CN203788473U - 一种用于土壤监测的无线传感网络系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于无线通信技术、传感器与嵌入式技术技术领域，尤其涉及一种用于土壤监测的无线传感网络系统。一种用于土壤监测的无线传感网络系统，包括：电源模块、中央微处理器、单线接口ID芯片、外部传感器接口、无线传感器及电可擦可编程只读存储器及无线射频收发模块；电源模块供电连接中央微处理器、电可擦可编程只读存储器以及无线射频收发模块，电可擦可编程只读存储器和中央微处理器连接；无线射频收发模块和中央微处理器连接；单线接口ID芯片连接并传递信息给中央微处理器；外部传感器接口和中央微处理器连接；外部传感器接口和无线传感器连接。本实用新型的有益效果是：实时性好，监测范围广，低复杂度低功耗。
Description
技术领域
本实用新型属于无线通信技术、传感器与嵌入式技术技术领域，尤其涉及一种用于土壤监测的无线传感网络系统。
背景技术
随着社会工业化水平的不断发展，人们对各种控制系统自动化程度以及环境适应性的要求越来越高，需要获取的信息量也越来越多。显然，传统的传感器已经不能满足这些要求，在这种情况下，具有感知、计算和通信能力的微型传感器开始在世界范围内出现。传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术等多个领域的关键技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的信息。传感器网络可以使人们在任何时间、地点和任何环境条件下获取大量详实而可靠的信息，因此可以被广泛地应用于环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业等领域。
无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。传感器技术和无线通信技术结合而成的无线传感器网络使得其应用更加方便、高效，并具有功耗较低、性价比高、可自由组网等特点。无线传感器网络是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的一种无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。无线传感器的组成模块通常封装在一个外壳内，在工作时它将由电池等供电装置提供电源输入，由随机分布的集成有传感器模块、中央微处理器模块和无线通信收发模块的微型节点，通过自组织的方式构成无线传感网络。它可以采集相应设备的数字信号，之后通过无线传感器网络传送到监测中心的无线网关，直接送入计算机，从而对信号进行分析和处理。监控中心也可以通过网关把参数设置等信息无线传输给节点。数据采集处理模块把传感器输出的信号经过放大、滤波等处理后，送到模数转换器，之后模数转换器将信号转变为数字信号，然后将数字信号送到主处理器进行数字信号处理，计算出传感器的有效值、位移值等。无线传感器网络的节点主要包括传感器模块、中央微处理器模块和无线收发模块。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：（1）农田土壤信息主要依靠人工获取，该方式不但需要耗费大量的人力,而且数据的获取量有限,实时性也很差。（2）基于GPRS的监测方式节点布置灵活,地域局限性较小，但是其能耗较大，若设备长时间持续工作,电源供给很难解决。
本实用新型的目的是:提供一种可以通过网络实时监测土壤信息，并且节点布置灵活，电源供给方便简单的种用于土壤监测的无线传感网络系统。本实用新型是通过如下技术方案实现的：
一种用于土壤监测的无线传感网络系统，包括：电源模块、中央微处理器、单线接口ID芯片、外部传感器接口、无线传感器及电可擦可编程只读存储器，其特征在于，还包括无线射频收发模块；所述的电源模块供电连接所述的中央微处理器、所述的电可擦可编程只读存储器以及所述的无线射频收发模块，所述的电可擦可编程只读存储器和所述的中央微处理器连接，双向传递信息；所述的无线射频收发模块和所述的中央微处理器连接，双向传递信息；所述的单线接口ID芯片连接并传递信息给所述的中央微处理器；所述的外部传感器接口和所述的中央微处理器连接，双向传递信息；所述的外部传感器接口和所述的无线传感器连接。
进一步地，还包括一个太阳能供电模块，所述的太阳能供电模块向所述的电源模块供电。
进一步地，所述的传感器数量大于等于1，分布于需要监测的地点。
进一步地，所述的中央微处理器为ARM S3C2410A微处理器。
进一步地，所述的无线射频收发模块为CC2530无线射频收发模块。
进一步地，所述的单线接口ID芯片为DS2401 。
进一步地，所述的电可擦可编程只读存储器型号为AT45DB041。
本实用新型的有益效果是：
（1）实时性好。本系统基于无线传感网络，克服了传统有线通信的众多缺点，使得传输方便、快速，安全可靠，消息能够实时传输，具备对土壤信息的实时监测能力。
（2） 监测范围广。由于系统充分运用了无线传感器的特点，通过在需要监测的范围安置众多的监测节点，可以有效的扩大监测范围，具有监测范围广的优点。
（3）低复杂度低功耗。本系统基于无线传感网络，省去了传统有线通信监测系统中复杂的布线工作，使得整体复杂度较低。且无线传感器的应用使得整体功耗较低。
附图说明
图1 无线传感网络节点原理图
图2 系统硬件体系结构。
具体实施方式
下面结合附图通过实施例来对本实用新型进行详细说明。
如图2所示，一种用于土壤监测的无线传感网络系统，包括：电源模块、ARM S3C2410A中央微处理器、DS2401单线接口ID芯片、外部传感器接口、无线传感器及AT45DB041电可擦可编程只读存储器，其特征在于，还包括无线射频收发模块；所述的电源模块供电连接所述的中央微处理器、所述的电可擦可编程只读存储器以及所述的CC2530无线射频收发模块，所述的电可擦可编程只读存储器和所述的中央微处理器连接，双向传递信息；所述的无线射频收发模块和所述的中央微处理器连接，双向传递信息；所述的单线接口ID芯片连接并传递信息给所述的中央微处理器；所述的外部传感器接口和所述的中央微处理器连接，双向传递信息；所述的外部传感器接口和所述的无线传感器连接。
优选地，还包括一个太阳能供电模块，所述的太阳能供电模块向所述的电源模块供电。
具体地，节点的硬件设计以ARM处理器为整个系统的主控制器，本系统采用32位S3C2410A微处理器，该处理器运算速度快，片内集成资源丰富。S3C2410A在片上集成了单独的16KB指令Cache和16KB数据Cache。S3C2410A的CPU内核采用的是16/32位ARM920T 内核，同时还采用了先进的微控制器总线体系结构。系统扩展串行EEPROM AT45DB041，DS2401是单线接口ID芯片，用来实现硬件ID标志。通过对节点模型的研究，这里的通信模块采用性能较强、功耗较低的SOC芯片CC2530。CC2530 是用于2.4GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 应用的一个真正的片上系统解决方案。它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8KB RAM 和许多其它强大的功能。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。它提供了高达256KB的闪存以支持更大的应用，具有很好的地址识别和数据包处理引擎，更好的匹配了RF前端，而且具有更低的功耗，其内部除微处理器模块外，还集成了射频发射模块，具有良好的抗干扰能力，且其发送频率可以根据应用场景的不同进行调整，通过调整发送频率可以有效的降低无线传感器中节点的功耗。电源部分采用太阳能供电，降低了系统的总体成本。硬件体系结构如图2所示。
整个系统的工作过程如下：
首先，系统以ARM9为核心，外接扩展模块，选定监测地点之后，根据需要在不同的监测地点放置传感器，用于监测地点数据的采集。
然后，在传感器进行数据采集之后，将数据发送至监测中心。
最后，对于接收到的数据和信号进行处理和相应的转换后，通过无线传感网络发送至网关节点，系统控制器作出响应，实现实时监测。
Claims (7)
1.一种用于土壤监测的无线传感网络系统，包括：电源模块、中央微处理器、单线接口ID芯片、外部传感器接口、无线传感器及电可擦可编程只读存储器，其特征在于，还包括无线射频收发模块；
所述的电源模块供电连接所述的中央微处理器、所述的电可擦可编程只读存储器以及所述的无线射频收发模块，所述的电可擦可编程只读存储器和所述的中央微处理器连接，双向传递信息；
所述的无线射频收发模块和所述的中央微处理器连接，双向传递信息；
所述的单线接口ID芯片连接并传递信息给所述的中央微处理器；
所述的外部传感器接口和所述的中央微处理器连接，双向传递信息；
所述的外部传感器接口和所述的无线传感器连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于土壤监测的无线传感网络系统，其特征在于，还包括一个太阳能供电模块，所述的太阳能供电模块向所述的电源模块供电。
3.根据权利要求1所述的一种用于土壤监测的无线传感网络系统，其特征在于，所述的传感器数量大于等于1，分布于需要监测的地点。
4.根据权利要求3所述的一种用于土壤监测的无线传感网络系统，其特征在于，所述的中央微处理器为ARM S3C2410A微处理器。
5.根据权利要求3所述的一种用于土壤监测的无线传感网络系统，其特征在于，所述的无线射频收发模块为CC2530无线射频收发模块。
6.根据权利要求3所述的一种用于土壤监测的无线传感网络系统，其特征在于，所述的单线接口ID芯片为DS2401 。
7.根据权利要求3所述的一种用于土壤监测的无线传感网络系统，其特征在于，所述的电可擦可编程只读存储器型号为AT45DB041。
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