基于无线传感器网络的果园生态环境远程监控系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于无线传感器网络的果园生态环境远程监控系统，包括传感器、果园信息采集器、果园数据服务器、用户。传感器用于获取当前的果园环境信息数据，并将数据发送给果园信息采集器；用户既可以通过果园数据服务器获取经处理后的果园环境信息，又可直接访问果园信息采集器获取经处理后的果园环境信息。本发明实现了数据的准确测量并可靠传输，大大的减小了传统数据采集过程中受时间和空间等因素的限制。
【专利说明】基于无线传感器网络的果园生态环境远程监控系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线传感器监测【技术领域】，尤其涉及一种基于无线传感器网络的果园生态环境远程监控系统。
【背景技术】
[0002]在果树生长过程中，微气象信息对对果树生长发育、生产管理决策以及病虫害发生发展与预防等具有重要的影响。传统的信息获取主要依靠人工来完成，这样不仅费时费力而且效率很低。
[0003]随着各种新技术的出现，通过无线传感技术，实现果园环境远程数据采集传输已经成为可能。无线传感中的GPRS技术具有传输范围广、传输速率高、分组交换、永远在线等多方面的优势，这使得其非常适宜数据传输频繁，数据量较小，实时性高等要求果园环境。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种基于无线传感器网络的果园生态环境远程监控系统，本发明实现了数据的准确测量并可靠传输，大大的减小了传统数据采集过程中受时间和空间等因素的限制。
[0005](二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于无线传感器网络的果园生态环境远程监控系统，其包括:包括传感器、果园信息采集器、果园数据服务器、用户，其特征在于传感器、果园信息采集器、果园数据服务器和用户依次连接，果园信息采集器连接用户。
传感器用于获取当前的果园环境信息数据，并将数据发送给果园信息采集器；
果园信息采集器与传感器相连，果园信息采集器采集果园环境的数据并与果园数据服务器进行通信，完成果园环境数据的传输；
果园数据服务器与果园信息采集器相连，完成数据的存储。用户既可以通过果园数据服务器获取经处理后的果园环境信息，又可直接访问果园信息采集器获取经处理后的果园环境信息。
[0006]所述传感器包括空气温湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、风速传感器、风向传感器、雨量传感器、二氧化碳传感器、光照传感器。
[0007]所述果园信息采集器包括处理器、存储模块、复位电路、实时时钟、键盘、GPRS模块、电源模块、USB模块、液晶屏、RS232通信模块、传感器接口模块，处理器分别连接存储模块、复位电路、实时时钟、键盘、GPRS模块、电源模块、USB模块、液晶屏、RS232通信模块和传感器接口模块，所述GPRS模块连接电源模块。
[0008]处理器，用于对所述当前果园信息数据进行处理、用户身份验证和果园信息采集器各组成部分相应功能的控制及协调；
存储模块，用于存储经处理后的当前果园信息数据、用户身份信息和果园产品信息； 复位电路，用于完成果园信息采集器上电复位以及工作时按照用户指令复位；
实时时钟，用于生成系统时间，为所述果园信息采集器提供工作时序和时钟基准；
GPRS模块，用于实现所述果园信息采集器与所述果园数据服务器之间的通信，对经处理后的果园数据信息进行远程发布；
所述果园信息采集器还包括键盘和液晶屏，分别与所述处理器连接；
所述果园信息采集器还包括电源模块与所述处理器连接，用于对处理器和GPRS模块供电；
所述电源模块包括开关电源、太阳能电池板和蓄电池、市电。太阳能电池板、蓄电池和市电分别与开关电源连接；
所述果园信息采集器还设有RS232通信接口，与所述处理器连接，处理器的串行接口与所述RS232通信接口之间接有串行口通信电平转换电路。
[0009]所述的处理器为MSP430F149，有60KB程序存储器，2KB数据存储器，2个USART接口 ；8MHz外接晶体振荡器。
[0010]所述传感器接口模块所述处理器及所述传感器分别连接，用于接收当前果园环境信息数据；
所述用户(4)包括WEB浏览，WAP浏览，短信浏览。
[0011]果园数据服务器采用普通计算机，主要包括PC机软件、果园数据服务器应用界面及果园信息数据库等部分。PC机软件采用JSP语言进行开发，使用开放源代码的MySQL数据库，具体功能包括:用户名、密码和验证码验证，通过权限验证后可以来实时查询终端采集的信息，并查看果园信息参数的变化曲线，也可对以前的数据进行查询，导出。果园数据管理系统米用Visual C++ 6.0开发。
[0012](三)有益效果
本发明实现了数据的准确测量并可靠传输，大大的减小了传统数据采集过程中受时间和空间等因素的限制。
[0013]本发明满足了果园生态环境远程监控的要求，系统可以实时地提供详细、准确的环境信息，为科学的管理果园生态环境提供依据，具有显著的社会效益和较大的经济效益。
[0014]本发明采用多种供电选择方式，适用常见果园生态环境的远程监控，保证了信息实时性和可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明一种基于无线传感器网络的果园生态环境远程监控系统的结构框图；
图2是本发明果园信息采集器的结构框图；
图3是本发明果园生态环境系统功能流程图；
图4是本发明果园信息采集器的工作流程图；
图5是本发明果园信息采集器中的串行口通信电平转换电路图。
[0016]其中，1:传感器；2:果园信息采集器；3:果园数据服务器；4:用户；2_1:处理器；2-2:存储模块；2-3:复位电路；2-4:实时时钟；2-5:键盘；2_6 =GPRS模块；2_7:电源模块；2-71:开关电源；2-72:太阳能电池板；2-73:蓄电池；2_74:市电；2_8 =USB模块；2_9:液晶 屏；2-10:RS232通信模块；2-11:传感器接口模块。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0018]图1是本发明一种基于无线传感器网络的果园生态环境远程监控系统的结构框图，包括
传感器I用于获取当前的果园环境信息数据，并将数据发送给果园信息采集器2 ;果园信息采集器2与传感器I相连，果园信息采集器2采集果园环境的数据并与果园数据服务器3进行通信，完成果园环境数据的传输；果园数据服务器3与果园信息采集器2相连，完成数据的存储。用户4既可以通过果园数据服务器3获取经处理后的果园环境信息，又可直接访问果园信息采集器2获取经处理后的果园环境信息。
[0019]所述传感器I包括空气温湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、风速传感器、风向传感器、雨量传感器、二氧化碳传感器、光照传感器。
[0020]图2是本发明果园信息采集器的结构框图。
[0021]所述果园信息采集器2包括:
处理器2-1，用于对所述当前果园信息数据进行处理、用户身份验证和果园信息采集器各组成部分相应功能的控制及协调。
[0022]存储模块2-2，用于存储经处理后的当前果园信息数据、用户身份信息和果园产品信息；
复位电路2-3，用于完成果园信息采集器(2)上电复位以及工作时按照用户指令复位； 实时时钟2-4，用于生成系统时间，为所述果园信息采集器(2)提供工作时序和时钟基
准；
GPRS模块2-6，用于实现所述果园信息采集器2与所述果园数据服务器3之间的通信，对经处理后的果园数据信息进行远程发布。
[0023]所述果园信息采集器2还包括键盘2-5和液晶屏2-9，分别与所述处理器2_1连接。
[0024]所述键盘包括“(T9”数字键、“.”、“退格”、“确定”、“取消”、“设置”和“复位”共计
16个按键。
[0025]所述液晶屏采用了一块TFT屏，分辨率为160 X 128，接口与传统16管脚的1602液晶屏完全兼容，内部自带控制器。
[0026]所述果园信息采集器2还包括电源模块2-7与所述处理器2-1连接，用于对处理器2-1和GPRS模块2-6供电。
[0027]所述电源模块2-7包括开关电源2-71、太阳能电池板2_72和蓄电池2_73、市电2-74。太阳能电池板2-72、蓄电池2-73和市电2_74分别与开关电源2_71连接。
[0028]所述果园信息采集器2还设有RS232通信接口 2_10，与所述处理器2_1连接，处理器的串行接口与所述RS232通信接口之间接有串行口通信电平转换电路。
[0029]所述的处理器2-1为MSP430F149，有60KB程序存储器，2KB数据存储器，2个USART接口 ；8MHz外接晶体振荡器。[0030]所述传感器接口模块2-11所述处理器2-1及所述传感器I分别连接，用于接收当前果园环境信息数据。
[0031 ] 所述用户4包括WEB浏览，WAP浏览，短信浏览。
[0032]图3是本发明果园生态环境系统功能流程图。GPRS模块主要实现果园信息采集器与果园数据服务器的通信，负责接收上位机发来的采集命令给采集端，以及把汇集到总结点的采集数据传回到服务器数据库中。
[0033]图4是本发明果园信息采集器的工作流程图。当传感器节点通电之后，先初始化，系统进入低功耗模式，当传感器收到采集数据请求时，节点被唤醒，开始采集数据，确认采集到后，将数据进行简单的处理、储存，并在设定的时间内.尝试把数据发送出去，当成功发送后，则回到低功耗模式。
[0034]图5是本发明果园信息采集器中的串行口通信电平转换电路图。
[0035]所述的电平转换芯片采用的是SP3220，它是一款低功耗的RS232驱动芯片，处于低功耗状态下，仍然可以接收数据。处理器2-1通过片内的串口实现与SP3220芯片进行接□。
[0036]处理器2-1通过一个上拉电阻将SHDN管脚拉高,使芯片一直处于工作状态。如果系统需要处于低功耗状态，也可以通过单片机来控制该管脚，工作的时候将该管教设置为低电平，需要处于低功耗的时候将该管脚设置为高电平，这样很容易实现控制。在管脚Cl+、C1-、C2+、C2-、V+和V-处分别放置0.1uF的电容实现充电作用，以满足相应的充电的要求。管脚T10UT、T1IN、RlOUT和RlIN分别是RS232转换的输入输出脚，实现接口电平的转换。为了减小输入端受到的干扰，在芯片的电源输入管脚处加一个0.1uF的电容来实现滤波。
[0037]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种基于无线传感器网络的果园生态环境远程监控系统，包括传感器(I)、果园信息采集器(2)、果园数据服务器(3)、用户(4)，其特征在于传感器(I)、果园信息采集器(2)、果园数据服务器(3)和用户(4)依次连接，果园信息采集器(2)连接用户(4)，传感器(I)用于获取当前的果园环境信息数据，并将数据发送给果园信息采集器(2);果园信息采集器(2)与传感器(I)相连，果园信息采集器(2)采集果园环境的数据并与果园数据服务器(3)进行通信，完成果园环境数据的传输；果园数据服务器(3)与果园信息采集器(2)相连，完成数据的存储，用户(4)既可以通过果园数据服务器(3)获取经处理后的果园环境信息，又可直接访问果园信息采集器(2)获取经处理后的果园环境信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的果园生态环境远程监控系统，其特征在于，所述传感器(I)包括空气温湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、风速传感器、风向传感器、雨量传感器、二氧化碳传感器和光照传感器。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的果园生态环境远程监控系统，其特征在于，所述果园信息采集器(2)包括:处理器(2-1)、存储模块(2-2)、复位电路(2-3)、实时时钟(2-4)、键盘(2-5)、GPRS模块(2-6)、电源模块(2_7)、USB模块(2_8)、液晶屏(2-9), RS232通信模块(2-10)、传感器接口模块(2_11)，处理器(2-1)分别连接存储模块(2-2),复位电路(2-3)、实时时钟(2-4)、键盘(2-5)、GPRS模块(2_6)、电源模块(2_7)、USB模块(2-8)、液晶屏(2-9)、RS232通信模块(2_10)和传感器接口模块(2_11)，所述GPRS模块(2-6 )连接电源模块(2-7 ); 处理器(2-1)，用于对所述当前果园信息数据进行处理、用户身份验证和果园信息采集器各组成部分相应功能的控制及协调； 存储模块(2-2)，用于存储经处理后的当前果园信息数据、用户身份信息和果园产品信息；. 复位电路(2-3)，用于完成果园信息采集器(2)上电复位以及工作时按照用户指令复位； 实时时钟(2-4)，用于生成系统时间，为所述果园信息采集器(2)提供工作时序和时钟基准； GPRS模块(2-6)，用于实现所述果园信息采集器(2)与所述果园数据服务器(3)之间的通信，对经处理后的果园数据信息进行远程发布。
4.根据权利要求3所述的一种基于无线传感器网络的果园生态环境远程监控系统，其特征在于，所述键盘包括“(T9”数字键、“.”、“退格”、“确定”、“取消”、“设置”和“复位”共计16个按键。
5.根据权利要求3所述的一种基于无线传感器网络的果园生态环境远程监控系统，其特征在于，所述果园信息采集器(2)还设有RS232通信接口(2-10)，与所述处理器(2-1)连接，处理器的串行接口与所述RS232通信接口之间接有串行口通信电平转换电路。
6.根据权利要求3所述的一种基于无线传感器网络的果园生态环境远程监控系统，其特征在于，所述的处理器(2-1)为MSP430F149，有60KB程序存储器，2KB数据存储器，2个USART接口 ；8MHz外接晶体振荡器。
7.根据权利要求3所述的一种基于无线传感器网络的果园生态环境远程监控系统，其特征在于，所述传感器接口模块(2-11)所述处理器(2-1)及所述传感器(I)分别连接，用于接收当前果园环境信息数据。
8.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的果园生态环境远程监控系统，其特征在于:所述用户(4)包括WEB浏览，WAP浏览，短信浏览。
9.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的果园生态环境远程监控系统，其特征在于所述电源模块(2-7)包括开关电源(2-71)、太阳能电池板(2-72)、蓄电池(2-73 )、市电(2-74)，太阳能电池板(2-72 )、蓄电池(2-73 )、市电(2-74)分别连接开关电源(2-71)。
【文档编号】H04L29/08GK103475728SQ201310427627
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月20日 优先权日:2013年9月20日
【发明者】刘燕德, 赵文星, 吴至镜, 周衍华, 郝勇 申请人:华东交通大学