CN108156258A - 一种基于物联网的通用农业数据采集系统 - Google Patents

一种基于物联网的通用农业数据采集系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108156258A
CN108156258A CN201810082712.0A CN201810082712A CN108156258A CN 108156258 A CN108156258 A CN 108156258A CN 201810082712 A CN201810082712 A CN 201810082712A CN 108156258 A CN108156258 A CN 108156258A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
measured value
data acquisition
internet
things
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.)
Pending
Application number
CN201810082712.0A
Other languages
English (en)
Inventor
李景林
王川青
张元林
秦雪平
李亨重
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.)
Chengdu Jin Yue Zhi Fa Technology Co Ltd
Original Assignee
Chengdu Jin Yue Zhi Fa Technology Co Ltd
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 Chengdu Jin Yue Zhi Fa Technology Co Ltd filed Critical Chengdu Jin Yue Zhi Fa Technology Co Ltd
Priority to CN201810082712.0A priority Critical patent/CN108156258A/zh
Publication of CN108156258A publication Critical patent/CN108156258A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/02—Agriculture; Fishing; Mining
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Marine Sciences & Fisheries (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

本发明提供一种基于物联网的通用农业数据采集终端。通过对采集终端的系统布置，以及提出的误差校正方法，从两方面均实现了高效、准确的基于物联网的农业数据采集系统，可以为操作者及农业生产提供精准地指导，对各种农业现场实行按需供给，信息化智能监控系统实时定量“精确”把关。

Description

一种基于物联网的通用农业数据采集系统
技术领域
本发明属于农业数据采集领域，具体涉及一种基于物联网的通用农业数据采集系统。
背景技术
物联网被世界公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。物联网是以感知为前提，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。在这背后，则是在物体上植入各种微型芯片，用这些传感器获取物理世界的各种信息，再通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网路交互传递，从而实现对世界的感知。随着世界各国政府对物联网行业的的政策倾斜和企业的大力支持和投入，物联网产业被急速的催生，根据国内外的数据显示，物联网从1999年至今进行了极大的发展渗透进每一个行业领域。可以预见到的是越来越多的行业领域以及技术、应用会和物联网产生交叉，向物联方向转变优化已经成为了时代的发展方向。
对于农业领域来说，传统农业，浇水、施肥、打药，农民全凭经验、靠感觉。经过几年的发展，国内初步开始形成农业物联网的一些具体应用。以信息传感设备，无线传感网，互联网和智能信息处理为核心的农业互联网，可以实现对土壤、农作物、及其生态环境从宏观到微观的实时监测，通过云端服务器提高农业生产经营精细化管理水平。但是由于农业互联网需要由传感器、网关、云端服务器等构建的系统实现实时监控，传感器节点采集、传输信息都需要消耗能源，网关需要不断向云端服务器发送采集数据，以及云端服务器需要处理大量的采集数据，对各种采集系统终端的布置，各种数据的杂糅、噪音的去除，以及带来的各种误差，对农业数据采集系统带来了很大的挑战，也成为目前通用农业数据采集系统所面临的问题。
发明内容
鉴于以上分析，本发明的主要目的在于提供一种基于物联网的通用农业数据采集终端。通过对采集终端的系统布置，以及提出的误差校正方法，从两方面均实现了高效、准确的基于物联网的农业数据采集系统，可以为操作者及农业生产提供精准地指导，对各种农业现场实行按需供给，信息化智能监控系统实时定量“精确”把关。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种基于物联网的通用农业数据采集系统，包括中央采集系统、误差校正系统、ZigBee网络模块、现场信息采集终端、现场调控操作节点、操作机构、无线传输模块、显示模块、存储模块、串口通信模块、时钟模块、电源模块、操作模块、其中中央处理系统分别和电源模块、误差校正系统、无线传输模块、显示模块、存储模块、串口通信模块、时钟模块、ZigBee网络模块、现场操控操作节点相连接，现场调控操作节点还与电源模块相连接，同时通过相应操作模块与操作机构相连接，以实现对农业现场的调节，现场信息采集终端通过误差校正系统与中央处理系统连接。所述采集终端连接多个农业环境传感器，如测量温度，湿度，二氧化碳浓度以及农作物的各种参数等相对应的传感器。
进一步地，所述数据处理系统包括如下处理步骤：
由多个传感器获取环境测量值，其中每个传感器以一定周期，进行环境测量值获取，不同时间点测量的数据记为xi，其中i＝1，2，3…,每得到一个最近的测量数值，都与系统预设的测量限值进行比较，如果测量数值超出限值范围，则进行告警提示，如果测量数值在限值范围内，则进行如下步骤。
将此次的测量数值xi与之前的测量数值依次作差，得到xi-xm，其中m＝1，2，3…i-1，如果其中任意两个测量值的差值都不超过误差限值，则进行如下计算：
Z(m|m-1)＝Z(m-1|m-1)
S(m|m-1)＝S(m-1|m-1)+T
Z(m|m)＝Z(m|m-1)+U(m)(x(m)-Z(m|m-1))
其中
S(m|m)＝(1-U(m))S(m|m-1)
其中，其中，Z是m时刻的系统状态，S(m-1|m-1|)是m-1时间点的最有效值，S(m|m-1)是根据上述最有效值得到的评估值，S为Z(m|m)的协方差，T是系统过程的协方差，U系统增益，Q为方差；
通过上述公式进行反复迭代，即可得到符合要求的传感器测量值。如果两个测量值的差值超过误差限值时，则对测量值进行贝叶斯估计和小波变换或用神经网络进行估计，
最后对所得到的测量值进行如下计算：
其中，xi为经过上述计算迭代后的测量值，hi为相应的权值，W为最终有效值。
附图说明
图1是本发明基于物联网的通用农业数据采集系统的结构框图。
其中1为中央采集系统，2为误差校正系统，3为电源模块，4为现场调控操作节点，5为显示模块，6为存储模块，7为串口通信模块，8为时钟模块，9为无线传输模块，10为ZigBee网络模块，11为现场信息采集终端，12-16分别为农业环境传感器，17为操作模块，18为操作机构，
具体实施方式
一种基于物联网的通用农业数据采集系统，包括中央采集系统1、误差校正系统2、ZigBee网络模块10、现场信息采集终端11、现场调控操作节点4、操作机构18、无线传输模块9、显示模块5、存储模块6、串口通信模块7、时钟模块8、电源模块3、操作模块17、其中中央处理系统1分别和电源模块3、误差校正系统2、无线传输模块9、显示模块5、存储模块6、串口通信模块7、时钟模块8、ZigBee网络模块10、现场操控操作节点4相连接，现场调控操作节点4还与电源模块3相连接，同时通过相应操作模块17与操作机构18相连接，以实现对农业现场的各种调节，现场信息采集终端11通过误差校正系统2与中央处理系统1连接。所述采集终端连11接多个农业环境传感器12-16，如测量温度，湿度，二氧化碳浓度以及农作物的各种参数等相对应的传感器。所述数据处理系统包括如下处理步骤：
由多个传感器获取环境测量值，其中每个传感器以一定周期，进行环境测量值获取，不同时间点测量的数据记为xi，其中i＝1，2，3…,每得到一个最近的测量数值，都与系统预设的测量限值进行比较，如果测量数值超出限值范围，则进行告警提示，如果测量数值在限值范围内，则进行如下步骤。
将此次的测量数值xi与之前的测量数值依次作差，得到xi-xm，其中m＝1，2，3…i-1，如果其中任意两个测量值的差值都不超过误差限值，则进行如下计算：
z(m|m-1)＝Z(m-1|m-1)
S(m|m-1)＝S(m-1|m-1)+T
Z(m|m)＝Z(m|m-1)+U(m)(x(m)-Z(m|m-1))
其中
S(m|m)＝(1-U(m))S(m|m-1)
其中，其中，Z是m时刻的系统状态，S(m-1|m-1)是m-1时间点的最有效值，S(m|m-1)是根据上述最有效值得到的评估值，S为Z(m|m)的协方差，T是系统过程的协方差，U系统增益，Q为方差；
通过上述公式进行反复迭代，即可得到符合要求的传感器测量值。如果两个测量值的差值超过误差限值时，则对测量值进行贝叶斯估计和小波变换或用神经网络进行估计，
最后对所得到的测量值进行如下计算：
其中，xi为经过上述计算迭代后的测量值，hi为相应的权值，W为最终有效值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于物联网的通用农业数据采集系统，包括中央采集系统、误差校正系统、ZigBee网络模块、现场信息采集终端、现场调控操作节点、操作机构、无线传输模块、显示模块、存储模块、串口通信模块、时钟模块、电源模块、操作模块、其中中央处理系统分别和电源模块、误差校正系统、无线传输模块、显示模块、存储模块、串口通信模块、时钟模块、ZigBee网络模块、现场操控操作节点相连接，现场调控操作节点还与电源模块相连接，同时通过相应操作模块与操作机构相连接，以实现对农业现场的调节，现场信息采集终端通过误差校正系统与中央处理系统连接。
2.如权利要求1所述的一种基于物联网的通用农业数据采集系统，其中所述采集终端连接多个农业环境传感器。
3.如权利要求1所述的一种基于物联网的通用农业数据采集系统，
由所述多个传感器获取环境测量值，其中每个传感器以一定周期，进行环境测量值获取，不同时间点测量的数据记为xi，其中i＝1，2，3…,每得到一个最近的测量数值，都与系统预设的测量限值进行比较，如果测量数值超出限值范围，则进行告警提示，如果测量数值在限值范围内，则进行如下步骤。
将此次的测量数值xi与之前的测量数值依次作差，得到xi-xm，其中m＝1，2，3…i-1，如果其中任意两个测量值的差值都不超过误差限值，则进行如下计算：
Z(m|m-1)＝Z(m-1|m-1)
S(m|m-1)＝S(m-1|m-1)+T
Z(m|m)＝Z(m|m-1)+U(m)(x(m)-Z(m|m-1))
其中
S(m|m)＝(1-U(m))S(m|m-1)
其中，其中，Z是m时刻的系统状态，S(m-1|m-1|)是m-1时间点的最有效值，S(m|m-1)是根据上述最有效值得到的评估值，S为Z(m|m)的协方差，T是系统过程的协方差，U系统增益，Q为方差；
通过上述公式进行反复迭代，即可得到符合要求的传感器测量值。如果两个测量值的差值超过误差限值时，则对测量值进行贝叶斯估计和小波变换或用神经网络进行估计，
最后对所得到的测量值进行如下计算：
其中，xi为经过上述计算迭代后的测量值，hi为相应的权值，W为最终有效测量值。
CN201810082712.0A 2018-01-29 2018-01-29 一种基于物联网的通用农业数据采集系统 Pending CN108156258A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810082712.0A CN108156258A (zh) 2018-01-29 2018-01-29 一种基于物联网的通用农业数据采集系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810082712.0A CN108156258A (zh) 2018-01-29 2018-01-29 一种基于物联网的通用农业数据采集系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108156258A true CN108156258A (zh) 2018-06-12

Family

ID=62459063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810082712.0A Pending CN108156258A (zh) 2018-01-29 2018-01-29 一种基于物联网的通用农业数据采集系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108156258A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109617975A (zh) * 2018-12-24 2019-04-12 武汉大音科技有限责任公司 一种基于窄带物联网天线技术的云加工平台技术及方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050242949A1 (en) * 2004-04-30 2005-11-03 Morehouse Charles C Agricultural data collection system
CN101377423A (zh) * 2007-08-30 2009-03-04 北京佳讯飞鸿电气股份有限公司 传感器温度影响校正装置及其方法
CN201947451U (zh) * 2010-10-22 2011-08-24 吉林农业大学 基于物联网的作物精细培育装置
CN104460582A (zh) * 2014-09-29 2015-03-25 贵州省水利科学研究院 一种基于模糊控制的物联网智能灌溉施肥控制方法及系统
CA2913165A1 (en) * 2015-02-04 2016-02-17 Sunpillar Inc. Method, system and apparatus for collecting and processing agricultural data
CN106095099A (zh) * 2016-06-12 2016-11-09 南京邮电大学 一种用户行为动作检测识别方法
CN106161646A (zh) * 2016-08-19 2016-11-23 北海市蕴芯电子科技有限公司 一种基于物联网的智能农业系统
CN106773720A (zh) * 2017-01-25 2017-05-31 张彩芬 一种温室大棚环境自动控制系统
CN206258860U (zh) * 2016-09-19 2017-06-16 广东凌康科技有限公司 一种基于物联网及云技术的数据采集终端

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050242949A1 (en) * 2004-04-30 2005-11-03 Morehouse Charles C Agricultural data collection system
CN101377423A (zh) * 2007-08-30 2009-03-04 北京佳讯飞鸿电气股份有限公司 传感器温度影响校正装置及其方法
CN201947451U (zh) * 2010-10-22 2011-08-24 吉林农业大学 基于物联网的作物精细培育装置
CN104460582A (zh) * 2014-09-29 2015-03-25 贵州省水利科学研究院 一种基于模糊控制的物联网智能灌溉施肥控制方法及系统
CA2913165A1 (en) * 2015-02-04 2016-02-17 Sunpillar Inc. Method, system and apparatus for collecting and processing agricultural data
CN106095099A (zh) * 2016-06-12 2016-11-09 南京邮电大学 一种用户行为动作检测识别方法
CN106161646A (zh) * 2016-08-19 2016-11-23 北海市蕴芯电子科技有限公司 一种基于物联网的智能农业系统
CN206258860U (zh) * 2016-09-19 2017-06-16 广东凌康科技有限公司 一种基于物联网及云技术的数据采集终端
CN106773720A (zh) * 2017-01-25 2017-05-31 张彩芬 一种温室大棚环境自动控制系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
曾国强，等: ""卡尔曼滤波在航空γ能谱勘查系统"", 《核电子学与探测技术》 *
李小宁，等: ""多传感器数据融合的权值因子确定"", 《飞行器测控学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109617975A (zh) * 2018-12-24 2019-04-12 武汉大音科技有限责任公司 一种基于窄带物联网天线技术的云加工平台技术及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Estrada-López et al. Smart soil parameters estimation system using an autonomous wireless sensor network with dynamic power management strategy
Ali et al. Elemental: an open-source wireless hardware and software platform for building energy and indoor environmental monitoring and control
McCarthy et al. Advanced process control of irrigation: the current state and an analysis to aid future development
Ragnoli et al. An autonomous low-power LoRa-based flood-monitoring system
CN110308753A (zh) 一种智能农业机器人云控制系统及方法
Coelho et al. Monitoring of soil moisture and atmospheric sensors with internet of things (IoT) applied in precision agriculture
Deepa et al. Smart agriculture using iot
CN110083096A (zh) 一种粮仓智能监测方法
Syeed et al. Precision agriculture in Bangladesh: need and opportunities
Lu et al. Research on environmental monitoring and control technology based on intelligent Internet of Things perception
Bhanarkar et al. Soil salinity and moisture measurement system for grapes field by wireless sensor network
Meng et al. Design and implementation of Apple Orchard Monitoring System based on wireless sensor network
Koushik et al. Design and Development of Wireless Sensor Network based data logger with ESP-NOW protocol
CN108156258A (zh) 一种基于物联网的通用农业数据采集系统
Saban et al. Deployment of a LoRa-based network and web monitoring application for a smart farm
Irianto Design of smart farm irrigation monitoring system using IoT and LoRA
Bestari et al. An IoT-Based Real-Time Weather Monitoring System Using Telegram Bot and Thingsboard Platform.
Visalini et al. Sensor placement algorithm with range constraints for precision agriculture
Liu et al. Estimating models for reference evapotranspiration with core meteorological parameters via path analysis
Ramasamy et al. A novel methodology for the development of an optimal agricultural crop field using Internet of Things
Josephine et al. Smart Irrigation System
Makode et al. Smart agriculture solution using LoRa and IoT
CN108289127A (zh) 一种用于医疗设备综合监控的物联网系统
Tehrani et al. Baseline load forecasting using a Bayesian approach
Humoud et al. Smart agriculture monitoring and controlling system using multi-agents model

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180612