一种基于无线通信方式的低功耗农田信息采集装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于无线通信方式的低功耗农田信息采集装置，它包括监测中心个人计算机，无线传感器节点与汇聚节点无线连接，汇聚节点与监测中心个人计算机通信电缆连接；解决了现有技术采用GSM/GPRS技术、3G技术需要建设通信基站，在没有基站覆盖的地方，将不能进行信息传递；遥感技术需要使用卫星或别的飞行器，成本较高，不适宜在规模较小的农田环境中使用；Zigbee技术通常通信距离有限，蓝牙技术需要支付专利费，因此芯片成本较高，且通信距离也较短等问题。
【专利说明】一种基于无线通信方式的低功耗农田信息采集装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于农业电气化和自动化【技术领域】，尤其涉及一种基于无线通信方式的低功耗农田信息采集装置。
【背景技术】
[0002]在十八大会议报告中特别强调“解决好农业农村农民问题是全党工作重中之重，牢固树立“重中之重”的战略思想。当前，随着各种新技术的应用，我国农业生产水平得到了极大提高。其中，精准农业技术被认为是21世纪农业科技发展的前沿，是科技含量最高、集成综合性最强的现代农业生产管理技术之一。通过精准农业技术的使用，可以最大化利用农田生产潜力、可以合理利用各种生产资料、减少环境污染、大幅度提高农产品产量和品质。农田信息采集系统作为精准农业的重要组成部分之一，是精准农业的基础，可给精准农业提供如土壤、气候等信息，使得农业生产在一定程度上摆脱自然环境的制约，生产出高产、高效、优质的农产品。农田信息采集主要涉及农田环境信息采集、信息处理和信息传输三个方面。其中，信息传输决定了是否能可靠地将信息传输给管理者。当前，在信息传输方式上主要有有线通信和无线通信两种方式。与有线方式相比，无线方式具有成本低、部署方便、可扩展性好等优点，在农田环境信息采集领域得到了广泛应用。当前，在农田信息采集领域的使用的无线通信技术主要有GSM/GPRS技术、遥感技术、3G技术、Zigbee技术、蓝牙技术等。上述的这些技术虽然都能实现对农田信息进行采集，但也有不足，主要表现在:
(I)GSM/GPRS技术、3G技术需要建设通信基站，在没有基站覆盖的地方，将不能进行信息传递；(2)遥感技术需要使用卫星或别的飞行器，成本较高，不适宜在规模较小的农田环境中使用；(3) Zigbee技术通常通信距离有限，蓝牙技术需要支付专利费，因此芯片成本较高，且通信距离也较短。
【发明内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题:提供一种基于无线通信方式的低功耗农田信息采集装置，以解决现有技术采用GSM/GPRS技术、3G技术需要建设通信基站，在没有基站覆盖的地方，将不能进行信息传递；(2)遥感技术需要使用卫星或别的飞行器，成本较高，不适宜在规模较小的农田环境中使用；(3)Zigbee技术通常通信距离有限，蓝牙技术需要支付专利费，因此芯片成本较高，且通信距离也较短等问题。
[0004]本实用新型技术方案:
[0005]一种基于无线通信方式的低功耗农田信息采集装置，它包括监测中心个人计算机，无线传感器节点与汇聚节点无线连接，汇聚节点与监测中心个人计算机通信电缆连接。
[0006]无线传感器节点包括第一传感器单元，第一传感器单元与第一微处理器单元导线连接，第一微处理器单元与第一无线通信单元导线连接，第一电源单元与第一传感器单元、第一微处理器单元和第一无线通信单元导线连接。
[0007]汇聚节点包括第二微处理器单元，第二微处理器单元与第二无线通信单元导线连接，第二微处理器单元通过串口通信单元与监测中心个人计算机连接，第二传感器单元与第二微处理器单元导线连接，第二电源单元与第二微处理器单元、第二无线通信单元和第二传感器单元导线连接。
[0008]监测中心个人计算机包括个人计算机，它与GSM通信模块通信电缆连接。
[0009]无线传感器节点包括第一微处理器单元，第一微处理器单元、第一电源单元和第一无线通信单元安装在第一防水塑料盒内，第一防水塑料盒和第一电源单元的太阳能电池板安装在第一支杆顶端，第一电源的太阳能电池板与第一防水塑料盒通过导线连接。
[0010]第一无线通信单元为射频模块。
[0011]汇聚节点包括第二微处理器单元，第二电源单元、第二微处理器单元和第二无线通信单元安装在第二塑料防水盒内，第二塑料防水盒和第二电源单元的太阳能电池板安装在第二支杆顶端，第二电源的太阳能电池板与第二塑料防水盒通过导线连接。
[0012]第二无线通信单元为射频模块。
[0013]本实用新型有益效果:
[0014]本实用新型采用“太阳能+蓄电池”供电模式，在不需要采集信息时，由微处理器控制无线传感器节点进入低功耗模式以节能，本实用新型选用的传感器都为数字量传感器，功耗较低，本实用新型可用于对农田环境监测，具有结构简单、监测精度高、部署方便、实时性好、成本低、功耗低等优点，通过对农田环境因子的可靠收集和传输，有利于指导农业生产，对农业生产进行精细化管理，如精准施肥、节水灌溉、提高的产量质量等，本实用新型采用射频无线通信加串口通信模式，信息传输可靠，通信距离长，解决了现有技术采用GSM/GPRS技术、3G技术需要建设通信基站，在没有基站覆盖的地方，将不能进行信息传递；
(2)遥感技术需要使用卫星或别的飞行器，成本较高，不适宜在规模较小的农田环境中使用；(3)Zigbee技术通常通信距离有限，蓝牙技术需要支付专利费，导致芯片成本较高，且具有通信距离也较短等问题。
[0015]【专利附图】
【附图说明】:
[0016]图1为本实用新型组成原理示意图；
[0017]图2为本实用新型无线传感器节点安装结构示意图；
[0018]图3为本实用新型汇聚节点安装结构示意图。
[0019]【具体实施方式】:
[0020]一种基于无线通信方式的低功耗农田信息采集装置，它包括监测中心个人计算机，无线传感器节点与汇聚节点无线连接，汇聚节点与监测中心个人计算机通信电缆连接。
[0021]无线传感器节点包括第一传感器单元，第一传感器单元与第一微处理器单元导线连接，第一微处理器单元与第一无线通信单元导线连接，第一电源单元与第一传感器单元、第一微处理器单元和第一无线通信单元导线连接。
[0022]传感器单元都选用的是低功耗的数字式传感器，主要有空气温湿度传感器、土壤温度传感器、土壤水分传感器、光照度传感器、C02传感器。其中空气温湿度传感器采用I线总线的数字式温湿度传感器AM2306，土壤温度传感器采用I线总线的数字式传感器DS18B20，土壤水分传感器采用ECH2O,光照度传感器采用I2C总线的数字式传感器TSL2561。
[0023]微处理器单元选择的是低功耗的微处理器MSP430F149，内部集成除了有64KB的程序存储区、数据区、特殊功能寄存器区，还集成有12位的A/D转换单元。
[0024]GSM通信模块采用的是双频的SM900A。
[0025]电源单元为了保证系统的可靠性，采用太阳能供电和蓄电池供电两种方式，蓄电池采用的是6V 4.5Ah的铅酸电池。
[0026]汇聚节点包括第二微处理器单元，第二微处理器单元与第二无线通信单元导线连接，第二微处理器单元通过串口通信单元与监测中心个人计算机连接，第二传感器单元与第二微处理器单元导线连接，第二电源单元与第二微处理器单元、第二无线通信单元和第二传感器单元导线连接。
[0027]监测中心个人计算机包括个人计算机，它与GSM通信模块通信电缆连接，GSM通信模块可通过串口与个人计算机连接，实现数据信息的远距离传输。
[0028]无线传感器节点的第一微处理器单元、第一无线通信单元和第一电源单元安装在第一防水塑料盒4内，第一防水塑料盒4和第一电源单元的太阳能电池板I安装在第一支杆2顶端，第一电源的太阳能电池板I与第一防水塑料盒4通过导线连接，将第一电源的太阳能电池板I的电送至蓄电池供无线传感器节点使用，第一无线通信单元天线3在第一防水塑料盒4 一端伸入其中空腔，各个传感器通过防水接头5的一端伸入防水塑料盒4的空腔，第一电源的太阳能电池板I与第一防水塑料盒4通过导线相连，第一防水塑料盒4通过第一安装孔6固定在第一支杆2上。
[0029]第一无线通信单元为射频模块，采用频率可调的低功耗的射频模块nRF905，在空旷环境中通信距离可达800 mo
[0030]汇聚节点的第二微处理器单元、第二无线通信单元和第二电源单元安装在第二塑料防水盒10内，第二塑料防水盒10和第二电源单元的太阳能电池板13安装在第二支杆12顶端，第二电源单元的太阳能电池板13与第二塑料防水盒10通过导线连接，各个传感器通过防水接头9连接到第二微处理器单元，串口通信单元7与监测中心个人电脑通过导线相连，第二无线通信单元的天线11伸出第二塑料防水盒10外，第二塑料防水盒10通过第二安装孔8固定在第二支杆12上，将第二塑料防水盒10安装在第二支杆上，可以扩大其通信距离，使信号传输更可靠。
[0031]第二无线通信单元为射频模块，采用频率可调的低功耗的射频模块nRF905，在空旷环境中通信距离可达800 mo
【权利要求】
1.一种基于无线通信方式的低功耗农田信息采集装置，它包括监测中心个人计算机，其特征在于:无线传感器节点与汇聚节点无线连接，汇聚节点与监测中心个人计算机通信电缆连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线通信方式的低功耗农田信息采集装置，其特征在于:无线传感器节点包括第一传感器单元，第一传感器单元与第一微处理器单元导线连接，第一微处理器单元与第一无线通信单元导线连接，第一电源单元与第一传感器单元、第一微处理器单元和第一无线通信单元导线连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线通信方式的低功耗农田信息采集装置，其特征在于:汇聚节点包括第二微处理器单元，第二微处理器单元与第二无线通信单元导线连接，第二微处理器单元通过串口通信单元与监测中心个人计算机连接，第二传感器单元与第二微处理器单元导线连接，第二电源单元与第二微处理器单元、第二无线通信单元和第二传感器单元导线连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线通信方式的低功耗农田信息采集装置，其特征在于:监测中心个人计算机包括个人计算机，它与GSM通信模块通信电缆连接。
5.根据权利要求2所述的一种基于无线通信方式的低功耗农田信息采集装置，其特征在于:无线传感器节点包括第一微处理器单元，第一微处理器单元、第一电源单元和第一无线通信单元安装在第一防水塑料盒(4)内，第一防水塑料盒(4)和第一电源单元的太阳能电池板(I)安装在第一支杆(2)顶端，第一电源的太阳能电池板(I)与第一防水塑料盒(4)通过导线连接。
6.根据权利要求2所述的一种基于无线通信方式的低功耗农田信息采集装置，其特征在于:第一无线通信单元为射频模块。
7.根据权利要求3所述的一种基于无线通信方式的低功耗农田信息采集装置，其特征在于:汇聚节点包括第二微处理器单元，第二电源单元、第二微处理器单元和第二无线通信单元安装在第二塑料防水盒(10)内，第二塑料防水盒(10)和第二电源单元的太阳能电池板(13)安装在第二支杆(12)顶端，第二电源的太阳能电池板(13)与第二塑料防水盒(10)通过导线连接。
8.根据权利要求3所述的一种基于无线通信方式的低功耗农田信息采集装置，其特征在于:第二无线通信单元为射频模块。
【文档编号】G08C17/02GK204242384SQ201420693451
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】杨靖, 王霄, 杨小柳, 杨鑫, 李泽滔, 罗雪梅 申请人:贵州大学