專利名稱：基于無線傳感器網絡的草坪環(huán)境監(jiān)測系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于無線傳感器網絡技術領域，尤其是涉及一種基于無線傳感器網絡
的草坪環(huán)境監(jiān)測系統。
背景技術：
在全球信息化和數字化背景下，全球農業(yè)也由傳統農業(yè)向現代農業(yè)方向轉變，而 實現農業(yè)信息與數字化則是現代農業(yè)的重要標志與核心技術。農業(yè)監(jiān)測技術按照農田信息 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、 相互協作形成一個自組織網絡，完成特定的應用任務。但是，傳統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、數據處理及傳輸能力差、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絡對草坪的溫度、濕度、降雨、光照、霜凍等氣象參數和土 壤、水分、品種、密度等草坪立地條件參數變化進行有效監(jiān)測，并根據監(jiān)測結果相應對病蟲 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。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于 無線傳感器網絡的草坪環(huán)境監(jiān)測系統，其設計合理、成本低、操作簡便且監(jiān)測效果好，數據 采集速度快、準確且全面，不會出現數據丟失、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。 為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是一種基于無線傳感器網絡 的草坪環(huán)境監(jiān)測系統，其特征在于包括由布設在被監(jiān)測草坪內的多個無線傳感器節(jié)點組
成的多個無線傳感器網絡、將所述多個無線傳感器節(jié)點所監(jiān)測數據打包后進行上傳的網關 節(jié)點、與網關節(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，所述網關節(jié)點的 數量為一個或多個；所述多個無線傳感器節(jié)點包括分區(qū)域布設在被監(jiān)測草坪內的多個對空 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)點與網關節(jié)點之間以及土壤水分傳感器節(jié)點與網關節(jié)點之間均通過短 距離無線通信模塊進行雙向通信，所述網關節(jié)點與通信服務器間以無線通信方式進行雙向 通信。 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、與處理器模塊一相接的無線通訊模塊一以及分別為兩個傳感器模塊、處理器模塊一和無線通訊模塊一供電的電源模塊一，所述電源模塊一分別與所述兩個傳感 器模塊、處理器模塊一和無線通訊模塊一相接，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為土壤水分傳感器模 塊、處理器模塊二和無線通訊模塊二供電的電源模塊二，所述電源模塊二分別與土壤水分 傳感器模塊、處理器模塊二和無線通訊模塊二相接。 本實用新型與現有技術相比具有以下優(yōu)點 1、設計合理、成本低、布網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、自組網能力強，可實時同步對被監(jiān)測草坪內各區(qū)域的相關環(huán)境參數進行監(jiān)測。 4、無線傳感器節(jié)點和網關節(jié)點之間采用短距離無線通信模塊進行數據傳輸，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，數據傳輸速度快。 5、可擴展性強，布網位置信息顯示直觀。 6、監(jiān)測效果好、智能化程度高，能為管理人員農戶提供大量有用監(jiān)測數據的同時， 并附帶有預警作用，且且結合專家系統為管理人員提供相對應的有效指導方案。比如說，專 家系統根據主要病蟲害發(fā)生規(guī)律的數學模型，對監(jiān)測溫度、濕度數據進行時空分析，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)域進行噴灑農藥、通風灌水等。 7、數據采集速度快、準確且全面，不會出現數據丟失、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。 綜上所述，本實用新型設計合理、成本低、操作簡便且監(jiān)測效果好，數據采集速度 快、準確且全面，不會出現數據丟失、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，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1為本實用新型的電路框圖。 圖2為本實用新型空氣溫濕度傳感器節(jié)點的電路框圖。 圖3為本實用新型土壤水分傳感器節(jié)點的電路框圖。 圖4為利用本實用新型進行草坪環(huán)境監(jiān)測的方法流程圖。
附圖標記說明 1-無線傳感器網絡；2_網關節(jié)點； 3_通信服務器； 4-空氣溫濕度傳感器4-l-處理器模塊一；4-2-無線通訊模塊 — ； 4-3-電源模塊一； 4-4-空氣溫度傳感器4_5_空氣濕度傳感器 模塊；[0028] 4-6-數據存儲模塊一 ；5-土壤水分傳感器節(jié)點5-1-土壤水分傳感器 模塊； 5-2-處理器模塊二 ；5-3-無線通訊模塊二 ；5-4-電源模塊二 ； 5-5-數據存儲模塊二 ；7-上位監(jiān)控機； 8-移動通信設備。
具體實施方式如圖1所示，本實用新型包括由布設在被監(jiān)測草坪內的多個無線傳感器節(jié)點組成 的多個無線傳感器網絡1、將所述多個無線傳感器節(jié)點所監(jiān)測數據打包后進行上傳的網關 節(jié)點2、與網關節(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 關節(jié)點2的數量為一個或多個；所述多個無線傳感器節(jié)點包括分區(qū)域布設在被監(jiān)測草坪內 的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與網關節(jié)點2之間以及土壤水分傳感器節(jié)點5與 網關節(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。 結合圖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 、與處理器模塊一 4-1相接的無線通訊模塊一 4-2以及分 別為兩個傳感器模塊、處理器模塊一 4-1和無線通訊模塊一 4-2供電的電源模塊一 4-3，所 述電源模塊一 4-3分別與所述兩個傳感器模塊、處理器模塊一 4-1和無線通訊模塊一 4-2 相接。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。同時，空氣溫濕度傳感器節(jié)點4還包括與處理器模塊一 4-1相 接的數據存儲模塊一 4-6。 結合圖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-l、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 分別為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供電的電源模塊 二 5-4，所述電源模塊二 5-4分別與土壤水分傳感器模塊5-l、處理器模塊二 5-2和無線通 訊模塊二 5-3相接。同時，所述土壤水分傳感器模塊還包括與處理器模塊二 5-2相接的數 據存儲模塊二 5-5。 如圖4所示，利用本實用新型進行草坪環(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向網關節(jié)點2下發(fā)數據采集命令。 步驟二、網關節(jié)點2向所述多個無線傳感器節(jié)點同步下發(fā)數據采集命令網關節(jié)
點2接收到數據采集命令后，對所接收到的數據采集命令進行解析和統計并將所述數據采
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據采集和上 傳且有數據丟失時進行數據重傳所述多個無線傳感器節(jié)點接收到數據采集命令后，同步 啟動進行數據采集并將所采集的監(jiān)測數據上傳至網關節(jié)點2，網關節(jié)點2對所接收的所有 監(jiān)測數據進行統計且將所有監(jiān)測數據打包后通過通信服務器3上傳至上位監(jiān)控機7，完成 本次數據采集及上傳過程；本次數據采集結束后，網關節(jié)點2根據所設定的采樣周期通過 計算得出本次數據采集與下次數據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據采集的數據采集命令；如此不斷重復，實現按設定采樣周期不間斷進行數據采集的過程。 本實施例中，步驟三中所述的網關節(jié)點2對所接收的所有監(jiān)測數據進行統計且發(fā) 現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)測數據丟失時，網關節(jié)點2以 廣播通信方式向丟失監(jiān)測數據的傳感器節(jié)點發(fā)送重傳指令，丟失監(jiān)測數據的傳感器節(jié)點接 到所述重傳指令后將本次采集的監(jiān)測數據重新上傳至網關節(jié)點2，相應再通過網關節(jié)點2 將重傳的所有監(jiān)測數據打包后上傳至上位監(jiān)控機7，同時網關節(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)測數據丟失的狀態(tài)信息。 步驟四、上位監(jiān)控機7對接收到的監(jiān)測數據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)測數據進行預處理并去除相應偽數據； 302、上位監(jiān)控機7調用專家系統對經預處理后的監(jiān)測數據進行內部分析處理判 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)送生產指導信息和/或預警信息。 以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根 據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍 屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
權利要求一種基于無線傳感器網絡的草坪環(huán)境監(jiān)測系統，其特征在于包括由布設在被監(jiān)測草坪內的多個無線傳感器節(jié)點組成的多個無線傳感器網絡(1)、將所述多個無線傳感器節(jié)點所監(jiān)測數據打包后進行上傳的網關節(jié)點(2)、與網關節(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)，所述網關節(jié)點(2)的數量為一個或多個；所述多個無線傳感器節(jié)點包括分區(qū)域布設在被監(jiān)測草坪內的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)與網關節(jié)點(2)之間以及土壤水分傳感器節(jié)點(5)與網關節(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。
2. 按照權利要求1所述的基于無線傳感器網絡的草坪環(huán)境監(jiān)測系統，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-l)、與處理器模塊一 (4-1)相接的無線通訊模塊一 (4-2)以及分別為兩個 傳感器模塊、處理器模塊一 (4-1)和無線通訊模塊一 (4-2)供電的電源模塊一 (4-3)，所 述電源模塊一 (4-3)分別與所述兩個傳感器模塊、處理器模塊一 (4-1)和無線通訊模塊一 (4-2)相接，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 (4-1)。
3. 按照權利要求1或2所述的基于無線傳感器網絡的草坪環(huán)境監(jiān)測系統，其特征在于 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-l)、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)以及分別為 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)供電的電源模塊 二 (5-4)，所述電源模塊二 (5-4)分別與土壤水分傳感器模塊(5-l)、處理器模塊二 (5-2) 和無線通訊模塊二 (5-3)相接。
專利摘要本實用新型公開了一種基于無線傳感器網絡的草坪環(huán)境監(jiān)測系統，包括由布設在被監(jiān)測草坪內的多個無線傳感器節(jié)點組成的多個無線傳感器網絡、將所述多個無線傳感器節(jié)點所監(jiān)測數據打包后進行上傳的網關節(jié)點、與網關節(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，網關節(jié)點的數量為一個或多個；所述多個無線傳感器節(jié)點包括分區(qū)域布設在被監(jiān)測草坪內的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。本實用新型設計合理、成本低、操作簡便且監(jiān)測效果好，數據采集速度快、準確且全面，不會出現數據丟失、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。
文檔編號G08C17/02GK201532700SQ200920244939
公開日2010年7月21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