本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，具體涉及一種含有SIM卡的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

物聯(lián)網(wǎng)作為信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用將會(huì)解決一系列科學(xué)技術(shù)問題，例如分布在廣域空間的信息獲取，高效可靠的信息傳輸以及面向不同應(yīng)用的智能決策等，將是實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變的助推器和加速器。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度、濕度、光照強(qiáng)度、C02濃度、水分以及其他養(yǎng)分等多種自然因素共同影響農(nóng)作物的生長，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的管理方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到精細(xì)化管理的標(biāo)準(zhǔn)，只能算是粗放式管理，在這種管理方式下，通過人的感知能力管理上述環(huán)境參數(shù)，無法達(dá)到準(zhǔn)確性要求，要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的智能化管理，建立一個(gè)實(shí)用、可靠、可長期監(jiān)測并且感知功能很好的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是非常必要的。

因此,需要提供一種含有SIM卡的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，來準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的獲取農(nóng)作物生長的環(huán)境信息并對(duì)這些信息進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種含有SIM卡的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的獲取農(nóng)作物生長的環(huán)境信息。

一種含有SIM卡的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，所述基于物聯(lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)包括智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)和感知系統(tǒng)；所述智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)包括無線傳感器數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)和智能監(jiān)測處理中心：

所述無線傳感器數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的組建和感知數(shù)據(jù)的采集，由傳感器節(jié)點(diǎn)在硬件的基礎(chǔ)上基于ZigBee無線通信協(xié)議組建Mesh網(wǎng)絡(luò)；

所述智能監(jiān)測處理中心包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和中央計(jì)算機(jī)，所述智能監(jiān)測處理中心用于負(fù)責(zé)本系統(tǒng)的用戶的管理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)本系統(tǒng)用戶的添加、刪除和查詢操作，并且負(fù)責(zé)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、將數(shù)據(jù)繪制成動(dòng)態(tài)曲線進(jìn)行分析，并對(duì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行闌值設(shè)置，當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)不在設(shè)置范圍內(nèi)的時(shí)候傳遞至所述中央計(jì)算機(jī)從而發(fā)出報(bào)警提示，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測；

所述感知系統(tǒng)包括用于采集信息的感知模塊、采集設(shè)備、傳輸模塊、ZigBee模塊、GPRS模塊和接收模塊，所述感知模塊、采集設(shè)備和傳輸模塊集成于一封閉式的采集箱中，所述采集設(shè)備上安裝有多個(gè)三芯航空插座，感知模塊接口采用三芯航空插頭與采集設(shè)備連接，所述采集設(shè)備與傳輸模塊通過RS232串口連接，所述ZigBee模塊和GPRS模塊分別與傳輸模塊通過RS232串口連接，所述接收模塊通過有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)與傳輸模塊相連；所述采集設(shè)備內(nèi)部包括一個(gè)主控CPU模塊，還包括均與所述主控CPU模塊連接的一個(gè)無線通訊模塊、一個(gè)光照度傳感器、一個(gè)二氧化碳傳感器和一個(gè)或者一個(gè)以上的傳感器接口，所述無線通訊模塊內(nèi)置有SIM卡，所述光照度傳感器和所述二氧化碳傳感器均內(nèi)置在所述農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)采集設(shè)備中，所述傳感器接口包括土壤水分傳感器接口、土壤溫度傳感器接口和空氣溫濕度傳感器接口。

優(yōu)選地，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括終端節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述終端節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)采集溫度、濕度、光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度相關(guān)的環(huán)境參數(shù)，經(jīng)由路由節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)以多跳中繼的方式傳達(dá)至協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)再通過RS-232串口，將數(shù)據(jù)傳至上位機(jī)管理系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的一種含有SIM卡的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的獲取農(nóng)作物生長的環(huán)境信息，通過分析得到環(huán)境變化對(duì)農(nóng)作物生長狀況影響的規(guī)律，為科學(xué)研究提供全面的參考，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的精準(zhǔn)操作，滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化、智能化的需求；數(shù)據(jù)采集作為本系統(tǒng)工作的第一步，采集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，是整個(gè)系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵；傳感器節(jié)點(diǎn)大量分布在田間，節(jié)點(diǎn)間有一定的距離，采集到的數(shù)據(jù)以無線傳輸?shù)姆绞絺鬟f；保證傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)以最低的丟包率進(jìn)行傳輸，同時(shí)對(duì)于數(shù)量龐大且分布廣泛的傳感器節(jié)點(diǎn)，延長了傳感器電池的使用時(shí)間；該系統(tǒng)結(jié)合感知系統(tǒng)能很好的解決物聯(lián)網(wǎng)感知層中傳感器的安裝，感知模塊到采集設(shè)備的集成連接，采集設(shè)備到傳輸模塊的安裝連接問題，傳感器和傳輸模塊可以隨意更換，傳輸模塊變換傳輸方式，減少維護(hù)的復(fù)雜程度，極大的提高工作效率，不需要借助任何工具即能完成傳感器、采集設(shè)備、傳輸方式的安裝和更換。

附圖說明

下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1是本發(fā)明一種含有SIM卡的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的體系圖。

具體實(shí)施方式

為了清楚了解本發(fā)明的技術(shù)方案，將在下面的描述中提出其詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明實(shí)施例的具體施行并不足限于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述如下，除詳細(xì)描述的這些實(shí)施例外，還可以具有其他實(shí)施方式。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本實(shí)施例的一種含有SIM卡的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，所述基于物聯(lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)包括智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)和感知系統(tǒng)；所述智能農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)包括無線傳感器數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)和智能監(jiān)測處理中心：所述無線傳感器數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的組建和感知數(shù)據(jù)的采集，由傳感器節(jié)點(diǎn)在硬件的基礎(chǔ)上基于ZigBee無線通信協(xié)議組建Mesh網(wǎng)絡(luò)；其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。無線傳感器數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)的功能是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的組建和感知數(shù)據(jù)的采集，由傳感器節(jié)點(diǎn)在硬件的基礎(chǔ)上基于ZigBee無線通信協(xié)議組建Mesh網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點(diǎn)又分為終端節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。終端節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)采集溫度、濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度等環(huán)境參數(shù)，經(jīng)由路由節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)以多跳中繼的方式傳達(dá)至協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)再通過RS-232串口，將數(shù)據(jù)傳至上位機(jī)管理系統(tǒng)。智能監(jiān)測處理中心由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和中央計(jì)算機(jī)兩部分組成，實(shí)現(xiàn)了最后的應(yīng)用。首先智能監(jiān)測處理中心負(fù)責(zé)本系統(tǒng)的用戶的管理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)本系統(tǒng)用戶的添加、刪除和查詢操作。其次，負(fù)責(zé)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、將數(shù)據(jù)繪制成動(dòng)態(tài)曲線進(jìn)行分析，并對(duì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行闌值設(shè)置，當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)不在設(shè)置范圍內(nèi)的時(shí)候進(jìn)行報(bào)警提示，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測。最后負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信J自、的發(fā)布，將Web協(xié)議移植到其中，系統(tǒng)便可以接入到Internet中，實(shí)現(xiàn)“底層(傳感器)-Internet網(wǎng)絡(luò)一遠(yuǎn)程監(jiān)控”的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒄麄€(gè)系統(tǒng)的信息發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的訪問。

所述感知系統(tǒng)包括用于采集信息的感知模塊、采集設(shè)備、傳輸模塊、ZigBee模塊、GPRS模塊和接收模塊，所述感知模塊、采集設(shè)備和傳輸模塊集成于一封閉式的采集箱中，所述采集設(shè)備上安裝有多個(gè)三芯航空插座，感知模塊接口采用三芯航空插頭與采集設(shè)備連接，所述采集設(shè)備與傳輸模塊通過RS232串口連接，所述ZigBee模塊和GPRS模塊分別與傳輸模塊通過RS232串口連接，所述接收模塊通過有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)與傳輸模塊相連。

所述采集設(shè)備內(nèi)部包括一個(gè)主控CPU模塊，還包括均與所述主控CPU模塊連接的一個(gè)無線通訊模塊、一個(gè)光照度傳感器、一個(gè)二氧化碳傳感器和一個(gè)或者一個(gè)以上的傳感器接口，所述無線通訊模塊內(nèi)置有SIM卡，所述光照度傳感器和所述二氧化碳傳感器均內(nèi)置在所述農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)采集設(shè)備中，所述傳感器接口包括土壤水分傳感器接口、土壤溫度傳感器接口和空氣溫濕度傳感器接口。

CPU部分是傳感器節(jié)點(diǎn)的處理器模塊，也可以稱作是數(shù)據(jù)控制處理模塊，是傳感器節(jié)點(diǎn)的核心模塊，對(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理的算法、節(jié)點(diǎn)的通信算法以及節(jié)點(diǎn)的多任務(wù)處理都是在這部分實(shí)現(xiàn)的。外部傳感器模塊包括各種傳感器芯片，實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)作物生長環(huán)境參數(shù)的感知。JTAG接口輔助完成對(duì)芯片的測試和板控程序的下載。按鍵模塊和LED模塊協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)點(diǎn)的操作控制以及工作狀態(tài)顯示的功能。無線通信模塊負(fù)責(zé)完成各種控制指令的交互和感知數(shù)據(jù)的傳輸。MAX3232串行通信，直接通過串口線連接計(jì)算機(jī)，完成數(shù)據(jù)由傳感器節(jié)點(diǎn)向上位機(jī)的傳遞。電源供應(yīng)模塊負(fù)責(zé)為整個(gè)節(jié)點(diǎn)提供能量。

本系統(tǒng)中的終端節(jié)點(diǎn)和路由器節(jié)點(diǎn)包括外部傳感器模塊、處理器模塊、按鍵模塊、LED模塊、JTAG接口、供電模塊和無線通信模塊，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)在此基礎(chǔ)上添加了MAX3232串行通信功能。

處理器模塊作為無線傳感器節(jié)點(diǎn)最重要的模塊，處理器模塊實(shí)現(xiàn)了傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集過程中的任務(wù)調(diào)度、采集到數(shù)據(jù)之后對(duì)感知數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)融合計(jì)算、無線通信傳遞數(shù)據(jù)過程中的路由協(xié)議和傳感器節(jié)點(diǎn)其他功能的拓展，處理器的選擇，是整個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。本系統(tǒng)選擇TI公司的以低功耗著稱的MSP430F5438作為處理器芯片，有成本低、外形小、集成度高、功耗低、運(yùn)行速度快的優(yōu)點(diǎn)。

無線傳感器數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)要對(duì)影響農(nóng)作物生長的環(huán)境信息進(jìn)行采集，采集的信息包括農(nóng)作物生長環(huán)境中的溫度、濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度。選擇SHT10溫濕度傳感器進(jìn)行環(huán)境溫度和濕度的采集，選擇TSL2560光照強(qiáng)度傳感器進(jìn)行環(huán)境光照強(qiáng)度的采集，選擇GSSCZO-SK紅外二氧化碳(C02)傳感器進(jìn)行環(huán)境中二氧化碳濃度的采集。

本發(fā)明提供的一種含有SIM卡的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的獲取農(nóng)作物生長的環(huán)境信息，通過分析得到環(huán)境變化對(duì)農(nóng)作物生長狀況影響的規(guī)律，為科學(xué)研究提供全面的參考，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的精準(zhǔn)操作，滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化、智能化的需求；數(shù)據(jù)采集作為本系統(tǒng)工作的第一步，采集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，是整個(gè)系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵；傳感器節(jié)點(diǎn)大量分布在田間，節(jié)點(diǎn)間有一定的距離，采集到的數(shù)據(jù)以無線傳輸?shù)姆绞絺鬟f；保證傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)以最低的丟包率進(jìn)行傳輸，同時(shí)對(duì)于數(shù)量龐大且分布廣泛的傳感器節(jié)點(diǎn)，延長了傳感器電池的使用時(shí)間；該系統(tǒng)結(jié)合感知系統(tǒng)能很好的解決物聯(lián)網(wǎng)感知層中傳感器的安裝，感知模塊到采集設(shè)備的集成連接，采集設(shè)備到傳輸模塊的安裝連接問題，傳感器和傳輸模塊可以隨意更換，傳輸模塊變換傳輸方式，減少維護(hù)的復(fù)雜程度，極大的提高工作效率，不需要借助任何工具即能完成傳感器、采集設(shè)備、傳輸方式的安裝和更換。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。