一種基于ZigBee網絡的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種基于ZigBee網絡的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，本系統(tǒng)主要的功能是實現(xiàn)對分布于各個監(jiān)測點的環(huán)境進行實時數(shù)據(jù)采集監(jiān)測。各參數(shù)傳感器通過ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊以ZigBee無線通訊方式將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送給ZigBee路由器，ZigBee路由器經過交換機再把監(jiān)測數(shù)據(jù)送至園區(qū)內數(shù)據(jù)采集服務器和備份數(shù)據(jù)采集服務器。若干臺用戶終端通過安裝于數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器上的智能監(jiān)測系統(tǒng)對監(jiān)測點進行實時監(jiān)測，并提供大屏幕LED、短信及廣播三種智能預警方式，盡最大程度做到科學預警、預報和預測，確保園區(qū)內生態(tài)農業(yè)的安全。
【專利說明】—種基于ZigBee網絡的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于ZigBee網絡的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著國家政策的大力扶持，國內各地生態(tài)農業(yè)園區(qū)的建設越來越多，建設標準越來越高，生態(tài)農業(yè)發(fā)展的好壞跟周圍的環(huán)境好壞息息相關。伴隨著國家大力推行生態(tài)農業(yè)園區(qū)建設，科學合理的自動化監(jiān)測系統(tǒng)研究也處于快速發(fā)展階段。當前，大量的生態(tài)農業(yè)園區(qū)迫切需要建立科學合理且費用低廉的自動化監(jiān)測系統(tǒng)來對周圍自然環(huán)境進行全天候監(jiān)測。因此，建立生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)具有重要意義。
[0003]隨著ZigBee無線組網、智能廣播技術和短信通信技術的興起，為自動化監(jiān)測預警提供了一套既科學合理又具備行業(yè)特色的解決方案。通過建立生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，生態(tài)農業(yè)園區(qū)管理單位可準確把握園區(qū)內的農業(yè)生態(tài)環(huán)境情況，做到科學預警、預報和預測，有力的保證了生態(tài)農業(yè)的健康發(fā)展。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于ZigBee網絡的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，本系統(tǒng)主要的功能是實現(xiàn)對分布于各個監(jiān)測點的環(huán)境進行實時數(shù)據(jù)采集監(jiān)測。各參數(shù)傳感器通過ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊以ZigBee無線通訊方式將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送給ZigBee路由器，ZigBee路由器經過交換機再把監(jiān)測數(shù)據(jù)送至園區(qū)內數(shù)據(jù)采集服務器和備份數(shù)據(jù)采集服務器。若干臺用戶終端通過安裝于數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器上的智能監(jiān)測系統(tǒng)對監(jiān)測點進行實時監(jiān)測，并提供大屏幕LED、短信及廣播三種智能預警方式，盡最大程度做到科學預警、預報和預測，確保園區(qū)內生態(tài)農業(yè)的安全。
[0005]本發(fā)明的目的可通過以下的技術措施來實現(xiàn):
一種基于ZigBee網絡的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、網絡傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)及數(shù)據(jù)輸出子系統(tǒng)4個子系統(tǒng)構成。
[0006]所述的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)由若干個傳感器、若干臺ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊、I臺ZigBee路由器構成。
[0007]所述的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述網絡傳輸子系統(tǒng)由I臺交換機、I臺路由器、I臺硬件防火墻構成。
[0008]所述的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)由I臺數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器、I臺數(shù)據(jù)采集服務器、I臺備份數(shù)據(jù)采集服務器、若干臺用戶終端構成。
[0009]所述的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)輸出子系統(tǒng)由若干臺大屏幕LED、I臺短信平臺、I臺智能廣播站、若干臺揚聲器構成。
[0010]所述的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器對監(jiān)測點數(shù)據(jù)進行采集，每4個連接I臺ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊，類型可為溫度、濕度、光照、土壤溫度、土壤濕度、C02濃度、葉面濕度、露點溫度傳感器；所述ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊以ZigBee無線通訊方式向ZigBee路由器傳輸數(shù)據(jù)，采用12伏直流電源供電，配備4通道傳感器接口，可設置ZigBee路由器IP地址和數(shù)據(jù)采樣頻率；所述ZigBee路由器經交換機向數(shù)據(jù)采集服務器和備份數(shù)據(jù)采集服務器發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)。
[0011]所述的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述交換機連接ZigBee路由器、路由器、若干臺大屏幕LED、短信平臺、智能廣播站、數(shù)據(jù)采集服務器、備份數(shù)據(jù)采集服務器、數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器和若干臺用戶終端；所述路由器連接硬件防火墻和交換機；所述硬件防火墻設置端口控制，外網接口接入互聯(lián)網，對內不允許數(shù)據(jù)進入，對外僅允許短信平臺數(shù)據(jù)輸出，內網接口與路由器外網接口連接。
[0012]所述的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器連接交換機訪問數(shù)據(jù)采集服務器、備份數(shù)據(jù)采集服務器、用戶終端、大屏幕LED、短信平臺；所述數(shù)據(jù)采集服務器連接交換機并與備份數(shù)據(jù)采集服務器互為備份；所述備份數(shù)據(jù)采集服務器連接交換機并與數(shù)據(jù)采集服務器互為備份；所述用戶終端由若干臺組成并連接交換機，通過訪問數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器對監(jiān)測點進行實時監(jiān)測。
[0013]所述的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述大屏幕LED數(shù)量為若干臺，配備網絡接口并連接至交換機，可接收數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)實時顯示監(jiān)測信息；所述短信平臺連接交換機接收數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器輸出的預警信息并經過路由器和硬件防火墻向用戶手機發(fā)送預警短信；所述智能廣播站接收數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器輸出的預警信息啟動預警信息播放；所述揚聲器數(shù)量為若干臺，連接智能廣播站用于播放預警信息。
[0014]本發(fā)明對比現(xiàn)有技術，有如下優(yōu)點:
1、本系統(tǒng)組成采用模塊化結構設計。系統(tǒng)設計合理、靈活性強、安裝部署簡單方便。
[0015]2、本系統(tǒng)可滿足大規(guī)模低廉無線組網監(jiān)測的需要，采用現(xiàn)代成熟的傳感器和數(shù)據(jù)傳輸模塊對監(jiān)測點進行在線實時監(jiān)測，做到科學預測、預報和預警。
[0016]3、數(shù)據(jù)采集服務器和備份數(shù)據(jù)采集服務器均安裝數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可同時接收監(jiān)測數(shù)據(jù)，兩部服務器互為備份相互同步并向數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器提供數(shù)據(jù)訪問服務，確保數(shù)據(jù)的可靠性、一致性和安全性。
[0017]4、硬件防火墻設置端口控制，外網端口接入互聯(lián)網，對內不允許數(shù)據(jù)進入，對外僅允許短信平臺數(shù)據(jù)輸出，確保了監(jiān)測數(shù)據(jù)的保密性。
[0018]5、所有傳感器采集的數(shù)據(jù)均保存于數(shù)據(jù)采集服務器和備份數(shù)據(jù)采集服務器中，智能監(jiān)測系統(tǒng)僅提供數(shù)據(jù)的查詢分析功能，不提供數(shù)據(jù)修改和刪除功能，確保了原始數(shù)據(jù)的真實性。
[0019]6、系統(tǒng)提供大屏幕LED、廣播和短信三種監(jiān)測預警模式，可在最大程度上降低生態(tài)農業(yè)事故的發(fā)生。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)通訊結構示意圖；
圖2是圖1所示的傳感器與ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊連接結構示意圖；
圖3是圖1所示的ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊與ZigBee路由器通訊結構圖；
圖4是圖1所示的數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器與數(shù)據(jù)采集服務器和備份數(shù)據(jù)采集服務器通訊示意圖； 圖5是圖1所示的短信數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖；
圖6是圖1所示的若干臺用戶終端與數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器通訊結構圖；
圖7是圖1所示的大屏幕LED數(shù)據(jù)接收流程圖；
圖8是圖1所示的預警信息播放流程圖；
圖9是圖1所示的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)工作流程圖。
【具體實施方式】
[0021]圖1示出了本發(fā)明的一個通訊結構組成。該系統(tǒng)由若干個傳感器、若干臺ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊、I臺ZigBee路由器、I臺交換機、I臺路由器、I臺硬件防火墻、I臺數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器、I臺數(shù)據(jù)采集服務器、I臺備份數(shù)據(jù)采集服務器、若干臺用戶終端、若干臺大屏幕LED、I臺短信平臺、I臺智能廣播站和若干臺揚聲器構成。
[0022]若干個傳感器對監(jiān)測點數(shù)據(jù)進行采集并發(fā)送至ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊；ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊向ZigBee路由器傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)；ZigBee路由器把監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)采集服務器和備份數(shù)據(jù)采集服務器；硬件防火墻進行端口控制保證系統(tǒng)運行安全穩(wěn)定；兩臺數(shù)據(jù)采集服務器均安裝Windows Server 2008以上服務器操作系統(tǒng)、Microsoft SQL Server2008企業(yè)版及以上數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并互為備份相互同步數(shù)據(jù)；若干臺用戶終端與數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器通訊；短信平臺可對外向用戶手機發(fā)送預警短信；大屏幕LED接收監(jiān)測數(shù)據(jù)并實時顯示；智能廣播站接收監(jiān)測數(shù)據(jù)并控制若干臺揚聲器播放預警信息。
[0023]圖2所示為傳感器與ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊連接結構示意圖。每I臺ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊可連接4個傳感器。
[0024]圖3所示為ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊與ZigBee路由器通訊結構圖。若干臺ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊通過無線通訊方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至I臺ZigBee路由器。
[0025]圖4所示為數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器與數(shù)據(jù)采集服務器和備份數(shù)據(jù)采集服務器通訊示意圖。數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器訪問數(shù)據(jù)采集服務器及備份數(shù)據(jù)采集服務器上的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集服務器及備份數(shù)據(jù)采集服務器互為備份。
[0026]圖5所示為短信數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖。數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器上的智能監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)警戒等級通過短信平臺將預警短信至用戶手機。
[0027]圖6所示為若干臺用戶終端與數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器通訊結構圖。若干臺用戶終端與數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器連接，用戶終端可對各個現(xiàn)場監(jiān)測點進行在線監(jiān)測。
[0028]圖7所示為大屏幕LED數(shù)據(jù)接收流程圖。數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器上的智能監(jiān)測系統(tǒng)將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至大屏幕LED。
[0029]圖8所示為預警信息播放流程圖。數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器上的智能監(jiān)測系統(tǒng)將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至智能廣播站啟動揚聲器播放預警信息。
[0030]圖9所示為生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)工作流程圖。系統(tǒng)運行包括以下過程:
1、啟動。
[0031]2、數(shù)據(jù)傳輸模塊設置路由器IP地址和采樣頻率。
[0032]3、向路由器傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)。
[0033]4、數(shù)據(jù)轉換及公式計算。
[0034]5、數(shù)據(jù)存儲。[0035]6、評估及預警。
[0036]7、發(fā)送短信。
[0037]8、室外大屏幕LED信息發(fā)布。
[0038]9、智能廣播站進行廣播。
[0039]10、停止。
[0040]本發(fā)明的實施方式不限于此，在本發(fā)明上述基本技術思想前提下，按照本領域的普通技術知識和慣用手段對本
【發(fā)明內容】
所做出其它多種形式的修改、替換或變更，均落在本發(fā)明權利保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種基于ZigBee網絡的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、網絡傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)及數(shù)據(jù)輸出子系統(tǒng)4個子系統(tǒng)構成。
2.根據(jù)權利要求1所述的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)由若干個傳感器、若干臺ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊、I臺ZigBee路由器構成。
3.根據(jù)權利要求1所述的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述網絡傳輸子系統(tǒng)由I臺交換機、I臺路由器、I臺硬件防火墻構成。
4.根據(jù)權利要求1所述的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)由I臺數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器、I臺數(shù)據(jù)采集服務器、I臺備份數(shù)據(jù)采集服務器、若干臺用戶終端構成。
5.根據(jù)權利要求1所述的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)輸出子系統(tǒng)由若干臺大屏幕LED、1臺短信平臺、I臺智能廣播站、若干臺揚聲器構成。
6.根據(jù)權利要求2所述的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器對監(jiān)測點數(shù)據(jù)進行采集，每4個連接I臺ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊，類型可為溫度、濕度、光照、土壤溫度、土壤濕度、C02濃度、葉面濕度、露點溫度傳感器；所述ZigBee數(shù)據(jù)傳輸模塊以ZigBee無線通訊方式向ZigBee路由器傳輸數(shù)據(jù)，采用12伏直流電源供電，配備4通道傳感器接口，可設置ZigBee路由器IP地址和數(shù)據(jù)采樣頻率；所述ZigBee路由器經交換機向數(shù)據(jù)采集服務器和備份數(shù)據(jù)采集服務器發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權利要求3所述的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述交換機連接ZigBee路由器、路由器、若干臺大屏幕LED、短信平臺、智能廣播站、數(shù)據(jù)采集服務器、備份數(shù)據(jù)采集服務器、數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器和若干臺用戶終端；所述路由器連接硬件防火墻和交換機；所述硬件防火墻設置端口控制，外網接口接入互聯(lián)網，對內不允許數(shù)據(jù)進入，對外僅允許短信平臺數(shù)據(jù)輸出，內網接口與路由器外網接口連接。
8.根據(jù)權利要求4所述的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器連接交換機訪問數(shù)據(jù)采集服務器、備份數(shù)據(jù)采集服務器、用戶終端、大屏幕LED、短信平臺；所述數(shù)據(jù)采集服務器連接交換機并與備份數(shù)據(jù)采集服務器互為備份；所述備份數(shù)據(jù)采集服務器連接交換機并與數(shù)據(jù)采集服務器互為備份；所述用戶終端由若干臺組成并連接交換機，通過訪問數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器對監(jiān)測點進行實時監(jiān)測。
9.根據(jù)權利要求5所述的生態(tài)農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述大屏幕LED數(shù)量為若干臺，配備網絡接口并連接至交換機，可接收數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)實時顯示監(jiān)測信息；所述短信平臺連接交換機接收數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器輸出的預警信息并經過路由器和硬件防火墻向用戶手機發(fā)送預警短信；所述智能廣播站接收數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)服務器輸出的預警信息啟動預警信息播放；所述揚聲器數(shù)量為若干臺，連接智能廣播站用于播放預警信息。
【文檔編號】H04L29/08GK103685462SQ201310537567
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權日:2013年11月5日
【發(fā)明者】郭皓升, 黃國偉 申請人:郭皓升, 黃國偉