CN204270483U - 一种集约化兔场无线传感器网络监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种集约化兔场无线传感器网络监测系统，包括：用于采集监测兔场内的空气温度、湿度和氨气浓度数据的传感器节点；用于转发网络数据包保证网络数据链路完整性的路由节点；用于将网络数据通过GPRS网络传输至监测中心服务器以及发送报警短信的网关节点；用于收集兔场内数据的监测中心服务器。本实用新型以兔场内氨气浓度、空气温湿度为监测目标，构建兔场环境传感器节点、路由节点与网关节点，构建了兔场环境监测无线传感网络，实现了兔场环境信息远程在线监测。

Description

一种集约化兔场无线传感器网络监测系统

技术领域

本实用新型涉及无线传感网络技术领域，尤其涉及一种集约化兔场无线传感器网络监测系统。

背景技术

兔场是养殖兔子的生活、成长的地点，兔场养殖环境的好坏在很大程度上直接影响着兔子产品质量和产量的高低。如冬天禽类需要保温，兔场内通风不畅，CO₂，NH₃，SO₂有害气体含量超标，空气中尘埃、飞沫、温度等环境指标超标，均对动物健康生长不利。

随着兔场养殖业规模化、集约化程度的不断提高，兔场养殖各类流行疾病不断爆发和传播，给兔子养殖带来了严重的打击，兔子养殖产品的质量安全日益突出，已经成为制约兔场养殖业健康发展的瓶颈。

现有的兔场环境监测采用人工监测方法，比如畜兔场内氨气浓度的测定，常采用负压空气机采集定量空气，然后将空气压入水中，用盐酸中和，依据盐酸消耗量推导空气中氨气浓度，该过程繁琐费力、误差大、时效性差，且监测范围有限，难以及时掌握兔场环境信息，因此需要构建一个无线兔场环境监测系统来加以解决。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，面对集约化家禽养殖兔场多、数据管理难等问题，采用无线传感器网络具有智能化程度高、信息时效强、覆盖区域广。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

本发明实施提供了一种集约化兔场无线传感器网络监测系统，包括：

用于采集监测兔场内的空气温度、湿度和氨气浓度数据的传感器节点；

用于转发网络数据包保证网络数据链路完整性的路由节点；

用于将网络数据通过GPRS网络传输至监测中心服务器以及发送报警短信的网关节点；

用于收集兔场内数据的监测中心服务器。

所述传感器节点包括传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源管理模块，电源管理模块为传感器模块、处理器模块、无线通信模块供给电源；传感器模块与处理器模块进行数据交互，处理器模块与无线通信模块进行数据交互。

所述网关节点由处理器模块、无线通信模块、串口模块、GPRS模块、SD存储模块和电源管理模块组成。

与现有技术相比，本实用新型支持的无线传感器网络具有智能化程度高、信息时效强、覆盖区域广、支持多路传感器数据同步采集、可扩展性好等特点，将其应用于兔场环境监测领域有着广阔的领域前景。以兔场内氨气浓度、空气温湿度为监测目标，构建兔场环境传感器节点、路由节点与网关节点，构建了兔场环境监测无线传感网络，实现了兔场环境信息远程在线监测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本实用新型实施例的集约化兔场无线传感器网络监测系统结构示意图；

图2是本实用新型实施例中的传感器节点结构示意图；

图3是本实用新型实施例中的网关节点的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

相应的，图1示出了本发明实施例中的集约化兔场无线传感器网络监测系统结构示意图，该无线传感器网络是由分布在监测区域的大量低成本的传感器节点以多跳的方式组成的无线自组织网络，监测数据通过网络链路传输至监测中心。该系统由传感器节点、路由节点、以及网关节点组成。传感器节点负责采集监测兔场内的空气文帝、湿度和氨气浓度数据；路由节点负责转发网络数据包，保证网络数据链路的完整性；网关节点负责将网络数据通过GPRS网络传输至监测中心服务器以及发送报警短信，节点间通过自组网形式组成无线传感器网络。

传感器节点是网络数据信息获取端，图2示出了本实用新型实施例中的传感器节点结构示意图，传感器节点由处理器模块、无线通信模块、电源管理模块和传感器模块组成，处理器模块主要负责设备控制、数据计算以及人物调度动工作。无线通信模块是节点间数据传输的桥梁，完成数据的接收与发送。传感器模块负责采集监测区域内观察者感兴趣的数据，如温度、湿度、光强度等。根据兔场内环境数据精度和变化范围要求，分别采用SHT22传感器和ME4-NH3氨气浓度传感器检测空气温度、湿度和氨气浓度指标。电源管理模块采用双电源系统供电，2节锂电池串联后经电压转换芯片LT1129-5降压至5V为传感器模块供电，另外1节锂电池为处理器模块、无线通信模块供电。节点利用继电器控制5V电源输出，当执行数据采集任务时导通继电器；节点进入休眠时则断开继电器，关闭5V电源输出。

传感器节点整个工作流程包括驱动程序、数据采集、发送和接收数据包等任务，到达定时时间后，节点采集本地数据并广播至网络。随后进入接收模块，当节点接收到一个数据包后，首先根据本地登记表判断是否进行转发，如需转发则在本地登记表内登记流水号后转发，反之不做处理继续等待接收。在接收到同步信息包时节点设置本地定时参数并将其转发，最后进入到休眠模式。

网关节点主要负责接收、汇总以及存储网络数据，并经由GPSR模块将数据接入至Internet网络传输至远程监测中心服务器，当监测到兔场内环境数据超标时，网关还可以通过GPRS网络向养殖用户发送预警短信。图3示出了本实用新型实施例中的网关节点的结构示意图，该网关节点由处理器模块、无线通信模块、串口模块、GPRS模块、SD存储模块和电源管理模块组成。GPRS模块负责网关与外部网络的数据交换和报警短信的发送。采用普通的SD卡作为数据存储介质，对网络数据进行备份，保证数据完整。网关节点采用两节锂电池串联经电压转换后分别为GPRS模块和其他模块进行供电，网关通过继电器控制GPRS模块5V电源的导通和断开，实现网关节点寿命的有效延长。

网关节点整合数据转发协议，异常报警，文件系统数据备份，时间同步协议等，实现传感器节点与网关节点的同步收发，数据转发与备份，以及数据异常时发送报警短信。系统启动后，网关节点首先向网络发送同步信息，使节点与网关同时进入休眠。达到预定时间网关节点唤醒后立刻进入接收状态，每接收到一个数据包后首先将数据缓存至SD卡中，知道接收完所有的数据。网络数据接收完毕后，网关节点将本轮网络数据通过GPRS模块接入至Internet网络并传输至远程数据管理平台，当兔场环境数据异常时网关节点通过GPRS网络发送中文报警短信。所有任务执行完毕后网关节点再次向网络发送同步信息休眠网络，等待下一轮网络唤醒。

综上，本实用新型利用无线传感网络技术构建了一个智能化的兔场环境监测系统，并将该技术实际应用于家禽养殖领域，为改善落后的传统养殖方式和兔场养殖环境监控手段提供了一种全新的技术解决途径。该系统可以实现对空气温度、湿度以及氨气浓度等多种兔场环境指标参数进行实时自动监测、远程无线传输以及手机短信报警等功能，从而提高了养殖场人员工作效率，降低养殖成本，有效地控制和保证家禽产品的质量安全。对促进和推动家禽养殖业向集约化、产业化、精细化，实现可支持发展具有重要的意义。

以上对本实用新型实施例所提供的集约化兔场无线传感器网络监测系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (3)

1.一种集约化兔场无线传感器网络监测系统，其特征在于，包括：

用于采集监测兔场内的空气温度、湿度和氨气浓度数据的传感器节点；

用于转发网络数据包保证网络数据链路完整性的路由节点；

用于将网络数据通过GPRS网络传输至监测中心服务器以及发送报警短信的网关节点；

用于收集兔场内数据的监测中心服务器。

2.如权利要求1所述的集约化兔场无线传感器网络监测系统，其特征在于，所述传感器节点包括传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源管理模块，电源管理模块为传感器模块、处理器模块、无线通信模块供给电源；传感器模块与处理器模块进行数据交互，处理器模块与无线通信模块进行数据交互。

3.如权利要求1所述的集约化兔场无线传感器网络监测系统，其特征在于，所述网关节点由处理器模块、无线通信模块、串口模块、GPRS模块、SD存储模块和电源管理模块组成。