[发明专利]一种低功耗害虫自动监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及农业自动化技术，特别涉及能自动计数的害虫诱捕器及相关组网技术的害虫自动监测系统。 

背景技术

昆虫诱捕器在应用时最大问题在于：1、无法实现自动计数功能，需要每天进行人工清点，费时费力且易出错；2、害虫监测时要求各个诱捕器之间有较大间距，受人力限制，无法进行大范围应用。对诱捕器进行自动化改造并与无线通信相结合对提高农业害虫监测效率具有十分明确的现实意义。 

无线传感器网络涉及传感器技术、低功耗技术、嵌入式计算机技术、无线通信技术和分布式信息处理技术，因其广阔的应用背景成为备受关注、高度多学科交叉的研究热点。国内外早已将无线传感器网络引入了农业生产之中，特别的是在温室大棚管理上的应用。国外如Mizunuma等（2003）年在农田和温室中应用WLAN技术检测农作物生长并对生产系统实施远程控制。而在国内也有部分发明见诸报道，特别是在ZigBee技术提出之后。例如周益明等（2007）提出了基于ZigBee无线传感器网络的温室环境监控系统等。 

由此可见，为无线传感器网络技术应用是农业现代化的必然趋势，但是在现有的应用实例上也存在着许多不足之处。一方面，现有的一些研究成果并没有很好的解决农田环境电源供应问题，因此多应用在温室栽培上，而无法在广阔的农田环境下使用；另一方面，现有的研究成果局限于小气候控制等方面，例如只能用温湿度传感器设计大棚环境参数监测系统等，在农业害虫监测自动化方面尚为空白。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低功耗的、能实现农田害虫大范围自动监测的监测系统。为此，本发明采用以下技术方案：它包括若干个害虫监测终端、终端管理主机和害虫监测数据中心，监测终端将传感器测得的昆虫进入信号数据包发送至终端管理主机，终端管理主机将所有监测终端的数据发送至害虫监测数据中心。 

所述监测终端为昆虫性诱剂诱捕器，所述诱捕器包括圆柱状外壳、漏斗结构、传感器、控制模块、无线通信模块、电池盒及定时器，所述外壳上部周向均匀布置害虫进入孔，所述漏斗结构设置在外壳内部并处于害虫进入孔下方，漏斗结构包括漏斗体及漏斗体下方的漏斗管，漏斗管上设置有传感器，无线通信模块及电池盒同处于漏斗结构下方，所述传感器与控制模块相连，感应进入诱捕器的害虫，实现自动计数； 

所述漏斗管采用深色塑料制作，并在漏斗管上安装传感器，所述传感器为光电传感器。

所述监测终端的控制模块为能够实现休眠的单片机，所述监测终端的无线通信模块为能够实现无线唤醒和近距离通信的单片集成射频芯片，其电源管理模块为能够实现2.7-5V到3.3V电压升降压变换的高效电源芯片。其中，控制模块为MSP430G系列单片机，所述监测终端的无线通信模块为C1101芯片，所述监测终端的电源管理模块为TPS63031。 

     所述的光电传感器为低功耗设计的光电门传感器，它包括发送器、接收器和驱动电路，发送器和接收器选用红外对管进行发送和接受，并在驱动电路上加以改进：在发射管上串接1kΩ的限流电阻，降低发射管电流；将接收管的发射极直接连接到一颗三极管的基极上，对光电流进行放大，提高接收端的灵敏度； 

同时，在发射电路上增加开关管，对发射管进行脉冲调制，该脉冲的占空比为10%，发射管的平均工作电流降为原来的二十分之一至五分之一，仅在脉冲信号的高电平时监测害虫，最终传感器实测平均电流约0.05mA，较传统光电传感器十几毫安功耗降低了2个数量级。

所述害虫监测系统具有两种工作状态：休眠状态及事件响应状态， 

当处于休眠状态时，监测终端的控制器工作于低功耗模式，关闭所有无关外设，仅保留定时器产生调试信号，无线通信模块工作处于无线唤醒状态；

当处于事件响应状态时，监测终端响应三种事件，并作出响应动作：1）害虫落入诱捕器，触发传感器发出电信号唤醒监测终端的控制器，监测终端的控制器中的计数器加一，完成动作之后，系统再次进入休眠模式；2）监测终端接收到管理主机的命令，唤醒监测终端的控制器，完成响应功能，完成动作之后，系统再次进入休眠模式；3）监测终端接收到其他监测终端的命令，根据一定路由规则进行转发，完成动作之后，系统再次进入休眠模式。

所述终端管理主机包括控制模块、短距离通信、太阳能电池系统与GPRS通信模块； 

所述终端管理主机的供电系统为太阳能电池系统，所述终端管理主机的GPRS通信模块能提供与普通手机网络的接入。

所述害虫监测数据中心包括PC机服务器；