專利名稱：基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚用溫濕度采集通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別是一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚 用溫濕度采集通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
溫室大棚是現(xiàn)代高產(chǎn)高效農(nóng)業(yè)的典型，它的建設(shè)與發(fā)展日益受到高度重視。但 目前溫室大棚多靠人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行管理，或以單片機(jī)構(gòu)成的單測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行管理，其 自動(dòng)化程度不高，效率較低。隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)向優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，各種 新的控制技術(shù)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于溫室生產(chǎn)中，其中分布式溫室控制系統(tǒng)已成為當(dāng) 前的一個(gè)重要發(fā)展方向。分布式溫室控制系統(tǒng)需要先進(jìn)的環(huán)境指數(shù)采集裝置。目前此類系統(tǒng)多基于各種 工業(yè)總線和工控設(shè)備構(gòu)成，其不足在于工業(yè)總線和工控設(shè)備的成本較高，主要用 于作物工業(yè)化生產(chǎn)的大型溫室，不適合地點(diǎn)較為分散和對(duì)價(jià)格較為敏感的日光溫室; 而且工業(yè)總線和工控設(shè)備均采用有線方式，這種有線通信方式在長(zhǎng)距離布線時(shí)非常 麻煩，使得成本高、建設(shè)周期長(zhǎng)、維護(hù)困難等缺陷。鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，較為理想的是建立一種使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)合溫 濕度傳感器定時(shí)測(cè)量溫室大棚的溫濕度信息的采集通信系統(tǒng)，更為理想的是能夠具 有本地顯示工作模式和遠(yuǎn)程監(jiān)控工作模式。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室大 棚用溫濕度釆集通信系統(tǒng)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明釆取如下技術(shù)方案—種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚用溫濕度采集通信系統(tǒng)，包括由分布在溫室大棚中的灘量節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；由基站節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控終端相連接形成的監(jiān)控裝置；
所述基站節(jié)點(diǎn)與所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)之間無(wú)線通信。在上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述測(cè)量節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)無(wú)線通信方式構(gòu)成無(wú)線 傳感器自組網(wǎng)。在上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述基站節(jié)點(diǎn)與所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的其中一 個(gè)測(cè)量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通信。在上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述測(cè)量節(jié)點(diǎn)是由用于測(cè)量周圍環(huán)境的溫度和 濕度信息的溫濕度傳感器、用于與鄰居測(cè)量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通信的無(wú)線收發(fā)電路和用 于顯示測(cè)量結(jié)果的顯示器件分別與一數(shù)據(jù)處理器相連接，每個(gè)所述測(cè)量節(jié)點(diǎn)具有一 個(gè)電源為測(cè)量節(jié)點(diǎn)的各器件供電。在上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述電源為鋰電池。在上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述監(jiān)控終端為一計(jì)算機(jī)。在上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述監(jiān)控終端通過(guò)發(fā)送控制命令將通信系統(tǒng)設(shè) 置為本地顯示工作模式或遠(yuǎn)程監(jiān)控工作模式兩種模式；在本地顯示工作模式中，設(shè) 置測(cè)量節(jié)點(diǎn)中的無(wú)線收發(fā)電路和監(jiān)控裝置不工作，所述單片機(jī)定時(shí)釆集溫濕度傳感 器的數(shù)據(jù)并控制顯示器件顯示當(dāng)前溫度和濕度；在遠(yuǎn)程監(jiān)控工作模式中，對(duì)通信系 統(tǒng)設(shè)置如下使顯示器件不工作，設(shè)置測(cè)量節(jié)點(diǎn)上電后n分鐘內(nèi)，所述單片機(jī)每m 秒采集一次溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線收發(fā)電路發(fā)送出去，無(wú)線收發(fā) 電路同時(shí)對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)包進(jìn)行偵聽(tīng)，記錄鄰居節(jié)點(diǎn)的身份標(biāo)示號(hào)碼，以建 立路由表；在路由穩(wěn)定階段，單片機(jī)的發(fā)送數(shù)據(jù)速率通過(guò)監(jiān)控終端來(lái)控制，測(cè)量節(jié) 點(diǎn)按照建立好的路徑通過(guò)多跳方式把數(shù)據(jù)包發(fā)送到監(jiān)控終端；所述n為10-30之間 的任意實(shí)數(shù)，m為l-20之間的任意實(shí)數(shù)。進(jìn)一步地，所述監(jiān)控終端有一輸入裝置，使用戶通過(guò)該輸入裝置來(lái)控制發(fā)送數(shù) 據(jù)的速率，設(shè)置默認(rèn)的發(fā)送數(shù)據(jù)速率為每30分鐘發(fā)送一次。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于-本發(fā)明具有體積小、功耗少、快速組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，并通過(guò)監(jiān)控終端進(jìn)行接收數(shù)據(jù)、 發(fā)送命令，具有部署方便，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。附國(guó)說(shuō)明

圖1為本發(fā)明溫室大棚甩溫濕度采集通信系統(tǒng)裝置示意圖。 圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中測(cè)量節(jié)點(diǎn)的示意圖3為本發(fā)明一實(shí)施例中基站節(jié)點(diǎn)的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述-按照?qǐng)D1，制作本發(fā)明的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚用溫濕度采集通信系 統(tǒng)，包括由分布在溫室大棚10中的測(cè)量節(jié)點(diǎn)11組成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，由基站節(jié) 點(diǎn)12和監(jiān)控終端13相連接形成的監(jiān)控裝置14，所述基站節(jié)點(diǎn)12與所述無(wú)線傳感 器網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行無(wú)線通信。作為例子，測(cè)量節(jié)點(diǎn)11的數(shù)目比如為15個(gè)。測(cè)量節(jié)點(diǎn) 11之間通過(guò)無(wú)線通信方式構(gòu)成無(wú)線傳感器自組網(wǎng)?；竟?jié)點(diǎn)12只與所述無(wú)線傳感 器網(wǎng)絡(luò)的其中一個(gè)測(cè)量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通信，比如可以與距離最近的測(cè)量節(jié)點(diǎn)D進(jìn)行 無(wú)線通信，而自組網(wǎng)中的其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都通過(guò)該測(cè)量節(jié)點(diǎn)D傳輸?shù)交竟?jié)點(diǎn)12。如圖2所示，測(cè)量節(jié)點(diǎn)11是由用于測(cè)量周圍環(huán)境的溫度和濕度信息的溫濕度傳 感器20、用于與鄰居測(cè)量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通信的無(wú)線收發(fā)電路22、用于顯示測(cè)量結(jié)果 的顯示器件23分別與一數(shù)據(jù)處理器21相連接組成，每個(gè)所述測(cè)量節(jié)點(diǎn)11具有一個(gè) 電源(圖中未示出)為測(cè)量節(jié)點(diǎn)的各器件供電。電源為鋰電池，具有體積小、低功 耗的優(yōu)點(diǎn)。顯示器件23可以采用一液晶顯示器件。無(wú)線收發(fā)電路22負(fù)責(zé)與鄰居節(jié) 點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通信，建立路由，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線發(fā)送、接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包；數(shù)據(jù)處理器 21為一單片機(jī)，采用低功耗的ATMEL單片機(jī)，負(fù)責(zé)定時(shí)采集溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)并 進(jìn)行校正；將溫濕度信息發(fā)送給液晶顯示器件23和無(wú)線收發(fā)電路22，或?qū)o(wú)線收 發(fā)電路22收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析，發(fā)出相關(guān)響應(yīng)。如圖3所示，基站節(jié)點(diǎn)12是與測(cè)量節(jié)點(diǎn)11結(jié)構(gòu)基本相同的電路，但是要去掉 測(cè)量節(jié)點(diǎn)ll中的傳感器，包括基站節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理器31、基站節(jié)點(diǎn)無(wú)線收發(fā)電路 32，還要增加一個(gè)用于與監(jiān)控終端13連接的串口電路33。當(dāng)然，基站節(jié)點(diǎn)12也可 以采用具有相同功能的其他電路結(jié)構(gòu)。監(jiān)控終端13為一計(jì)算機(jī)，負(fù)責(zé)接收所有測(cè)量節(jié)點(diǎn)ll發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)包，對(duì)數(shù)據(jù) 進(jìn)行分析和管理，并根據(jù)用戶要求向測(cè)量節(jié)點(diǎn)11構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)發(fā)出命令。因?yàn)闇y(cè)量節(jié)點(diǎn)11部署在溫室大棚內(nèi)的不同位置，測(cè)量獲得的信號(hào)輸出就很重 要。釆取有線方式輸出非常麻煩，施工成本高，節(jié)點(diǎn)放置位置也受諸多限制。本發(fā) 明采用了無(wú)線自組網(wǎng)的方法將采集到的數(shù)據(jù)輸出。每個(gè)測(cè)量節(jié)點(diǎn)11上的單片機(jī)將采 集獲得的數(shù)據(jù)送給無(wú)線收發(fā)電路，無(wú)線收發(fā)電路通過(guò)偵聽(tīng)鄰居節(jié)點(diǎn)來(lái)建立路由。無(wú) 線收發(fā)電路工作在915MHZ的頻率上，帶寬為38. 4KHz。測(cè)量節(jié)點(diǎn)11之間通過(guò)無(wú)線
方式形成多跳自組網(wǎng)，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控終端進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，比如圖1 中測(cè)量節(jié)點(diǎn)A的數(shù)據(jù)是依次通過(guò)測(cè)量節(jié)點(diǎn)B、 C、 D最后傳輸給基站節(jié)點(diǎn)。。因?yàn)椴捎脽o(wú)線方式發(fā)送數(shù)據(jù)，測(cè)量節(jié)點(diǎn)11也沒(méi)有電源線，所以測(cè)量節(jié)點(diǎn)11采 用電池供電。為了節(jié)省電能，測(cè)量節(jié)點(diǎn)采用低功耗設(shè)計(jì)。測(cè)量節(jié)點(diǎn)使用低功耗的 ATMEL單片機(jī)，并進(jìn)行嚴(yán)格的電源管理控制，具體方法為暫時(shí)不工作的器件全部 斷電，單片機(jī)和無(wú)線收發(fā)電路在不工作時(shí)自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)。整個(gè)基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚用溫濕度采集通信系統(tǒng)包括測(cè)量溫室大 棚溫濕度并本地液晶顯示工作模式和測(cè)量溫室大棚溫濕度并遠(yuǎn)程監(jiān)控工作模式兩種 工作模式。在測(cè)量溫室大棚溫濕度并本地液晶顯示工作模式中，設(shè)置測(cè)量節(jié)點(diǎn)11中的無(wú)線 收發(fā)電路和監(jiān)控裝置14不工作，單片機(jī)定時(shí)采集溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)，然后控制液 晶顯示器顯示當(dāng)前溫度和濕度。在測(cè)量溫室大棚溫濕度并遠(yuǎn)程監(jiān)控工作模式中，對(duì)通信系統(tǒng)的設(shè)置如下液晶 顯示器件不工作；測(cè)量節(jié)點(diǎn)11上電后前10分鐘內(nèi)，為建立路由階段，單片機(jī)每2 秒采集一次溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線收發(fā)電路發(fā)送出去，無(wú)線收發(fā) 電路同時(shí)對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)包進(jìn)行偵聽(tīng)，記錄鄰居節(jié)點(diǎn)的身份標(biāo)示號(hào)碼 (Identity,簡(jiǎn)稱ID)，以建立路由表；以后為路由穩(wěn)定階段，單片機(jī)的發(fā)送數(shù)據(jù)速 率可以通過(guò)監(jiān)控終端設(shè)定，監(jiān)控終端有一輸入裝置，使用戶通過(guò)該輸入裝置來(lái)控制 發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，設(shè)置默認(rèn)的發(fā)送數(shù)據(jù)速率為每30分鐘發(fā)送一次。節(jié)點(diǎn)按照建立好的路徑通過(guò)多跳方式把數(shù)據(jù)包發(fā)送到監(jiān)控終端，以節(jié)省能耗，減少冗余數(shù)據(jù)。最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管 參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明 的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均 應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1. 一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚用溫濕度采集通信系統(tǒng)，包括由分布在溫室大棚中的測(cè)量節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；由基站節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控終端相連接形成的監(jiān)控裝置；所述基站節(jié)點(diǎn)與所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)之間無(wú)線通信。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚用溫濕度采集通信系 統(tǒng)，其特征是，所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)無(wú)線通信方式構(gòu)成無(wú)線傳 感器自組網(wǎng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚用溫濕度采集通信系 統(tǒng)，其特征是，所述基站節(jié)點(diǎn)與所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的其中一個(gè)測(cè)量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線 通信。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的濕室大棚用溫濕度采集通信系 統(tǒng)，其特征是，所述測(cè)量節(jié)點(diǎn)是包括用于測(cè)量周圍環(huán)境的溫度和濕度信息的溫濕 度傳感器、用于與鄰居測(cè)量節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線通信的無(wú)線收發(fā)電路和用于顯示測(cè)量結(jié)果 的顯示器件分別與一數(shù)據(jù)處理器相連接，每個(gè)所述測(cè)量節(jié)點(diǎn)具有一個(gè)電源為測(cè)量節(jié) 點(diǎn)供電。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚用溫濕度采集通信系 統(tǒng)，其特征是，所述電源為鋰電池。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚用溫濕度采集通信系 統(tǒng)，其特征是，所述監(jiān)控終端通過(guò)發(fā)送控制命令將通信系統(tǒng)設(shè)置為本地顯示工作模 式或遠(yuǎn)程監(jiān)控工作模式兩種模式；在本地顯示工作模式中，設(shè)置測(cè)量節(jié)點(diǎn)中的無(wú)線 收發(fā)電路和監(jiān)控裝置不工作，所述單片機(jī)定時(shí)采集溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)并控制顯示 器件顯示當(dāng)前溫度和濕度；在遠(yuǎn)程監(jiān)控工作模式中，對(duì)通信系統(tǒng)設(shè)置如下使顯示 器件不工作，設(shè)置測(cè)量節(jié)點(diǎn)上電后n分鐘內(nèi)，所述單片機(jī)每m秒采集一次溫濕度傳 感器的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線收發(fā)電路發(fā)送出去，無(wú)線收發(fā)電路同時(shí)對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn) 發(fā)出的數(shù)據(jù)包進(jìn)行偵聽(tīng)，記錄鄰居節(jié)點(diǎn)的身份標(biāo)示號(hào)碼，以建立路由表；在路由穩(wěn) 定階段，單片機(jī)的發(fā)送數(shù)據(jù)速率通過(guò)監(jiān)控終端來(lái)控制，測(cè)量節(jié)點(diǎn)按照建立好的路徑 通過(guò)多跳方式把數(shù)據(jù)包發(fā)送到監(jiān)控終端;所述n為10-30之間的任意實(shí)數(shù),m為1-20 之間的任意實(shí)數(shù)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚用溫濕度采集通信系 統(tǒng)，其特征是，所述監(jiān)控終端有一輸入裝置，使用戶通過(guò)該輸入裝置來(lái)控制發(fā)送數(shù) 據(jù)的速率，設(shè)置默認(rèn)發(fā)送數(shù)據(jù)速率為每30分鐘發(fā)送一次。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚用溫濕度采集 通信系統(tǒng)，其特征是，所述監(jiān)控終端為一計(jì)算機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚用溫濕度采集通信系統(tǒng)，包括由分布在溫室大棚中的測(cè)量節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；由基站節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控終端相連接形成的監(jiān)控裝置；所述基站節(jié)點(diǎn)與所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)之間無(wú)線通信，所述監(jiān)控終端通過(guò)發(fā)送控制命令將通信系統(tǒng)設(shè)置為本地顯示工作模式或遠(yuǎn)程監(jiān)控工作模式兩種模式；所述監(jiān)控終端有一輸入裝置，使用戶通過(guò)該輸入裝置來(lái)控制發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，設(shè)置默認(rèn)發(fā)送數(shù)據(jù)速率為每30分鐘發(fā)送一次。本發(fā)明具有體積小、功耗少、快速組網(wǎng)、部署方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G08C17/00GK101211498SQ20061016965
公開(kāi)日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月26日
發(fā)明者朱珍民, 珩 李, 琳 王, 羅海勇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所