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　　4.3环境节点
　　传感器环境节点负责对环境信息(温湿度、光照度、CO2浓度、NH3浓度、H2S浓度）的采集、处理和发送。路由器与若干个传感器节点构成子网，依据ZigBee协议进采集各个传感器节点发送来的数据，各个子网监测采集到的数据传送到监管中心；监管中心负责对从无线网络送来的信息进行显示和存储，并能进行环境参数阈值的设定；接收值与阈值比较后，发送指令去控制环境调节设备。
　　4.4系统硬件电路设计
　　无线传感器网络的传感器节点采用温湿度、体温等传感器实时采集牧场环境参数和奶牛个体信息，并利用路由节点发送至协调器节点，通过GPRS模块接入Internet网络，整个系统无线化，实现数据的远程监测。通信模块以CC2430为核心，采用ZigBbe通信协议进行无线传感器网络管理。从整
　　个流程可以看出，传感器节点与协调器节点设计是硬件电路设计的重点。
　　传感器节点硬件结构如图3所示。数据采集模块对奶牛的个体行为信息、舍内监测区域环境信息的采集，采用TI公司的CC2530微处理器进行接受和处理数据，射频前端采用CC2591，进行功率与低噪声的放大，CC2530和CC2591负责接收、处理和发送采集模块送来的数据。电源系统模块负责为该节点系统供电。由于用到多种类型传感器，所需电压不尽相同，电源系统需提供多种电压值。系统采用锂电池组供电，由8.4V锂电池组经过稳压后输出5V电压，一方面为部分传感器供电，另一方面转为3.3V为系统其他部分供电。JTAG接口负责通信调试。
　　图3传感器节点硬件结构图
　　协调器节点硬件选用TI公司CC2530和高性价比、高集成度的2.4GHZ射频前端CC2591芯片，以保证网络传输质量，扩大网路覆盖面积。CC2530?
　　芯片整合了2.4GHZIEEE802.15.4/ZigBeeRF收发机以及工业标准的增强型8051MCU，具有超低功耗、高灵敏度、抗噪声及抗干扰能力。CC2591内置有低噪声放大器、功率放大器，输出功率大，传输距离远(无障碍可传输500?800m)，能较好满足规模化奶牛场网络传输的要求。CC2530芯片与CC2591射频前端的连接如图4所示。电源系统采用锂电池供电，由单节经TPS63011电压转换芯片转为3.3V稳定电压给该节点供电。
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　　图4CC2530芯片与CC2591射频前端的连接电路图
　　4.5数据采集传感器
　　奶牛的个体行为与养殖环境监测需要用到生物传感器与环境监测传感器。
　　生物传感器包括体温传感器、血压传感器、脑电波传感器、心电传感器?
　　等，这些传感器主要实现的功能包括健康和医疗监控、娱乐等。国内的此类传感器公司有神念科技、敏芯微电子、芯敏微系统、纳芯微电子等。借助这些传感器，可以实现健康预警、病情监控等。本项目选用集成苏州纳芯微高精度、高频响传感器信号调理芯片NSA5311的生物传感器，在个体奶牛颈部安装无线传感器节点，通过颈部各种生物传感器获取奶牛的运动加速度、体温、呼吸频率等数据。
　　环境传感器包括温湿度传感器、pH传感器、气体传感器、气压传感器、环境光传感器、粉尘传感器等，这传感器主要实现环境监测、健康提醒、天气预报等功能。国内传感器公司有康森斯克电子、炜盛电子、敏芯微电子、芯奥微传感、艾谱科微电子、芯晨科技等。本项目选用郑州炜盛电子公司的环境传感器系列产品，采集温湿度（HM2302)、CO2浓度（MH-711A)、氨气传感器（MQ137)等环境信息，监控奶牛养殖场环境，及时发现问题奶牛，确保奶牛个体的健康。
　　4.6工作流程
　　系统上电，首先进行初始化；初始化一旦完成，数据采集模块开始有条不紊地采集数据；数据经ZigBee无线网络发送给监管中心，监管中心对所接收数据进行显示和储存炜盛同时与设定的阈值进行比较，发出指令对环境调节设备实施控制。
　　数据采集模块的初始化主要完成所有传感器的程序驱动的安装，由中断程序设定各传感器采集信息的时间，让所有传感器有序采集数据，便于CC2530微处理器接收和处理。监管中心的初始化主要进行数据库的启动。数据库中预设有所监测环境参数的阈值，便于系统进入工作状态后将所接收数据与阈值比较；数据库中还存放有历史数据，便于后续对数据的分析。ZigBee网路米用ZigBee2007协议找，通过网络层函数NLME_NetworkFormationRequest()建立，由协调器与其所有子节点的"绑定"来实现。ZigBee网路初始化由TI公司提供的Z-Stack完成。监管中心PC机编写上位机软件，对从ZigBee网路获取的信息进行分析处理，并实时显示。同时，将相应信息存入数据库中以便后续利用，并能通过设定的安全阈值，发出控制指令。
　　5结语
　　基于ZigBee技术，设计以由CC2530微处理器芯片和CC2591射频前端组建的无线传感器网络硬件电路，构建由协调器、路由器、传感器节点等组成的无线传感器网络系统。无线传感器网络的传感器节点获取体温、呼吸频率、运动加速度、温湿度、光照度、CO2浓度等传感器实时采集牧场和奶牛个体行为和环境参数信息，并利用路由节点发送至协调器节点，通过GPRS模块接入Internet网络，采用ZigBee通信协议进行无线传感器网络管理，实现数据的远程监测。整个系统实现了规模化奶牛养殖场奶牛个体与舍内环境多种参数无线自动监测，实时获取奶牛行为和养殖环境信息，及时发现问题奶牛并采取进一步的管理措施，为奶牛健康生长和牛奶的品质提供了保障。[参考文献]
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