一種用于土壤監測的無線傳感網絡系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于無線通信技術、傳感器與嵌入式技術【技術領域】，尤其涉及一種用于土壤監測的無線傳感網絡系統。一種用于土壤監測的無線傳感網絡系統，包括：電源模塊、中央微處理器、單線接口ID芯片、外部傳感器接口、無線傳感器及電可擦可編程只讀存儲器及無線射頻收發模塊；電源模塊供電連接中央微處理器、電可擦可編程只讀存儲器以及無線射頻收發模塊，電可擦可編程只讀存儲器和中央微處理器連接；無線射頻收發模塊和中央微處理器連接；單線接口ID芯片連接并傳遞信息給中央微處理器；外部傳感器接口和中央微處理器連接；外部傳感器接口和無線傳感器連接。本實用新型的有益效果是：實時性好，監測范圍廣，低復雜度低功耗。
【專利說明】—種用于土壤監測的無線傳感網絡系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于無線通信技術、傳感器與嵌入式技術【技術領域】，尤其涉及一種用于土壤監測的無線傳感網絡系統。
【背景技術】
[0002]隨著社會工業化水平的不斷發展，人們對各種控制系統自動化程度以及環境適應性的要求越來越高，需要獲取的信息量也越來越多。顯然，傳統的傳感器已經不能滿足這些要求，在這種情況下，具有感知、計算和通信能力的微型傳感器開始在世界范圍內出現。傳感器網絡綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術和通信技術等多個領域的關鍵技術，能夠協作地實時監測、感知和采集網絡分布區域內的各種環境或監測對象的信息，并對這些信息進行處理，獲得詳盡而準確的信息。傳感器網絡可以使人們在任何時間、地點和任何環境條件下獲取大量詳實而可靠的信息，因此可以被廣泛地應用于環境監測、交通管理、醫療衛生、制造業等領域。
[0003]無線傳感器網絡就是由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網絡系統，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中被感知對象的信息，并發送給觀察者。傳感器、感知對象和觀察者構成了無線傳感器網絡的三個要素。傳感器技術和無線通信技術結合而成的無線傳感器網絡使得其應用更加方便、高效，并具有功耗較低、性價比高、可自由組網等特點。無線傳感器網絡是由大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構成的一種無線網絡，以協作地感知、采集、處理和傳輸網絡覆蓋地理區域內被感知對象的信息，并最終把這些信息發送給網絡的所有者。無線傳感器的組成模塊通常封裝在一個外殼內，在工作時它將由電池等供電裝置提供電源輸入，由隨機分布的集成有傳感器模塊、中央微處理器模塊和無線通信收發模塊的微型節點，通過自組織的方式構成無線傳感網絡。它可以采集相應設備的數字信號，之后通過無線傳感器網絡傳送到監測中心的無線網關，直接送入計算機，從而對信號進行分析和處理。監控中心也可以通過網關把參數設置等信息無線傳輸給節點。數據采集處理模塊把傳感器輸出的信號經過放大、濾波等處理后，送到模數轉換器，之后模數轉換器將信號轉變為數字信號，然后將數字信號送到主處理器進行數字信號處理，計算出傳感器的有效值、位移值等。無線傳感器網絡的節點主要包括傳感器模塊、中央微處理器模塊和無線收發模塊。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是:(1)農田土壤信息主要依靠人工獲取，該方式不但需要耗費大量的人力，而且數據的獲取量有限，實時性也很差。(2)基于GPRS的監測方式節點布置靈活，地域局限性較小，但是其能耗較大，若設備長時間持續工作，電源供給很難解決。
[0005]本實用新型的目的是:提供一種可以通過網絡實時監測土壤信息，并且節點布置靈活，電源供給方便簡單的種用于土壤監測的無線傳感網絡系統。本實用新型是通過如下技術方案實現的:
[0006]一種用于土壤監測的無線傳感網絡系統，包括:電源模塊、中央微處理器、單線接口 ID芯片、外部傳感器接口、無線傳感器及電可擦可編程只讀存儲器，其特征在于，還包括無線射頻收發模塊；所述的電源模塊供電連接所述的中央微處理器、所述的電可擦可編程只讀存儲器以及所述的無線射頻收發模塊，所述的電可擦可編程只讀存儲器和所述的中央微處理器連接，雙向傳遞信息；所述的無線射頻收發模塊和所述的中央微處理器連接，雙向傳遞信息；所述的單線接口 ID芯片連接并傳遞信息給所述的中央微處理器；所述的外部傳感器接口和所述的中央微處理器連接，雙向傳遞信息；所述的外部傳感器接口和所述的無線傳感器連接。
[0007]進一步地，還包括一個太陽能供電模塊，所述的太陽能供電模塊向所述的電源模塊供電。
[0008]進一步地，所述的傳感器數量大于等于1，分布于需要監測的地點。
[0009]進一步地，所述的中央微處理器為ARM S3C2410A微處理器。
[0010]進一步地，所述的無線射頻收發模塊為CC2530無線射頻收發模塊。
[0011]進一步地，所述的單線接口 ID芯片為DS2401。
[0012]進一步地，所述的電可擦可編程只讀存儲器型號為AT45DB041。
[0013]本實用新型的有益效果是:
[0014](I)實時性好。本系統基于無線傳感網絡，克服了傳統有線通信的眾多缺點，使得傳輸方便、快速，安全可靠，消息能夠實時傳輸，具備對土壤信息的實時監測能力。
[0015](2)監測范圍廣。由于系統充分運用了無線傳感器的特點，通過在需要監測的范圍安置眾多的監測節點，可以有效的擴大監測范圍，具有監測范圍廣的優點。
[0016](3)低復雜度低功耗。本系統基于無線傳感網絡，省去了傳統有線通信監測系統中復雜的布線工作，使得整體復雜度較低。且無線傳感器的應用使得整體功耗較低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1無線傳感網絡節點原理圖
[0018]圖2系統硬件體系結構。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖通過實施例來對本實用新型進行詳細說明。
[0020]如圖2所示，一種用于土壤監測的無線傳感網絡系統，包括:電源模塊、ARMS3C2410A中央微處理器、DS2401單線接口 ID芯片、外部傳感器接口、無線傳感器及AT45DB041電可擦可編程只讀存儲器，其特征在于，還包括無線射頻收發模塊；所述的電源模塊供電連接所述的中央微處理器、所述的電可擦可編程只讀存儲器以及所述的CC2530無線射頻收發模塊，所述的電可擦可編程只讀存儲器和所述的中央微處理器連接，雙向傳遞信息；所述的無線射頻收發模塊和所述的中央微處理器連接，雙向傳遞信息；所述的單線接口 ID芯片連接并傳遞信息給所述的中央微處理器；所述的外部傳感器接口和所述的中央微處理器連接，雙向傳遞信息；所述的外部傳感器接口和所述的無線傳感器連接。[0021]優選地，還包括一個太陽能供電模塊，所述的太陽能供電模塊向所述的電源模塊供電。
[0022]具體地，節點的硬件設計以ARM處理器為整個系統的主控制器，本系統采用32位S3C2410A微處理器，該處理器運算速度快，片內集成資源豐富。S3C2410A在片上集成了單獨的16KB指令Cache和16KB數據Cache。S3C2410A的CPU內核采用的是16/32位ARM920T內核，同時還采用了先進的微控制器總線體系結構。系統擴展串行EEPROM AT45DB041，DS2401是單線接口 ID芯片，用來實現硬件ID標志。通過對節點模型的研究，這里的通信模塊采用性能較強、功耗較低的SOC芯片CC2530。CC2530是用于2.4GHz IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE應用的一個真正的片上系統解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強大的網絡節點。CC2530結合了領先的RF收發器的優良性能，業界標準的增強型8051CPU，系統內可編程閃存，8KB RAM和許多其它強大的功能。CC2530具有不同的運行模式，使得它尤其適應超低功耗要求的系統。運行模式之間的轉換時間短進一步確保了低能源消耗。它提供了高達256KB的閃存以支持更大的應用，具有很好的地址識別和數據包處理引擎，更好的匹配了 RF前端，而且具有更低的功耗，其內部除微處理器模塊外，還集成了射頻發射模塊，具有良好的抗干擾能力，且其發送頻率可以根據應用場景的不同進行調整，通過調整發送頻率可以有效的降低無線傳感器中節點的功耗。電源部分采用太陽能供電，降低了系統的總體成本。硬件體系結構如圖2所示。
[0023]整個系統的工作過程如下:
[0024]首先，系統以ARM9為核心，外接擴展模塊，選定監測地點之后，根據需要在不同的監測地點放置傳感器，用于監測地點數據的采集。
[0025]然后，在傳感器進行數據采集之后，將數據發送至監測中心。
[0026]最后，對于接收到的數據和信號進行處理和相應的轉換后，通過無線傳感網絡發送至網關節點，系統控制器作出響應，實現實時監測。
【權利要求】
1.一種用于土壤監測的無線傳感網絡系統，包括:電源模塊、中央微處理器、單線接口ID芯片、外部傳感器接口、無線傳感器及電可擦可編程只讀存儲器，其特征在于，還包括無線射頻收發模塊； 所述的電源模塊供電連接所述的中央微處理器、所述的電可擦可編程只讀存儲器以及所述的無線射頻收發模塊，所述的電可擦可編程只讀存儲器和所述的中央微處理器連接，雙向傳遞信息； 所述的無線射頻收發模塊和所述的中央微處理器連接，雙向傳遞信息； 所述的單線接口 ID芯片連接并傳遞信息給所述的中央微處理器； 所述的外部傳感器接口和所述的中央微處理器連接，雙向傳遞信息； 所述的外部傳感器接口和所述的無線傳感器連接。
2.根據權利要求1所述的一種用于土壤監測的無線傳感網絡系統，其特征在于，還包括一個太陽能供電模塊，所述的太陽能供電模塊向所述的電源模塊供電。
3.根據權利要求1所述的一種用于土壤監測的無線傳感網絡系統，其特征在于，所述的傳感器數量大于等于1，分布于需要監測的地點。
4.根據權利要求3所述的一種用于土壤監測的無線傳感網絡系統，其特征在于，所述的中央微處理器為ARM S3C2410A微處理器。
5.根據權利要求3所述的一種用于土壤監測的無線傳感網絡系統，其特征在于，所述的無線射頻收發模塊為CC2530無線射頻收發模塊。
6.根據權利要求3所述的一種用于土壤監測的無線傳感網絡系統，其特征在于，所述的單線接口 ID芯片為DS2401。
7.根據權利要求3所述的一種用于土壤監測的無線傳感網絡系統，其特征在于，所述的電可擦可編程只讀存儲器型號為AT45DB041。
【文檔編號】G08C17/02GK203788473SQ201420204023
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月25日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】徐曉聲, 王志鵬 申請人:鎮江坤泉電子科技有限公司