[发明专利]一种基于无线传感器网络的生猪养殖环境监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及物联网、环境监测、生猪养殖领域，尤其涉及一种基于无线传 感器网络的生猪养殖环境监测方法。

背景技术

在养猪业中，制约其生产的因素有两个主要方面：遗传和环境。遗传决定 猪只生长发育的潜在可能性，而环境因素则决定猪的这种遗传潜力得以实现的 程度。环境安全型猪舍建设的基本要求是猪舍能够从空气、饲料、饮水和粪便 4个方面实现微生物总量的控制，并且能够从空气、温度、湿度等几个方面保 障生猪的生活条件。猪舍内的温度、湿度、有害气体及空气污染等环境因素直 接影响猪的生长和繁育。

我国的传统的生猪养殖模式是通过人工测量获取所需数据，这种模式不仅 耗时久、效率低而且需要大量的人力。无线传感器网络是实现规模化养殖的必 要技术，可以实时高效并精确地获取信息，规模化养殖对环境监控的需求也进 一步促进了智能传感器在网络系统中应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于无线传感器网络的生猪养殖环境监测方法， 通过设计并制作ZigBee无线模块，采集多种气体浓度及温湿度等环境信息， 设计网络拓扑结构传输传感器数据至数据中心，对生猪养殖场中的环境数据进 行实时的监控及预警，保证生猪的生长环境，实现让生猪健康成长的目标。

为解决上述技术问题，本发明的主要技术内容如下：

一种基于无线传感器网络的生猪养殖环境监测设备，包括终端采集节点、 路由节点和协调器节点。终端传感器节点连接了多种功能的传感器，在加入网 络后启动时钟和中断程序，定时启动数据采集功能，并将数据上传。路由节点 负责监听信道，时刻准备接收其他节点需要上传的数据并进行转发。协调器节 点主要负责配置网络参数、启动网络并维护网络的正常工作、接收采集的数据 并处理传输给上位机。其中终端传感器节点可以连接温湿度传感器和氨气浓度 传感器，对猪舍内环境信息进行监测。

一种基于无线传感器网络的生猪养殖环境监测方法，其特征在于，系统的 终端节点各连接了不同的传感器处理模块，可分属于不同的子系统，待数据采 集后，又要统一经由主网络中的路由器节点传输至协调器节点再连接至上位机， 所以采用混合网络拓扑结构。每个猪舍为一个子系统，每个子系统中包含若干 个终端传感器节点，采集温湿度数据和氨气浓度数据。各子系统采用星型网络 拓扑结构，各终端传感器节点采集的数据统一汇集至各星型网的中心节点，即 一个路由节点，再由这个路由节点将数据上传至主网络中的路由节点处。而主 网络采用mesh网络拓扑结构，各路由节点存储了可传输范围内其他节点的路 由表，当一条通路拥塞时，则选择其他路径进行传输，将采集的数据分散传输 至协调器节点，尽可能避免造成网络拥塞和数据包的丢失。附图11为网络拓 扑结构图。

本发明的优点

1.灵敏度高。通过优化设计传感器，提高仪器监测灵敏度，能够更好地满 足猪场环境参数灵敏度的需求。

2.成本低，维护方便。硬件设备通过自主研发，只需购买小型传感器等元 器件，成本低廉；同时一旦系统安装成功之后可以根据系统的需求变化进行维 护。

3.可靠性高，实时性好。包括系统稳定性、数据传输的可靠性；数据的 传输时延小，能够基本满足实时性要求。

附图说明

图1为本发明的无线模块主控芯片图

图2为本发明的无线节点图

图3为本发明的主控模块电路设计图

图4为本发明的电源模块电路设计图

图5为本发明的RS232模块电路设计图

图6为本发明的Flash模块电路设计图

图7为本发明的时钟模块电路设计图

图8为本发明的温湿度传感器模块电路设计图

图9为本发明的氨气传感器实物图

图10为本发明的氨气传感器模块电路设计图

图11为本发明的网络拓扑结构图

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。