专利名称：基于智能无线传感器网络的农业环境监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于设施农业领域，尤其是一种基于智能无线传感器网络的农业环境监控系统。
背景技术：
农业环境监控系统是采用具有特定结构和性能的设施、工程技术和管理技术，改善或创造局部环境，为种植业、养殖业及其产品的储藏保鲜等提供相对可控制的最适宜温度、湿度、光照度等环境条件，以期充分利用土壤、气候和生物潜能，在一定程度上摆脱对自然环境的依赖而进行的有效生产的农业，它是获得速生、高产、优质、高效的农产品的新型生产方式，是世界各国用以提供新鲜农产品的主要技术措施，按主体不同，农业环境监控系 统可以分为设施栽培和设施养殖，目前，世界农业环境监控系统已经发展到较高水平，形成了成套的技术、完整的设施设备和生产规范，并在向自动化、智能化、网络化和无线化方向发展。中国农业环境监控系统研究始于20世纪80年代后期，经过几十年的发展，取得了举世瞩目的成就以蔬菜、瓜果、花卉为主的设施栽培面积发展速度异常迅猛，我国设施栽培面积目前已经突破100万hm2，成为世界设施栽培面积最大的国家。但是，与农业环境监控系统比较发达的国家相比，仍有较大差距，主要表现在(1)设施水平低下，抗御自然灾害的能力差；(2)环境监控系统的科技含量低，智能化、自动化程度不高，难以满足设施农业生产的实际需求；(3)设施农业技术不配套、不规范，缺乏量化指标，在技术应用和生产上尚存在相当的盲目性，难以实现设施农业的整体效益功能和较大规模的商品生产。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，形成具有监测精度高、低功耗、低成本、实时性好、高容量、覆盖区域大等显著优点的农业环境监控系统，可以对目标监测区内的温度、湿度、光照度，C02浓度等农业环境信息进行快速、可靠的远程采集和传输。本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的由传感器网络节点、无线网关和监测中心服务器三部分组成，传感器网络节点包括传感器测量节点、控制节点和汇聚节点，传感器测量节点由传感器模块、微处理器模块、无线通信模块和电源模块组成，控制节点由驱动器模块、微处理器模块、无线通信模块和电源模块组成，汇聚节点由微处理器模块、无线通信模块、存储器模块、以太网接口模块、串行接口模块和电源模块组成；无线网关包括主处理器、扩展存储器单元、射频收发模块、GPRS通信模块、以太网接口以及扩展接口，其中，传感器测量节点和控制节点通过无线通信模块分别与汇聚节点相连，汇聚节点通过无线网关与监测中心服务器相连。而且，所述的传感器模块包括温湿度传感器、土壤温湿度传感器、土壤电感率传感器、光照度传感器、CO2传感器、茎直径变化测量用传感器，其中温、湿度传感器采用I2C总线数字式温、湿度传感器SHTlI，光照强度传感器选用TSL2550D。[0008]而且，所述的微处理器模块采用集成在CC2431内部的8051 CP，集成的CPU有4种不同的内存空间代码区、数据区、扩展数据区和特殊功能寄存器区。而且，所述的存储器模块由I片AT45DB041组成，直接接入CC2431 SPI输入端。而且，所述的以太网接口模块使用DM9161作为以太网的物理层接口。而且，所述的串行接口模块由I片低功耗MAX3232和COM母口组成，CC2431串口端接入MAX3232进行电平转换，通过COM 口与计算机进行通信。本实用新型的优点和积极效果是I、本实用新型采用了基于CC2431的无线传感器网络节点进行设计，其内部集成了 CC2420射频收发器，工业标准增强型8051 MCU内核，128 KB可编程闪存，8KB的RAM，精确的定位引擎等丰富的片内资源，支持硬件调试，支持基于IAR7. 20以上C51开发环境下的在线调试，提供强大、灵活的开发工具，CC2431体积小、功耗低、集成度高，非常适合于无线·传感器网络节点的设计，它可工作在4种工作模式下，且工作模式之间的转换时间较短，因而能够满足超低功耗系统设计的要求，达到了无线传感器网络节点设计时外形小、集成度高、功耗低、速度快、成本低的要求。2、本实用新型传感器网络节点采用CC2431通信芯片，CC2431通信模块的天线考虑到无线传感器网络通信质量的要求，采用单极性天线，单极性天线在差分输出与天线之间要求使用“平衡-不平衡变压器”。3、本实用新型无线传感器网络节点电源为电池供电系统，选用的电池为手机专用锂电池，为了使系统在电池供电时，工作时间持续长，在设计电源模块时要考虑到节点的节能问题，CC2431提供4种电源管理模式ΡΜ0、PM1、PM2和PM3，合理地使用这4种模式可有效地降低节点的能耗。4、本实用新型具有监测精度高、低功耗、低成本、实时性好、高容量、覆盖区域大等显著优点，可以对目标监测区内的温度、湿度、光照度，C02浓度等农业环境信息进行快速、可靠的远程采集和传输。
图I是本实用新型的系统连接框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述如图I所示，本实用新型所述的一种基于智能无线传感器网络的农业环境监控系统，由传感器网络节点、无线网关和监测中心服务器三部分组成，传感器网络节点包括传感器测量节点、控制节点和汇聚节点，传感器测量节点由传感器模块、微处理器模块、无线通信模块和电源模块组成，控制节点由驱动器模块、微处理器模块、无线通信模块和电源模块组成，汇聚节点由微处理器模块、无线通信模块、存储器模块、以太网接口模块、串行接口模块和电源模块组成；无线网关包括主处理器、扩展存储器单元、射频收发模块、GPRS通信模块、以太网接口以及扩展接口，其中，传感器测量节点和控制节点通过无线通信模块分别与汇聚节点相连，汇聚节点通过无线网关与监测中心服务器相连。本实用新型的结构和工作原理如图I所示，网络中采用传感器测量节点和具有简单执行控制功能的控制节点构成无线传感器网络，传感器测量节点用来测量空气温度、湿度、光照强度等重要环境数据，控制节点(能对调温、调湿等设备进行相关控制)用来接收计算机传来的远程控制信息，以便对农业环境参数进行适当调控。传感器测量节点采集的数据沿着其他测量节点通过多跳的方式进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个测量节点处理，信息经由多跳路由后到达汇聚节点，汇聚节点将接收到的数据直接上传到监测中心服务器，所有数据都由监测中心服务器进行复杂的数字信号处理，并通过数据库对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务和收集监测数据等信息，最后这些数据还可以通过Internet与远程控制中心进行交互，从而实现农业环境的远 程监控。需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式
中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种基于智能无线传感器网络的农业环境监控系统，其特征在于由传感器网络节点、无线网关和监测中心服务器三部分组成，传感器网络节点包括传感器测量节点、控制节点和汇聚节点，传感器测量节点由传感器模块、微处理器模块、无线通信模块和电源模块组成，控制节点由驱动器模块、微处理器模块、无线通信模块和电源模块组成，汇聚节点由微处理器模块、无线通信模块、存储器模块、以太网接口模块、串行接口模块和电源模块组成；无线网关包括主处理器、扩展存储器单元、射频收发模块、GPRS通信模块、以太网接口以及扩展接口，其中，传感器测量节点和控制节点通过无线通信模块分别与汇聚节点相连，汇聚节点通过无线网关与监测中心服务器相连。
2.根据权利要求I所述的基于智能无线传感器网络的农业环境监控系统，其特征在于所述的传感器模块包括温湿度传感器、土壤温湿度传感器、土壤电感率传感器、光照度传感器、CO2传感器、茎直径变化测量用传感器，其中温、湿度传感器采用I2C总线数字式温、湿度传感器SHTlI，光照强度传感器选用TSL2550D。
3.根据权利要求I所述的基于智能无线传感器网络的农业环境监控系统，其特征在于所述的微处理器模块采用集成在CC2431内部的8051 CP，集成的CPU有4种不同的内存空间代码区、数据区、扩展数据区和特殊功能寄存器区。
4.根据权利要求I所述的基于智能无线传感器网络的农业环境监控系统，其特征在于所述的存储器模块由I片AT4OTB041组成，直接接入CC2431 SPI输入端。
5.根据权利要求I所述的基于智能无线传感器网络的农业环境监控系统，其特征在于所述的以太网接口模块使用DM9161作为以太网的物理层接口。
6.根据权利要求I所述的基于智能无线传感器网络的农业环境监控系统，其特征在于所述的串行接口模块由I片低功耗MAX3232和COM母口组成，CC2431串口端接入MAX3232进行电平转换，通过COM 口与计算机进行通信。
专利摘要本实用新型涉及一种基于智能无线传感器网络的农业环境监控系统，其主要技术特点是由传感器网络节点、无线网关和监测中心服务器三部分组成，传感器网络节点包括传感器测量节点、控制节点和汇聚节点；无线网关包括主处理器、扩展存储器单元、射频收发模块、GPRS通信模块、以太网接口以及扩展接口，其中，传感器测量节点和控制节点通过无线通信模块分别与汇聚节点相连，汇聚节点通过无线网关与监测中心服务器相连。本实用新型具有监测精度高、低功耗、低成本、实时性好、高容量、覆盖区域大等显著优点，可以对目标监测区内的温度、湿度、光照度，CO2浓度等农业环境信息进行快速、可靠的远程采集和传输。
文档编号H04W84/18GK202587399SQ20122007821
公开日2012年12月5日 申请日期2012年3月5日 优先权日2012年3月5日
发明者毛振刚 申请人:毛振刚