一種基于溫濕度傳感器的森林環(huán)境遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于溫濕度傳感器的森林環(huán)境遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)，包含遠(yuǎn)程監(jiān)控終端、路由節(jié)點(diǎn)以及多個用于檢測環(huán)境溫濕度的傳感器節(jié)點(diǎn)，所述傳感器節(jié)點(diǎn)的輸出端連接路由節(jié)點(diǎn)的輸入端，所述路由節(jié)點(diǎn)的輸出端連接遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的輸入端，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包含溫濕度傳感器、AD轉(zhuǎn)換器、放大器、數(shù)據(jù)處理模塊、DSP模塊、無線信號發(fā)射器和電源管理器模塊，本發(fā)明通過將多個用于檢測森林環(huán)境溫濕度傳感器組成一個傳感器網(wǎng)絡(luò)，便于更好的對大面積的森林環(huán)境進(jìn)行檢測和監(jiān)控，采用AM2301溫濕度傳感器和AVR系列單片機(jī)有效地提高了數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控的精確度；本發(fā)明的傳感器節(jié)點(diǎn)采用太陽能供電，并且能夠?qū)崟r(shí)分析電池電壓狀態(tài)，達(dá)到智能化的對電池進(jìn)行充電，有效地延長了節(jié)點(diǎn)的使用壽命。
【專利說明】
一種基于溫濕度傳感器的森林環(huán)境遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種森林溫濕度檢測裝置，尤其涉及一種基于溫濕度傳感器的森林環(huán)境遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)，屬于智能環(huán)境溫濕度檢測領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]森林是生態(tài)系統(tǒng)的主體，在全球碳循環(huán)中扮演這非常重要的角色。對森林生態(tài)非生物環(huán)境因子進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，進(jìn)而闡明森林生態(tài)環(huán)境因子和森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能之間的相互作用機(jī)制，可為森林的合理經(jīng)營提供理論依據(jù)，為對森林生態(tài)效益進(jìn)行科學(xué)計(jì)量和評價(jià)，為制定合理的環(huán)境政策具有十分重要的戰(zhàn)略意義。運(yùn)用自組織網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行隨機(jī)與格網(wǎng)相結(jié)合的方法，搭建了森林環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。描述了傳感器節(jié)點(diǎn)的部署方法、數(shù)據(jù)路由協(xié)議及數(shù)據(jù)包內(nèi)容，分析了在網(wǎng)絡(luò)傳輸中數(shù)據(jù)缺失的原因和補(bǔ)償?shù)牟呗?。通過多模態(tài)數(shù)據(jù)交叉測量與感知數(shù)據(jù)的綜合認(rèn)知技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對森林生態(tài)環(huán)境的連續(xù)時(shí)空多點(diǎn)協(xié)同監(jiān)測。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對【背景技術(shù)】的不足提供了一種基于溫濕度傳感器的森林環(huán)境遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:一種基于溫濕度傳感器的森林環(huán)境遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)，包含遠(yuǎn)程監(jiān)控終端、路由節(jié)點(diǎn)以及多個用于檢測環(huán)境溫濕度的傳感器節(jié)點(diǎn)，所述傳感器節(jié)點(diǎn)的輸出端連接路由節(jié)點(diǎn)的輸入端，所述路由節(jié)點(diǎn)的輸出端連接遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的輸入端，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包含溫濕度傳感器、AD轉(zhuǎn)換器、放大器、數(shù)據(jù)處理模塊、DSP模塊、無線信號發(fā)射器和電源管理器模塊，所述溫濕度傳感器依次通過AD轉(zhuǎn)換器、放大器連接數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊通過DSP模塊連接無線信號發(fā)射器，所述電源管理器模塊包括太陽能光板、升壓電路、蓄電池、穩(wěn)壓器、比較器，所述太陽能光板通過依次連接的升壓電路、蓄電池、穩(wěn)壓器連接傳感器節(jié)點(diǎn)，用于提供傳感器節(jié)點(diǎn)所需電能，所述比較器與蓄電池連接，用于檢測蓄電池的電能。
[0005]作為本發(fā)明一種基于溫濕度傳感器的森林環(huán)境遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案， 所述遠(yuǎn)程監(jiān)控終端包含數(shù)據(jù)接收模塊、微控制器模塊、顯示模塊、存儲器模塊、USB接口模塊和上位機(jī)，所述數(shù)據(jù)接收模塊、顯示模塊、存儲器模塊分別與微控制器模塊連接，所述微控制器模塊通過USB接口模塊連接上位機(jī)。
[0006]作為本發(fā)明一種基于溫濕度傳感器的森林環(huán)境遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案， 所述溫濕度傳感器采用AM2301溫濕度傳感器。
[0007]作為本發(fā)明一種基于溫濕度傳感器的森林環(huán)境遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案， 所述數(shù)據(jù)處理模塊采用AVR系列單片機(jī)。
[0008]作為本發(fā)明一種基于溫濕度傳感器的森林環(huán)境遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案， 所述無線信號發(fā)射器采用CMCC無線信號發(fā)射器。
[0009]作為本發(fā)明一種基于溫濕度傳感器的森林環(huán)境遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述升壓電路包含包含變換器、電感、穩(wěn)壓管、第一電解電容、第二電解電容、第一電阻和第二電阻，第一電解電容的正極分別連接電感的一端和電太陽能光板的輸出端，電感的另一端連接第一電阻的一端，第一電阻的另一端分別連接穩(wěn)壓管的正極和變換器的輸入端，穩(wěn)壓管的負(fù)極分別連接第二電解電容的正極、變換器的輸出端和開關(guān)的常閉端，開關(guān)的活動端與第二電阻串聯(lián)后與蓄電池連接，第一電解電容的負(fù)極、第二電解電容的負(fù)極、變換器的接地端與地連接。
[0010]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
1、本發(fā)明通過將多個用于檢測森林環(huán)境溫濕度傳感器組成一個傳感器網(wǎng)絡(luò)，便于更好的對大面積的森林環(huán)境進(jìn)行檢測和監(jiān)控，采用AM2301溫濕度傳感器和AVR系列單片機(jī)有效地提高了數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控的精確度；
2、本發(fā)明的傳感器節(jié)點(diǎn)采用太陽能供電，并且能夠?qū)崟r(shí)分析電池電壓狀態(tài)，達(dá)到智能化的對電池進(jìn)行充電，有效地延長了節(jié)點(diǎn)的使用壽命。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖；
圖2是本發(fā)明的傳感器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)原理圖；
圖3是本發(fā)明遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的結(jié)構(gòu)原理圖；
圖4是本發(fā)明傳感器節(jié)點(diǎn)電源管理模塊的結(jié)構(gòu)原理圖；
圖5是本發(fā)明傳感器節(jié)點(diǎn)電源管理模塊的升壓電路電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
如圖1所示，一種基于溫濕度傳感器的森林環(huán)境遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)，包含遠(yuǎn)程監(jiān)控終端、路由節(jié)點(diǎn)以及多個用于檢測環(huán)境溫濕度的傳感器節(jié)點(diǎn)，所述傳感器節(jié)點(diǎn)的輸出端連接路由節(jié)點(diǎn)的輸入端，所述路由節(jié)點(diǎn)的輸出端連接遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的輸入端。本發(fā)明通過將多個用于檢測森林環(huán)境溫濕度傳感器組成一個傳感器網(wǎng)絡(luò)，便于更好的對大面積的森林環(huán)境進(jìn)行檢測和監(jiān)控，采用AM2301溫濕度傳感器和AVR系列單片機(jī)有效地提高了數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控的精確度。
[0013]如圖2所示，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包含溫濕度傳感器、AD轉(zhuǎn)換器、放大器、數(shù)據(jù)處理模塊、DSP模塊、無線信號發(fā)射器和電源管理器模塊，所述溫濕度傳感器依次通過AD轉(zhuǎn)換器、放大器連接數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊通過DSP模塊連接無線信號發(fā)射器，所述溫濕度傳感器采用AM2301溫濕度傳感器，用于實(shí)時(shí)采集森林環(huán)境的溫濕度參數(shù)，進(jìn)而經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換器、放大器的模數(shù)轉(zhuǎn)換和放大處理進(jìn)而上傳至數(shù)據(jù)處理模塊;數(shù)據(jù)處理模塊將采集的森林溫濕度參數(shù)經(jīng)過DSP模塊以及與其連接的無線信號發(fā)射器傳輸至路由節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過路由節(jié)點(diǎn)的匯總處理進(jìn)而傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控終端。其中電源管理模塊采用太陽能供電:如圖4所示，所述電源管理器模塊包括太陽能光板、升壓電路、蓄電池、穩(wěn)壓器、比較器，所述太陽能光板通過依次連接的升壓電路、蓄電池、穩(wěn)壓器連接傳感器節(jié)點(diǎn)，用于提供傳感器節(jié)點(diǎn)所需電能，所述比較器與蓄電池連接，用于檢測蓄電池的電能，本發(fā)明的傳感器節(jié)點(diǎn)采用太陽能供電，并且能夠?qū)崟r(shí)分析電池電壓狀態(tài)，達(dá)到智能化的對電池進(jìn)行充電，有效地延長了節(jié)點(diǎn)的使用壽命。
[0014]如圖3所示，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控終端包含數(shù)據(jù)接收模塊、微控制器模塊、顯示模塊、存儲器模塊、USB接口模塊和上位機(jī)，所述數(shù)據(jù)接收模塊、顯示模塊、存儲器模塊分別與微控制器模塊連接，所述微控制器模塊通過USB接口模塊連接上位機(jī)。所述數(shù)據(jù)接收模塊用于接收路由節(jié)點(diǎn)發(fā)送的森林溫濕度參數(shù)，所述微控制器模塊接收到傳感器節(jié)點(diǎn)采集的森林溫濕度參數(shù)，進(jìn)而通過顯示模塊實(shí)時(shí)顯示森林的溫濕度參數(shù)，存儲器實(shí)時(shí)存儲森林的溫濕度參數(shù)。
[0015]如圖5所示，所述升壓電路包含包含變換器、電感、穩(wěn)壓管、第一電解電容、第二電解電容、第一電阻和第二電阻，第一電解電容的正極分別連接電感的一端和電太陽能光板的輸出端，電感的另一端連接第一電阻的一端，第一電阻的另一端分別連接穩(wěn)壓管的正極和變換器的輸入端，穩(wěn)壓管的負(fù)極分別連接第二電解電容的正極、變換器的輸出端和開關(guān)的常閉端，開關(guān)的活動端與第二電阻串聯(lián)后與蓄電池連接，第一電解電容的負(fù)極、第二電解電容的負(fù)極、變換器的接地端與地連接。
[0016]所述溫濕度傳感器采用AM2301溫濕度傳感器，所述數(shù)據(jù)處理模塊采用AVR系列單片機(jī)。
[0017]所述無線信號發(fā)射器采用CMCC無線信號發(fā)射器。AM2301數(shù)字溫濕度傳感器采用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。AM2301的供電電壓為5 V，為4針單排引腳封裝。傳感器上電之后，要等待1 s以越過不穩(wěn)定狀態(tài)，在此期間無需發(fā)送任何指令。AM2301的引腳2為數(shù)據(jù)線DATA，用于CC2530與 AM2301之間的通訊和同步，采用單總線數(shù)據(jù)格式，測量精度分別為溫度16b i t，濕度16b i t.AVR單片機(jī)具有預(yù)取指令功能，即在執(zhí)行一條指令時(shí)，預(yù)先把下一條指令取進(jìn)來，使得指令可以在一個時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行；多累加器型，數(shù)據(jù)處理速度快;AVR單片機(jī)具有32個通用工作寄存器，相當(dāng)于有32條立交橋，可以快速通行；中斷響應(yīng)速度快。AVR單片機(jī)有多個固定中斷向量入口地址，可快速響應(yīng)中斷;AVR單片機(jī)耗能低。對于典型功耗情況，WDT關(guān)閉時(shí)為 100nA，更適用于電池供電的應(yīng)用設(shè)備;有的器件最低1.8 V即可工作;AVR單片機(jī)保密性能好。
[0018]綜上所述，本發(fā)明通過將多個用于檢測森林環(huán)境溫濕度傳感器組成一個傳感器網(wǎng)絡(luò)，便于更好的對大面積的森林環(huán)境進(jìn)行檢測和監(jiān)控，采用AM2301溫濕度傳感器和AVR系列單片機(jī)有效地提高了數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控的精確度;本發(fā)明的傳感器節(jié)點(diǎn)采用太陽能供電，并且能夠?qū)崟r(shí)分析電池電壓狀態(tài)，達(dá)到智能化的對電池進(jìn)行充電，有效地延長了節(jié)點(diǎn)的使用壽命。
[0019]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0020]以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以再不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于溫濕度傳感器的森林環(huán)境遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)，其特征在于:包含遠(yuǎn)程監(jiān)控終端、路由節(jié)點(diǎn)以及多個用于檢測環(huán)境溫濕度的傳感器節(jié)點(diǎn)，所述傳感器節(jié)點(diǎn)的輸出端連接路由節(jié)點(diǎn)的輸入端，所述路由節(jié)點(diǎn)的輸出端連接遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的輸入端，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包含溫濕度傳感器、AD轉(zhuǎn)換器、放大器、數(shù)據(jù)處理模塊、DSP模塊、無線信號發(fā)射器和電源管理器模塊，所述溫濕度傳感器依次通過AD轉(zhuǎn)換器、放大器連接數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊通過DSP模塊連接無線信號發(fā)射器，所述電源管理器模塊包括太陽能光板、升壓電路、蓄電池、穩(wěn)壓器、比較器，所述太陽能光板通過依次連接的升壓電路、蓄電池、穩(wěn)壓器連接傳感器節(jié)點(diǎn)，用于提供傳感器節(jié)點(diǎn)所需電能，所述比較器與蓄電池連接，用于檢測蓄電池的電能。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于溫濕度傳感器的森林環(huán)境遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述遠(yuǎn)程監(jiān)控終端包含數(shù)據(jù)接收模塊、微控制器模塊、顯示模塊、存儲器模塊、USB接口模塊和上位機(jī)，所述數(shù)據(jù)接收模塊、顯示模塊、存儲器模塊分別與微控制器模塊連接，所述微控制器模塊通過USB接口模塊連接上位機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于溫濕度傳感器的森林環(huán)境遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述溫濕度傳感器采用AM2301溫濕度傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于溫濕度傳感器的森林環(huán)境遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理模塊采用AVR系列單片機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于溫濕度傳感器的森林環(huán)境遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述無線信號發(fā)射器采用CMCC無線信號發(fā)射器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于溫濕度傳感器的森林環(huán)境遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述升壓電路包含包含變換器、電感、穩(wěn)壓管、第一電解電容、第二電解電容、第一電阻和第二電阻，第一電解電容的正極分別連接電感的一端和電太陽能光板的輸出端，電感的另一端連接第一電阻的一端，第一電阻的另一端分別連接穩(wěn)壓管的正極和變換器的輸入端，穩(wěn)壓管的負(fù)極分別連接第二電解電容的正極、變換器的輸出端和開關(guān)的常閉端，開關(guān)的活動端與第二電阻串聯(lián)后與蓄電池連接，第一電解電容的負(fù)極、第二電解電容的負(fù)極、變換器的接地端與地連接。
【文檔編號】G01D21/02GK105973311SQ201610511540
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】何宜霖, 陳先軍, 胡亞, 何斌
【申請人】南京嘉瑞斯電力科技有限公司