成。終端節點以 CC2530 為核心通過傳感器采集稻田溫濕度與光照強度數據信息并通過 ZigBee協議傳輸數據至協調器，協調器接收到數據后通過串口把數據轉發給 2K1000 通訊網關，2K1000 通訊網關完成數據匯總，解析，打包，并通過 GPRS 上傳數據至云服務器，上位機部分接收云端返回數據并進行本地顯示。系統整體結構圖如圖 1 所示。

1.2.1 硬件方案

本作品以終端節點為基礎采集稻田環境信息并通過 ZigBee 協議傳輸至 ZigBee 協調器，協調器通過串口把數據轉發給 2K1000 通訊網關，2K1000 通訊網關實現數據匯總，解析，打包，并通過 GPRS 上傳數據至云服務器，上位機部分接收云端返回數據并進行本地顯示，最終實現稻田環境信息監測。

1.2.2 軟件方案

本作品以 RT-Thread 物聯網操作系統為基礎，以龍芯 2K1000 為核心，實現終端節點采集信息數據匯總，解析，打包，并通過 GPRS 上傳數據至云服務器，最后與上位機顯示數據信息，實現稻田環境信息無線遠程監測。

1.3 實現功能

1） 終端節點通過 SHT20 和 MAX44009 分別采集稻田溫濕度和光照強度數據，并通過ZigBee 網絡上傳數據。

2） 設計了基于龍芯 2K1000 處理器設計通訊控制器(網關)。

3） 基于 RT-Thread 實時操作系統，完成田間測量數據匯總，解析，打包，并通過 GPRS上傳數據至云服務器

4） 設計上位機界面實現監測數據可查可看。

02

RT-Thread 使用情況概述

本作品采用 RT-Thread 物聯網操作系統進行管理和調度，控制系統完成設計功能。

（1）內核部分

本作品使用了龍芯 2K1000 的串口驅動以及 GPIO 驅動。

03

硬件框架

本作品以龍芯 2k Lite 開發板教育派為核心，通過杜邦線外接 ZigBee 協調器和 GPRS 通信模塊，實現硬件功能。系統硬件結構圖如圖 2 所示。

作品核心板為龍芯 2k lite 開發板教育派，其系統實物如圖 3 所示。

04

軟件框架說明

本作品由 3 大部分組成，各部分軟件流程圖如圖 5、圖 6 及圖 7 所示。

05

軟件模塊說明

（1）環境信息采集

本作品終端節點以 CC2530 為核心，通過 IIC 分別讀取 SHT20 和 MAX44009 的溫濕度數據和光照數據，讀取完數據后，把以圖 8 的數據格式打包并通過 ZigBee 發送給協調器節點。

（2）協調器數據接收與轉發

本作品的協調器用于建立 ZigBee 網絡、接收終端節點上傳的數據信息以及轉發數據。每次接收并校驗數據通過后，協調器通過串口轉發終端節點采集的數據信息至 2K1000 通訊網關。

（3）GPRS 通信

2K1000 通訊網關收集并打包完成 3 個節點的數據信息后，通過串口將數據發送給 GPRS模塊上傳至云服務器。

（4）數據上傳指示燈

當有一包數據上傳至云服務器后，外接燈珠閃爍 1 秒。

06

演示效果

07

代碼地址

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1AKfwxxGs1Q0beBSNos2PUQ提取碼：4jkb

責任編輯：xj

原文標題：【RT-Thread 開源作品秀】稻田環境信息監測系統

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