农田簇树型异构传感器网络双频双核控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于农业电气化和自动化领域，尤其涉及一种农田簇树型异构传感器 网络双频双核控制装置。
【背景技术】
[0002] 建设两型社会，需要建设农业，实现农业的可持续发展和农业的信息化。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，可给农业现代化管理提供如土壤、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 环境数据采集、数据处理和数据传输三个方面。
[0003] 传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、微节点技术及无线通信技术等， 通过自组织成网，节点能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，以多 跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。因传感器网络具有结构配置灵活、成本低和部 署方便等优点，在农业中得到了广泛的应用。农田环境中的无线传感器网络的通信方式通 常有射频、Zigbee、Wifi、蓝牙、IrDA和NFC等。上述几种方式都适用于一定的应用场景，其 中，Zigbee技术和Wifi技术通常通信距离有限；而蓝牙技术需要支付专利费，芯片成本较 高，且通信距离也较短；IrDA容易被遮挡；NFC通信距离过段，因此都不适合在农田环境中 使用；射频通信与其他几种方式相比采用的是433Mhz免费频段，具有较好的绕障能力和穿 透能力，但由于采用的是公共免费频道，在该频段的无线设备较多，容易受干扰，导致数据 传送可靠性差。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型要解决的技术问题：提供一种农田簇树型异构传感器网络双频双核控 制装置，以解决现有技术的农田传感器网络计算能力有限、通信容易受到干扰可靠性差等 技术问题。
[0005] 本实用新型的方案：
[0006] -种农田簇树型异构传感器网络双频双核控制装置，它包括：第一处理器模块，第 一处理器模块与第二处理器模块、传感器模块、存储模块、显示模块、远程通信及定位模块 和第一处理器供电管理模块导线连接，第二处理器模块与第一通信模块、第二通信模块、控 制模块、状态指示模块和电源管理模块导线连接。
[0007] 第一处理器模块与第二处理器模块通过I/O 口连接，与传感器模块通过I/O 口连 接，与显示模块和远程通信及定位模块通过RS232接口连接，第二处理器模块与控制模块、 第一通信模块、第二通信模块、控制模块、状态指示模块和电源管理模块通过I/O 口连接。
[0008] 所述通信模块为射频通信模块，射频通信模块工作在433MHz、868MHz和915MHz的 频段，通道宽度间隔为200KHz。
[0009] 第一处理器模块为DSP模块，第二处理器模块为MSP430F169模块。
[0010] 所述传感器模块包括空气温湿度传感器、土壤温度传感器、土壤水分传感器、光 照度传感器、CO2传感器。其中空气温湿度传感器采用1线总线的数字式温湿度传感器 AM2306, 土壤温度传感器采用1线总线的DS18B20数字式传感器，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。
[0011] 它还包括电源单元，电源单元为太阳能和蓄电池供电。
[0012] 一种农田簇树型异构传感器网络双频双核控制装置的控制方法，它包括簇间组网 方法，所述簇间组网方法包括
[0013] 步骤1、装置初始化：第二处理器模块对自带I/O端口进行初始化；第一通信模 块的工作频率设置为915MHz，设置输出功率为6dbm ;第二通信模块的工作频率设置为 433MHz ;设置输出功率为IOdbm ;设置第一和第二通信模块工作频率；
[0014] 步骤2、第二通信模块收到控制中心传送来的簇间组网帧信息，首先从簇间组网帧 信息的跳数字段提取跳数值、转发该帧的节点地址和剩余能量；
[0015] 步骤3、在簇间邻居信息表中查找该邻居节点的信息，有该节点信息则将该组网 帧信息中跳数值与表中跳数值进行比较，簇间组网帧信息跳数值小于表中跳数值，则修改 邻居信息表中跳数值，并在修改后转发该帧，大于则不转发该帧；邻居信息表中没有该地址 信息，但该帧中跳数值小于或等于表中跳数值，则保存该帧信息，同时修改入网标记InNet_ Sign=I，在修改跳数字段和节点地址字段后向邻居节点转发该帧；
[0016] 步骤4、组网时间Tnet未到，则等待组网时间到，并返回第一步；
[0017] 步骤5、组网时间Tnet到，则检查入网标记，入网标记为1，退出簇间组网阶段；
[0018] 步骤6、判断标记，标记为0,则每隔1秒钟发送一次申请入网帧，有邻居簇首应答， 且应答帧中跳数字段比自身当前设置的跳数字段小，则保存该簇首节点信息；
[0019] 步骤7、如果连续发送3次申请入网帧都没有应答，则退出组网阶段，并通过第一 通信模块广播控制命令帧，通知簇内传感器节点进入休眠状态，等待唤醒。
[0020] 所述的一种农田簇树型异构传感器网络双频双核控制装置的控制方法，它包括行 簇内组网，所述行簇内组网包括：
[0021] 步骤1、初始化簇内组网定时器，发送簇内组网帧；
[0022] 步骤2、接收簇内传感器节点的应答帧，提取节点地址和剩余能量信息，将其存入 簇内邻居节点信息表；
[0023] 步骤3、判断组网时间，组网时间未到，则返回步骤2 ;
[0024] 步骤4、计算簇内无线工作频率，将工作频率广播给簇内节点；
[0025] 步骤5、计算节点工作时序，并将该时序广播给簇内节点；
[0026] 步骤6、修改第一通信模块工作频率和休眠时间定时器TSleep，进入休眠状态，等 待定时时间到唤醒工作。
[0027] 所述的一种农田簇树型异构传感器网络双频双核控制装置的控制方法，它包括信 息采集、处理和传送，所述信息采集和处理包括：
[0028] 步骤1、数据采集及处理过程由定时器或第一处理器启动；
[0029] 步骤2、控制电源给传感器供电，然后延时5S ;
[0030] 步骤3、读入传感器数据，对数据进行数字滤波；
[0031] 步骤4、对数据进行数据融合处理；
[0032] 步骤5、将结果存储进内存RAM和扩展的NAND Flash芯片。
[0033] 所述的一种农田簇树型异构传感器网络双频双核控制装置的控制方法，它包括数 据传送，所述数据传送包括：
[0034] 步骤1、工作开始，装置被定时器中断从休眠状态唤醒或被第一通信模块或第二通 信模块外部中断唤醒，启动工作时间定时器；
[0035] 步骤2、定时时间未到，需传送自身数据时，自身数据传送给簇内节点则通过第一 通信模块传送，自身数据传送给控制中心则通过第二通信模块将自身数据传送至下一簇首 节点；
[0036] 步骤3、定时时间未到，第二通信模块接收到数据，且该数据需要转发，则转发该数 据。
[0037] 本实用新型有益效果：
[0038] 本实用新型可将部署在农田中的各种传感器节点组成无线子网，通过本实用新型 实现子网内的数据汇聚处理，通过集中分散监测，个别子网出问题，不影响其他子网的工 作，因此具备了较强的可靠性。
[0039] 与现有技术相比，本实用新型的特点如下：
[0040] 1)本实用新型采用双处理器，第一处理器单元采用DSP，能实现高速运算处理，第 二处理器采用低功耗处理器，能满足控制需要，且由第二处理器控制第一处理器通断电，能 有效降低系统功耗，实现控制和数据处理分开进行，有效提高了数据处理能力和处理速度。
[0041] 2)采用双通信模块，通信模块工作在不同频段，有效避免了频段干扰，提高了数据 传送的可靠性。
[0042] 3)装置传感器模块选用数字式传感器，具备集成度高，可靠性好、功耗低和占有1/ 〇 口少的优点。
[0043] 本实用新型解决了现有技术的农田传感器网络计算能力有限、通信容易受到干扰 可靠性差等技术问题。
【附图说明】
[0044] 图1是本实用新型结构示意框图；
[0045] 图2是本实用新型双处理器模块连接示意图；
[0046] 图3是本实用新型的第一处理器模块与传感器模块、显示模块、远程通信及定位 模块和存储模块连接示意图；
[0047] 图4是本实用新型的第二处理器模块与第一、第二通信模块、控制模块、状态指示 模块和电源管理