CN204559894U - 一种基于433m无线数传通信的农业物联传感网络设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于433M无线数传通信的农业物联传感网络设备，包括传感器节点模块和网关节点模块；所述传感器节点模块包括农业数据传感器、传感器节点数据处理单元和传感器节点处433M无线收发模块，农业数据传感器和传感器节点处433M无线收发模块都连接到传感器节点数据处理单元；所述网关节点模块包括网关数据处理单元、网关节点处433M无线收发模块和GPRS模块，所述网关节点处433M无线收发模块和GPRS模块都连接到网关数据处理单元。本实用新型采用433M数传通信技术，具有功耗低、信号穿透性和绕射能力强、成本低的特点，具有广泛的应用空间和巨大的经济效益。

Description

一种基于433M无线数传通信的农业物联传感网络设备

技术领域

本实用新型涉及农业物联网技术领域，具体为一种基于433M无线数传通信的农业物联传感网络设备。

背景技术

近些年来，随着国家对三农领域的投入加大，越来越多的新技术应用于农业，物联网技术应用于智慧农业的建设，就是典型代表。目前，设施农业中，已经有涌现出一大批成熟的农业物联技术方案，其特点是使用基于工作在2.4Ghz频段的蓝牙、ZigBee、WiFi等传感网络技术。但是在野外，农业物联技术还没有一个很好的解决方案。与设施农业不同的是，野外的农业生产具有以下几方面的特点：

第一、缺少电源，因此野外设备需要电池或太阳能供电，这就要求设备功耗尽可能低。2.4Ghz短距离通信技术发射功耗高、且协调器、路由节点均需要长时间开机，导致其总体功耗过大，不能满足野外农业传感设备低功耗的需求。

第二、野外地形条件复杂(如山地、丛林等)，工作在2.4Ghz频段的短距离通信技术信号穿透力和绕射能力差，因此在传输距离上表现不佳。

第三、为了解决2.4GHz信号在野外穿透力和绕射能力差的问题，有人提出在传感网络每一个节点上加装GPRS的方案。该方案确实能解决前述问题，但是其弊端在于功耗和成本过高。

而433M数传通信具有以下特点：

第一、基于433M数传通信技术的节点设备发射功耗低于基于2.4G通信技术和GPRS的节点设备，而且在本网络中还可实现传感节点定时休眠/唤醒，进一步降低功耗，能很好的解决野外农业传感设备的功耗问题。

第二、在野外，433M信号的穿透性和绕射能力更好，相同发射功率条件下，传输距离是2.4Ghz信号的3～6倍(具体数据不同厂家产品各不相同)。

第三、成本更低。433M通信模块市场均价几元左右，ZigBee和GPRS通信模块的市场均价都在百元左右。在农业物联应用中，数据采集不能以点带面，因此需要的传感节点数量庞大，故而传感节点的成本是其主要成本产生点，降低传感节点成本，能够大幅降低农业物联设备的成本。我国设施农业所占的比例小，平原与山地的面积比为三比八，且农业是一项投入大见效慢的事业，成本管控意义重大。

第四、其缺点是通信速率要低于2.4G和GPRS传感网络，不适合应用于实时性要求严格的场合，但是大部分农业应用对几十秒到一两分钟的通信延迟是可以接受的。

实用新型内容

针对上述问题本实用新型的目的在于提供一种适用于野外农业、低成本、低功耗的基于433M无线数传通信的农业物联传感网络设备。技术方案如下：

一种基于433M无线数传通信的农业物联传感网络设备，包括传感器节点模块和网关节点模块；所述传感器节点模块包括农业数据传感器、传感器节点数据处理单元和传感器节点处433M无线收发模块，农业数据传感器和传感器节点处433M无线收发模块都连接到传感器节点数据处理单元；所述网关节点模块包括网关数据处理单元、网关节点处433M无线收发模块和GPRS模块，所述网关节点处433M无线收发模块和GPRS模块都连接到网关数据处理单元。

进一步的，所述农业数据传感器包括温湿度传感器、PH值传感器、光合有效传感器和总辐射传感器。

更进一步的，所述传感器节点模块还包括与传感器节点数据处理单元连接的喷灌电磁阀接口。

更进一步的，所述网关节点模块还包括与网关数据处理单元连接的Internet接入模块。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用433M数传通信技术，具有功耗低、信号穿透性和绕射能力强、成本低的特点，具有广泛的应用空间和巨大的经济效益。

附图说明

图1为本实用新型的传感器节点模块结构示意图。

图2为本实用新型的网关节点模块结构示意图。

图3传感网络拓扑图。

图4增加了路由节点的传感网络拓扑图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明：如图1和图2所示，一种基于433M无线数传通信的农业物联传感网络设备，包括传感器节点模块和网关节点模块；所述传感器节点模块包括农业数据传感器、传感器节点数据处理单元和传感器节点处433M无线收发模块，农业数据传感器和传感器节点处433M无线收发模块都连接到传感器节点数据处理单元；所述网关节点模块包括网关数据处理单元、网关节点处433M无线收发模块和GPRS模块，所述网关节点处433M无线收发模块和GPRS模块都连接到网关数据处理单元。网关节点模块还包括与网关数据处理单元连接的Internet接入模块。

传感器节点分终端节点和路由节点两种。需要说明的是，路由节点和终端节点电路相同，只需要将传感器节点地址配成不同的类型地址即可现实节点身份和功能的区分。其中，农业数据传感器包括温湿度传感器、PH值传感器、光合有效传感器和总辐射传感器。传感器节点模块主要功能：按照网关节点传输的命令，各农业数据传感器采集温湿度、pH值、光合有效、总辐射等农业相关参数，传感器节点数据处理单元接收采集到的农业数据，再传送给网关节点模块。传感器节点模块通过传感器节点处433M无线收发模块与网关关节点模块的网关节点处433M无线收发模块双向通信。所述传感器节点模块还包括与传感器节点数据处理单元连接的喷灌电磁阀接口，可实现喷灌等农事作业。

网关节点模块是传感器网络与外界网络通信的桥梁，具体是将传感器网络和英特网、移动互联网连接起来，负责农业物联应用中上层命令的传递和下层数据的上传。网关数据处理单元通过网关节点处433M无线收发模块接收传感器节点模块传输的农业数据后，再经GPRS模块或Internet接入模块将数据传送到移动网络或Internet。

在智慧农业物联网中，传感器网络是各种农业生产相关参数以及喷灌作业的采集者和执行者。基于433M农业传感器网络，模拟ZigBee组网方式，但是采用静态路由算法，其各个节点和通信网关均使用433M通信技术。如图3所示的传感网络的拓扑结构，各个终端节点直接与网关节点通信，将采集到的数据通过网关节点传送到Internet或者移动网络，也可以使用Internet和移动网络的终端：PC和智能手机，通过网关节点向各传感器节点下达反控指令。由于433M数传通信是一种半双工窄带通信技术，因此如ZigBee、Ant那样划分许多信道分别用于与不同终端节点通信是不能实现的。因此，这里采用查表的方式让网关节点循环与各个终端节点通信，节点查询表如表1所示。

表1节点查询表

图3的方案适合半径3KM左右复杂地形应用。如果农地面积更大，可采取如图4所示的传感网络拓扑结构。图4增加了路由节点，整个传感网络覆盖的区域更加大。由于433M数传通信技术具有“接力通信”的功能，因此可利用此功能设计一种简单路由节点。从433M的通信带宽和方便终端节点上行传输数据的角度考虑，为了简单可靠，降低路由节点处理路由数据的消耗，每一个网段只有一个路由节点，每个路由节点只有一个父路由节点/子路由节点。路由节点是通过路由映射表实现路由功能，路由映射表如表2所示。该路由映射表也是静态写入路由节点的，相对标准互联网路由表，该路由表只有目的节点地址、子网掩码和默认路由三个字段，主要目的是实现目的网络与默认路由(即下一跳路由)之间的映射。

表2路由映射表

Claims (4)

1.一种基于433M无线数传通信的农业物联传感网络设备，其特征在于，包括传感器节点模块和网关节点模块；所述传感器节点模块包括农业数据传感器、传感器节点数据处理单元和传感器节点处433M无线收发模块，农业数据传感器和传感器节点处433M无线收发模块都连接到传感器节点数据处理单元；所述网关节点模块包括网关数据处理单元、网关节点处433M无线收发模块和GPRS模块，所述网关节点处433M无线收发模块和GPRS模块都连接到网关数据处理单元。

2.根据权利要求1所述的基于433M无线数传通信的农业物联传感网络设备，其特征在于，所述农业数据传感器包括温湿度传感器、PH值传感器、光合有效传感器和总辐射传感器。

3.根据权利要求1所述的基于433M无线数传通信的农业物联传感网络设备，其特征在于，所述传感器节点模块还包括与传感器节点数据处理单元连接的喷灌电磁阀接口。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于433M无线数传通信的农业物联传感网络设备，其特征在于，所述网关节点模块还包括与网关数据处理单元连接的Internet接入模块。