一種用于土壤監(jiān)測的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于無線通信技術(shù)、傳感器與嵌入式技術(shù)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于土壤監(jiān)測的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。一種用于土壤監(jiān)測的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括：電源模塊、中央微處理器、單線接口ID芯片、外部傳感器接口、無線傳感器及電可擦可編程只讀存儲器及無線射頻收發(fā)模塊；電源模塊供電連接中央微處理器、電可擦可編程只讀存儲器以及無線射頻收發(fā)模塊，電可擦可編程只讀存儲器和中央微處理器連接；無線射頻收發(fā)模塊和中央微處理器連接；單線接口ID芯片連接并傳遞信息給中央微處理器；外部傳感器接口和中央微處理器連接；外部傳感器接口和無線傳感器連接。本實用新型的有益效果是：實時性好，監(jiān)測范圍廣，低復(fù)雜度低功耗。
【專利說明】—種用于土壤監(jiān)測的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于無線通信技術(shù)、傳感器與嵌入式技術(shù)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于土壤監(jiān)測的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會工業(yè)化水平的不斷發(fā)展，人們對各種控制系統(tǒng)自動化程度以及環(huán)境適應(yīng)性的要求越來越高，需要獲取的信息量也越來越多。顯然，傳統(tǒng)的傳感器已經(jīng)不能滿足這些要求，在這種情況下，具有感知、計算和通信能力的微型傳感器開始在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)。傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)等多個領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對這些信息進行處理，獲得詳盡而準(zhǔn)確的信息。傳感器網(wǎng)絡(luò)可以使人們在任何時間、地點和任何環(huán)境條件下獲取大量詳實而可靠的信息，因此可以被廣泛地應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、交通管理、醫(yī)療衛(wèi)生、制造業(yè)等領(lǐng)域。
[0003]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者。傳感器、感知對象和觀察者構(gòu)成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個要素。傳感器技術(shù)和無線通信技術(shù)結(jié)合而成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使得其應(yīng)用更加方便、高效，并具有功耗較低、性價比高、可自由組網(wǎng)等特點。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的一種無線網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域內(nèi)被感知對象的信息，并最終把這些信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)的所有者。無線傳感器的組成模塊通常封裝在一個外殼內(nèi)，在工作時它將由電池等供電裝置提供電源輸入，由隨機分布的集成有傳感器模塊、中央微處理器模塊和無線通信收發(fā)模塊的微型節(jié)點，通過自組織的方式構(gòu)成無線傳感網(wǎng)絡(luò)。它可以采集相應(yīng)設(shè)備的數(shù)字信號，之后通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)測中心的無線網(wǎng)關(guān)，直接送入計算機，從而對信號進行分析和處理。監(jiān)控中心也可以通過網(wǎng)關(guān)把參數(shù)設(shè)置等信息無線傳輸給節(jié)點。數(shù)據(jù)采集處理模塊把傳感器輸出的信號經(jīng)過放大、濾波等處理后，送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，之后模數(shù)轉(zhuǎn)換器將信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，然后將數(shù)字信號送到主處理器進行數(shù)字信號處理，計算出傳感器的有效值、位移值等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點主要包括傳感器模塊、中央微處理器模塊和無線收發(fā)模塊。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:(1)農(nóng)田土壤信息主要依靠人工獲取，該方式不但需要耗費大量的人力，而且數(shù)據(jù)的獲取量有限，實時性也很差。(2)基于GPRS的監(jiān)測方式節(jié)點布置靈活，地域局限性較小，但是其能耗較大，若設(shè)備長時間持續(xù)工作，電源供給很難解決。
[0005]本實用新型的目的是:提供一種可以通過網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測土壤信息，并且節(jié)點布置靈活，電源供給方便簡單的種用于土壤監(jiān)測的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。本實用新型是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]一種用于土壤監(jiān)測的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括:電源模塊、中央微處理器、單線接口 ID芯片、外部傳感器接口、無線傳感器及電可擦可編程只讀存儲器，其特征在于，還包括無線射頻收發(fā)模塊；所述的電源模塊供電連接所述的中央微處理器、所述的電可擦可編程只讀存儲器以及所述的無線射頻收發(fā)模塊，所述的電可擦可編程只讀存儲器和所述的中央微處理器連接，雙向傳遞信息；所述的無線射頻收發(fā)模塊和所述的中央微處理器連接，雙向傳遞信息；所述的單線接口 ID芯片連接并傳遞信息給所述的中央微處理器；所述的外部傳感器接口和所述的中央微處理器連接，雙向傳遞信息；所述的外部傳感器接口和所述的無線傳感器連接。
[0007]進一步地，還包括一個太陽能供電模塊，所述的太陽能供電模塊向所述的電源模塊供電。
[0008]進一步地，所述的傳感器數(shù)量大于等于1，分布于需要監(jiān)測的地點。
[0009]進一步地，所述的中央微處理器為ARM S3C2410A微處理器。
[0010]進一步地，所述的無線射頻收發(fā)模塊為CC2530無線射頻收發(fā)模塊。
[0011]進一步地，所述的單線接口 ID芯片為DS2401。
[0012]進一步地，所述的電可擦可編程只讀存儲器型號為AT45DB041。
[0013]本實用新型的有益效果是:
[0014](I)實時性好。本系統(tǒng)基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)，克服了傳統(tǒng)有線通信的眾多缺點，使得傳輸方便、快速，安全可靠，消息能夠?qū)崟r傳輸，具備對土壤信息的實時監(jiān)測能力。
[0015](2)監(jiān)測范圍廣。由于系統(tǒng)充分運用了無線傳感器的特點，通過在需要監(jiān)測的范圍安置眾多的監(jiān)測節(jié)點，可以有效的擴大監(jiān)測范圍，具有監(jiān)測范圍廣的優(yōu)點。
[0016](3)低復(fù)雜度低功耗。本系統(tǒng)基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)，省去了傳統(tǒng)有線通信監(jiān)測系統(tǒng)中復(fù)雜的布線工作，使得整體復(fù)雜度較低。且無線傳感器的應(yīng)用使得整體功耗較低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點原理圖
[0018]圖2系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖通過實施例來對本實用新型進行詳細說明。
[0020]如圖2所示，一種用于土壤監(jiān)測的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括:電源模塊、ARMS3C2410A中央微處理器、DS2401單線接口 ID芯片、外部傳感器接口、無線傳感器及AT45DB041電可擦可編程只讀存儲器，其特征在于，還包括無線射頻收發(fā)模塊；所述的電源模塊供電連接所述的中央微處理器、所述的電可擦可編程只讀存儲器以及所述的CC2530無線射頻收發(fā)模塊，所述的電可擦可編程只讀存儲器和所述的中央微處理器連接，雙向傳遞信息；所述的無線射頻收發(fā)模塊和所述的中央微處理器連接，雙向傳遞信息；所述的單線接口 ID芯片連接并傳遞信息給所述的中央微處理器；所述的外部傳感器接口和所述的中央微處理器連接，雙向傳遞信息；所述的外部傳感器接口和所述的無線傳感器連接。[0021]優(yōu)選地，還包括一個太陽能供電模塊，所述的太陽能供電模塊向所述的電源模塊供電。
[0022]具體地，節(jié)點的硬件設(shè)計以ARM處理器為整個系統(tǒng)的主控制器，本系統(tǒng)采用32位S3C2410A微處理器，該處理器運算速度快，片內(nèi)集成資源豐富。S3C2410A在片上集成了單獨的16KB指令Cache和16KB數(shù)據(jù)Cache。S3C2410A的CPU內(nèi)核采用的是16/32位ARM920T內(nèi)核，同時還采用了先進的微控制器總線體系結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)擴展串行EEPROM AT45DB041，DS2401是單線接口 ID芯片，用來實現(xiàn)硬件ID標(biāo)志。通過對節(jié)點模型的研究，這里的通信模塊采用性能較強、功耗較低的SOC芯片CC2530。CC2530是用于2.4GHz IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE應(yīng)用的一個真正的片上系統(tǒng)解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。CC2530結(jié)合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強型8051CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8KB RAM和許多其它強大的功能。CC2530具有不同的運行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。運行模式之間的轉(zhuǎn)換時間短進一步確保了低能源消耗。它提供了高達256KB的閃存以支持更大的應(yīng)用，具有很好的地址識別和數(shù)據(jù)包處理引擎，更好的匹配了 RF前端，而且具有更低的功耗，其內(nèi)部除微處理器模塊外，還集成了射頻發(fā)射模塊，具有良好的抗干擾能力，且其發(fā)送頻率可以根據(jù)應(yīng)用場景的不同進行調(diào)整，通過調(diào)整發(fā)送頻率可以有效的降低無線傳感器中節(jié)點的功耗。電源部分采用太陽能供電，降低了系統(tǒng)的總體成本。硬件體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0023]整個系統(tǒng)的工作過程如下:
[0024]首先，系統(tǒng)以ARM9為核心，外接擴展模塊，選定監(jiān)測地點之后，根據(jù)需要在不同的監(jiān)測地點放置傳感器，用于監(jiān)測地點數(shù)據(jù)的采集。
[0025]然后，在傳感器進行數(shù)據(jù)采集之后，將數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)測中心。
[0026]最后，對于接收到的數(shù)據(jù)和信號進行處理和相應(yīng)的轉(zhuǎn)換后，通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至網(wǎng)關(guān)節(jié)點，系統(tǒng)控制器作出響應(yīng)，實現(xiàn)實時監(jiān)測。
【權(quán)利要求】
1.一種用于土壤監(jiān)測的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括:電源模塊、中央微處理器、單線接口ID芯片、外部傳感器接口、無線傳感器及電可擦可編程只讀存儲器，其特征在于，還包括無線射頻收發(fā)模塊； 所述的電源模塊供電連接所述的中央微處理器、所述的電可擦可編程只讀存儲器以及所述的無線射頻收發(fā)模塊，所述的電可擦可編程只讀存儲器和所述的中央微處理器連接，雙向傳遞信息； 所述的無線射頻收發(fā)模塊和所述的中央微處理器連接，雙向傳遞信息； 所述的單線接口 ID芯片連接并傳遞信息給所述的中央微處理器； 所述的外部傳感器接口和所述的中央微處理器連接，雙向傳遞信息； 所述的外部傳感器接口和所述的無線傳感器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于土壤監(jiān)測的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個太陽能供電模塊，所述的太陽能供電模塊向所述的電源模塊供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于土壤監(jiān)測的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述的傳感器數(shù)量大于等于1，分布于需要監(jiān)測的地點。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于土壤監(jiān)測的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述的中央微處理器為ARM S3C2410A微處理器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于土壤監(jiān)測的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述的無線射頻收發(fā)模塊為CC2530無線射頻收發(fā)模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于土壤監(jiān)測的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述的單線接口 ID芯片為DS2401。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于土壤監(jiān)測的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述的電可擦可編程只讀存儲器型號為AT45DB041。
【文檔編號】G08C17/02GK203788473SQ201420204023
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】徐曉聲, 王志鵬 申請人:鎮(zhèn)江坤泉電子科技有限公司