[發(fā)明專利]一種面向農(nóng)業(yè)大棚的集成WSN智能傳感器統(tǒng)一接口系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410452043.3
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104185307B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王宜懷;陳建明;吳瑾;沈瑋
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學
• 主分類號: H04W80/00
• 分類號: H04W80/00;H04W84/18;H04L29/06
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 王鋒

1.一種面向農(nóng)業(yè)大棚的集成WSN智能傳感器統(tǒng)一接口系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括由集成WSN智能傳感器節(jié)點構(gòu)成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；所述集成WSN智能傳感器節(jié)點包括核心板和擴展板，所述核心板上集成主控單元，所述擴展板上集成外圍單元；

所述主控單元包括微處理器和無線通信模塊；所述微處理器用于配置本節(jié)點的傳感器模塊并且對傳感器模塊提供的采集數(shù)據(jù)以統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口協(xié)議進行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換生成傳感器數(shù)據(jù)，并且提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口；所述無線通信模塊用于基于傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議進行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)以及傳感器數(shù)據(jù)的無線傳輸，所述無線傳輸基于ZigBee通信方式；無線通信模塊包含可在2.4GHz頻率上進行無線傳輸?shù)纳漕l電路；

所述外圍單元包括至少一種類型的傳感器模塊以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口電路；

其中，所述統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口協(xié)議使集成WSN智能傳感器節(jié)點對外提供統(tǒng)一格式的傳感器數(shù)據(jù)，所述統(tǒng)一格式的傳感器數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一數(shù)據(jù)長度，并且預留足夠多的字節(jié)長度；所述傳感器數(shù)據(jù)包括以下字段:

表示傳感器類型的標識字段，長度為一個字節(jié)；

用于表示傳感器模塊采樣瞬時值的可靠性的質(zhì)量控制標識，長度為一個字節(jié)；所述質(zhì)量控制標識通過不同的標識值描述不同類型的采樣值質(zhì)量狀況，所述質(zhì)量狀況包括以下至少一種：數(shù)據(jù)正確、數(shù)據(jù)存疑、數(shù)據(jù)錯誤、數(shù)據(jù)不一致、數(shù)據(jù)缺失、未經(jīng)數(shù)據(jù)控制檢查以及無數(shù)據(jù)；根據(jù)傳感器模塊采樣瞬時值是否處于正常測量范圍以內(nèi)以及采樣瞬時值與前一個采樣值相比較的變化量是否超過允許變化的速率，判斷傳感器模塊采樣瞬時值的可靠性并生成相應(yīng)的質(zhì)量控制標識；

傳感器模塊的通道號及相應(yīng)通道號的采樣值，其中所述采樣值包括直接采樣值和計算出來的理論采樣值；

其中，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議包括物理層、MAC層、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層以及高端應(yīng)用層；所述物理層用于通過無線射頻物理信道進行數(shù)據(jù)流收發(fā)、調(diào)制解調(diào)以及執(zhí)行相關(guān)控制檢測功能；所述MAC層用于為集成WSN智能傳感器節(jié)點生成適于ZigBee傳輸?shù)腗AC地址以及基于MAC地址進行數(shù)據(jù)幀的傳輸；所述MAC層提供MAC層數(shù)據(jù)服務(wù)和MAC層管理服務(wù)，用于保證MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元正確收發(fā)，并且通過維護一個存儲MAC子層協(xié)議狀態(tài)相關(guān)信息的表來維持整個系統(tǒng)的運行；所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層用于對由射頻電路在固定的頻段接收到數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)中設(shè)定的目標地址和目標網(wǎng)絡(luò)號進行有效的判斷該數(shù)據(jù)幀是應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)還是接收，以及對從應(yīng)用層接收的數(shù)據(jù)包，進行數(shù)據(jù)的封裝和處理，將源網(wǎng)絡(luò)和源地址以及目標地址和目標網(wǎng)絡(luò)號添加到數(shù)據(jù)幀中，然后交給射頻電路發(fā)送出去；所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層為集成WSN智能傳感器節(jié)點生成網(wǎng)絡(luò)地址及網(wǎng)內(nèi)節(jié)點地址，并形成網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層通信幀格式，并且基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層通信幀格式控制數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收及路由；所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層通信幀格式包括幀長度、應(yīng)用號返回、網(wǎng)絡(luò)地址、網(wǎng)內(nèi)節(jié)點地址、命令字、命令內(nèi)容和校驗字，其中網(wǎng)內(nèi)節(jié)點地址包括路由字段、預留字和網(wǎng)內(nèi)節(jié)點地址L；所述路由字段用于指示集成WSN智能傳感器節(jié)點對接收到的通信幀的路由方式；所述應(yīng)用層用于對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層提供的數(shù)據(jù)進行解析，確定數(shù)據(jù)相關(guān)的應(yīng)用及應(yīng)用命令。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成WSN智能傳感器統(tǒng)一接口系統(tǒng)，其特征在于，所述物理層執(zhí)行的相關(guān)控制檢測功能包括以下至少一種：低功耗休眠和激活射頻傳輸、信道能量檢測、檢測收發(fā)數(shù)據(jù)包的鏈路質(zhì)量指示以及空閑信道評估。

3.根據(jù)以上權(quán)利要求任意一項所述的集成WSN智能傳感器統(tǒng)一接口系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器還用執(zhí)行電源和功耗管理。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成WSN智能傳感器統(tǒng)一接口系統(tǒng)，其特征在于，節(jié)點電源模塊設(shè)置于所述擴展板。