CN105259955A - 一种基于林业物联网的苗木种植智能管控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于林业物联网的苗木种植智能管控系统，其特征在于：包括通过服务器连接的多个子系统，每个所述子系统均包括监控中心、协调器网络和传感器网络，与所述监控中心基于工业Modbus协议进行通讯的设有一个协调器节点，所述协调器节点以Zigbee标准组成所述协调器网络；所述协调器节点上呈辐射状的设有多个传感器节点，多个所述传感器节点以自组织型式组成所述传感器网络，所述传感器网络基于多跳中继方式与所述协调器网络进行数据传输。本发明通过搭建一个低成本、低功耗、高速数据传输的无线管控网络，能够实时采集、监测苗木生长情况和生长环境信息，给后期智能化护理提供参数，以此来降低苗木种植业种植过程中的劳动强度和提高苗木种植经济效益。

Description

一种基于林业物联网的苗木种植智能管控系统

技术领域

本发明属于无线采集监控领域，具体涉及一种基于林业物联网的苗木种植智能管控系统。

背景技术

苗木生长过程中，土壤湿度、土壤温度、土壤PH、土壤电导率、环境温度、二氧化碳浓度和光照等信息均会影响苗木的生长速度，特别是土壤的水分以及土壤养分的信息直接决定着苗木的成活率和生长速度。目前，针对具有区域广、监测信息多、工作区域无电力保障的苗木种植业还没有一套监测控制系统，不能及时获取苗木生长的土壤信息和环境信息，不能针对不同类型苗木生长周期所需的土壤和环境进行自动化监控，从而造成苗木种植业的劳动强度大、经济效益差的现状。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于林业物联网的苗木种植智能管控系统，其目的是填补国内苗木种植智能控制的空白，建立一个低成本、低功耗、高速数据传输的无线传感网络来实时监测苗木的生长状况，给后期智能化护理提供参数平台。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于林业物联网的苗木种植智能管控系统，其特征在于：包括通过服务器连接的多个子系统，每个所述子系统均包括监控中心、协调器网络和传感器网络，

与所述监控中心基于工业Modbus协议进行通讯的设有一个协调器节点，所述协调器节点以Zigbee标准组成所述协调器网络；

所述协调器节点上呈辐射状的设有多个传感器节点，多个所述传感器节点以自组织型式组成所述传感器网络，所述传感器网络基于多跳中继方式与所述协调器网络进行数据传输。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述传感器节点包括土壤温湿度节点、土壤pH和EC节点、风速风向光照度节点、气压和CO₂浓度节点、空气温湿度节点。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述土壤温湿度节点、土壤pH和EC节点、风速风向光照度节点、气压和CO₂浓度节点、空气温湿度节点均包括传感器模块、处理器模块、无线通讯模块和给所述传感器节点运行供电的太阳能供电模块。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述传感器模块包括采集模拟信号的传感器和对所述传感器采集的模拟信号进行数据转换的A/D转换器。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述处理器模块包括处理器、存储器和嵌入式操作系统，

所述存储器，用于存储来自所在的传感器节点的传感器模块输出的数据并形成存储编码ID1、存储来自其它同类节点的传感器模块输出的数据并形成存储编码ID2、以及存储所述处理器输出的数据并形成存储编码ID3；

所述处理器，用于处理来自所在的传感器节点的传感器模块输出的数据；

所述嵌入式操作系统，用于给所述传感器提供软件支持。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述传感器采集的模拟信号有土壤温度、土壤水分、土壤pH值、土壤EC值、空气温度、空气湿度、大气压力、风速、风力、光照度、CO₂，用于测量土壤温度、土壤水分的传感器设置在所述土壤温湿度节点上，用于测量土壤pH值、土壤EC值的传感器设置在所述土壤pH和EC节点上，用于测量空气温度、空气湿度的传感器设置在所述空气温湿度节点上，用于测量风速、风力、光照度的传感器设置在所述风速风向光照度节点上，用于测量光照度、CO₂的传感器设置在气压和CO₂浓度节点上。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括其还包括与所述监控中心基于internetweb发布进行信息查看和管理的便携式移动终端。

本发明的一个较佳实施例中，进一步包括多个所述子系统基于Internet协议与所述服务器进行数据交换。

本发明的有益效果是:本发明的一种基于林业物联网的苗木种植智能管控系统，通过搭建一个低成本、低功耗、高速数据传输的无线管控网络，能够实时采集、监测苗木生长情况和生长环境信息，给后期智能化护理提供参数，以此来降低苗木种植业种植过程中的劳动强度和提高苗木种植经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明优选实施例的智能管控系统的局域网络架构图；

图2是本发明优选实施例的传感器节点的结构框图；

图3是本发明第二实施例的智能管控系统的远程监控网络架构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1所示，本实施例中公开了一种基于林业物联网的苗木种植智能管控系统，包括通过服务器连接的多个子系统，每个所述子系统均包括监控中心、协调器网络和传感器网络，

与所述监控中心基于工业Modbus协议进行通讯的设有一个协调器节点，

所述协调器节点以Zigbee标准组成所述协调器网络；

所述协调器节点上呈辐射状的设有多个传感器节点，多个的传感器节点包括土壤温湿度节点、土壤pH和EC节点、风速风向光照度节点、气压和CO₂浓度节点、空气温湿度节点，一个子系统内的多个传感器节点以自组织型式组成所述传感器网络，所述传感器网络基于多跳中继方式与所述协调器网络进行数据传输。各节点将各自采集、简单处理后的数据通过协调器节点无线传输至监控中心，协调器节点以Zigbee标准组成所述协调器网络传输数据时具有节点功耗低、成本低和信息传输可靠性高的特点。

出于片区内土壤信息具有弱相关性，以及环境信息具有强相关性，为了节省成本，本发明优选实施例的一个子系统设有三个土壤温湿度节点、三个土壤pH和EC节点、一个风速风向光照度节点、一个气压和CO₂浓度节点、一个空气温湿度节点，九个上述的节点以自组织型式组成一个传感器网络，完成数据采集、处理、传输和存储。

具体的，如图2所示，所述土壤温湿度节点、土壤pH和EC节点、风速风向光照度节点、气压和CO₂浓度节点、空气温湿度节点均包括传感器模块、处理器模块、无线通讯模块和给所述传感器节点运行供电的太阳能供电模块，本发明优选采用太阳能供电模块给节点的运行供电，一方面客服苗木种植区域无电力保障的特点，另一方面降低成本。

所述传感器模块包括采集模拟信号的传感器和对所述传感器采集的模拟信号进行数据转换的A/D转换器，其中土壤温湿度节点区域内设有用于采集土壤温度、土壤水分的传感器；土壤pH和EC节点区域内设有用于采集土壤pH值、土壤EC值的传感器；风速风向光照度节点区域内设有用于采集风速、风力、光照度信息的仪器；气压和CO₂浓度节点区域内设有用于采集大气压力、CO₂浓度信息的仪器；空气温湿度节点区域内设有用于采集空气温度、空气湿度信息的传感器。各传感器和测量仪器实时的采集区域内的土壤信息、环境信息和苗木的生长信息，并做简单的数据转换，并将转换后的数据信息进行打包输出。

所述处理器模块包括处理器、存储器和嵌入式操作系统，

所述存储器，用于存储来自所在的传感器节点的传感器模块输出的数据并形成存储编码ID1、存储来自其它同类节点的传感器模块输出的数据并形成存储编码ID2、以及存储所述处理器输出的数据并形成存储编码ID3；

所述处理器，用于处理来自所在的传感器节点的传感器模块输出的数据；

所述嵌入式操作系统，用于给所述传感器提供软件支持。

基于上述的系统结构，本发明的智能管控系统在运行时，每一个传感器节点构成一个小无线传感器网络，每一个传感器节点内的传感器或者测量仪器实时采集各自片区内的数据，并输出至各自的处理器进行处理，随后通过协调器网络无线传输至服务器。每个传感器节点只能存储同类节点输出的数据，每个传感器节点只能处理自己所在节点输出的数据，先判断ID号是否在自己接受范围内，若不在则丢弃数据，若在则送入处理器进行处理，每个传感器节点的数据只有经过自己的处理器处理后才能输出，以此来提供处理速度。

作为本发明的进一步改进，其还包括与所述监控中心基于internetweb发布进行信息查看和管理的便携式移动终端，摆脱监控地点的限制。

如图3所示，作为本发明的第二实施例，多个所述子系统基于Internet协议与所述服务器进行数据交换。不同客户的监控中心终端通过Internet协议与服务器进行数据交换，通过服务器的后期处理得到的汇总数据，能够了解不同客户苗木的种植情况，并能够提供远程技术指导。

本发明的一种基于林业物联网的苗木种植智能管控系统，通过搭建一个低成本、低功耗、高速数据传输的无线管控网络，能够实时采集、监测苗木生长情况和生长环境信息，给后期智能化护理提供参数，以此来降低苗木种植业种植过程中的劳动强度和提高苗木种植经济效益。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种基于林业物联网的苗木种植智能管控系统，其特征在于：包括通过服务器连接的多个子系统，每个所述子系统均包括监控中心、协调器网络和传感器网络，

与所述监控中心基于工业Modbus协议进行通讯的设有一个协调器节点，所述协调器节点以Zigbee标准组成所述协调器网络；

所述协调器节点上呈辐射状的设有多个传感器节点，多个所述传感器节点以自组织型式组成所述传感器网络，所述传感器网络基于多跳中继方式与所述协调器网络进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的一种基于林业物联网的苗木种植智能管控系统，其特征在于：所述传感器节点包括土壤温湿度节点、土壤pH和EC节点、风速风向光照度节点、气压和CO₂浓度节点、空气温湿度节点。

3.根据权利要求2所述的一种基于林业物联网的苗木种植智能管控系统，其特征在于：所述土壤温湿度节点、土壤pH和EC节点、风速风向光照度节点、气压和CO₂浓度节点、空气温湿度节点均包括传感器模块、处理器模块、无线通讯模块和给所述传感器节点运行供电的太阳能供电模块。

4.根据权利要求3所述的一种基于林业物联网的苗木种植智能管控系统，其特征在于：所述传感器模块包括采集模拟信号的传感器和对所述传感器采集的模拟信号进行数据转换的A/D转换器。

5.根据权利要求4所述的一种基于林业物联网的苗木种植智能管控系统，其特征在于：所述处理器模块包括处理器、存储器和嵌入式操作系统，

所述存储器，用于存储来自所在的传感器节点的传感器模块输出的数据并形成存储编码ID1、存储来自其它同类节点的传感器模块输出的数据并形成存储编码ID2、以及存储所述处理器输出的数据并形成存储编码ID3；

所述处理器，用于处理来自所在的传感器节点的传感器模块输出的数据；

所述嵌入式操作系统，用于给所述传感器提供软件支持。

6.根据权利要求4所述的一种基于林业物联网的苗木种植智能管控系统，其特征在于：所述传感器采集的模拟信号有土壤温度、土壤水分、土壤pH值、土壤EC值、空气温度、空气湿度、大气压力、风速、风力、光照度、CO₂，用于测量土壤温度、土壤水分的传感器设置在所述土壤温湿度节点上，用于测量土壤pH值、土壤EC值的传感器设置在所述土壤pH和EC节点上，用于测量空气温度、空气湿度的传感器设置在所述空气温湿度节点上，用于测量风速、风力、光照度的传感器设置在所述风速风向光照度节点上，用于测量光照度、CO₂的传感器设置在气压和CO₂浓度节点上。

7.根据权利要求1所述的一种基于林业物联网的苗木种植智能管控系统，其特征在于：其还包括与所述监控中心基于internetweb发布进行信息查看和管理的便携式移动终端。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于林业物联网的苗木种植智能管控系统，其特征在于：多个所述子系统基于Internet协议与所述服务器进行数据交换。