農(nóng)業(yè)智能感知網(wǎng)絡(luò)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種農(nóng)業(yè)智能感知網(wǎng)絡(luò)，包括：子節(jié)點(diǎn)電路、若干相連的中繼器、根節(jié)點(diǎn)電路、控制電路和基站電路，其中：各個(gè)中繼器分別與子節(jié)點(diǎn)電路和根節(jié)點(diǎn)電路相連以實(shí)現(xiàn)通信，根節(jié)點(diǎn)電路、控制電路和基站電路依次連接以實(shí)現(xiàn)通信。本實(shí)用新型用于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜農(nóng)業(yè)生境條件下環(huán)境因子的存儲(chǔ)及傳輸，具有多功能、低功耗的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】農(nóng)業(yè)智能感知網(wǎng)絡(luò)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種通信控制領(lǐng)域的電路，具體是一種農(nóng)業(yè)智能感知網(wǎng)絡(luò)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]農(nóng)業(yè)的目前信息普及往往落后于城鎮(zhèn)信息普及度。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地中基本采用通過(guò)有線設(shè)備接收由各種實(shí)時(shí)檢測(cè)終端發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，然后由網(wǎng)關(guān)發(fā)送給控制室并根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)做出各種決斷。然而現(xiàn)階段大多數(shù)的網(wǎng)關(guān)，獲取各種工業(yè)環(huán)境參數(shù)手段比較單一，而且通常也只能通過(guò)存儲(chǔ)媒介或有線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，有線的方式會(huì)使得線路繁瑣，傳輸距離不長(zhǎng)，且增加成本。即使出現(xiàn)的一些無(wú)線網(wǎng)關(guān)，由于儀表終端的不斷增多，加上無(wú)線協(xié)議的落后，往往在網(wǎng)關(guān)-終端之間的聯(lián)網(wǎng)，大規(guī)模的數(shù)據(jù)分析以及控制室實(shí)時(shí)顯示都出現(xiàn)了較大的問(wèn)題，另外，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的作物變化，以及不斷有新節(jié)點(diǎn)加入或者舊節(jié)點(diǎn)的退出，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳輸路徑隨時(shí)都可能發(fā)生變化，因?yàn)闊o(wú)法進(jìn)行預(yù)先確定，這種情況將導(dǎo)致數(shù)據(jù)的缺失，甚至可能徹底脫網(wǎng)。
[0003]經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)號(hào)CN202940847，公開(kāi)2013_05_15，記載了一種基于農(nóng)業(yè)種植、飼養(yǎng)的物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)電路，所述電中繼云終端節(jié)點(diǎn)核心網(wǎng)元、泛在信息傳輸網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)元和云服務(wù)中心核心網(wǎng)元組成；該電路將物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算與農(nóng)業(yè)種植、養(yǎng)殖業(yè)相結(jié)合。但該技術(shù)于本發(fā)明相比的缺點(diǎn)和不足在于:該專(zhuān)利中的網(wǎng)絡(luò)傳輸中的魯棒性差、二次開(kāi)發(fā)性差，且網(wǎng)絡(luò)中采集模塊必須采用市電供電?，F(xiàn)實(shí)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中相對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境是惡劣的，存在斷網(wǎng)、斷電等各種極端情況，若出現(xiàn)上述情況中一種該網(wǎng)絡(luò)云端必然接收不到數(shù)據(jù)且該時(shí)間段的數(shù)據(jù)也永久缺失這將不利用研究人員分析數(shù)據(jù)。若終端因?yàn)榄h(huán)境需要其他種類(lèi)傳感器，則需要終端重新開(kāi)發(fā)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種農(nóng)業(yè)智能感知網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜農(nóng)業(yè)生境條件下環(huán)境因子的存儲(chǔ)及傳輸，具有多功能、低功耗的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型包括:子節(jié)點(diǎn)電路、若干相連的中繼器、根節(jié)點(diǎn)電路、控制電路和基站電路，其中:各個(gè)中繼器分別與子節(jié)點(diǎn)電路和根節(jié)點(diǎn)電路相連以實(shí)現(xiàn)通信，根節(jié)點(diǎn)電路、控制電路和基站電路依次連接以實(shí)現(xiàn)通信。
[0006]所述的基站電路包括:主控制電路、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信電路、第一電源電路、指示電路、有線網(wǎng)絡(luò)通信電路、接口電路、第一復(fù)位電路、太陽(yáng)能充電電路、功率放大電路和GPRS電路，其中:接口電路、第一復(fù)位電路和第一電源電路分別與主控制電路的輸入端相連，主控制電路的輸出端分別與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信電路、GPRS電路和有線網(wǎng)絡(luò)通信電路相連，GPRS電路和有線網(wǎng)絡(luò)通信電路相連，太陽(yáng)能充電電路和指示電路分別與第一電源電路的輸入端相連，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信電路的輸出端與功率放大電路相連，功率放大電路與各個(gè)中繼器通信。
[0007]所述的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信電路包括:中心處理電路以及分別與其相連的第二復(fù)位電路、晶體電路、保護(hù)電路和無(wú)線射頻(RF)電路，其中:無(wú)線射頻電路分別與主控制電路和功率放大電路通信。
[0008]所述的晶體電路內(nèi)置有振動(dòng)頻率分別為32MHz和32.756KHz的晶體。
[0009]所述的GPRS電路包括:用戶(hù)身份識(shí)別(SM)電路以及分別與其相連的天線、串口電路和第二電源電路，其中:天線與主控制電路相通信，串口電路與有線網(wǎng)絡(luò)電路相連。
[0010]所述的第一電源電路包括:低壓差線性穩(wěn)壓器(LD0)、分別與其輸入端和輸出端相連的輸入端濾波電路和輸出端濾波電路，其中:輸出端濾波電路與主控制電路的輸入端相連。
[0011]所述控制電路包括:與根節(jié)點(diǎn)電路相連的緩存器、網(wǎng)絡(luò)控制器、邏輯控制器、若干并聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)和接受器，其中:緩存器和邏輯控制器分別與網(wǎng)絡(luò)控制器相通信，若干并聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)的兩端分別與網(wǎng)絡(luò)控制器和接受器相連，接受器與基站電路相連。所述系統(tǒng)中緩存器為大容量Flash用于存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)包。網(wǎng)絡(luò)控制器用于控制若干并聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)的通道選擇保障通訊的正常，邏輯控制器用于預(yù)設(shè)閥值判斷當(dāng)前環(huán)境因子是否超出預(yù)設(shè)的數(shù)值。
[0012]所述接收器為PC端接收上述網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)包的裝置，用于接收應(yīng)答當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。
[0013]本實(shí)用新型使用網(wǎng)絡(luò)控制器和緩存器控制網(wǎng)絡(luò)方式的切換以及斷網(wǎng)存儲(chǔ)功能增加系統(tǒng)的魯棒性。
[0014]本實(shí)用新型解決了網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)設(shè)別、自動(dòng)添加網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)恢復(fù)最優(yōu)選擇路徑的問(wèn)題，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)法自動(dòng)添加和加入網(wǎng)絡(luò)的缺陷。
[0015]所述的網(wǎng)絡(luò)切換功能通過(guò)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先權(quán)，當(dāng)優(yōu)先權(quán)高的網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有收到定期的回復(fù)信息，若沒(méi)有收到則切換當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)到下個(gè)優(yōu)先級(jí)的網(wǎng)絡(luò)，以此類(lèi)推。若網(wǎng)絡(luò)全部中斷則存儲(chǔ)于大容量存儲(chǔ)器中等待網(wǎng)絡(luò)修復(fù)。
[0016]本實(shí)用新型采用多網(wǎng)結(jié)合優(yōu)先切換、模塊化傳感器、采用太陽(yáng)能結(jié)合蓄電池供電和外帶大容量存儲(chǔ)器方式大大增加了農(nóng)業(yè)智能網(wǎng)絡(luò)的魯棒性和可塑性。若出現(xiàn)斷網(wǎng)情況本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)智能切換到當(dāng)前可以使用的網(wǎng)絡(luò)上，若所有類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)都無(wú)法連接上，即存儲(chǔ)數(shù)據(jù)于大容量存儲(chǔ)器中等待網(wǎng)絡(luò)修復(fù)。若需要特種傳感器只需對(duì)傳感模塊進(jìn)行開(kāi)發(fā)即可，完全實(shí)現(xiàn)即插即用功能。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為基站電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2A和圖2B為實(shí)施例1的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信電路的電路圖；
[0019]圖3為以太網(wǎng)模塊；
[0020]圖4為控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0022]實(shí)施例1
[0023]本實(shí)施例包括:子節(jié)點(diǎn)電路、若干相連的中繼器、根節(jié)點(diǎn)電路、控制電路和基站電路，其中:各個(gè)中繼器分別與子節(jié)點(diǎn)電路和根節(jié)點(diǎn)電路相連以實(shí)現(xiàn)通信，根節(jié)點(diǎn)電路、控制電路和基站電路依次連接以實(shí)現(xiàn)通。
[0024]如圖1所示，所述的基站電路包括:主控制電路10、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信電路1、第一電源電路2、指示電路3、有線網(wǎng)絡(luò)通信電路4、接口電路5、第一復(fù)位電路6、太陽(yáng)能充電電路7、功率放大電路8和GPRS電路9，其中:接口電路5、第一復(fù)位電路6和第一電源電路2分別與主控制電路10的輸入端相連，主控制電路10的輸出端分別與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信電路1、GPRS電路9和有線網(wǎng)絡(luò)通信電路4相連，GPRS電路9和有線網(wǎng)絡(luò)通信電路4相連，太陽(yáng)能充電電路7和指示電路3分別與第一電源電路2的輸入端相連，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信電路I的輸出端與功率放大電路8相連，功率放大電路8與各個(gè)中繼器通信。
[0025]如圖2A和圖2B所示，所述的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信電路I包括:中心處理電路以及分別與其相連的第二復(fù)位電路、晶體電路、保護(hù)電路和無(wú)線射頻電路，其中:無(wú)線射頻電路分別與主控制電路10和功率放大電路8通信。
[0026]本實(shí)施例所用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信電路I為ZigBee通信電路，該電路的中心處理電路采用CC2531作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)主控射頻芯片，CC2531之上運(yùn)行的OS電路。晶體電路采用32MHz和32.756KHz的外部晶體，用于提供CC2531的工作頻率，無(wú)線射頻電路使用Ti提供的經(jīng)典濾波網(wǎng)絡(luò)，該濾波網(wǎng)絡(luò)濾除雜波使得通信頻段波形更加純凈。功率放大電路8放大無(wú)線節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送功率使得無(wú)線網(wǎng)路的穩(wěn)定性更高，同時(shí)也便于中繼器接收到優(yōu)質(zhì)無(wú)線數(shù)據(jù)信號(hào)。
[0027]子節(jié)點(diǎn)電路用于感知農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)當(dāng)前環(huán)境參數(shù)并轉(zhuǎn)換成協(xié)議數(shù)據(jù)傳送給各個(gè)中繼器，中繼器把數(shù)據(jù)傳送給根節(jié)點(diǎn)電路；根節(jié)層電路數(shù)據(jù)傳送給基站電路，基站電路可以有線網(wǎng)絡(luò)或者GPRS移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上傳感知數(shù)據(jù)分析當(dāng)前狀態(tài)。
[0028]如圖3所示，本實(shí)施例以太網(wǎng)通信電路，該電路以ENC28J60芯片為核心，使用25M晶體Yl為ENC28J60提供周期基準(zhǔn)，其中C5和C4為Yl的起振電容。CLKOUT、INT、W0L、RESET、S1、SO、CS和SCK連接主控制器用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)和主控制器之間的數(shù)據(jù)交互。該電路中Dl用于顯示當(dāng)前電路的電源情況。
[0029]所述的GPRS電路9包括:用戶(hù)身份識(shí)別電路以及分別與其相連的天線、串口電路和第二電源電路，其中:天線與主控制電路10相通信，串口電路與有線網(wǎng)絡(luò)電路相連。
[0030]所述的第一電源電路2包括:低壓差線性穩(wěn)壓器、分別與其輸入端和輸出端相連的輸入端濾波電路和輸出端濾波電路，其中:輸出端濾波電路與主控制電路10的輸入端相連。
[0031]如圖4所示,為控制電路的示意圖,所述控制電路包括:與根節(jié)點(diǎn)電路相連的緩存器、網(wǎng)絡(luò)控制器、邏輯控制器、若干并聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)和接受器，其中:
[0032]本實(shí)施例選用4個(gè)網(wǎng)絡(luò)。
[0033]緩存器和邏輯控制器分別與網(wǎng)絡(luò)控制器相通信，若干并聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)的兩端分別與網(wǎng)絡(luò)控制器和接受器相連，接受器與基站電路相連。所述系統(tǒng)中緩存器為大容量Flash用于存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)包。網(wǎng)絡(luò)控制器用于控制若干并聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)的通道選擇保障通訊的正常，邏輯控制器用于預(yù)設(shè)閥值判斷當(dāng)前環(huán)境因子是否超出預(yù)設(shè)的數(shù)值。
[0034]所述接收器為PC端接收上述網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)包的裝置，用于接收應(yīng)答當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。[0035]緩存器接受主控制芯片發(fā)出的數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)控制器讀取緩存器中的數(shù)據(jù)包并交由邏輯控制判斷是否超過(guò)預(yù)設(shè)閥值，若超過(guò)閥值則對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記。控制器依次按照優(yōu)先權(quán)級(jí)別發(fā)送數(shù)據(jù)并等待反饋信號(hào)，若無(wú)反饋信號(hào)選擇優(yōu)先級(jí)次一等網(wǎng)絡(luò)，得到反饋信號(hào)控制器清除緩存器內(nèi)該段數(shù)據(jù)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)到接受器，該接受器可以是采集器也可以是數(shù)據(jù)庫(kù)等。
【權(quán)利要求】
1.一種農(nóng)業(yè)智能感知網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，包括:子節(jié)點(diǎn)電路、若干相連的中繼器、根節(jié)點(diǎn)電路、控制電路和基站電路，其中:各個(gè)中繼器分別與子節(jié)點(diǎn)電路和根節(jié)點(diǎn)電路相連以實(shí)現(xiàn)通信，根節(jié)點(diǎn)電路、控制電路和基站電路依次連接以實(shí)現(xiàn)通信； 所述的基站電路包括:主控制電路、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信電路、第一電源電路、指示電路、有線網(wǎng)絡(luò)通信電路、接口電路、第一復(fù)位電路、太陽(yáng)能充電電路、功率放大電路和GPRS電路，其中:接口電路、第一復(fù)位電路和第一電源電路分別與主控制電路的輸入端相連，主控制電路的輸出端分別與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信電路、GPRS電路和有線網(wǎng)絡(luò)通信電路相連，GPRS電路和有線網(wǎng)絡(luò)通信電路相連，太陽(yáng)能充電電路和指示電路分別與第一電源電路的輸入端相連，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信電路的輸出端與功率放大電路相連，功率放大電路與各個(gè)中繼器通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)智能感知網(wǎng)絡(luò)，其特征是，所述的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信電路包括:中心處理電路以及分別與其相連的第二復(fù)位電路、晶體電路、保護(hù)電路和無(wú)線射頻(RF)電路，其中:無(wú)線射頻電路分別與主控制電路和功率放大電路通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的農(nóng)業(yè)智能感知網(wǎng)絡(luò)，其特征是，所述的晶體電路內(nèi)置有振動(dòng)頻率分別為32MHz和32.756KHz的晶體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的農(nóng)業(yè)智能感知網(wǎng)絡(luò)，其特征是，所述的GPRS電路包括:用戶(hù)身份識(shí)別電路以及分別與其相連的天線、串口電路和第二電源電路，其中:天線與主控制電路相通信，串口電路與有線網(wǎng)絡(luò)電路相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的農(nóng)業(yè)智能感知網(wǎng)絡(luò)，其特征是，所述的第一電源電路包括:低壓差線性穩(wěn)壓器、分別與其輸入端和輸出端相連的輸入端濾波電路和輸出端濾波電路，其中:輸出端濾波電路與主控制電路的輸入端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的農(nóng)業(yè)智能感知網(wǎng)絡(luò)，其特征是，所述控制電路包括:與根節(jié)點(diǎn)電路相連的緩存器、網(wǎng)絡(luò)控制器、邏輯控制器、若干并聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)和接受器，其中:緩存器和邏輯控制器分別與網(wǎng)絡(luò)控制器相通信，若干并聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)的兩端分別與網(wǎng)絡(luò)控制器和接受器相連，接受器與基站電路相連。
【文檔編號(hào)】H04L29/08GK203554514SQ201320740390
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】周培, 肖杭, 支月娥, 詹學(xué)佳 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)