森林環(huán)境因子遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種森林環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種能夠遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)多點(diǎn)的森林環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]林業(yè)作為我國(guó)國(guó)民生產(chǎn)的基礎(chǔ)行業(yè)，在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位，對(duì)森林環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可為森林生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境間相互作用的研究提供長(zhǎng)期可靠的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)。由于森林生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)通常分布在地理位置比較偏遠(yuǎn)、分散且沒有電源供給的地方，傳統(tǒng)的人工監(jiān)測(cè)執(zhí)行效率低，人力成本高，而且國(guó)內(nèi)森林環(huán)境監(jiān)測(cè)的儀器存在功能單一、體積龐大、價(jià)格昂貴等諸多問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)了一種基于GPRS技術(shù)、ZigBee技術(shù)和智能傳感器技術(shù)相結(jié)合的智能森林環(huán)境因子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它不僅能同時(shí)對(duì)多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的光強(qiáng)度、空氣溫濕度、土壤溫濕度等森林環(huán)境相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而且能夠基于Zigbee短距離無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將各個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)匯聚到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)則通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器，用戶可通過(guò)電腦或者手機(jī)上網(wǎng)實(shí)時(shí)查看森林環(huán)境因子數(shù)據(jù)。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:森林環(huán)境因子遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括多個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和一個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)兩個(gè)部分。數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)包括太陽(yáng)能充電板、充電管理電路、鋰電池、電壓變換電路、土壤溫濕度傳感器電路、空氣溫濕度傳感器電路、光強(qiáng)度傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、CC2530芯片電路。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)包括太陽(yáng)能充電板、充電管理電路、鋰電池、電壓變換電路、GPRS模塊電路、MSP430F149單片機(jī)電路、CC2530芯片電路。首先各數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)通過(guò)傳感器采集森林環(huán)境因子指標(biāo)，如空氣溫濕度、光照和土壤溫濕度，然后基于Zigbee短距離無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將各數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)再將各數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS模塊電路無(wú)線傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器。數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)如下:CC2530芯片電路的第一輸入端接空氣溫濕度傳感器電路的輸出端，CC2530芯片電路的第二輸入端接土壤溫濕度傳感器電路的輸出端，CC2530芯片電路的第三輸入端接信號(hào)調(diào)理電路的輸出端，信號(hào)調(diào)理電路的輸入端接光強(qiáng)度傳感器的輸出端，太陽(yáng)能充電板的輸出端接充電管理電路的輸入端，充電管理電路的輸出端接鋰電池的輸入端，鋰電池的輸出端接電壓變換電路的輸入端，電壓變換電路的輸出端接CC2530芯片電路第四輸入端。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)如下:太陽(yáng)能充電板的輸出端接充電管理電路的輸入端，充電管理電路的輸出端接鋰電池的輸入端，鋰電池的輸出端接電壓變換電路的輸入端，電壓變換電路的輸出端接MSP430F149單片機(jī)電路的第一輸入端，MSP430F149單片機(jī)電路的第二輸入端接CC2530芯片電路的輸出端，MSP430F149單片機(jī)電路的輸入輸出端接GPRS模塊電路的輸入輸出端。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):具有監(jiān)測(cè)范圍大，配置靈活，功耗低，對(duì)自然環(huán)境破壞小，成本低廉等特點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)多種森林業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)，也可推廣到其它場(chǎng)合，如用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、大棚種植監(jiān)控、水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控等。
【附圖說(shuō)明】
[0006]附圖1是本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0007]附圖2是CC2530芯片電路及部分外圍電路原理圖。
[0008]附圖3是本發(fā)明的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]附圖4是MSP430F149單片機(jī)電路及部分外圍電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]對(duì)照附圖1，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)由太陽(yáng)能充電板U1，充電管理電路U2，鋰電池U3,電壓變換電路U4，CC2530芯片電路U5，空氣溫濕度傳感器電路U6，土壤溫濕度傳感器電路U7,信號(hào)調(diào)理電路U8，光強(qiáng)度傳感器U9構(gòu)成。其中電壓變換電路U4給U5供電，同時(shí)也給U6、U7、U8等電路供電。CC2530芯片電路U5控制U6、U7、U9，采集空氣溫濕度、土壤溫濕度、光強(qiáng)度等數(shù)據(jù)，并基于Zigbee短距離無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。
[0011]對(duì)照附圖1，CC2530芯片電路U5的第一輸入端接空氣溫濕度傳感器電路U6的輸出端，CC2530芯片電路U5的第二輸入端接土壤溫濕度傳感器電路U7的輸出端，CC2530芯片電路電路U5的第三輸入端接信號(hào)調(diào)理電路U8的輸出端，信號(hào)調(diào)理電路U8的輸入端接光強(qiáng)度傳感器電路U9的輸出端，太陽(yáng)能充電板Ul的輸出端接充電管理電路U2的輸入端，充電管理電路U2的輸出端接鋰電池U3的輸入端，鋰電池U3的輸出端接電壓變換電路U4的輸入端，電壓變換電路U4的輸出端接CC2530芯片電路U5的第四輸入端。
[0012]對(duì)照附圖2，CC2530芯片電路是由CC2530芯片，電源DVDD，電感LI，電容C1、C271、C272、C391、C401、C311、C101、C211、C241，電阻 R301，晶振 Y1，電容 C221、C231，晶振 Y2，電容 C321、C331，天線 ANTI,電容 C251、C252、C253、C254、C255、C261、C262，電感 L251、L252、L261構(gòu)成，保證了 CC2530芯片正常運(yùn)行及通信。
[0013]對(duì)照附圖2，空氣溫濕度傳感器電路U6包括空氣溫濕度傳感器SHTll (ICl)，3.3V電壓源(￥00_?4)?？諝鉁貪穸葌鞲衅?肌11(1(:1)的3腳(SCK)與CC2530芯片的5腳(P1.5)相連，空氣溫濕度傳感器SHTll (ICl) 4腳(SDA)與CC2530芯片的18腳(P0.1)相連。
[0014]對(duì)照附圖2，土壤溫濕度傳感器電路U7包括土壤溫濕度傳感器5TM(IC2)以及3.3V電壓源(VDD_PA)，土壤溫濕度傳感器5TM(IC2)的2腳(DATA)與CC2530芯片的11腳(P1.0)相連。
[0015]對(duì)照附圖2，信號(hào)調(diào)理電路U8包括運(yùn)算放大器AD8616(IC3)，電容Cl，電阻Rl以及3.3V電壓源(VDD_PA)。光照傳感器Ul的輸出端(LIN)與運(yùn)算放大器AD8616 (IC3)的2腳(-1NA)相連，運(yùn)算放大器AD8616(IC3)的7腳(OUTB)與CC2530芯片的15腳(P0.4)相連。
[0016]對(duì)照附圖3，本系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)節(jié)