一種用于盆栽植物的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型揭示了一種用于盆栽植物的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括無線傳感節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)交互中心。無線傳感節(jié)點(diǎn)，包括用于采集盆栽植物的生長環(huán)境參數(shù)的傳感器模塊組，將采集到的生長環(huán)境參數(shù)傳送到數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)的通訊模塊；數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)，包括接收無線傳感節(jié)點(diǎn)傳送的生長環(huán)境參數(shù)的傳感網(wǎng)通訊模塊，向數(shù)據(jù)交互中心傳送生長環(huán)境參數(shù)的中心通訊模塊，顯示生長環(huán)境參數(shù)的顯示模塊；數(shù)據(jù)交互中心，包括接收數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)傳送的生長環(huán)境參數(shù)的無線通信單元，顯示生長環(huán)境參數(shù)的顯示單元。通過該系統(tǒng)，可以靈活設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并且用戶可以通過數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)或數(shù)據(jù)交互中心而不需到現(xiàn)場(chǎng)察看就能得到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，了解盆栽植物的生長環(huán)境情況。
【專利說明】一種用于盆栽植物的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及測(cè)控領(lǐng)域，特別涉及一種用于盆栽植物的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]家居盆栽植物，包括盆栽花卉和盆栽果蔬，需要使用正確的方法管理，才能茁壯生長、定期開花和正常結(jié)果。其中最重要的指標(biāo)包括環(huán)境溫濕度、土壤溫濕度、光照強(qiáng)度及時(shí)長以及土壤肥力，現(xiàn)在已經(jīng)開始采用傳感器采集這些數(shù)據(jù)來為培育盆栽植物提供數(shù)據(jù)支持。
[0003]目前，出現(xiàn)了一種用于家居盆栽植物的智能花盆，其在其底部裝有水分及溫度傳感裝置，在外部還有光照傳感器。這些傳感裝置能隨時(shí)監(jiān)測(cè)植物生長環(huán)境變化，在植物所處環(huán)境未達(dá)到其生長所需標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，花盆外的指示燈就會(huì)閃爍，一旁的溫度計(jì)和濕度計(jì)則會(huì)顯示所需數(shù)值，讓主人及時(shí)對(duì)其實(shí)施有效的照顧。
[0004]但是，這種智能花盆的造價(jià)很高，靈活性較差，當(dāng)主人不去現(xiàn)場(chǎng)觀看時(shí)也無法得知盆栽植物的生長環(huán)境情況。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005](一)要解決的技術(shù)問題
[0006]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:監(jiān)測(cè)盆栽植物生長環(huán)境的設(shè)備靈活性差，需現(xiàn)場(chǎng)察看才能知道監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
[0007](二)技術(shù)方案
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出了一種用于盆栽植物的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，包括無線傳感節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)交互中心，
[0009]無線傳感節(jié)點(diǎn)，包括用于采集盆栽植物的生長環(huán)境參數(shù)的傳感器模塊組，將采集到的生長環(huán)境參數(shù)傳送到數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)的通訊模塊；
[0010]數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)，包括接收無線傳感節(jié)點(diǎn)傳送的生長環(huán)境參數(shù)的傳感網(wǎng)通訊模塊，向數(shù)據(jù)交互中心傳送生長環(huán)境參數(shù)的中心通訊模塊，顯示生長環(huán)境參數(shù)的顯示模塊；
[0011]數(shù)據(jù)交互中心，包括接收數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)傳送的生長環(huán)境參數(shù)的無線通信單元，顯示生長環(huán)境參數(shù)的顯示單元。
[0012]優(yōu)選地，無線傳感節(jié)點(diǎn)還包括運(yùn)算控制模塊，連接在所述傳感器模塊組和通訊模塊之間，將傳感器模塊組采集到的盆栽植物的生長環(huán)境參數(shù)從模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后傳給通訊模塊。
[0013]優(yōu)選地，所述傳感器模塊組包括空氣溫濕度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器和光照強(qiáng)度傳感器中的任意一個(gè)或多個(gè)。
[0014]優(yōu)選地，，當(dāng)所述傳感器模塊組包括土壤濕度傳感器時(shí)，土壤濕度傳感器包括三個(gè)靈敏度各異的土壤濕度傳感器元件。[0015]優(yōu)選地，無線傳感節(jié)點(diǎn)還包括電池模塊，電池模塊具有太陽能充電裝置。
[0016]優(yōu)選地，數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)的中心通訊模塊包括W1-Fi通訊子模塊、2G通訊子模塊和3G通訊子模塊中的任意一個(gè)或多個(gè)。
[0017]優(yōu)選地，包括多個(gè)數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)，其中一個(gè)為通過內(nèi)置網(wǎng)卡物理地址散列化后生成通信密鑰的主網(wǎng)關(guān)，其他的為輔助網(wǎng)關(guān)。
[0018]優(yōu)選地，數(shù)據(jù)交互中心還包括控制存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)傳輸過來的盆栽植物的生長環(huán)境參數(shù)。
[0019]優(yōu)選地，數(shù)據(jù)交互中心還包括利用盆栽植物的生長環(huán)境參數(shù)進(jìn)行灌溉提醒和病害預(yù)警及診斷的分析單元。
[0020]優(yōu)選地，數(shù)據(jù)交互中心還包括移動(dòng)通信單元，將盆栽植物的生長環(huán)境參數(shù)以短信的形式發(fā)送到用戶的移動(dòng)設(shè)備。
[0021](三)有益效果
[0022]本實(shí)用新型的技術(shù)方案通過采用無線傳感節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)交互中心三級(jí)結(jié)構(gòu)，可以靈活設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并且用戶可以通過數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)或數(shù)據(jù)交互中心甚至手機(jī)短信而不需到現(xiàn)場(chǎng)察看就能得到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，了解盆栽植物的生長環(huán)境情況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的用于盆栽植物的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0024]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的無線傳感器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0025]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0026]圖4為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)交互中心的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型所采取的技術(shù)手段及功能，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體組成、結(jié)構(gòu)及其特征、功能，詳細(xì)說明如后。
[0028]管理盆栽植物的傳感器無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括無線傳感節(jié)點(diǎn)1、數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)2和數(shù)據(jù)交互中心3，其組成如圖1所示。
[0029]無線傳感節(jié)點(diǎn)1，用于采集盆栽環(huán)境信息，包括傳感器模塊組11、通訊模塊12、電池模塊13和運(yùn)算控制模塊14，其組成如圖2所示。
[0030]傳感器模塊組11可以包括空氣溫濕度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器和光照強(qiáng)度傳感器這四種傳感器。用戶可使用全部或部分種類的傳感器。每個(gè)無線節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)采集5種傳感器值(空氣溫濕度傳感器包括兩種傳感器值)。土壤溫濕度傳感器直接插入目標(biāo)花盆，空氣溫濕度和光照強(qiáng)度傳感器元件置于盆栽植物附近，與植物高度相仿。
[0031]空氣溫濕度傳感器可以采用SHTll傳感器；光照度傳感器可以采用BH1750FVI傳感器；土壤溫度傳感器可以采用DS18B20傳感器；土壤濕度傳感器可以采用三個(gè)YL69 土壤濕度傳感器元件，通過不同的上拉電阻產(chǎn)生3種不同的靈敏度，從而可以通過采用準(zhǔn)線性擬合方法計(jì)算土壤濕度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，而得到的測(cè)量精度可比擬結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本昂貴的高精度土壤濕度傳感器元件。[0032]無線傳感節(jié)點(diǎn)I的通訊模塊12的通訊芯片采用Chipcon CC1020，工作頻帶設(shè)定在433MHz，MAC層采用CSMA/CA協(xié)議通信。無線通訊時(shí)采用DES對(duì)稱加密算法對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行編碼，密鑰由數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)2中的主網(wǎng)關(guān)發(fā)布，以在通訊時(shí)隔離不同網(wǎng)絡(luò)。
[0033]電池模塊13采用鋰電池作為供電電源，同時(shí)提供充電接口，可以使用外置電源或使用太陽能充電裝置為電池充電。
[0034]運(yùn)算控制模塊14采用32位Atmel 128L處理器單元，控制協(xié)調(diào)無線傳感節(jié)點(diǎn)I各個(gè)模塊的工作，集成了 10位數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，可以將傳感器模塊組11采集到的盆栽植物的生長環(huán)境參數(shù)從模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。
[0035]無線傳感節(jié)點(diǎn)I有兩種工作模式:密鑰獲取模式和工作模式。用戶可通過硬件開關(guān)進(jìn)行切換。所述密鑰獲取模式用于接收數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)2發(fā)來的密鑰。所述工作模式用于采集生長環(huán)境參數(shù)并將之發(fā)送到數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)2。
[0036]數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)2的組成結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括傳感網(wǎng)通訊模塊21、顯示模塊22、運(yùn)算控制模塊23和電源模塊24，以及中心通訊模塊25。中心通訊模塊25可包括W1-Fi子通訊單元、2G子通訊單元和3G子通訊單元中的一個(gè)或多個(gè)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境使用對(duì)應(yīng)的子通訊單元，用于跟數(shù)據(jù)交互中心3通信。
[0037]數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)2的運(yùn)算控制模塊23可使用32位低功耗ARM920T高速處理器內(nèi)核，400MHz主頻。顯示模塊22可以使用4.3寸觸控屏，顯示分辨率為480x272，LED背光可調(diào)節(jié)。傳感網(wǎng)通訊模塊21與無線傳感節(jié)點(diǎn)I通信，中心通訊模塊25通過W1-Fi通訊子模塊、2G通訊子模塊或3G通訊子模塊中的一種與數(shù)據(jù)交互中心3通信。
[0038]管理盆栽植物的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可包含多個(gè)數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)2。多個(gè)數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)2之中有且僅有一個(gè)網(wǎng)關(guān)為主網(wǎng)關(guān)，其它網(wǎng)關(guān)為輔助網(wǎng)關(guān)。主網(wǎng)關(guān)通過主網(wǎng)關(guān)內(nèi)置網(wǎng)卡物理地址散列化后生成密鑰，所有輔助網(wǎng)關(guān)和傳感器節(jié)點(diǎn)I開始工作前必須經(jīng)從主網(wǎng)關(guān)獲取密鑰。除密鑰發(fā)布或密鑰獲取外其它傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部通訊均需使用密鑰進(jìn)行加密，力口密方式為對(duì)稱加密，加密后的數(shù)據(jù)其它網(wǎng)絡(luò)收到后無法解析，以此與其他具有不同主網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)隔離。數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)2有三種工作模式:密鑰發(fā)布模式、密鑰獲取模式和工作模式，用戶可通過硬件開關(guān)進(jìn)行切換。
[0039]密鑰發(fā)布模式用于主網(wǎng)關(guān)向輔助網(wǎng)關(guān)和傳感器節(jié)點(diǎn)I發(fā)布密鑰。密鑰獲取模式用于輔助網(wǎng)關(guān)從主網(wǎng)關(guān)獲取密鑰。
[0040]工作模式又分為一般工作模式和節(jié)能模式，用戶可通過接通/斷開電源供應(yīng)進(jìn)行切換。一般工作模式用于接收傳感器節(jié)點(diǎn)I發(fā)送的數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要向傳感器節(jié)點(diǎn)I發(fā)送配置指令，以及向數(shù)據(jù)交互中心3發(fā)布數(shù)據(jù)或從數(shù)據(jù)交互中心3獲取指令。節(jié)能模式用于電池供電下接收傳感器節(jié)點(diǎn)I發(fā)送的數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要向傳感器節(jié)點(diǎn)I發(fā)送配置指令，此狀態(tài)下W1-Fi模塊和2G/3G通訊子模塊不工作，顯示單元自動(dòng)關(guān)閉。
[0041]數(shù)據(jù)交互中心3如圖4所示，包括分析單元31、無線通信單元32、控制存儲(chǔ)單元33、顯示單元34以及移動(dòng)通信單元35。無線通信單元32接受數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)2從各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)I采集到的盆栽植物的生長環(huán)境參數(shù)，存儲(chǔ)到控制存儲(chǔ)單元33。分析單元31可以利用控制存儲(chǔ)單元33提供的土壤濕度的當(dāng)前數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行灌溉提醒，利用空氣溫濕度、土壤溫度和光照強(qiáng)度的當(dāng)前數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行病害預(yù)警及診斷，控制存儲(chǔ)單元33將灌溉提醒和病害預(yù)警及診斷結(jié)果通過無線通信單元32發(fā)送到各個(gè)數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)。顯示單元34可以顯示盆栽植物的生長環(huán)境參數(shù)，也可以顯示灌溉提醒和病害預(yù)警及診斷。數(shù)據(jù)交互中心3還可以包括移動(dòng)通信單元35，可以將盆栽植物的生長環(huán)境參數(shù)以及灌溉提醒和病害預(yù)警及診斷結(jié)果通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)以短信的形式發(fā)送到用戶的移動(dòng)設(shè)備。用戶可通過訪問數(shù)據(jù)交互中心3或移動(dòng)設(shè)備查看盆栽植物的生長環(huán)境參數(shù)、灌溉提醒和病害預(yù)警及診斷結(jié)果。無線通信單元32和移動(dòng)通信單元35可以為同一個(gè)部件，也可以為不同的分置部件。
[0042]本實(shí)用新型的技術(shù)方案通過采用無線傳感節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)交互中心三級(jí)結(jié)構(gòu)，可以靈活設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并且用戶可以通過數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)或數(shù)據(jù)交互中心而不需到現(xiàn)場(chǎng)察看就能得到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，了解盆栽植物的生長環(huán)境情況。
[0043]以上所述僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于盆栽植物的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其特征在于，包括無線傳感節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)交互中心， 無線傳感節(jié)點(diǎn)，包括用于采集盆栽植物的生長環(huán)境參數(shù)的傳感器模塊組，將采集到的生長環(huán)境參數(shù)傳送到數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)的通訊模塊； 數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)，包括接收無線傳感節(jié)點(diǎn)傳送的生長環(huán)境參數(shù)的傳感網(wǎng)通訊模塊，向數(shù)據(jù)交互中心傳送生長環(huán)境參數(shù)的中心通訊模塊，顯示生長環(huán)境參數(shù)的顯示模塊； 數(shù)據(jù)交互中心，包括接收數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)傳送的生長環(huán)境參數(shù)的無線通信單元，顯示生長環(huán)境參數(shù)的顯示單元。
2.權(quán)利要求1所述的用于盆栽植物的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其中，無線傳感節(jié)點(diǎn)還包括運(yùn)算控制模塊，連接在所述傳感器模塊組和通訊模塊之間，將傳感器模塊組采集到的盆栽植物的生長環(huán)境參數(shù)從模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后傳給通訊模塊。
3.權(quán)利要求1所述的用于盆栽植物的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其中，所述傳感器模塊組包括空氣溫濕度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器和光照強(qiáng)度傳感器中的任意一個(gè)或多個(gè)。
4.權(quán)利要求3所述的用于盆栽植物的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，當(dāng)傳感器模塊組包括土壤濕度傳感器時(shí)，土壤濕度傳感器包括三個(gè)靈敏度各異的土壤濕度傳感器元件。
5.權(quán)利要求1所述的用于盆栽植物的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其中，無線傳感節(jié)點(diǎn)還包括電池模塊，電池模塊具有太陽能充電裝置。
6.權(quán)利要求1所述的用于盆栽植物的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)的中心通訊模塊包括W1-Fi通訊子模塊、2G通訊子模塊和3G通訊子模塊中的任意一個(gè)或多個(gè)。
7.權(quán)利要求1所述的用于盆栽植物的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)交互中心還包括控制存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)匯聚網(wǎng)關(guān)傳輸過來的盆栽植物的生長環(huán)境參數(shù)。
8.權(quán)利要求1至7中任一所述的用于盆栽植物的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)交互中心還包括移動(dòng)通信單元，將盆栽植物的生長環(huán)境參數(shù)以短信的形式發(fā)送到用戶的移動(dòng)設(shè)備。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK203504765SQ201320533581
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】徐剛, 陳立平, 張瑞瑞 申請(qǐng)人:北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心