專利名稱：一種基于zigbee的豬體溫及豬舍溫濕度檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，屬于畜類科學養(yǎng)殖領(lǐng)域，特別是涉及數(shù)據(jù)的無線傳輸及實現(xiàn)對檢測現(xiàn)場的遠程檢測方面的一種檢測手段及檢測方法。
背景技術(shù)：
豬作為恒溫動物必須維持體內(nèi)因代謝過程等產(chǎn)生的熱量和向環(huán)境散發(fā) 的熱量之間的平衡，一旦這種熱平衡被破壞，將影響豬的正常生理反應(yīng)及生長性能。豬通過 生理形態(tài)和熱調(diào)節(jié)行為的綜合作用達到熱的平衡，其中豬的體溫可作為反映其熱應(yīng)激程度 的直接指標。而豬舍環(huán)境溫度和濕度是影響豬與其生存環(huán)境保持熱平衡的主要因素。目前 國內(nèi)對豬體溫度及豬舍溫濕度的測量還局限與原始的人工現(xiàn)場測量，這種方法無法實時的 反映豬體溫度和豬舍的溫濕度，而且消耗人力，更重要的是無法對大量的歷史數(shù)據(jù)進行存 儲和數(shù)據(jù)分析。國外目前對相關(guān)的動物生理參數(shù)測量以美國的DSI公司生產(chǎn)的動物生理參 數(shù)無線遙測系統(tǒng)為代表，可以對動物的多項生理指標進行測量并通過無線方式進行傳輸， 可以實現(xiàn)對豬體的溫度的測量。但是該系統(tǒng)沒有提供豬舍環(huán)境溫濕度的測量，而且價格昂 貴，不適合推廣，而且該套系統(tǒng)測量的很多生理參數(shù)對與豬的養(yǎng)殖來說并不是很關(guān)鍵的參 數(shù)，所以對于特定的應(yīng)用場合造成不必要的浪費。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種對豬體溫度及豬舍溫濕度進行檢測的檢測系統(tǒng)，基于 zigbee的豬體溫及豬舍溫濕度檢測系統(tǒng)由溫濕度傳感器(1)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(2)上位 機分析處理軟件(3)組成。其中溫濕度傳感器(1)由檢測豬體溫度的溫度傳感器(1-1)、 檢測豬舍溫度的溫度傳感器(1-2)、檢測豬舍濕度的濕度傳感器(1-3)組成。其中檢測豬體 溫度的溫度傳感器安置于綁定在豬體上的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上。檢測豬舍溫度的溫度傳 感器和濕度傳感器安置于放置于豬舍固定位置的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上；無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(2)按功能分為協(xié)調(diào)器(2-1)、路由器(2-2)、終端設(shè)備(2-3)，這三類無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，采用的無線傳輸協(xié)議為zigbee協(xié)議，節(jié)點運行的zigbee協(xié)議棧 采用美國Microchip公司的開源協(xié)議棧，通過對開源協(xié)議棧的二次開發(fā)實現(xiàn)該特定需求； 上位機分析處理軟件(3)包括串口通信模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)實時顯示模塊、數(shù)據(jù)查詢 管理模塊、節(jié)點配置模塊、報表生成模塊、檢測量報警模塊、web服務(wù)模塊組成。上位機分析 處理軟件將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行存儲和分析并提供遠程查詢功能，為科 學的進行生豬飼養(yǎng)提供有大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)并為通過歷史數(shù)據(jù)進行分析得出飼養(yǎng)規(guī)律和經(jīng) 驗提供了支持。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種基于zigbee的豬體溫及豬舍溫濕度檢測系統(tǒng)包括(1) 溫濕度傳感器采用輸出數(shù)字信號的溫濕度傳感器，貼片式，超低功耗，工作電壓在無線傳 感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能夠驅(qū)動的范圍以內(nèi)。其中測量豬體溫度的溫度傳感器與豬耳緊密、充分 接觸。(2)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點按功能分為協(xié)調(diào)器、路由器、終端設(shè) 備.協(xié)調(diào)器組建網(wǎng)絡(luò)，組建網(wǎng)絡(luò)成功后，路由器和終端設(shè)備加入其所組建的網(wǎng)絡(luò)。在協(xié)調(diào)器 射頻覆蓋范圍內(nèi)的終端設(shè)備或路由器直接加入?yún)f(xié)調(diào)器并由協(xié)調(diào)器分配用于無線傳感器網(wǎng) 內(nèi)通信的唯一 16位短地址，用于作為該節(jié)點的唯一標識。遠端的路由器和終端設(shè)備則加入 其射頻范圍內(nèi)的路由器(該路由器必須已經(jīng)加入?yún)f(xié)調(diào)器)并由該路由器分配16位短地址。 整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)位網(wǎng)狀拓撲，該網(wǎng)絡(luò)拓撲相比與星形拓撲和簇形拓撲在組網(wǎng)和傳輸數(shù)據(jù)方面更為靈活。能給滿足被測豬體在豬舍內(nèi)移動的現(xiàn)實情況，不會因為 豬體的移動而造成綁定在豬體上的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點脫離網(wǎng)絡(luò)無法將采集的豬體溫度 數(shù)據(jù)傳輸給協(xié)調(diào)器的情況出現(xiàn)。路由器的功能主要是擴展網(wǎng)絡(luò)的物理范圍，因為協(xié)調(diào)器的 射頻覆蓋范圍是有限的，有了路由器，距離協(xié)調(diào)器較遠的終端設(shè)備也可以通過路由器的轉(zhuǎn) 發(fā)將其所采集的數(shù)據(jù)傳輸給協(xié)調(diào)器。當然路由器除了轉(zhuǎn)發(fā)終端設(shè)備傳輸給協(xié)調(diào)器的數(shù)據(jù)之 外，其本身也可以驅(qū)動安置于其上的傳感器，實現(xiàn)豬體溫度的采集和發(fā)送。用于測量豬體溫 度的路由器和終端設(shè)備都綁定與豬體上，這些無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上安置的傳感器為測量 豬體溫度的溫度傳感器。用于測量豬舍環(huán)境溫濕度的路由器和終端設(shè)備布置在豬舍的固定 位置，這些無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上安置的傳感器為測量豬舍環(huán)境的溫度及濕度傳感器。而 協(xié)調(diào)器上不安置任何傳感器，協(xié)調(diào)器放置與離上位機較近的地方，通過串口線實現(xiàn)與上位 機的連接。其主要功能為組建網(wǎng)絡(luò)并實現(xiàn)將路由器和終端設(shè)備發(fā)送過來的豬體溫度及豬舍 溫濕度數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送至上位機。(3)上位機分析處理軟件上位機分析處理軟件包括 現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)綜合處理軟件和Web服務(wù)平臺兩部分?，F(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)綜合處理軟件完成通過 串口獲取由協(xié)調(diào)器收集的現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行一定格式的存儲(存儲成Oracle數(shù) 據(jù)庫表的形式)、顯示、對安置與豬體及豬舍中的節(jié)點的相關(guān)工作參數(shù)進行配置等功能。Web 服務(wù)平臺通過tomcat服務(wù)器將能給訪問協(xié)調(diào)器傳給上位機的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點采集 到的豬體溫度及豬舍溫濕度的數(shù)據(jù)(實際是訪問表)，并根據(jù)用戶的查詢，生產(chǎn)動態(tài)網(wǎng)頁， 從而實現(xiàn)用戶遠程通過瀏覽器進行數(shù)據(jù)查詢的功能。相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是其一，本發(fā)明成果可實時檢測豬體溫度及豬舍溫濕度并存儲大量的歷史數(shù)據(jù)以供 查詢、分析。其二，本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)改變了傳統(tǒng)人工對 豬體及豬舍溫濕度的方法，而與國外同類產(chǎn)品相比較本發(fā)明的成倍低。其三，相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，不同于人工在現(xiàn)場通過一定的儀器設(shè)備對豬體溫度 及豬舍溫濕度的數(shù)據(jù)進行采集，也不同與國外的無線動物生理參數(shù)檢測系統(tǒng)試用固定的發(fā) 送器和接收器的。將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與豬體溫度及豬舍溫濕度檢測相結(jié)合為本發(fā)明所 首創(chuàng)。本發(fā)明將實現(xiàn)對檢測的豬體溫度及豬舍溫濕度的實時采集，并直觀的通過圖表的形 式進行顯示。再者通過大量的歷史數(shù)據(jù)的分析總結(jié)出一定規(guī)律，為科學養(yǎng)殖提供有利的數(shù) 據(jù)支撐。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。圖1是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點現(xiàn)場布置3是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)圖(路由器及終端設(shè)備)；圖4是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu)圖(協(xié)調(diào)器)；圖5是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)拓撲6是系統(tǒng)軟件部分架構(gòu)圖具體實施方式
參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5。圖1為系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖，路由器和 終端設(shè)備安置于豬體及豬舍中，其上的溫度傳感器和溫濕度傳感器將采集到的數(shù)據(jù)傳給距 離豬舍較近的協(xié)調(diào)器上，協(xié)調(diào)器通過串口與上位機連接，上位機軟件負責對數(shù)據(jù)進行存儲、處理、顯示等功能。圖2是現(xiàn)場的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的布置圖。將路由器和終端設(shè)備布置在檢測現(xiàn) 場，其中一類節(jié)點上安置有檢測豬體溫度的傳感器，這類節(jié)點綁定在豬體上。其余節(jié)點用于 檢測豬舍的環(huán)境溫度，此類節(jié)點布置與豬舍的固定位置。需要注意的是如果終端設(shè)備和路 由器距離位于監(jiān)控室的協(xié)調(diào)器的距離較遠的話，要先加入距離其較近的路由器，通過路由 器的轉(zhuǎn)發(fā)才能將數(shù)據(jù)采集到的數(shù)據(jù)傳給協(xié)調(diào)器。圖3是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中路由器和終端設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖，由負責處理數(shù)據(jù)的單片機模塊，數(shù)據(jù)收發(fā)的射頻模塊，數(shù)據(jù)采集的傳感器模塊以及供電模塊組成。圖4是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中協(xié)調(diào)器設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖，與圖3不同的是其沒有傳感 器模塊，因為協(xié)調(diào)器不是布置與檢測現(xiàn)場，不負責采集數(shù)據(jù)，所以沒有傳感器模塊，但是比 圖3中的節(jié)點多了串口通信模塊，負責將接收到的來自檢測現(xiàn)場的路由器和終端設(shè)備的數(shù) 據(jù)通過串口傳輸給上位機。圖5為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖，是典型的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，由于豬體處于移動狀 態(tài)，這樣決定了采用星形及簇形的拓撲都很可能會出現(xiàn)由于移動而導致節(jié)點的通信死區(qū)的 情況，所以采用更為靈活的網(wǎng)狀拓撲是比較適合的，因為網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)有著更好的路由發(fā)現(xiàn)功 能，網(wǎng)絡(luò)的魯棒性也更強。圖6中上位機軟件部分主要分為與布置與檢測現(xiàn)場的無無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行數(shù) 據(jù)交互的數(shù)據(jù)綜合處理軟件，該部分的功能主要有串口通信、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)顯示、無線傳 感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點參數(shù)配置、超限報警等功能，是上位機軟件的核心部分。而那些數(shù)據(jù)存儲的形 式是以O(shè)racle數(shù)據(jù)庫表的形式存放的，tomcat服務(wù)器是web服務(wù)的核心部分，該部分讀取 Oracle數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)表并根據(jù)用戶的需求生成動態(tài)網(wǎng)頁，讓用戶能給在遠程通過客戶機 上的瀏覽器對檢測現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進行直觀的顯示。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明的基于zigbee的豬體溫及豬舍溫濕度檢 測系統(tǒng)及其測量方法進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā) 明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含 這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
一種基于zigbee的豬體溫及豬舍溫濕度檢測系統(tǒng)，包括由溫濕度傳感器(1)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(2)和上位機分析處理軟件(3)。其特征在于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(2)將分布在豬體上和豬舍中溫濕度傳感器(1)采集到的溫濕度傳輸至上位機，并由上位機分析處理軟件(3)分析處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于zigbee的豬體溫及豬舍溫濕度檢測系統(tǒng)，其特征是 所說的溫濕度傳感器(1)由檢測豬體溫度的溫度傳感器(1-1)、檢測豬舍溫度的溫度傳感 器(1-2)、檢測豬舍濕度的濕度傳感器(1-3)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于zigbee的豬體溫及豬舍溫濕度檢測系統(tǒng)，其特征是 所說的溫濕度傳感器(1)安置于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(2)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于zigbee的豬體溫及豬舍溫濕度檢測系統(tǒng)，其特征是 所說的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(2)由協(xié)調(diào)器(2-1)、路由器(2-2)、終端設(shè)備(2-3)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于zigbee的豬體溫及豬舍溫濕度檢測系統(tǒng)，其特征是 所說的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(2)具有驅(qū)動溫濕度傳感器(1)并將其所采集溫濕度數(shù)據(jù)通過 無線信號方式進行傳輸?shù)墓δ堋?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于zigbee的豬體溫及豬舍溫濕度檢測系統(tǒng)，其特征是 所說的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(2)尺寸為lcm*lcm*0. 2cm?？稍O(shè)計為其它尺寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于zigbee的豬體溫及豬舍溫濕度檢測系統(tǒng)，其特征是 所說將多數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(2)綁定與豬體上，通過安置于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(2) 上的溫度傳感器測量豬體體溫，并將采集到的豬體溫度數(shù)據(jù)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(2) 進行傳輸；剩余的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(2)分散安置于豬舍的某些固定位置，通過安置于 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(2)上的環(huán)境溫濕度傳感器測量豬舍的環(huán)境溫濕度，并將采集到的環(huán) 境溫濕度數(shù)據(jù)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(2)進行傳輸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于zigbee的豬體溫及豬舍溫濕度檢測系統(tǒng)，其特征是 所說的上位機分析處理軟件(3)獲得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(2)傳送的豬體溫度及豬舍環(huán)境 溫濕度數(shù)據(jù)并進行分析及顯示。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于zigbee的豬體溫及豬舍溫濕度檢測系統(tǒng)，其特征是 所說的上位機分析處理軟件(3)可以對安置與豬體上和豬舍中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(2) 的工作周期占空比進行配置，并通過Tomcat服務(wù)器及oracle數(shù)據(jù)庫，讓普通用戶可以在遠 程通過瀏覽器獲取檢測現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明是提供一種基于zigbee的豬體溫及豬舍溫濕度檢測系統(tǒng)，包括由溫濕度傳感器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和上位機分析處理軟件。其中溫濕度傳感器由檢測豬體溫度的溫度傳感器、檢測豬舍溫度和濕度的溫濕度傳感器組成，安置于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上。其中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點由協(xié)調(diào)器、路由器、終端設(shè)備組成；溫濕度傳感器一部分綁定與豬體上，一部分安置于豬舍的某些固定位置，將采集到的環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進行傳輸，獲得數(shù)據(jù)然后進行分析及顯示。上位機分析處理軟件可以對安置于豬體上和豬舍中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的工作周期占空比進行配置，并通過Tomcat服務(wù)器及oracle數(shù)據(jù)庫，讓普通用戶在遠程通過瀏覽器獲取檢測現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)。
文檔編號G01D21/02GK101839773SQ20091011637
公開日2010年9月22日 申請日期2009年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者劉世法, 張陽, 桂元苗, 武民民, 段亞輝, 程蕾, 胡宜敏, 范奎, 賈紅江, 邢沖, 陳復春, 黃偉 申請人:胡宜敏;劉世法;程蕾