[實(shí)用新型]果園環(huán)境和土壤信息無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820162577.2
• 申請日: 2008-08-05
• 公開（公告）號(hào): CN201234266Y
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊海清;何勇
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L12/28
• 分類號(hào): H04L12/28;H04W84/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，尤其是涉及一種果園環(huán)境和土壤信息無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)。

技術(shù)背景

傳統(tǒng)的果園果樹生長環(huán)境和土壤信息的獲取主要依靠人工完成，測試周期長，操作復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)儀器投資較大，實(shí)驗(yàn)試劑成本高，精確度得不到保證，難以適應(yīng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和自動(dòng)化發(fā)展對果園信息獲取自動(dòng)化的要求。目前，國內(nèi)外的果園環(huán)境信息的采集大多采用GSM、GPRS等無線方式或者直接采用有線方式。GSM、GPRS無線方式雖然具有無線遠(yuǎn)距離通信的優(yōu)點(diǎn)，但無線通訊服務(wù)費(fèi)用比較高，而且在規(guī)模果園中不可能布設(shè)大量節(jié)點(diǎn)，否則維護(hù)成本將會(huì)很高。而有線方式的最大缺點(diǎn)是在果園內(nèi)布線將非常麻煩，有時(shí)是不可能的。

近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于使用免許可證的ISM波段、免布線、低功耗、低數(shù)據(jù)量、擴(kuò)充方便的特點(diǎn)而在農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域備受關(guān)注。在果園種植區(qū)內(nèi)應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以任意布點(diǎn)，依靠太陽能供電，對生產(chǎn)過程沒有干擾，正被農(nóng)業(yè)工程師所看好。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種果園環(huán)境和土壤信息無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

由多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的無線傳感接點(diǎn)和一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)通過多跳無線通訊協(xié)議聯(lián)接而成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括無線節(jié)點(diǎn)微處理器、空氣溫濕度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤水分傳感器、無線傳輸模塊、GPS模塊和太陽能儲(chǔ)能電池；無線節(jié)點(diǎn)微處理器分別與空氣溫濕度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤水分傳感器、無線傳輸模塊和GPS模塊聯(lián)接，太陽能儲(chǔ)能電池分別對無線節(jié)點(diǎn)微處理器、無線傳輸模塊和GPS模塊供電。

若干無線傳感節(jié)點(diǎn)和共用一個(gè)無線數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)。無線傳感節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)本節(jié)點(diǎn)所轄地域的環(huán)境和土壤信息的采集和記錄，然后通過無線傳輸協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)送給相鄰的無線傳感節(jié)點(diǎn)，再由相鄰的無線傳感節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)以接力賽的方式發(fā)送給再下一個(gè)無線傳感節(jié)點(diǎn)，這個(gè)過程將一直繼續(xù)到無線匯聚節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)為止。

本實(shí)用新型具有的有益效果是：

1、相比傳統(tǒng)的GSM和GPRS無線傳輸方式，可免除通訊服務(wù)費(fèi)，布點(diǎn)規(guī)模不受限制；

2、相比有線傳輸方式，可免布線，依靠太陽能供電而節(jié)省電費(fèi)；

3、每個(gè)無線傳感節(jié)點(diǎn)都帶有GPS定位功能，方便數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)管理；

4、采用低功耗單片機(jī)設(shè)計(jì)無線傳感節(jié)點(diǎn)，可最大限度地延長網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。

5?性價(jià)比相比市場上無線傳輸設(shè)備具有較大優(yōu)勢。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型所述的無線傳感節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本實(shí)用新型所述的果園環(huán)境和土壤信息無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)組成圖。

圖中：1.無線節(jié)點(diǎn)微處理器，2.空氣溫濕度傳感器，3.土壤溫度傳感器，4.土壤水分傳感器，5.無線傳輸模塊，6.GPS模塊，7.太陽能儲(chǔ)能電池，8、9、10、11.無線傳感節(jié)點(diǎn)，12、無線匯聚節(jié)點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型是由多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的無線傳感接點(diǎn)和一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)通過多跳無線通訊協(xié)議聯(lián)接而成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括無線節(jié)點(diǎn)微處理器1、空氣溫濕度傳感器2、土壤溫度傳感器3、土壤水分傳感器4、無線傳輸模塊5、GPS模塊6和太陽能儲(chǔ)能電池7；無線節(jié)點(diǎn)微處理器1分別與空氣溫濕度傳感器2、土壤溫度傳感器3、土壤水分傳感器4、無線傳輸模塊5和GPS模塊6聯(lián)接，太陽能儲(chǔ)能電池7分別對無線節(jié)點(diǎn)微處理器1、無線傳輸模塊5和GPS模塊6供電。

如圖2所示，本實(shí)用新型一個(gè)無線傳感接點(diǎn)包括若干無線傳感節(jié)點(diǎn)8-11和共用一個(gè)無線匯聚節(jié)點(diǎn)12。

所述的微處理器1型號(hào)為MSP430F149。其內(nèi)部有60KB的程序存儲(chǔ)器，2KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，2個(gè)USART接口；32KHz外接低頻晶體振蕩器。

所述的空氣溫濕度傳感器2型號(hào)為HW1。

所述的土壤溫度傳感器3型號(hào)為LS25。

所述的土壤水分傳感器4型號(hào)為DW33。

所述的無線模塊5型號(hào)為PTR6000。

所述的GPS模塊6型號(hào)為Garman?GPS25LP。

所述的太陽能儲(chǔ)能電池7規(guī)格為9V3W。

本實(shí)用新型的工作原理如下：

如圖1、2所示，在果園內(nèi)均勻分散布置無線傳感節(jié)點(diǎn)8、9、10、11，匯聚節(jié)點(diǎn)放在果園信息管理中心。節(jié)點(diǎn)之間相隔距離100米左右。無線傳感節(jié)點(diǎn)8微處理器1定時(shí)從空氣溫濕度傳感器2、土壤溫度傳感器3和土壤水分傳感器4采集數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在內(nèi)部RAM中，同時(shí)定時(shí)從GPS模塊6讀取全球經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并將GPS數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)組裝成一個(gè)數(shù)據(jù)幀，通過無線模塊5發(fā)送給相鄰的無線傳感節(jié)點(diǎn)9。同樣，無線傳感節(jié)點(diǎn)9、10、11也按照無線傳感節(jié)點(diǎn)8的工作方式完成轄區(qū)內(nèi)的信息傳感和無線發(fā)送。正常情況下，無線傳感節(jié)點(diǎn)8的下一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)是無線傳感節(jié)點(diǎn)9；無線傳感節(jié)點(diǎn)10的下一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)是無線傳感節(jié)點(diǎn)11。如果由于某種原因(如CPU故障、太陽能儲(chǔ)能電池電力耗盡等)造成無線傳感節(jié)點(diǎn)9不能工作，無線傳感節(jié)點(diǎn)8將在與無線傳感節(jié)點(diǎn)9通信失效情況下，自動(dòng)搜索周圍其它節(jié)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給無線傳感節(jié)點(diǎn)10或者無線傳感節(jié)點(diǎn)11，并通過無線傳感節(jié)點(diǎn)11的轉(zhuǎn)發(fā)將數(shù)據(jù)傳給匯聚節(jié)點(diǎn)12。據(jù)此模式可以構(gòu)建具有冗余無線路由的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以提高網(wǎng)絡(luò)的通信可靠性。