專利名稱：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的田間水分水位傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的田間水分水位傳感器。
背景技術(shù)：
目前大部分的水分傳感器是通過有線裝置直接連接到顯示屏上讀取，而且 大多是基于測量低頻電壓的水分傳感器。基本方法是將探針插入到土壤中，當(dāng) 土壤水含量不同時測出來的電壓值就不相同，經(jīng)過標(biāo)定就可以得出相應(yīng)的土壤
水分含量。CN101281183A公開了 一種基于低頻電^各檢測充電電壓的峰值信號的 水分傳感器，采用兩套不同探頭和兩個獨(dú)立電路控制測量水分和水位，但是沒 有網(wǎng)絡(luò)通信功能， 一旦監(jiān)測距離比較遠(yuǎn)時，就無法讀取數(shù)據(jù)，也無法由用戶遠(yuǎn) 程監(jiān)控水分信息。
像此類的傳感器只能通過有線裝置連接，或單跳連接到特定的讀取設(shè)備， 用戶只能獲取當(dāng)前位置或單點(diǎn)的土壤水含量信息，不能大范圍遠(yuǎn)距離獲取數(shù)據(jù)， 更不能用計算機(jī)遠(yuǎn)程控制其進(jìn)行水分信息采集。
實用新型內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實用新型的目的是提供一種能遠(yuǎn)距離操作與控制 的、低成本、低功耗的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的田間水分水位傳感器。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案為 一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 田間水分水位傳感器，包括一對探針及接收探針探測信號并用于測量農(nóng)田水分 含量和水層高度的傳感器電路，傳感器電路與處理器模塊的一組端口連接，處
理器模塊的另 一組端口與能實現(xiàn)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間多跳的無線通信的通訊模塊連 接，各個節(jié)點(diǎn)之間形成自組織的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與遠(yuǎn)程計 算機(jī)終端進(jìn)行通訊。
所述傳感器電路由高頻振蕩模塊、分頻模塊與比較器依次串聯(lián)組成，其中，探針與高頻振蕩模塊連接形成振蕩電路，比較器連接到處理器模塊；所述高頻 振蕩模塊與分頻模塊還連接至一供電模塊。
所述高頻振蕩模塊MC1648芯片，分頻模塊為MB510芯片，比較器為LM393 比較器。
所述處理器才莫塊為ATMEGA芯片，通訊才莫塊為CC1000通訊電路。 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
(1) 通過自組織的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程獲取大范圍農(nóng)田的水分信息，實現(xiàn) 由遠(yuǎn)程計算機(jī)用戶對農(nóng)田無線水分傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行操作與控制，并為計算機(jī)數(shù) 據(jù)挖掘提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。
(2) 在傳感器電路中采用單片機(jī)來控制，利用單片機(jī)一定的存儲與處理能 力，并通過高頻振蕩電路來獲取農(nóng)田水分或水層高度信息，由CC1000通訊電路 構(gòu)成自組織無線網(wǎng)絡(luò)來傳輸水分含量或水層高度信息，可以在遠(yuǎn)距離獲取觀測 點(diǎn)的水分含量或水層高度數(shù)據(jù)的同時，將數(shù)據(jù)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)直接傳送到 計算機(jī)進(jìn)行處理，遠(yuǎn)程計算機(jī)管理用戶根據(jù)各觀測點(diǎn)的水分信息，可以決策指 導(dǎo)精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)，從而成為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的得力助手。
(3) 本農(nóng)田無線水分傳感器屬于自主開發(fā)與設(shè)計，成本低廉，單個傳感器 元件成本約為當(dāng)前市面國外傳感器的20%。
(4) 精度方面，能滿足田間作物(如水稻)生長期水分監(jiān)測量的需要，在 30%以上水分含量測量中，誤差不超過±3%;在1~7厘米水層高度測量中，誤 差不超過G. 5厘米。
(5 )裝配3. 6伏鋰電或鎳氬即可連續(xù)監(jiān)測3 - 4個月，功耗較低。

圖1為本實用新型基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的田間水分水位傳感器的原理框圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
如圖1所示，本實用新型提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的田間水分水位傳 感器，包括一對探針及接收探針探測信號并用于測量農(nóng)田水分含量和水層高度的傳感器電路，傳感器電路與處理器模塊的一組端口連接，處理器模塊的另一 組端口與能實現(xiàn)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間多跳的無線通信的通訊模塊連接，各個節(jié)點(diǎn)之 間形成自組織的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與遠(yuǎn)程計算才幾終端進(jìn)行通 訊。所述高頻振蕩模塊與分頻模塊還連接至一供電模塊。
所述傳感器電路由高頻振蕩模塊、分頻模塊與比較器依次串聯(lián)組成，且集 成于一電路板上，其中，探針與高頻振蕩模塊連接形成振蕩電路，比較器連接
到處理器模塊；所述高頻振蕩模塊MC1648芯片，分頻模塊為MB510芯片，比較 器為LM393比較器；所述處理器模塊為ATMEGA芯片，通訊模塊為CC1000通訊 電路。通常在此振蕩電路中電感值為幾十納亨，并聯(lián)電容值為幾十皮法拉，最 好振蕩電路的振蕩頻率控制在160MHz到220MHz變化范圍之內(nèi)。
本實用新型中，在電路板上安裝兩根探針，探針與MC1648高頻振蕩模塊連 接形成振蕩電路，MC1648高頻振蕩模塊的輸出連接到MB510分頻模塊的輸入， 經(jīng)過分頻后的信號連接到LM393比較器進(jìn)行拉升，最后將比較器的信號輸出到 ATMEGA芯片進(jìn)行處理。ATMEGA芯片還與CC1000通訊電路的輸入輸出相連接， 通過通訊電路可實現(xiàn)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的單跳或多跳的無線通信，并且自組織形 成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。傳感器模塊的原理是當(dāng)土壤中的水分含量或者飽和時水層 高度發(fā)生變化，引起兩根探針之間的導(dǎo)電電容改變，從而使MC1648高頻振蕩模 塊的振蕩頻率發(fā)生變化。當(dāng)信號經(jīng)MB510分頻和LM393比較器拉升后，就可以 輸入到ATMEGA芯片進(jìn)行處理，同時由相連接的CC1000通訊電路實現(xiàn)多跳的無 線網(wǎng)絡(luò)通信，構(gòu)成完整的農(nóng)田無線水分傳感器網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)水分含量 和水層高度數(shù)據(jù)的無線收發(fā)以及遠(yuǎn)程傳輸，并且將數(shù)據(jù)直接傳送到遠(yuǎn)程計算機(jī) 終端進(jìn)行處理，用戶通過遠(yuǎn)程計算機(jī)即可實現(xiàn)對遠(yuǎn)距離農(nóng)田水分的檢測。
權(quán)利要求1、一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的田間水分水位傳感器，包括一對探針及接收探針探測信號并用于測量農(nóng)田水分含量和水層高度的傳感器電路，其特征在于傳感器電路與處理器模塊的一組端口連接，處理器模塊的另一組端口與能實現(xiàn)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間多跳的無線通信的通訊模塊連接，各個節(jié)點(diǎn)之間形成自組織的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與遠(yuǎn)程計算機(jī)終端進(jìn)行通訊。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的田間水分水位傳感器，其 特征在于所述傳感器電路由高頻振蕩模塊、分頻模塊與比較器依次串聯(lián)組成， 其中，探針與高頻振蕩模塊連接形成振蕩電路，比較器連接到處理器模塊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的田間水分水位傳感器，其 特征在于所述高頻振蕩模塊與分頻模塊還連接至一供電模塊。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的田間水分水位傳感器，其 特征在于所述高頻振蕩模塊為MC1648芯片，分頻模塊為MB510芯片，比較器 為LM393比4交器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的田間水分水位傳感器，其 特征在于所述處理器才莫塊為ATMEGA芯片，通訊4莫塊為CC1000通訊電路。
專利摘要本實用新型公開了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的田間水分水位傳感器，包括一對探針及接收探針探測信號并用于測量農(nóng)田水分含量和水層高度的傳感器電路，傳感器電路與處理器模塊的一組端口連接，處理器模塊的另一組端口與能實現(xiàn)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間單跳或多跳的無線通信的通訊模塊連接，各個節(jié)點(diǎn)之間形成自組織的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與遠(yuǎn)程計算機(jī)終端進(jìn)行通訊。本實用新型能遠(yuǎn)距離對農(nóng)田信息進(jìn)行操作與控制，具有低成本及低功耗的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01N27/22GK201392323SQ20092005304
公開日2010年1月27日 申請日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者馮健昭, 可欣榮, 李就好, 羅錫文, 肖德琴, 胡均萬, 陳劍虹 申請人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)