基于无线传感器网络的森林环境效益监测系统

摘要

本发明公开了一种基于WSN的土壤表面CO₂通量监测系统，所述监测系统包括硬件系统和软件系统；所述硬件系统包括电路器件和机械器件；所述电路器件包含TelosB模块、CO₂传感器测量模块、显示模块、主控制电路模块、光电开关感应模块；所述机械器件包括太阳能充电板、顶盖、支撑中盖、测量室基座，所述测量室包括至少带一个气门的气室；所述软件系统包括控制系统、气室控制系统、测量控制系统、数据处理系统、网络管理系统；所述控制系统控制所述气室控制系统、测量控制系统、数据处理系统、网络管理系统；所述气室控制系统侦测到气室完全关闭后，启动测量控制系统，通过数据处理系统在所述显示模块显示实时的CO₂浓度及测量时间；一次测量完成后，气室控制系统控制所述气室打开，所述显示模块的显示界面回到初始界面，等待下次测量的开始命令；所述数据处理系统把测量数据发送给网络管理系统，并接收来自网络管理系统的指令。本发明的技术适合应用于需要自动采集、自动处理海量信息的CO₂通量监测领域。

主权项

一种基于无线传感器网络的森林环境效益监测系统，包括监测服务器、硬件系统和软件系统，并配载到一个土壤表面CO₂通量监测测量节点上；其特征是所述硬件系统包括电路器件和机械器件；所述电路器件包含TelosB模块、CO₂传感器测量模块、显示模块、主控制电路模块、光电开关感应模块；所述机械器件包括太阳能充电板、顶盖、支撑中盖、测量室和测量室基座，所述测量室包括至少带一个气门的气室；所述软件系统包括中央控制系统、气室控制系统、测量控制系统、数据处理系统、网络管理系统；所述中央控制系统控制所述气室控制系统、测量控制系统、数据处理系统、网络管理系统；所述气室控制系统侦测到气室完全关闭后，启动测量控制系统，通过数据处理系统在所述显示模块显示实时的CO₂浓度及测量时间；一次测量完成后，气室控制系统控制所述气室打开，所述显示模块的显示界面回到初始界面，等待下次测量的开始命令；所述数据处理系统把测量数据发送给网络管理系统，并接收来自网络管理系统的指令；所述监测服务器通过无线方式连接到所述监测系统，还连接到处于大气环境中不同位置的温度、湿度和分贝监测装置，所述温度、湿度和分贝监测装置包括电源模块、微处理器以及与该微处理器连接的湿度监测传感器、温度监测传感器、分贝监测传感器、无线射频收发模块；所述电源模块通过太阳能充电并为整个温度、湿度和分贝监测装置提供电能；所述温度、湿度和分贝监测装置通过各自的无线射频收发模块相互连接并通讯；所述的湿度监测传感器可以监测大气湿度；所述的温度监测传感器可以监测环境温度；所述的分贝监测传感器可以监测环境中的分贝；或者，所述温度、湿度和分贝监测装置与所述监测系统共享通用模块，包括管理电源、通讯、数据集成、外壳防护的模块；所述监测服务器是PC，该PC的信号收发接口连接有无线信号收发装置；所述微处理器是msp430；所述无线射频收发模块是基于射频芯片CC2420的ZigBee无线通信集成电路；所述温度监测传感器由温度信号采集模块、温度信号处理转换模块、信号收发控制模块和整流抗干扰电路组成，所述温度信号采集模块的信号输出端与温度信号处理转换模块的信号输入端连接，温度信号处理转换模块的信号输出端连接有信号收发控制模块的信号输入端，信号收发控制模块的信号输出端连接到整流抗干扰电路的输入端，所述整流抗干扰电路的信号输出端为作为整个温度传感器模块的信号输出端连接到微处理器上；所述湿度监测传感器由湿度信号采集模块、湿度信号处理转换模块、信号收发控制模块和整流抗干扰电路组成，所述湿度信号采集模块的信号输出端与湿度信号处理转换模块的信号输入端连接，湿度信号处理转换模块的信号输出端连接有信号收发控制模块的信号输入端，信号收发控制模块的信号输出端连接到整流抗干扰电路的输入端，所述整流抗干扰电路的信号输出端为作为整个湿度传感器模块的信号输出端连接到微处理器上；所述分贝监测传感器由分贝信号采集模块、分贝信号处理转换模块、模数转换模块和信号收发控制模块组成，所述分贝信号采集模块的信号输出端与分贝信号处理转换模块的信号输入端连接，分贝信号处理转换模块的信号输出端连接有数模转换模块的信号输入端，模数转换模块的信号输出端连接到信号收发控制模块的输入端，信号收发控制模块的信号输出端连接到整流抗干扰电路的输入端，所述整流抗干扰电路的输出端为作为整个分贝传感器模块的信号输出端连接到微处理器上；所述电源模块由太阳能充电模块、稳压电路、控制电路和蓄电池组成，所述的太阳能充电模块接受光照并充电，太阳能充电模块的输出端连接到稳压电路的输入端，稳压电路的输出端连接到控制电路的输入端，控制电路的输出端连接到蓄电池的输入端，蓄电池的输出端连接到温度传感器模块、湿度传感器模块、分贝传感器模块和无线射频收发模块上以提供电能。