CN102164424A - 基于无线传感网的鸡场养殖监控系统 - Google Patents

Abstract

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。本发明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。本发明的设计，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。

Description

基于无线传感网的鸡场养殖监控系统

技术领域

本发明涉及畜牧养殖领域，尤指规模化鸡场养殖领域。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明通过以下技术方案实现发明目的：

本发明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。

发明的优点：

本发明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。本发明的设计，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发明包括两部分，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280μA，LPM4模式下仅需0.1μA。MSP430内部具有44KB的Flash存储器和10KB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CC2420， CC2420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CC2420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CC2420工作在从模式。CC2420的SPI接口由CSn、SI、SO和SCLK引脚组成，分别于MSP430的SPI接口的STE0、SIMO0，SOMI0，UCLK0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、GIO0、Interrupt、GIO1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SHT10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。SHT110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；SHT110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/O口。

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。

本发明的工作原理：本发明将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，养殖场工作人员无需亲自到养殖场内采集数据，只需要在后方监控室就可以实时观测养殖场内监控数据。养殖场工作人员也可以根据监测数据，发出控制命令，有效的提高了养殖场自动化程度。

Claims (4)

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。

2.根据权利要求1所述的基于无线传感网的鸡场养殖监控系统，其特征在于：所述的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。

3.根据权利要求1所述的基于无线传感网的鸡场养殖监控系统，其特征在于：所述的传感器模块与主控模块相连，传感器模块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，并将数据发送至控制模块。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于无线传感网的鸡场养殖监控系统，其特征在于：所述的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。

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