專(zhuān)利名稱(chēng)：基于無(wú)線傳感網(wǎng)的雞場(chǎng)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及畜牧養(yǎng)殖領(lǐng)域，尤指規(guī)?；u場(chǎng)養(yǎng)殖領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的雞場(chǎng)養(yǎng)殖需要養(yǎng)殖場(chǎng)工作人員定時(shí)檢查養(yǎng)殖場(chǎng)情況，例如養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)溫度、 濕度、光照等。這需要耗費(fèi)大量的人力，尤其在大型養(yǎng)殖場(chǎng)，進(jìn)行規(guī)模化養(yǎng)殖時(shí)，需要投入大量的人力、物力和財(cái)力。隨著養(yǎng)殖場(chǎng)自動(dòng)化程度的提高，國(guó)內(nèi)很多養(yǎng)殖場(chǎng)采用有線方式采集養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)據(jù)。雖然該方式節(jié)省了人力資源的投入，但布線成本高、維護(hù)不方便、可擴(kuò)展性差。隨著計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)等學(xué)科的迅猛發(fā)展，孕育出了一種新型的信息監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳感網(wǎng)。無(wú)線傳感器網(wǎng)是一組由傳感器Ad hoc (點(diǎn)對(duì)點(diǎn))方式構(gòu)成的無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)。其目的是協(xié)作的感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域并感知對(duì)象的信息，發(fā)布給觀察者。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供了一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)的雞場(chǎng)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)散布在雞場(chǎng)內(nèi)的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人看守情況下，養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)實(shí)用新型目的本實(shí)用新型包括無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和后方監(jiān)控平臺(tái)。后方監(jiān)控平臺(tái)一方面接收來(lái)自無(wú)線傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，另一方通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊向無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制命令。無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)散布在養(yǎng)殖場(chǎng)監(jiān)控區(qū)域，該節(jié)點(diǎn)主要包括主控模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、傳感器模塊和電源模塊。主控模塊分別于電源模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、傳感器模塊相連，統(tǒng)一協(xié)調(diào)其它各個(gè)模塊工作。主控模塊接收傳感器模塊采集的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。主控模塊將處理好的數(shù)據(jù)經(jīng)無(wú)線收發(fā)模塊發(fā)送到后方監(jiān)控平臺(tái)。無(wú)線收發(fā)模塊與主控模塊相連，一方面主控模塊控制無(wú)線收發(fā)模塊向后方監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方面無(wú)線收發(fā)模塊接收來(lái)自后方監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送的控制命令，并交由控制模塊進(jìn)行處理。后方監(jiān)控平臺(tái)一方面接收來(lái)自無(wú)線傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，另一方通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊向無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制命令。傳感器模塊與主控模塊相連，傳感器模塊主要包括溫濕度傳感器和光照傳感器， 無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)傳感器模塊采集養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)據(jù)(包括養(yǎng)殖場(chǎng)溫度、濕度、光照)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至控制模塊。電源模塊分別給主控模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、傳感器模塊提供電源。實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型采用無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)監(jiān)測(cè)雞場(chǎng)的溫度、濕度、光照，對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且能夠?qū)Ξ惓Ｇ闆r進(jìn)行預(yù)警和處理。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)，一方面提高了養(yǎng)殖場(chǎng)的自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人看守情況下，養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和監(jiān)控。另一方面與傳統(tǒng)有線方式相比，降低了布線成本、維護(hù)方便、可擴(kuò)展性強(qiáng)，尤其在規(guī)?；B(yǎng)殖領(lǐng)域，更具有深遠(yuǎn)意義。


圖1基于無(wú)線傳感網(wǎng)的雞場(chǎng)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)總體連接圖圖2無(wú)線傳感網(wǎng)的雞場(chǎng)養(yǎng)殖監(jiān)控節(jié)點(diǎn)電路框圖圖3無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的無(wú)線收發(fā)模塊硬件連接圖具體實(shí)施例本系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中采用低功耗設(shè)計(jì)本實(shí)用新型包括兩部分，分別是無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和后方監(jiān)控平臺(tái)。后方監(jiān)控平臺(tái)一方面接收來(lái)自無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，另一方通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊向無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制命令。無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)散布在養(yǎng)殖場(chǎng)監(jiān)控區(qū)域，該節(jié)點(diǎn)主要包括主控模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、傳感器模塊和電源模塊。主控模塊分別與無(wú)線收發(fā)模塊、傳感器模塊和電源模塊相連。主控模塊接收傳感器模塊采集的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊發(fā)送到后方監(jiān)控平臺(tái)。主控模塊采用MSP430芯片，該芯片具有功耗低、抗干擾性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。它具有 5種編程的工作模式，其中活動(dòng)模式下工作電流僅需280μΑ，LPM4模式下僅需0. ΙμΑ。MSP430 內(nèi)部具有44ΚΒ的Flash存儲(chǔ)器和IOKB的RAM，滿足該系統(tǒng)的容量需求。另外，MSP430具有豐富的外設(shè)接口，便于用戶擴(kuò)張。無(wú)線收發(fā)模塊采用zigbee芯片CCM20，CCM20無(wú)線射頻芯片是chipcon公司開(kāi)發(fā)的符合zigbee標(biāo)準(zhǔn)的2. 4GHZ射頻芯片。它是一種近距離、低功耗、低成本的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要用于近距離傳輸。ZigBee的工作頻段分為3個(gè)，其中2.4GHZ頻段上，分為16個(gè)信道，該頻段為全球通用的工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)頻段，該頻段為免付費(fèi)、免申請(qǐng)的無(wú)線電頻段。主控模塊通過(guò)SPI接口與CCM20交換數(shù)據(jù)、發(fā)送命令，如圖3所示其中主控模塊MSP430工作在主模式，無(wú)線收發(fā)模塊CCM20工作在從模式。CCM20的SPI接口由CSn、Si、SO和SCLK 引腳組成，分別于MSP430的SPI接口的STEO, SIMOO, SOMIO, UCLKO連接。無(wú)線收發(fā)模塊 CC2420 的 SFD、FIFO、FIFOP、和 CCA 4 個(gè)引腳，分別于主控模塊 Timer Capture、GIOO、 Interrupt, GIOl管腳連接，主控模塊可以通過(guò)這四個(gè)引腳查詢(xún)數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)。傳感器模塊主要包括溫濕度傳感器和光照傳感器。其中溫濕度傳感器用于檢測(cè)養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)溫濕度環(huán)境；光照傳感器用于檢測(cè)養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)光照強(qiáng)度。溫濕度傳感器選用SHTlO 單芯片傳感器，該芯片具有一個(gè)電容式聚合體測(cè)濕元件和一個(gè)能隙式測(cè)溫元件，并與一個(gè) 14位的A/D轉(zhuǎn)換器和串行接口電路在同一芯片上實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。SHTllO的SCK管腳與主控模塊MSP430的I/O 口 P21管腳連接，用于主控模塊與傳感器模塊之間通訊同步；SHTllO 的DATA管腳與主控模塊MSP430的I/O 口 P20管腳連接，用于數(shù)據(jù)讀取。光照傳感器選用 PGM5526光敏電阻，當(dāng)養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)環(huán)境發(fā)生變化，就會(huì)引起光敏電阻阻值變化。通過(guò)連接的分壓電阻進(jìn)行分壓，電壓阻值也會(huì)發(fā)生變化。將電壓引線傳送給主控模塊MSP430A/D轉(zhuǎn)換I/ 0 □。雞場(chǎng)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)的無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電源模塊采用2節(jié)干電池統(tǒng)一供電。無(wú)線傳感器網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中耗電量最大的就是無(wú)線收發(fā)模塊2，本文設(shè)計(jì)中采用低功耗設(shè)計(jì)模式。以溫度為例，在短時(shí)間內(nèi)一般不會(huì)發(fā)生突變。一般情況下，無(wú)線通信模塊2進(jìn)入休眠狀態(tài)，若當(dāng)前數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)相比，變化大于0. 1攝氏度，喚醒無(wú)線通信模塊2，向后方監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送消息。為了保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，設(shè)置定時(shí)器，主控模塊每半小時(shí)喚醒無(wú)線通信模塊2發(fā)送數(shù)據(jù)一次。這樣設(shè)計(jì)可以大大降低電源的損耗。一般可以工作到6個(gè)月以上。監(jiān)控平臺(tái)安裝在后方監(jiān)控室，硬件設(shè)備為一臺(tái)高性能PC機(jī)，安裝有監(jiān)控軟件。后方監(jiān)控平臺(tái)接收來(lái)自養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并且能以圖形化界面方式顯示給用戶，。雞場(chǎng)養(yǎng)殖人員無(wú)需親自去看養(yǎng)殖場(chǎng)情況，通過(guò)后方監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)雞場(chǎng)無(wú)人監(jiān)控。工作原理本實(shí)用新型將Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)應(yīng)用到雞場(chǎng)養(yǎng)殖領(lǐng)域，設(shè)計(jì)了一種新型的雞場(chǎng)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和后臺(tái)監(jiān)控平臺(tái)。無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)主控模塊采用MSP430芯片，Linux作為操作系統(tǒng)，CC2420作為無(wú)線收發(fā)芯片。該節(jié)點(diǎn)通過(guò)傳感器模塊采集數(shù)據(jù)，主控模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。無(wú)線傳感網(wǎng)通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊向后臺(tái)監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)。并且可以通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊接收來(lái)自監(jiān)控平臺(tái)的控制命令，該系統(tǒng)通過(guò)散布在雞場(chǎng)內(nèi)的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人看守情況下，養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。工作過(guò)程養(yǎng)殖場(chǎng)工作人員將無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)散布在需要監(jiān)控的區(qū)域，該監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的傳感器模塊采集養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)據(jù)，主控模塊對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，無(wú)線收發(fā)模塊將主控模塊處理好的數(shù)據(jù)發(fā)送到后方監(jiān)控平臺(tái)，養(yǎng)殖場(chǎng)工作人員無(wú)需親自到養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)采集數(shù)據(jù)，只需要在后方監(jiān)控室就可以實(shí)時(shí)觀測(cè)養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。養(yǎng)殖場(chǎng)工作人員也可以根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)出控制命令，有效的提高了養(yǎng)殖場(chǎng)自動(dòng)化程度。
權(quán)利要求1.一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)的雞場(chǎng)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括根據(jù)需要設(shè)置的數(shù)個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、及統(tǒng)一的后方監(jiān)控平臺(tái)，所述的無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)散布在養(yǎng)殖場(chǎng)監(jiān)控區(qū)域， 無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)包括主控模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、傳感器模塊和電源模塊，所述主控模塊分別與電源模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、傳感器模塊相連，統(tǒng)一協(xié)調(diào)其它各個(gè)模塊工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)的雞場(chǎng)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的無(wú)線收發(fā)模塊與主控模塊相連，一方面主控模塊控制無(wú)線收發(fā)模塊向后方監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方面無(wú)線收發(fā)模塊接收來(lái)自后方監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送的控制命令，并交由控制模塊進(jìn)行處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)的雞場(chǎng)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的傳感器模塊與主控模塊相連，傳感器模塊包括溫濕度傳感器和光照傳感器，無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)傳感器模塊采集養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至控制模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的基于無(wú)線傳感網(wǎng)的雞場(chǎng)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的電源模塊分別給主控模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、傳感器模塊提供電源。
專(zhuān)利摘要一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)的雞場(chǎng)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)，包括數(shù)個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、及統(tǒng)一的后方監(jiān)控平臺(tái)，所述的無(wú)線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)散布在養(yǎng)殖場(chǎng)監(jiān)控區(qū)域，包括主控模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、傳感器模塊和電源模塊，所述主控模塊分別與電源模塊、無(wú)線收發(fā)模塊、傳感器模塊相連，統(tǒng)一協(xié)調(diào)其它各個(gè)模塊工作。本實(shí)用新型采用無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)監(jiān)測(cè)雞場(chǎng)的溫度、濕度、光照，對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且能夠?qū)Ξ惓Ｇ闆r進(jìn)行預(yù)警和處理。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)，一方面提高了養(yǎng)殖場(chǎng)的自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人看守情況下，養(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和監(jiān)控，另一方面與傳統(tǒng)有線方式相比，降低了布線成本、維護(hù)方便、可擴(kuò)展性強(qiáng)，尤其在規(guī)?；B(yǎng)殖領(lǐng)域，更具有深遠(yuǎn)意義。
文檔編號(hào)G11C16/06GK201956071SQ20112008274
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者楊樂(lè), 胡凱, 陳蓓玉, 高超 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)