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基于茶園旱情監測系統的WSN網(wǎng)關(guān)設計
作者：
時(shí)間：2010-07-26
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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干旱缺水歷來(lái)是制約我國農業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的主要因素，南方省份如廣東，盡管年降雨量充足，但季節性缺水仍然嚴重，粵北、粵西地區尤為突出。茶樹(shù)對土壤含水量的要求較高，水分不足或過(guò)多均不利于茶樹(shù)生育，因而建立茶園旱情監測系統，將為解決茶園合理灌溉的問(wèn)題提供了科學(xué)依據。
近年來(lái)，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )(WSN)技術(shù)迅速興起，成為國內外研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。WSN中的網(wǎng)關(guān)負責接收來(lái)自節點(diǎn)發(fā)送的數據，并將數據進(jìn)行修正、融合等處理，然后通過(guò)以太網(wǎng)或GPRS等網(wǎng)絡(luò )基礎設施將數據接入Internet網(wǎng)絡(luò )，傳送至遠程終端，同時(shí)對遠程終端所發(fā)出的指令進(jìn)行及時(shí)處理和反應。目前，國內外對于信息遠距離傳輸的WSN網(wǎng)關(guān)技術(shù)已進(jìn)行了初步的研究。美國的Crossbow公司曾推出具有以太網(wǎng)通信功能的匯聚節點(diǎn)產(chǎn)品并得到應用。哈佛大學(xué)的科研人員曾經(jīng)在位于厄瓜多爾境內的唐古拉瓦火山(volean thngnrahua)附近部署了小范圍的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )，采集次聲波信號并傳送至匯聚節點(diǎn)，通過(guò)接入無(wú)線(xiàn)Modem將數據轉發(fā)到9 km外火山監測站的PC機上。國內一些大學(xué)和科研機構也提出了有關(guān)解決方案，比較典型的是基于有線(xiàn)通信方式的以太網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)通信方式的GPRS，CDMA等WSN網(wǎng)關(guān)，也有利用公共電話(huà)網(wǎng)(PSTN)，采用撥號方式建立臨時(shí)連接方式實(shí)現遠程數據傳輸的網(wǎng)關(guān)。
這里的目的是設計、開(kāi)發(fā)一種適合于山地茶園旱情的WSN網(wǎng)關(guān)。
1網(wǎng)關(guān)系統的硬件設計
系統的硬件組成框圖如圖1所示。由CPU、存儲模塊、本地連接模塊、簇內網(wǎng)絡(luò )連接模塊以及簇外網(wǎng)絡(luò )連接模塊組成。
系統采用三星公司的S3C2410作為CPU。S3C2410是一款基于ARM920T內核的16／32位RISC嵌入式處理器，內部有內存管理單元(memory managerunit，MMU)，可以穩定運行在266 MHz。
存儲模塊由FLASH存儲器、SDRAM以及SD卡組成。其中，FLASH 7存儲器采用三星公司的K9F1208UDM NAND FLASH；內存SDRAM部分采用Hynix Semiconductor公司的HY57V561620芯片；S3C2410帶有SD卡接口，系統擴展出SD卡插槽，用SD卡擴展數據存儲空間。
本地連接模塊由串口電路、USB接口電路以及JTAG接口電路3部分組成。串口電路用于系統調試以及連接(自身)匯聚節點(diǎn)的DB51針擴展接口。USB接口用來(lái)連接USB設備，以及實(shí)現與工作站連接、下載Linux內核等功能。該模塊還提供了JTAG接口，方便用戶(hù)進(jìn)行JTAG調試。
簇內網(wǎng)絡(luò )連接模塊主要負責網(wǎng)關(guān)與匯聚節點(diǎn)的連接，匯聚節點(diǎn)通過(guò)DB51針連接器與網(wǎng)關(guān)本地連接模塊中DB9串口連接，實(shí)現了網(wǎng)關(guān)與匯聚節點(diǎn)的連接功能。
簇外網(wǎng)絡(luò )連接模塊的功能是實(shí)現網(wǎng)關(guān)系統利用以太網(wǎng)或GPRS網(wǎng)絡(luò )接入Internet進(jìn)行數據傳輸，供遠程終端進(jìn)行數據查詢(xún)以及遠程監控。簇外連接模塊由以太網(wǎng)接口電路以及GPRS接口電路組成。
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