基于無線傳感器網(wǎng)絡的智能灌溉系統(tǒng)研究

對于移動或便攜式數(shù)據(jù)采集測控系統(tǒng)而言，采用無線數(shù)據(jù)傳輸是一種較好的選擇方案。由北京捷麥通信器材有限公司生產(chǎn)的SA68D21DL無線數(shù)據(jù)報警收發(fā)模塊就是一款可在微機與微機之間，或微機與單片機之間進行全雙工遠距離無線通信的收發(fā)模塊。該模塊還可組成最多65535點的單發(fā)多收或多發(fā)單收形式無線局域網(wǎng)。其上位機硬件接線電路如圖3所示。

2.5 電源

在該系統(tǒng)中，SA68D21DL為較高電壓器件，電壓要求為6 V，為了與之接口，AT89S51也工作在6 V(AT89C2051是寬電壓器件)電壓下。該系統(tǒng)用+6 V電源供電，可以通過支流穩(wěn)壓電源得到，考慮干擾與系統(tǒng)穩(wěn)定，建議用干電池供電。

3 主控系統(tǒng)

在該系統(tǒng)中，控制主機作為連接Internet網(wǎng)和無線傳感器網(wǎng)絡之間的協(xié)議轉換網(wǎng)關。其硬件采用致遠電子公司MiniARM嵌入式工控模塊。MiniISA系列采集板卡采用智能型板卡結構，即在板卡上內(nèi)置MCU。板載MCU對板卡上I／O端口進行控制，實現(xiàn)I／O數(shù)據(jù)的緩存，從而降低板卡對于MiniISA接口主機的依賴，節(jié)省主機處理數(shù)據(jù)的時間，保證MiniISA系統(tǒng)更加高效的運行。此外板載MCU可以對采集的數(shù)據(jù)或者輸出數(shù)據(jù)進行進一步的處理。系統(tǒng)電路圖如圖4所示。

3.1 MiniISA-8016A數(shù)字量輸入繼電器輸出板卡

MiniISA-8016A是一款用于MiniISA總線的繼電器輸出和隔離數(shù)字量輸入卡，該卡提供8路隔離數(shù)字量輸入，在噪聲環(huán)境下為采集數(shù)字量提供1 500 VDC的隔離保護；它帶有8個繼電器，可以用作開／關控制設備或小型電力開關；此外它還帶有2個可由用戶自定義的隔離脈寬調(diào)制PWM輸出。

3.2 MiniISA-GMT05001人機界面板卡

MiniISA-GMT05001是一款基于MiniISA總線的人機界面板卡，適用于任何具有MiniISA總線主控電路的底板上。

采用5.7英寸、分辨率為320×240的單色屏，支持觸摸屏操作功能，提供了六個按鍵輸入。通過操作MiniISA總線完成相應的顯示和按鍵功能。

3.3 MiniISA GPRS無線數(shù)傳設備MiniISA-WG23

MiniISA-WG23是基于GPRS網(wǎng)絡的智能型無線數(shù)傳設備(DTU)，具有MiniISA并行接口，能夠方便地嵌入到用戶的設備中，提供透明的數(shù)據(jù)傳輸功能，可以方便地實現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)傳輸。

4 遠程控制系統(tǒng)

遠程控制系統(tǒng)主要設計GPRS通信系統(tǒng)、GPRS與Internet網(wǎng)絡接入系統(tǒng)、監(jiān)控中心主機友好界面顯示控制系統(tǒng)。這一部分硬件部分可以應用現(xiàn)有的移動公司與電信等互聯(lián)網(wǎng)資源，軟件考慮成本和專業(yè)功能可以自主開發(fā)，建議應用現(xiàn)有遠程軟件，如《波爾遠程控制》軟件、湖南省遠程監(jiān)控設備有限公司的RC-2000可視化遠程控制軟件系統(tǒng)。

5 水泵電機驅動電路

考慮強電弱電隔離作用，水泵供電系統(tǒng)可以考慮與整個系統(tǒng)分開設計。利用系統(tǒng)板上的繼電器控制電機電源即可實現(xiàn)，電路如圖5所示。

6 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件包括兩大部分：傳感器網(wǎng)絡接點系統(tǒng)程序與主機控制系統(tǒng)程序。

6.1 采集系統(tǒng)程序

無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點系統(tǒng)程序由主程序、數(shù)據(jù)采集子程序、與上位機通信的子程序等部分組成。這里介紹主程序的設計框圖。

6.2 通信協(xié)議研究