CN107801170A - 温室大棚监控装置 - Google Patents

温室大棚监控装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107801170A
CN107801170A CN201711078941.7A CN201711078941A CN107801170A CN 107801170 A CN107801170 A CN 107801170A CN 201711078941 A CN201711078941 A CN 201711078941A CN 107801170 A CN107801170 A CN 107801170A
Authority
CN
China
Prior art keywords
node
sensor node
temperature
monitoring data
humidity monitoring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201711078941.7A
Other languages
English (en)
Inventor
潘柏霖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201711078941.7A priority Critical patent/CN107801170A/zh
Publication of CN107801170A publication Critical patent/CN107801170A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/04—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources
    • H04W40/10—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources based on available power or energy
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/20—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on geographic position or location
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/02—Power saving arrangements
    • H04W52/0209—Power saving arrangements in terminal devices
    • H04W52/0225—Power saving arrangements in terminal devices using monitoring of external events, e.g. the presence of a signal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/80—Arrangements in the sub-station, i.e. sensing device
    • H04Q2209/82—Arrangements in the sub-station, i.e. sensing device where the sensing device takes the initiative of sending data
    • H04Q2209/823—Arrangements in the sub-station, i.e. sensing device where the sensing device takes the initiative of sending data where the data is sent when the measured values exceed a threshold, e.g. sending an alarm
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明提供了温室大棚监控装置，包括：由分布在温室大棚中的传感器节点组成的无线传感器网络，所述的无线传感器网络用于采集温室大棚的温湿度监测数据，并用于将温湿度监测数据收集后发送至基站设备；基站设备，用于汇聚无线传感器网络发送的温湿度监测数据；监测预警终端，与基站设备通信获取温湿度监测数据，并将温湿度监测数据与设定的阈值门限进行比较处理，在温湿度监测数据超出设定的阈值门限时输出报警信号。本发明实现了温室大棚的无线环境监控。

Description

温室大棚监控装置
技术领域
本发明涉及温室大棚监测技术领域，具体涉及温室大棚监控装置。
背景技术
温室大棚是现代高产高效农业的典型，它的建设与发展日益受到高度重视。但目前温室大棚多靠人工经验进行管理，或以单片机构成的单测控系统进行管理，其自动化程度不高，效率较低。随着我国农业向优质、高效、高产农业的发展，各种新的控制技术越来越广泛的应用于温室生产中，其中分布式温室控制系统已成为当前的一个重要发展方向。
分布式温室控制系统需要先进的环境指数采集装置。相关技术中，此类系统多基于各种工业总线和工控设备构成，其不足在于：工业总线和工控设备的成本较高，主要用于作物工业化生产的大型温室，不适合地点较为分散和对价格较为敏感的日光温室；而且工业总线和工控设备均采用有线方式，这种有线通信方式在长距离布线时非常麻烦，使得成本高、建设周期长、维护困难等缺陷。
无线传感器网络是由大量的传感器节点组织起来的，传感器节点负责感知网络区域内的数据，并将感知到的数据发送到基站。通过基站对所有节点进行直接管理将增加网络的通信开销、管理延迟和管理复杂性，从而影响到网络的实时性，增加网络的能量消耗。分簇算法是有效解决这一问题的方法之一。分簇算法是根据一定的规则对传感器节点分组进行管理，每个簇都选出一个簇头节点，负责簇内数据收集、成员节点的管理、以及与其他簇之间的通信。分簇算法为网络的资源管理提供一个很好的框架，通过簇头节点协助基站对网络进行管理。尽管分簇算法能够较好地对网络进行管理，但是传感器节点的能量和资源有限是无线传感器网络中的另一个重要问题。节点一般都依靠电池供电，其能源非常有限，并且由于节点数量大，节点部署之后进行充电几乎是不可能的，因此如何有效地利用节点的能量，最大限度地提高能源利用效率，以延长网络的寿命是最重要的问题之一。
发明内容
针对上述问题，本发明提供温室大棚监控装置。
本发明的目的采集以下技术方案来实现：
提供了温室大棚监控装置，包括：
由分布在温室大棚中的传感器节点组成的无线传感器网络，所述的无线传感器网络用于采集温室大棚的温湿度监测数据，并用于将温湿度监测数据收集后发送至基站设备；
基站设备，用于汇聚无线传感器网络发送的温湿度监测数据；
监测预警终端，与基站设备通信获取温湿度监测数据，并将温湿度监测数据与设定的阈值门限进行比较处理，在温湿度监测数据超出设定的阈值门限时输出报警信号。
优选地，所述传感器节点是包括用于测量周围环境的温度和湿度信息的温湿度传感器、用于与邻居传感器节点进行无线通信的无线收发电路和用于显示测量结果的显示器件，每个所述传感器节点具有一个电源为传感器节点供电。
优选地，所述的监测预警终端包括用于与基站设备通信的通信模块、用于处理传感器节点采集的温湿度监测数据的数据分析处理模块。
本发明的有益效果为：实现了温室大棚的无线环境监控，并能够在温湿度监测数据超出设定的阈值门限时进行报警，具有部署方便，成本低廉的优点。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1本发明一个实施例的结构连接框图；
图2是本发明一个实施例的监测预警终端的连接框图。
附图标记：
无线传感器网络1、基站设备2、监测预警终端3、通信模块10、数据分析处理模块20。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本实施例提供的温室大棚监控装置，包括：
由分布在温室大棚中的传感器节点组成的无线传感器网络1，所述的无线传感器网络1用于采集温室大棚的温湿度监测数据，并用于将温湿度监测数据收集后发送至基站设备2；
基站设备2，用于汇聚无线传感器网络1发送的温湿度监测数据；
监测预警终端3，与基站设备2通信获取温湿度监测数据，并将温湿度监测数据与设定的阈值门限进行比较处理，在温湿度监测数据超出设定的阈值门限时输出报警信号。
在一个实施例中，所述传感器节点包括用于测量周围环境的温度和湿度信息的温湿度传感器、用于与邻居传感器节点进行无线通信的无线收发电路和用于显示测量结果的显示器件，每个所述传感器节点具有一个电源为传感器节点供电。
在一个实施例中，如图2所示，所述的监测预警终端3包括用于与基站设备2通信的通信模块10、用于处理传感器节点采集的温湿度监测数据的数据分析处理模块20。
本发明上述实施例实现了温室大棚的无线环境监控，并能够在温湿度监测数据超出设定的阈值门限时进行报警，具有部署方便，成本低廉的优点。
在一个实施例中，所述的传感器节点通过分簇路由协议动态地产生普通成员节点、簇头节点，最终形成自组织网络，其中，所述的簇头节点对簇内的普通成员节点进行管理，收集簇内普通成员节点发送的温湿度监测数据并进行数据融合处理，最后将融合后的温湿度监测数据发送至基站设备2。
其中，所述分簇路由协议为LEACH路由协议。
在一个实施例中，所述的传感器节点包括传感器模块、数据处理模块、无线通信模块和电源模块四部分。
在一个实施例中，网络初始化时，传感器节点皆处于工作状态；在每一轮分簇之前，处于工作状态的传感器节点确定自身是否符合休眠条件，当符合设定的休眠条件时进入休眠状态；在通过分簇路由协议动态地产生普通成员节点、簇头节点时，只有当前处于工作状态的传感器节点参与分簇的过程，其余传感器节点由于符合设定的休眠条件而进入休眠状态；其中，设定的休眠条件为：
冗余覆盖度大于设定的冗余覆盖度门限的传感器节点产生一个预休眠时间进入预休眠状态，在所述的预休眠时间内若该传感器节点收到了来自其他传感器节点广播的休眠消息，则重新进入工作状态，若该传感器节点在所述的预休眠时间内没有收到其他传感器节点广播的休眠消息，则广播自己的休眠消息，进入休眠状态；
其中，传感器节点根据下列公式确定自身的冗余覆盖度：
式中，表示传感器节点i的冗余覆盖度，mi表示传感器节点的邻居节点个数，其中邻居节点为位于传感器节点标准通信范围内的其他传感器节点，标准通信范围为0.8Rmax，其中Rmax表示传感器节点所能达到的最大通信半径，Si∩j表示传感器节点i的有效感知区域面积与其第j个邻居节点的有效感知区域面积相交的面积，Si表示传感器节点i的有效感知区域面积，其中有效感知区域面积为传感器节点的感知区域恰好落入所述监测区域内的面积。
本实施例通过在分簇前根据冗余情况对传感器节点的状态进行调度，对冗余覆盖度高于门限值的传感器节点进行休眠，能够保证一定的网络覆盖质量，同时减少簇内冗余温湿度监测数据的传输，从而节约温湿度监测数据采集的整体能耗，延长无线传感器网络1的生命周期，其中设定的休眠条件能够避免冗余覆盖度大于设定的冗余覆盖度门限的传感器节点同时休眠从而产生感知盲点，从而保证温湿度监测数据精度。
在一个实施例中，所述的预休眠时间按照下列公式产生：
式中，Tk表示冗余覆盖度大于设定的冗余覆盖度门限的传感器节点k产生的预休眠时间，Ts为设定的标准等待时间，λ是由传感器节点k随机产生的位于[0.9,1]之间的随机数，Ek、Ek0分别为传感器节点k的当前剩余能量、初始能量，Rmax-k为传感器节点k的最大通信半径，d(k,sink)为传感器节点k与无线传感器网络汇聚节点之间的距离，μ为设定的权值系数，μ的设定取值范围为[0.6,0.9]。
本实施例对冗余覆盖度大于设定的冗余覆盖度门限的传感器节点的预休眠时间进行设定，根据该设定，使得当前剩余能量小、距离无线传感器网络汇聚节点越远、功率越小的传感器节点进入休眠状态的概率更大，有利于避免一些传感器节点过早死亡，且能提高无线传感器网络1的覆盖质量，为实现高精度的温室大棚监控奠定良好的基础。
在一个实施例中，当簇头节点判断其簇内的一个传感器节点采集的温湿度监测数据出现异常时，簇头节点唤醒距所述传感器节点在两跳范围内的处于休眠状态的传感器节点；其中，当传感器节点满足下列公式时，簇头节点按照设定的数据异常判定机制判断该传感器节点采集的温湿度监测数据是否出现异常：
其中，所述的数据异常判定机制为，当传感器节点满足下列公式时，簇头节点判定该传感器节点采集的温湿度监测数据出现异常：
上式中，El、El0分别为簇内的传感器节点l的当前剩余能量、初始能量，θ为设定的比例阈值，x(t+δ)为传感器节点在t+δ时刻采集的温湿度监测数据，φ0为设定的正常温湿度监测数据的期望值，φ1为设定的非正常温湿度监测数据的期望值。
本实施例中，当传感器节点采集到的温湿度监测数据出现异常时，其簇头节点唤醒距其在两跳范围内的处于休眠状态的传感器节点，有利于在事件发生时有更多相关的传感器节点采集事件发生时的温湿度监测数据，其中具体设定了温湿度监测数据异常的判定机制，该机制使得簇头节点能够较快速且准确地判定采集的温湿度监测数据是否出现异常，从而有利于后续对温湿度监测数据的分析预警。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，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实质和范围。

Claims (5)

1.温室大棚监控装置，其特征是，包括：
由分布在温室大棚中的传感器节点组成的无线传感器网络，所述的无线传感器网络用于采集温室大棚的温湿度监测数据，并用于将温湿度监测数据收集后发送至基站设备；
基站设备，用于汇聚无线传感器网络发送的温湿度监测数据；
监测预警终端，与基站设备通信获取温湿度监测数据，并将温湿度监测数据与设定的阈值门限进行比较处理，在温湿度监测数据超出设定的阈值门限时输出报警信号。
2.根据权利要求1所述的温室大棚监控装置，其特征是，所述传感器节点是包括用于测量周围环境的温度和湿度信息的温湿度传感器、用于与邻居传感器节点进行无线通信的无线收发电路和用于显示测量结果的显示器件，每个所述传感器节点具有一个电源为传感器节点供电。
3.根据权利要求1所述的温室大棚监控装置，其特征是，所述的监测预警终端包括用于与基站设备通信的通信模块、用于处理传感器节点采集的温湿度监测数据的数据分析处理模块。
4.根据权利要求1所述的温室大棚监控装置，其特征是，所述的传感器节点通过分簇路由协议动态地产生普通成员节点、簇头节点，最终形成自组织网络，其中，所述的簇头节点对簇内的普通成员节点进行管理，收集簇内普通成员节点发送的温湿度监测数据并进行数据融合处理，最后将融合后的温湿度监测数据发送至基站设备。
5.根据权利要求4所述的温室大棚监控装置，其特征是，网络初始化时，传感器节点皆处于工作状态；在每一轮分簇之前，处于工作状态的传感器节点确定自身是否符合休眠条件，当符合设定的休眠条件时进入休眠状态；在通过分簇路由协议动态地产生普通成员节点、簇头节点时，只有当前处于工作状态的传感器节点参与分簇的过程，其余传感器节点由于符合设定的休眠条件而进入休眠状态；其中，设定的休眠条件为：
冗余覆盖度大于设定的冗余覆盖度门限的传感器节点产生一个预休眠时间进入预休眠状态，在所述的预休眠时间内若该传感器节点收到了来自其他传感器节点广播的休眠消息，则重新进入工作状态，若该传感器节点在所述的预休眠时间内没有收到其他传感器节点广播的休眠消息，则广播自己的休眠消息，进入休眠状态；
其中，传感器节点根据下列公式确定自身的冗余覆盖度：
式中，表示传感器节点i的冗余覆盖度，mi表示传感器节点的邻居节点个数，其中邻居节点为位于传感器节点标准通信范围内的其他传感器节点，标准通信范围为0.8Rmax，其中Rmax表示传感器节点所能达到的最大通信半径，Si∩j表示传感器节点i的有效感知区域面积与其第j个邻居节点的有效感知区域面积相交的面积，Si表示传感器节点i的有效感知区域面积，其中有效感知区域面积为传感器节点的感知区域恰好落入所述监测区域内的面积。
CN201711078941.7A 2017-11-06 2017-11-06 温室大棚监控装置 Withdrawn CN107801170A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711078941.7A CN107801170A (zh) 2017-11-06 2017-11-06 温室大棚监控装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711078941.7A CN107801170A (zh) 2017-11-06 2017-11-06 温室大棚监控装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107801170A true CN107801170A (zh) 2018-03-13

Family

ID=61549113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711078941.7A Withdrawn CN107801170A (zh) 2017-11-06 2017-11-06 温室大棚监控装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107801170A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108810843A (zh) * 2018-06-08 2018-11-13 深圳源广安智能科技有限公司 城市空气质量智能监测系统
CN109040996A (zh) * 2018-08-02 2018-12-18 深圳智达机械技术有限公司 加油站智能安全监管系统
CN109151755A (zh) * 2018-09-05 2019-01-04 佛山豆萁科技有限公司 加油站安全实时监测系统
WO2024183211A1 (zh) * 2023-03-07 2024-09-12 华能新能源股份有限公司山西分公司 一种基于gprs通讯的温湿度监测装置及数据传输方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104301965A (zh) * 2014-10-16 2015-01-21 西安理工大学 一种无线传感器网络非均匀分簇节点调度方法
CN107018483A (zh) * 2017-05-31 2017-08-04 梧州市兴能农业科技有限公司 一种智能农业大棚监测系统
CN107065809A (zh) * 2017-05-29 2017-08-18 深圳众厉电力科技有限公司 一种基于无线传感器网络的智能家居系统
CN107295098A (zh) * 2017-07-20 2017-10-24 韦德永 基于无线传感器网络的水库安全监测系统
CN107817844A (zh) * 2017-12-08 2018-03-20 成都元始信息科技有限公司 一种智能新型家用水槽

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104301965A (zh) * 2014-10-16 2015-01-21 西安理工大学 一种无线传感器网络非均匀分簇节点调度方法
CN107065809A (zh) * 2017-05-29 2017-08-18 深圳众厉电力科技有限公司 一种基于无线传感器网络的智能家居系统
CN107018483A (zh) * 2017-05-31 2017-08-04 梧州市兴能农业科技有限公司 一种智能农业大棚监测系统
CN107295098A (zh) * 2017-07-20 2017-10-24 韦德永 基于无线传感器网络的水库安全监测系统
CN107817844A (zh) * 2017-12-08 2018-03-20 成都元始信息科技有限公司 一种智能新型家用水槽

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108810843A (zh) * 2018-06-08 2018-11-13 深圳源广安智能科技有限公司 城市空气质量智能监测系统
CN109040996A (zh) * 2018-08-02 2018-12-18 深圳智达机械技术有限公司 加油站智能安全监管系统
CN109151755A (zh) * 2018-09-05 2019-01-04 佛山豆萁科技有限公司 加油站安全实时监测系统
WO2024183211A1 (zh) * 2023-03-07 2024-09-12 华能新能源股份有限公司山西分公司 一种基于gprs通讯的温湿度监测装置及数据传输方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107801170A (zh) 温室大棚监控装置
CN102665249B (zh) 一种基于无线传感器网络的大气污染监测系统
CN101448275B (zh) 基于传感器网络的智能环境监控系统及方法
CN108064065A (zh) 一种基于无线传感器网络的远程水质监测系统
CN101883455B (zh) 一种基于无线传感器网络的照明节电测控系统
CN107317859A (zh) 一种果园生态环境智能监测系统
CN103702444B (zh) 一种应用于森林防火中的无线传感器系统
CN107608229A (zh) 一种智能家居
CN107801171A (zh) 用于架空输电线路的监测装置
CN108282755A (zh) 一种病房环境监控系统
CN106101645A (zh) 基于无线传感器网络的电缆沟输电线监测系统
CN105258103B (zh) 全自动锅炉智能报警提醒系统及方法
CN102098805A (zh) 多参数模块化分布式养殖水环境无线监测系统及方法
WO2020253417A1 (zh) 一种基于LoRaWAN的输电线路监测装置及系统
CN100504948C (zh) 基于无线传感器网络的温室大棚用温湿度采集通信系统
CN106871956A (zh) 基于物联网的水质在线监测系统及方法
CN105761465A (zh) 基于无线传感器的水质环境监测系统
CN204270487U (zh) 基于无线传感器的水质环境监测系统
CN103228066A (zh) 基于无线传感网络的智能安防系统
CN104361727A (zh) 一种基于无线传感器网络的隧道环境监测方法
CN202677146U (zh) 基于物联网的计算机机房环境监测系统
CN108417000A (zh) 一种基于wsn技术的红树林生长环境智能监测系统
CN108171956A (zh) 一种基于大数据和wsn技术的电力变压器环境监测系统
CN105992315B (zh) 一种基于低占空比工作模式的无线低功耗传感网
CN102393701A (zh) 楼宇空调自动监控系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20180313