CN112398951A - 一种通信导航智能蜂箱数据采集系统及采集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通信导航智能蜂箱数据采集系统及采集方法。本蜂箱数据采集方案的蜂箱设计成一个母蜂箱监控终端和多个子蜂箱监控终端的形式,蜂箱监控终端安装GPS/北斗定位、LORA通信模块、温湿度传感器、通风及加热的调节系统,报警装置。为了更方便和无线通信基站通信,母蜂箱监控终端相对于子蜂箱监控终端增加4G通信模块。因为LORA具有低功耗,长距离,并且应用在免授权的Sub‑1GHz ISM频段,不需额外付出授权费用等优点,所以本蜂箱数据采集方案结合LORA通信技术能够实现低成本,低功耗的远程实时管理,有效促进养蜂产业的发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种养蜂装置,具体涉及到一种通信导航智能蜂箱数据采集系统及采集方法。
背景技术
蜂蜜可以增强体质,滋补养颜,还可以治疗神经衰弱,胃溃疡等慢性疾病,向来受到广大群众的喜爱。虽然养蜂行业作为中国传统农业的一部分已经具有悠久的历史,不过生活中常见的蜂箱大多都是蜂农为蜜蜂提供一个木箱或者类似的装置,并且蜂农需要经常查看蜂箱中的蜜蜂的生活状况,根据蜜蜂适宜的生活条件适当地改变环境条件,在以前手工养蜂过程中,往往一个蜂农只能管理数量较少的蜂箱,效率低下,并且生产的蜂蜜质量并不是非常好。
LORA是Semtech公司创建的低功耗局域网无线标准,是一种远距离无线电技术。LORA的最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远,可以实现了低功耗和远距离的统一,它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍,LORA通信的速率越低传输距离越长,并且LORA通信技术应用在免受权的Sub-1GHz ISM频段,不需额外付出授权费用,所以LORA 通信技术具有很大的市场空间。
在近些年来随着科学技术的进步,一些智能蜂箱结合了自动化技术和通信技术在蜂箱装置的升级和整体养蜂系统的优化上做了一些改进,极大的降低了人力成本,提高了生产效率。但是为了能够产出良好蜂蜜,一般的养蜂地点应该选在远离工厂、城市、等僻静的林区,这样可以避免避开人畜骚乱和人类生活对养蜂的干预,并且蜂场附近要有充足的水源,但是这样就会造成养蜂的环境复杂,通信质量和路况条件较差,现在很多蜂箱都采用2G,3G,4G这样的移动通信,但是这些通信技术都必须经过移动营运商的网络,必须付费才能使用,如果每个蜂箱都需要2G,3G或者4G通信,付费造成的养蜂成本较高,并且功耗较大,所以利用现有技术在养蜂的成本和整体管理上进行进一步的优化具有很大的市场价值。
发明内容
为了弥补现有智能蜂箱系统的一些不足,本发明目的在于结合LORA通信技术提出一种低功耗智能蜂箱养殖方案,能够实现低成本,低功耗的远程实时管理。
一种通信导航智能蜂箱数据采集系统,其特征在于,包括蜂箱监控终端、无线通信基站、物联网终端以及用户智能终端;无线通信基站负责收集基站所覆盖区域的终端信息并转发到物联网平台,物联网平台存储数据并将蜂箱系统的信息提供给用户;用户智能终端用于查看相关数据,进而发出命令调整蜂箱系统的运行状态;
蜂箱监控终端包括母蜂箱监控终端和若干子蜂箱监控终端;子蜂箱监控终端包括MCU,以及同时与MCU连接的GPS/北斗定位、LORA通信模块、温湿度传感器、风扇调节系统,报警装置,而母蜂箱监控终端包括MCU,以及同时与MCU连接的GPS/北斗定位、LORA通信模块、温湿度传感器、风扇调节系统、4G通信模块。
在上述的一种通信导航智能蜂箱数据采集系统,蜂箱监控终端上的温湿度传感器能够采集当前环境温湿度信息,GPS/北斗模块能够将蜂箱的位置信息发送给用户蜂箱上的应用软件可实现对所监控蜂箱的位置等相关信息的采集并将采集的信息发送母蜂箱监控终端。
在上述的一种通信导航智能蜂箱数据采集系统,智能蜂箱监控终端之间采用低功耗长距离LORA通信方式进行通信,蜂箱监控终端之间以一个母蜂箱监控终端连接着多个子蜂箱监控终端的方式连接。
在上述的一种通信导航智能蜂箱数据采集系统,母蜂箱监控终端和无线通信基站采用4G的通信方式,蜂箱监控终端间的LORA通信能够以私有网络进行通信。
在上述的一种通信导航智能蜂箱数据采集系统,无线通信基站和物联网终端间也采用4G通信方式,将数据信息发送到物联网平台供用户查看,并且无线通信基站也可以将用户对当前蜂箱环境所做的调整信息通过无线通信基站发送给需要调整的蜂箱监控终端。
在上述的一种通信导航智能蜂箱数据采集系统,系统中的物联网平台具有监控和管理功能,只能对有权限用户开放;当检测到严重的状况信息时,监控平台将严重的告警信息自动推送消息提醒蜜蜂养殖人员,提醒其管理人员采取必要的措施进行干预。
在上述的一种通信导航智能蜂箱数据采集系统,智能蜂箱监控终端能够监控蜂箱的温湿度,根据当前的环境信息和蜜蜂在当前季节所处的最适宜环境主动调节通风和加热系统,能够保证蜂箱处于蜜蜂最佳的生存环境。
一种采用通信导航智能蜂箱数据采集系统的数据采集方法,其特征在于:包括:
蜂箱监控终端将数据发送到用户终端的步骤,包括:
步骤801、初始化系统参数,子蜂箱监控终端将收集到的温湿度信息处理后发送给母蜂箱监控终端;
步骤802、当子蜂箱监控终端发送数据给主蜂箱时,母蜂箱监控终端会检测是否收集到所有的蜂箱的温湿度等信息,若某个子蜂箱监控终端的信息未收集到,则发出重发命令;
步骤803、母蜂箱监控终端会根据会通过4G通信模块以4G的通信方式发送数据,当用户需要查看当前蜂箱信息时,只需要得到权限就可以接入到物联网平台查看;若物联网平台收集到蜂箱信息后发现某处蜂箱所处环境很差会发出警告信息给用户终端,让用户采取有效措施,若发生盗窃信息,则蜂箱监控终端中的GPS模块会发送定位信息给用户,以便快速地找到丢失的蜂箱;
用户向蜂箱监控发出命令调节环境信息的步骤,包括:
步骤811、初始化系统参数,用户向物联网平台发出接入许可,物联网判断是否允许接入,若是合法用户,则接收用户发过来的信息,然后物联网平台会以4G的方式将接受到的信息发送给无线通信基站,进而无线通信基站通过自身的4G模块将用户指令发送给母蜂箱监控终端;
步骤812、母蜂箱监控终端再将命令发送给特定的蜂箱来让子蜂箱监控终端执行特定的调节操作。
本发明采集方案结合LORA通信技术能够实现低成本,低功耗的远程实时管理,能够最大程度上降低人力成本的投入。本采集方案可以监控区域内所有蜂箱的运行状态,精确定位蜂箱的位置,有效防止盗窃事件的发生,尤其是当某个蜂箱运行状态出现故障,能够及时通过用户所持终端发送特定的指令调节蜂箱的状态,使蜜蜂处于最佳的生存环境,从而及时避免用户损失,有效促进养蜂产业的发展。
附图说明
图1是一种通信导航智能蜂箱数据采集终端框图。
图2是子蜂监控终端和母蜂箱监控终端的内部框图。
图3是母蜂箱监控终端和无线通信基站的内部框图。
图4是通信导航智能蜂箱数据采集方案的系统流程图(上行)。
图5是通信导航智能蜂箱数据采集方案的系统流程图(下行)。
具体实施方式
为使本发明专利的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合附图,对本发明作进一步的详细说明。
如图1展示了一种通信导航智能蜂箱数据采集终端方案,本蜂箱数据采集终端方案中主要由蜂箱监控终端、无线通信基站、物联网平台、用户智能终端构成,其中监控终端主要有母蜂箱监控终端和子蜂箱监控终端构成,各级蜂箱监控终端可以通过LORA通信方式实现互相通信。无线通信基站不但可以和母蜂箱监控终端实现双向通信,还可以和物联网平台进行双向通信。无线通信基站负责收集基站所覆盖区域的终端信息并转发到物联网平台,物联网平台存储数据,将蜂箱系统的环境信息等数据提供给用户。用户智能终端内安装有APP 应用软件,通过此软件可以查看当前所有正在运行的所有蜂箱的状态,进而发出命令调整某个特定蜂箱的运行环境。
子蜂箱监控终端和母蜂箱监控终端的内部框图如图2所示,蜂箱监控终端内部由GPS/北斗定位模块和温湿度传感器,报警装置和风扇调节系统,MCU,电源模块,LORA模块构成。温湿度传感器采集蜂箱周围的温湿度数据,GPS 模块接收当前蜂箱监控终端的位置信息,蜂箱上的CPU将这些接收到的信息进行处理,利用风扇调节系统调节当前蜜蜂所处的温度和湿度,使环境条件调整到适合蜜蜂的生存条件。图2还展示了蜂箱监控终端的连接图,两个蜂箱监控终端主要通过LORA进行通信。如图2所示,蜂箱监控终端会把处理后的温湿度等有关数据通过LORA模块发送到母蜂箱监控终端,同时母蜂箱监控终端也会接收用户终端发出的调控指令发送给子蜂箱监控终端,控制蜂箱执行特定的操作,报警装置主要是检测到当前蜂箱的环境,如果环境条件危及蜜蜂的生命或者有盗贼盗窃蜂箱时,报警装置会发出报警信息。因为子蜂箱监控终端只需要将自身设备上的一些数据信息发送给母蜂箱装置,而主蜂箱装置需要处理所有的子蜂箱装置发送过来的信息,所以在硬件配置上为了节约成本,子蜂箱监控终端仅配备性能较低的硬件,而母蜂箱监控终端配备性能优良的硬件。
智能蜂箱监控终端之间采用低功耗长距离(LORA)通信方式,能够以私有网络进行通信,可以私自架设基站,不需要使用公用网络,不需要给公用基站建设和运营方缴纳费用,大大节约了通信成本,蜂箱之间的连接方式主要以树状的形式连接,母蜂箱监控终端连接着所有的子蜂箱监控终端,并且母蜂箱监控终端和无线通信基站可以采用4G的通信方式,而无线通信基站和物联网平台间也采用4G通信方式,将数据信息发送到物联网平台供用户查看,并且无线通信基站也可以将用户对当前蜂箱环境所做的调整信息通过无线通信基站发送给特定的蜂箱监控终端。
母蜂箱监控终端和无线通信基站的内部框图如图3所示,母蜂箱监控终端的内部构造和功能和子级蜂箱监控终端的相似,同样由GPS定位模块和温湿度传感器,报警装置和风扇调节系统,MCU,电源模块,LORA模块构成,不过因为母蜂箱监控终端需要和无线通信基站进行通信,所以母蜂箱监控终端还需要安装4G通信模块。无线通信基站内部主要由分配交换模块,合成与分路单元,能源与控制单元,软件模块,4G模块,电源模块构成。图3还展示了母蜂箱监控终端和无线通信基站的连接图,母蜂箱监控终端和无线通信基站可以采用4G通信方式,母蜂箱监控终端可以将所有的蜂箱的温湿度等信息通过4G通信模块发送给无线通信基站,无线通信基站也可以将用户终端在APP上所发出的指令通过安装的4G通信模块发送给母蜂箱监控终端。
系统中的物联网平台具有监控和管理功能,但是只能对有权限用户开放,用户得到权限后接入平台可以实现对历史数据查看,传感器数据采集,统计和分析功能等相关功能。当检测到严重的状况信息时,物联网监控平台可以将严重的告警信息(盗窃,暴雨等)自动推送给蜜蜂养殖人员,蜂箱监控终端中的 GPS/北斗模块能够将蜂箱的位置信息发送给用户,提醒其管理人员采取必要的措施进行干预。
智能蜂箱监控终端也可以监控蜂箱的温湿度,根据当前的环境和蜜蜂在当前季节所处的最适宜环境主动调节通风和加热系统,能够保证蜂箱处于蜜蜂最佳的生存环境。
图4和图5展示了通信导航智能蜂箱数据采集方案的系统流程图。
图4主要展示了蜂箱监控终端将数据发送到用户终端的运行流程图,从图4 可以看出,刚开始初始化系统参数,子蜂箱监控终端将收集到的温湿度信息处理后发送给母蜂箱监控终端,当子蜂箱监控终端发送数据给主蜂箱时,母蜂箱监控终端会检测是否收集到所有的蜂箱的温湿度等信息,若某个子蜂箱监控终端的信息未收集到,则发出重发命令。母蜂箱监控终端会根据会通过4G通信模块以4G的通信方式发送数据,当用户需要查看当前蜂箱信息时,只需要得到权限就可以接入到物联网平台查看。若物联网平台收集到蜂箱信息后发现某处蜂箱所处环境很差会发出警告信息给用户终端,让用户采取有效措施,若发生盗窃信息,则蜂箱监控终端中的GPS模块会发送定位信息给用户,以便快速地找到丢失的蜂箱。
图5主要展示了用户向蜂箱监控发出命令调节环境信息的流程图。从图5 可以看出,刚开始初始化系统参数,用户向物联网平台发出接入许可,物联网判断是否允许接入,若是合法用户,则接收用户发过来的信息,然后物联网平台会以4G的方式将接受到的信息发送给无线通信基站,进而无线通信基站通过自身的4G模块将用户指令发送给母蜂箱监控终端,母蜂箱监控终端再将命令发送给特定的蜂箱来让子蜂箱监控终端执行特定的调节操作。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (8)
1.一种通信导航智能蜂箱数据采集系统,其特征在于,包括蜂箱监控终端、无线通信基站、物联网终端以及用户智能终端;无线通信基站负责收集基站所覆盖区域的终端信息并转发到物联网平台,物联网平台存储数据并将蜂箱系统的信息提供给用户;用户智能终端用于查看相关数据,进而发出命令调整蜂箱系统的运行状态;
蜂箱监控终端包括母蜂箱监控终端和若干子蜂箱监控终端;子蜂箱监控终端包括MCU,以及同时与MCU连接的GPS/北斗定位、LORA通信模块、温湿度传感器、风扇调节系统,报警装置,而母蜂箱监控终端包括MCU,以及同时与MCU连接的GPS/北斗定位、LORA通信模块、温湿度传感器、风扇调节系统、4G通信模块。
2.根据权利要求1所述的一种通信导航智能蜂箱数据采集系统,其特征在于:蜂箱监控终端上的温湿度传感器能够采集当前环境温湿度信息,GPS/北斗模块能够将蜂箱的位置信息发送给用户蜂箱上的应用软件可实现对所监控蜂箱的位置等相关信息的采集并将采集的信息发送母蜂箱监控终端。
3.根据权利要求1所述的一种通信导航智能蜂箱数据采集系统,其特征在于:智能蜂箱监控终端之间采用低功耗长距离LORA通信方式进行通信,蜂箱监控终端之间以一个母蜂箱监控终端连接着多个子蜂箱监控终端的方式连接。
4.根据权利要求1所述的一种通信导航智能蜂箱数据采集系统,其特征在于:母蜂箱监控终端和无线通信基站采用4G的通信方式,蜂箱监控终端间的LORA通信能够以私有网络进行通信。
5.根据权利要求1所述的一种通信导航智能蜂箱数据采集系统,其特征在于:无线通信基站和物联网终端间也采用4G通信方式,将数据信息发送到物联网平台供用户查看,并且无线通信基站也可以将用户对当前蜂箱环境所做的调整信息通过无线通信基站发送给需要调整的蜂箱监控终端。
6.根据权利要求1所述的一种通信导航智能蜂箱数据采集系统,其特征在于:系统中的物联网平台具有监控和管理功能,只能对有权限用户开放;当检测到严重的状况信息时,监控平台将严重的告警信息自动推送消息提醒蜜蜂养殖人员,提醒其管理人员采取必要的措施进行干预。
7.根据权利要求1所述的一种通信导航智能蜂箱数据采集系统,其特征在于:智能蜂箱监控终端能够监控蜂箱的温湿度,根据当前的环境信息和蜜蜂在当前季节所处的最适宜环境主动调节通风和加热系统,能够保证蜂箱处于蜜蜂最佳的生存环境。
8.一种采用权利要求1所述的通信导航智能蜂箱数据采集系统的数据采集方法,其特征在于:包括:
蜂箱监控终端将数据发送到用户终端的步骤,包括:
步骤801、初始化系统参数,子蜂箱监控终端将收集到的温湿度信息处理后发送给母蜂箱监控终端;
步骤802、当子蜂箱监控终端发送数据给主蜂箱时,母蜂箱监控终端会检测是否收集到所有的蜂箱的温湿度等信息,若某个子蜂箱监控终端的信息未收集到,则发出重发命令;
步骤803、母蜂箱监控终端会根据会通过4G通信模块以4G的通信方式发送数据,当用户需要查看当前蜂箱信息时,只需要得到权限就可以接入到物联网平台查看;若物联网平台收集到蜂箱信息后发现某处蜂箱所处环境很差会发出警告信息给用户终端,让用户采取有效措施,若发生盗窃信息,则蜂箱监控终端中的GPS模块会发送定位信息给用户,以便快速地找到丢失的蜂箱;
用户向蜂箱监控发出命令调节环境信息的步骤,包括:
步骤811、初始化系统参数,用户向物联网平台发出接入许可,物联网判断是否允许接入,若是合法用户,则接收用户发过来的信息,然后物联网平台会以4G的方式将接受到的信息发送给无线通信基站,进而无线通信基站通过自身的4G模块将用户指令发送给母蜂箱监控终端;
步骤812、母蜂箱监控终端再将命令发送给特定的蜂箱来让子蜂箱监控终端执行特定的调节操作。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210223 |
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