基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園生態(tài)環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園生態(tài)環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)，包括傳感器、果園信息采集器、果園數(shù)據(jù)服務(wù)器、用戶。傳感器用于獲取當前的果園環(huán)境信息數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給果園信息采集器；用戶既可以通過果園數(shù)據(jù)服務(wù)器獲取經(jīng)處理后的果園環(huán)境信息，又可直接訪問果園信息采集器獲取經(jīng)處理后的果園環(huán)境信息。本發(fā)明實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的準確測量并可靠傳輸，大大的減小了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集過程中受時間和空間等因素的限制。
【專利說明】基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園生態(tài)環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線傳感器監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園生態(tài)環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在果樹生長過程中，微氣象信息對對果樹生長發(fā)育、生產(chǎn)管理決策以及病蟲害發(fā)生發(fā)展與預防等具有重要的影響。傳統(tǒng)的信息獲取主要依靠人工來完成，這樣不僅費時費力而且效率很低。
[0003]隨著各種新技術(shù)的出現(xiàn)，通過無線傳感技術(shù)，實現(xiàn)果園環(huán)境遠程數(shù)據(jù)采集傳輸已經(jīng)成為可能。無線傳感中的GPRS技術(shù)具有傳輸范圍廣、傳輸速率高、分組交換、永遠在線等多方面的優(yōu)勢，這使得其非常適宜數(shù)據(jù)傳輸頻繁，數(shù)據(jù)量較小，實時性高等要求果園環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明的目的是提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園生態(tài)環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)，本發(fā)明實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的準確測量并可靠傳輸，大大的減小了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集過程中受時間和空間等因素的限制。
[0005](二)技術(shù)方案
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園生態(tài)環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其包括:包括傳感器、果園信息采集器、果園數(shù)據(jù)服務(wù)器、用戶，其特征在于傳感器、果園信息采集器、果園數(shù)據(jù)服務(wù)器和用戶依次連接，果園信息采集器連接用戶。
傳感器用于獲取當前的果園環(huán)境信息數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給果園信息采集器；
果園信息采集器與傳感器相連，果園信息采集器采集果園環(huán)境的數(shù)據(jù)并與果園數(shù)據(jù)服務(wù)器進行通信，完成果園環(huán)境數(shù)據(jù)的傳輸；
果園數(shù)據(jù)服務(wù)器與果園信息采集器相連，完成數(shù)據(jù)的存儲。用戶既可以通過果園數(shù)據(jù)服務(wù)器獲取經(jīng)處理后的果園環(huán)境信息，又可直接訪問果園信息采集器獲取經(jīng)處理后的果園環(huán)境信息。
[0006]所述傳感器包括空氣溫濕度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器、風速傳感器、風向傳感器、雨量傳感器、二氧化碳傳感器、光照傳感器。
[0007]所述果園信息采集器包括處理器、存儲模塊、復位電路、實時時鐘、鍵盤、GPRS模塊、電源模塊、USB模塊、液晶屏、RS232通信模塊、傳感器接口模塊，處理器分別連接存儲模塊、復位電路、實時時鐘、鍵盤、GPRS模塊、電源模塊、USB模塊、液晶屏、RS232通信模塊和傳感器接口模塊，所述GPRS模塊連接電源模塊。
[0008]處理器，用于對所述當前果園信息數(shù)據(jù)進行處理、用戶身份驗證和果園信息采集器各組成部分相應(yīng)功能的控制及協(xié)調(diào)；
存儲模塊，用于存儲經(jīng)處理后的當前果園信息數(shù)據(jù)、用戶身份信息和果園產(chǎn)品信息； 復位電路，用于完成果園信息采集器上電復位以及工作時按照用戶指令復位；
實時時鐘，用于生成系統(tǒng)時間，為所述果園信息采集器提供工作時序和時鐘基準；
GPRS模塊，用于實現(xiàn)所述果園信息采集器與所述果園數(shù)據(jù)服務(wù)器之間的通信，對經(jīng)處理后的果園數(shù)據(jù)信息進行遠程發(fā)布；
所述果園信息采集器還包括鍵盤和液晶屏，分別與所述處理器連接；
所述果園信息采集器還包括電源模塊與所述處理器連接，用于對處理器和GPRS模塊供電；
所述電源模塊包括開關(guān)電源、太陽能電池板和蓄電池、市電。太陽能電池板、蓄電池和市電分別與開關(guān)電源連接；
所述果園信息采集器還設(shè)有RS232通信接口，與所述處理器連接，處理器的串行接口與所述RS232通信接口之間接有串行口通信電平轉(zhuǎn)換電路。
[0009]所述的處理器為MSP430F149，有60KB程序存儲器，2KB數(shù)據(jù)存儲器，2個USART接口 ；8MHz外接晶體振蕩器。
[0010]所述傳感器接口模塊所述處理器及所述傳感器分別連接，用于接收當前果園環(huán)境信息數(shù)據(jù)；
所述用戶(4)包括WEB瀏覽，WAP瀏覽，短信瀏覽。
[0011]果園數(shù)據(jù)服務(wù)器采用普通計算機，主要包括PC機軟件、果園數(shù)據(jù)服務(wù)器應(yīng)用界面及果園信息數(shù)據(jù)庫等部分。PC機軟件采用JSP語言進行開發(fā)，使用開放源代碼的MySQL數(shù)據(jù)庫，具體功能包括:用戶名、密碼和驗證碼驗證，通過權(quán)限驗證后可以來實時查詢終端采集的信息，并查看果園信息參數(shù)的變化曲線，也可對以前的數(shù)據(jù)進行查詢，導出。果園數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)米用Visual C++ 6.0開發(fā)。
[0012](三)有益效果
本發(fā)明實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的準確測量并可靠傳輸，大大的減小了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集過程中受時間和空間等因素的限制。
[0013]本發(fā)明滿足了果園生態(tài)環(huán)境遠程監(jiān)控的要求，系統(tǒng)可以實時地提供詳細、準確的環(huán)境信息，為科學的管理果園生態(tài)環(huán)境提供依據(jù)，具有顯著的社會效益和較大的經(jīng)濟效益。
[0014]本發(fā)明采用多種供電選擇方式，適用常見果園生態(tài)環(huán)境的遠程監(jiān)控，保證了信息實時性和可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園生態(tài)環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明果園信息采集器的結(jié)構(gòu)框圖；
圖3是本發(fā)明果園生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)功能流程圖；
圖4是本發(fā)明果園信息采集器的工作流程圖；
圖5是本發(fā)明果園信息采集器中的串行口通信電平轉(zhuǎn)換電路圖。
[0016]其中，1:傳感器；2:果園信息采集器；3:果園數(shù)據(jù)服務(wù)器；4:用戶；2_1:處理器；2-2:存儲模塊；2-3:復位電路；2-4:實時時鐘；2-5:鍵盤；2_6 =GPRS模塊；2_7:電源模塊；2-71:開關(guān)電源；2-72:太陽能電池板；2-73:蓄電池；2_74:市電；2_8 =USB模塊；2_9:液晶 屏；2-10:RS232通信模塊；2-11:傳感器接口模塊。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0018]圖1是本發(fā)明一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園生態(tài)環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，包括
傳感器I用于獲取當前的果園環(huán)境信息數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給果園信息采集器2 ;果園信息采集器2與傳感器I相連，果園信息采集器2采集果園環(huán)境的數(shù)據(jù)并與果園數(shù)據(jù)服務(wù)器3進行通信，完成果園環(huán)境數(shù)據(jù)的傳輸；果園數(shù)據(jù)服務(wù)器3與果園信息采集器2相連，完成數(shù)據(jù)的存儲。用戶4既可以通過果園數(shù)據(jù)服務(wù)器3獲取經(jīng)處理后的果園環(huán)境信息，又可直接訪問果園信息采集器2獲取經(jīng)處理后的果園環(huán)境信息。
[0019]所述傳感器I包括空氣溫濕度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器、風速傳感器、風向傳感器、雨量傳感器、二氧化碳傳感器、光照傳感器。
[0020]圖2是本發(fā)明果園信息采集器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]所述果園信息采集器2包括:
處理器2-1，用于對所述當前果園信息數(shù)據(jù)進行處理、用戶身份驗證和果園信息采集器各組成部分相應(yīng)功能的控制及協(xié)調(diào)。
[0022]存儲模塊2-2，用于存儲經(jīng)處理后的當前果園信息數(shù)據(jù)、用戶身份信息和果園產(chǎn)品信息；
復位電路2-3，用于完成果園信息采集器(2)上電復位以及工作時按照用戶指令復位； 實時時鐘2-4，用于生成系統(tǒng)時間，為所述果園信息采集器(2)提供工作時序和時鐘基
準；
GPRS模塊2-6，用于實現(xiàn)所述果園信息采集器2與所述果園數(shù)據(jù)服務(wù)器3之間的通信，對經(jīng)處理后的果園數(shù)據(jù)信息進行遠程發(fā)布。
[0023]所述果園信息采集器2還包括鍵盤2-5和液晶屏2-9，分別與所述處理器2_1連接。
[0024]所述鍵盤包括“(T9”數(shù)字鍵、“.”、“退格”、“確定”、“取消”、“設(shè)置”和“復位”共計
16個按鍵。
[0025]所述液晶屏采用了一塊TFT屏，分辨率為160 X 128，接口與傳統(tǒng)16管腳的1602液晶屏完全兼容，內(nèi)部自帶控制器。
[0026]所述果園信息采集器2還包括電源模塊2-7與所述處理器2-1連接，用于對處理器2-1和GPRS模塊2-6供電。
[0027]所述電源模塊2-7包括開關(guān)電源2-71、太陽能電池板2_72和蓄電池2_73、市電2-74。太陽能電池板2-72、蓄電池2-73和市電2_74分別與開關(guān)電源2_71連接。
[0028]所述果園信息采集器2還設(shè)有RS232通信接口 2_10，與所述處理器2_1連接，處理器的串行接口與所述RS232通信接口之間接有串行口通信電平轉(zhuǎn)換電路。
[0029]所述的處理器2-1為MSP430F149，有60KB程序存儲器，2KB數(shù)據(jù)存儲器，2個USART接口 ；8MHz外接晶體振蕩器。[0030]所述傳感器接口模塊2-11所述處理器2-1及所述傳感器I分別連接，用于接收當前果園環(huán)境信息數(shù)據(jù)。
[0031 ] 所述用戶4包括WEB瀏覽，WAP瀏覽，短信瀏覽。
[0032]圖3是本發(fā)明果園生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)功能流程圖。GPRS模塊主要實現(xiàn)果園信息采集器與果園數(shù)據(jù)服務(wù)器的通信，負責接收上位機發(fā)來的采集命令給采集端，以及把匯集到總結(jié)點的采集數(shù)據(jù)傳回到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中。
[0033]圖4是本發(fā)明果園信息采集器的工作流程圖。當傳感器節(jié)點通電之后，先初始化，系統(tǒng)進入低功耗模式，當傳感器收到采集數(shù)據(jù)請求時，節(jié)點被喚醒，開始采集數(shù)據(jù)，確認采集到后，將數(shù)據(jù)進行簡單的處理、儲存，并在設(shè)定的時間內(nèi).嘗試把數(shù)據(jù)發(fā)送出去，當成功發(fā)送后，則回到低功耗模式。
[0034]圖5是本發(fā)明果園信息采集器中的串行口通信電平轉(zhuǎn)換電路圖。
[0035]所述的電平轉(zhuǎn)換芯片采用的是SP3220，它是一款低功耗的RS232驅(qū)動芯片，處于低功耗狀態(tài)下，仍然可以接收數(shù)據(jù)。處理器2-1通過片內(nèi)的串口實現(xiàn)與SP3220芯片進行接□。
[0036]處理器2-1通過一個上拉電阻將SHDN管腳拉高,使芯片一直處于工作狀態(tài)。如果系統(tǒng)需要處于低功耗狀態(tài)，也可以通過單片機來控制該管腳，工作的時候?qū)⒃摴芙淘O(shè)置為低電平，需要處于低功耗的時候?qū)⒃摴苣_設(shè)置為高電平，這樣很容易實現(xiàn)控制。在管腳Cl+、C1-、C2+、C2-、V+和V-處分別放置0.1uF的電容實現(xiàn)充電作用，以滿足相應(yīng)的充電的要求。管腳T10UT、T1IN、RlOUT和RlIN分別是RS232轉(zhuǎn)換的輸入輸出腳，實現(xiàn)接口電平的轉(zhuǎn)換。為了減小輸入端受到的干擾，在芯片的電源輸入管腳處加一個0.1uF的電容來實現(xiàn)濾波。
[0037]以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園生態(tài)環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)，包括傳感器(I)、果園信息采集器(2)、果園數(shù)據(jù)服務(wù)器(3)、用戶(4)，其特征在于傳感器(I)、果園信息采集器(2)、果園數(shù)據(jù)服務(wù)器(3)和用戶(4)依次連接，果園信息采集器(2)連接用戶(4)，傳感器(I)用于獲取當前的果園環(huán)境信息數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給果園信息采集器(2);果園信息采集器(2)與傳感器(I)相連，果園信息采集器(2)采集果園環(huán)境的數(shù)據(jù)并與果園數(shù)據(jù)服務(wù)器(3)進行通信，完成果園環(huán)境數(shù)據(jù)的傳輸；果園數(shù)據(jù)服務(wù)器(3)與果園信息采集器(2)相連，完成數(shù)據(jù)的存儲，用戶(4)既可以通過果園數(shù)據(jù)服務(wù)器(3)獲取經(jīng)處理后的果園環(huán)境信息，又可直接訪問果園信息采集器(2)獲取經(jīng)處理后的果園環(huán)境信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園生態(tài)環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器(I)包括空氣溫濕度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器、風速傳感器、風向傳感器、雨量傳感器、二氧化碳傳感器和光照傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園生態(tài)環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述果園信息采集器(2)包括:處理器(2-1)、存儲模塊(2-2)、復位電路(2-3)、實時時鐘(2-4)、鍵盤(2-5)、GPRS模塊(2-6)、電源模塊(2_7)、USB模塊(2_8)、液晶屏(2-9), RS232通信模塊(2-10)、傳感器接口模塊(2_11)，處理器(2-1)分別連接存儲模塊(2-2),復位電路(2-3)、實時時鐘(2-4)、鍵盤(2-5)、GPRS模塊(2_6)、電源模塊(2_7)、USB模塊(2-8)、液晶屏(2-9)、RS232通信模塊(2_10)和傳感器接口模塊(2_11)，所述GPRS模塊(2-6 )連接電源模塊(2-7 ); 處理器(2-1)，用于對所述當前果園信息數(shù)據(jù)進行處理、用戶身份驗證和果園信息采集器各組成部分相應(yīng)功能的控制及協(xié)調(diào)； 存儲模塊(2-2)，用于存儲經(jīng)處理后的當前果園信息數(shù)據(jù)、用戶身份信息和果園產(chǎn)品信息；. 復位電路(2-3)，用于完成果園信息采集器(2)上電復位以及工作時按照用戶指令復位； 實時時鐘(2-4)，用于生成系統(tǒng)時間，為所述果園信息采集器(2)提供工作時序和時鐘基準； GPRS模塊(2-6)，用于實現(xiàn)所述果園信息采集器(2)與所述果園數(shù)據(jù)服務(wù)器(3)之間的通信，對經(jīng)處理后的果園數(shù)據(jù)信息進行遠程發(fā)布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園生態(tài)環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述鍵盤包括“(T9”數(shù)字鍵、“.”、“退格”、“確定”、“取消”、“設(shè)置”和“復位”共計16個按鍵。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園生態(tài)環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述果園信息采集器(2)還設(shè)有RS232通信接口(2-10)，與所述處理器(2-1)連接，處理器的串行接口與所述RS232通信接口之間接有串行口通信電平轉(zhuǎn)換電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園生態(tài)環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的處理器(2-1)為MSP430F149，有60KB程序存儲器，2KB數(shù)據(jù)存儲器，2個USART接口 ；8MHz外接晶體振蕩器。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園生態(tài)環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器接口模塊(2-11)所述處理器(2-1)及所述傳感器(I)分別連接，用于接收當前果園環(huán)境信息數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園生態(tài)環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述用戶(4)包括WEB瀏覽，WAP瀏覽，短信瀏覽。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的果園生態(tài)環(huán)境遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述電源模塊(2-7)包括開關(guān)電源(2-71)、太陽能電池板(2-72)、蓄電池(2-73 )、市電(2-74)，太陽能電池板(2-72 )、蓄電池(2-73 )、市電(2-74)分別連接開關(guān)電源(2-71)。
【文檔編號】H04L29/08GK103475728SQ201310427627
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月20日
【發(fā)明者】劉燕德, 趙文星, 吳至鏡, 周衍華, 郝勇 申請人:華東交通大學