基于无线传感网的鸡场养殖监控系统技术方案

一种基于无线传感网的鸡场养殖监控系统，包括数个无线传感网节点、及统一的后方监控平台，所述的无线传感网节点散布在养殖场监控区域，包括主控模块、无线收发模块、传感器模块和电源模块，所述主控模块分别与电源模块、无线收发模块、传感器模块相连，统一协调其它各个模块工作。本实用新型专利技术采用无线传感网技术监测鸡场的温度、湿度、光照，对养殖场进行实时监控，并且能够对异常情况进行预警和处理。本实用新型专利技术的设计，一方面提高了养殖场的自动化程度，实现了无人看守情况下，养殖场数据的自动采集和监控，另一方面与传统有线方式相比，降低了布线成本、维护方便、可扩展性强，尤其在规模化养殖领域，更具有深远意义。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及畜牧养殖领域，尤指规模化鸡场养殖领域。
技术介绍
传统的鸡场养殖需要养殖场工作人员定时检查养殖场情况，例如养殖场内温度、 湿度、光照等。这需要耗费大量的人力，尤其在大型养殖场，进行规模化养殖时，需要投入大量的人力、物力和财力。随着养殖场自动化程度的提高，国内很多养殖场采用有线方式采集养殖场数据。虽然该方式节省了人力资源的投入，但布线成本高、维护不方便、可扩展性差。随着计算机、电子技术、机械设计等学科的迅猛发展，孕育出了一种新型的信息监控网络无线传感网。无线传感器网是一组由传感器Ad hoc (点对点)方式构成的无线自组网络。其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖地理区域并感知对象的信息，发布给观察者。
技术实现思路
本技术的目的是提供了一种基于无线传感网的鸡场养殖监控系统，通过散布在鸡场内的监控节点，实现了无人看守情况下，养殖场数据的采集和监控。本技术通过以下技术方案实现技术目的本技术包括无线传感网节点和后方监控平台。后方监控平台一方面接收来自无线传感网的数据，对监测数据进行分析和处理，另一方通过无线收发模块向无线传感网节点发送控制命令。无线传感网节点散布在养殖场监控区域，该节点主要包括主控模块、无线收发模块、传感器模块和电源模块。主控模块分别于电源模块、无线收发模块、传感器模块相连，统一协调其它各个模块工作。主控模块接收传感器模块采集的数据，并对数据进行分析和处理。主控模块将处理好的数据经无线收发模块发送到后方监控平台。无线收发模块与主控模块相连，一方面主控模块控制无线收发模块向后方监控平台发送数据，另一方面无线收发模块接收来自后方监控平台发送的控制命令，并交由控制模块进行处理。后方监控平台一方面接收来自无线传感网的数据，对监测数据进行分析和处理，另一方通过无线收发模块向无线传感网节点发送控制命令。传感器模块与主控模块相连，传感器模块主要包括温湿度传感器和光照传感器， 无线传感网节点通过传感器模块采集养殖场数据(包括养殖场温度、湿度、光照)，并将数据发送至控制模块。电源模块分别给主控模块、无线收发模块、传感器模块提供电源。技术的优点本技术采用无线传感网技术监测鸡场的温度、湿度、光照，对养殖场进行实时监控，并且能够对异常情况进行预警和处理。本技术的设计，一方面提高了养殖场的自动化程度，实现了无人看守情况下，养殖场数据的自动采集和监控。另一方面与传统有线方式相比，降低了布线成本、维护方便、可扩展性强，尤其在规模化养殖领域，更具有深远意义。附图说明图1基于无线传感网的鸡场养殖监控系统总体连接图图2无线传感网的鸡场养殖监控节点电路框图图3无线传感网节点的无线收发模块硬件连接图具体实施例本系统设计过程中采用低功耗设计本技术包括两部分，分别是无线传感网节点和后方监控平台。后方监控平台一方面接收来自无线传感网节点的数据，对监测数据进行分析和处理，另一方通过无线收发模块向无线传感网节点发送控制命令。无线传感网节点散布在养殖场监控区域，该节点主要包括主控模块、无线收发模块、传感器模块和电源模块。主控模块分别与无线收发模块、传感器模块和电源模块相连。主控模块接收传感器模块采集的数据，对数据进行分析和处理，并将处理后的数据通过无线收发模块发送到后方监控平台。主控模块采用MSP430芯片，该芯片具有功耗低、抗干扰性强的优点。它具有 5种编程的工作模式，其中活动模式下工作电流仅需280μΑ，LPM4模式下仅需0. ΙμΑ。MSP430 内部具有44ΚΒ的Flash存储器和IOKB的RAM，满足该系统的容量需求。另外，MSP430具有丰富的外设接口，便于用户扩张。无线收发模块采用zigbee芯片CCM20，CCM20无线射频芯片是chipcon公司开发的符合zigbee标准的2. 4GHZ射频芯片。它是一种近距离、低功耗、低成本的无线网络技术，主要用于近距离传输。ZigBee的工作频段分为3个，其中2.4GHZ频段上，分为16个信道，该频段为全球通用的工业、科学、医学频段，该频段为免付费、免申请的无线电频段。主控模块通过SPI接口与CCM20交换数据、发送命令，如图3所示其中主控模块MSP430工作在主模式，无线收发模块CCM20工作在从模式。CCM20的SPI接口由CSn、Si、SO和SCLK 引脚组成，分别于MSP430的SPI接口的STEO, SIMOO, SOMIO, UCLKO连接。无线收发模块 CC2420 的 SFD、FIFO、FIFOP、和 CCA 4 个引脚，分别于主控模块 Timer Capture、GIOO、 Interrupt, GIOl管脚连接，主控模块可以通过这四个引脚查询数据发送状态。传感器模块主要包括温湿度传感器和光照传感器。其中温湿度传感器用于检测养殖场内温湿度环境；光照传感器用于检测养殖场内光照强度。温湿度传感器选用SHTlO 单芯片传感器，该芯片具有一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙式测温元件，并与一个 14位的A/D转换器和串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接。SHTllO的SCK管脚与主控模块MSP430的I/O 口 P21管脚连接，用于主控模块与传感器模块之间通讯同步；SHTllO 的DATA管脚与主控模块MSP430的I/O 口 P20管脚连接，用于数据读取。光照传感器选用 PGM5526光敏电阻，当养殖场内环境发生变化，就会引起光敏电阻阻值变化。通过连接的分压电阻进行分压，电压阻值也会发生变化。将电压引线传送给主控模块MSP430A/D转换I/ 0 □。鸡场养殖监控系统的无线传感网节点电源模块采用2节干电池统一供电。无线传感器网节点中耗电量最大的就是无线收发模块2，本文设计中采用低功耗设计模式。以温度为例，在短时间内一般不会发生突变。一般情况下，无线通信模块2进入休眠状态，若当前数据与历史数据相比，变化大于0. 1摄氏度，唤醒无线通信模块2，向后方监控平台发送消息。为了保证数据准确性，设置定时器，主控模块每半小时唤醒无线通信模块2发送数据一次。这样设计可以大大降低电源的损耗。一般可以工作到6个月以上。监控平台安装在后方监控室，硬件设备为一台高性能PC机，安装有监控软件。后方监控平台接收来自养殖场内无线传感网节点发送的数据，并将数据进行分析和处理，并且能以图形化界面方式显示给用户，。鸡场养殖人员无需亲自去看养殖场情况，通过后方监控平台实现鸡场无人监控。工作原理本技术将Zigbee无线传感网应用到鸡场养殖领域，设计了一种新型的鸡场养殖监控系统。该系统主要包括无线传感网节点和后台监控平台。无线传感网节点主控模块采用MSP430芯片，Linux作为操作系统，CC2420作为无线收发芯片。该节点通过传感器模块采集数据，主控模块对数据进行处理和分析。无线传感网通过无线收发模块向后台监控平台发送数据。并且可以通过无线收发模块接收来自监控平台的控制命令，该系统通过散布在鸡场内的监控节点，实现了无人看守情况下，养殖场数据的采集和监控。工作过程养殖场工作人员将无线传感网节点散布在需要监控的区域，该监控节点的传感器模块采集养殖场数据，主控模块对采集的数据进行分析和处理，无线收发模块将主控模块处理好的数据发送到后方监控平台，养殖场工作人员无本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于无线传感网的鸡场养殖监控系统，其特征在于：包括根据需要设置的数个无线传感网节点、及统一的后方监控平台，所述的无线传感网节点散布在养殖场监控区域，无线传感网节点包括主控模块、无线收发模块、传感器模块和电源模块，所述主控模块分别与电源模块、无线收发模块、传感器模块相连，统一协调其它各个模块工作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高超，杨乐，胡凯，陈蓓玉，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：实用新型
国别省市：84