基于無線通信自組網的智慧農業系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及智能農業領域，具體地，涉及一種基于無線通信自組網的智慧農業系統。
【背景技術】
[0002]為了緩解農業用水日趨緊張的局面，近年來國家逐漸加大節水灌溉的建設力度，國內外也推出幾個“農業智能節水灌溉系統”，大致情況主要包括基礎設施控制與數據收集、統計、分析兩個大的方面開展研究和探索。在基礎設施控制方面通訊控制系統，國內現在有的采樣電纜裝置。使用成本高，如果遇到公路或水利設施，安裝難度極大及采樣透傳廣播方式的無線系統通信系統。但由于一個灌溉系統管理條田很大，控制人員距離最遠的電磁閥控制器可能10Km以上。那么控制人員要訪問最遠的電磁閥控制器，而控制人員的無線收發系統傳輸距離無法達到10km以上。如果要達到10km以上，這樣就要求無線系統功率很大，不能使用電池供電或太陽能供電，相同也增加了成本，還不符合國家無線發射機通用規范。那么就出現了采樣現在比較流行的Zigbee自組網通訊系統。Zigbee無線系統之間采樣相互中繼方式把數據傳輸到更遠的地方。理論上Zigbee系統的功率小了，傳輸距離更遠了。
[0003]但在實際安裝調試中也遇到很多問題。Zigbee首先通信協議是國外開發，半公開。整個通訊系統不能因地制異。其次zigbee無線系統采用2.4G頻率。頻率大，波長小。傳輸過程及容易受打擾，傳輸能力(穿透能力)很差，Zigbee無線系統之間傳輸距離近，一般只有50米。最后zigbee系統在休眠和喚醒方面存在喚醒不全，休眠不可控等問題。
[0004]隨著智能電網的推進，用電信息采集系統已經從傳統的抄表結算需求向遠程管理、遠程控制、實時監測等方向發展，因此對通訊技術的可靠性與實時性要求很高。用電信息采集系統一般包含集中器、采集器和電能表等用電統計裝置。現有技術電力電網系統的用電統計主體是用電信息采集和傳輸采用低頻段(100?300kHz)有線載波傳輸方式，但該技術受電網環境影響大，隨著家用電器使用的增加，“電網污染”現象越來越嚴重，導致采用“有線載波傳輸方式”的用戶用電信息采集和傳輸的收集和抄錄成功率越來越低，其存在的主要問題包括通訊速率低、實時性差、誤碼率高等。因此需要人工收集抄錄的方式作為補充。
[0005]為解決這一問題，在最新的國家電網公司的用電信息采集系統系列標準中，將微功率無線通訊技術列入，在2005年無線電委員會的《微功率(短距離)無線電設備的技術要求》文件中規定470MHz?510MHz為民用無線電計量儀表專用頻段，但是允許的發射功率僅為50mW，而實際應用環境中，無線信號因房屋等建筑物的阻擋、金屬表箱屏蔽等情況，50mW發射功率的通訊距離太短，不能滿足抄表應用需求，現有技術只有通過中繼傳輸方式來提高傳輸距離，當大面積使用時，中繼節點的選擇是不可能的，仍需要依靠人工設置來實現。
【發明內容】
[0006]發明目的:本發明的目的是為了解決現有技術中的不足，提供一種通過采用不同節點通過中繼或者無線連接方式進行網絡連接，安裝方便，通信穩定、通信距離足夠遠，通信鏈路可以因地制異，更加合理化；使用國家規定的計量頻率490M，并開放16個信道，使用整個通訊模塊處于低功率，而不易受打擾，穩定傳輸；工作電流小，休眠電流低，十分節能省電的基于無線通信自組網的智慧農業系統。
[0007]技術方案:本發明所述的一種基于無線通信自組網的智慧農業系統，包括中心協調器、田間節點、條田栗房控制節點、自組網模塊，所述條田栗房控制節點和復數個田間節點可組成一組單位田條，所述田間節點和條田栗房控制節點內分別設置有自組網模塊，所述自組網模塊由單片機、射頻芯片組成，所述田間節點內還設置有獨立電源，所述田栗房控制節點直接與市電連接；
所述同一組的單位田條內的田間節點之間通過自組網模塊無線中繼通訊連接，所述條田栗房控制節點與最近的田間節點通過自組網模塊無線通訊連接，所述條田栗房控制節點之間通過自組網模塊無線中繼通訊連接，所述中心協調器與最近的條田栗房控制節點通過自組網模塊無線通訊連接。
[0008]進一步的，所述獨立電源為蓄電池或者太陽能電池。
[0009]進一步的，所述單片機型號為低功耗的STC15系列。
[0010]進一步的，所述射頻芯片為低功耗的SI4432型號。
[0011]進一步的，所述自組網模塊包括殼體和位于其內的PCB通信主板，所述PCB通信主板包括微處理器MCU控制電路、通用接口電路、數據存儲電路、收發信電路、射頻功率放大電路、低通濾波電路、收發轉換開關電路、穩壓電路和天線；
所述通用接口電路將其所附著的田間節點和條田栗房控制節點提供的電力送至所述穩壓電路，經該穩壓電路處理后分別向各電路供以適配的電力;所述通用接口電路與微處理器MCU控制電路之間通過數據傳輸線聯接；
所述天線將收到的射頻信號經收發轉換開關電路送到收發信電路，由收發信電路將射頻信號調解為數據包再送到所述微處理器MCU控制電路；
所述微處理器MCU控制電路處理接到的數據包，將其送至數據存儲電路中，或通過通用接口電路送至所附著的主體中，或通過通用接口電路將主體傳送的用戶數據打包為數據包送至所述收發信電路，并發送控制信號至收發轉換開關電路使其轉換為發送狀態；
所述收發信電路將接到的數據包調制為射頻信號，發送至射頻功率放大電路放大、再經低通濾波電路濾除高次諧波，再送到收發轉換開關電路，通過與該收發轉換開關電路連接的天線向空中發送。
[0012]進一步的，還包括看門狗電路，所述的看門狗電路與微處理器MCU控制電路連接，并向微處理器MCU控制電路提供復位電平。
[0013]進一步的，所述微處理器Μ⑶控制電路包括的微處理器集成電路U2，所述的微處理器集成電路U2是采用ARM平臺的STM32F103系列，微處理器集成電路U2的ΡΑ4、ΡΑ5、ΡΑ6、ΡΑ7和PC0腳連接到所述收發信電路，ΡΑ14和PA15腳接入收發轉換開關電路，PB10JB11腳與所述數據存儲電路連接，ΡΑ0、Η)2、ΡΑ9和PC10腳接入通用接口電路。
[0014]進一步的，所述穩壓電路包括正電壓調節器T1、穩壓集成電路U4;所述通用接口電路送來的電壓VI輸入至所述正電壓調節器T1的輸入端，正電壓調節器T1的輸出端V2輸出+5V的電壓，該輸出電壓分別送至穩壓集成電路U4的輸入端和射頻功率放大電路;所述穩壓集電路U4將輸入端的電壓+5V轉換成+3.3V的輸入電壓，分別向微處理器MCU控制電路、數據存儲電路、收發信電路、低通濾波電路和收發轉換開關電路供電。
[0015]進一步的，所述收發信電路包括收發信集成電路U1，所述的收發信集成電路U1采用SI4432，收發信集成電路U1的RX-P和RX-N腳與收發轉換開關電路連接；NIRQ、NSEL、SCLK、SDI和SD0與微處理器MCU控制電路連接，TX腳與射頻功率放大電路連接。
[0016]進一步的，所述射頻功率放大電路包括N溝道絕緣柵型場效應管Q3、三極管Q5和三極管Q6;所述三極管Q5的集電極通過電阻R113和R118接入N溝道絕緣柵型場效應管Q3的柵極，三極管Q5的基極經電阻R36接入三極管Q6的集電極；所述收發信電路送來的射頻信號接入N溝道絕緣柵型場效應管Q1的源極，N溝道絕緣柵型場效應管Q3的漏極接入低通濾波電路。
[0017]有益效果:本發明通過采用不同節點通過中繼或者無線連接方式進行網絡連接，安裝方便，通信穩定、通信距離足夠遠，通信鏈路可以因地制異，更加合理化；使用國家規定的計量頻率490M，并開放16個信道，使用整個通訊模塊處于低功率，而不易受打擾