通用農業環境信息監控系統的網關的製作方法
2023-07-07 00:01:21 2
專利名稱：通用農業環境信息監控系統的網關的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於農林業環境監測技術領域，具體涉及一種通用農業環境信息監控系統的網關。
背景技術：
無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network, WSN)作為一種新興技術，具有組網靈活性、部署方便、支持多種信息上行採集和下行指令控制等優點。自英特爾公司於2002 年率先在俄勒R州建立了第一個基於WSN的葡萄園監測系統，在農業領域陸續開展了大量應用研究，提出了各種面向應用的監控系統實現方案和理論研究成果，為農業數位化、精準化提供了技術支持。在WSN體系中，網關作為連接底層Zigbee網絡與領域應用系統的橋梁，其系統架構與開發模式直接決定了 WSN系統的可用性和靈活性。目前國內研究提出的網關類型較多，如採用Zigbee和GPRS技術的面向水環境監測系統網關，基於CC2431凍土區地溫、變形監測系統網關，以S3C2410MPU為核心、基於Linux開發的山地茶園旱情監測系統網關等。然而，以上網關在軟硬體設計時通常考慮特定應用背景，採用固定的硬體結構、接口方案和軟體處理流程，對監控對象與應用需求變化的適應能力較弱，難以滿足不同領域的應用需求。 此外在功能上局限於完成WSN的數據轉發，而缺乏農業生產基地監測節點、實時數據、歷史數據等面向領域應用的管理功能，難以為多個不同農業應用系統提供環境監控功能。
發明內容為了克服上述現有技術的不足，本實用新型的目的在於提供一種通用農業環境信息監控系統的網關，採用模塊化設計思路，支持監測區域、監測節點、監測對象的可配置，具有良好的可適應性。為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是通用農業環境信息監控系統的網關，包括微處理器1，微處理器1外接存儲器單元 2，微處理器1還接有RF通信模塊3和GPRS通信模塊4。所述微處理器1為基於ARM920T內核的RISC處理器S3C2410A，運行在203MHz。所述存儲器單元2包括SDRAM和NOR Flash存儲器。所述RF通信模塊3為CC2430，所述GPRS通信模塊4為MC391。本實用新型與現有技術相比，具有以下優點1)採用模塊化設計思路，支持監測區域、監測節點、監測對象的可配置；2)實現了通用的農業環境監控通信協議，支持靈活可變的信息交互過程，採用 Wince進行用戶友好的網關管理軟體開發，基地管理員可依據應用需求在運行過程中動態更改網關配置，以適應運行環境、監控對象的變化，從而具有良好適應性；3)成本低、無需布線、組網靈活。
附圖為本實用新型的結構框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。參見附圖，通用農業環境信息監控系統的網關，包括微處理器1，微處理器1為基於ARM920T內核的RISC處理器S3C2410A，運行在203MHz，支持Wince、Linux等嵌入式系統， S3C2410A外接的存儲器單元2採用兩個SDRAM和一個NOR Flash存儲器的存儲結構，完全滿足系統在存取速度和存儲容量上的要求，微處理器1還接有RF通信模塊3和GPRS通信模塊4，其中RF通信模塊3為CC2430，實現嵌入式ZigBee應用，用來尋址和組網以及數據通信，GPRS通信模塊4為MC39I，完成網關的無線遠程通信和簡訊預警。處理器S3C2410A外接有IXD觸控螢幕，用於人機互動，整個網關系統採用12V直流穩壓源作為主電源，通過轉化成5VDC，給核心部件供電。另外S3C2410A提供Ethernet、USB、 RS232、SD等豐富的外圍接口，USB接口可用來外接標準滑鼠、鍵盤；SD卡可作為拓展存儲器使用；RJ45接口可將網關接入乙太網。網關採用串口通信完成與下層數據交互，利用GSM/GPRS和Ethernet多重網絡實現遠程通信。GPRS.Ethernet網絡負責網關與伺服器數據傳輸，GSM網絡則用於預警簡訊交互。本實用新型的開發環境是基於Wince可視化集成開發環境EVC (Embedded Visual C++)建立單文檔應用程式，作為網關軟體實現的基本框架。從SQLite官方網站www. sqlite. org下載版本3. 6. 22的源碼，在EVC環境下編譯得到動態連結庫，並導入程序中。 利用管理工具SqliteSpy建立後臺資料庫wsn. db，並創建各類數據表、視圖以及觸發器，採用Sqlite的C語言API接口，完成程序與資料庫交互。網關與中心伺服器以文件形式實現編碼信息同步更新，同時基於類型編碼表完成基地與各節點監測因子類型的統一管理，支持運行過程監測因子類型的動態調整，並以此完成監測節點上傳數據解析、展示、存儲與關聯處理。監測類型的可配置使網關具有適應不同的領域需求的能力，為通用性奠定了基礎。網關維護WSN網絡的所有節點屬性，包括節點編號、網絡地址、監控環境因子類型、外接控制設備、所屬區域、位置、剩餘電量、工作狀態、最新更新時間等。用戶在管理過程中，可以隨時根據節點實際的工作需求的變化，更改節點的相關屬性，如某節點的空氣溫度傳感器被置換為空氣溼度傳感器，網關只需重新配置節點的監控環境因子類型屬性，將其中的空氣溫度的標識換成空氣溼度的標識，便可完全支持該新環境因子類型的數據處理。同理，節點的外接控制設備、位置等均可動態配置。而電量、最新更新時間等屬性，網關根據節點上傳數據進行自動更新。網關支持不同粒度的區域定義，區域屬性包括區域名稱、位置和備註信息。網關可根據基地區域特徵配置區域屬性，支持運行過程的動態調整。每個節點屬於指定區域，可通過區域名稱檢索到該區域內所有節點，實現了以區域為單位的節點監測信息瀏覽、對比、統計分析等功能。網關對環境信息數據處理包括依據用戶設定，對特定節點的監測值進行修正以提高數據準確性，並對不在合理閾值範圍內的異常數據啟動預警，方便用戶及時獲悉異常環境信息，減少災害氣候造成的損失。
權利要求1.通用農業環境信息監控系統的網關，包括微處理器(1)，微處理器(1)外接存儲器單元(2)，其特徵在於，微處理器(1)還接有RF通信模塊(3)和GPRS通信模塊(4)。
2.根據權利要求1所述的通用農業環境信息監控系統的網關，其特徵在於，所述微處理器(1)為基於ARM920T內核的RISC處理器S3C2410A，運行在203MHz。
3.根據權利要求2所述的通用農業環境信息監控系統的網關，其特徵在於，所述存儲器單元(2)包括SDRAM和NOR Flash存儲器。
4.根據權利要求2所述的通用農業環境信息監控系統的網關，其特徵在於，所述RF通信模塊(3)為CC2430，所述GPRS通信模塊(4)為MC39I。
專利摘要通用農業環境信息監控系統的網關，包括微處理器，微處理器外接存儲器單元，微處理器還接有RF通信模塊和GPRS通信模塊，本實用新型採用模塊化設計思路，支持監測區域、監測節點、監測對象的可配置，具有良好的可適應性。
文檔編號H04W88/16GK202231871SQ20112033105
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月5日 優先權日2011年9月5日
發明者劉典, 吳婷婷, 張佐經, 張海輝, 朱江濤, 王東, 王轉衛, 翟長遠, 胡瑾 申請人:西北農林科技大學