[发明专利]一种农业无线传感器网络节点

说明书

本发明公开了一种超低功耗农业无线传感器网络节点的设计及降低其功耗的方法。该节点包括传感器模组，AD采集芯片，MCU控制模块,无线传输模块以及供电电路，其中无线传输模块中包括低功率射频电路和高功率射频电路。由于在农业传感器网络中普遍存在着传感器节点分布不均的情况，从而出现发射功率过剩和发射功率不足的现象，MCU控制模块可根据丢包率和信号强度控制模拟开关选通低功率射频电路或者高功率射频电路。另一方面，本发明使传感器处于间歇工作模式，大大缩短了传感器的工作时间，从而达到降低功耗的目的。本发明可切实解决目前无线传感器网络节点分布不均引起的能耗问题，提供一种稳固、高效、节能的无线传感器网络节点，在很大程度上可以提高传感器节点的电池使用寿命。

技术领域

本发明涉及农业传感技术领域，尤其是涉及无线传感器领域。

背景技术

在农业领域中，大范围、实时、高效地获取农情信息是现代化农业生产和管理的一个重要环节。传统的依靠人工采集和有线测量的数据获取方式在实时性、精准性和便捷性等方面均无法满足精准农业的要求。无线传感器网络技术的应用，恰好弥补了这些不足，让种植者能够快速地掌握各种监测对象的信息，做到科学合理地进行农业种植和生产。同时，面对复杂多变的农业环境，无线传感器网络技术在稳定性、数据处理和传输性能等方面仍存在诸多不足，依然需要更深层面的研究。

农业无线传感器网络中两节点之间的通信质量取决于路径损耗和发射功率，其中路径损耗和通信距离和通信路径上是否存在障碍物有关。农业无线传感器网络所处的环境具有地势多样、天气状况复杂、检测面积达、传感器节点数量多等特点。因此无线传感器节点之间可能距离过远或者过近，或者节点之间存在可遮挡信号的障碍物的情况。从而导致无线传感器信号覆盖不均匀，发射功率过大会导致功耗过剩，发射功率过低无法满足通信质量。当传感器网络中的某一节点瘫痪时也会导致无线传感器的分布具不均，因此农业无线传感器网络对于功耗和通信质量有很高的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种超低功耗农业无线传感器网络节点的设计方法及其降低功耗的方法，其可切实解决由于农业无线传感器节点放置环境复杂，分布距离不均而引起的能耗浪费和传输错误等问题，提供一种可靠、低功耗的农业无线传感器网络节点。

本发明实施例提供了一种农业无线传感器网络节点，包括传感器模组，AD采集芯片，MCU控制模块,无线传输模块以及供电电路，所述传感器模组将采集到的数据经所述AD采集芯片传送到所述MCU控制模块进行处理，处理后的数据经所述无线传输模块发送出去，所述MCU控制模块同时控制所述农业无线传感器网络节点工作时间和选择射频通路，所述传感器模组包括多个种类的传感器。

进一步的，所述无线传输模块包括射频芯片、单刀双掷模拟开关、低功率射频电路和高功率射频电路。

进一步的，所述MCU控制模块根据所述无线传输模块反馈的丢包率及信号强度，控制所述单刀双掷模拟开关选择射频通路，避免发射功率不足和发射功率过剩的情况。

进一步的，所述传感器模组包括多个传感器，所述传感器模组中预留所述传感器的接口，所述传感器分别连接所述AD采集芯片的部分通道，所述AD采集芯片部分通道用于预留扩容。

进一步的，所述传感器采用间歇工作模式，每休息N秒工作X秒。

进一步的，所述传感器模组工作与否由所述MCU控制模块的电源供电端控制，所述MCU控制模块控制三极管的栅极，当MCU控制模块输出高电平时，所述三极管导通，所述传感器模组电源接通，所述传感器处于工作状态。

进一步的，所述供电电路包括锂电池，充电电路和稳压电路。

进一步的，当农业无线传感器网络节点正常工作时，使用低功率射频电路；