專(zhuān)利名稱(chēng)：基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)環(huán)境信息采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種農(nóng)業(yè)環(huán)境信息采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國(guó)是個(gè)以農(nóng)業(yè)為本的國(guó)家，同時(shí)又是世界第一人口大國(guó)，我國(guó)的農(nóng)業(yè)必須自給自足，因此提倡“高產(chǎn)，優(yōu)質(zhì)，高效”的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術(shù)迫在眉急。在現(xiàn)階段精細(xì)農(nóng)業(yè)中，農(nóng)業(yè)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)通常是采用傳統(tǒng)的方法采用RS485或 CAN等現(xiàn)場(chǎng)總線的方式將多個(gè)分散工作的節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)構(gòu)成整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，施工麻煩且成本高。加上電線受到外界環(huán)境的影響會(huì)發(fā)生老化，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)維修費(fèi)用也會(huì)增加。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的施工麻煩、成本高、維修費(fèi)用大的不足， 本實(shí)用新型提供一種簡(jiǎn)化施工、降低成本、減少維修費(fèi)用的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)環(huán)境信息采集系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)環(huán)境信息采集系統(tǒng)，包括用以建立網(wǎng)絡(luò)并收集數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)器和用于數(shù)據(jù)采集的終節(jié)點(diǎn)，所述協(xié)調(diào)器包括第一微型處理器模塊、第一 RF收發(fā)模塊和第一電源模塊，所述第一微型處理器模塊與所述第一 RF收發(fā)模塊連接，所述第一微型處理器模塊、第一 RF收發(fā)模塊均與所述第一電源模塊連接；所述終節(jié)點(diǎn)包括第二微型處理器模塊、第二 RF收發(fā)模塊、第二電源模塊和用于置在待監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)場(chǎng)所進(jìn)行溫濕度采集的傳感器模塊，所述第二微型處理器模塊、第二 RF收發(fā)模塊均與第二電源模塊連接，所述傳感器模塊與所述第二微型處理器模塊連接，所述第二微型處理器模塊與所述第二 RF收發(fā)模塊連接，所述第二 RF收發(fā)模塊通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與所述第一 RF收發(fā)模塊通訊連接。進(jìn)一步，所述第一微處理器模塊連接UARST串口模塊，所述UARST串口模塊連接上位機(jī)。再進(jìn)一步，所述第一電源模塊和第二電源模塊均為電壓3. OV的干電池組。所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為Zigbee無(wú)線網(wǎng)，當(dāng)然，也可以為其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為基于CC2431單片機(jī)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及基于DS18B20 的現(xiàn)場(chǎng)溫度采集系統(tǒng)和DHTll的現(xiàn)場(chǎng)濕度采集系統(tǒng)，能夠有效并精確的完成精細(xì)農(nóng)業(yè)的溫、濕度的監(jiān)測(cè)。首先，由協(xié)調(diào)器建立網(wǎng)絡(luò)，建立網(wǎng)絡(luò)成功后通過(guò)UARST串口向串口輸出網(wǎng)絡(luò)的建立情況。接著給每個(gè)終節(jié)點(diǎn)上電，終節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)后會(huì)自動(dòng)加入，協(xié)調(diào)器會(huì)根據(jù)每個(gè)終節(jié)點(diǎn)的長(zhǎng)地址來(lái)分配每個(gè)終節(jié)點(diǎn)的短地址。對(duì)于終節(jié)點(diǎn)，黃燈每閃兩下代表一次數(shù)據(jù)采樣成功，然后將數(shù)據(jù)打包在數(shù)據(jù)幀里面，發(fā)送給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器再通過(guò)串口在上位機(jī)上顯示。本實(shí)用新型的有益效果為1、能夠大幅度節(jié)約能源，穩(wěn)定性高，網(wǎng)絡(luò)容量大；2、具有自組織網(wǎng)絡(luò)功能，溫濕度數(shù)據(jù)采集精確，傳輸速度快。
圖1是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)和通信示意圖圖2是協(xié)調(diào)器硬件結(jié)構(gòu)框圖圖3是終節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)框圖圖4是溫度傳感器DS18B20硬件連接示意圖圖5是濕度傳感器DHTll硬件連接示意圖具體實(shí)施步驟
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D1 圖5，一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)環(huán)境信息采集系統(tǒng)，包括用以建立網(wǎng)絡(luò)并收集數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)器和用于數(shù)據(jù)采集的終節(jié)點(diǎn)，所述協(xié)調(diào)器包括第一微型處理器模塊、第一 RF收發(fā)模塊和第一電源模塊，所述第一微型處理器模塊與所述第一 RF收發(fā)模塊連接，所述第一微型處理器模塊、第一 RF收發(fā)模塊均與所述第一電源模塊連接；所述終節(jié)點(diǎn)包括第二微型處理器模塊、第二 RF收發(fā)模塊、第二電源模塊和用于置在待監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)場(chǎng)所進(jìn)行溫濕度采集的傳感器模塊，所述第二微型處理器模塊、第二 RF收發(fā)模塊均與第二電源模塊連接，所述傳感器模塊與所述第二微型處理器模塊連接，所述第二微型處理器模塊與所述第二 RF收發(fā)模塊連接，所述第二 RF收發(fā)模塊通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與所述第一 RF收發(fā)模塊通訊連接。所述第一微處理器模塊連接UARST串口模塊，所述UARST串口模塊連接上位機(jī)。 所述第一電源模塊和第二電源模塊均為電壓3. OV的干電池組。所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為 Zigbee無(wú)線網(wǎng)，當(dāng)然，也可以為其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。所述協(xié)調(diào)器的第一微處理器模塊，收集終節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)的溫濕度信息，并通過(guò)UARST 模塊傳送到上位機(jī)；所述終節(jié)點(diǎn)每隔IOs通過(guò)溫濕度傳感器采集環(huán)境信息，并通過(guò)第二 RF 收發(fā)模塊向協(xié)調(diào)器傳送。傳感器模塊中，溫度模塊是基于DS18B20的，濕度模塊是基于DHTll的，并且 DS18B20和DHTll均是單總線接口。所述UARST串口模塊用于同上位機(jī)連接，傳遞收集到的數(shù)據(jù)信息。所述的電源模塊為電壓3. OV的干電池組。對(duì)于CC2431單片機(jī)模塊，中間載有高性能、低功耗的的CC2431單片機(jī)，集成了符合IEEE802. 15.4標(biāo)準(zhǔn)的2. 4GHz的RF無(wú)線電收發(fā)機(jī)，同時(shí)也搭配2個(gè)強(qiáng)大的支持幾組協(xié)議的USART，符合IEEE802. 15. 4MAC計(jì)時(shí)器，還有兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器和一個(gè)16位計(jì)數(shù)器，如此功能豐富的單片機(jī)模塊對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與運(yùn)行提供了強(qiáng)大的硬件支撐平臺(tái)。本實(shí)施例構(gòu)建了無(wú)線移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)用于建立網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)收集的協(xié)調(diào)器和用于數(shù)據(jù)采集的終節(jié)點(diǎn)，如圖1，協(xié)調(diào)器作為該網(wǎng)絡(luò)中的核心，每一個(gè)終節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線通信方式和協(xié)調(diào)器通信；在該網(wǎng)絡(luò)中，任何一個(gè)終節(jié)點(diǎn)的地位是相等的，任何一個(gè)終節(jié)點(diǎn)的位置是可以相互改變的，即網(wǎng)絡(luò)可以任意擴(kuò)大或縮小，成員可以增加和減少，任意一個(gè)終節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)尋找網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)直接綁定方式與協(xié)調(diào)器建立連接。在這過(guò)程中，協(xié)調(diào)器直接與終節(jié)點(diǎn)通信，使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣雀?，更?zhǔn)確，也實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的自組織功能。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中協(xié)調(diào)器組成，如圖2，能夠?qū)崿F(xiàn)快速數(shù)據(jù)的收集，并通過(guò)UARST串口傳到上位機(jī)。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中終節(jié)點(diǎn)組成，如圖3，它帶有一個(gè)溫度傳感器，如圖4，和一個(gè)濕度傳感器，如圖5。基于DS18B20的溫度模塊(圖4)，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的采集，與CC2431芯片連接簡(jiǎn)單，自帶模/數(shù)轉(zhuǎn)換器直接將模擬數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)為數(shù)字量傳給CC2431芯片，而且DS18B20使用單總線連接，只需要占用CC2430微控制器一個(gè)I/O 口，此I/O端口額外加一個(gè)4. 7K的上拉電阻，這樣就能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的精確測(cè)量，精度達(dá)到0. 5°C?；贒HTll的濕度采集模塊(圖5)，能夠完成對(duì)環(huán)境濕度進(jìn)行測(cè)量。DHTll數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能16位單片機(jī)相連接。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。它同樣采用單線制串行接口，需要一個(gè)4. 7K上拉電阻才能夠正常工作。該無(wú)線傳感器中協(xié)調(diào)器和終節(jié)點(diǎn)都采用3. OV干電池組供電，設(shè)計(jì)中充分考慮到運(yùn)行功耗，正常情況在兩節(jié)干電池供電下協(xié)調(diào)器可以持續(xù)工作15天，終節(jié)點(diǎn)可持續(xù)工作10天。
權(quán)利要求1.一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)環(huán)境信息采集系統(tǒng)，其特征在于所述農(nóng)業(yè)環(huán)境信息采集系統(tǒng)包括用以建立網(wǎng)絡(luò)并收集數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)器和用于數(shù)據(jù)采集的終節(jié)點(diǎn)，所述協(xié)調(diào)器包括第一微型處理器模塊、第一 RF收發(fā)模塊和第一電源模塊，所述第一微型處理器模塊與所述第一 RF收發(fā)模塊連接，所述第一微型處理器模塊、第一 RF收發(fā)模塊均與所述第一電源模塊連接；所述終節(jié)點(diǎn)包括第二微型處理器模塊、第二 RF收發(fā)模塊、第二電源模塊和用于置在待監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)場(chǎng)所進(jìn)行溫濕度采集的傳感器模塊，所述第二微型處理器模塊、第二 RF收發(fā)模塊均與第二電源模塊連接，所述傳感器模塊與所述第二微型處理器模塊連接，所述第二微型處理器模塊與所述第二 RF收發(fā)模塊連接，所述第二 RF收發(fā)模塊通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與所述第一 RF收發(fā)模塊通訊連接。
2.如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)環(huán)境信息采集系統(tǒng)，其特征在于 所述第一微處理器模塊連接UARST串口模塊，所述UARST串口模塊連接上位機(jī)。
3.如權(quán)利要求2所述的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)環(huán)境信息采集系統(tǒng)，其特征在于 所述第一電源模塊和第二電源模塊均為電壓3. OV的干電池組。
專(zhuān)利摘要一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)環(huán)境信息采集系統(tǒng)，包括用以建立網(wǎng)絡(luò)并收集數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)器和用于數(shù)據(jù)采集的終節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器包括第一微型處理器模塊、第一RF收發(fā)模塊和第一電源模塊，第一微型處理器模塊與第一RF收發(fā)模塊連接；終節(jié)點(diǎn)包括第二微型處理器模塊、第二RF收發(fā)模塊、第二電源模塊和用于置在待監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)場(chǎng)所進(jìn)行溫濕度采集的傳感器模塊，傳感器模塊與第二微型處理器模塊連接，第二微型處理器模塊與第二RF收發(fā)模塊連接，第二RF收發(fā)模塊通過(guò)Zigbee無(wú)線網(wǎng)與第一RF收發(fā)模塊通訊連接。本實(shí)用新型能簡(jiǎn)化施工、降低成本、減少維修費(fèi)用。
文檔編號(hào)G01N27/04GK201955886SQ201020673870
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者曾慶泉, 王涌, 馬欣榮 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)