CN103685462A - 一种基于ZigBee网络的生态农业环境智能监测系统 - Google Patents

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黄国伟
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Abstract

本发明的目的在于提供一种基于ZigBee网络的生态农业环境智能监测系统，本系统主要的功能是实现对分布于各个监测点的环境进行实时数据采集监测。各参数传感器通过ZigBee数据传输模块以ZigBee无线通讯方式将监测数据传送给ZigBee路由器，ZigBee路由器经过交换机再把监测数据送至园区内数据采集服务器和备份数据采集服务器。若干台用户终端通过安装于数据监测系统服务器上的智能监测系统对监测点进行实时监测，并提供大屏幕LED、短信及广播三种智能预警方式，尽最大程度做到科学预警、预报和预测，确保园区内生态农业的安全。

Description

一种基于ZigBee网络的生态农业环境智能监测系统
技术领域
本发明涉及一种基于ZigBee网络的生态农业环境智能监测系统。
背景技术
随着国家政策的大力扶持，国内各地生态农业园区的建设越来越多，建设标准越来越高，生态农业发展的好坏跟周围的环境好坏息息相关。伴随着国家大力推行生态农业园区建设，科学合理的自动化监测系统研究也处于快速发展阶段。当前，大量的生态农业园区迫切需要建立科学合理且费用低廉的自动化监测系统来对周围自然环境进行全天候监测。因此，建立生态农业环境智能监测系统具有重要意义。
随着ZigBee无线组网、智能广播技术和短信通信技术的兴起，为自动化监测预警提供了一套既科学合理又具备行业特色的解决方案。通过建立生态农业环境智能监测系统，生态农业园区管理单位可准确把握园区内的农业生态环境情况，做到科学预警、预报和预测，有力的保证了生态农业的健康发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于ZigBee网络的生态农业环境智能监测系统，本系统主要的功能是实现对分布于各个监测点的环境进行实时数据采集监测。各参数传感器通过ZigBee数据传输模块以ZigBee无线通讯方式将监测数据传送给ZigBee路由器，ZigBee路由器经过交换机再把监测数据送至园区内数据采集服务器和备份数据采集服务器。若干台用户终端通过安装于数据监测系统服务器上的智能监测系统对监测点进行实时监测，并提供大屏幕LED、短信及广播三种智能预警方式，尽最大程度做到科学预警、预报和预测，确保园区内生态农业的安全。
本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：
一种基于ZigBee网络的生态农业环境智能监测系统，其特征在于：系统由数据采集子系统、网络传输子系统、数据处理子系统及数据输出子系统4个子系统构成。
所述的生态农业环境智能监测系统，其特征在于：所述数据采集子系统由若干个传感器、若干台ZigBee数据传输模块、1台ZigBee路由器构成。
所述的生态农业环境智能监测系统，其特征在于：所述网络传输子系统由1台交换机、1台路由器、1台硬件防火墙构成。
所述的生态农业环境智能监测系统，其特征在于：所述数据处理子系统由1台数据监测系统服务器、1台数据采集服务器、1台备份数据采集服务器、若干台用户终端构成。
所述的生态农业环境智能监测系统，其特征在于：所述数据输出子系统由若干台大屏幕LED、1台短信平台、1台智能广播站、若干台扬声器构成。
所述的生态农业环境智能监测系统，其特征在于：所述传感器对监测点数据进行采集，每4个连接1台ZigBee数据传输模块，类型可为温度、湿度、光照、土壤温度、土壤湿度、CO2浓度、叶面湿度、露点温度传感器；所述ZigBee数据传输模块以ZigBee无线通讯方式向ZigBee路由器传输数据，采用12伏直流电源供电，配备4通道传感器接口，可设置ZigBee路由器IP地址和数据采样频率；所述ZigBee路由器经交换机向数据采集服务器和备份数据采集服务器发送监测数据。
所述的生态农业环境智能监测系统，其特征在于：所述交换机连接ZigBee路由器、路由器、若干台大屏幕LED、短信平台、智能广播站、数据采集服务器、备份数据采集服务器、数据监测系统服务器和若干台用户终端；所述路由器连接硬件防火墙和交换机；所述硬件防火墙设置端口控制，外网接口接入互联网，对内不允许数据进入，对外仅允许短信平台数据输出，内网接口与路由器外网接口连接。
所述的生态农业环境智能监测系统，其特征在于：所述数据监测系统服务器连接交换机访问数据采集服务器、备份数据采集服务器、用户终端、大屏幕LED、短信平台；所述数据采集服务器连接交换机并与备份数据采集服务器互为备份；所述备份数据采集服务器连接交换机并与数据采集服务器互为备份；所述用户终端由若干台组成并连接交换机，通过访问数据监测系统服务器对监测点进行实时监测。
所述的生态农业环境智能监测系统，其特征在于：所述大屏幕LED数量为若干台，配备网络接口并连接至交换机，可接收数据监测系统服务器发送的监测数据实时显示监测信息；所述短信平台连接交换机接收数据监测系统服务器输出的预警信息并经过路由器和硬件防火墙向用户手机发送预警短信；所述智能广播站接收数据监测系统服务器输出的预警信息启动预警信息播放；所述扬声器数量为若干台，连接智能广播站用于播放预警信息。
本发明对比现有技术，有如下优点：
1、本系统组成采用模块化结构设计。系统设计合理、灵活性强、安装部署简单方便。
2、本系统可满足大规模低廉无线组网监测的需要，采用现代成熟的传感器和数据传输模块对监测点进行在线实时监测，做到科学预测、预报和预警。
3、数据采集服务器和备份数据采集服务器均安装数据采集系统，可同时接收监测数据，两部服务器互为备份相互同步并向数据监测系统服务器提供数据访问服务，确保数据的可靠性、一致性和安全性。
4、硬件防火墙设置端口控制，外网端口接入互联网，对内不允许数据进入，对外仅允许短信平台数据输出，确保了监测数据的保密性。
5、所有传感器采集的数据均保存于数据采集服务器和备份数据采集服务器中，智能监测系统仅提供数据的查询分析功能，不提供数据修改和删除功能，确保了原始数据的真实性。
6、系统提供大屏幕LED、广播和短信三种监测预警模式，可在最大程度上降低生态农业事故的发生。
附图说明
图1是本发明的系统通讯结构示意图；
图2是图1所示的传感器与ZigBee数据传输模块连接结构示意图；
图3是图1所示的ZigBee数据传输模块与ZigBee路由器通讯结构图；
图4是图1所示的数据监测系统服务器与数据采集服务器和备份数据采集服务器通讯示意图；
图5是图1所示的短信数据发送流程图；
图6是图1所示的若干台用户终端与数据监测系统服务器通讯结构图；
图7是图1所示的大屏幕LED数据接收流程图；
图8是图1所示的预警信息播放流程图；
图9是图1所示的生态农业环境智能监测系统工作流程图。
具体实施方式
图1示出了本发明的一个通讯结构组成。该系统由若干个传感器、若干台ZigBee数据传输模块、1台ZigBee路由器、1台交换机、1台路由器、1台硬件防火墙、1台数据监测系统服务器、1台数据采集服务器、1台备份数据采集服务器、若干台用户终端、若干台大屏幕LED、1台短信平台、1台智能广播站和若干台扬声器构成。
若干个传感器对监测点数据进行采集并发送至ZigBee数据传输模块；ZigBee数据传输模块向ZigBee路由器传输监测数据；ZigBee路由器把监测数据发送至数据采集服务器和备份数据采集服务器；硬件防火墙进行端口控制保证系统运行安全稳定；两台数据采集服务器均安装Windows Server 2008以上服务器操作系统、Microsoft SQL Server 2008企业版及以上数据库系统和数据采集系统并互为备份相互同步数据；若干台用户终端与数据监测系统服务器通讯；短信平台可对外向用户手机发送预警短信；大屏幕LED接收监测数据并实时显示；智能广播站接收监测数据并控制若干台扬声器播放预警信息。
图2所示为传感器与ZigBee数据传输模块连接结构示意图。每1台ZigBee数据传输模块可连接4个传感器。
图3所示为ZigBee数据传输模块与ZigBee路由器通讯结构图。若干台ZigBee数据传输模块通过无线通讯方式将数据发送至1台ZigBee路由器。
图4所示为数据监测系统服务器与数据采集服务器和备份数据采集服务器通讯示意图。数据监测系统服务器访问数据采集服务器及备份数据采集服务器上的数据，数据采集服务器及备份数据采集服务器互为备份。
图5所示为短信数据发送流程图。数据监测系统服务器上的智能监测系统根据警戒等级通过短信平台将预警短信至用户手机。
图6所示为若干台用户终端与数据监测系统服务器通讯结构图。若干台用户终端与数据监测系统服务器连接，用户终端可对各个现场监测点进行在线监测。
图7所示为大屏幕LED数据接收流程图。数据监测系统服务器上的智能监测系统将监测数据发送至大屏幕LED。
图8所示为预警信息播放流程图。数据监测系统服务器上的智能监测系统将监测数据发送至智能广播站启动扬声器播放预警信息。
图9所示为生态农业环境智能监测系统工作流程图。系统运行包括以下过程：
1、启动。
2、数据传输模块设置路由器IP地址和采样频率。
3、向路由器传输监测数据。
4、数据转换及公式计算。
5、数据存储。
6、评估及预警。
7、发送短信。
8、室外大屏幕LED信息发布。
9、智能广播站进行广播。
10、停止。
本发明的实施方式不限于此，在本发明上述基本技术思想前提下，按照本领域的普通技术知识和惯用手段对本发明内容所做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于ZigBee网络的生态农业环境智能监测系统，其特征在于：系统由数据采集子系统、网络传输子系统、数据处理子系统及数据输出子系统4个子系统构成。
2.根据权利要求1所述的生态农业环境智能监测系统，其特征在于：所述数据采集子系统由若干个传感器、若干台ZigBee数据传输模块、1台ZigBee路由器构成。
3.根据权利要求1所述的生态农业环境智能监测系统，其特征在于：所述网络传输子系统由1台交换机、1台路由器、1台硬件防火墙构成。
4.根据权利要求1所述的生态农业环境智能监测系统，其特征在于：所述数据处理子系统由1台数据监测系统服务器、1台数据采集服务器、1台备份数据采集服务器、若干台用户终端构成。
5.根据权利要求1所述的生态农业环境智能监测系统，其特征在于：所述数据输出子系统由若干台大屏幕LED、1台短信平台、1台智能广播站、若干台扬声器构成。
6.根据权利要求2所述的生态农业环境智能监测系统，其特征在于：所述传感器对监测点数据进行采集，每4个连接1台ZigBee数据传输模块，类型可为温度、湿度、光照、土壤温度、土壤湿度、CO2浓度、叶面湿度、露点温度传感器；所述ZigBee数据传输模块以ZigBee无线通讯方式向ZigBee路由器传输数据，采用12伏直流电源供电，配备4通道传感器接口，可设置ZigBee路由器IP地址和数据采样频率；所述ZigBee路由器经交换机向数据采集服务器和备份数据采集服务器发送监测数据。
7.根据权利要求3所述的生态农业环境智能监测系统，其特征在于：所述交换机连接ZigBee路由器、路由器、若干台大屏幕LED、短信平台、智能广播站、数据采集服务器、备份数据采集服务器、数据监测系统服务器和若干台用户终端；所述路由器连接硬件防火墙和交换机；所述硬件防火墙设置端口控制，外网接口接入互联网，对内不允许数据进入，对外仅允许短信平台数据输出，内网接口与路由器外网接口连接。
8.根据权利要求4所述的生态农业环境智能监测系统，其特征在于：所述数据监测系统服务器连接交换机访问数据采集服务器、备份数据采集服务器、用户终端、大屏幕LED、短信平台；所述数据采集服务器连接交换机并与备份数据采集服务器互为备份；所述备份数据采集服务器连接交换机并与数据采集服务器互为备份；所述用户终端由若干台组成并连接交换机，通过访问数据监测系统服务器对监测点进行实时监测。
9.根据权利要求5所述的生态农业环境智能监测系统，其特征在于：所述大屏幕LED数量为若干台，配备网络接口并连接至交换机，可接收数据监测系统服务器发送的监测数据实时显示监测信息；所述短信平台连接交换机接收数据监测系统服务器输出的预警信息并经过路由器和硬件防火墙向用户手机发送预警短信；所述智能广播站接收数据监测系统服务器输出的预警信息启动预警信息播放；所述扬声器数量为若干台，连接智能广播站用于播放预警信息。
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