[發明專利]一種農業無線傳感器網絡節點

在審

• 申請號: 201711483040.6
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108345241A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 李振魏;馬松;程玉華
• 申請（專利權）人: 上海矽潤科技有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01D21/02;H04W84/18;H04W4/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種超低功耗農業無線傳感器網絡節點的設計及降低其功耗的方法。該節點包括傳感器模組，AD采集芯片，MCU控制模塊,無線傳輸模塊以及供電電路，其中無線傳輸模塊中包括低功率射頻電路和高功率射頻電路。由于在農業傳感器網絡中普遍存在著傳感器節點分布不均的情況，從而出現發射功率過剩和發射功率不足的現象，MCU控制模塊可根據丟包率和信號強度控制模擬開關選通低功率射頻電路或者高功率射頻電路。另一方面，本發明使傳感器處于間歇工作模式，大大縮短了傳感器的工作時間，從而達到降低功耗的目的。本發明可切實解決目前無線傳感器網絡節點分布不均引起的能耗問題，提供一種穩固、高效、節能的無線傳感器網絡節點，在很大程度上可以提高傳感器節點的電池使用壽命。

技術領域

本發明涉及農業傳感技術領域，尤其是涉及無線傳感器領域。

背景技術

在農業領域中，大范圍、實時、高效地獲取農情信息是現代化農業生產和管理的一個重要環節。傳統的依靠人工采集和有線測量的數據獲取方式在實時性、精準性和便捷性等方面均無法滿足精準農業的要求。無線傳感器網絡技術的應用，恰好彌補了這些不足，讓種植者能夠快速地掌握各種監測對象的信息，做到科學合理地進行農業種植和生產。同時，面對復雜多變的農業環境，無線傳感器網絡技術在穩定性、數據處理和傳輸性能等方面仍存在諸多不足，依然需要更深層面的研究。

農業無線傳感器網絡中兩節點之間的通信質量取決于路徑損耗和發射功率，其中路徑損耗和通信距離和通信路徑上是否存在障礙物有關。農業無線傳感器網絡所處的環境具有地勢多樣、天氣狀況復雜、檢測面積達、傳感器節點數量多等特點。因此無線傳感器節點之間可能距離過遠或者過近，或者節點之間存在可遮擋信號的障礙物的情況。從而導致無線傳感器信號覆蓋不均勻，發射功率過大會導致功耗過剩，發射功率過低無法滿足通信質量。當傳感器網絡中的某一節點癱瘓時也會導致無線傳感器的分布具不均，因此農業無線傳感器網絡對于功耗和通信質量有很高的要求。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種超低功耗農業無線傳感器網絡節點的設計方法及其降低功耗的方法，其可切實解決由于農業無線傳感器節點放置環境復雜，分布距離不均而引起的能耗浪費和傳輸錯誤等問題，提供一種可靠、低功耗的農業無線傳感器網絡節點。

本發明實施例提供了一種農業無線傳感器網絡節點，包括傳感器模組，AD采集芯片，MCU控制模塊,無線傳輸模塊以及供電電路，所述傳感器模組將采集到的數據經所述AD采集芯片傳送到所述MCU控制模塊進行處理，處理后的數據經所述無線傳輸模塊發送出去，所述MCU控制模塊同時控制所述農業無線傳感器網絡節點工作時間和選擇射頻通路，所述傳感器模組包括多個種類的傳感器。

進一步的，所述無線傳輸模塊包括射頻芯片、單刀雙擲模擬開關、低功率射頻電路和高功率射頻電路。

進一步的，所述MCU控制模塊根據所述無線傳輸模塊反饋的丟包率及信號強度，控制所述單刀雙擲模擬開關選擇射頻通路，避免發射功率不足和發射功率過剩的情況。

進一步的，所述傳感器模組包括多個傳感器，所述傳感器模組中預留所述傳感器的接口，所述傳感器分別連接所述AD采集芯片的部分通道，所述AD采集芯片部分通道用于預留擴容。

進一步的，所述傳感器采用間歇工作模式，每休息N秒工作X秒。

進一步的，所述傳感器模組工作與否由所述MCU控制模塊的電源供電端控制，所述MCU控制模塊控制三極管的柵極，當MCU控制模塊輸出高電平時，所述三極管導通，所述傳感器模組電源接通，所述傳感器處于工作狀態。

進一步的，所述供電電路包括鋰電池，充電電路和穩壓電路。

進一步的，當農業無線傳感器網絡節點正常工作時，使用低功率射頻電路；