【RT-Thread 开源作品秀】稻田环境信息监测系统

01

概述

1.1 背景

农业环境与农作物的生长状况是相互影响的，所以对农业环境进行实时监控，及时调整有关环境参数，能够有力促进农作物增产增收。农业环境监控系统采用各种智能化和高效率的现代信息技术，来采集、传输、存储、查询并分析农业的环境信息，为农业生产提供科学指导。水稻是我国主要粮食作物之一，其种植面积和产量都位居世界第一，在中国粮食结构中处于举足轻重的地位。稻田环境信息的及时准确采集，对提高其产量和效益都起着至关重要的作用。为实现稻田环境信息监测，本作品以龙芯 2K1000 为核心，设计实现了基于 RT-Thread 的稻田环境信息监测系统。

1.2 软硬件方案

本作品由终端节点、协调器节点、2K1000 通讯网关、云服务器以及上位机五部分组成。终端节点以 CC2530 为核心通过传感器采集稻田温湿度与光照强度数据信息并通过 ZigBee协议传输数据至协调器，协调器接收到数据后通过串口把数据转发给 2K1000 通讯网关，2K1000 通讯网关完成数据汇总，解析，打包，并通过 GPRS 上传数据至云服务器，上位机部分接收云端返回数据并进行本地显示。系统整体结构图如图 1 所示。

1.2.1 硬件方案 

本作品以终端节点为基础采集稻田环境信息并通过 ZigBee 协议传输至 ZigBee 协调器，协调器通过串口把数据转发给 2K1000 通讯网关，2K1000 通讯网关实现数据汇总，解析，打包，并通过 GPRS 上传数据至云服务器，上位机部分接收云端返回数据并进行本地显示，最终实现稻田环境信息监测。

1.2.2 软件方案 

本作品以 RT-Thread 物联网操作系统为基础，以龙芯 2K1000 为核心，实现终端节点采集信息数据汇总，解析，打包，并通过 GPRS 上传数据至云服务器，最后与上位机显示数据信息，实现稻田环境信息无线远程监测。

1.3 实现功能

1） 终端节点通过 SHT20 和 MAX44009 分别采集稻田温湿度和光照强度数据，并通过ZigBee 网络上传数据。

2） 设计了基于龙芯 2K1000 处理器设计通讯控制器(网关)。 

3） 基于 RT-Thread 实时操作系统，完成田间测量数据汇总，解析，打包，并通过 GPRS上传数据至云服务器

4） 设计上位机界面实现监测数据可查可看。

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RT-Thread 使用情况概述

本作品采用 RT-Thread 物联网操作系统进行管理和调度，控制系统完成设计功能。

（1）内核部分

本作品使用了龙芯 2K1000 的串口驱动以及 GPIO 驱动。

03

硬件框架

本作品以龙芯 2k Lite 开发板教育派为核心，通过杜邦线外接 ZigBee 协调器和 GPRS 通信模块，实现硬件功能。系统硬件结构图如图 2 所示。

作品核心板为龙芯 2k lite 开发板教育派，其系统实物如图 3 所示。

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软件框架说明

本作品由 3 大部分组成，各部分软件流程图如图 5、图 6 及图 7 所示。

05

软件模块说明

（1）环境信息采集

本作品终端节点以 CC2530 为核心，通过 IIC 分别读取 SHT20 和 MAX44009 的温湿度数据和光照数据，读取完数据后，把以图 8 的数据格式打包并通过 ZigBee 发送给协调器节点。

（2）协调器数据接收与转发

本作品的协调器用于建立 ZigBee 网络、接收终端节点上传的数据信息以及转发数据。每次接收并校验数据通过后，协调器通过串口转发终端节点采集的数据信息至 2K1000 通讯网关。

（3）GPRS 通信

2K1000 通讯网关收集并打包完成 3 个节点的数据信息后，通过串口将数据发送给 GPRS模块上传至云服务器。

（4）数据上传指示灯

当有一包数据上传至云服务器后，外接灯珠闪烁 1 秒。

06

演示效果

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代码地址

链接：

https://pan.baidu.com/s/1AKfwxxGs1Q0beBSNos2PUQ 

提取码：4jkb

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