基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸系統(tǒng)，智能化程度不夠，而且不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)產(chǎn)品所處環(huán)境的溫濕度并及時(shí)發(fā)送給管理人員。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決以上問(wèn)題，本發(fā)明涉及基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)和嵌入式網(wǎng)關(guān)管理平臺(tái)；所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，以自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)將采集的環(huán)境數(shù)據(jù)通過(guò)zigbee路由器傳送到協(xié)調(diào)器上，協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)接收和處理網(wǎng)絡(luò)中的所有數(shù)據(jù)信息，并通過(guò)RS232串口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖镜氐那度胧骄W(wǎng)關(guān)上，嵌入式網(wǎng)關(guān)除了負(fù)責(zé)完成對(duì)數(shù)據(jù)的分析、處理、存儲(chǔ)、顯示、報(bào)警外，還負(fù)責(zé)將所采集的數(shù)據(jù)信息通過(guò)3G模塊傳送到遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心和用戶手機(jī)上。
[0004]進(jìn)一步地，所述環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)由數(shù)據(jù)采集模塊、處理器模塊、無(wú)線通信模塊和電源模塊組成，各模塊由電源模塊供電投入運(yùn)行，其中數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)預(yù)處理；處理器模塊作為節(jié)點(diǎn)的核心部分負(fù)責(zé)控制整個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作，同時(shí)處理并存儲(chǔ)其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)；無(wú)線通信模塊與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。
[0005]進(jìn)一步地，所述無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)為基于CC2530的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)。
[0006]進(jìn)一步地，所述嵌入式網(wǎng)關(guān)管理平臺(tái)以S5PV210為核心，其核心板的資源有:4個(gè)UART，2個(gè)USB 口，數(shù)據(jù)線和液晶顯示屏接口 ；底板包括電源電路、接口電路、觸摸屏、小鍵盤(pán)、USB存儲(chǔ)電路等。
[0007]進(jìn)一步地，所述3G模塊采用MF210模塊。
[0008]進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括GPS模塊和CMOS攝像頭，所述GPS模塊和CMOS攝像頭與所述嵌入式網(wǎng)關(guān)管理平臺(tái)連接。
[0009]進(jìn)一步地，所述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)被分為終端節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)3種類型；終端節(jié)點(diǎn)主要完成環(huán)境數(shù)據(jù)的采集；路由節(jié)點(diǎn)主要完成路由的功能；協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)將傳感器網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚；當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，不同的終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)無(wú)線的方式傳遞給路由節(jié)點(diǎn)，由路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并沿動(dòng)態(tài)路由將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，最終由協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過(guò)串口將數(shù)據(jù)匯總發(fā)送給嵌入式網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。
[0010]進(jìn)一步地，所述終端節(jié)點(diǎn)包括:冷藏控制節(jié)點(diǎn)、溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)、氣體濃度傳感器節(jié)點(diǎn)、光照度傳感器節(jié)點(diǎn)和/或換氣扇控制節(jié)點(diǎn)。
[0011]本系統(tǒng)通過(guò)增加3G模塊實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程收發(fā)，解決了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)受距離限制的問(wèn)題，使得遠(yuǎn)程用戶可以通過(guò)電腦、移動(dòng)終端利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)完成農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)信息的查詢。
【附圖說(shuō)明】
[0012]通過(guò)參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，本發(fā)明的以上和其它方面及優(yōu)點(diǎn)將變得更加易于清楚，在附圖中:
[0013]圖1為本發(fā)明的基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖2為本發(fā)明的傳感器節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖3為嵌入式網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖4為嵌入式網(wǎng)關(guān)的控制方法流程圖；
[0017]圖5為嵌入式網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序架構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]在下文中，現(xiàn)在將參照附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了各種實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)施，且不應(yīng)該解釋為局限于在此闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例使得本公開(kāi)將是徹底和完全的，并將本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
[0019]在下文中，將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
[0020]本發(fā)明結(jié)合農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)產(chǎn)品綠色儲(chǔ)運(yùn)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)主要由基于CC2530的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)和基于S5PV210處理器的嵌入式網(wǎng)關(guān)管理平臺(tái)組成。通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中環(huán)境參數(shù)的采集、傳輸、顯示、存儲(chǔ)以及設(shè)備的控制。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，以自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)將采集的環(huán)境數(shù)據(jù)通過(guò)zigbee路由器傳送到協(xié)調(diào)器上，協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)接收和處理網(wǎng)絡(luò)中的所有數(shù)據(jù)信息，并通過(guò)RS232串口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖镜氐那度胧骄W(wǎng)關(guān)上，嵌入式網(wǎng)關(guān)除了負(fù)責(zé)完成對(duì)數(shù)據(jù)的分析、處理、存儲(chǔ)、顯示、報(bào)警外，還負(fù)責(zé)將所采集的數(shù)據(jù)信息通過(guò)3G模塊傳送到遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心和用戶手機(jī)上。
[0021]I系統(tǒng)硬件
[0022]1.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)計(jì)
[0023]無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需要較低的傳輸延時(shí)和極低的功率消耗，以延長(zhǎng)電池使用壽命。ZigBee具有高通信效率、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本、高安全性等優(yōu)點(diǎn)，使其適合應(yīng)用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。Zigbee是一種新興的短距離、低速率的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要用于近距離無(wú)線連接。它有自己的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。
[0024]環(huán)境信息采集節(jié)點(diǎn)由數(shù)據(jù)采集模塊、處理器模塊、無(wú)線通信模塊和電源模塊組成，各模塊由電源模塊供電投入運(yùn)行，模塊工作結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，其中各模塊功能如下:數(shù)據(jù)采集模塊的主要功能是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)預(yù)處理；處理器模塊作為節(jié)點(diǎn)的核心部分負(fù)責(zé)控制整個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作，同時(shí)處理并存儲(chǔ)其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)；無(wú)線通信模塊主要工作是與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮了低成本、低功耗、穩(wěn)定、可靠等因素。
[0025](1)CC2530 是用于 2.4_GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和 RF4CE 應(yīng)用的一個(gè)真正的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530結(jié)合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8-KBRAM和許多其它強(qiáng)大的功能。
[0026](2)傳感器選擇傳感器節(jié)點(diǎn)需要完成各種環(huán)境因子數(shù)據(jù)的采集，主要包括環(huán)境溫濕度、氣體濃度以及紅外線告警信息。這些信息采集是由傳感器完成的，要求傳感器具備較高的精度及較低的功耗。
[0027]1.2嵌入式網(wǎng)關(guān)管理平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)
[0028]網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)作為信息集中處理和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的本地化管理平臺(tái)，需要具有較快的處理速度、較強(qiáng)的信息管理功能和豐富的硬件外圍接口資源。它采用了基于ARMCortexTM-A8內(nèi)核的32位精簡(jiǎn)指令集微處理器，最大IGHz運(yùn)算速度，內(nèi)含32/32KB數(shù)據(jù)/指令一級(jí)緩存，512KB 二級(jí)緩存。S5PV210還提供了較為豐富的外圍接口，可以很大程度地減少系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的成本，另外，它具有高性價(jià)比、低功耗的特點(diǎn)，非常適合嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。
[0029]本發(fā)明以S5PV210為核心構(gòu)建了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)硬件平臺(tái)，核心板的資源有:4個(gè)UART，2個(gè)USB 口，數(shù)據(jù)線和液晶顯示屏接口。底板包括電源電路、各種接口電路、觸摸屏、小鍵盤(pán)、USB存儲(chǔ)電路等。嵌入式網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。
[0030](I)電源電路為溫室控制器各部分提供所需的電源。整個(gè)溫室控制器需要的電壓為:3.3,4.2,5.0V0 選用的芯片為 LT1764 和 MIC29302。
[0031](2)串行接口除了負(fù)責(zé)嵌入式網(wǎng)關(guān)與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器間的數(shù)據(jù)傳輸外，還負(fù)責(zé)嵌入式網(wǎng)關(guān)的調(diào)試終端功能，由于核心板提供的是TTL電平，所以使用MAX3232芯片將電壓轉(zhuǎn)換為符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)的電壓。
[0032](3) 3G模塊采用了中興公司的MF210模塊完成嵌入式網(wǎng)關(guān)的遠(yuǎn)程無(wú)線通信，該模塊下行速率高達(dá)7.2Mbps，上行可達(dá)2.0Mbps (最高可達(dá)5.76Mbps)，同時(shí)該模塊信號(hào)更強(qiáng)、更穩(wěn)定，可收發(fā)短信，并支持GPS，完全可以滿足無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸量的需求。
[0033](4)存儲(chǔ)器本系統(tǒng)拓展了 256MB DDR2RAM 和 IGBSLC NAND Flash。
[0034](5) GPS模塊采用了高靈敏度導(dǎo)航芯片SIRF3，擁有20個(gè)接收信道，設(shè)計(jì)接收靈敏度-159DB，缺省通信速率為9600。
[0035](6) CMOS 攝像頭為 0V3640 有效像素達(dá)到 320W (2048X1536)。
[0036](7) WIFI模塊使用了 USR-WIF1232低功耗系列在網(wǎng)待機(jī)功率低至3.3V，12mA。
[0037](8)液晶顯示、小鍵盤(pán)電路作為人機(jī)接口電路方便了用戶對(duì)溫室控制器的操作。
[0038]2系統(tǒng)軟件
[0039]2.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計(jì)
[0040]無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟件平臺(tái)由ZigBee底層協(xié)議棧及其應(yīng)用層軟件開(kāi)發(fā)構(gòu)成。
[0041]2.1.1ZigBee 底層協(xié)議棧
[0042]ZigBee底層協(xié)議適應(yīng)無(wú)線傳感器的低花費(fèi)、低能量、高容錯(cuò)性等的要求，Zigbee協(xié)議的基礎(chǔ)是IEEE 802.15.4，但I(xiàn)EEE僅處理低級(jí)