專利名稱：無(wú)線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及設(shè)施農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無(wú)線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)需要面對(duì)多種設(shè)施種 類如連棟溫室、日光溫室、塑料大棚等，高溫高濕環(huán)境對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備提出很高的要求。同時(shí)隨著設(shè)施規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)溫室群的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提出新的需求。作為設(shè)施生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)，溫濕度的測(cè)量很多停留在傳統(tǒng)水銀溫度計(jì)和干濕球的階段，以人工方式獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。隨著集散采集控制、現(xiàn)場(chǎng)總線、以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字傳感器及數(shù)字儀表在溫室測(cè)溫測(cè)濕過程中應(yīng)用逐步增多?，F(xiàn)有技術(shù)中大多是采用有線方式與現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備或便攜式測(cè)量?jī)x器，通過現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備獲取傳感器數(shù)據(jù)，具備條件的將相關(guān)數(shù)據(jù)通過有線的方式發(fā)送到遠(yuǎn)端監(jiān)控中心。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠通過各類傳感器協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)的環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并通過無(wú)線的方式接收發(fā)送信息，以自組織多跳路由的網(wǎng)絡(luò)方式傳送到用戶終端，同時(shí)還具有簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理和控制功能的儀器(如相關(guān)專利便攜式溫濕度測(cè)量?jī)xCN2773818Y、溫室環(huán)境信息語(yǔ)音精靈與方法200610056941. 2)經(jīng)過近幾年的發(fā)展，已經(jīng)開始在設(shè)施農(nóng)業(yè)中應(yīng)用，采用Zigbee協(xié)議或自組協(xié)議的無(wú)線溫濕度傳感器已經(jīng)開展深入示范應(yīng)用。相關(guān)研究成果如無(wú)線溫濕度變送裝置(CN201765682)將溫濕度傳感器與Zigbee無(wú)線通訊模塊結(jié)合，復(fù)合Zigbee協(xié)議網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。北京昆侖海岸傳感器技術(shù)中心的一種無(wú)線溫濕度傳感器及傳感系統(tǒng)(CN201828287U)，也具有類似的組成。一種無(wú)線溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)(CN201302464Y)采用增減中繼方式擴(kuò)展系統(tǒng)傳輸距離實(shí)現(xiàn)無(wú)線溫濕度數(shù)據(jù)獲取。具體在溫室應(yīng)用有基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚用溫濕度采集通信系統(tǒng)(CN100504948C)、一種基于無(wú)線通訊農(nóng)業(yè)溫室溫濕度測(cè)控儀(CN202066607U)等。采用傳統(tǒng)方式如水銀溫度計(jì)或干濕球，需要人工方式讀取相關(guān)數(shù)值，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)相對(duì)濕度的精度長(zhǎng)時(shí)間使用不能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)需求；采用數(shù)字式、網(wǎng)絡(luò)式傳感器是當(dāng)前應(yīng)用主流，采用有線方式是目前比較可靠的方式，但面對(duì)規(guī)模日益增大的設(shè)施生產(chǎn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)布線、測(cè)試與維護(hù)提出很高的要求，人力與物料成本將大幅度提高；無(wú)線方式應(yīng)用到溫室環(huán)境信息的采集是較新的數(shù)據(jù)獲取方式，將會(huì)占有有線測(cè)量方式部分市場(chǎng)，具體在設(shè)施生產(chǎn)中由于傳感器節(jié)點(diǎn)能源獲取、數(shù)據(jù)獲取實(shí)時(shí)性、傳輸距離不能很好解決，實(shí)際應(yīng)用不是很多，很多停留在測(cè)試示范階段，阻礙了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展。

實(shí)用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問題本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是如何實(shí)現(xiàn)一種實(shí)時(shí)性高、傳輸距離長(zhǎng)的無(wú)線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)。(二)技術(shù)方案[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種無(wú)線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)，包括至少一個(gè)無(wú)線溫濕度采集器、至少一個(gè)中繼器、網(wǎng)關(guān)及計(jì)算機(jī)；所述無(wú)線溫濕度采集器按預(yù)定的時(shí)間間隔將采集到的溫濕度數(shù)據(jù)傳輸至所述中繼器；所述中繼器將收到的溫濕度數(shù)據(jù)傳輸至所述網(wǎng)關(guān)；所述網(wǎng)關(guān)將收到的溫濕度數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)。其中，所述無(wú)線溫濕度采集器包括傳感器采集發(fā)射裝置、天線、接頭、支撐架，溫濕度傳感器；所述溫濕度傳感器通過接頭連接傳感器采集發(fā)射裝置，所述天線連接傳感器采集發(fā)射裝置，所述傳感器采集發(fā)射裝置固定于所述支撐架上，所述傳感器采集發(fā)射裝置將溫濕度傳感器采集到的溫濕度數(shù)據(jù)通過天線傳輸至中繼器。
·[0013]其中，傳感器采集發(fā)射裝置包括微處理器、無(wú)線射頻芯片、電源和升壓芯片，所述電源連接升壓芯片，所述無(wú)線射頻芯片和升壓芯片與所述微處理器連接，所述微處理器通過數(shù)字傳感器接口與所述溫濕度傳感器連接。其中，所述無(wú)線溫濕度采集器還包括位于所述支撐架上的防輻射罩，所述溫濕度傳感器的感知部分位于所述防福射罩內(nèi)。其中，所述無(wú)線溫濕度采集器還包括固定架，所述固定架連接所述支撐架。其中，所述網(wǎng)關(guān)通過USB、RS232接口或無(wú)線接口連接所述計(jì)算機(jī)。(三)有益效果本實(shí)用新型的無(wú)線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確測(cè)量溫濕度并以設(shè)定的時(shí)間間隔，以固定協(xié)議主動(dòng)發(fā)送到中繼設(shè)備，并通過中繼設(shè)備發(fā)送到遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集設(shè)備，采用主動(dòng)傳輸、精簡(jiǎn)協(xié)議、中繼轉(zhuǎn)發(fā)等技術(shù)手段，大幅度降低了傳感器采集功耗、提高了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低了成本，為不同設(shè)施種類溫濕度監(jiān)測(cè)提供可靠方案。

圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例的一種無(wú)線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I中無(wú)線溫濕度采集器的外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是無(wú)線溫濕度采集器的傳感器采集發(fā)射裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是中繼器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是無(wú)線溫濕度采集器主動(dòng)發(fā)送通訊部分流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。本實(shí)施例的無(wú)線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括無(wú)線溫濕度采集器I、中繼器2、網(wǎng)關(guān)3和計(jì)算機(jī)4。圖中示出了七個(gè)無(wú)線溫濕度采集器I和兩個(gè)中繼器2。無(wú)線溫濕度采集器I根據(jù)預(yù)先設(shè)置的時(shí)間間隔主動(dòng)向中繼器2發(fā)送數(shù)據(jù)，中繼器2立即將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到遠(yuǎn)端的網(wǎng)關(guān)3，網(wǎng)關(guān)通過USB或RS232接口與計(jì)算機(jī)4連接，計(jì)算機(jī)4上的應(yīng)用軟件對(duì)獲取的數(shù)據(jù)盡心顯示、分析、存儲(chǔ)處理等工作，實(shí)現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)服務(wù)。[0027]無(wú)線溫濕度采集器I的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其結(jié)構(gòu)有防輻射罩5、傳感器采集發(fā)射裝置7、與傳感器采集發(fā)射裝置7連接的天線6、防水接頭8、及外殼底座12，溫濕度傳感器13通過防水接頭8連接于傳感器采集發(fā)射裝置7內(nèi)部電路板上，溫濕度傳感器13的感知部分(圖中未不出)置于防福射罩5內(nèi)，免除外界環(huán)境對(duì)溫濕度傳感器13干擾。防福射罩5、傳感器采集發(fā)射裝置7、通過固定螺母9與鐵支撐架10集成一體，形成無(wú)線溫濕度采集器1，該通過固定設(shè)備11與現(xiàn)場(chǎng)墻體或固定架連接安裝。如圖3所示，傳感器采集發(fā)射裝置7內(nèi)部運(yùn)行原理由微處理器ST8系列單片機(jī)，處理相關(guān)信息，采用無(wú)線射頻芯片SI4432輻射射頻信號(hào)的收發(fā)，由兩節(jié)7號(hào)電池和升壓芯片TPS61221為系統(tǒng)提供穩(wěn)定電源，微處理器通過數(shù)字傳感器接口與溫濕度傳感器SHTll連接。如圖4所示，中繼器內(nèi)部原理如圖3左邊框所示，去除了電池供電設(shè)備，增加了 12V直流電源適配器與電源處理芯片LM2675，中繼器2需要外接電源確保無(wú)線溫濕度采集器I發(fā)送的數(shù)據(jù)通過其轉(zhuǎn)發(fā)出去。如圖5所示，網(wǎng)關(guān)3在中繼器的基礎(chǔ)上增加USB通訊芯片CP2102實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)4的通訊。 通訊數(shù)據(jù)格式如表I所示，每個(gè)數(shù)據(jù)包包含網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)、中繼器ID號(hào)、ID號(hào)、傳感器數(shù)據(jù)廣4、電池電壓值、傳感器到中繼器場(chǎng)強(qiáng)、中繼器到網(wǎng)關(guān)場(chǎng)強(qiáng)一共10個(gè)字節(jié)。網(wǎng)絡(luò)、中繼器、ID號(hào)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)路由與傳輸路徑(如表2所示)，傳感器數(shù)據(jù)I和2為空氣溫度數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)3和4為空氣濕度數(shù)據(jù)；電池電壓值反映當(dāng)前無(wú)線傳感器電壓情況；場(chǎng)強(qiáng)用來表示當(dāng)前傳輸信號(hào)的強(qiáng)弱，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的布置具有參考價(jià)值。表I本實(shí)施例的無(wú)線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)的通訊協(xié)議
Gom Group Slave SensorSensor SensorSensorBatRSSIlRS Si 2
ID ID ID DatalData2Data3Data4lbyte lbyte lbyte lbytelbytelbytelbyteIbytelbytelbyte
網(wǎng)絡(luò)中繼節(jié)點(diǎn)傳感傳感傳慼傳感電池傳感器中繼到
ID ID ID 器數(shù)器數(shù)器數(shù)器數(shù)電壓到中繼數(shù)傳網(wǎng)
I據(jù)I I據(jù)2I據(jù)3I據(jù)4 I值I場(chǎng)強(qiáng)I關(guān)場(chǎng) 雖表2本實(shí)施例的無(wú)線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)置
Group IDSlave ID
傳球器節(jié)占 --
、__I (可以修改)__I不同傳感器不同ID_
「 ( ,Com IDGroup IDSlave ID中繼節(jié)點(diǎn)-----
__20 (默認(rèn))__I (可以修改)無(wú)效任意值
,Com IDGroup IDSlave ID
網(wǎng)關(guān)
__20 (默認(rèn))_ 無(wú)效任意值無(wú)效任意值為了避免無(wú)線溫濕度采集器同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)引起沖突，如圖6所示，通信部分采用時(shí)間片隨機(jī)多次接入方式以降低通訊碰撞率。設(shè)備首先根據(jù)自己的設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)號(hào)及中繼器號(hào)分配時(shí)間片，然后根據(jù)設(shè)備ID號(hào)獲取三次隨機(jī)數(shù)，并計(jì)算出具體發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)間，即每個(gè)無(wú)線溫濕度采集器都有不同的發(fā)送時(shí)間間隔，當(dāng)內(nèi)部計(jì)時(shí)器到達(dá)發(fā)送時(shí)間點(diǎn)，發(fā)送數(shù)據(jù)。以上實(shí)施方式僅用于說明本實(shí)用新型，而并非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實(shí)用新型的范疇，本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng) 由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求1.一種無(wú)線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個(gè)無(wú)線溫濕度采集器、至少一個(gè)中繼器、網(wǎng)關(guān)及計(jì)算機(jī)； 所述無(wú)線溫濕度采集器按預(yù)定的時(shí)間間隔將采集到的溫濕度數(shù)據(jù)傳輸至所述中繼器； 所述中繼器將收到的溫濕度數(shù)據(jù)傳輸至所述網(wǎng)關(guān)； 所述網(wǎng)關(guān)將收到的溫濕度數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)。
2.如權(quán)利要求I所述的無(wú)線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線溫濕度采集器包括傳感器采集發(fā)射裝置、天線、防水接頭、支撐架，溫濕度傳感器；所述溫濕度傳感器通過防水接頭連接傳感器采集發(fā)射裝置，所述天線連接傳感器采集發(fā)射裝置，所述傳感器采集發(fā)射裝置固定于所述支撐架上，所述傳感器采集發(fā)射裝置將溫濕度傳感器采集到的溫濕度數(shù)據(jù)通過天線傳輸至中繼器。
3.如權(quán)利要求2所述的無(wú)線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，傳感器采集發(fā)射裝置包括微處理器、無(wú)線射頻芯片、電源和升壓芯片，所述電源連接升壓芯片，所述無(wú)線射頻芯片和升壓芯片與所述微處理器連接，所述微處理器通過數(shù)字傳感器接口與所述溫濕度傳感器連接。
4.如權(quán)利要求2所述的無(wú)線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線溫濕度采集器還包括位于所述支撐架上的防輻射罩，所述溫濕度傳感器的感知部分位于所述防輻射罩內(nèi)。
5.如權(quán)利要求2所述的無(wú)線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線溫濕度采集器還包括固定架，所述固定架連接所述支撐架。
6.如權(quán)利要求I所述的無(wú)線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)關(guān)通過USB、RS232接口或無(wú)線接口連接所述計(jì)算機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種無(wú)線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)，涉及設(shè)施農(nóng)業(yè)智能裝備領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)無(wú)線溫濕度采集器、至少一個(gè)中繼器、網(wǎng)關(guān)及計(jì)算機(jī)；所述無(wú)線溫濕度采集器按預(yù)定的時(shí)間間隔將采集到的溫濕度數(shù)據(jù)傳輸至所述中繼器；所述中繼器將收到的溫濕度數(shù)據(jù)傳輸至所述網(wǎng)關(guān)；所述網(wǎng)關(guān)將收到的溫濕度數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型的無(wú)線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確測(cè)量溫濕度并以設(shè)定的時(shí)間間隔，以固定協(xié)議發(fā)送到中繼設(shè)備，并通過中繼設(shè)備發(fā)送到遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集設(shè)備，采用主動(dòng)傳輸、精簡(jiǎn)協(xié)議、中繼轉(zhuǎn)發(fā)等技術(shù)手段，大幅度降低了傳感器采集功耗、提高了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低了成本。
文檔編號(hào)G08C17/02GK202793626SQ20122047207
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者鄭文剛, 張馨, 田洪武, 喬曉軍, 李文龍, 吳文彪, 鮑鋒 申請(qǐng)人:北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心