CN113596072A - 一种农业物联网系统及其远距离农田数据传输方法 - Google Patents

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李思恩
黄悦
郭慧
陈岩
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Abstract

本发明公开了属于农业物联网领域的一种农业物联网系统及其远距离农田数据传输方法，农业物联网系统包括物联网感知层、物联网网络层和应用层；物联网感知层将接受的信息通过物联网网络层用有线或者无线网络的方式传输到应用层；由多个试验仪器设备收集农田作物数据，多种无线传输模块收集农田数据传输到数据管理平台，数据管理平台实时查询并调用农田数据。本发明将所得田间数据准确快速的导入存储位置，并且将各个站点数据集合到一个数据管理平台，能够实时监测设备状态与数据质量，减轻了试验工作者的劳动量，提高了数据传输速度及质量。

Description

一种农业物联网系统及其远距离农田数据传输方法
技术领域
本发明属于农业物联网领域，特别涉及一种农业物联网系统及其远距离农田 数据传输方法。
背景技术
物联网是指物物相连的互联网，它是通过各种信息传感装置，将任何物品都 与互联网连接起来进行信息的通信，从而实现智能化的网络管理。以物联网发展 为依托，农业信息化在我国的发展势头迅猛，越来越多的物联网技术得以运用在 农业上。农业物联网是我国成为现代化强国道路上不可缺少的一个环节，农业物 联网将会给农业的高质量发展注入新鲜的活力。
在国内农田观测方面，数据无线传输的开发和运用起步较晚，虽发展比较迅 速，但是在农业试验、生产监控及数据采集方面的研究和应用均落后于发达国家。 “精准化农业要想快速发展，其中重要环节就是可以实时采集田间数据、传输与 处理”。由此可见，为了实现我国农业物联网系统化的发展，降低在农业生产上 的费用，并且提质增效，就必须从源头打好基础，获取精准、及时的田间数据， 继而由各个方面建立起完备的数据网。
如中国发明公开号为：CN112118324A的一种基于ZigBee模块的农业物联网 系统，包括客户端、云服务器端和设备端。设备端主要包括协调器—微控模块、 路由器模块、终端—RS485模块、终端—传感器模块和终端—继电器模块；协调 器—微控模块负责整个设备端所有模块的控制以及组建ZigBee网络；终端—传 感器模块负责收集和发送传感器数据；终端—继电器模块负责控制继电器，从而 控制执行单元；终端—RS485模块负责与采用RS485通讯协议的设备通讯，监控 和控制这些设备。但是不同的无线传输方式各有优劣，ZigBee模块成本低、可靠 性强，但传输速率小。因此要结合农田试验站的实际情况构建更加合理的数据传 输方案。位于中国西北甘肃省武威市的石羊河试验站长期进行大田试验，数据采 集工作耗费大量人力物力。
基于此，本发明设计一套农业物联网数据采集、无线网络传输、数据管理平 台的设计方案，以解放人力劳动，提高工作效率与质量，并为后续工作部署提供 一些参考依据。
发明内容
本发明的目的是提供一种农业物联网系统及其远距离农田数据传输方法；其 特征在于，所述农业物联网系统包括物联网感知层、物联网网络层和应用层；其 中，
物联网感知层为试验站的仪器设备，即用于感应外界物体并收集数据信息的 传感器设备；包括：涡度相关系统，大型称重式蒸渗仪，茎流计，EM50土壤水分 探头和气象站。
物联网网络层，即将感知层接受到的信息通过有线或者无线网络的方式传输 到应用层。包括：无线网桥、5G无线传输模块、Zigbee传输方式。
物联网应用层为数据管理平台，数据管理平台可以实时查询并调用不同子站 站点的信息，包括：站点名称、数据类别、数据名称，观测要素。
所述物联网系统的远距离农田数据传输方法；其特征在于，物联网感知层将 接受的信息通过物联网网络层用有线或者无线网络的方式传输到应用层；其中， 在有条件布设的近距离数据传输地区用有线传输方式；在传统监控中布线困难 时，需要构建局域网作为AP进行热点覆盖，并选用无线网桥传输方式；以进行 远程监测、远程遥控及数据采集。
所述无线网桥传输方式选用北斗网、GPRS网进行传输。
所述在涉及静态网络、大量设备、不频繁使用、小数据包的情况下，选用 Zigbee传输方式。
所述在涉及文件、无线音频、图片和屏幕图像内容传输时选用蓝牙传输方式。
所述快捷、稳定的数据传输选用第五代移动通信技术的5G无线传输模块。
所述应用层将网络层传来的数据整合到数据管理平台进行加工处理，数据管 理平台可以实时查询并调用不同子站站点的信息，包括：站点名称、数据类别、 数据名称和观测要素。
本发明的有益效果为：
本发明在试验站已有仪器设备的基础上，根据各个仪器设备所布置的环境条 件，构建了一个数据无线传输体系，使得田间数据可以准确快速的导入存储位置， 在与北京相隔千里以外的试验站也能时刻观察到田间作物的长势及实时数据状 况，并且将各个站点数据集合到一个数据管理平台，可以实时监测设备状态与数 据质量，减轻了试验工作者的劳动量，提高了数据传输速度及质量。
附图说明
图1为甘肃省武威市石羊河试验站基于农业物联网系统的农田数据传输方案 的总体架构示意图。
图2为甘肃省武威市石羊河试验站站站点布置情况。
图3为甘肃省武威市石羊河试验站数据管理平台架构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种农业物联网系统及其远距离农田数据传输方法；所述农业物 联网系统包括物联网感知层、物联网网络层和应用层；其中，
物联网感知层为试验站的仪器设备，即用于感应外界物体并收集数据信息的 传感器设备；包括：涡度相关系统，大型称重式蒸渗仪，茎流计，EM50土壤水分 探头和气象站。
物联网网络层，即将感知层接受到的信息通过有线或者无线网络的方式传输 到应用层。包括：无线网桥、5G无线传输模块、Zigbee传输方式。
物联网应用层为数据管理平台，数据管理平台可以实时查询并调用不同子站 站点的信息，包括：站点名称、数据类别、数据名称，观测要素。
下面结合附图中的具体实施例对本实用新型做进一步的说明。
如图1所示，按照物联网的三层体系结构，构建适用于甘肃省武威市石羊河 试验站的基于农业物联网系统的农田数据传输方案。
物联网感知层为试验站的仪器设备，即用于感应外界物体并收集数据信息的 传感器设备，包括：涡度相关系统，大型称重式蒸渗仪，茎流计，EM50土壤水分 探头，气象站等设备。
如图2所示为甘肃省武威市石羊河试验站站站点布置情况。，在站内布置有 24m通量塔、气象站、大型蒸渗仪、EM50土壤水分探头、EC150型涡度系统和KH20 型涡度系统。在站外布置有Li-7500型涡度系统与EC150型涡度系统及其附属设 备。
对站内设备：24m通量塔选用网络光纤转换模块1对，光纤500米+NL115无 线传输模块+十口路由器；气象站选用Nl240无线模块；大型蒸渗仪选用Nl240 无线模块；EM50土壤水分探头选用Nl240无线模块；安装在24m通量塔上的茎流 计选用Nl240无线模块；EC150型涡度系统选用无线网桥1对；KH20型涡度系统 选用无线网桥1对。
对站外设备：EC150型选用无线网桥1对；与EC150型涡度系统配套的视频 监控系统选用无线网桥1对；与EC150型涡度系统可见的茎流计选用ZigBee无 线电台1对；与EC150型涡度系统可见的辐射系统选用ZigBee无线电台1对。
Li-7500型涡度系统选用无线网桥1对和5G通讯模块；与Li-7500型涡度系 统配套的视频监控系统选用无线网桥1对；与Li-7500型涡度系统可见的茎流计 选用ZigBee无线电台1对；与Li-7500型涡度系统可见的EM50土壤水分探头选 用ZigBee无线电台1对。
物联网应用层为数据管理平台，数据管理平台可以实时查询并调用不同子站 站点的信息，包括：站点名称、数据类别、数据名称，观测要素等。
如图3所示，数据管理平台含有基础数据管理系统，包括站点管理、设备 信息管理、用户管理、系统权限、系统日志和数据审核规则。
此外，数据管理平台含有可以实时查询并调用各个子站信息的数据库，包括： 气象数据、水文数据、土壤数据和视频。
所述物联网系统的远距离农田数据传输方法；物联网感知层将接受的信息通 过物联网网络层用有线或者无线网络的方式传输到应用层；其中，在有条件布设 的近距离数据传输地区用有线传输方式；在传统监控中布线困难时，需要构建局 域网作为AP进行热点覆盖，并选用无线网桥传输方式；以进行远程监测、远程 遥控及数据采集。

Claims (6)

1.一种农业物联网系统；其特征在于，所述农业物联网系统包括物联网感知层、物联网网络层和应用层；其中，
物联网感知层为试验站的仪器设备，即用于感应外界物体并收集数据信息的传感器设备；包括：涡度相关系统，大型称重式蒸渗仪，茎流计，EM50土壤水分探头和气象站；
物联网网络层，即将感知层接受到的信息通过有线或者无线网络的方式传输到应用层。包括：无线网桥、5G无线传输模块、Zigbee传输方式。
物联网应用层为数据管理平台，数据管理平台可以实时查询并调用不同子站站点的信息，包括：站点名称、数据类别、数据名称，观测要素。
2.一种权利要求1所述物联网系统的远距离农田数据传输方法；其特征在于，物联网感知层将接受的信息通过物联网网络层用有线或者无线网络的方式传输到应用层；其中，在有条件布设的近距离数据传输地区用有线传输方式；在传统监控中布线困难时，需要构建局域网作为AP进行热点覆盖，并选用无线网桥传输方式；以进行远程监测、远程遥控及数据采集；在涉及静态网络、大量设备、不频繁使用、小数据包的情况下，选用Zigbee传输方式。
3.根据权利要求2所述物联网系统的远距离农田数据传输方法；其特征在于，所述无线网桥传输方式选用北斗网、GPRS网进行传输。
4.根据权利要求2所述物联网系统的远距离农田数据传输方法；其特征在于，在涉及文件、无线音频、图片和屏幕图像内容传输时选用蓝牙传输方式。
5.根据权利要求2所述物联网系统的远距离农田数据传输方法；其特征在于，在快捷、稳定的数据传输时，选用第五代移动通信技术的5G无线传输模块。
6.根据权利要求2所述物联网系统的远距离农田数据传输方法；其特征在于，所述应用层将网络层传来的数据整合到数据管理平台进行加工处理，数据管理平台可以实时查询并调用不同子站站点的信息，包括：站点名称、数据类别、数据名称和观测要素。
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