CN203799254U - 一种养殖棚无线传感器网络节点控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种养殖棚无线传感器网络节点控制装置，属于电子技术领域。它解决了现有技术智能化程度不高，效率低下的问题。本养殖棚无线传感器网络节点控制装置包括上位机、主控模块以及若干传感器节点模块；传感器节点模块包括传感器组及副控制器，副控制器连接机电设备继电器模块以及无线收发模块一，主控模块包括无线通信模块、主控制器以及无线收发模块二，副控制器通过无线收发模块一以及无线收发模块二与主控制器建立无线网络通信，主控模块与上位机连接。本养殖棚无线传感器网络节点控制装置能够保证养殖棚内环境适宜养殖对象生长，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。

Description

一种养殖棚无线传感器网络节点控制装置

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，涉及一种养殖棚无线传感器网络节点控制装置。

背景技术

传统农业的模式已远不能适应农业可持续发展的需要，产品质量问题，资源严重不足且普遍浪费，环境污染，产品种类需求多样化等诸多问题使农业的发展陷入恶性循环，而精准农业为现代农业的发展提供了一条光明之路，精确农业与传统农业相比最大的特点是以高新技术和科学管理换取对资源的最大节约。它是一项综合性很强的系统工程，是农业实现低耗、高效、优质、环保的根本途径，是世界农业发展的新趋势。目前，世界上许多发达国家拥有着高度发达的养殖业。这些发达国家的养殖业，均有着高技术、低人工，高产能，低消耗等特点。这其中，高技术的科技力量已经成为现代化养殖场一个关键性的指标。随着科技的不断进步，尤其是以Zibgee无线技术为主的物联网系统，使得养殖业的技术体系取得了革命性的突破。

中国专利文献公开了申请号为201310467142.4的发明专利：一种智能农业集成信息系统环境控制器。该控制器包括嵌入式主控制板和ZigBee网络节点，所述ZigBee网络节点连接环境信息采集传感器和种养殖场机电设备控制电路，所述嵌入式主控制板包括控制器模块、无线通信模块、输入输出模块和ZigBee模块；所述环境信息采集传感器，用于采集汇总养殖场的环境信息，并通过所述ZigBee网络节点将采集的环境信息传输到所属控制器模块中；所述输入输出模块与所述控制器模块连接；所述主控制器与所述无线通信模块连接。虽然该环节控制器解决了对种养殖棚环境的检测和控制，但是由于农业应用时由于节点众多，如果一个节点出现问题时，难以及时发现，这样将会造成种养殖棚内的环境无法监控，可能导致种养对象由于生长环境不适二减产或者死亡，造成经济损失，因此上述方案存在当节点出现问题是难以及时发现，故障排查效率低的问题。

发明内容

本实用新型针对现有的技术存在上述问题，提出一种全自动智能化监控、高效优质的养殖棚无线传感器网络节点控制装置。

本实用新型通过下列技术方案来实现：一种养殖棚无线传感器网络节点控制装置，其特征在于，包括上位机、主控模块以及若干传感器节点模块；所述传感器节点模块包括用于采集环境参数的传感器组及用于接收环境参数的副控制器，所述副控制器连接机电设备继电器模块以及无线收发模块一，所述主控模块包括无线通信模块、主控制器以及无线收发模块二，所述副控制器通过无线收发模块一以及所述无线收发模块二与主控制器建立无线网络通信，所述主控模块与所述上位机连接，所述副控制器采用STM8芯片，所述STM8芯片还连接有报警电路、数码管显示电路以及节点编号设置电路。

本养殖棚无线传感器网络节点控制装置通过传感器组采集传感器节点模块附近的环境参数，通过副控模块上传给主控制器，并由主控制器根据设定的标准对机电设备进行自动控制，同时上传环境情况至上位机，实现实时监测、自动控制养殖棚环境的功能，保证养殖对象有一个良好、适宜的生长环境，此外，通过在传感器节点模块上设置报警电路能够及时了解传感器节点模块与主控模块直接连接是否故障，通过节点编号设置电路能够对每个传感器节点模块进行编号设置，并由数码管显示电路显示，从而使监控更加具有目的性，避免盲目控制，节省故障查找的时间。

在上述的养殖棚无线传感器网络节点控制装置中，所述机电设备继电器模块包括灯光开关控制继电器、天窗开关控制继电器、供水开关继电器以及风机开关继电器。通过对灯光、天窗、供水、风机等机电设备的控制，能够将养殖棚内的环境调整到最适宜养殖对象生长的环境。

在上述的养殖棚无线传感器网络节点控制装置中，所述传感器组包括二氧化碳传感器、氨气传感器、温度传感器、湿度传感器和/或光照传感器。通过对二氧化碳、氨气、温度、湿度以及灯光的检测，能够得到养殖棚内较为全面的环境参数，方便对养殖棚内环境的调控。

在上述的养殖棚无线传感器网络节点控制装置中，所述无线通信模块为GPRS模块或者3G模块。通过GPRS模块或者3G模块可以将养殖棚内的环境参数发送到用户手机等移动终端上，实现手机等移动终端的远程简单监控。

在上述的养殖棚无线传感器网络节点控制装置中，所述主控制器采用STM32芯片。STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核，集成复位电路、低电压检测、调压器、精确的RC振荡器等电路，可重新优化功能、存储器、性能和引脚数量，以最小的硬件变化来满足个性化的应用需求。

在上述的养殖棚无线传感器网络节点控制装置中，所述STM8芯片还连接有数码管显示电路以及节点编号设置电路。数码管显示电路用于显示当前传感器节点模块的编号，所述节点编号设置电路用于设置当前传感器节点模块的编号，方便监控。

在上述的养殖棚无线传感器网络节点控制装置中，所述无线收发模块一和无线收发模块二均为由NRF24L01芯片构成的无线收发器。NRF24L01是由NORDIC生产的工作在2.4GHz-2.5GHz的ISM频段的单片无线收发器芯片，包括：频率发生器、增强型“SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和解调器，电流消耗极低。

与现有技术相比，本养殖棚无线传感器网络节点控制装置具有以下优点：能够方便用户在任意终端进行访问、检测以及设置养殖棚内的环境参数，并可以随时控制各个节点相应的副控制器，进而通过副控制器控制机电设备，保证养殖棚内环境适宜养殖对象生长，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的传感器节点模块的框图。

图3是本实用新型的传感器节点模块的电路图。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1所示，本养殖棚无线传感器网络节点控制装置包括上位机、主控模块以及若干传感器节点模块。上位机通常为PC机，完成整个装置的调度以及总控制，其具备有完善的输入输出装置，即键盘和显示屏，用于实现养殖棚的输入控制和输出显示，同时可以实时显示养殖棚环境状态。

传感器节点模块包括用于采集环境参数的传感器组及用于接收环境参数的副控制器，副控制器还连接机电设备继电器模块以及无线收发模块一。副控制器采用STM8芯片，该ST的8位微控制器平台基于高性能8位内核，配有先进的成套外设，该平台采用ST的130nm嵌入式非易性存储器专有技术，STM8通过增强型堆栈指针运算、先进的寻址模式和新指令实现快速、安全的开发，适合大部分系统实时性要求。

主控模块包括无线通信模块、主控制器以及无线收发模块二。无线通信模块为GPRS模块，GPRS模块通过SMS协议可实现短信息收发，接收外部手持终端(例如手机)命令信息实现远程无线监控，或者上报养殖棚现场采集到的环境参数到手持终端，此外根据需要还可以选择3G模块；主控制器采用STM32芯片，该芯片采用ARM公司的高性能Cortex-M3内核(1.25DMips/MHz)，具有一流的外设：1μs的双12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI，18MHz的I/O翻转速度；低功耗：在72MHz时消耗36mA(所有外设处于工作状态)，待机时下降到2μA；最大的集成度：复位电路、低电压检测、调压器、精确的RC振荡器等电路。

无线收发模块一以及无线收发模块二均为由NRF24L01芯片构成的无线收发器。其输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置。几乎可以连接到各种单片机芯片，并完成无线数据传输工作。

副控制器通过无线收发模块一以及无线收发模块二与主控制器建立无线网络通信，主控制器与PC机连接。

如图2所示，传感器节点模块包括副控制器，以及均与副控制器连接的机电设备继电器模块、无线收发模块二和传感器组。具体来说，机电设备继电器模块包括灯光开关控制继电器、天窗开关控制继电器、供水开关继电器以及风机开关继电器。通过将上述各个继电器的开关触点与电器或者插座连接，可以控制电动机(用于控制天窗开口大小)、水泵、阀门、风机等各种常见的机电设备。传感器组包括二氧化碳传感器、氨气传感器、温度传感器、湿度传感器和/或光照传感器。

如图3所示，传感器节点模块由STM8芯片及其外围电路构成，其外围电路包括：程序下载端口P1，其用于下载执行程序供STM8芯片运行；无线模块接口P2，其用于连接无线收发模块一，即NRF24L01芯片；电源接口P3及电源电路，该电源电路还包括电源指示电路以及运行指示电路；用于连接光照传感器的传感器接口P4、用于连接二氧化碳传感器的传感器接口P5、以及可根据实际需要连接氨气传感器、温度传感器和湿度传感器中的任何一种传感器的传感器接口P6；节点编号设置电路，该电路域STM8芯片的27、28两引脚连接，其中S1按钮用于调节节点编号，S2按钮用于确认编号；节点显示电路，由数码管Disl电路构成，数码管Disl的引脚10、引脚9、引脚8、引脚4、引脚2、引脚3、引脚7分别对应连接STM8芯片的引脚32、引脚31、引脚30、引脚29、引脚9、引脚10、引脚2；报警电路，由蜂鸣器LS1构成，当STM8芯片在与主控制器STM32之间无线通信出现故障时鸣响报警。

本实用新型的养殖棚无线传感器网络节点控制装置实现对其它机电设备的远程无线监控和现场无线监控、监视或者管理的功能，使用简单方便，提高了操作使用效率，实用性强。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种养殖棚无线传感器网络节点控制装置，其特征在于，包括上位机、主控模块以及若干传感器节点模块；所述传感器节点模块包括用于采集环境参数的传感器组及用于接收环境参数的副控制器，所述副控制器连接机电设备继电器模块以及无线收发模块一，所述主控模块包括无线通信模块、主控制器以及无线收发模块二，所述副控制器通过无线收发模块一以及所述无线收发模块二与主控制器建立无线网络通信，所述主控模块与所述上位机连接，所述副控制器采用STM8芯片，所述STM8芯片还连接有报警电路、数码管显示电路以及节点编号设置电路。

2.根据权利要求1所述的养殖棚无线传感器网络节点控制装置，其特征在于，所述机电设备继电器模块包括灯光开关控制继电器、天窗开关控制继电器、供水开关继电器以及风机开关继电器。

3.根据权利要求2所述的养殖棚无线传感器网络节点控制装置，其特征在于，所述传感器组包括二氧化碳传感器、氨气传感器、温度传感器、湿度传感器以及光照传感器。

4.根据权利要求1或2或3所述的养殖棚无线传感器网络节点控制装置，其特征在于，所述无线通信模块为GPRS模块或者3G模块。

5.根据权利要求1或2或3所述的养殖棚无线传感器网络节点控制装置，其特征在于，所述主控制器采用STM32芯片。

6.根据权利要求1或2或3所述的养殖棚无线传感器网络节点控制装置，其特征在于，所述无线收发模块一和无线收发模块二均为由NRF24L01芯片构成的无线收发器。