[实用新型]基于无线传感器网络的茶园微域监控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线传感器技术，尤其是涉及基于无线传感器网络的茶园微域监控系统。

背景技术

我国是世界上茶园种植面积最大的国家，茶叶产量列世界第一位。同时，茶叶是我国重要的经济作物，2003年全国有20个省、市、自治区生产茶叶，涉茶人员约8000万人，茶叶农业产值130多亿元，茶叶及其相关产业产值超400亿元，占国民经济总GDP约0.4％。茶业是高效农业，发展茶业是响应中央1号文件，对促进我国农业经济结构调整，增加农民收入，促进农村发展，促进中西部地区农民脱贫致富有重要意义。同时，茶叶也代表了中国文化。龙井，毛峰等著名茶叶品牌，在国际上也有深厚的影响力。

但是茶叶极易受到冻害、虫害等自然条件影响。单浙江省2005年至2006年就因为遭遇冰雪天气，全省损失超过10亿元。

而茶园的微域气候条件监控纯粹靠人力是不可能达到的。目前，还没有一套成熟的系统能监测茶园的生长环境。

发明内容

本实用新型的目的在于提供基于无线传感器网络的茶园微域监控系统。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：

该系统包括多个传感器节点，传感器板，以及服务器软件和客户端软件，传感器板和传感器节点插接在一起，构成一个监测点，传感器节点之间通过无线信道连接成网络，最后数据传送到汇聚节点，汇聚节点通过网关和服务器相连接，对数据进行显示，保存和评估，远程客户通过internet和客户端软件访问服务器。

所述的传感器节点包括射频板和主板，射频板中的CC2420无线通信芯片通过阻抗匹配电路和天线相连接；主板中的Atmega128L微处理器芯片分别与外部flash存储器、LED灯、51脚I/O接插件、JTAG接口和经电平转换芯片与串口连接，射频板通过12脚接插件与主板连接，电源给主板供电。

所述的软件系统主要分为服务器端主程序和远程客户端主程序，其中：

1)服务器端主程序包括7个部分：串口交互部分是最底层的串口功能部分，采用Java编写；串口读取操作部分完成Java与MATLAB的协作，控制串口读写过程；数据包显示部分对读入的原始数据进行解析，将有用数据部分显示出来，同时将读取过程的相关信息显示出来；绘制数据曲线及拓扑结构图部分完成光强、温度和声强数据的曲线绘制，以及网络拓扑结构图的绘制；数据保存和打开已保存的数据部分分别实现数据存取；数据包网络发布部分是在当用户启动服务器功能后，将初步解析过的数据包采用组播技术发布到Internet上去；

2)远程客户端主程序包括3个部分：数据包网络接收部分监听从服务器端发送过的数据包，传到本地计算机上进行后续处理；数据包显示部分以及绘制数据曲线部分与服务器端相应部分的功能相同，但实现方法不同，前者是在MATLAB中进行，后者是在Java中进行的。

基于无线传感器网络的茶园微域监控的步骤如下：

1)完成节点的制作，并通过avr仿真器下载Surge_Reliable协议程序；

2)将这些节点插上传感器板，构成一个监测点，打开电源，使其处于工作状态，然后布置在茶园中；

3)选择其中一个节点为汇聚节点，它与网关直接相连，网关通过串口和服务器相连接；

4)在服务器上启动Matlab，在命令窗口中输入MatTOS即可运行服务器端程序；

5)远程客户打开客户端软件，在连接窗口中输入服务器的IP地址和服务器广播数据的端口号，连接成功后可开始访问服务器数据；

6)选择服务器软件界面和客户端软件界面的工具按钮，完成原始数据读取，数据曲线和拓扑图绘制，数据保存。

所述的每个节点都有各自ID号，将这个ID号和节点放置位置对应，通过观察拓扑图迅速找出异常事件发生地点。

由于无线通信范围有限，所述的节点产生的数据包并非直接到达汇聚节点，而是以多跳的方式在节点之间由远及近传输，并最终为汇聚节点接收，路由过程采用Surge_Reliable协议，它是一种自发式的寻优过程，各节点通过分析历史数据，从邻居中选出通信可靠并且总体代价较小的节点作为父节点，向它发送数据。

所述的监测点能实时监测茶园中温度，湿度，光照数据。同时能监测各节点的电量。

本实用新型具有的有益效果是：