[發(fā)明專利]一種智能灌溉系統(tǒng)中無線傳感設備的防雷擊裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410420545.8
• 申請日: 2014-08-25
• 公開（公告）號: CN104143256A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發(fā)明（設計）人: 郭國法;許萌;張開生
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;H04W84/18
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 第五思軍

技術領域

?本發(fā)明屬于灌溉系統(tǒng)通信技術領域，具體涉及一種智能灌溉系統(tǒng)中無線傳感設備的防雷擊裝置及方法。

背景技術

近年來，隨著智能灌溉技術的大力推廣，越來越多的智能灌溉設施在田間投入運行，其中絕大多數的智能灌溉系統(tǒng)通過無線傳感器網絡的形式來監(jiān)測和傳送土壤墑情數據。對于一些雷電災害較為嚴重的地區(qū)，無線傳感設備極易受到雷電的襲擊。如果為無線傳感器網絡中數量眾多無線傳感設備加裝避雷裝置，不僅投資較大，而且較難維護。

發(fā)明內容

?為了克服上述現有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種智能灌溉系統(tǒng)中無線傳感設備的防雷擊裝置及方法，能在雷電到來之前提前發(fā)出預警信息并通過無線傳感器網絡發(fā)送控制命令，使全網無線設備保持無線電靜默，并本地緩存監(jiān)測數據，待雷電警報解除后再次發(fā)送，從而大大降低遭受雷電襲擊的可能性且保證了監(jiān)測數據的連續(xù)性。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種智能灌溉系統(tǒng)中無線傳感設備的防雷擊裝置，包括有雷電預警監(jiān)測裝置3，雷電預警監(jiān)測裝置3通過無線傳感器網絡與路由節(jié)點2無線連接；路由節(jié)點2與終端設備節(jié)點1相連；路由節(jié)點2與網絡中的其他路由節(jié)點2無線連接。

所述的雷電預警監(jiān)測裝置3用于對大氣電場進行監(jiān)測，采用?Campbell?Scientific?Inc生產的LW110型雷電預警系統(tǒng)。

所述的無線傳感器網絡為采用ZIGBEE協(xié)議棧進行通信的MESH型ZIGBEE無線傳感器網絡。

所述的路由節(jié)點采用支持ZIGBEE協(xié)議的無線芯片。

所述的路由節(jié)點和無線傳感器設備為ZIGBEE無線傳感器網絡中使用ZIGBEE無線芯片搭建的路由設備和無線傳感器設備。

所述的無線芯片中設有發(fā)射功率寄存器。

一種智能灌溉系統(tǒng)中無線傳感設備的防雷擊方法，包括以下步驟：

1）通過設立在田間的小型雷電預警監(jiān)測裝置監(jiān)測、采集大氣電場強度信息，并對采集的大氣電場強度信息進行分析判斷，判斷雷電的發(fā)生的可能性大小；

2）當大氣電場強度超過預定閾值時，雷電預警監(jiān)測裝置向路由節(jié)點組成的無線傳感器網絡發(fā)出預警信號，無線傳感器網絡中的路由節(jié)點接收到預警信號后，在無線傳感器網絡中進行廣播，通知無線傳感器網絡中所有活動的終端設備節(jié)點；

3）終端設備節(jié)點通過無線傳感器網絡接收到預警信號后，向所有與其建立通信的終端設備節(jié)點和路由節(jié)點進行轉發(fā)，當路由節(jié)點確認所有與其通信的終端設備節(jié)點均收到預警消息之后，路由節(jié)點轉入無線電靜默狀態(tài)，終端設備節(jié)點接收到信號以后，立刻進入無線電靜默狀態(tài)。

在整個廣播過程中，各路由節(jié)點根據自己通訊范圍中設備（路由或傳感器設備）的通信鏈路質量指數（LQI），自動設置無線芯片中的發(fā)射功率寄存器，以調整發(fā)射功率，力求用最小的發(fā)射功率將消息在全網廣播，最大可能地降低雷擊的風險。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

由于雷電預警監(jiān)測設備是基于對大氣電場的測量，并非雷擊本身，因此可以監(jiān)測雷電的潛在威脅，可以在雷電到來之前提前采取保護。本方法對雷擊風險采取主動規(guī)避的措施，并盡可能少地對系統(tǒng)進行改動，既有效地規(guī)避了風險，又節(jié)省了成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體示意圖。

圖2為本發(fā)明中雷電預警系統(tǒng)與無線芯片的連接電路圖。

圖3為本發(fā)明的系統(tǒng)工作流程圖。

圖4為本發(fā)明的路由節(jié)點工作流程圖。

圖5為本發(fā)明中無線芯片發(fā)射功率自動調整流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

參見圖1，一種智能灌溉系統(tǒng)中無線傳感設備的防雷擊裝置，包括有雷電預警監(jiān)測裝置3，雷電預警監(jiān)測裝置3通過無線傳感器網絡與路由節(jié)點2無線連接；路由節(jié)點2與終端設備節(jié)點1相連；路由節(jié)點2與網絡中的其他路由節(jié)點2無線連接。

所述的雷電預警監(jiān)測裝置3用于對大氣電場進行監(jiān)測，采用?Campbell?Scientific?Inc生產的LW110型雷電預警系統(tǒng)。

所述的無線傳感器網絡為采用ZIGBEE協(xié)議棧進行通信的MESH型（網狀）ZIGBEE無線傳感器網絡。

所述的路由節(jié)點采用支持ZIGBEE協(xié)議的無線芯片。

所述的路由節(jié)點和無線傳感器設備為ZIGBEE無線傳感器網絡中使用ZIGBEE無線芯片(如CC2430/2530)搭建的路由節(jié)點和無線傳感器設備。