基于WIFI的鸡舍物联网传感器节点数据采集、监测及控制设备制造技术

本发明专利技术公开一种基于WIFI的鸡舍物联网传感器节点数据采集、监测及控制设备，包括：传感器模块、微型处理器模块、WIFI通信模块和外围电路系统；所述传感器模块用于采集环境因子数据，并将数据信号上传至微型处理器模块；所述微型处理器模块对接收的检测数据进行编码，并将编码后的数据送至WIFI通信模块，和接收WIFI通信模块发送的数据信号；WIFI通信模块内置CPU单元，具备AP模式和STA模式两种工作模式；在所述的AP模式下，用户终端通过网络浏览器并与设备进行交互；在所述的TA模式下，允许设备以客户端模式将数据通过网关路由进行上传。本发明专利技术稳定性强，网络拓展性强，功耗较低、成本较低、体积较小，支持大量节点组网；网页交互性强，参数可柔性定制，十分便于用户使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及物联网、网络通讯及传感器应用等
具体涉及一种基于WIFI的鸡舍物联网传感器节点数据采集、监测及控制设备。
技术介绍
随着现代农业的发展，家禽养殖业逐渐转变为以规模化、集约化的新型养殖模式。以现代鸡舍为例，无论是蛋鸡还是肉鸡，对环境光照和空气质量都具有高度的敏感性，影响鸡的活动代谢、生长发育。而大批量、高密度的集中封闭式养殖，往往会造成鸡舍光照、空气等环境因子骤变，从而导致鸡群产生不利的应激反应，导致鸡舍生产力下降。甚至会造成疫情等严重后果。因此，即时感知并获取鸡舍内部不同区域的环境因子，有助于实现对鸡舍环境的有效控制，减少潜在威胁。传统鸡舍设施的环境因子监测，往往存在的监测区域面积小、采样率低、实时性差且工作量大等问题。除此之外，由于规模化鸡舍的普及，鸡舍内往往要大量布点以满足，有线检测设备已经渐渐无法满足监测需求。WIFI是当今使用最广的一种无线网络传输技术，传输速度快、范围广，应用领域广泛，设备普及性极高。在具体应用过程中，需要与各种传感器联用，以发挥作用。因此也导致了传统WIFI物联网设备体积较大，不利实际使用的缺点。并且，当前大多数WIFI设备仅支持一种网络连接模式，STA模式或AP模式，造成组网方式灵活性的下降。软件交互层面，WIFI物联网设备往往需要特定的显示装备或者要求用户终端进行某些前置软件的安装，仅支持传感器节点至用户的单向数据流，与用户交互性弱，兼容性也有待提高。目前基于WIFI的物联网应用主要集中在工业控制及智能家居等领域，并未被应用于鸡舍环境因子检测领域。因此，需要一种针对鸡舍环境因子无线物联网传感器节点，以承担实时、稳定、高效、易布点、交互性强的鸡舍环境因子监测任务。
技术实现思路
本专利技术填补了上述实用领域的空白，克服了上述传统WIFI物联网设备的若干不足，提供了一种新型的硬件体积较小、组网方式灵活，软件交互性强、兼容性强的WIFI鸡舍物联网节点设备。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于WIFI的鸡舍物联网传感器节点数据采集、监测及控制设备，其将传感器模块、微型处理器模块、WIFI通信模块及外围电路系统集成在小片电路板上，有效缩小设备体积。优选的，微型处理器模块的核心是8位单片机STC15w4k56s4，用以与各传感器交互，获得并处理传感器数据，控制传感器工作状态。传感器模块包含温湿度传感器、光照强度传感器和二氧化碳传感器。其中温湿度传感器和光照传感器以IO接口方式与微型处理器相连接。微型处理器模拟I2C总线驱动温湿度传感器和光照传感器。二氧化碳传感器以UART接口方式与微型处理器相连接。微型处理器控制传感器模块的运行与否及传感器工作模式选择(上电自动检测或命令检测)，并且将传感器模块的检测数据统一编码，通过UART接口与WIFI通信模块相连，将编码后的数据送至WIFI通信模块，亦以UART异步通讯的方式接收WIFI通信模块发送的数据信号。WIFI通信模块内置32位CPU，集成2.4Ghz射频天线，支持802.11b/g/n无线协议，并内置TCP/IP协议栈。所述的WIFI通信模块与微型处理器模块连接时，数据传输方式为透传模式，对接收的数据不经过任何处理，近承担数据传输的作用。WIFI通讯模块支持STA和AP网络模式同时工作。AP模式下，WIFI通讯模块本身就是一个小型服务器，用户终端可通过网络浏览器访问设备，在显示的网页上与设备进行交互。同时STA模式允许设备以客户端模式将数据通过网关路由上传至远程服务器上。丰富了设备的网络通讯功能，加强了设备组网的延展性。软件交互界面是以网页形式与用户进行交互。服务器程序以Lua脚本语言进行编写，网页以HTML、CSS及JavaScript语言进行编写，并固化在WIFI通讯模块ROM中。交互网页包含两大模块交互板块，WIFI通信模块交互板块与微型处理器交互板块。WIFI通信模块交互板块包含UART通讯设置基础设置，及网络设置(AP模式与STA模式)等内容。微型处理器模块交互板块包含传感器数据显示及命令数据传输等内容。交互界面功能板块设计明确，交互性强，且浏览器兼容性好，几乎可以在任何终端上进行访问，无需特殊设备或前置软件安装过程。所有设置参数均可柔性按需设置，模块断电后会自动存储最近一次设置的所有参数，并在下一次上电后以该存储状态继续正常工作，稳定性强。其中，所述的外围电路系统包含传感器选择电路、WIFI通信模块电压转换电路及片上电路管理模块。所述的传感器选择电路在硬件设计上默认选择所有传感器，所有传感器工作模式为模块上电即启动测量并输出数据至微型处理器模块。具体使用过程中，可通过用户输入命令予以更改工作模式。本专利技术组网方式灵活，设备小巧，用户不需要预装任何软件，只要是可以连wifi的终端都可以通过网页访问这个物联网设备，达到底层传感器数据的实时显示，并可输入命令与传感器交互；同时物联网设备的传感器数据可以自动上传至设定的远程服务器。附图说明图1为本专利技术鸡舍物联网传感器节点设备的模块框图；图2为本专利技术鸡舍物联网传感器节点设备模块的组网示意框图；图3为本专利技术鸡舍物联网传感器节点设备HTTP服务器网页的程序流程框图；图4为本专利技术鸡舍物理网传感器节点设备的交互网页界面。具体实施方式如图1所示的物联网传感器节点模块包括温湿度传感器1、二氧化碳传感器2、光照强度传感器3、微型处理器模块4、WIFI模块5及外围电路系统6。在本实例中，温湿度传感器1型号为sht10/11，以IO接口方式与微型处理器模块4连接。二氧化碳传感器2型号为mh-z14，以UART接口方式与微型处理器模块4连接。光照强度传感器3型号为bh1750，以IO接口方式与微型处理器模块4连接。在本实例中，微型处理器模块4为工业级8位STC单片机。在本实例中，WIFI通信模块5为ESP8266-01，以UART接口方式与微型处理器连接。在本实例中，外围电路系统6包括微型处理器的5V供电系统，及供WIFI通信模块5正常工作的5V转3.3V的稳压芯片。物联网传感器节点模块内微型处理器模块交互8正向数据流9如图1所示，传感器模块的各传感器被默认设置为上电自动启动测量，并将数据传送各微型处理器模块4，由微型处理器模块4将传感器数据予以汇总，并进一步编码形成有效数据。该有效数据透传经过WIFI通信模块5，并通过WIFI通信模块5所建立的服务器网页的解析分配，将各自传感器的数据显示在用户终端的交互网页上。微型处理器模块交互8反相数据流10由用户在终端浏览器网页上输入命令数据而发起，如图1，数据从交互网页透传经过WIFI模块5，反馈至微型处理器模块4，由微型处理器模块4根据所得数据执行相应命令。WIFI模块交互7正反向数据流直接与WIFI通信模块5交互，用户在终端浏览器网页上输入网络设置参数，参数数据被WIFI通信模块5确认后进行设定；确认网络情况变更后，WIFI通信模块5以新的设置参数重新启动并将参数数据发送至交互网页的WIFI模块交互7，让用户知晓当前设置参数情况。在一个实例中，物联网传感器节点模块在网内发挥的作用如图2所示。传感器节点A组(A1-Ax)模块向上以STA模式，通过WIFI接入网关路由器A，接入互联网，并将传感器节点A组(A1-Ax)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于WIFI的鸡舍物联网传感器节点数据采集、监测及控制设备，其特征在于，包括：传感器模块、微型处理器模块、WIFI通信模块和外围电路系统；所述传感器模块用于采集环境因子数据，并将数据信号上传至微型处理器模块；所述微型处理器模块对接收的检测数据进行编码，并将编码后的数据送至WIFI通信模块，和接收WIFI通信模块发送的数据信号；WIFI通信模块内置CPU单元，具备AP模式和STA模式两种工作模式；在所述的AP模式下，用户终端通过网络浏览器并与设备进行交互；在所述的TA模式下，允许设备以客户端模式将数据通过网关路由进行上传。

【技术特征摘要】
1.一种基于WIFI的鸡舍物联网传感器节点数据采集、监测及控制设备，其特征在于，包括：传感器模块、微型处理器模块、WIFI通信模块和外围电路系统；所述传感器模块用于采集环境因子数据，并将数据信号上传至微型处理器模块；所述微型处理器模块对接收的检测数据进行编码，并将编码后的数据送至WIFI通信模块，和接收WIFI通信模块发送的数据信号；WIFI通信模块内置CPU单元，具备AP模式和STA模式两种工作模式；在所述的AP模式下，用户终端通过网络浏览器并与设备进行交互；在所述的TA模式下，允许设备以客户端模式将数据通过网关路由进行上传。2.如权利要求1所述的鸡舍物联网传感器节点数据采集、监测及控制设备，其特征在于，所述的传感器模块至少包含温湿度传感器、光照强度传感器、二氧化碳传感器中的一种。3.如权利要求2所述的鸡舍物联网传感器节点数据采集、监测及控制设备，其特征在于，温湿度传感器和光照强度传感器通过IO口模拟I2C总线与微型处理器模块相连，二氧化碳传感器通过UART与微型处理器模块相连。4.如权利要求1所述的鸡舍物联网传感器节点数据采集、监测及控制设备，其特征在于，所述的微型处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：裘正军，王涛，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33