農(nóng)田簇樹型異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)雙頻雙核控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于農(nóng)業(yè)電氣化和自動化領(lǐng)域，尤其涉及一種農(nóng)田簇樹型異構(gòu)傳感器 網(wǎng)絡(luò)雙頻雙核控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 建設(shè)兩型社會，需要建設(shè)農(nóng)業(yè)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)業(yè)的信息化。通過精準 農(nóng)業(yè)技術(shù)的使用，可以最大化利用農(nóng)田生產(chǎn)潛力、可以合理利用各種生產(chǎn)資料、減少環(huán)境污 染、大幅度提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)。農(nóng)田信息采集系統(tǒng)作為精準農(nóng)業(yè)的重要組成部分之一， 是精準農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)，可給農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化管理提供如土壤、氣候等信息，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在一定程 度上擺脫自然環(huán)境的制約，生產(chǎn)出高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品。農(nóng)田信息采集主要涉及農(nóng)田 環(huán)境數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳輸三個方面。
[0003] 傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、微節(jié)點技術(shù)及無線通信技術(shù)等， 通過自組織成網(wǎng)，節(jié)點能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，以多 跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端。因傳感器網(wǎng)絡(luò)具有結(jié)構(gòu)配置靈活、成本低和部 署方便等優(yōu)點，在農(nóng)業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。農(nóng)田環(huán)境中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信方式通 常有射頻、Zigbee、Wifi、藍牙、IrDA和NFC等。上述幾種方式都適用于一定的應(yīng)用場景，其 中，Zigbee技術(shù)和Wifi技術(shù)通常通信距離有限；而藍牙技術(shù)需要支付專利費，芯片成本較 高，且通信距離也較短；IrDA容易被遮擋；NFC通信距離過段，因此都不適合在農(nóng)田環(huán)境中 使用；射頻通信與其他幾種方式相比采用的是433Mhz免費頻段，具有較好的繞障能力和穿 透能力，但由于采用的是公共免費頻道，在該頻段的無線設(shè)備較多，容易受干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù) 傳送可靠性差。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型要解決的技術(shù)問題：提供一種農(nóng)田簇樹型異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)雙頻雙核控 制裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)的農(nóng)田傳感器網(wǎng)絡(luò)計算能力有限、通信容易受到干擾可靠性差等 技術(shù)問題。
[0005] 本實用新型的方案：
[0006] -種農(nóng)田簇樹型異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)雙頻雙核控制裝置，它包括：第一處理器模塊，第 一處理器模塊與第二處理器模塊、傳感器模塊、存儲模塊、顯示模塊、遠程通信及定位模塊 和第一處理器供電管理模塊導(dǎo)線連接，第二處理器模塊與第一通信模塊、第二通信模塊、控 制模塊、狀態(tài)指示模塊和電源管理模塊導(dǎo)線連接。
[0007] 第一處理器模塊與第二處理器模塊通過I/O 口連接，與傳感器模塊通過I/O 口連 接，與顯示模塊和遠程通信及定位模塊通過RS232接口連接，第二處理器模塊與控制模塊、 第一通信模塊、第二通信模塊、控制模塊、狀態(tài)指示模塊和電源管理模塊通過I/O 口連接。
[0008] 所述通信模塊為射頻通信模塊，射頻通信模塊工作在433MHz、868MHz和915MHz的 頻段，通道寬度間隔為200KHz。
[0009] 第一處理器模塊為DSP模塊，第二處理器模塊為MSP430F169模塊。
[0010] 所述傳感器模塊包括空氣溫濕度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤水分傳感器、光 照度傳感器、CO2傳感器。其中空氣溫濕度傳感器采用1線總線的數(shù)字式溫濕度傳感器 AM2306, 土壤溫度傳感器采用1線總線的DS18B20數(shù)字式傳感器，土壤水分傳感器采用 ECH2O,光照度傳感器采用I2C總線的數(shù)字式傳感器TSL2561。
[0011] 它還包括電源單元，電源單元為太陽能和蓄電池供電。
[0012] 一種農(nóng)田簇樹型異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)雙頻雙核控制裝置的控制方法，它包括簇間組網(wǎng) 方法，所述簇間組網(wǎng)方法包括
[0013] 步驟1、裝置初始化：第二處理器模塊對自帶I/O端口進行初始化；第一通信模 塊的工作頻率設(shè)置為915MHz，設(shè)置輸出功率為6dbm ;第二通信模塊的工作頻率設(shè)置為 433MHz ;設(shè)置輸出功率為IOdbm ;設(shè)置第一和第二通信模塊工作頻率；
[0014] 步驟2、第二通信模塊收到控制中心傳送來的簇間組網(wǎng)幀信息，首先從簇間組網(wǎng)幀 信息的跳數(shù)字段提取跳數(shù)值、轉(zhuǎn)發(fā)該幀的節(jié)點地址和剩余能量；
[0015] 步驟3、在簇間鄰居信息表中查找該鄰居節(jié)點的信息，有該節(jié)點信息則將該組網(wǎng) 幀信息中跳數(shù)值與表中跳數(shù)值進行比較，簇間組網(wǎng)幀信息跳數(shù)值小于表中跳數(shù)值，則修改 鄰居信息表中跳數(shù)值，并在修改后轉(zhuǎn)發(fā)該幀，大于則不轉(zhuǎn)發(fā)該幀；鄰居信息表中沒有該地址 信息，但該幀中跳數(shù)值小于或等于表中跳數(shù)值，則保存該幀信息，同時修改入網(wǎng)標記InNet_ Sign=I，在修改跳數(shù)字段和節(jié)點地址字段后向鄰居節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)該幀；
[0016] 步驟4、組網(wǎng)時間Tnet未到，則等待組網(wǎng)時間到，并返回第一步；
[0017] 步驟5、組網(wǎng)時間Tnet到，則檢查入網(wǎng)標記，入網(wǎng)標記為1，退出簇間組網(wǎng)階段；
[0018] 步驟6、判斷標記，標記為0,則每隔1秒鐘發(fā)送一次申請入網(wǎng)幀，有鄰居簇首應(yīng)答， 且應(yīng)答幀中跳數(shù)字段比自身當前設(shè)置的跳數(shù)字段小，則保存該簇首節(jié)點信息；
[0019] 步驟7、如果連續(xù)發(fā)送3次申請入網(wǎng)幀都沒有應(yīng)答，則退出組網(wǎng)階段，并通過第一 通信模塊廣播控制命令幀，通知簇內(nèi)傳感器節(jié)點進入休眠狀態(tài)，等待喚醒。
[0020] 所述的一種農(nóng)田簇樹型異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)雙頻雙核控制裝置的控制方法，它包括行 簇內(nèi)組網(wǎng)，所述行簇內(nèi)組網(wǎng)包括：
[0021] 步驟1、初始化簇內(nèi)組網(wǎng)定時器，發(fā)送簇內(nèi)組網(wǎng)幀；
[0022] 步驟2、接收簇內(nèi)傳感器節(jié)點的應(yīng)答幀，提取節(jié)點地址和剩余能量信息，將其存入 簇內(nèi)鄰居節(jié)點信息表；
[0023] 步驟3、判斷組網(wǎng)時間，組網(wǎng)時間未到，則返回步驟2 ;
[0024] 步驟4、計算簇內(nèi)無線工作頻率，將工作頻率廣播給簇內(nèi)節(jié)點；
[0025] 步驟5、計算節(jié)點工作時序，并將該時序廣播給簇內(nèi)節(jié)點；
[0026] 步驟6、修改第一通信模塊工作頻率和休眠時間定時器TSleep，進入休眠狀態(tài)，等 待定時時間到喚醒工作。
[0027] 所述的一種農(nóng)田簇樹型異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)雙頻雙核控制裝置的控制方法，它包括信 息采集、處理和傳送，所述信息采集和處理包括：
[0028] 步驟1、數(shù)據(jù)采集及處理過程由定時器或第一處理器啟動；
[0029] 步驟2、控制電源給傳感器供電，然后延時5S ;
[0030] 步驟3、讀入傳感器數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波；
[0031] 步驟4、對數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合處理；
[0032] 步驟5、將結(jié)果存儲進內(nèi)存RAM和擴展的NAND Flash芯片。
[0033] 所述的一種農(nóng)田簇樹型異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)雙頻雙核控制裝置的控制方法，它包括數(shù) 據(jù)傳送，所述數(shù)據(jù)傳送包括：
[0034] 步驟1、工作開始，裝置被定時器中斷從休眠狀態(tài)喚醒或被第一通信模塊或第二通 信模塊外部中斷喚醒，啟動工作時間定時器；
[0035] 步驟2、定時時間未到，需傳送自身數(shù)據(jù)時，自身數(shù)據(jù)傳送給簇內(nèi)節(jié)點則通過第一 通信模塊傳送，自身數(shù)據(jù)傳送給控制中心則通過第二通信模塊將自身數(shù)據(jù)傳送至下一簇首 節(jié)點；
[0036] 步驟3、定時時間未到，第二通信模塊接收到數(shù)據(jù)，且該數(shù)據(jù)需要轉(zhuǎn)發(fā)，則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù) 據(jù)。
[0037] 本實用新型有益效果：
[0038] 本實用新型可將部署在農(nóng)田中的各種傳感器節(jié)點組成無線子網(wǎng)，通過本實用新型 實現(xiàn)子網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)匯聚處理，通過集中分散監(jiān)測，個別子網(wǎng)出問題，不影響其他子網(wǎng)的工 作，因此具備了較強的可靠性。
[0039] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的特點如下：
[0040] 1)本實用新型采用雙處理器，第一處理器單元采用DSP，能實現(xiàn)高速運算處理，第 二處理器采用低功耗處理器，能滿足控制需要，且由第二處理器控制第一處理器通斷電，能 有效降低系統(tǒng)功耗，實現(xiàn)控制和數(shù)據(jù)處理分開進行，有效提高了數(shù)據(jù)處理能力和處理速度。
[0041] 2)采用雙通信模塊，通信模塊工作在不同頻段，有效避免了頻段干擾，提高了數(shù)據(jù) 傳送的可靠性。
[0042] 3)裝置傳感器模塊選用數(shù)字式傳感器，具備集成度高，可靠性好、功耗低和占有1/ 〇 口少的優(yōu)點。
[0043] 本實用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)的農(nóng)田傳感器網(wǎng)絡(luò)計算能力有限、通信容易受到干擾 可靠性差等技術(shù)問題。
【附圖說明】
[0044] 圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0045] 圖2是本實用新型雙處理器模塊連接示意圖；
[0046] 圖3是本實用新型的第一處理器模塊與傳感器模塊、顯示模塊、遠程通信及定位 模塊和存儲模塊連接示意圖；
[0047] 圖4是本實用新型的第二處理器模塊與第一、第二通信模塊、控制模塊、狀態(tài)指示 模塊和電源管理