[發明專利]一種能量自給的無線傳感器網絡節點及數據處理方法

無效

• 申請號: 201110317233.0
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102437600A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 王衛星;姜晟;孫道宗
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H04W84/18;H04W88/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡節點的技術領域，特別涉及一種能量自給的無線傳感器網絡節點及數據處理方法。

背景技術

傳統的田間數據采集主要靠手持儀器進行現場、逐個測量，或通過衛星遙感等進行大面積估算。人工現場測量費時費力，效率低下，而衛星遙感等僅適合政府機構進行宏觀指導，不適用于我國目前的分散管理的土地經營方式。將無線傳感器網絡應用于農田信息的采集與傳輸可有效解決傳統監測方式的不足，提高農業生產的信息化水平、降低生產成本。而無線傳感器網絡節點是整個傳感器網絡的支撐平臺和應用基礎。

目前無線傳感器網絡節點以國外的產品為主，國內也有多家研究無線傳感器網絡節點的公司，多數采用的是基于國外公司開發的ZigBee協議，在此基礎上設計傳感器節點的硬件。國外的產品大多數價格較高，而基于ZigBee協議的國內開發的傳感器節點則協議較為復雜且無自主知識產權，在復雜農田中的數據傳輸距離很短，節點生命周期短，其在農業領域的應用場合有限、效果不佳，難以大規模推廣和使用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于微處理器和無線通信模塊為核心，通過在硬件、軟件兩方面進行改進，適合于在地理位置偏遠、不易更換節點電池、需要部署眾多節點的山地(如茶園)等農田的數據采集、無線傳輸及遠程控制。

本發明的另一目的在于，提供一種能量自給的無線傳感器網絡節點的數據處理方法。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種能量自給的無線傳感器網絡節點，包括用于數據采集、處理和邏輯控制的處理器模塊、連接終端PC的串口通信模塊、用于驅動太陽能電池板追蹤太陽的太陽追蹤模塊，用于數據無線傳輸的無線通信模塊，用于提供所述各部分工作電源以及太陽能充電的電源與太陽能充電模塊和傳感器模塊，所述處理器模塊分別和串口通信模塊、傳感器模塊、太陽追蹤模塊以及無線通信模塊連接，所述太陽能充電模塊與串口通信模塊、處理器模塊以及太陽追蹤模塊連接。

優選的，所述處理器模塊為8位單片機最小系統。

優選的，所述8位單片機為MSP430F149、ATmega128、ATmega16、AT89S52、ML67Q5002或ML67Q5003。

優選的，所述無線通信模塊包括一個完全集成的頻率調節器、一個帶解調器的接收器，一個功率放大器、一個晶振振蕩器和一個調節器。

優選的，所述無線通信模塊為nRF905、nRF2401、CC1100、CC2430、CC2420，所述無線通信模塊的發射功率受微處理器控制。

優選的，所述電源與太陽能充電模塊包括系統供電電源和為系統供電電源充電的太陽能電池板。

優選的，所述系統供電電源采用可充電磷酸鐵鋰電池。

優選的，所述太陽追蹤模塊通過驅動垂直電機與水平電機實現太陽能電池板追蹤太陽。

為了達到上述另一目的，本發明采用以下技術方案：

一種能量自給的無線網絡傳感器節點的數據測量方法，包括下述步驟：

(1)接收數據包；

(2)終端程序推入一個接受數據包的任務；

(3)接收完數據包后對接收的數據包進行解析；判斷是否轉發該數據包，若是，則添加本節點信息并打包該數據包，然后采用廣播的形式轉發該數據包，轉至(4)；若否，則直接進入步驟(4)；

(4)等待接收數據包。

步驟(3)中，添加本節點信息并打包該數據包，然后采用廣播的形式轉發該數據包具體包括為：

(3-1)推入加入本地信息和轉發該數據包的任務；

(3-2)執行該轉發數據包的任務；

(3-3)推入設定無線通信模塊為接受狀態的任務；

(3-4)設定無線通信模塊為接受狀態的任務執行。

本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果：

1、本發明以微處理器和無線通信模塊為核心，并在泛洪協議的基礎上設計可規避網絡數據無效循環的動態的路由協議。采用的微處理器有豐富的外設和內部資源可在不改變硬件電路的情況下實現功能的擴展，同時具備低功耗和睡眠模式，待機模式下電流消耗低，可充分節省電能、延長節點的壽命。