基于无线传感网的规模养禽环境自动控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及基于无线传感网的规模养禽环境自动控制系统，包括多个终端节点模块、多个路由节点模块、协调器节点模块以及外部执行设备，每个终端节点模块包括采集家禽舍内环境数据的传感器模块，协调器节点模块包括数据处理单元，外部执行设备与所述数据处理单元连接，多个终端节点模块与对应的路由节点模块通过ZigBee无线传感网络连接，多个路由节点模块与协调器节点模块通过ZigBee无线传感网络连接。该系统利用各类传感器进行数据采集，通过ZigBee无线通信技术进行数据传输，以单片机为核心处理单元汇总分析接收到的数据，并控制外部执行设备来调节禽畜舍内环境，能够实现家禽养殖环境的自动监测与调控。

Automatic control system for scale poultry environment based on Wireless Sensor Network

The utility model relates to a large-scale poultry environment automatic control system based on wireless sensor network, which comprises a plurality of terminal node modules, a plurality of routing node modules, a coordinator node module and an external execution device. Each terminal node module includes a sensor module for collecting environmental data in a poultry house and a coordinator node module package. The data processing unit is composed of a data processing unit, an external executing device is connected with the data processing unit, a plurality of terminal node modules are connected with the corresponding routing node modules through ZigBee wireless sensor network, and a plurality of routing node modules are connected with the coordinator node module through ZigBee wireless sensor network. The system uses all kinds of sensors for data acquisition, data transmission through ZigBee wireless communication technology, single-chip microcomputer as the core processing unit to summarize and analyze the received data, and control the external execution equipment to adjust the internal environment of livestock farms, which can achieve automatic monitoring and control of poultry breeding environment.

【技术实现步骤摘要】
基于无线传感网的规模养禽环境自动控制系统
本技术属于网络通信
，具体涉及一种基于无线传感网的规模养禽环境自动控制系统。
技术介绍
近年来，禽畜流行性疾病不断爆发和传播，诸多疾病的横行与其养殖环境不断恶化关系密切。然而，禽舍环境成分复杂、系统构成庞大，存在高度的时变性和多变量藕合等特征，使得许多常规的监测手段和控制方法不能满足养禽的发展要求。
技术实现思路
为了让用户能够更加准确、迅速地获取家禽养殖环境的实时变化以及趋势，在对上述技术问题分析的基础上，本技术提出了一种基于无线传感网技术的规模养禽环境自动控制系统，该系统利用各类传感器进行数据采集，通过ZigBee无线通信技术进行数据传输，以单片机为核心处理单元汇总分析接收到的数据，并控制外部执行设备来调节禽畜舍内环境，以期能够实现家禽养殖环境的自动监测与调控。为实现上述目的，本技术采用的技术方案为：基于无线传感网的规模养禽环境自动控制系统，包括多个终端节点模块、多个路由节点模块、协调器节点模块以及外部执行设备，每个终端节点模块包括采集家禽舍内环境数据的传感器模块，协调器节点模块包括数据处理单元，外部执行设备与所述数据处理单元连接，多个终端节点模块与对应的路由节点模块通过ZigBee无线传感网络连接，多个路由节点模块与协调器节点模块通过ZigBee无线传感网络连接，所述传感器模块采集到的环境数据传输至所述路由节点模块，再由路由节点模块将所述数据发送至所述协调器节点模块，进而控制外部执行设备工作。进一步地，每个终端节点模块还包括信号调理电路、第一电源管理模块、第一CC2530模块和与第一CC2530模块连接的天线，第一电源管理模块与传感器模块连接，第一电源管理模块还通过DC-CD变换器与第一CC2530模块连接，传感器模块与信号调理电路的输入端连接，信号调理电路的输出端与第一CC2530模块连接，终端节点模块通过天线经过Zigbee无线传感网络将第一CC2530模块输出的数据无线传输给路由节点模块。进一步地，所述传感器模块包括温湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器或氨气传感器中的至少一个。进一步地，每个路由节点模块包括第二电源管理模块、第二CC2530模块和分别与第二CC2530模块连接的接收天线、发射天线，第二电源管理模块与第二CC2530模块相连，路由节点模块通过接收天线接收终端节点模块传输来的数据，并通过发射天线经过Zigbee无线传感网络将第二CC2530模块输出的数据无线传输给协调器节点模块。进一步地，协调器节点模块还包括第三电源管理模块、第三CC2530模块和与第三CC2530模块相连的天线，第三电源管理模块分别与第三CC2530模块和数据处理单元相连，第三CC2530模块的输出端与数据处理单元相连，协调器节点模块通过天线接收路由节点模块传输的数据。进一步地，该系统还包括上位机，数据处理单元与上位机连接。进一步地，该系统还包括显示模块、数据存储模块、输入模块和报警电路，数据处理单元分别与显示模块、数据存储模块、输入模块和报警电路连接。进一步地，数据处理单元选用MSP430F149单片机。进一步地，所述外部执行设备包括风机、空调、灯具或水帘中的至少一个。进一步地，所述数据处理单元上装有MAX232芯片，其作为数据处理单元与上位机之间数据通信的RS-232串行通信接口。本技术的基于无线传感网的规模养禽环境自动控制系统，首先由终端节点上的各类传感器采集家禽舍内的环境数据，如温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等；在传感器终端节点采集到数据之后，为了避免受传输距离的限制，可以先将数据传输至路由节点；然后再由路由节点通过ZigBee无线传感网络将数据发送至协调器节点，协调器节点一方面接收、处理并存储数据，一方面通过MAX232芯片，作为RS-232串行通信接口将数据发送至上位机显示并储存当前家禽舍内的环境数据.与此同时，当禽舍内环境数据超过当初系统设置的参数阈值时，报警电路将动作并将控制外部设备工作，来调节环境状况，直到环境参数达到预设阈值的标准，从而实现了对数据的采集、发送、分析处理和储存，达到了对环境自动调控的目的。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1、无线传感网具有低成本、低功耗、易维护和智能性的特点；2、利用ZigBee无线传感网技术，以MSP430F149单片机作为控制核心、CC2530模块作为数据通信核心，有效的降低了系统功耗，且具有设计简单可靠、组网灵活方便的优势；3、以无线传感网为技术核心，本系统易于部署，具有更高的灵活性、可维护性和可扩展性，降低了系统设计成本，提高了生产效率。附图说明图1为系统总体网络结构图。图2为终端节点模块硬件结构图。图3为协调器节点模块硬件原理图。图4为终端节点模块工作流程图。图5为协调器节点模块工作流程图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。下面结合附图对本技术的实施例作进一步详述。如图1-3所示，本技术的基于无线传感网的规模养禽环境自动控制系统的硬件部分主要包括：多个终端节点模块、多个路由节点模块和协调器节点模块，这三大模块的核心元件采用的是CC2530芯片，它结合了RF收发器的强大性能和业界标准的增强型8051单片机，具有优异的无线收发性能、超低的功耗、超低的成本，以及良好的拓展性。多个终端节点模块与对应的路由节点模块通过ZigBee无线传感网络连接，多个路由节点模块与协调器节点模块通过ZigBee无线传感网络连接，所述传感器模块采集到的环境数据传输至所述路由节点模块，然后再由路由节点模块将所述数据发送至所述协调器节点模块，进而控制外部执行设备工作。路由节点模块的功能是将接收到的终端节点模块的数据转发给协调器节点模块，做为“中间人”有扩大数据传输范围的作用，其核心元件仍然采用第二CC2530模块，且硬件原理图与除去单片机模块的协调器节点模块类似，故不做赘述。终端节点模块的硬件结构如图2所示，终端节点的功能是将传感器采集到的环境参数发送至路由节点，主要由传感器模块、信号调理电路、第一电源管理模块、第一CC2530模块以及天线组成。第一电源管理模块与传感器模块连接，第一电源管理模块还通过DC-CD变换器与第一CC2530模块连接，传感器模块与信号调理电路的输入端连接，信号调理电路的输出端与第一CC2530模块连接。其中，传感器模块主要指各类采集传感器，如：温湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器、氨气传感器等。考虑到终端节点工作环境的特殊性，不适合冗长复杂的布线，在此采用锂电池供电，第一电源管理模块通过XC6210芯片产生5V稳压电源，一方面为传感器模块提供5V电压，一方面通过DC-DC变换器产生3.3V电压为第一CC2530模块供电，由于传感器模块的电压信号为5V，而第一CC2530模块能处理的电压信号为3.3V，所以采集到的数据信号应首先通过信号调理电路进行处理，最终由第一CC2530模块的A/D转换器将模拟量转化为数字量，再由RF射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于无线传感网的规模养禽环境自动控制系统，其特征在于，包括多个终端节点模块、多个路由节点模块、协调器节点模块以及外部执行设备，每个终端节点模块包括采集家禽舍内环境数据的传感器模块，协调器节点模块包括数据处理单元，外部执行设备与所述数据处理单元连接，多个终端节点模块与对应的路由节点模块通过ZigBee无线传感网络连接，多个路由节点模块与协调器节点模块通过ZigBee无线传感网络连接，所述传感器模块采集到的环境数据传输至所述路由节点模块，再由路由节点模块将所述数据发送至所述协调器节点模块，进而控制外部执行设备工作。

【技术特征摘要】
1.基于无线传感网的规模养禽环境自动控制系统，其特征在于，包括多个终端节点模块、多个路由节点模块、协调器节点模块以及外部执行设备，每个终端节点模块包括采集家禽舍内环境数据的传感器模块，协调器节点模块包括数据处理单元，外部执行设备与所述数据处理单元连接，多个终端节点模块与对应的路由节点模块通过ZigBee无线传感网络连接，多个路由节点模块与协调器节点模块通过ZigBee无线传感网络连接，所述传感器模块采集到的环境数据传输至所述路由节点模块，再由路由节点模块将所述数据发送至所述协调器节点模块，进而控制外部执行设备工作。2.根据权利要求1所述的基于无线传感网的规模养禽环境自动控制系统，其特征在于，每个终端节点模块还包括信号调理电路、第一电源管理模块、第一CC2530模块和与第一CC2530模块连接的天线，第一电源管理模块与传感器模块连接，第一电源管理模块还通过DC-CD变换器与第一CC2530模块连接，传感器模块与信号调理电路的输入端连接，信号调理电路的输出端与第一CC2530模块连接，终端节点模块通过天线经过Zigbee无线传感网络将第一CC2530模块输出的数据无线传输给路由节点模块。3.根据权利要求1所述的基于无线传感网的规模养禽环境自动控制系统，其特征在于，所述传感器模块包括温湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器或氨气传感器中的至少一个。4.根据权利要求1所述的基于无线传感网的规模养禽环境自动控制系统，其特征在于，每个路由节点模块包括第二电源管理模块、第二CC2530模块和分别与第二CC2530模...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜景林，李波，张旭，陶晔，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32