[实用新型]果园环境和土壤信息无线传感器网络监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线传输网络，尤其是涉及一种果园环境和土壤信息无线传感器网络监测系统。

技术背景

传统的果园果树生长环境和土壤信息的获取主要依靠人工完成，测试周期长，操作复杂，实验仪器投资较大，实验试剂成本高，精确度得不到保证，难以适应农业机械化和自动化发展对果园信息获取自动化的要求。目前，国内外的果园环境信息的采集大多采用GSM、GPRS等无线方式或者直接采用有线方式。GSM、GPRS无线方式虽然具有无线远距离通信的优点，但无线通讯服务费用比较高，而且在规模果园中不可能布设大量节点，否则维护成本将会很高。而有线方式的最大缺点是在果园内布线将非常麻烦，有时是不可能的。

近年来，无线传感器网络由于使用免许可证的ISM波段、免布线、低功耗、低数据量、扩充方便的特点而在农业种植领域备受关注。在果园种植区内应用无线传感器网络，可以任意布点，依靠太阳能供电，对生产过程没有干扰，正被农业工程师所看好。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种果园环境和土壤信息无线传感器网络监测系统。

本实用新型采用的技术方案是：

由多个结构相同的无线传感接点和一个汇聚节点通过多跳无线通讯协议联接而成，每个节点包括无线节点微处理器、空气温湿度传感器、土壤温度传感器、土壤水分传感器、无线传输模块、GPS模块和太阳能储能电池；无线节点微处理器分别与空气温湿度传感器、土壤温度传感器、土壤水分传感器、无线传输模块和GPS模块联接，太阳能储能电池分别对无线节点微处理器、无线传输模块和GPS模块供电。

若干无线传感节点和共用一个无线数据汇聚节点。无线传感节点负责本节点所辖地域的环境和土壤信息的采集和记录，然后通过无线传输协议将数据发送给相邻的无线传感节点，再由相邻的无线传感节点将数据以接力赛的方式发送给再下一个无线传感节点，这个过程将一直继续到无线汇聚节点接收到数据为止。

本实用新型具有的有益效果是：

1、相比传统的GSM和GPRS无线传输方式，可免除通讯服务费，布点规模不受限制；

2、相比有线传输方式，可免布线，依靠太阳能供电而节省电费；

3、每个无线传感节点都带有GPS定位功能，方便数据的统计管理；

4、采用低功耗单片机设计无线传感节点，可最大限度地延长网络生存时间。

5 性价比相比市场上无线传输设备具有较大优势。

附图说明

图1是本实用新型所述的无线传感节点的硬件结构图。

图2是本实用新型所述的果园环境和土壤信息无线传感器网络监测系统组成图。

图中：1.无线节点微处理器，2.空气温湿度传感器，3.土壤温度传感器，4.土壤水分传感器，5.无线传输模块，6.GPS模块，7.太阳能储能电池，8、9、10、11.无线传感节点，12、无线汇聚节点。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型是由多个结构相同的无线传感接点和一个汇聚节点通过多跳无线通讯协议联接而成，每个节点包括无线节点微处理器1、空气温湿度传感器2、土壤温度传感器3、土壤水分传感器4、无线传输模块5、GPS模块6和太阳能储能电池7；无线节点微处理器1分别与空气温湿度传感器2、土壤温度传感器3、土壤水分传感器4、无线传输模块5和GPS模块6联接，太阳能储能电池7分别对无线节点微处理器1、无线传输模块5和GPS模块6供电。

如图2所示，本实用新型一个无线传感接点包括若干无线传感节点8-11和共用一个无线汇聚节点12。

所述的微处理器1型号为MSP430F149。其内部有60KB的程序存储器，2KB数据存储器，2个USART接口；32KHz外接低频晶体振荡器。

所述的空气温湿度传感器2型号为HW1。

所述的土壤温度传感器3型号为LS25。

所述的土壤水分传感器4型号为DW33。

所述的无线模块5型号为PTR6000。

所述的GPS模块6型号为Garman GPS25LP。

所述的太阳能储能电池7规格为9V3W。

本实用新型的工作原理如下：

如图1、2所示，在果园内均匀分散布置无线传感节点8、9、10、11，汇聚节点放在果园信息管理中心。节点之间相隔距离100米左右。无线传感节点8微处理器1定时从空气温湿度传感器2、土壤温度传感器3和土壤水分传感器4采集数据，并存储在内部RAM中，同时定时从GPS模块6读取全球经纬度坐标数据，并将GPS数据和传感器数据组装成一个数据帧，通过无线模块5发送给相邻的无线传感节点9。同样，无线传感节点9、10、11也按照无线传感节点8的工作方式完成辖区内的信息传感和无线发送。正常情况下，无线传感节点8的下一个目标节点是无线传感节点9；无线传感节点10的下一个目标节点是无线传感节点11。如果由于某种原因(如CPU故障、太阳能储能电池电力耗尽等)造成无线传感节点9不能工作，无线传感节点8将在与无线传感节点9通信失效情况下，自动搜索周围其它节点，将数据转发给无线传感节点10或者无线传感节点11，并通过无线传感节点11的转发将数据传给汇聚节点12。据此模式可以构建具有冗余无线路由的无线传感器网络系统，以提高网络的通信可靠性。