CN103645704B - 农业大棚监测系统及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种农业大棚监测系统及其监测方法，用以实时监测农业大棚的环境参数信息。所述农业大棚监测系统包括实时监测农业大棚的环境参数信息的监测终端、与所述监测终端相连并将接收到的环境参数信息进行打包处理的无线串口、与所述无线串口相连以判断环境参数信息是否异常的手机平台以及与所述手机平台相连并通过无线通讯方式进行信息传输的远程服务器。本发明的农业大棚监测系统及其监测方法使得农业平台与手机网络结合得更紧密，也更好的利用了手机自身的显示功能，减少了成本。

Description

农业大棚监测系统及其监测方法

技术领域

本发明属于农业技术领域，尤其涉及一种农业大棚监测系统及其监测方法。

背景技术

农业大棚感知平台是指可随时更换、实时监测并存储农业大棚环境参数的传感网络。它由不同功能的传感器、通信模块、显示和存储平台组成。

目前被广泛采用的方案是：由单一功能的传感器采集农业大棚的环境信息，再通过蓝牙或WIFI上传至PDA或存储芯片，一段时间后由GPRS或直接通过数据线传输到上位机中。

但是，以上系统存在以下四个缺点：第一，成套的监测系统体积较大，不便于安装维护。第二，传感器传输协议采用的蓝牙与WIFI都存在较大弱点，蓝牙技术只是一种短距离的无线数据传输，不能将被检测的农业大棚环境参数实时传输到远程监护中心，缺少实时监控的功能，且蓝牙在传输数据时耗电量较大，需经常更换电源或充电，另外蓝牙只支持一对一传输，不能同时接收多个传感器传过来的信号，功能扩展性弱；而WIFI协议虽然传输速度非常快、传输范围广，但无线通信质量不好，数据安全性能比蓝牙还要差一些，而且功耗非常大，很明显不适合仅有电池供电的移动监护系统。第三，便携式监测系统使用PDA接收无线模块发送来的监测数据，虽方便于可视化数据和通过GPRS模块上传数据，但这样会使得监护系统的价格过高，使用者需单独购买，不利于广泛应用。第四，上述系统与手机网络结合并不紧密，使得移动和实时体现得并不明显。

因此，现有的农业大棚感知平台存在体积较大、价格昂贵、功能扩展性不强、无线传输协议耗能较高等诸多弊端。

有鉴于此，有必要对现有的农业大棚感知平台予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的农业大棚监测系统，该农业大棚监测系统体积较小、成本较低、功能扩展性较强，同时与手机网络结合紧密。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种农业大棚监测系统，其包括实时监测农业大棚的环境参数信息的监测终端、与所述监测终端相连并将接收到的环境参数信息进行打包处理的无线串口、与所述无线串口相连以判断环境参数信息是否异常的手机平台以及与所述手机平台相连并通过无线通讯方式进行信息传输的远程服务器。

作为本发明的进一步改进，所述监测终端包括实时监测环境参数信息的传感器、与所述传感器相连的微处理器以及分别与所述微处理器相连的存储器和发射模块。

作为本发明的进一步改进，所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器和二氧化碳浓度传感器。

作为本发明的进一步改进，所述无线串口包括与所述发射模块相连的接收模块、与所述接收模块相连的无线串口处理器以及与所述无线串口处理器相连的串口数据存储器。

作为本发明的进一步改进，所述手机平台与所述无线串口处理器相连。

本发明的目的还在于提高一种农业大棚监测方法，该农业大棚监测方法操作简单、易实现。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种农业大棚监测方法，用以对农业大棚的环境参数信息进行实时监测，所述农业大棚监测方法主要包括以下步骤：

S1、提供一个监测终端，所述监测终端先对农业大棚的环境参数信息进行采集；

S2、提供一个无线串口，所述监测终端将采集到的环境参数信息发送给所述无线串口，接着所述无线串口将接收到的环境参数信息进行打包处理；

S3、提供一个手机平台，所述无线串口将打包处理后的环境参数信息发送给所述手机平台，当所述手机平台判断该环境参数信息异常时发出声光报警，同时所述手机平台给管理人员手机发送短信提醒；

S4、提供一个远程服务器，所述手机平台定时将打包处理后的环境参数信息及农业大棚的位置信息上传给所述远程服务器备案，当所述远程服务器的系统或远程管理人员判定该环境参数信息异常时，所述远程服务器控制所述手机平台发出声光报警，同时控制所述手机平台给管理人员手机发送短信提醒。

作为本发明的进一步改进，所述远程服务器与所述手机平台相连并通过无线通讯的方式进行信息传输。

作为本发明的进一步改进，所述监测终端包括实时监测环境参数信息的传感器、与所述传感器相连的微处理器以及分别与所述微处理器相连的存储器和发射模块。

作为本发明的进一步改进，所述无线串口包括与所述发射模块相连的接收模块、与所述接收模块相连的无线串口处理器以及与所述无线串口处理器相连的串口数据存储器。

作为本发明的进一步改进，所述手机平台与所述无线串口处理器相连。

本发明的有益效果是：本发明的农业大棚监测系统通过设置有与无线串口相连以判断农业大棚的环境参数信息是否异常的手机平台以及与所述手机平台相连并通过无线通讯方式进行信息传输的远程服务器，从而本发明的农业大棚监测系统使得农业平台与手机网络结合得更紧密，也更好的利用了手机自身的显示功能，减少了成本，同时功能扩展性也有所增强。

附图说明

图1是本发明的农业大棚监测系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明的农业大棚监测系统及其监测方法，用以对农业大棚的环境参数信息进行实时监测，且本发明的农业大棚监测系统及其监测方法是一种基于ZigBee技术与Android手机平台的农业大棚监测系统及其监测方法。

ZigBee技术是IEEE802.15.4协议的代名词。这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位的信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。ZigBee技术的特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本，主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee技术就是一种便宜的、低功耗的近距离无线组网通讯技术，在中国被译为“紫蜂”，它与蓝牙相类似，是一种新兴的短距离无线技术。

Android是基于Linux内核的操作系统，是Google公司在2007年11月5日公布的手机操作系统。Android手机平台是指安装有Android手机操作系统的智能手机平台。

如图1所示，本发明的农业大棚监测系统包括实时监测农业大棚的环境参数信息的监测终端10、与所述监测终端10相连并将接收到的环境参数信息进行打包处理的无线串口20、与所述无线串口20相连以判断环境参数信息是否异常的手机平台30以及与所述手机平台30相连并通过无线通讯（GPRS，GeneralPacketRadioService）方式进行信息传输的远程服务器40。本发明的农业大棚监测系统可同时对多个监测终端10进行实时监测，且对每个监测终端10的监测方式都一样，因此，本说明书将对其中一个监测终端10的监测进行举例详细说明。

所述监测终端10为基于ZigBee技术的监测终端，从而所述监测终端10与所述无线串口20之间是通过ZigBee通讯方式进行信息传输的。所述监测终端10包括实时监测环境参数信息的传感器11、与所述传感器11相连的微处理器12以及分别与所述微处理器12相连的存储器13和发射模块14。

所述传感器11用以实时监测农业大棚某区域的环境参数信息并输出给所述微处理器12。本实施方式中，所述传感器11包括温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器和二氧化碳浓度传感器。每个所述监测终端10都配带有一个温度传感器、一个湿度传感器、一个光照强度传感器和一个二氧化碳浓度传感器，前述每个传感器用于监测一种环境参数。当然，若还需监测农业大棚该区域的其他环境参数信息，可增加其他不同类型的传感器，以对农业大棚的环境参数信息进行多方面的实时监测。

所述微处理器12用以将农业大棚该区域的环境参数信息存储在所述存储器13中，同时所述微处理器12还用以将该区域的环境参数信息通过所述发射模块14发射出去。本实施方式中，所述微处理器12选用TI公司的型号为MSP430F1611的微处理器，所述发射模块14的核心芯片选用TI公司的型号为CC2520的无线发射模块，所述存储器13选用ST公司的型号为FT23BM的FLASH存储器。

所述无线串口20包括与所述发射模块14相连的接收模块21、与所述接收模块21相连的无线串口处理器22以及与所述无线串口处理器22相连的串口数据存储器23。所述手机平台30安装有Android手机操作系统，并与所述无线串口处理器22相连。

所述接收模块21用以接收所述发射模块14发射出来的环境参数信息，并将该环境参数信息输出给所述无线串口处理器22。所述无线串口处理器22用以将接收到的环境参数信息进行处理、融合，接着再将经过处理、融合后的环境参数信息发送给所述串口数据存储器23和所述手机平台30。所述串口数据存储器23用以储存接收到的环境参数信息。

进一步地，本实施方式中的所述无线串口处理器22选用TI公司的型号为MSP430F1611的微处理器，所述接收模块21的核心芯片选用TI公司的型号为CC2520的无线接收模块，所述串口数据存储器23选用ST公司的型号为FT23BM的FLASH存储器。

本发明的农业大棚监测系统的监测方法，用以对农业大棚的环境参数信息进行实时监测。所述农业大棚监测方法主要包括以下步骤：

S1、提供一个监测终端10，所述监测终端10先对农业大棚的环境参数信息进行采集；

S2、提供一个无线串口20，所述监测终端10将采集到的环境参数信息发送给所述无线串口20，接着所述无线串口20将接收到的环境参数信息进行打包处理；

S3、提供一个手机平台30，所述无线串口20将打包处理后的环境参数信息发送给所述手机平台30，当所述手机平台30判断该环境参数信息异常时发出声光报警，同时所述手机平台30给管理人员手机发送短信提醒；

S4、提供一个远程服务器40，所述手机平台30定时将打包处理后的环境参数信息及农业大棚的位置信息上传给所述远程服务器40备案，当所述远程服务器40的系统或远程管理人员判定该环境参数信息异常时，所述远程服务器40控制所述手机平台30发出声光报警，同时控制所述手机平台30给管理人员手机发送短信提醒。

在本发明的农业大棚监测方法中，所述监测终端10是通过ZigBee技术将农业大棚的环境参数信息发送给所述无线串口20的；而所述手机平台30与所述远程服务器40之间的信息传输是通过GPRS方式进行的。

具体来说，所述步骤S1具体为：先将每个所述传感器11的探头放置到相应的工作位置并开启电源，接着所述传感器11探头将采集到的模拟信号经探头芯片转化为数字信号，再通过串口传入对应的传感器模块，经去噪、加强等处理之后再通过串口传入所述微处理器12，最后经过计算、打包等处理后，通过所述发射模块14以ZigBee通讯形式发射出去。

所述步骤S2具体为：所述无线串口20通过所述接收模块21接收所述发射模块14发射出来的数据，并将其分类、压缩，最后直接通过数据线上传至所述手机平台30。

所述步骤S3具体为：所述手机平台30将对应各传感器11的数据加以存储和图形化的显示，并在规定的单位时间间隔或环境参数超出安全阀的情况下，以短信发送或GPRS上传的方式告知所述远程服务器40当前使用者的GPS具体位置和环境参数。

所述步骤S4具体为：所述远程服务器40实时监控所述监测终端10的信息，一旦某个监测终端10的某项环境参数超出警戒值，则通过GPRS控制所述手机平台30发出警报并联系管理人员，同时所述远程服务器40将所述监测终端10的数据存储起来并建立电子档案，为环境参数的早期发展变化提供依据。

综上所述，本发明的农业大棚监测系统及其监测方法，一方面通过使用ZigBee无线通信协议，从而无线通信更节能，信号质量更好，功能扩展性更强；另一方面，通过使用Android手机平台，使得农业平台与手机网络结合得更紧密，也更好的利用了手机自身的显示功能，并减少了成本。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种农业大棚监测方法，用以对农业大棚的环境参数信息进行实时监测，其特征在于，所述农业大棚监测方法主要包括以下步骤：

S1、提供一个监测终端，所述监测终端先对农业大棚的环境参数信息进行采集；

S2、提供一个无线串口，所述监测终端将采集到的环境参数信息发送给所述无线串口，接着所述无线串口将接收到的环境参数信息进行打包处理；

S3、提供一个手机平台，所述无线串口将打包处理后的环境参数信息发送给所述手机平台，当所述手机平台判断该环境参数信息异常时发出声光报警，同时所述手机平台给管理人员手机发送短信提醒；

S4、提供一个远程服务器，所述手机平台定时将打包处理后的环境参数信息及农业大棚的位置信息上传给所述远程服务器备案，当所述远程服务器的系统或远程管理人员判定该环境参数信息异常时，所述远程服务器控制所述手机平台发出声光报警，同时控制所述手机平台给管理人员手机发送短信提醒；

所述步骤S1具体为：先将每个传感器的探头放置到相应的工作位置并开启电源，接着所述传感器探头将采集到的模拟信号经探头芯片转化为数字信号，再通过串口传入对应的传感器，经去噪、加强处理之后再通过串口传入微处理器，最后经过计算、打包处理后，通过发射模块以ZigBee通讯形式发射出去；

所述步骤S2具体为：所述无线串口通过接收模块接收所述发射模块发射出来的数据，并将其分类、压缩，最后直接通过数据线上传至所述手机平台；

所述步骤S3具体为：所述手机平台将对应各传感器的数据加以存储和图形化的显示，并在规定的单位时间间隔或环境参数超出安全阀值的情况下，以短信发送或GPRS上传的方式告知所述远程服务器当前使用者的GPS具体位置和环境参数；

所述步骤S4具体为：所述远程服务器实时监控所述监测终端的信息，一旦某个监测终端的某项环境参数超出警戒值，则通过GPRS控制所述手机平台发出警报并联系管理人员，同时所述远程服务器将所述监测终端的数据存储起来并建立电子档案，为环境参数的早期发展变化提供依据；

该方法使用了一种农业大棚监测系统，所述农业大棚监测系统包括实时监测农业大棚的环境参数信息的监测终端、与所述监测终端相连并将接收到的环境参数信息进行打包处理的无线串口、与所述无线串口相连以判断环境参数信息是否异常的手机平台以及与所述手机平台相连并通过无线通讯方式进行信息传输的远程服务器，所述监测终端包括实时监测环境参数信息的传感器、与所述传感器相连的微处理器以及分别与所述微处理器相连的存储器和发射模块，所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器和二氧化碳浓度传感器，所述无线串口包括与所述发射模块相连的接收模块、与所述接收模块相连的无线串口处理器以及与所述无线串口处理器相连的串口数据存储器，所述手机平台与所述无线串口处理器相连。