CN106790531B - 基于Lora无线通信的白蚁监测系统和监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于Lora无线通信的白蚁监测系统和监测方法，包括M台白蚁监测装置、N台通信转换装置和服务器，M和N均为正整数，所述白蚁监测装置设置于地下，所述通信转换装置和服务器设置于地面，白蚁监测装置与通信转换装置之间进行Lora无线通信，能够在白蚁监测装置设置于地下的情况下自动监测到白蚁的存在，监测准确，安全环保，并在白蚁数量达到预警值时发出警报，有利于及时进行有效的防治灭杀。同时，自动监测的方式节省了大量的人力，降低了白蚁防治工作的成本。

Description

基于Lora无线通信的白蚁监测系统和监测方法

技术领域

本发明涉及计算机控制网络技术领域，具体涉及基于Lora无线通信的白蚁监测系统和监测方法。

背景技术

白蚁是一种危害性很大的昆虫，具有扩散能力强、群体大、破坏迅速的特点，其对于农作物、树木、房屋建筑以及江河堤坝等的危害以及造成的损失是惊人的。白蚁的活动具有极强的隐蔽性，一般喜欢在建筑物的底部基础或地面以下筑巢，故即使建筑物或堤坝等受损已经十分严重，但从外表看来依然完好，人们通常在产生难以想象的后果时才能发现，但此时再进行防治已经为时已晚。故如何及时对白蚁进行防治，防患于未然成为及待解决的问题。当前对于白蚁的防治以地基、土壤等处药物处理预防为主，即在建筑地基挖好后，在基础的底端与两壁喷洒药物，以及在建筑物回填土后，铺设水泥地面之前，在土壤平面喷洒药物，达到建筑物白蚁防治的目的，但该方法采用的药物实效性有限，且药物会污染地下水，存在环境污染的问题，同时该方法仅能用于预防，当预防效果不佳导致白蚁大量存在时不能及时发现。而无药物的防治方法通过设置白蚁监测装置，由人工定期对监测装置进行巡检，判断是否存在白蚁。该方法设置较短的巡检周期能够达到及时发现白蚁的目的，但白蚁监测装置每隔几米就设置一个，较短的巡检周期将导致人力监测工作量巨大的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供基于Lora无线通信的白蚁监测系统和监测方法，解决当前对于白蚁防治存在的环境污染、发现不及时以及工作量大的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

基于Lora无线通信的白蚁监测系统，包括M台白蚁监测装置、N台通信转换装置和服务器，M和N均为正整数，

所述白蚁监测装置设置于地下，与对应的通信转换单元通信，用于获取白蚁监测数据，并将其发送至对应的通信转换单元，具体包括白蚁监测装置MCU、白蚁监测探头、数据采集单元和Lora数据发射单元；

若干台白蚁监测装置对应设置一台通信转换装置，所述通信转换装置设置于地面，与对应的白蚁监测装置和服务器通信，用于白蚁监测装置与服务器之间通信的数据转换，并将转换后的白蚁监测数据发送至服务器，具体包括通信转换装置MCU、Lora数据接收单元和数传单元；

若干台通信转换装置对应设置一台服务器，所述服务器设置于地面，用于存储和显示白蚁监测数据。

特别地，所述白蚁监测装置与通信转换装置采用Lora无线方式进行通信。

特别地，所述通信转换装置与服务器采用无线方式进行通信。

特别地，所述服务器包括数据服务器和Web服务器。

特别地，所述白蚁监测装置还包括反相寻找单元。

基于Lora无线通信进行白蚁监测的方法，包括以下步骤：

S1、白蚁监测装置获取白蚁监测数据，并通过Lora无线通信方式将白蚁监测数据发送至通信转换装置；

S2、通信转换装置对白蚁监测数据进行数据转换，将Lora总线数据转换为WEB总线数据，并将转换后的白蚁监测数据发送至服务器；

S3、服务器存储白蚁监测数据进行显示，并在白蚁数量达到预警值时发出警告。

特别地，所述通信转换装置通过无线通信方式将转换后的白蚁监测数据发送至服务器。

特别地，所述步骤S3包括以下步骤：

S31、数据服务器存储白蚁监测数据；

S32、Web服务器调用数据服务器存储的白蚁监测数据进行显示，并在白蚁数量达到预警值时发出警告。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

一、能够自动监测到白蚁的存在，并在白蚁数量达到预警值时发出警报，有利于及时进行有效的防治灭杀。

二、自动检测的方式节省了大量的人力，降低白蚁防治工作的成本。

三、监测准确，安全环保。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明实施例1提供的基于Lora无线通信的白蚁监测系统结构框图。

图2为本发明实施例1提供的地下饵站剖视图。

图3为本发明实施例1提供的白蚁监测装置结构框图。

图4为本发明实施例1提供的通信转换单元结构框图。

图5为本发明实施例1提供的基于Lora无线通信的白蚁监测方法流程图。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，图1为本发明实施例1提供的基于Lora无线通信的白蚁监测系统结构框图。

本实施例中，所述基于Lora无线通信的白蚁监测系统，包括白蚁监测装置、通信转换装置以及服务器。

白蚁的活动具有极强的隐蔽性，一般喜欢在建筑物的底部基础或地面以下筑巢，故本实施例将M个地下饵站埋于地下，在需要监测的区域间隔几米进行设置，对是否有白蚁出没进行监测。如图2所示，图2为本发明实施例1所述的地下饵站剖视图。所述地下饵站的外壳上开有一定的孔，起到既能够防止周边的土壤进入到饵站内又能够不影响白蚁通过该开孔进入到装置内的作用。隔离罩与外壳之间有一定的间隙，间隙中分布有一定的衬垫块，该衬垫块优选闭孔聚乙烯材料制成，其作用是固定隔离罩和形成白蚁进入隔离罩的通道。隔离罩底部封闭，底部以上约5CM处周围开有大小适中的孔(开孔的大小满足能够隔离比正常白蚁体积大的动物进入，又不影响正常体积的白蚁进入)上端开口。隔离罩内部一端放有发光模块，另一端放有光敏传感器，在隔离罩内部和发光模块与光敏传感器之间放有诱饵。当白蚁达到地下饵站周围时，能够通过外壳的孔进入到外壳内，并通过衬垫块到达隔离罩外围，经过隔离罩上的开孔进入到隔离罩内取食饵料。饵料是经过特殊加工的开有密集的孔洞，根据白蚁的生物习性，白蚁会首先进入到孔洞处取食，这样就会遮挡通过饵料的光路进而影响光敏传感器上感应到的光强，将光信号转换成电信号后再经过处理即可以检测到进入饵站取食的白蚁。由于饵料上白蚁的数量与对经过饵料光路的遮挡成正相关关系，即可以通过合理的设计的分析实现对进入装置内白蚁的量化检测。隔离罩与外壳之间形成有间隙，并且隔离罩的底部即外围以上至5cm处为封闭空间能很好的防止外壳周边的土壤和水进入到隔离罩内从而避免对检测部分造成影响。又加之隔离罩上的开孔大小能够避免超过正常体积的白蚁进入，进一步避免其它动物对检测部分的影响。因此能够准确的检测进入到饵站内白蚁的数量。如图3所示，图3为本发明实施例1提供的白蚁监测装置结构框图，所述白蚁监测装置包括白蚁监测装置MCU、数据采集单元和Lora数据发射单元，其中，所述数据采集单元包括发光模块和光敏传感器，所述白蚁监测装置MCU和Lora数据发射单元设置于地下饵站的控制电路盒内，光敏传感器根据光电模块发出的光线被遮挡的情况输出相应的电信号至白蚁监测装置MCU，白蚁监测装置MUC计算出相应的白蚁数量，经Lora数据发射单元，通过Lora无线通信的方式发送至通信转换模块。本实施例中，所述白蚁监测装置MUC具体采用MSP430RF2433 1.8-3.6V 16Mhz芯片，所述Lora数据发射单元具体包括SX1276470Mhz+17dBm芯片和天线。所述白蚁监测装置由3.6V锂电池供电，电池输出端一路经MCP3.0芯片稳压后给白蚁监测装置MCU供电，一路经NCP702SN芯片进行电压调节后给Lora数据发射单元供电。

本实施例的优选实施方式为所述白蚁监测装置还包括反向寻找单元，所述反向寻找单元与白蚁监测装置MCU电连接，具体包括蜂鸣器，当工作人员需要确定设置于地下的白蚁监测装置的具体位置时，通过Lora无线通信发出指令，白蚁监测装置MCU接收到指令后启动蜂鸣器，发出报警声音，工作人员根据发生地点进行寻找。

若干台白蚁监测装置对应设置一台通信转换装置，所述通信转换装置设置于地面，如图4所示，图4为本发明实施例1提供的通信转换单元结构框图。所述通信转换装置具体包括通信转换装置MCU、Lora数据接收单元和数传单元，本实施例中，所述通信转换装置MUC具体采用STM32F103RBT6Cortex-M3 72Mhz 128kb Flash芯片，所述Lora数据发射单元具体包括SEMTECH SX1276 470Mhz+17dBm芯片和天线，所述数传单元具体包括SIM800CGPRS芯片和天线。所述通信转换装置由太阳能电池板供电，太阳能电池板输出电能经电压转换模块将18V电压转换为4V后，一路经LP2985-3.0芯片稳压后给通讯转换装置MCU供电，一路经NCP702-3.3V芯片进行电压调节后给Lora数据接收单元供电。Lora数据接收单元与对应的白蚁监测装置的Lora数据发射单元之间通信，获取白蚁监测数据，通信转换装置MCU存储获取的白蚁监测数据并将其发送至数传单元。Lora数据接收单元传输的数据格式与服务器传输的数据格式不同，固将Lora数据接收单元接收的白蚁检测数据发送至服务器需要进行数据转换，数传单元与通信转换装置MCU电连接，将通信转换装置MCU存储的白蚁监测数据进行数据转换，将Lora总线数据转换为WEB总线数据，并通过TCP协议将转换后的白蚁监测数据发送至服务器。白蚁监测装置与监测终端之间可以采用有线通信或无线通信的方式进行信号的传输，采用有线通信成本高，施工量巨大，后期维护任务重。采用无线通信时，若将白蚁监测装置设置于地面，则信号强度高，能够实现监测数据的准确传输，但这与白蚁喜欢隐蔽、通常在地下活动的习性背道而驰，不利于获取真实的数据，若将白蚁监测装置设置于地下，则受无线通信距离和信号衰减的限制，通常方式的无线通信很难实现监测数据的准确传输。本实施例采用Lora无线通信的方式，工作频率为470MHz，传输的衍射、绕行能力较强，特别适用于低功耗、低数据量、低传输频率、长距离传输的应用场景。其可靠的传输距离可达500m以上，极限传输距离甚至可达1km，因此采用Lora无线通信的方式，既可以将白蚁监测装置设置于地下，又可以将白蚁监测数据及时、准确的从地下传输至地面，同时，还可以极大限度减少通信转换模块的数量。

若干台通信转换装置对应设置一台服务器，所述服务器设置于地面，具体包括数据服务器和Web服务器。数据服务器与数传单元无线通信，接收数传单元发送的白蚁监测数据，并进行存储。Web服务器读取并显示数据服务器中存储的白蚁监测数据，并在内部预设白蚁数量预警值，当监测数据达到预警值时发出警告。

本实施例的优选实施方式为所述服务器采用云服务器。

需要说明的是，本实施例所述各工作模块具体芯片型号仅为本发明具体实施方式中的一种，其他具有相同功能的芯片也可以对应的替换使用。

本发明的技术方案，通过设置于地下的白蚁监测装置与设置于地面的通信转换装置之间进行Lora无线通信，能够在白蚁监测装置设置于地下的情况下自动监测到白蚁的存在，监测准确，安全环保，并在白蚁数量达到预警值时发出警报，有利于及时进行有效的防治灭杀。同时，自动监测的方式节省了大量的人力，降低了白蚁防治工作的成本。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的一种具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于Lora无线通信的白蚁监测系统，其特征在于，包括M台白蚁监测装置、N台通信转换装置和服务器，M和N均为正整数，

所述白蚁监测装置设置于地下，与对应的通信转换装置通信，用于获取白蚁监测数据，并将其发送至对应的通信转换装置，具体包括白蚁监测装置MCU、数据采集单元和Lora数据发射单元；

若干台白蚁监测装置对应设置一台通信转换装置，所述通信转换装置设置于地面，与对应的白蚁监测装置和服务器通信，用于白蚁监测装置与服务器之间通信的数据转换，并将转换后的白蚁监测数据发送至服务器，具体包括通信转换装置MCU、Lora数据接收单元和数传单元；

若干台通信转换装置对应设置一台服务器，所述服务器设置于地面，用于存储和显示白蚁监测数据；所述白蚁监测装置与通信转换装置采用Lora无线方式进行通信；

所述白蚁监测装置包括白蚁监测装置MCU、数据采集单元和Lora数据发射单元，其中，所述数据采集单元包括发光模块和光敏传感器，所述白蚁监测装置MCU和Lora数据发射单元设置于白蚁监测装置外壳内的控制电路盒中，光敏传感器根据光电模块发出的光线被遮挡的情况输出相应的电信号至白蚁监测装置MCU，白蚁监测装置MCU计算出相应的白蚁数量，经Lora数据发射单元，通过Lora无线通信的方式发送至通信转换装置；所述白蚁监测装置的外壳上开有第一白蚁进入孔，所述白蚁监测装置的外壳内设有隔离罩，隔离罩与外壳之间有一定的间隙，间隙中分布有衬垫块，衬垫块用于固定隔离罩和形成白蚁进入隔离罩的通道；隔离罩底部封闭，隔离罩底部上方周围开有第二白蚁进入孔，隔离罩内部一端放有发光模块，另一端放有光敏传感器，在隔离罩内部和发光模块与光敏传感器之间放有白蚁诱饵。

2.根据权利要求1所述的基于Lora无线通信的白蚁监测系统，其特征在于，所述通信转换装置与服务器采用无线方式进行通信。

3.根据权利要求1所述的基于Lora无线通信的白蚁监测系统，其特征在于，所述服务器包括数据服务器和Web服务器。

4.根据权利要求1所述的基于Lora无线通信的白蚁监测系统，其特征在于，所述白蚁监测装置还包括反相寻找单元。

5.基于Lora无线通信进行白蚁监测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、白蚁监测装置获取白蚁监测数据，并通过Lora无线通信方式将白蚁监测数据发送至通信转换装置；

S2、通信转换装置对白蚁监测数据进行数据转换，将Lora总线数据转换为WEB总线数据，并将转换后的白蚁监测数据发送至服务器；

S3、服务器存储白蚁监测数据进行显示，并在白蚁数量达到预警值时发出警告；

所述白蚁监测装置包括白蚁监测装置MCU、数据采集单元和Lora数据发射单元，其中，所述数据采集单元包括发光模块和光敏传感器，所述白蚁监测装置MCU和Lora数据发射单元设置于白蚁监测装置外壳内的控制电路盒中，光敏传感器根据光电模块发出的光线被遮挡的情况输出相应的电信号至白蚁监测装置MCU，白蚁监测装置MCU计算出相应的白蚁数量，经Lora数据发射单元，通过Lora无线通信的方式发送至通信转换装置；所述白蚁监测装置的外壳上开有第一白蚁进入孔，所述白蚁监测装置的外壳内设有隔离罩，隔离罩与外壳之间有一定的间隙，间隙中分布有衬垫块，衬垫块用于固定隔离罩和形成白蚁进入隔离罩的通道；隔离罩底部封闭，隔离罩底部上方周围开有第二白蚁进入孔，隔离罩内部一端放有发光模块，另一端放有光敏传感器，在隔离罩内部和发光模块与光敏传感器之间放有白蚁诱饵。

6.根据权利要求5所述的基于Lora无线通信进行白蚁监测的方法，其特征在于，所述通信转换装置通过无线通信方式将转换后的白蚁监测数据发送至服务器。

7.根据权利要求5所述的基于Lora无线通信进行白蚁监测的方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：

S31、数据服务器存储白蚁监测数据；

S32、Web服务器调用数据服务器存储的白蚁监测数据进行显示，并在白蚁数量达到预警值时发出警告。

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