果园生态环境无线传感器网络监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种果园生态环境无线传感器网络监测系统。由八个生态环境信息传感器节点、三个移动节点和汇聚节点组成。在果园将八个生态环境信息传感器节点分别固定于一定间隔的果树上，并将空气温湿度、光照传感器固定在相同的果树上，将土壤温度、水分传感器埋到土壤中。本发明专利技术将环境参数传感测量、无线传输、网络通讯等技术集成一体，有效地解决了果园生态环境信息的自动采集和传输问题。大气和土壤信息传感器节点均匀分布在果园待测区域内，分别监测所在位置的大气和土壤参数，并通过各自的无线通讯模块联成信息传输网络，在无线路由信号盲点处增设移动节点，维持通信路由的连通性和可靠性，并最终将数据传输到汇聚节点。

Wireless sensor network monitoring system for orchard ecological environment

The invention discloses a wireless sensor network monitoring system for orchard ecological environment. It consists of eight ecological environment information sensor nodes, three mobile nodes and sink nodes. In the orchard, eight ecological environment information of sensor nodes are respectively fixed on fruit trees in certain distance, and the air temperature and humidity, light sensor is fixed on the same fruit tree, soil temperature and moisture sensors are buried in the soil. The invention integrates the technology of environmental parameter sensing, wireless transmission, network communication and so on, so as to effectively solve the problem of automatic collection and transmission of ecological environment information. Air and soil information of sensor nodes are uniformly distributed in the orchard test area, the location of the atmospheric and soil parameters were monitored, and the wireless communication module respectively connected into information transmission network, the creation of mobile nodes in the wireless router signal blind spots, maintain communication by road connectivity and reliability, and transmit the data to a sink node.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种果园生态环境无线传感器网络监测系统。
技术介绍
果树生长信息的快速获取是实现果园管理信息化、变量作业的前提条件。 目前我国采用的果园信息人工测量方式，己经不适应农业电气化和自动化的发 展要求，迫切需要能自动获取果树生态环境的先进技术和自动化装备。本专利技术 将环境、土壤等生态信息传感测量、无线传输、网络路由通讯等技术集成一体， 有效地解决了果园生态环境信息的自动采集和传输问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种果园生态环境无线传感器网络监测系统，系统采 用低功耗微处理器，将生态环境信息传感和无线传输有机结合，采用太阳能蓄 电供电方式可实现野外长期监测任务。系统采用双冗余循环路由传输通信协议， 可靠保障通络通讯和数据安全。 本专利技术所采用的方案如下包括八个生态环境信息传感器节点、三个移动节点和汇聚节点；汇聚节点 与第一移动节点无线连接，第一移动节点分别与第一生态环境信息传感器节点 和第二生态环境信息传感器节点无线连接；第一生态环境信息传感器节点分别 与第三生态环境信息传感器节点和第四生态环境信息传感器节点无线连接；第 二生态环境信息传感器节点分别与第三生态环境信息传感器节点和第四生态环 境信息传感器节点无线连接；第三生态环境信息传感器节点分别与第二移动节 点和第三移动节点无线连接；第四生态环境信息传感器节点分别与第二移动节 点和第三移动节点无线连接；第二移动节点分别与第五生态环境信息传感器节 点和第六生态环境信息传感器节点无线连接；第三移动节点分别与第五生态环 境信息传感器节点和第六生态环境信息传感器节点无线连接；第五生态环境信 息传感器节点分别与第七生态环境信息传感器节点和第八生态环境信息传感器 节点无线连接；第六生态环境信息传感器节点分别与第七生态环境信息传感器 节点和第八生态环境信息传感器节点无线连接，以上每个节点均配置2.4GHz无 线传输模块PTR6000PA，均由太阳能蓄电供电。本系统工作原理如下生态环境信息传感器节点均匀分布在果园待测区域内，分别监测所在位置的大气参数和土壤参数，并通过各自的无线通讯模块联 接成信息传输网络，在无线信号盲点处增设移动节点，维持数据路由的连通性 和可靠性，并最终将数据传输到汇聚节点。选用的生态环境信息传感器包括大气温湿度传感器、光照传感器；土壤参数传感器包括土壤温度传感器、土壤水 分传感器。生态环境信息传感器节点和移动节点均内置GPS全球定位信号接入 模块，可输出节点所在位置的经纬度和海拔高度。 本专利技术与
技术介绍
相比，具有的有益效果是(1) 实现了果园生态环境信息获取的自动化。(2) 生态环境信息传感器节点和移动路由节点内置GPS定位模块，实现了果 园数据的地理标记。(3) 采用双冗余路由传输通信协议，有效提高网络通信的可靠性。 附图说明图1是本专利技术的果园生态环境无线传感器网络监测系统组成示意图。图2是本专利技术的节点结构框图。图3是本专利技术的节点电路图。图中1-8、生态环境信息传感器节点，S、汇聚节点，M0-M2、移动节点， 9、嵌入式处理器，10、大气温湿度传感器，11、光照传感器，12、 土壤温度传 感器，13、 土壤水分传感器，14、无线模块，15、 GPS模块，16、太阳能储能 电池。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。如附图1所示，本专利技术包括八个生态环境信息传感器节点1~8、三个移动节 点M0 M2和汇聚节点S;汇聚节点S与第一移动节点MO无线连接，第一移动 节点MO分别与第一生态环境信息传感器节点1和第二生态环境信息传感器节点 2无线连接；第一生态环境信息传感器节点1分别与第三生态环境信息传感器节 点3和第四生态环境信息传感器节点4无线连接；第二生态环境信息传感器节 点1分别与第三生态环境信息传感器节点3和第四生态环境信息传感器节点4 无线连接;第三生态环境信息传感器节点3分别与第二移动节点Ml和第三移动 节点M2无线连接；第四生态环境信息传感器节点4分别与第二移动节点Ml和 第三移动节点M2无线连接；第二移动节点Ml分别与第五生态环境信息传感器 节点5和第六生态环境信息传感器节点6无线连接;第三移动节点M2分别与第 五生态环境信息传感器节点5和第六生态环境信息传感器节点6无线连接；第五生态环境信息传感器节点5分别与第七生态环境信息传感器节点7和第八生 态环境信息传感器节点8无线连接；第六生态环境信息传感器节点6分别与第 七生态环境信息传感器节点7和第八生态环境信息传感器节点8无线连接，以 上每个节点均配置2.4GHz无线传输模块PTR6000PA，均由太阳能蓄电供电。如图2所示，所述的传感器节点包括嵌入式处理器9、空气温湿度传感器 10、光照传感器11、 土壤温度传感器12、 土壤水分传感器13、无线模块14、 GPS模块15和太阳能储能电池16;嵌入式处理器9分别与空气温湿度传感器 10、光照传感器ll、 土壤温度传感器12、 土壤水分传感器13、无线模块14和 GPS模块15联接，太阳能储能电池16分别与嵌入式处理器9、无线模块14和 GPS模块15联接。所述的嵌入式处理器9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IO型号为HW1。所述的光照传感器11规格为0.5V 硅光电池。所述的土壤温度传感器12型号为LS25。所述的土壤水分传感器13 型号为DW33。所述的无线传输模块14型号为PTR6000。所述的GPS模块15型号为Garman GPS25LP。所述的太阳能储能电池16规格为9V3W，经过转换电路可输出5V1W供给 传感器调理电路；3.3V1 W供给微处理器9、无线模块14和GPS模块15。本专利技术的工作原理如下如图1、 2、 3所示，在果园将生态环境信息传感器节点1~8 (以下简称传感 节点)分别固定于一定间隔的果树上，并将空气温湿度传感器10、光照传感器 11也固定在相同的果树上，将土壤温度传感器12和土壤水分传感器13埋到土 壤中即可。空气温湿度传感器10、光照传感器11、 土壤温度传感器12和土壤 水分传感器13经模拟量调理电路U2， U3后输出标准信号给嵌入式处理器Ul 的A/D转换接口P6。嵌入式处理器U1定时采集数据，并存储在内部RAM中， 同时通过X2接口从外接GPS模块读取全球经纬度定位数据，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U6发送给其它具有相同结构的控 制器。嵌入式处理器Ul也从无线模块6接收其它具有相同结构的控制器发来 的数据。控制器依靠太阳能储能电池经过V2稳压芯片供电。放在主控室中的计 算机作为汇聚节点，由嵌入式处理器9、无线传输模块14和太阳能储能电池16 组成移动节点M0 M2。移动节点M0放在汇聚节点和第一生态环境信息传感器节点i和第二生态环境信息传感器节点2之间，移动节点Ml放在第三生态环境 信息传感器节点3和第五生态环境信息传感器节点5之间，移动节点M2放在第 四生态环境信息传感器节点4和第六生态环境信息传感器节点6之间。 系统有两条无线通信路由链路，分别为图中实线和虚线组成。 正常情况下，由实线组成两路。 一路由传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种果园生态环境无线传感器网络监测系统，其特征在于：包括八个生态环境信息传感器节点（１～８）、三个移动节点（Ｍ０～Ｍ２）和汇聚节点（Ｓ）；汇聚节点（Ｓ）与第一移动节点（Ｍ０）无线连接，第一移动节点（Ｍ０）分别与第一生态环境信息传感器节点（１）和第二生态环境信息传感器节点（２）无线连接；第一生态环境信息传感器节点（１）分别与第三生态环境信息传感器节点（３）和第四生态环境信息传感器节点（４）无线连接；第二生态环境信息传感器节点（２）分别与第三生态环境信息传感器节点（３）和第四生态环境信息传感器节点（４）无线连接；第三生态环境信息传感器节点（３）分别与第二移动节点（Ｍ１）和第三移动节点（Ｍ２）无线连接；第四生态环境信息传感器节点（３）分别与第二移动节点（Ｍ１）和第三移动节点（Ｍ２）无线连接；第二移动节点（Ｍ１）分别与第五生态环境信息传感器节点（５）和第六生态环境信息传感器节点（６）无线连接；第三移动节点（Ｍ２）分别与第五生态环境信息传感器节点（５）和第六生态环境信息传感器节点（６）无线连接；第五生态环境信息传感器节点（５）分别与第七生态环境信息传感器节点（７）和第八生态环境信息传感器节点（８）无线连接；第六生态环境信息传感器节点（６）分别与第七生态环境信息传感器节点（７）和第八生态环境信息传感器节点（８）无线连接，以上每个节点均配置２．４ＧＨｚ无线传输模块ＰＴＲ６０００ＰＡ，均由太阳能蓄电供电。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海清，何勇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]