專利名稱：一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)情信息實(shí)時(shí)監(jiān)測平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)情信息監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)情信息實(shí)時(shí)監(jiān)測平臺(tái)。
背景技術(shù)：
目前，農(nóng)戶獲得農(nóng)情信息的方法主要有兩種，一種是傳統(tǒng)的田間觀察，即農(nóng)戶親自到農(nóng)田里根據(jù)其經(jīng)驗(yàn)做出判斷，因?yàn)檫@種方法與農(nóng)戶本身的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，且監(jiān)測范圍有限，所以準(zhǔn)確性很低；另一種方法是從實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控的監(jiān)測人員或研究人員中獲取農(nóng)情信息，這種方法準(zhǔn)確度較第一種方法比較客觀準(zhǔn)確，但是監(jiān)測人員得到信息然后再發(fā)送給農(nóng)戶，這之間會(huì)存在信息反饋延遲的問題，如果農(nóng)田出現(xiàn)旱情或蟲災(zāi)，在農(nóng)戶得到信息時(shí)已經(jīng)遭到了較大損失，所以不能滿足應(yīng)用的要求。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新型的信息獲取技術(shù)，由散布在工作區(qū)域中大量的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，這些傳感器節(jié)點(diǎn)具有無線通信、傳感和數(shù)據(jù)處理能力，且體積小、成本低，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可能具有不同的感知形態(tài)，例如聲納、震動(dòng)波、紅外線等，節(jié)點(diǎn)卻可以完成對目標(biāo)信息的采集、傳輸、決策制定與實(shí)施，實(shí)現(xiàn)區(qū)域監(jiān)控、目標(biāo)跟蹤、定位和預(yù)測等任務(wù)。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有存儲(chǔ)、處理、傳輸數(shù)據(jù)的能力。通過無線網(wǎng)絡(luò)，傳感器節(jié)點(diǎn)之間可以相互交換信息以及實(shí)時(shí)顯示，也可以把信息傳送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。因此，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)情信息檢測，設(shè)計(jì)出一種既能實(shí)時(shí)實(shí)地完整監(jiān)測和反饋農(nóng)情信息、又能遠(yuǎn)程監(jiān)控的農(nóng)情信息實(shí)時(shí)監(jiān)測平臺(tái)具有極高的理論和實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)情信息實(shí)時(shí)監(jiān)測平臺(tái)，該平臺(tái)能夠克服現(xiàn)有農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和方法存在的監(jiān)測困難、監(jiān)測范圍有限、監(jiān)測信息反饋延遲等問題，具有實(shí)時(shí)、高效、監(jiān)測范圍廣且準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)情信息實(shí)時(shí)監(jiān)測平臺(tái)，包括部署在被測農(nóng)田內(nèi)的若干個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測分系統(tǒng)、網(wǎng)關(guān)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和客戶端，每個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測分系統(tǒng)包括一個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測儀和一個(gè)蟲害監(jiān)測儀；所述每個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測儀和蟲害監(jiān)測儀均包括數(shù)據(jù)處理模塊、無線通信模塊、電源模塊、液晶顯示模塊和若干個(gè)傳感器，傳感器采集的信號通過數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)整合后在液晶顯示模塊上顯示；同時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊將采集信息編碼為數(shù)據(jù)包后通過無線通信模塊無線傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)通過其上設(shè)有的GPRS無線通信模塊將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，最后遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)包傳送到客戶端，客戶端通過對數(shù)據(jù)包的解碼，獲取到監(jiān)測的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信號；所述每個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測分系統(tǒng)中的農(nóng)情信息監(jiān)測儀和蟲害監(jiān)測儀分別通過無線通信模塊與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行雙向信號通信和傳輸，從而實(shí)現(xiàn)無線自組網(wǎng)。所述農(nóng)情信息監(jiān)測儀和蟲害監(jiān)測儀中的數(shù)據(jù)處理模塊、無線通信模塊和液晶顯示模塊，以及選用的傳感器均由電源模塊進(jìn)行統(tǒng)一供電，所述電源模塊包括太陽能電池板和鋰電池，在有陽光時(shí)，通過太陽能電池板對各模塊進(jìn)行供電，同時(shí)太陽能電池板對鋰電池進(jìn)行充電，在沒有陽光時(shí)，由鋰電池對各模塊進(jìn)行供電。作為優(yōu)選方案，所述每個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測儀中包括以下傳感器部署在農(nóng)田土壤中不同深度的對土壤含水量、土壤電導(dǎo)率、土壤溫度進(jìn)行監(jiān)測的傳感器；部署在農(nóng)田中心區(qū)域的對空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、風(fēng)向、風(fēng)速和降雨量進(jìn)行監(jiān)測的傳感器。所述每個(gè)蟲害監(jiān)測儀包括以下傳感器基于光電反射電路構(gòu)成的蟲害計(jì)數(shù)傳感器?，F(xiàn)在傳統(tǒng)農(nóng)田都沒法準(zhǔn)確監(jiān)測農(nóng)田內(nèi)蟲害發(fā)生情況(蟲害種類、數(shù)量等)，然而通過蟲害監(jiān)測儀可以精確得到農(nóng)田內(nèi)蟲害發(fā)生情況，實(shí)現(xiàn)害蟲發(fā)生情況的統(tǒng)計(jì)，為農(nóng)田的管理和防治害蟲提供信息保證。更進(jìn)一步的，所述對空氣溫度、濕度進(jìn)行監(jiān)測的傳感器都配有防輻射罩。采用防輻射罩可有效防止室外輻射對空氣溫濕度傳感器的工作影響，也可用于對傳感器的保護(hù)。為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述的無線通信模塊采用基于ZigBee協(xié)議的短距離無線通信模塊。這種模塊具有低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低成本的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的工作原理如下農(nóng)情信息監(jiān)測儀包含有檢測土壤中的含水量、電導(dǎo)率、溫度和空氣溫度、濕度、光照、風(fēng)向風(fēng)速和降雨量等信息的各類傳感器，蟲害監(jiān)測儀包含有監(jiān)測蟲害發(fā)生數(shù)目的傳感器；監(jiān)測儀定時(shí)檢測土壤中的含水量、電導(dǎo)率、溫度和空氣溫度、濕度、光照、風(fēng)向風(fēng)速、降雨量和蟲害發(fā)生數(shù)目，監(jiān)測所獲得的信息實(shí)時(shí)顯示在液晶顯示屏上， 并依次通過上述無線通信模塊發(fā)送至網(wǎng)關(guān)；網(wǎng)關(guān)將獲取的信息進(jìn)行打包，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；農(nóng)戶可以根據(jù)實(shí)時(shí)液晶顯示的信息獲知農(nóng)田土壤、大氣環(huán)境和蟲害發(fā)生情況的信息，而客戶端計(jì)算機(jī)或研究人員則可以通過遠(yuǎn)程控制端獲取數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析計(jì)算，從而更準(zhǔn)確地獲知農(nóng)田的農(nóng)情信息。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果1、本發(fā)明將無線傳感器技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)情信息的采集，通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崟r(shí)感知、采樣和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，為研究人員提供在線的實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)挖掘與分析，且可以實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測區(qū)域的全覆蓋監(jiān)測，適用于山地、平地和溫室農(nóng)田，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田管理的規(guī)范化和模式化。2、本發(fā)明采用模塊化設(shè)計(jì)并且使用低功耗芯片和太陽能電池板和鋰電池交互供電，保障了節(jié)點(diǎn)的長時(shí)間運(yùn)行和生命周期。3、本發(fā)明中農(nóng)情信息監(jiān)測儀和蟲害監(jiān)測儀上均設(shè)置有液晶顯示模塊，能夠?qū)崟r(shí)顯示和反饋橘園各項(xiàng)農(nóng)情信息，為農(nóng)戶提供大量的橘園的農(nóng)情信息并附帶預(yù)警作用，能更好地指導(dǎo)柑橘園的管理和生產(chǎn)。4、本發(fā)明中采用的精確的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以為農(nóng)戶提供對農(nóng)田的溫度、濕度、 光照、降雨、風(fēng)速、風(fēng)向等大氣環(huán)境參數(shù)，土壤環(huán)境如土壤含水量、土壤電導(dǎo)率、土壤溫度等地下環(huán)境和蟲害發(fā)生情況的有效監(jiān)測并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對農(nóng)田提供科學(xué)的管理指導(dǎo)，最終達(dá)到促進(jìn)農(nóng)作物果實(shí)增收的目的。


圖1(a)是本發(fā)明平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖1 (b)是本發(fā)明中農(nóng)情信息監(jiān)測儀的原理示意圖1 (c)是本發(fā)明中蟲害監(jiān)測儀的原理示意圖；圖2是本發(fā)明中農(nóng)情信息監(jiān)測分系統(tǒng)的外部執(zhí)行結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的內(nèi)部中央處理器實(shí)施電路圖；圖4是本發(fā)明的太陽能充電實(shí)施電路圖；圖5是本發(fā)明的太陽能8V穩(wěn)壓輸出實(shí)施電路圖；圖6是本發(fā)明的土壤傳感器EC-5工作實(shí)施電路圖；圖7是本發(fā)明的土壤傳感器5TE工作實(shí)施電路圖；圖8是本發(fā)明的空氣溫濕度傳感器工作實(shí)施電路圖；圖9是本發(fā)明的光照傳感器工作實(shí)施電路圖；圖10是本發(fā)明的風(fēng)速傳感器工作實(shí)施電路圖；圖11是本發(fā)明的風(fēng)向傳感器工作實(shí)施電路圖；圖12是本發(fā)明的降雨量傳感器工作實(shí)施電路圖；圖13是本發(fā)明的蟲害數(shù)目檢測實(shí)施電路圖；圖14是本發(fā)明的液晶顯示模塊實(shí)施電路圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1本實(shí)施例以橘園的農(nóng)情信息檢測為例，如圖1(a)所示，一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)情信息實(shí)時(shí)監(jiān)測平臺(tái)，包括部署在被測農(nóng)田內(nèi)的若干個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測分系統(tǒng)、網(wǎng)關(guān)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和客戶端，每個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測分系統(tǒng)包括一個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測儀和一個(gè)蟲害監(jiān)測儀；如圖1 (b)和圖1 (c)所示，所述每個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測儀和蟲害監(jiān)測儀均包括數(shù)據(jù)處理模塊、無線通信模塊、電源模塊、液晶顯示模塊和若干個(gè)傳感器，傳感器采集的信號通過數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)整合后在液晶顯示模塊上顯示，同時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊將采集信息編碼為數(shù)據(jù)包后通過無線通信模塊無線傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)通過其上設(shè)有的GPRS無線通信模塊將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，最后遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)包傳送到客戶端，客戶端通過對數(shù)據(jù)包的解碼，獲取到監(jiān)測的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信號；所述每個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測分系統(tǒng)中的農(nóng)情信息監(jiān)測儀和蟲害監(jiān)測儀分別通過無線通信模塊與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行雙向信號通信和傳輸，從而實(shí)現(xiàn)無線自組網(wǎng)。具體的，如圖2所示，農(nóng)情信息監(jiān)測儀包含有土壤溫度傳感器1-1、土壤含水量傳感器1-2、土壤電導(dǎo)率傳感器1-3、空氣溫濕度傳感器1-4、光照傳感器1-5、風(fēng)速傳感器1-6、 風(fēng)向傳感器1-7和降雨量傳感器1-8。如圖1(c)和圖2所示，蟲害監(jiān)測儀包含由光電反射電路構(gòu)成的蟲害計(jì)數(shù)傳感器1-9。農(nóng)情信息監(jiān)測儀和蟲害監(jiān)測儀在有陽光時(shí)由太陽能電池板1-10進(jìn)行直接供電， 具體電路如圖5所示，同時(shí)太陽能電池板對鋰電池進(jìn)行充電，充電實(shí)施電路圖如圖4所示； 在沒有陽光時(shí)由鋰電池進(jìn)行直接供電。每組農(nóng)情信息監(jiān)測儀和蟲害監(jiān)測儀的中央處理器實(shí)施電路如圖3所示，且每組農(nóng)情信息監(jiān)測儀和蟲害監(jiān)測儀均含有傳感器和配套模塊；其中， 所述的配套模塊包括支持實(shí)時(shí)信息顯示的液晶顯示模塊1-10、數(shù)據(jù)處理模塊、無線通信模塊和電源模塊；所述的農(nóng)情信息監(jiān)測儀和蟲害監(jiān)測儀通過無線通信模塊與一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行雙向通信；網(wǎng)關(guān)通過GRPS網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行雙向通信。網(wǎng)關(guān)是整個(gè)監(jiān)測平臺(tái)的中繼站，系統(tǒng)獲取的信息通過處理打包后，以GPRS網(wǎng)絡(luò)的形式傳送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，研究人員通過^ternet上的客戶端即可以獲取需要的橘園農(nóng)情信息數(shù)據(jù)。其中，每個(gè)土壤傳感器節(jié)點(diǎn)中的傳感器均埋入土壤不同深度當(dāng)中，可以直接監(jiān)測土壤溫度、電導(dǎo)率和含水量的微變化。如圖6 土壤傳感器EC-5工作實(shí)施電路圖和圖7 土壤傳感器5TE工作實(shí)施電路圖所示，土壤傳感器通過引出的細(xì)電纜與地面上的配套模塊相連接，以傳遞測得的信號。其中，農(nóng)情信息監(jiān)測儀中的空氣溫濕度傳感器均部署在橘園中央?yún)^(qū)域，可以直接獲取空氣溫度和濕度微變化。如圖8空氣溫濕度傳感器工作實(shí)施電路圖示，空氣溫濕度傳感器1-4可通過細(xì)電纜與配套模塊連接以傳遞測得的信號。其中，農(nóng)情信息監(jiān)測儀中的光照傳感器均部署在橘園中央?yún)^(qū)域，可以直接獲取太陽光光照強(qiáng)度微變化。如圖9光照傳感器工作實(shí)施電路圖示，光照傳感器1-5可通過細(xì)電纜與配套模塊連接以傳遞測得的信號。其中，具備保護(hù)空氣溫濕度傳感器的防輻射罩的表面具有特殊的處理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使儀器感應(yīng)部分有適當(dāng)?shù)耐L(fēng)，能真實(shí)地感應(yīng)外界空氣溫度和濕度的變化，可有效阻擋自然條件下的紫外線照射，防止儀器儀表在野外惡劣的條件下快速老化，可減小因強(qiáng)烈光而造成的測量誤差。其中，農(nóng)情信息監(jiān)測儀中的風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器分別可以直接獲取柑橘區(qū)域風(fēng)速和風(fēng)向的微變化。如圖10風(fēng)速傳感器工作實(shí)施電路圖和圖11風(fēng)向傳感器工作實(shí)施電路圖示，風(fēng)速傳感器1-6和風(fēng)向傳感器1-7通過細(xì)電纜與配套模塊連接以傳遞測得的信號。其中，農(nóng)情信息監(jiān)測儀中的降雨量傳感器用于測量橘園降雨量，將降雨量轉(zhuǎn)換為開關(guān)量的形式表示的數(shù)字信息量輸出傳遞到配套模塊，以滿足信息傳輸、處理、記錄和顯示等需要。降雨量傳感器1-8與配套模塊之間的通信連接如圖12降雨量傳感器工作實(shí)施電路圖示。其中，蟲害檢測儀中的捕蟲瓶包含一個(gè)由光電傳感器構(gòu)成的設(shè)計(jì)電路，當(dāng)昆蟲進(jìn)入瓶子的時(shí)候，會(huì)擋住光電傳感器，引起電壓變化，通過農(nóng)情信息監(jiān)測儀進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測橘園蟲害發(fā)生情況目的。蟲害數(shù)目檢測實(shí)施電路如圖13蟲害數(shù)目檢測實(shí)施電路圖示。其中，支持實(shí)時(shí)信息顯示的液晶顯示屏應(yīng)用于實(shí)時(shí)顯示各種橘園農(nóng)情信息參數(shù)， 以滿足最大信息量的快捷獲取和反饋。液晶顯示屏連接電路如圖14液晶顯示實(shí)施電路圖
7J\ ο其中，農(nóng)情信息監(jiān)測儀和蟲害監(jiān)測儀的主要功能及實(shí)現(xiàn)如下(1)感知和監(jiān)測橘園土壤中的含水量、電導(dǎo)率、溫度和空氣溫度、濕度、光照、風(fēng)向風(fēng)速、降雨量和蟲害發(fā)生數(shù)目等信息的微變化信號；(2)將監(jiān)測獲得的微變化信號通過A/D轉(zhuǎn)換為微弱的電信號；(3)執(zhí)行組網(wǎng)、路由和初步的數(shù)據(jù)處理任務(wù)。(4)實(shí)時(shí)完整地顯示和反饋橘園的監(jiān)測信息。其中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用的傳感器包括
(1) 土壤溫度傳感器選用美國DECAGON公司的5TE，主要性能指標(biāo)為測量范圍-40 50°C ；分辨率 0. I0C ；精確度士 1°C ；電源 3. 6 15VDC，0. 3mA。(2) 土壤電導(dǎo)率傳感器選用美國DECAGON公司的5TE，主要性能指標(biāo)為測量范圍 0 23dS/m ；分辨率 0. 01dS/m(0 7dS/m)，0. 05dS/m(7 23dS/m)；精確度士 10% (0 7dS/m)；電源 3. 6 15VDC, 0. 3mA。(3) 土壤含水量傳感器選用美國DECAGON公司的EC-5，主要性能指標(biāo)為測量范圍 0 飽和；精確度彡0. 03m3/m3 (在8dS/m范圍內(nèi))；分辨率0. 001m3/m3 (礦物質(zhì)土 )；電源 2. 5VDC 3. 6VDC, IOmA ；溫度-40 60°C。(4)空氣溫度、濕度傳感器選用中國深圳市優(yōu)準(zhǔn)測控設(shè)備有限公司的電阻式數(shù)字溫濕度傳感器DHTll，主要性能指標(biāo)為溫度測量范圍-40 +123. 8°C，精度士0. 3°C;濕度測量范圍0 100% RH，精度±2. 0% RH，響應(yīng)時(shí)間8s(tau63% )。(5)光照傳感器選用中國錦州陽光科技發(fā)展有限公司的TBQ-6光照度傳感器， 主要性能指標(biāo)為測量范圍200 200000LUX ；光譜范圍400-700 (nm)可見光；電源電壓 24VDC(12VDC 30VDC)；輸出信號4 20mA或0 5V ；測量誤差小于士7% ；工作環(huán)境溫濕度0 40°C、0 70% RH ；儲(chǔ)存環(huán)境溫濕度-10 +50°C，0 80% RH ；大氣壓力80 IlOKPa0(6)風(fēng)速傳感器選用中國邯鄲市大自然測控技術(shù)有限公司的BCQ-FS-TTL8，主要性能指標(biāo)為測量范圍0 60m/s，測量精度士2%;輸出信號為脈沖信號(每圈輸出8個(gè)脈沖，6個(gè)脈沖代表1米，信號傳輸距離> 100米；啟動(dòng)風(fēng)力< 0. 2m/s，風(fēng)碗直徑50mm，供電電源DC 5V 24V，工作溫度-40 +85°C。(7)風(fēng)向傳感器選用邯鄲市大自然測控技術(shù)有限公司的BCQ-FX-K16，主要性能指標(biāo)為測量范圍16個(gè)方向(360度)，測量精度士2%，輸出信號開關(guān)信號，信號傳輸距離> 100米，電位引線9芯(公共、北、東北、東、東南、南、西南、西、西北)，供電電源DC 5V 24V， 工作溫度-40 +85°C。(8)降雨量傳感器選用邯鄲市大自然測控技術(shù)有限公司的MTR-02雨量計(jì)，主要性能指標(biāo)為分辨率0. 2mm,測量范圍0 2. 4mm/min,工作環(huán)境溫度0 60°C，工作環(huán)境濕度 < 95% RH(400C )，乘水口直徑159. 6mm，刃口銳角40 45°C，高度洸0讓。其中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的農(nóng)情信息監(jiān)測儀和蟲害監(jiān)測儀的數(shù)據(jù)處理模塊均采用微控制器AVR megal28L,電路圖如圖3，其主要性能指標(biāo)為4kRAM，U8kFlash，正常工作電壓2. 7 5. 5V。該微控制器主要負(fù)責(zé)控制傳感器數(shù)據(jù)采集、無線通信、液晶實(shí)時(shí)顯示和電池能量監(jiān)測等。其中，支持實(shí)時(shí)信息顯示的液晶顯示屏采用背光顯示的128*64點(diǎn)陣液晶。驅(qū)動(dòng)方式1/64 DUTY, 1/9 BIAS，控制器KS0108 或兼容ST7920 T6963C，工作溫度_20°C +70°C。其中，網(wǎng)關(guān)為基于ARM9內(nèi)核的嵌入式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與節(jié)點(diǎn)間的短距離無線通信及與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫間的hternet通信。其中，無線通信模塊的核心為RF230，支持ZigBee協(xié)議，主要性能指標(biāo)為工作頻段 2. 4GHz,電流 TX16. 4mA, RX15. 5mA,睡眠電流 20nA,工作電壓 1. 8 3. 6V。其中，電源模塊由可充電鋰電池(容量1250mAh)、鋰電池保護(hù)芯片(R5426)、鋰電池充電電路、電源處理電路及外圍接口電路組成。太陽能供電板(5.6V，1.5W)作為外部電源為鋰電池充電或?yàn)楣?jié)點(diǎn)直接供電。其中，GPRS模塊使用中國北京源田意廣科技有限公司的LT108GSGPRSDTU，具體參數(shù)有內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議棧，提供串口數(shù)據(jù)透明雙向轉(zhuǎn)換功能，支持自動(dòng)心跳，保持永久在線等。其中，GPRS模塊為網(wǎng)關(guān)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫間的雙向收發(fā)通信實(shí)現(xiàn)提供了可能性，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)情信息實(shí)時(shí)監(jiān)測平臺(tái)，其特征在于，包括部署在被測農(nóng)田內(nèi)的若干個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測分系統(tǒng)、網(wǎng)關(guān)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和客戶端，每個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測分系統(tǒng)包括一個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測儀和一個(gè)蟲害監(jiān)測儀；所述每個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測儀和蟲害監(jiān)測儀均包括數(shù)據(jù)處理模塊、無線通信模塊、電源模塊、液晶顯示模塊和若干個(gè)傳感器，傳感器采集的信號通過數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)整合后在液晶顯示模塊上顯示；同時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊將采集信息編碼為數(shù)據(jù)包后通過無線通信模塊無線傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)通過其上設(shè)有的GPRS無線通信模塊將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，最后遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)包傳送到客戶端，客戶端通過對數(shù)據(jù)包的解碼，獲取到監(jiān)測的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信號；所述每個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測分系統(tǒng)中的農(nóng)情信息監(jiān)測儀和蟲害監(jiān)測儀分別通過無線通信模塊與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行雙向信號通信和傳輸，從而實(shí)現(xiàn)無線自組網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)情信息實(shí)時(shí)監(jiān)測平臺(tái)，其特征在于，所述農(nóng)情信息監(jiān)測儀和蟲害監(jiān)測儀中的數(shù)據(jù)處理模塊、無線通信模塊和液晶顯示模塊， 以及選用的傳感器均由電源模塊進(jìn)行統(tǒng)一供電，所述電源模塊包括太陽能電池板和鋰電池，在有陽光時(shí)，通過太陽能電池板對各模塊進(jìn)行供電，同時(shí)太陽能電池板對鋰電池進(jìn)行充電，在沒有陽光時(shí)，由鋰電池對各模塊進(jìn)行供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)情信息實(shí)時(shí)監(jiān)測平臺(tái)，其特征在于，所述每個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測儀中包括以下傳感器部署在農(nóng)田土壤中不同深度的對土壤含水量、土壤電導(dǎo)率、土壤溫度進(jìn)行監(jiān)測的傳感器；部署在農(nóng)田中心區(qū)域的對空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、風(fēng)向、風(fēng)速和降雨量進(jìn)行監(jiān)測的傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)情信息實(shí)時(shí)監(jiān)測平臺(tái)，其特征在于，所述每個(gè)蟲害監(jiān)測儀包括以下傳感器基于光電反射電路構(gòu)成的蟲害計(jì)數(shù)傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)情信息實(shí)時(shí)監(jiān)測平臺(tái)，其特征在于，所述對空氣溫度、濕度進(jìn)行監(jiān)測的傳感器都配有防輻射罩。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)情信息實(shí)時(shí)監(jiān)測平臺(tái)，其特征在于，所述的無線通信模塊采用基于ZigBee協(xié)議的短距離無線通信模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)情信息實(shí)時(shí)監(jiān)測平臺(tái)，包括部署在被測農(nóng)田內(nèi)的若干個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測分系統(tǒng)、網(wǎng)關(guān)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和客戶端，每個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測分系統(tǒng)包括一個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測儀和一個(gè)蟲害監(jiān)測儀；所述每個(gè)農(nóng)情信息監(jiān)測儀和蟲害監(jiān)測儀包括數(shù)據(jù)處理模塊、無線通信模塊、電源模塊、液晶顯示模塊和若干個(gè)傳感器，傳感器采集的信號通過數(shù)據(jù)處理模塊處理后在液晶顯示模塊上顯示，并通過無線通信模塊無線傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)通過其上設(shè)有的GPRS無線通信模塊將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，最后遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送到客戶端。本發(fā)明既能實(shí)時(shí)實(shí)地完整監(jiān)測和反饋農(nóng)情信息，又能遠(yuǎn)程監(jiān)控農(nóng)情信息。
文檔編號G01D21/02GK102288222SQ20111017091
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者馮瑞玨, 葉智杰, 張彥輝, 文韜, 李震, 洪添勝 申請人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)