專利名稱：基于草坪燈的草坪環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無線傳感器網(wǎng)絡技術領域，尤其是涉及一種基于草坪燈的草坪環(huán)境參 數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
背景技術：
在全球信息化和數(shù)字化背景下，全球農(nóng)業(yè)也由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)方向轉(zhuǎn)變，而 實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息與數(shù)字化則是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要標志與核心技術。農(nóng)業(yè)監(jiān)測技術按照農(nóng)田信息 獲取手段不同，可以分為基于3S技術和基于傳感器的監(jiān)測體系。無線傳感器網(wǎng)絡是一種新 型的信息獲取技術，由眾多具有感知、處理和無線通信能力的微型化傳感器節(jié)點相互通信、 相互協(xié)作形成一個自組織網(wǎng)絡，完成特定的應用任務。但是，傳統(tǒng)田間所采用的傳感器大多 為通過有線方式連接的實時傳感器，不僅價格高、安裝布設不便，并且實際使用過程中，還 存在使用操作不便、數(shù)據(jù)處理及傳輸能力差、可用性差、使用成本高等多種缺陷和不足，因 而大大限制了傳感器感知節(jié)點在農(nóng)業(yè)監(jiān)測領域的應用前景。同時，草坪培育過程中，技術人員需對主要病蟲害的發(fā)生、肥水的吸收及利用、品 質(zhì)形成因子等方面進行準確、及時把握，因而需要同步進行大量的環(huán)境監(jiān)測工作，這就需 要一套完善、精確的無線傳感器網(wǎng)絡對草坪的溫度、濕度、降雨、光照、霜凍等氣象參數(shù)和土 壤、水分、品種、密度等草坪立地條件參數(shù)變化進行有效監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果相應對病蟲 害發(fā)生動態(tài)、肥水豐缺程度、通風透光狀況等方面進行可靠預測，以提出各種條件下的相應 技術措施，科學地指導草坪培植管理工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種基于草坪 燈的草坪環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其設計合理、成本低、操作簡便、供電方便且監(jiān)測效果好， 數(shù)據(jù)采集速度快、準確且全面，能達到對整個草坪進行完整、有效監(jiān)測的目的。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是一種基于草坪燈的草坪環(huán)境參 數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于包括由布設在被監(jiān)測草坪內(nèi)的多個無線傳感器節(jié)點組成的 多個無線傳感器網(wǎng)絡、將所述多個無線傳感器節(jié)點所監(jiān)測數(shù)據(jù)打包后進行上傳的網(wǎng)關節(jié) 點、與網(wǎng)關節(jié)點相接的通信服務器和與通信服務器相接的上位監(jiān)控機，所述網(wǎng)關節(jié)點的數(shù) 量為一個或多個，所述多個無線傳感器網(wǎng)絡分區(qū)域?qū)荚O在被監(jiān)測草坪內(nèi)的多個供電區(qū) 域內(nèi)且每個供電區(qū)域內(nèi)均對應布設有一個草坪燈；所述多個無線傳感器節(jié)點包括多個對空 氣溫度和空氣濕度進行監(jiān)測的空氣溫濕度傳感器節(jié)點和多個土壤水分傳感器節(jié)點；所述空 氣溫濕度傳感器節(jié)點與網(wǎng)關節(jié)點之間以及土壤水分傳感器節(jié)點與網(wǎng)關節(jié)點之間均通過短 距離無線通信模塊進行雙向通信，所述網(wǎng)關節(jié)點與通信服務器間以無線通信方式進行雙向 通信；每個供電區(qū)域內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡中的多個無線傳感器節(jié)點均通過本供電區(qū)域內(nèi)草坪 燈的供電回路進行供電，且每個供電區(qū)域內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡中的多個無線傳感器節(jié)點均與 本供電區(qū)域內(nèi)草坪燈的供電回路相接。
所述空氣溫濕度傳感器節(jié)點包括兩個傳感器模塊、分別與所述兩個傳感器模塊相 接的處理器模塊一和與處理器模塊一相接的無線通訊模塊一以及分別與兩個傳感器模塊、 處理器模塊一和無線通訊模塊一相接的電源管理模塊一，所述電源模塊一與本傳感器節(jié)點 所處供電區(qū)域內(nèi)草坪燈的供電回路相接；所述兩個傳感器模塊分別為空氣溫度傳感器模塊 和空氣濕度傳感器模塊且二者均接處理器模塊一。所述土壤水分傳感器節(jié)點包括土壤水分傳感器模塊、與土壤水分傳感器模塊相接 的處理器模塊二、與處理器模塊二相接的無線通訊模塊二以及分別與土壤水分傳感器模 塊、處理器模塊二和無線通訊模塊二相接的電源管理模塊二，所述電源管理模塊二與本傳 感器節(jié)點所處供電區(qū)域內(nèi)草坪燈的供電回路相接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點1、設計合理、成本低、布網(wǎng)方便且使用操作簡單、智能化程度高。2、采用模塊化設計且采用低功耗芯片，因而傳感器節(jié)點的生存期較長。并且，傳感 器節(jié)點采用太陽能充電電池進行供電，則能進一步保障傳感器節(jié)點的生存期。3、自組網(wǎng)能力強，可實時同步對被監(jiān)測草坪內(nèi)各區(qū)域的相關環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)測。4、無線傳感器節(jié)點和網(wǎng)關節(jié)點之間采用短距離無線通信模塊進行數(shù)據(jù)傳輸，因而 多個傳感器節(jié)點相互之間以及傳感器節(jié)點與網(wǎng)關節(jié)點間監(jiān)測信息的交互性強，同時可自定 制采樣周期，并且制作成本低，數(shù)據(jù)傳輸速度快。5、可擴展性強，布網(wǎng)位置信息顯示直觀。6、監(jiān)測效果好、智能化程度高，能為管理人員農(nóng)戶提供大量有用監(jiān)測數(shù)據(jù)的同時， 并附帶有預警作用，且且結(jié)合專家系統(tǒng)為管理人員提供相對應的有效指導方案。比如說，專 家系統(tǒng)根據(jù)主要病蟲害發(fā)生規(guī)律的數(shù)學模型，對監(jiān)測溫度、濕度數(shù)據(jù)進行時空分析，預測病 蟲害發(fā)生概率和發(fā)生區(qū)域，通過預警機制，以手機短信方式通知相關管理人員及時給指定 區(qū)域進行噴灑農(nóng)藥、通風灌水等。7、數(shù)據(jù)采集速度快、準確且全面，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、遺漏部分區(qū)域未監(jiān)測的問 題，因而能達到對整個草坪各區(qū)域進行完整、有效監(jiān)測的目的。8、供電方便，將無線傳感器網(wǎng)絡以草坪燈為單元劃分為一個供電區(qū)域，通過本供 電區(qū)域內(nèi)草坪燈的供電回路對無線傳感器網(wǎng)絡的所有傳感器節(jié)點進行供電。綜上所述，本發(fā)明設計合理、成本低、操作簡便、供電方便且監(jiān)測效果好，數(shù)據(jù)采集 速度快、準確且全面，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、遺漏部分區(qū)域未監(jiān)測的問題，能達到對整個草坪 進行完整、有效監(jiān)測的目的。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發(fā)明的電路框圖。圖2為本發(fā)明空氣溫濕度傳感器節(jié)點的電路框圖。圖3為本發(fā)明土壤水分傳感器節(jié)點的電路框圖。圖4為利用本發(fā)明進行草坪環(huán)境監(jiān)測的方法流程圖。附圖標記說明1-無線傳感器網(wǎng)絡； 2-網(wǎng)關節(jié)點；3-通信服務器；4
4-空氣溫濕度傳感器4-3-電源管理模塊一
4-5-數(shù)據(jù)存儲模塊-5-2-處理器模塊二 5-5-數(shù)據(jù)存儲模塊4-1-處理器模塊一； 4-4-空氣溫度傳感器 模塊；4-2-無線通訊模塊一；節(jié)點 4-5-空氣濕度傳感器 模塊；5- 土壤水分傳感器節(jié) 5-1- 土壤水分傳感器占.5-3-無線通訊模塊 7-上位監(jiān)控機；模塊；5-4-電源管理模塊 8-移動通信設備。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括由布設在被監(jiān)測草坪內(nèi)的多個無線傳感器節(jié)點組成的多 個無線傳感器網(wǎng)絡1、將所述多個無線傳感器節(jié)點所監(jiān)測數(shù)據(jù)打包后進行上傳的網(wǎng)關節(jié)點 2、與網(wǎng)關節(jié)點2相接的通信服務器3和與通信服務器3相接的上位監(jiān)控機7。所述網(wǎng)關節(jié) 點2的數(shù)量為一個或多個，所述多個無線傳感器網(wǎng)絡1分區(qū)域?qū)荚O在被監(jiān)測草坪內(nèi)的 多個供電區(qū)域內(nèi)且每個供電區(qū)域內(nèi)均對應布設有一個草坪燈。所述多個無線傳感器節(jié)點包 括多個對空氣溫度和空氣濕度進行監(jiān)測的空氣溫濕度傳感器節(jié)點4和多個土壤水分傳感 器節(jié)點5。所述空氣溫濕度傳感器節(jié)點4與網(wǎng)關節(jié)點2之間以及土壤水分傳感器節(jié)點5與 網(wǎng)關節(jié)點2之間均通過短距離無線通信模塊進行雙向通信，所述網(wǎng)關節(jié)點2與通信服務器 3間以無線通信方式進行雙向通信。每個供電區(qū)域內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡1中的多個無線傳感 器節(jié)點均通過本供電區(qū)域內(nèi)草坪燈的供電回路進行供電，且每個供電區(qū)域內(nèi)無線傳感器網(wǎng) 絡1中的多個無線傳感器節(jié)點均與本供電區(qū)域內(nèi)草坪燈的供電回路相接。結(jié)合圖2，所述空氣溫濕度傳感器節(jié)點4包括兩個傳感器模塊、分別與所述兩個傳 感器模塊相接的處理器模塊一 4-1和與處理器模塊一 4-1相接的無線通訊模塊一 4-2以及 分別與兩個傳感器模塊、處理器模塊一 4-1和無線通訊模塊一 4-2相接的電源管理模塊一 4-3，所述電源模塊一 4-3與本傳感器節(jié)點所處供電區(qū)域內(nèi)草坪燈的供電回路相接。所述兩 個傳感器模塊分別為空氣溫度傳感器模塊4-4和空氣濕度傳感器模塊4-5且二者均接處理 器模塊一 4-4。結(jié)合圖3，所述土壤水分傳感器節(jié)點5包括土壤水分傳感器模塊5-1、與土壤水分 傳感器模塊相接的處理器模塊二5-2、與處理器模塊二5-2相接的無線通訊模塊二5-3以及 分別與土壤水分傳感器模塊5-1、處理器模塊二 5-2和無線通訊模塊二 5-3相接的電源管理 模塊二 5-4，所述電源管理模塊二 5-4與本傳感器節(jié)點所處供電區(qū)域內(nèi)草坪燈的供電回路 相接。如圖4所示，利用本發(fā)明進行草坪環(huán)境監(jiān)測時，包括以下步驟步驟一、上位監(jiān)控機7通過通信服務器3向網(wǎng)關節(jié)點2下發(fā)數(shù)據(jù)采集命令。步驟二、網(wǎng)關節(jié)點2向所述多個無線傳感器節(jié)點同步下發(fā)數(shù)據(jù)采集命令網(wǎng)關節(jié) 點2接收到數(shù)據(jù)采集命令后，對所接收到的數(shù)據(jù)采集命令進行解析和統(tǒng)計并將所述數(shù)據(jù)采 集命令同步下發(fā)至與其相接的多個無線傳感器節(jié)點。步驟三、所述多個無線傳感器節(jié)點按設定采樣周期同步不間斷進行數(shù)據(jù)采集和上 傳且有數(shù)據(jù)丟失時進行數(shù)據(jù)重傳所述多個無線傳感器節(jié)點接收到數(shù)據(jù)采集命令后，同步 啟動進行數(shù)據(jù)采集并將所采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)關節(jié)點2，網(wǎng)關節(jié)點2對所接收的所有監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計且將所有監(jiān)測數(shù)據(jù)打包后通過通信服務器3上傳至上位監(jiān)控機7，完成 本次數(shù)據(jù)采集及上傳過程；本次數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，網(wǎng)關節(jié)點2根據(jù)所設定的采樣周期通過 計算得出本次數(shù)據(jù)采集與下次數(shù)據(jù)采集之間的時間間隔，并向與其相接的多個無線傳感器 節(jié)點發(fā)送同步進行下一次數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集命令；如此不斷重復，實現(xiàn)按設定采樣周期 不間斷進行數(shù)據(jù)采集的過程。本實施例中，步驟三中所述的網(wǎng)關節(jié)點2對所接收的所有監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計且發(fā) 現(xiàn)所述多個無線傳感器節(jié)點中有部分傳感器節(jié)點所采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)丟失時，網(wǎng)關節(jié)點2以 廣播通信方式向丟失監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳感器節(jié)點發(fā)送重傳指令，丟失監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳感器節(jié)點接 到所述重傳指令后將本次采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)重新上傳至網(wǎng)關節(jié)點2，相應再通過網(wǎng)關節(jié)點2 將重傳的所有監(jiān)測數(shù)據(jù)打包后上傳至上位監(jiān)控機7，同時網(wǎng)關節(jié)點2向上位監(jiān)控機7上傳一 條有部分傳感器節(jié)點所采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)丟失的狀態(tài)信息。步驟四、上位監(jiān)控機7對接收到的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行進一步分析處理，其分析處理過 程如下301、上位監(jiān)控機7對接收到的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預處理并去除相應偽數(shù)據(jù)；302、上位監(jiān)控機7調(diào)用專家系統(tǒng)對經(jīng)預處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行內(nèi)部分析處理判 斷并作出相應指導方案，且通過通信服務器3向農(nóng)戶或相關技術人員所使用的移動通信設 備8上發(fā)送生產(chǎn)指導信息和/或預警信息。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明 技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技 術方案的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種基于草坪燈的草坪環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于包括由布設在被監(jiān)測 草坪內(nèi)的多個無線傳感器節(jié)點組成的多個無線傳感器網(wǎng)絡(1)、將所述多個無線傳感器節(jié) 點所監(jiān)測數(shù)據(jù)打包后進行上傳的網(wǎng)關節(jié)點O)、與網(wǎng)關節(jié)點( 相接的通信服務器C3)和與 通信服務器C3)相接的上位監(jiān)控機(7)，所述網(wǎng)關節(jié)點O)的數(shù)量為一個或多個，所述多個 無線傳感器網(wǎng)絡(1)分區(qū)域?qū)荚O在被監(jiān)測草坪內(nèi)的多個供電區(qū)域內(nèi)且每個供電區(qū)域 內(nèi)均對應布設有一個草坪燈；所述多個無線傳感器節(jié)點包括多個對空氣溫度和空氣濕度進 行監(jiān)測的空氣溫濕度傳感器節(jié)點(4)和多個土壤水分傳感器節(jié)點( ；所述空氣溫濕度傳 感器節(jié)點⑷與網(wǎng)關節(jié)點⑵之間以及土壤水分傳感器節(jié)點(5)與網(wǎng)關節(jié)點(2)之間均通 過短距離無線通信模塊進行雙向通信，所述網(wǎng)關節(jié)點( 與通信服務器(3)間以無線通信 方式進行雙向通信；每個供電區(qū)域內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡(1)中的多個無線傳感器節(jié)點均通過 本供電區(qū)域內(nèi)草坪燈的供電回路進行供電，且每個供電區(qū)域內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡(1)中的多 個無線傳感器節(jié)點均與本供電區(qū)域內(nèi)草坪燈的供電回路相接。
2.按照權利要求1所述的基于草坪燈的草坪環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于所 述空氣溫濕度傳感器節(jié)點(4)包括兩個傳感器模塊、分別與所述兩個傳感器模塊相接的處 理器模塊一(4-1)和與處理器模塊一(4-1)相接的無線通訊模塊一 G-2)以及分別與兩個 傳感器模塊、處理器模塊一(4-1)和無線通訊模塊一(4- 相接的電源管理模塊一 G-3)， 所述電源模塊一(4- 與本傳感器節(jié)點所處供電區(qū)域內(nèi)草坪燈的供電回路相接；所述兩個 傳感器模塊分別為空氣溫度傳感器模塊(4-4)和空氣濕度傳感器模塊(4- 且二者均接處 理器模塊一(4-4)。
3.按照權利要求1或2所述的基于草坪燈的草坪環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于 所述土壤水分傳感器節(jié)點( 包括土壤水分傳感器模塊(5-1)、與土壤水分傳感器模塊相 接的處理器模塊二(5-2)、與處理器模塊二(5- 相接的無線通訊模塊二(5- 以及分別與 土壤水分傳感器模塊(5-1)、處理器模塊二(5- 和無線通訊模塊二(5- 相接的電源管理 模塊二(5-4)，所述電源管理模塊二(5-4)與本傳感器節(jié)點所處供電區(qū)域內(nèi)草坪燈的供電 回路相接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于草坪燈的草坪環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括由布設在被監(jiān)測草坪內(nèi)的多個無線傳感器節(jié)點組成的多個無線傳感器網(wǎng)絡、網(wǎng)關節(jié)點、與網(wǎng)關節(jié)點相接的通信服務器和與通信服務器相接的上位監(jiān)控機，多個無線傳感器網(wǎng)絡分區(qū)域?qū)荚O在被監(jiān)測草坪內(nèi)的多個供電區(qū)域內(nèi)且每個供電區(qū)域內(nèi)均對應布設有一個草坪燈；多個無線傳感器節(jié)點包括多個空氣溫濕度傳感器節(jié)點和多個土壤水分傳感器節(jié)點；每個供電區(qū)域內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡中的多個無線傳感器節(jié)點均通過本供電區(qū)域內(nèi)草坪燈的供電回路進行供電。本發(fā)明設計合理、成本低、操作簡便、供電方便且監(jiān)測效果好，數(shù)據(jù)采集速度快、準確且全面，能達到對整個草坪進行完整、有效監(jiān)測的目的。
文檔編號H04W84/18GK102054343SQ20091021853
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權日2009年10月27日
發(fā)明者吳曉華, 蒙海軍, 高濤 申請人:西安迅騰科技有限責任公司