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一種智能灌溉系統(tǒng)中無(wú)線傳感設(shè)備的防雷擊裝置制造方法

文檔序號(hào):6718450閱讀:246來(lái)源:國(guó)知局
一種智能灌溉系統(tǒng)中無(wú)線傳感設(shè)備的防雷擊裝置制造方法
【專利摘要】一種智能灌溉系統(tǒng)中無(wú)線傳感設(shè)備的防雷擊裝置,包括有雷電預(yù)警監(jiān)測(cè)裝置,雷電預(yù)警監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與路由節(jié)點(diǎn)無(wú)線連接;路由節(jié)點(diǎn)與終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)相連;路由節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)中的其他路由節(jié)點(diǎn)無(wú)線連接;通過(guò)設(shè)立在田間的小型雷電預(yù)警監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)、采集大氣電場(chǎng)強(qiáng)度信息,并對(duì)采集的大氣電場(chǎng)強(qiáng)度信息進(jìn)行分析判斷,判斷雷電的發(fā)生的可能性大?。划?dāng)大氣電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)預(yù)定閾值時(shí),雷電預(yù)警監(jiān)測(cè)裝置向路由節(jié)點(diǎn)發(fā)出預(yù)警信號(hào),路由節(jié)點(diǎn)接收到預(yù)警信號(hào)后,通知無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中所有活動(dòng)的終端設(shè)備節(jié)點(diǎn);終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)接收到信號(hào)以后,立刻進(jìn)入無(wú)線電靜默狀態(tài);降低灌溉系統(tǒng)遭受雷電襲擊的可能性,保證了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性。
【專利說(shuō)明】一種智能灌溉系統(tǒng)中無(wú)線傳感設(shè)備的防雷擊裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于灌溉系統(tǒng)通信【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種智能灌溉系統(tǒng)中無(wú)線傳感設(shè)備的防雷擊裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái),隨著智能灌溉技術(shù)的大力推廣,越來(lái)越多的智能灌溉設(shè)施在田間投入運(yùn)行,其中絕大多數(shù)的智能灌溉系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的形式來(lái)監(jiān)測(cè)和傳送土壤墑情數(shù)據(jù)。對(duì)于一些雷電災(zāi)害較為嚴(yán)重的地區(qū),無(wú)線傳感設(shè)備極易受到雷電的襲擊。如果為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)量眾多無(wú)線傳感設(shè)備加裝避雷裝置,不僅投資較大,而且較難維護(hù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明的目的是提供一種智能灌溉系統(tǒng)中無(wú)線傳感設(shè)備的防雷擊裝置,能在雷電到來(lái)之前提前發(fā)出預(yù)警信息并通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送控制命令,使全網(wǎng)無(wú)線設(shè)備保持無(wú)線電靜默,并本地緩存監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),待雷電警報(bào)解除后再次發(fā)送,從而大大降低遭受雷電襲擊的可能性且保證了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種智能灌溉系統(tǒng)中無(wú)線傳感設(shè)備的防雷擊裝置,包括有雷電預(yù)警監(jiān)測(cè)裝置3,雷電預(yù)警監(jiān)測(cè)裝置3通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與路由節(jié)點(diǎn)2無(wú)線連接;路由節(jié)點(diǎn)2與終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)I相連;路由節(jié)點(diǎn)2與網(wǎng)絡(luò)中的其他路由節(jié)點(diǎn)2無(wú)線連接。
[0005]所述的雷電預(yù)警監(jiān)測(cè)裝置3用于對(duì)大氣電場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),采用Campbell ScientificInc生產(chǎn)的LWllO型雷電預(yù)警系統(tǒng)。
[0006]所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為采用ZIGBEE協(xié)議棧進(jìn)行通信的MESH型ZIGBEE無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
[0007]所述的路由節(jié)點(diǎn)采用支持ZIGBEE協(xié)議的無(wú)線芯片。
[0008]所述的路由節(jié)點(diǎn)和無(wú)線傳感器設(shè)備為ZIGBEE無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用ZIGBEE無(wú)線芯片搭建的路由設(shè)備和無(wú)線傳感器設(shè)備。
[0009]所述的無(wú)線芯片中設(shè)有發(fā)射功率寄存器。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0011]由于雷電預(yù)警監(jiān)測(cè)設(shè)備是基于對(duì)大氣電場(chǎng)的測(cè)量,并非雷擊本身,因此可以監(jiān)測(cè)雷電的潛在威脅,可以在雷電到來(lái)之前提前采取保護(hù)。本方法對(duì)雷擊風(fēng)險(xiǎn)采取主動(dòng)規(guī)避的措施,并盡可能少地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改動(dòng),既有效地規(guī)避了風(fēng)險(xiǎn),又節(jié)省了成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明的整體示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明中雷電預(yù)警系統(tǒng)與無(wú)線芯片的連接電路圖。
[0014]圖3為本發(fā)明的系統(tǒng)工作流程圖。
[0015]圖4為本發(fā)明的路由節(jié)點(diǎn)工作流程圖。
[0016]圖5為本發(fā)明中無(wú)線芯片發(fā)射功率自動(dòng)調(diào)整流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]參見(jiàn)圖1,一種智能灌溉系統(tǒng)中無(wú)線傳感設(shè)備的防雷擊裝置,包括有雷電預(yù)警監(jiān)測(cè)裝置3,雷電預(yù)警監(jiān)測(cè)裝置3通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與路由節(jié)點(diǎn)2無(wú)線連接;路由節(jié)點(diǎn)2與終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)I相連;路由節(jié)點(diǎn)2與網(wǎng)絡(luò)中的其他路由節(jié)點(diǎn)2無(wú)線連接。
[0019]所述的雷電預(yù)警監(jiān)測(cè)裝置3用于對(duì)大氣電場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),采用Campbell ScientificInc生產(chǎn)的LWllO型雷電預(yù)警系統(tǒng)。
[0020]所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為采用ZIGBEE協(xié)議棧進(jìn)行通信的MESH型(網(wǎng)狀)ZIGBEE無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
[0021]所述的路由節(jié)點(diǎn)采用支持ZIGBEE協(xié)議的無(wú)線芯片。
[0022]所述的路由節(jié)點(diǎn)和無(wú)線傳感器設(shè)備為ZIGBEE無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用ZIGBEE無(wú)線芯片(如CC2430/2530)搭建的路由節(jié)點(diǎn)和無(wú)線傳感器設(shè)備。
[0023]所述的無(wú)線芯片中設(shè)有發(fā)射功率寄存器。發(fā)射功率寄存器(如:CC2430 ZIGBEE無(wú)線芯片中的TXCTRLL.PA_LEVEL寄存器)。
[0024]本實(shí)用新型的工作流程:
[0025]I)通過(guò)設(shè)立在田間的小型雷電預(yù)警監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)、采集大氣電場(chǎng)強(qiáng)度信息,并對(duì)采集的大氣電場(chǎng)強(qiáng)度信息進(jìn)行分析判斷,判斷雷電的發(fā)生的可能性大??;
[0026]2)當(dāng)大氣電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)預(yù)定閾值時(shí),雷電預(yù)警監(jiān)測(cè)裝置向路由節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)出預(yù)警信號(hào),無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的路由節(jié)點(diǎn)接收到預(yù)警信號(hào)后,立即在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行廣播,以最快的速度通知無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中所有活動(dòng)的終端設(shè)備節(jié)點(diǎn);
[0027]3)終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)接收到預(yù)警信號(hào)后,向所有與其建立通信的終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),當(dāng)路由節(jié)點(diǎn)確認(rèn)所有與其通信的終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)均收到預(yù)警消息之后,路由節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)入無(wú)線電靜默狀態(tài),終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)接收到信號(hào)以后,立刻進(jìn)入無(wú)線電靜默狀態(tài)。
實(shí)施例
[0028]下面以一次雷電過(guò)程對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0029]參見(jiàn)圖1、圖3和圖4,當(dāng)雷電來(lái)臨時(shí),雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置3監(jiān)測(cè)到大氣電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)值異常,隨即通過(guò)ZIGBEE無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)向網(wǎng)絡(luò)中最近的幾個(gè)路由節(jié)點(diǎn)2發(fā)送數(shù)據(jù)幀類型為廣播幀的雷電預(yù)警信息。當(dāng)附近幾個(gè)的路由節(jié)點(diǎn)2接收到含有雷電預(yù)警信號(hào)的數(shù)據(jù)幀之后,每個(gè)路由節(jié)點(diǎn)向其所有終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)I進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),同時(shí)向其他路由節(jié)點(diǎn)2繼續(xù)廣播,待其所有終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)I均收到預(yù)警消息之后,路由節(jié)點(diǎn)2隨即轉(zhuǎn)入無(wú)線電靜默狀態(tài),而終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)I接收到預(yù)警信號(hào)以后,則立刻進(jìn)入無(wú)線電靜默狀態(tài)。無(wú)線電靜默期間終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)所采集到的土壤墑情數(shù)據(jù)在無(wú)線芯片中緩存。當(dāng)雷電過(guò)程趨于結(jié)束,雷電預(yù)警監(jiān)測(cè)裝置3監(jiān)測(cè)到大氣電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)值恢復(fù)正常,按上述過(guò)程發(fā)布警報(bào)解除消息,整個(gè)系統(tǒng)重新激活。終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)I向各自的路由節(jié)點(diǎn)2 (父級(jí)節(jié)點(diǎn))發(fā)送雷電過(guò)程中本地緩存的土壤墑情檢測(cè)數(shù)據(jù)。
[0030]參見(jiàn)圖5,在數(shù)據(jù)幀進(jìn)行廣播的過(guò)程中,具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能的路由節(jié)點(diǎn)2在廣播預(yù)警信息時(shí),為了進(jìn)一步地規(guī)避雷擊風(fēng)險(xiǎn),采用動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)射功率的廣播策略:在廣播預(yù)警信息之前,路由節(jié)點(diǎn)2首先檢視并記錄當(dāng)前所有可用路由的通信鏈路質(zhì)量指數(shù)(LQI),在隨后預(yù)警信息經(jīng)所有可用路由轉(zhuǎn)發(fā)的過(guò)程中,首先讀取當(dāng)前路由的LQI,并根據(jù)當(dāng)前鏈路的LQI值調(diào)整無(wú)線芯片中寄存器TXCTRLL.PA_LEVEL的值(寄存器TXCTRLL.PA_LEVEL的取值大小最終會(huì)影響無(wú)線電通信的發(fā)射功率,對(duì)于LQI較高的鏈路,可適當(dāng)降低發(fā)射功率)。如此往復(fù)以上過(guò)程,直至預(yù)警信息經(jīng)所有可用路由發(fā)送完畢。
[0031]參見(jiàn)圖2,雷電預(yù)警系統(tǒng)與無(wú)線芯片CC2530之間通過(guò)MAX485電平轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行通訊,預(yù)警系統(tǒng)首先將預(yù)警信息通過(guò)RS-485數(shù)據(jù)線傳送至MAX485電平轉(zhuǎn)換芯片,經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后傳送至CC2530無(wú)線芯片并將預(yù)警信息封裝成數(shù)據(jù)幀借助無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。
【權(quán)利要求】
1.一種智能灌溉系統(tǒng)中無(wú)線傳感設(shè)備的防雷擊裝置,其特征在于,包括有雷電預(yù)警監(jiān)測(cè)裝置(3),雷電預(yù)警監(jiān)測(cè)裝置(3)通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與路由節(jié)點(diǎn)(2)無(wú)線連接;路由節(jié)點(diǎn)(2)與終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)(I)相連;路由節(jié)點(diǎn)(2)與網(wǎng)絡(luò)中的其他路由節(jié)點(diǎn)(2)無(wú)線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能灌溉系統(tǒng)中無(wú)線傳感設(shè)備的防雷擊裝置,其特征在于,所述的雷電預(yù)警監(jiān)測(cè)裝置(3)用于對(duì)大氣電場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),采用Campbell ScientificInc生產(chǎn)的LWllO型雷電預(yù)警系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能灌溉系統(tǒng)中無(wú)線傳感設(shè)備的防雷擊裝置,其特征在于,所述的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為采用ZIGBEE協(xié)議棧進(jìn)行通信的MESH型ZIGBEE無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能灌溉系統(tǒng)中無(wú)線傳感設(shè)備的防雷擊裝置,其特征在于,所述的路由節(jié)點(diǎn)采用支持ZIGBEE協(xié)議的無(wú)線芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能灌溉系統(tǒng)中無(wú)線傳感設(shè)備的防雷擊裝置,其特征在于,所述的路由節(jié)點(diǎn)和無(wú)線傳感器設(shè)備為ZIGBEE無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中使用ZIGBEE無(wú)線芯片搭建的路由設(shè)備和無(wú)線傳感器設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種智能灌溉系統(tǒng)中無(wú)線傳感設(shè)備的防雷擊裝置,其特征在于,所述的無(wú)線芯片中設(shè)有發(fā)射功率寄存器。
【文檔編號(hào)】G08C17/02GK204010294SQ201420480582
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】郭國(guó)法, 許萌, 張開(kāi)生 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)
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