[發明專利]一種基于WSN的土壤表面CO2通量監測系統

有效

• 申請號: 201110363971.9
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102721435A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 周國模;吳曉平;莫路鋒;周宇峰
• 申請（專利權）人: 周國模
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G08C17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于WSN的土壤表面CO₂通量監測系統，所述監測系統包括硬件系統和軟件系統，并配載到一個土壤表面CO₂通量監測測量節點上；所述硬件系統包括電路器件和機械器件；所述電路器件包含TelosB模塊、CO₂傳感器測量模塊、顯示模塊、主控制電路模塊、光電開關感應模塊；所述機械器件包括太陽能充電板、頂蓋、支撐中蓋、測量室基座，所述測量室包括至少帶一個氣門的氣室；所述軟件系統包括中央控制系統、氣室控制系統、測量控制系統、數據處理系統、網絡管理系統；所述中央控制系統控制所述氣室控制系統、測量控制系統、數據處理系統、網絡管理系統；所述氣室控制系統偵測到氣室完全關閉后，啟動測量控制系統，通過數據處理系統在所述顯示模塊顯示實時的CO₂濃度及測量時間；一次測量完成后，氣室控制系統控制所述氣室打開，所述顯示模塊的顯示界面回到初始界面，等待下次測量的開始命令；所述數據處理系統把測量數據發送給網絡管理系統，并接收來自網絡管理系統的指令；

每個土壤表面CO₂通量監測測量節點一次完整的測量過程如下：

CO₂傳感器預熱100秒；電機正轉，位移傳感器每0.1秒采樣一次，判斷測量室是否關閉；CO₂濃度、溫濕度、電源電壓采樣3分鐘，同時LCD輸出顯示值，CC2420發送數據；電機反轉，位移傳感器每0.1秒采樣一次，判斷測量室是否完全開啟。

2.應用權利要求1所述監測系統的一種基于無線傳感器網絡的森林環境效益監測系統，包括監測服務器，其特征在于：所述監測服務器通過無線方式連接到所述監測系統，還連接到處于大氣環境中不同位置的溫度、濕度和分貝監測裝置，所述溫度、濕度和分貝監測裝置包括電源模塊、微處理器以及與該微處理器連接的濕度監測傳感器、溫度監測傳感器、分貝監測傳感器、無線射頻收發模塊；所述電源模塊通過太陽能充電并為整個溫度、濕度和分貝監測裝置提供電能；所述溫度、濕度和分貝監測裝置通過各自的無線射頻收發模塊相互連接并通訊；所述的濕度監測傳感器可以監測大氣濕度；所述的溫度監測傳感器可以監測環境溫度；所述的分貝監測傳感器可以監測環境中的分貝；或者，所述溫度、濕度和分貝監測裝置與所述監測系統共享通用模塊，包括管理電源、通訊、數據集成、外殼防護的模塊。

3.根據權利要求2所述的基于無線傳感器網絡的森林環境效益監測系統，其特征在于：所述監測服務器是PC，該PC的信號收發接口連接有無線信號收發裝置。

4.根據權利要求2所述的基于無線傳感器網絡的森林環境效益監測系統，其特征在于：所述微處理器是msp430。

5.根據權利要求2所述的基于無線傳感器網絡的森林環境效益監測系統，其特征在于：所述無線射頻收發模塊是基于射頻芯片CC2420的ZigBee無線通信集成電路。

6.根據權利要求2所述的基于無線傳感器網絡的森林環境效益監測系統，其特征在于：所述溫度傳感器模塊由溫度信號采集模塊、溫度信號處理轉換模塊、信號收發控制模塊和整流抗干擾電路組成，所述溫度信號采集模塊的信號輸出端與溫度信號處理轉換模塊的信號輸入端連接，溫度信號處理轉換模塊的信號輸出端連接有信號收發控制模塊的信號輸入端，信號收發控制模塊的信號輸出端連接到整流抗干擾電路的輸入端，所述整流抗干擾電路的信號輸出端為作為整個溫度傳感器模塊的信號輸出端連接到微處理器上。

7.根據權利要求2所述的基于無線傳感器網絡的森林環境效益監測系統，其特征在于：所述濕度傳感器模塊由濕度信號采集模塊、濕度信號處理轉換模塊、信號收發控制模塊和整流抗干擾電路組成，所述濕度信號采集模塊的信號輸出端與濕度信號處理轉換模塊的信號輸入端連接，濕度信號處理轉換模塊的信號輸出端連接有信號收發控制模塊的信號輸入端，信號收發控制模塊的信號輸出端連接到整流抗干擾電路的輸入端，所述整流抗干擾電路的信號輸出端為作為整個濕度傳感器模塊的信號輸出端連接到微處理器上。