CN103279093B - 一种基于无线传感网技术的花木监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线传感网技术的花木监控系统，其特征在于：包括若干个传感节点、至少一个通信基站和至少一台管理服务器；本发明对花木采用分区域监控的方式，一个传感节点可以监控若干株花木，整个监控系统成本非常低，易于大规模推广应用；本发明对花木采用智能化管理方式，对类似偷盗等突发事件反应速度更为及时，管理效率得到大大提高，并且可节省大量的人力成本投入，尤其对于大型苗圃基地，效果更为显著。

Description

一种基于无线传感网技术的花木监控系统及方法

技术领域

本发明涉及无线传感网通信技术领域，具体涉及一种可用于任何苗圃种植基地的基于无线传感网技术的花木监控系统及监控方法。

背景技术

花卉苗木资源是造林绿化和生态环境建设的重要物质基础，也是丰富人们生活的重要手段。近年来，随着国家对林业工作及生态环境建设的日益重视，花卉苗木市场行情持续走好，各种苗圃如雨后春笋般涌现，基本普及全国的城乡。

但是现在的苗圃管理还是基于上世纪粗放式的管理方式，每个环节都需要管理者亲力亲为，这样不仅浪费了大量的人力物力，而且在生产管理过程中还存在大量漏洞，比如花木防盗就是一个非常突出的问题，为此投入大量的工作人员进行人工巡查，效率低下，人力成本高昂。

目前，根据相关资料显示，对于花木防盗监控的技术手段有GPS定位技术和无线传感网技术；其中：

GPS定位技术存在的问题是：GPS模块功耗较高，如果使用电池供电，则电池使用时间很短，必须经常更换电池，另外GPS模块成本也较高，达到数百元人民币，只能用于监控数量稀少的价格高昂的名贵花木；

无线传感网技术相对GPS定位技术，成本和功耗都有所降低，电池寿命可以提高到2年以上，监控花木的传感节点成本可控制在一百元人民币以内，但如果每棵花木都要安装使用，对大型苗圃基地而言，系统总体成本还是较高。

发明内容

本发明的目的在于针对于现有技术中的苗圃管理效率低、管理成本高的问题，提供一种基于无线传感网技术的花木监控系统，该系统可以对花木实现智能化管理，管理效率高，成本低，适于大规模推广应用。

本发明的另一目的在于提供一种基于无线传感网技术的花木监控方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于无线传感网技术的花木监控系统，包括

若干个传感节点，分布于花木监控区域的分区域内，用于对分区域内的花木进行实时监控；

至少一个通信基站，通过无线通信网络与若干个传感节点相连接，用于接收传感节点监控到的信息；

至少一台管理服务器，通过无线通信网络与通信基站相连接，用于接收并处理通信基站上传的信息。

本发明所述的基于无线传感网技术的花木监控系统还包括：

至少一个移动终端，通过无线通信网络与管理服务器相连接，用于显示花木的监控状态信息。

所述传感节点包括微处理器、分别与微处理器相连接的无线收发装置和数据信号收发装置，和两端连接于数据信号收发装置的信号输入端和输出端、中间串接于若干株花木上的数据线。

所述数据信号收发装置为RS485收发器或光电收发模块。

所述通信基站包括处理器，以及分别与处理器相连接的射频收发装置和GSM或3G网络模块。

所述移动终端为智能手机或平板电脑。

在上述硬件系统的基础上，本发明还提供了上述基于无线传感网技术的花木监控系统的监控方法，包括以下步骤：

（1）将花木监控区域划分成若干个分区域，每个分区域内安装一个传感节点；

（2）传感节点通过无线传感网络对分区域内的若干株花木进行实时监测，并将监测到的信息通过无线通信网络传输至通信基站，通信基站将接收到的信息通过无线通信网络传输至管理服务器；

（3）管理服务器接收通信基站上传的信息并对该信息进行分析处理，确认花木所处的状态。

本发明所述的基于无线传感网技术的花木监控系统的监控方法具体包括以下步骤：

（1）将花木监控区域划分成若干个分区域，每个分区域内安装一个传感节点；其中，每个分区域内的若干株花木通过数据线串行缠绕,数据线两端分别连接数据信号收发装置的信号输入端和输出端；

（2）数据信号收发装置通过数据线实时采集所串接的若干株花木的安全状态信息并传输至微处理器，微处理器控制无线收发装置向通信基站发送所监测的花木安全状态信息，通信基站的射频收发装置接收到该信息，并在处理器的控制下将该信息通过GSM或3G网络传输至管理服务器；

（3）管理服务器接收射频收发装置传送的信息，并对该信息进行分析处理，确认花木是否被盗；

（4）管理服务器将花木所处的状态信息发送至移动终端，以使管理者实时查询监控状态。

所述无线收发装置的无线通信频率为2.4G、433MHz或915MHz。

所述传感节点具有防拆卸功能，且使用电池供电。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1）本发明对花木采用分区域监控的方式，一个传感节点可以监控若干株花木，整个监控系统成本非常低，易于大规模推广应用。

2）本发明中使用的传感节点功耗低，使用电池供电，故安装施工非常方便，且适合应用到野外环境。

3）本发明的基于无线传感网技术的花木监控系统及方法支持智能手机及智能终端接入方式，使用者可以随时随地登陆查看花木监控状态，使用方便灵活。

4）本发明对花木采用智能化管理方式，对类似偷盗等突发事件反应速度更为及时，管理效率得到大大提高，并且可节省大量的人力成本投入，尤其对于大型苗圃基地，效果更为显著。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明中传感节点的系统框图；

图3为本发明中通信基站的系统框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细地描述：

本实施例以本发明独立应用于苗圃为例，其原理框图如图1所示。该基于无线传感网技术的花木监控系统包括若干个传感节点、至少一个通信基站、至少一台管理服务器和移动终端；其中，苗圃中需要被监控的区域被划分成若干个分区域，每个分区域内设置一个传感节点，将要监控的花木用传感节点的数据线依次串行缠绕，最后数据线的输入和输出端与数据信号收发装置的信号输入和输出端连接，主要用于对分区域内的所有花木进行实时监控；若干个通信基站安装于能够覆盖上述传感节点构成的整个无线传感网络的区域内，保证传感节点都处于通信基站的网络范围内，通过GSM或3G网络接入互联网与管理服务器连接，用于为管理服务器和众多传感节点间建立无线通讯通道；管理服务器，接收无线通信基站上传的信息，经过数据处理后，监控花木是否被盗；移动终端为智能手机或平板电脑，智能手机或平板电脑通过移动网络接入到管理服务器，主要用于实时查询花木监控状态。

根据上述对各设备用途的描述可知，上述各设备的连接关系如下：苗圃分区域内的花木通过数据线与传感节点连接，若干个传感节点通过无线传感网络与通信基站连接，通信基站通过GSM或3G网络接入互联网与管理服务器连接，移动终端通过无线通信网络接入互联网与管理服务器连接。

在本发明的上述系统中，如图2所示，传感节点由微处理器、无线收发装置、数据信号收发装置和数据线组成；其中，无线收发装置和数据信号收发装置均与微处理器连接，由微处理器控制；其中，数据信号收发装置可以是能够产生RS485信号的RS485收发器，此时数据线就是能够传输RS485信号的数据线，如屏蔽双绞线；数据信号收发装置也可以是能产生光纤信号的光电收发模块，此时数据线就是光纤；数据信号收发装置也可以是其它数据信号收发装置，此时数据线就是其它与此数据信号相匹配的数据线；数据线的中间串行缠绕于若干株花木上、两端分别连接于数据信号收发装置的信号输入端和输出端上，将若干株花木串联起来，实时采集所串接的若干株花木的安全状态信息。

如图3所示，通信基站包括射频收发装置、处理器和GSM或3G网络模块；射频收发装置、GSM或3G网络模块均与处理器相连接，由处理器控制；射频收发装置与传感节点通信；GSM或3G网络模块通过互联网和管理服务器通信。

管理服务器包括用户接入模块、权限管理模块、监控业务处理模块和数据库模块；其中，用户接入模块、权限管理模块实现用户接入管理；数据库模块实现数据库管理；监控业务处理模块实现告警信息处理，并将此告警信息通过短信或语音等方式提供给管理者；上述模块或均运行在同一个计算机服务器上，或几个模块运行在同一个计算机服务器上、另外几个运行在其它计算机服务器上，或所有模块各自运行在不同的计算机服务器上，不同的计算机服务器通过内部局域网、互联网或计算机内部软件数据接口相连接。

下面对基于无线传感网技术的花木监控系统的使用过程进行详细描述：

首先，将苗圃的花木监控区域划分成若干个分区域，每个分区域内安装一个传感节点；其中，每个分区域内的若干株花木通过数据线串行缠绕，数据线两端分别连接数据信号收发装置的信号输入端和输出端；传感节点具有防拆卸功能，且主要使用电池供电。

数据信号收发装置通过数据线实时采集所串接的若干株花木的安全状态信息并传输至微处理器，微处理器控制无线收发装置向通信基站发送所监测的花木状态信息，通信基站的射频收发装置接收到该信息，并在处理器的控制下将该信息通过GSM或3G网络传输至管理服务器；管理服务器接收射频收发装置传送的信息，并对该信息进行分析处理，确认花木是否被盗；管理服务器将花木所处的安全状态信息发送至移动终端，以使管理者实时查询监控状态。

其中，传感节点的微处理器控制数据信号收发装置通过数据线定期发送数据信号，微处理器控制数据信号收发装置接收数据线上的数据信号；如果能够正确接收到数据信号收发装置通过数据线定期发送的数据信号，则表明数据线完好；如果接收不到数据信号收发装置通过数据线定期发送的数据信号，则表明数据线被破坏。

微处理器控制无线收发装置或者定期向通信基站发送信息，或者当数据线被破坏后，立即向通信基站发送告警信息；管理服务器收到通信基站转发的数据后进行处理，如果有数据线被破坏等告警信息，则及时通过短信、语音等方式提醒告知给管理者，管理者也可以通过智能手机或平板电脑实时查询监控状态。

无线收发装置所使用的无线通信频率可以是2.4G、433MHz或915MHz等，通信协议可以是ZigBee等标准协议，也可以是私有协议。

虽然结合具体实施例对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但并非是对本专利保护范围的限定。在权利要求书所限定的范围内，本领域的技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改或调整仍受本专利的保护。

Claims (2)

1.一种基于无线传感网技术的花木监控系统，其特征在于：包括

若干个传感节点，分布于花木监控区域的分区域内，用于对分区域内的花木进行实时监控；

至少一个通信基站，通过无线通信网络与若干个传感节点相连接，用于接收传感节点监控到的信息；

至少一台管理服务器，通过无线通信网络与通信基站相连接，用于接收并处理通信基站上传的信息；

至少一个移动终端，通过无线通信网络与管理服务器相连接，用于显示花木的监控状态信息；

所述传感节点包括微处理器，分别与微处理器相连接的无线收发装置和数据信号收发装置，和两端连接于数据信号收发装置的信号输入端和输出端并且中间串接于若干株花木上的数据线；

所述数据信号收发装置为RS485收发器或光电收发模块；

所述通信基站包括处理器，以及分别与处理器相连接的射频收发装置和GSM或3G网络模块；

所述移动终端为智能手机或平板电脑。

2.一种采用权利要求1所述的基于无线传感网技术的花木监控系统对花木进行监控的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将花木监控区域划分成若干个分区域，每个分区域内安装一个传感节点；其中，每个分区域内的若干株花木通过数据线串行缠绕，数据线两端分别连接数据信号收发装置的信号输入端和输出端；

（2）数据信号收发装置通过数据线实时采集所串接的若干株花木的安全状态信息并传输至微处理器，微处理器控制无线收发装置向通信基站发送所监测的花木安全状态信息，通信基站的射频收发装置接收到该信息，并在处理器的控制下将该信息通过GSM或3G网络传输至管理服务器；

（3）管理服务器接收射频收发装置传送的信息，并对该信息进行分析处理，确认花木是否被盗；

（4）管理服务器将花木所处的状态信息发送至移动终端，以使管理者实时查询监控状态；

所述无线收发装置的无线通信频率为2.4G、433MHz或915MHz；

所述传感节点具有防拆卸功能，且使用电池供电。