一种低功耗的农用传感器采集节点的制作方法

本实用新型涉及一种低功耗的传感器节点，尤其涉及一种低功耗的农用传感器采集节点，属于传感器信号处理技术领域。

背景技术：

在现代智能农业生产管理应用中，传感器数据采集是系统建设的基础，现有的传感器在接入应用系统时经常遇到很多困难，通常为了传感器的接入需要采用专有的电路设计，对现有系统传感器的智能化改造更是一个漫长、人力和财力开销巨大的过程；国内外传感器厂商尚未全部标准化，不同厂家对传感器输出/入的数据类型定义、传感器数据读写控制等存在差异，因此对各类传感器进行统一数据格式的适配是一个复杂工作。

另外，农用传感器数据采集经常是在地势多样、环境复杂的野外部署，农业大规模田间采集数据多，传感器节点数量多，因此电能供应成为了一个关键点，如何降低传感器采集节点的功耗，有时决定着系统方案的成败。通常为了解决电能供应的问题，不得不通过物理布线方式，大大增加了施工难度和成本。

如公告号为CN201976262U的实用新型专利公开了一种面向农业数字信息采集的层次型无线传感器网络系统，包括由若干个星型网和网关共同构成的无线网状网络、控制中心通过所述的网关与无线网状网络连接。本实用新型能针对农用无线传感器网络监测面积大、作物多样、地势复杂、要求低能耗的特点，由星型网与网状网相结合组成混合拓扑结构，使其兼具星型网的简洁、易控以及网状网的多跳和自愈的优点。这些特点为面向精准农业的大规模无线传感器网络系统的应用带来了低成本、低功耗的解决方案。但是其仅仅是对传感器网络系统中拓扑结构的优化。

又如公告号为CN205722362U的实用新型专利公开了一种农业检测系统用传感器节点体系结构，属于农业物联网技术领域。主要包括MSP430F5438单片机控制处理模块、无线通信模块、串行通信模块、供电模块、外部传感器模块、JTAG接口模块、按键模块、LED模块。本实用新型以MSP430F5438作为微处理器，功耗低、成本低，整个体系架构设计微型紧凑，射频性能好，本实用新型实用性强，可广泛应用于农业物联网技术领域。但是其仅仅是对传感器节点体系结构的优化。

又如公告号为CN205864760U的本实用新型公开了一种农业检测系统用新型无线传感器网络网关节点结构，属于农业物联网技术领域。主要带有射频模块的CC2530F256处理器模块、电源管理模块、JTAG接口模块、状态指示电路模块以及GPRS模块。本实用新型是基于CC2530芯片的面相农业生产环境监测的无线传感器网络网关节点，以CC2530为核心处理芯片的简易版网关的硬件架构设计,实现了ZigBee网络的组建与监测数据的收集，并能由GPRS网络发送至服务器；本实用新型丢包率低、运行稳定可靠，采用太阳能供电模式，成本低，可广泛适用于地形复杂多变的农田环境。该农业检测系统用新型无线传感器网络网关节点结构依然只是对硬件架构设计的优化。

综上所述，以上实用新型均对无线传感器网络网关体系结构进行了优化，而考虑到农用传感器采集节点多，因此本发明进一步对传感器采集节点的电源控制中心和硬件设计整体优化。

技术实现要素：

目前现有网络系统能耗高、成本大，不适用于农业大规模田间信息采集问题，本实用新型提供一种低功耗的农用传感器采集节点，目前很多传感节点在电源管理和硬件设计缺少整体优化，没有针对业务应用场景进行可配置化设计。

为解决上述问题，本实用新型采用的方案如下：一种低功耗的农用传感器采集节点，其特征在于，包括用于采集信号的传感器、单片机、用于发射信号的通讯模块WIFI。

所述的单片机包括用于数据收集和转换的信号放大器、信号滤波器、用于数据存储的芯片、处理器控制中心。

所述传感器的信号接口输出/输入端连接处理器控制中心的输入/输出端；处理器控制中心的输出端相连信号放大器的输入端；信号放大器的输出端相连信号滤波器的输入端；信号滤波器的输出端相连存储芯片的输入端；存储芯片的输入/输出端相连处理器控制中心的输出/输入端；单片机的输出端相连通讯模块WIFI输入端。

所述传感器为温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、光照强度传感器。

所述的处理器控制中心包括用于电源控制的稳压器和振荡器、用于指令发送的时钟模块、处理器STM32。时钟模块的输出/输入端连接处理器STM32一侧的输入/输出端，处理器STM32另一侧的输出端连接信号放大器输入端；电源控制中心输出端连接时钟模块和处理器STM32的输入端。

本实用新型成本低，且采用处理器STM32控制芯片作为主要的控制器，拥有超低的泄露电流特性，提高电流利用率。采用单片机为信息收集和电源控制中心，可以对传感器、处理器机STM32、存储芯片、通讯模块WIFI的能耗独立调节和改善，降低各部件的能耗。采用通讯模块WIFI可以依据控制信息发射的距离，在满足信息发送和接收的状态下，优化发射距离，实现该部件的低能耗。

附图说明

图1本实用新型的低功耗的农用传感器采集节点原理图。

图2本实用新型的处理器控制中心的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型提供了一种低功耗的农用传感器采集节点，包括用于采集信号的传感器(至少一个温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器)、单片机、用于发射信号的通讯模块WIFI。

所述的单片机包括用于数据收集和转换的信号放大器、信号滤波器、用于数据存储的芯片、处理器控制中心。

所述传感器的信号接口输出/输入端连接处理器控制中心的输入/输出端；处理器控制中心的输出端相连信号放大器的输入端；信号放大器的输出端相连信号滤波器的输入端；信号滤波器的输出端相连存储芯片的输入端；存储芯片的输入/输出端相连处理器控制中心的输出/输入端；单片机的输出端相连通讯模块WIFI输入端。

所述传感器可采用温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、光照强度传感器等数据的采集传感器。

如图2所示，所述的处理器控制中心包括用于电源控制的稳压器和振荡器、用于指令发送的时钟模块、处理器STM32。

所述传感器接收处理器控制中心时钟模块发送的的时钟信号后，从断电状态下被唤醒，同时时钟模块转为休眠状态。采集数据从传感器输出端发送至处理器控制中心的输入端后，传感器转为休眠状态。处理器控制中心的处理器STM32信号输出端连接信号放大器输入端，用于增强接收的较弱信号，提高信息接收质量，信号放大器接收处理器STM32信号后，从断电状态下被唤醒，同时处理器STM32转为休眠状态。信号放大器输出端接口连接信号滤波器输入端，用于不同信号的过滤和筛选，信号滤波器接收传感器信号后，从断电状态下被唤醒，同时放大器转为休眠状态。所述存储存芯片为SPI FLASH芯片，用于快速存储信号滤波器输出的缓存数据，其输入端连接过滤器输出端接口，存储存芯片接收传感器信号后，从断电状态下被唤醒，同时过滤器转为休眠状态。

所述通讯模块WIFI输入端连接单片机输出端接口，用于数据信号的传递，通讯模块接收传感器信号后，从断电状态下被唤醒，同时单片机转为休眠状态。

所述电源控制中心输出端连接时钟模块和处理器STM32的输入端，电源控制中心上设稳压器、振荡器，用于动态升降电压，降低单片机在中低频下运行时的内部工作电压。所述电源控制中心为低功耗的农用传感器采集节点提供电能。

所述时钟模块，用于给单片机提供时间信息，让单片机唤醒传感器，控制其工作。

所述处理器STM32，用于对传感器、时钟模块、信号放大器、信号滤波器、存储器、通讯模块WIFI的控制，实现唤醒和休眠模式。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。