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      一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號(hào):11843477閱讀:671來源:國知局

      本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,具體涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)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(cè)并且感知功能很好的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是非常必要的。

      因此,需要提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)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(cè)。



      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基于物聯(lián)網(wǎng)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。

      一種基于物聯(lián)網(wǎng)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè);

      所述感知系統(tǒng)包括用于采集信息的感知模塊、采集器、傳輸模塊、ZigBee模塊、GPRS模塊和接收模塊,所述感知模塊、采集器和傳輸模塊集成于一封閉式的采集箱中,所述采集器上安裝有多個(gè)三芯航空插座,感知模塊接口采用三芯航空插頭與采集器連接,所述采集器與傳輸模塊通過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。

      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)明提供的一種基于物聯(lián)網(wǎng)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,感知模塊到采集器的集成連接,采集器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、采集器、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)明一種基于物聯(lián)網(wǎng)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)施例的一種基于物聯(lián)網(wǎng)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)。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、采集器、傳輸模塊、ZigBee模塊、GPRS模塊和接收模塊,所述感知模塊、采集器和傳輸模塊集成于一封閉式的采集箱中,所述采集器上安裝有多個(gè)三芯航空插座,感知模塊接口采用三芯航空插頭與采集器連接,所述采集器與傳輸模塊通過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。

      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(cè)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)明提供的一種基于物聯(lián)網(wǎng)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,感知模塊到采集器的集成連接,采集器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、采集器、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)。

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