CN105865534A - 一种基于农业物联网的监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于农业物联网的监控方法，包括以下步骤：步骤1：布设子节点设备和主节点设备；每一个监控区域设置一个主节点设备和多个子节点设备；子节点设备与主节点设备无线通信连接；步骤2：数据采集；子节点设备定时采集数据将数据存储在本地存储器中；或者，客户端通过互联网访问主节点设备并向子节点设备主动发送数据采集指令，启动子节点设备的数据采集；步骤3：数据上传及监控服务器基于接收的数据实施远程监控；子节点设备响应客户端的指令采集的数据；或者，子节点设备定期上传采集的数据；监控服务器对上传的数据进行收集和存储，并实施监控。本发明采用多个监控节点对农田的各项参数实施远程监控，监控效率高，易于实施。

Description

一种基于农业物联网的监控方法
技术领域
本发明特别涉及一种基于农业物联网的监控方法。
背景技术
在水稻的生长周期内，会出现各种病虫，病虫严重时会对水稻产量造成严重的影响，由于稻田分布广泛，单靠人工监测病虫成本高，效率低，因此，不适合现代农业的发展。
另外，现代农业需要对稻田的各项指标进行监测，如温湿度，水位等，从而有利于实现精耕增产，以及减少人力成本，减轻人工劳累。
因此，有必要设计一种基于农业物联网的监控方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于农业物联网的监控方法，该基于农业物联网的监控方法采用多个监控节点对农田的各项参数实施远程监控，监控效率高，易于实施。
发明的技术解决方案如下：
一种基于农业物联网的监控方法，包括以下步骤：
步骤1：布设子节点设备和主节点设备；
设置多个监控区域，每一个监控区域设置一个主节点设备和多个子节点设备；子节点设备与主节点设备无线通信连接；主节点设备通过互联网与监控服务器相连；
子节点设备具有用于与主节点设备通信的无线通信模块；
子节点设备具有气垫式底座(2)、支架和太阳能板(12)；支架安装在气垫式底座上，太阳能板设置在支架上，由支架支撑；
子节点设备上集成有子节点控制器、温湿度传感器、水位传感器、光强传感器和定位模块；
气垫式底座上还设有昆虫收集瓶(3)；昆虫收集瓶的底部设有诱虫底灯(9)，昆虫收集瓶的顶部设有诱虫顶灯(7)；昆虫收集瓶具有弯折的瓶口；(用于防止昆虫进入后在出去)；昆虫收集瓶的颈部设有用于检测昆虫是否进入的光电检测模块(8)；昆虫收集瓶由设置在支架上的瓶体固定板(6)固定；
温湿度传感器、水位传感器、光电检测模块、光强传感器和定位模块均与子节点控制器相连。
步骤2：数据采集；
子节点设备定时采集数据将数据存储在本地存储器中；
或者，
客户端通过互联网访问主节点设备并向子节点设备主动发送数据采集指令，启动子节点设备的数据采集；
步骤3：数据上传及监控服务器基于接收的数据实施远程监控；
子节点设备响应客户端的指令采集的数据；
或者，子节点设备定期上传采集的数据；
监控服务器对上传的数据进行收集和存储，并实施监控。
所述的监控是指：监控某一个或多个指标是否达到预设值，如温度超过预设值，水位低于预设值，捕获的昆虫数达到预设值，氧含量低于预设值等；如果数据不在正常范围内，则启动报警，并出具报表。
子节点设备上集成有溶解氧气传感器、气泵和加气管(1)；加气管为多根，位于垫式底座的底部；溶解氧传感器与子节点控制器相连；加气管与气泵相连；气泵受控于子节点控制器。
所述的支架包括固定支杆(4)和由顶杆驱动机构(11)驱动的顶杆(10)；固定支杆支撑太阳能电池板的一侧；顶杆支撑太阳能电池板的另一侧；顶杆升降以调节太阳能电池板的倾斜角度。
昆虫收集瓶具有推拉式底板，推拉式底板由推拉驱动模块驱动(推拉驱动模块为现有成熟的模块)，用于定期清理瓶内的昆虫。
所述的无线通信模块为ZigBee通信模块、315MHz无线通信模块或433MHz无线通信模块。
子节点设备将采集的数据发送给主节点设备，主节点设备收集到数据后在上传到监控服务器；
监控服务器或主节点设备能发送指令到子节点设备；
多个子节点设备形成监测网络，子节点设备直接与主节点设备通信，或者，子节点设备通过其他子节点设备中继与主节点设备通信。
定位模块为GPS或北斗模块。
子节点设备上设有方位传感器和驱动机构(如微型螺旋桨等)，旋转驱动机构用于驱动子节点设备自身旋转及行走；方位传感器用于检测子节点设备的方向。
诱虫顶灯用于吸引高处的害虫靠近，诱虫底灯用于吸引害虫进入瓶体。
子节点设备采集温湿度、水位、位置、溶解氧含量、光照和病虫数据经主节点模块发送到监控服务器，实现远程监控。
子节点控制器优选单片机或DSP；ZigBee通信模块，工作频率在800M～2.4GHz之间，通信距离可达100米。
315MHz模块和433MHz模块，在无需外加功放电路的情况下，通讯距离达到100米以上。
顶杆驱动机构为丝杆机构。
所述的主节点控制器(位于主节点设备中)和子节点控制器均采用MSP430F149芯片，所述的子节点无线通信模块与主节点无线通信模块均采用CC2500芯片。
光电检测模块为红外对管传感器，红外对管传感器用于统计捕获的昆虫数量，当捕获的昆虫数量达到预设值，启动报警器。
在水稻的返青期和灌浆抽穗期，上午的7点和下午的5：30通入气体2-5分钟，优选3分钟，提高水稻产量。返青期是指水稻移栽后15-25天，分蘖期是指分蘖后25-30天；拔节孕穗期指拔节后第18-25天；灌浆抽穗期指灌浆后第15-30天；黄熟期指进入黄熟后10-15天。灌浆抽穗期结束后就进入黄熟期，该阶段延续10-15天。
有益效果：
本发明的基于农业物联网的监控方法，具有以下突出的功能：
(1)利用昆虫的趋光性，采用灯光诱虫，从而将昆虫诱捕到捕捉瓶中，再对捕获的昆虫进行计数，从而获知现场病虫害的状况；
(2)子节点设备具有可调角度的太阳能板，能跟随太阳的位置进行角度调整，可以获得最大的太阳能利用效率，为整个子节点设备提供充沛电力，不必耗费额外的能源，能可持续地实施监控。
(3)子节点设备具有检测氧含量的传感器，在需要增氧的适合，通过气泵注入气体达到增氧的目的，有利于提高水稻产量。
(4)子节点设备能检测多项参数，如水温，湿度，水位，位置信息等，从而实现全方位、多参数的监控。
(5)子节点设备具有行走功能，可以依据需要在水田内进行移动。
(6)多个子节点设备形成无线传感器网络，能灵活组网，实现多区域实时监控，采用无线通信，不必布线，适合广大农村布置和列装。
综上所述，因此，这种基于农业物联网的监控方法能实现对稻田的远程自动化监控。
附图说明
图1为子节点设备的结构示意图；
图2为监控系统的原理框图。
标号说明：1-加气管，2-气垫式底座，3-昆虫收集瓶，4-固定支杆，5-转轴，6-瓶体固定板，7-诱虫顶灯，8-光电检测模块，9-诱虫底灯，10-顶杆，11-顶杆驱动机构，12-太阳能板。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
实施例1：
图1-2，一种基于农业物联网的监控方法，包括以下步骤：
步骤1：布设子节点设备和主节点设备；
设置多个监控区域，每一个监控区域设置一个主节点设备和多个子节点设备；子节点设备与主节点设备无线通信连接；主节点设备通过互联网与监控服务器相连；
子节点设备具有用于与主节点设备通信的无线通信模块；
子节点设备具有气垫式底座(2)、支架和太阳能板(12)；支架安装在气垫式底座上，太阳能板设置在支架上，由支架支撑；
子节点设备上集成有子节点控制器、温湿度传感器、水位传感器、光强传感器和定位模块；
气垫式底座上还设有昆虫收集瓶(3)；昆虫收集瓶的底部设有诱虫底灯(9)，昆虫收集瓶的顶部设有诱虫顶灯(7)；昆虫收集瓶具有弯折的瓶口；(用于防止昆虫进入后在出去)；昆虫收集瓶的颈部设有用于检测昆虫是否进入的光电检测模块(8)；昆虫收集瓶由设置在支架上的瓶体固定板(6)固定；
温湿度传感器、水位传感器、光电检测模块、光强传感器和定位模块均与子节点控制器相连。
步骤2：数据采集；
子节点设备定时采集数据将数据存储在本地存储器中；
或者，
客户端通过互联网访问主节点设备并向子节点设备主动发送数据采集指令，启动子节点设备的数据采集；
步骤3：数据上传及监控服务器基于接收的数据实施远程监控；
子节点设备响应客户端的指令采集的数据；
或者，子节点设备定期上传采集的数据；
监控服务器对上传的数据进行收集和存储，并实施监控。
所述的监控是指：监控某一个或多个指标是否达到预设值，如温度超过预设值，水位低于预设值，捕获的昆虫数达到预设值，氧含量低于预设值等；如果数据不在正常范围内，则启动报警，并出具报表。
子节点设备上集成有溶解氧气传感器、气泵和加气管1；加气管为多根，位于垫式底座的底部；溶解氧传感器与子节点控制器相连；加气管与气泵相连；气泵受控于子节点控制器。
所述的支架包括固定支杆4和由顶杆驱动机构11驱动的顶杆10；固定支杆支撑太阳能电池板的一侧；顶杆支撑太阳能电池板的另一侧；顶杆升降以调节太阳能电池板的倾斜角度。
昆虫收集瓶具有推拉式底板，推拉式底板由推拉驱动模块驱动，用于定期清理瓶内的昆虫。
所述的无线通信模块为ZigBee通信模块、315MHz无线通信模块或433MHz无线通信模块(即常用的遥控器所适用的通信模块)。
子节点设备将采集的数据发送给主节点设备，主节点设备收集到数据后在上传到监控服务器；
监控服务器或主节点设备能发送指令到子节点设备；
多个子节点设备形成监测网络，子节点设备直接与主节点设备通信，或者，子节点设备通过其他子节点设备中继与主节点设备通信。
定位模块为GPS或北斗模块。
子节点设备上设有方位传感器和驱动机构(如微型螺旋桨等)，旋转驱动机构用于驱动子节点设备自身旋转及行走；方位传感器用于检测子节点设备的方向。
诱虫顶灯用于吸引高处的害虫靠近，诱虫底灯用于吸引害虫进入瓶体。
子节点控制器通过继电器模块控制诱虫顶灯和诱虫底灯的开启和关闭。
子节点设备采集温湿度、水位、位置、溶解氧含量、光照和病虫数据经主节点模块发送到监控服务器，实现远程监控。
子节点控制器优选单片机或DSP；ZigBee通信模块，工作频率在800M～2.4GHz之间，通信距离可达100米。
子节点设备采集现场的温湿度、光照和昆虫数量等数据，再将数据汇总到主节点设备，上位机与主节点设备通信，用于收集数据，从而实现远程的监控。
固定支杆通过带转轴5的铰接机构与太阳能电池板相连，便于调节角度。

Claims (9)

1.一种基于农业物联网的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：布设子节点设备和主节点设备；
设置多个监控区域，每一个监控区域设置一个主节点设备和多个子节点设备；子节点设备与主节点设备无线通信连接；主节点设备通过互联网与监控服务器相连；
子节点设备具有用于与主节点设备通信的无线通信模块；
子节点设备具有气垫式底座(2)、支架和太阳能板(12)；支架安装在气垫式底座上，太阳能板设置在支架上，由支架支撑；
子节点设备上集成有子节点控制器、温湿度传感器、水位传感器、光强传感器和定位模块；
气垫式底座上还设有昆虫收集瓶(3)；昆虫收集瓶的底部设有诱虫底灯(9)，昆虫收集瓶的顶部设有诱虫顶灯(7)；昆虫收集瓶具有弯折的瓶口；(用于防止昆虫进入后在出去)；昆虫收集瓶的颈部设有用于检测昆虫是否进入的光电检测模块(8)；昆虫收集瓶由设置在支架上的瓶体固定板(6)固定；
温湿度传感器、水位传感器、光电检测模块、光强传感器和定位模块均与子节点控制器相连。
步骤2：数据采集；
子节点设备定时采集数据将数据存储在本地存储器中；
或者，
客户端通过互联网访问主节点设备并向子节点设备主动发送数据采集指令，启动子节点设备的数据采集；
步骤3：数据上传及监控服务器基于接收的数据实施远程监控；
子节点设备响应客户端的指令采集的数据；
或者，子节点设备定期上传采集的数据；
监控服务器对上传的数据进行收集和存储，并实施监控。
2.根据权利要求1所述的基于农业物联网的监控方法，其特征在于，子节点设备上集成有溶解氧气传感器、气泵和加气管(1)；加气管为多根，位于垫式底座的底部；溶解氧传感器与子节点控制器相连；加气管与气泵相连；气泵受控于子节点控制器。
3.根据权利要求1所述的基于农业物联网的监控方法，其特征在于，所述的支架包括固定支杆(4)和由顶杆驱动机构(11)驱动的顶杆(10)；固定支杆支撑太阳能电池板的一侧；顶杆支撑太阳能电池板的另一侧；顶杆升降以调节太阳能电池板的倾斜角度。
4.根据权利要求1所述的基于农业物联网的监控方法，其特征在于，昆虫收集瓶具有推拉式底板，推拉式底板由推拉驱动模块驱动，用于定期清理瓶内的昆虫。
5.根据权利要求1所述的基于农业物联网的监控方法，其特征在于，所述的无线通信模块为ZigBee通信模块、315MHz无线通信模块或433MHz无线通信模块。
6.根据权利要求4所述的基于农业物联网的监控方法，其特征在于，子节点设备将采集的数据发送给主节点设备，主节点设备收集到数据后在上传到监控服务器；
监控服务器或主节点设备能发送指令到子节点设备；
多个子节点设备形成监测网络，子节点设备直接与主节点设备通信，或者，子节点设备通过其他子节点设备中继与主节点设备通信。
7.根据权利要求1所述的基于农业物联网的监控方法，其特征在于，定位模块为GPS或北斗模块。
8.根据权利要求1-7任一项所述的基于农业物联网的监控方法，其特征在于，子节点设备上设有方位传感器和驱动机构，旋转驱动机构用于驱动子节点设备自身旋转及行走；方位传感器用于检测子节点设备的方向；
诱虫顶灯用于吸引高处的害虫靠近，诱虫底灯用于吸引害虫进入瓶体。
9.根据权利要求8所述的基于农业物联网的监控方法，其特征在于，子节点设备采集温湿度、水位、位置、溶解氧含量、光照和病虫数据经主节点模块发送到监控服务器，实现远程监控。
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