專利名稱：基于無線傳感網的雞場養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及畜牧養(yǎng)殖領域，尤指規(guī)?；u場養(yǎng)殖領域。
背景技術：
傳統(tǒng)的雞場養(yǎng)殖需要養(yǎng)殖場工作人員定時檢查養(yǎng)殖場情況，例如養(yǎng)殖場內溫度、 濕度、光照等。這需要耗費大量的人力，尤其在大型養(yǎng)殖場，進行規(guī)模化養(yǎng)殖時，需要投入大量的人力、物力和財力。隨著養(yǎng)殖場自動化程度的提高，國內很多養(yǎng)殖場采用有線方式采集養(yǎng)殖場數據。雖然該方式節(jié)省了人力資源的投入，但布線成本高、維護不方便、可擴展性差。隨著計算機、電子技術、機械設計等學科的迅猛發(fā)展，孕育出了一種新型的信息監(jiān)控網絡無線傳感網。無線傳感器網是一組由傳感器Ad hoc (點對點)方式構成的無線自組網絡。其目的是協(xié)作的感知、采集和處理網絡覆蓋地理區(qū)域并感知對象的信息，發(fā)布給觀察者。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供了一種基于無線傳感網的雞場養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)，通過散布在雞場內的監(jiān)控節(jié)點，實現(xiàn)了無人看守情況下，養(yǎng)殖場數據的采集和監(jiān)控。本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)發(fā)明目的
本發(fā)明包括無線傳感網節(jié)點和后方監(jiān)控平臺，后方監(jiān)控平臺一方面接收來自無線傳感網的數據，對監(jiān)測數據進行分析和處理，另一方通過無線收發(fā)模塊向無線傳感網節(jié)點發(fā)送控制命令，無線傳感網節(jié)點散布在養(yǎng)殖場監(jiān)控區(qū)域，該節(jié)點主要包括主控模塊、無線收發(fā)模塊、傳感器模塊和電源模塊。主控模塊分別于電源模塊、無線收發(fā)模塊、傳感器模塊相連，統(tǒng)一協(xié)調其它各個模塊工作。主控模塊接收傳感器模塊采集的數據，并對數據進行分析和處理。主控模塊將處理好的數據經無線收發(fā)模塊發(fā)送到后方監(jiān)控平臺。無線收發(fā)模塊與主控模塊相連，一方面主控模塊控制無線收發(fā)模塊向后方監(jiān)控平臺發(fā)送數據，另一方面無線收發(fā)模塊接收來自后方監(jiān)控平臺發(fā)送的控制命令，并交由控制模塊進行處理，后方監(jiān)控平臺一方面接收來自無線傳感網的數據，對監(jiān)測數據進行分析和處理，另一方通過無線收發(fā)模塊向無線傳感網節(jié)點發(fā)送控制命令。傳感器模塊與主控模塊相連，傳感器模塊主要包括溫濕度傳感器和光照傳感器， 無線傳感網節(jié)點通過傳感器模塊采集養(yǎng)殖場數據(包括養(yǎng)殖場溫度、濕度、光照)，并將數據發(fā)送至控制模塊。電源模塊分別給主控模塊、無線收發(fā)模塊、傳感器模塊提供電源。
發(fā)明的優(yōu)點
本發(fā)明采用無線傳感網技術監(jiān)測雞場的溫度、濕度、光照，對養(yǎng)殖場進行實時監(jiān)控，并且能夠對異常情況進行預警和處理。本發(fā)明的設計，一方面提高了養(yǎng)殖場的自動化程度，實
3現(xiàn)了無人看守情況下，養(yǎng)殖場數據的自動采集和監(jiān)控。另一方面與傳統(tǒng)有線方式相比，降低了布線成本、維護方便、可擴展性強，尤其在規(guī)?；B(yǎng)殖領域，更具有深遠意義。


圖1基于無線傳感網的雞場養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)總體連接2無線傳感網的雞場養(yǎng)殖監(jiān)控節(jié)點電路框3無線傳感網節(jié)點的無線收發(fā)模塊硬件連接圖具體實施例
本系統(tǒng)設計過程中采用低功耗設計本發(fā)明包括兩部分，分別是無線傳感網節(jié)點和后方監(jiān)控平臺。后方監(jiān)控平臺一方面接收來自無線傳感網節(jié)點的數據，對監(jiān)測數據進行分析和處理，另一方通過無線收發(fā)模塊向無線傳感網節(jié)點發(fā)送控制命令。無線傳感網節(jié)點散布在養(yǎng)殖場監(jiān)控區(qū)域，該節(jié)點主要包括主控模塊、無線收發(fā)模塊、傳感器模塊和電源模塊。
主控模塊分別與無線收發(fā)模塊、傳感器模塊和電源模塊相連。主控模塊接收傳感器模塊采集的數據，對數據進行分析和處理，并將處理后的數據通過無線收發(fā)模塊發(fā)送到后方監(jiān)控平臺。主控模塊采用MSP430芯片，該芯片具有功耗低、抗干擾性強的優(yōu)點。它具有 5種編程的工作模式，其中活動模式下工作電流僅需280μΑ，LPM4模式下僅需0. ΙμΑ。MSP430 內部具有44ΚΒ的Flash存儲器和IOKB的RAM，滿足該系統(tǒng)的容量需求。另外，MSP430具有豐富的外設接口，便于用戶擴張。無線收發(fā)模塊采用zigbee芯片CCM20，CCM20無線射頻芯片是chipcon公司開發(fā)的符合zigbee標準的2. 4GHZ射頻芯片。它是一種近距離、低功耗、低成本的無線網絡技術，主要用于近距離傳輸。ZigBee的工作頻段分為3個，其中2.4GHZ頻段上，分為16個信道，該頻段為全球通用的工業(yè)、科學、醫(yī)學頻段，該頻段為免付費、免申請的無線電頻段。主控模塊通過SPI接口與CCM20交換數據、發(fā)送命令，如圖3所示其中主控模塊MSP430工作在主模式，無線收發(fā)模塊CCM20工作在從模式。CCM20的SPI接口由CSn、Si、SO和SCLK 引腳組成，分別于MSP430的SPI接口的STEO, SIMOO, SOMIO, UCLKO連接。無線收發(fā)模塊 CC2420 的 SFD、FIFO、FIFOP、和 CCA 4 個引腳，分別于主控模塊 Timer Capture、GIOO、 Interrupt, GIOl管腳連接，主控模塊可以通過這四個引腳查詢數據發(fā)送狀態(tài)。傳感器模塊主要包括溫濕度傳感器和光照傳感器。其中溫濕度傳感器用于檢測養(yǎng)殖場內溫濕度環(huán)境；光照傳感器用于檢測養(yǎng)殖場內光照強度。溫濕度傳感器選用SHTlO 單芯片傳感器，該芯片具有一個電容式聚合體測濕元件和一個能隙式測溫元件，并與一個 14位的A/D轉換器和串行接口電路在同一芯片上實現(xiàn)無縫連接。SHTllO的SCK管腳與主控模塊MSP430的I/O 口 P21管腳連接，用于主控模塊與傳感器模塊之間通訊同步；SHTllO 的DATA管腳與主控模塊MSP430的I/O 口 P20管腳連接，用于數據讀取。光照傳感器選用 PGM5526光敏電阻，當養(yǎng)殖場內環(huán)境發(fā)生變化，就會引起光敏電阻阻值變化。通過連接的分壓電阻進行分壓，電壓阻值也會發(fā)生變化。將電壓引線傳送給主控模塊MSP430A/D轉換I/ 0 □。雞場養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)的無線傳感網節(jié)點電源模塊采用2節(jié)干電池統(tǒng)一供電。無線傳感器網節(jié)點中耗電量最大的就是無線收發(fā)模塊2，本文設計中采用低功耗設計模式。以溫度為例，在短時間內一般不會發(fā)生突變。一般情況下，無線通信模塊2進入休眠狀態(tài)，若當前數據與歷史數據相比，變化大于0. 1攝氏度，喚醒無線通信模塊2，向后方監(jiān)控平臺發(fā)送消息。為了保證數據準確性，設置定時器，主控模塊每半小時喚醒無線通信模塊2發(fā)送數據一次。這樣設計可以大大降低電源的損耗。一般可以工作到6個月以上。監(jiān)控平臺安裝在后方監(jiān)控室，硬件設備為一臺高性能PC機，安裝有監(jiān)控軟件。后方監(jiān)控平臺接收來自養(yǎng)殖場內無線傳感網節(jié)點發(fā)送的數據，并將數據進行分析和處理，并且能以圖形化界面方式顯示給用戶，。雞場養(yǎng)殖人員無需親自去看養(yǎng)殖場情況，通過后方監(jiān)控平臺實現(xiàn)雞場無人監(jiān)控。
本發(fā)明的工作原理本發(fā)明將Zigbee無線傳感網應用到雞場養(yǎng)殖領域，設計了一種新型的雞場養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括無線傳感網節(jié)點和后臺監(jiān)控平臺。無線傳感網節(jié)點主控模塊采用MSP430芯片，Linux作為操作系統(tǒng)，CC2420作為無線收發(fā)芯片。該節(jié)點通過傳感器模塊采集數據，主控模塊對數據進行處理和分析。無線傳感網通過無線收發(fā)模塊向后臺監(jiān)控平臺發(fā)送數據。并且可以通過無線收發(fā)模塊接收來自監(jiān)控平臺的控制命令，該系統(tǒng)通過散布在雞場內的監(jiān)控節(jié)點，實現(xiàn)了無人看守情況下，養(yǎng)殖場數據的采集和監(jiān)控。
工作過程養(yǎng)殖場工作人員將無線傳感網節(jié)點散布在需要監(jiān)控的區(qū)域，該監(jiān)控節(jié)點的傳感器模塊采集養(yǎng)殖場數據，主控模塊對采集的數據進行分析和處理，無線收發(fā)模塊將主控模塊處理好的數據發(fā)送到后方監(jiān)控平臺，養(yǎng)殖場工作人員無需親自到養(yǎng)殖場內采集數據，只需要在后方監(jiān)控室就可以實時觀測養(yǎng)殖場內監(jiān)控數據。養(yǎng)殖場工作人員也可以根據監(jiān)測數據，發(fā)出控制命令，有效的提高了養(yǎng)殖場自動化程度。
權利要求
1.一種基于無線傳感網的雞場養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括根據需要設置的數個無線傳感網節(jié)點、及統(tǒng)一的后方監(jiān)控平臺，所述的無線傳感網節(jié)點散布在養(yǎng)殖場監(jiān)控區(qū)域， 無線傳感網節(jié)點包括主控模塊、無線收發(fā)模塊、傳感器模塊和電源模塊，所述主控模塊分別與電源模塊、無線收發(fā)模塊、傳感器模塊相連，統(tǒng)一協(xié)調其它各個模塊工作。
2.根據權利要求1所述的基于無線傳感網的雞場養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的無線收發(fā)模塊與主控模塊相連，一方面主控模塊控制無線收發(fā)模塊向后方監(jiān)控平臺發(fā)送數據，另一方面無線收發(fā)模塊接收來自后方監(jiān)控平臺發(fā)送的控制命令，并交由控制模塊進行處理。
3.根據權利要求1所述的基于無線傳感網的雞場養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的傳感器模塊與主控模塊相連，傳感器模塊包括溫濕度傳感器和光照傳感器，無線傳感網節(jié)點通過傳感器模塊采集養(yǎng)殖場數據，并將數據發(fā)送至控制模塊。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的基于無線傳感網的雞場養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的電源模塊分別給主控模塊、無線收發(fā)模塊、傳感器模塊提供電源。
全文摘要
一種基于無線傳感網的雞場養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)，包括數個無線傳感網節(jié)點、及統(tǒng)一的后方監(jiān)控平臺，所述的無線傳感網節(jié)點散布在養(yǎng)殖場監(jiān)控區(qū)域，包括主控模塊、無線收發(fā)模塊、傳感器模塊和電源模塊，所述主控模塊分別與電源模塊、無線收發(fā)模塊、傳感器模塊相連，統(tǒng)一協(xié)調其它各個模塊工作。本發(fā)明采用無線傳感網技術監(jiān)測雞場的溫度、濕度、光照，對養(yǎng)殖場進行實時監(jiān)控，并且能夠對異常情況進行預警和處理。本發(fā)明的設計，一方面提高了養(yǎng)殖場的自動化程度，實現(xiàn)了無人看守情況下，養(yǎng)殖場數據的自動采集和監(jiān)控，另一方面與傳統(tǒng)有線方式相比，降低了布線成本、維護方便、可擴展性強，尤其在規(guī)?；B(yǎng)殖領域，更具有深遠意義。
文檔編號H04W84/18GK102164424SQ201110073509
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權日2011年3月25日
發(fā)明者楊樂, 胡凱, 陳蓓玉, 高超 申請人:南京信息工程大學