[实用新型]基于智能无线传感器网络的农业环境监控系统

说明书

技术领域

[0001] 本实用新型属于设施农业领域，尤其是一种基于智能无线传感器网络的农业环境监控系统。

背景技术

农业环境监控系统是采用具有特定结构和性能的设施、工程技术和管理技术，改善或创造局部环境，为种植业、养殖业及其产品的储藏保鲜等提供相对可控制的最适宜温度、湿度、光照度等环境条件，以期充分利用土壤、气候和生物潜能，在一定程度上摆脱对自然环境的依赖而进行的有效生产的农业，它是获得速生、高产、优质、高效的农产品的新型生产方式，是世界各国用以提供新鲜农产品的主要技术措施，按主体不同，农业环境监控系统可以分为设施栽培和设施养殖，目前，世界农业环境监控系统已经发展到较高水平，形成了成套的技术、完整的设施设备和生产规范，并在向自动化、智能化、网络化和无线化方向发展。

中国农业环境监控系统研究始于20世纪80年代后期，经过几十年的发展，取得了举世瞩目的成就：以蔬菜、瓜果、花卉为主的设施栽培面积发展速度异常迅猛，我国设施栽培面积目前已经突破100万hm²，成为世界设施栽培面积最大的国家。但是，与农业环境监控系统比较发达的国家相比，仍有较大差距，主要表现在：(1)设施水平低下，抗御自然灾害的能力差；(2)环境监控系统的科技含量低，智能化、自动化程度不高，难以满足设施农业生产的实际需求；(3)设施农业技术不配套、不规范，缺乏量化指标，在技术应用和生产上尚存在相当的盲目性，难以实现设施农业的整体效益功能和较大规模的商品生产。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，形成具有监测精度高、低功耗、低成本、实时性好、高容量、覆盖区域大等显著优点的农业环境监控系统，可以对目标监测区内的温度、湿度、光照度，CO2浓度等农业环境信息进行快速、可靠的远程采集和传输。 

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

由传感器网络节点、无线网关和监测中心服务器三部分组成，传感器网络节点包括传感器测量节点、控制节点和汇聚节点，传感器测量节点由传感器模块、微处理器模块、无线通信模块和电源模块组成，控制节点由驱动器模块、微处理器模块、无线通信模块和电源模块组成，汇聚节点由微处理器模块、无线通信模块、存储器模块、以太网接口模块、串行接口模块和电源模块组成；无线网关包括主处理器、扩展存储器单元、射频收发模块、GPRS 通信模块、以太网接口以及扩展接口，其中，传感器测量节点和控制节点通过无线通信模块分别与汇聚节点相连，汇聚节点通过无线网关与监测中心服务器相连。

而且，所述的传感器模块包括温湿度传感器、土壤温湿度传感器、土壤电感率传感器、光照度传感器、CO₂传感器、茎直径变化测量用传感器，其中温、湿度传感器采用I2C总线数字式温、湿度传感器SHTll，光照强度传感器选用TSL2550D。

而且，所述的微处理器模块采用集成在CC2431内部的8051 CP，集成的CPU有4种不同的内存空间：代码区、数据区、扩展数据区和特殊功能寄存器区。

而且，所述的存储器模块由1片AT45DB041组成，直接接入CC2431 SPI输入端。

而且，所述的以太网接口模块使用DM9161作为以太网的物理层接口。

而且，所述的串行接口模块由1片低功耗MAX3232和COM母口组成，CC2431串口端接入MAX3232进行电平转换，通过COM口与计算机进行通信。

本实用新型的优点和积极效果是：                                                                                            

1、本实用新型采用了基于CC2431的无线传感器网络节点进行设计，其内部集成了CC2420射频收发器，工业标准增强型8051 MCU内核，128 KB可编程闪存，8KB的RAM，精确的定位引擎等丰富的片内资源，支持硬件调试，支持基于IAR7.20以上C51开发环境下的在线调试，提供强大、灵活的开发工具，CC2431体积小、功耗低、集成度高，非常适合于无线传感器网络节点的设计，它可工作在4种工作模式下，且工作模式之间的转换时间较短，因而能够满足超低功耗系统设计的要求，达到了无线传感器网络节点设计时外形小、集成度高、功耗低、速度快、成本低的要求。