基于無線傳感器網絡的智能灌溉系統研究

對于移動或便攜式數據采集測控系統而言，采用無線數據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的SA68D21DL無線數據報警收發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模塊。該模塊還可組成最多65535點的單發多收或多發單收形式無線局域網。其上位機硬件接線電路如圖3所示。

2.5 電源

在該系統中，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。該系統用+6 V電源供電，可以通過支流穩壓電源得到，考慮干擾與系統穩定，建議用干電池供電。

3 主控系統

在該系統中，控制主機作為連接Internet網和無線傳感器網絡之間的協議轉換網關。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，即在板卡上內置MCU。板載MCU對板卡上I／O端口進行控制，實現I／O數據的緩存，從而降低板卡對于MiniISA接口主機的依賴，節省主機處理數據的時間，保證MiniISA系統更加高效的運行。此外板載MCU可以對采集的數據或者輸出數據進行進一步的處理。系統電路圖如圖4所示。

3.1 MiniISA-8016A數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字量輸入卡，該卡提供8路隔離數字量輸入，在噪聲環境下為采集數字量提供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無線數傳設備MiniISA-WG23

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

4 遠程控制系統

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

5 水泵電機驅動電路

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

6 系統軟件設計

系統軟件包括兩大部分：傳感器網絡接點系統程序與主機控制系統程序。

6.1 采集系統程序

無線傳感器網絡節點系統程序由主程序、數據采集子程序、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 通信協議研究