CN204461475U

CN204461475U - 土壤墒情监测系统

Info

Publication number: CN204461475U
Application number: CN201520028204.6U
Authority: CN
Inventors: 刘彬; 杜雅刚; 王立涛; 周智浩; 林思伽; 熊晓红; 杨博; 王晓鸥; 赵小静; 熊继东; 刘义; 李亚鹏; 李宁
Original assignee: Science And Technology Information Research Institute Heilongjiang Academy Of Land Reclamation Sciences
Current assignee: Science And Technology Information Research Institute Heilongjiang Academy Of Land Reclamation Sciences
Priority date: 2015-01-15
Filing date: 2015-01-15
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2025-01-15

Abstract

本实用新型公开了一种土壤墒情监测系统。该系统包括：多个墒情监测节点，用于采集墒情数据，并向数据网关发送墒情信息，其中，墒情信息包括墒情数据和采集该墒情数据的墒情监测节点的标识；数据网关，该数据网关包括存储器，该数据网关用于将墒情信息存储到存储器；以及监控终端，用于根据用户请求生成数据读取指令，其中，该数据读取指令包括要读取的墒情监测节点的标识，以及监控终端根据数据读取指令中的标识，从数据网关中的存储器中读取与该标识相对应的墒情信息，并显示该墒情信息。由此，可大幅度降低监控终端的通信网络的负载，从而提高监控终端的网络传输效率。还可避免监控终端的不必要的流量消耗，从而降低用户的使用成本。

Description

土壤墒情监测系统

技术领域

本实用新型涉及土壤墒情监测领域，具体地，涉及一种土壤墒情监测系统。

背景技术

土壤墒情监测系统能够实现对土壤墒情的长时间连续监测，可及时、准确地提供各监测点的土壤墒情状况，为减灾抗旱提供了重要的基础信息。

图1示出了现有的土壤墒情监测系统的示意图。如图1所示，该系统可以包括多个墒情监测节点10₁～10_n，每个墒情监测节点可以采集一个监测点的墒情参数，并将所述墒情参数经由网关20上传至监控终端30，以由该监控终端30进行存储、显示、分析等操作。

为了全面进行土壤墒情监测，通常会布置大量监测节点。如果监控终端30同时接收这些监测节点的墒情参数，可能会导致监控终端30的通信网络的高负载，降低数据传输速率，特别是在墒情参数中包含大量信息的情况下，还容易导致网络瘫痪。此外，在监控终端30为移动式监控终端时，用户往往不需要实时监测每个监测节点的墒情参数。然而，按照现有的监测系统，该移动式监控终端仍会接收到所有墒情监测节点的墒情参数，这就会造成用户不必要的流量消耗，增加用户成本，并且对移动式监控终端的容量及处理能力都提出了很高的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够降低监控终端的通信网络的负载的土壤墒情监测系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种土壤墒情监测系统，该系统包括：多个墒情监测节点，用于采集墒情数据，并向数据网关发送墒情信息，其中，所述墒情信息包括所述墒情数据和采集该墒情数据的墒情监测节点的标识；所述数据网关，该数据网关包括存储器，该数据网关用于将所述墒情信息存储到所述存储器；以及监控终端，用于根据用户请求生成数据读取指令，其中，该数据读取指令包括要读取的墒情监测节点的标识，以及所述监控终端根据所述数据读取指令中的所述标识，从所述数据网关中的所述存储器中读取与该标识相对应的墒情信息，并输出该墒情信息。

优选地，所述数据网关经由第一无线通信网络与所述多个墒情监测节点通信，以及经由第二无线通信网络与所述监控终端通信。

优选地，所述第一无线通信网络为紫蜂(ZigBee)网络；以及所述第二无线通信网络为以下中的任意一者：通用分组无线电服务(GPRS)网络、无线保真(Wi-Fi)网络、3G网络或4G网络。

优选地，所述墒情数据包括土壤温度和土壤湿度；以及每个墒情监测节点包括：土壤温度传感器，用于采集土壤温度，并将该土壤温度发送到数据采集器；土壤湿度传感器，用于采集土壤湿度，并将该土壤湿度发送到所述数据采集器；以及所述数据采集器，与所述土壤温度传感器和所述土壤湿度传感器电连接，用于将所述土壤温度、所述土壤湿度和所述墒情监测节点的标识一起作为所述墒情信息发送到所述数据网关。

优选地，所述墒情数据还包括土壤图像；以及所述每个墒情监测节点还包括：图像采集装置，与所述数据采集器电连接，用于采集土壤图像，并将该土壤图像发送到所述数据采集器；以及所述数据采集器将所述土壤温度、所述土壤湿度、所述土壤图像和所述墒情监测节点的标识一起作为所述墒情信息发送到所述数据网关。

优选地，所述监控终端包括：用户交互模块，用于根据所述用户请求生成所述数据读取指令，并向处理模块发送该数据读取指令；所述处理模块，与所述用户交互模块电连接，用于从所述数据读取指令中确定所述要读取的墒情监测节点的标识，并根据所述标识从所述数据网关中的所述存储器中读取与该标识相对应的墒情信息，并向所述用户交互模块发送所读取的墒情信息；以及所述用户交互模块还用于输出所述处理模块发送的所述墒情信息。

优选地，所述用户交互模块为触摸屏。

优选地，所述监控终端还包括：告警模块，与所述处理模块电连接；所述处理模块还用于根据所读取的墒情信息判断是否需要墒情告警，并在判定需要墒情告警的情况下，向所述告警模块发送告警指示；以及所述告警模块用于按照所述告警指示进行告警。

优选地，所述监控终端为个人计算机、膝上型计算机、个人数字助理、手机、或平板电脑。

优选地，该系统还包括：风光互补供电装置，用于为所述多个墒情监测节点中的至少一个墒情监测节点、和/或所述数据网关供电。

在上述技术方案中，由于在数据网关中增设了存储器，因此，可以将墒情监测节点传输的墒情信息存储在该存储器中，用户可请求监控终端从数据网关中的存储器中读取其想要查看的墒情信息。由于墒情信息是存储在数据网关中，而不是监控终端中，因此，可大幅度降低监控终端的通信网络的负载，从而提高监控终端的数据传输速率。此外，用户可通过监控终端按需读取墒情信息，因此，可避免监控终端的不必要的流量消耗，从而降低用户的使用成本。本实用新型提供的土壤墒情监测系统特别适合于监控终端为移动式监控终端的情况。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1示出了现有的土壤墒情监测系统的示意图；

图2示出了根据本实用新型的实施方式的土壤墒情监测系统的示意图；

图3示出了根据本实用新型的实施方式的数据网关的示意图；

图4示出了根据本实用新型的实施方式的示例墒情监测节点的示意图；

图5示出了根据本实用新型的实施方式的监控终端的示意图；以及

图6示出了根据本实用新型的另一实施方式的土壤墒情监测系统的示意图。

附图标记说明

10₁～10_n 多个墒情监测节点 101₁ 土壤温度传感器

101₂ 土壤湿度传感器 101₃ 数据采集器

101₄ 图像采集装置 20 网关

30 监控终端 301 用户交互模块

302 处理模块 303 告警模块

40 数据网关 401 存储器

402 第一通信接口 403 第二通信接口

50 第一无线通信网络 60 第二无线通信网络

70 风光互补供电装置

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

图2示出了根据本实用新型的实施方式的土壤墒情监测系统的示意图。如图2所示，该系统可以包括多个墒情监测节点10₁～10_n、数据网关40和监控终端30。所述多个墒情监测节点10₁～10_n可以布设在多个监测点，每个墒情监测节点可以用于采集一个监测点的墒情数据，并向数据网关40发送墒情信息，其中，所述墒情信息可以包括所述墒情数据和采集该墒情数据的墒情监测节点的标识。所述标识能够唯一地表示墒情监测节点，其可以例如包括以下中的至少一者：墒情监测节点的编号、墒情监测节点所监测的监测点的名称、位置等等。应当理解的是，在本实用新型中，每个墒情监测节点的标识唯一。

如图2所示，所述数据网关40中可以包括存储器401，该数据网关40可以将所有墒情监测节点10₁～10_n发送的墒情信息存储到所述存储器401中。在本实用新型中，所述存储器401可以为多种类型的存储装置，包括但不限于：随机存取存储器(RAM)、硬盘、用户标识模块(SIM)卡、记忆棒、安全数字(SD)存储卡等等。

监控终端30可以根据用户请求生成数据读取指令，其中，该数据读取指令可以包括要读取的墒情监测节点的标识。之后，所述监控终端30可以根据所述数据读取指令中的所述标识，从所述数据网关40中的所述存储器401中读取与该标识相对应的墒情信息，并输出该墒情信息。

由于在数据网关40中增设了存储器401，因此，可以将墒情监测节点传输的墒情信息存储在该存储器401中，用户可请求监控终端30从数据网关40中的存储器401中读取其想要查看的墒情信息。由于墒情信息是存储在数据网关40中，而不是监控终端30中，因此，可大幅度降低监控终端30的通信网络的负载，从而提高监控终端30的数据传输速率。此外，用户可通过监控终端30按需读取墒情信息，因此，可避免监控终端30的不必要的流量消耗，从而降低用户的使用成本。

在本实用新型的一个优选的实施方式中，如图2所示，所述数据网关40可以经由第一无线通信网络50与所述多个墒情监测节点10₁～10_n通信，并且可以经由第二无线通信网络60与所述监控终端30通信。在本实用新型中，所述第一无线通信网络50可以例如为紫蜂(ZigBee)网络。由于ZigBee网络具有低功耗、低复杂度、自组网的特点，因此，可以有效降低墒情监测节点10₁～10_n和数据网关40的功耗，节省电力。此外，所述第二无线通信网络60可以例如为以下中的任意一者：通用分组无线电服务(GPRS)网络、无线保真(Wi-Fi)网络、3G网络或4G网络，从而便于移动式监控终端接入。

相应地，如图3所示，数据网关40还可以包括第一通信接口402和第二通信接口403。数据网关40可以通过第一通信接口402接入第一无线通信网络50，以经由该第一无线通信网络50接收墒情信息。此外，数据网关40可以通过第二通信接口403接入第二无线通信网络60，以经由该第二无线通信网络60向监控终端30发送由该监控终端30提取的墒情信息。

由于采用无线通信方式，因而可避免在监测点附近布置大量传输线缆，不仅节省人力物力，而且不会影响土壤间操作。

在本实用新型中，所述墒情数据可以包括土壤温度和土壤湿度，这两种参数可以直接反应出土壤墒情情况。为此，如图4所示，以一个墒情监测节点10₁为例，该墒情监测节点10₁可以包括：土壤温度传感器101₁，用于采集土壤温度，并将该土壤温度发送到数据采集器101₃；土壤湿度传感器101₂，用于采集土壤湿度，并将该土壤湿度发送到所述数据采集器101₃；以及所述数据采集器101₃，与所述土壤温度传感器101₁和所述土壤湿度传感器101₂电连接，用于将所述土壤温度、所述土壤湿度和所述墒情监测节点10₁的标识(可以预先存储在数据采集器101₃中)一起作为所述墒情信息发送到所述数据网关40，以由所述数据网关40进行存储。

除此之外，所述墒情数据还可以包括土壤图像信息。为此，如图4所示，墒情监测节点10₁还可以包括：图像采集装置101₄，与所述数据采集器101₃电连接，用于采集土壤图像，并将该土壤图像发送到所述数据采集器101₃。其中，所述图像采集装置101₄可以例如为摄像头。在这种情况下，所述数据采集器101₃可以将所述土壤温度、所述土壤湿度、所述土壤图像和所述墒情监测节点10₁的标识一起作为所述墒情信息发送到所述数据网关40，以由所述数据网关40进行存储。通过监测土壤图像，可以使用户能够更加清晰、直观地观测土壤当前的实际情况，以辅助墒情判断。

由于墒情数据中包括了图像信息，使得数据量增大，如果通过现有的土壤墒情监测系统，会激增监控终端30的通信网络的流量，容易造成监控终端30的通信网络瘫痪。然而，通过本实用新型提供的土壤墒情监测系统可以有效地避免这一问题。因为在本实用新型中，监控终端30并不同时接收全部墒情信息，而是根据用户请求接入第二无线通信网络60，来从存储墒情信息的数据网关40中读取用户请求的墒情信息。因此，在墒情信息中包含大量信息(例如，图像信息)的情况下，通过本实用新型提供的土壤墒情监测系统，可有效降低监控终端30的通信网络负载，避免网络瘫痪。

此外，所述数据采集器101₃还可以将采集时间与所述土壤温度、所述土壤湿度、所述墒情监测节点10₁的标识(可选地，还有所述土壤图像)一起作为所述墒情信息发送到所述数据网关40，以由所述数据网关40进行存储。可替换地，采集时间可以不由数据采集器101₃发送，而是由数据网关40在在将接收到的墒情信息存储在存储器401的同时，将该采集时间一并存储。

应当理解的是，虽然图4仅以一个墒情监测节点10₁为例来描述墒情监测节点的结构，但本领域的技术人员能够理解的是，其他墒情监测节点10₂～10_n可以具有与墒情监测节点10₁相同或相似的结构。

图5示出了根据本实用新型的实施方式的监控终端的示意图。如图5所示，该监控终端30可以包括用户交互模块301和与所述用户交互模块301电连接的处理模块302。所述用户交互模块301可以根据所述用户请求生成所述数据读取指令，并向处理模块302发送该数据读取指令。具体地，用户可向该用户交互模块301发出用户请求，其中，该用户请求可以表明用户想要读取哪个墒情监测节点的墒情信息，并且该用户请求可以例如为触摸信号、按键信号、语音信号等形式。之后，用户交互模块301可以对所述用户请求进行解析，从而确定出用户想要读取哪个墒情监测节点的墒情信息，并生成包括该墒情监测节点的标识的数据读取指令。之后，将该数据读取指令发送到处理模块302。

所述处理模块302可以从所述数据读取指令中确定要读取的墒情监测节点的标识，并根据所述标识从所述数据网关40中的所述存储器401中读取与该标识相对应的墒情信息，并向所述用户交互模块301发送所读取的墒情信息。之后，所述用户交互模块301还可以输出所述处理模块302发送的所述墒情信息。例如，所述用户交互模块301可以以图表、文字等形式来显示所述墒情信息，也可以以语音形式来播报所述墒情信息。

在本实用新型中，所述用户交互模块301可以例如为触摸屏。此外，所述处理模块302可以例如为通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、集成电路(IC)、或状态机等等。

此外，如图5所示，所述监控终端30还可以包括：告警模块303，与所述处理模块302电连接。在这种情况下，所述处理模块302还可以用于根据所读取的墒情信息判断是否需要墒情告警，并在判定需要墒情告警的情况下，向所述告警模块303发送告警指示；以及所述告警模块303可以用于按照所述告警指示进行告警，以对监控人员提供警示。其中，所述告警模块303可以例如为声音报警器(例如，蜂鸣器)、发光报警器(例如，LED发光单元)或者声光报警器。

处理模块302可以通过多种方式来实现根据所读取的墒情信息判断是否需要墒情告警。在一个示例实施方式中，可以在土壤湿度大于湿度阈值、和/或土壤温度大于温度阈值的情况下，判定需要进行告警。其中，湿度阈值和温度阈值可以依据经验或先验数据来预先设定。不过应当理解的是，其他判断是否需要墒情告警的方式同样适用于本实用新型。

在本实用新型中，所述监控终端30可以例如为个人计算机、膝上型计算机、个人数字助理、手机、或平板电脑，可支持Windows、IOS、Android等操作系统平台。

图6示出了根据本实用新型的另一实施方式的土壤墒情监测系统的示意图。如图6所示，该系统还可以包括风光互补供电装置70，用于为所述多个墒情监测节点10₁～10_n中的至少一个墒情监测节点、和/或所述数据网关40供电。在这一实施方式中，通过风力供电能够有效弥补在晚上或在阴雨天气中难以利用太阳能为墒情监测节点和/或数据网关40持续供电的缺陷，通过太阳能供电能够有效弥补在微风晴天的天气中难以利用风能为墒情监测节点和/或数据网关40持续供电的缺陷，从而实现太阳能和风能两者的互补供电。此外，无论是太阳能供电，还是风力供电，均属于清洁能源，具有可再生的特点，因此，对环境的污染小，有利于环保。

综上所述，在本实用新型提供的土壤墒情监测系统中，由于在数据网关中增设了存储器，因此，可以将墒情监测节点传输的墒情信息存储在该存储器中，用户可请求监控终端从数据网关中的存储器中读取其想要查看的墒情信息。由于墒情信息是存储在数据网关中，而不是监控终端中，因此，可大幅度降低监控终端的通信网络的负载，从而提高监控终端的数据传输速率。此外，用户可通过监控终端按需读取墒情信息，因此，可避免监控终端的不必要的流量消耗，从而降低用户的使用成本。本实用新型提供的土壤墒情监测系统特别适合于监控终端为移动式监控终端的情况。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims

1.一种土壤墒情监测系统，其特征在于，该系统包括：

多个墒情监测节点，用于采集墒情数据，并向数据网关发送墒情信息，其中，所述墒情信息包括所述墒情数据和采集该墒情数据的墒情监测节点的标识；

所述数据网关，该数据网关包括存储器，该数据网关用于将所述墒情信息存储到所述存储器；以及

监控终端，用于根据用户请求生成数据读取指令，其中，该数据读取指令包括要读取的墒情监测节点的标识，以及所述监控终端根据所述数据读取指令中的所述标识，从所述数据网关中的所述存储器中读取与该标识相对应的墒情信息，并输出该墒情信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据网关经由第一无线通信网络与所述多个墒情监测节点通信，以及经由第二无线通信网络与所述监控终端通信。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一无线通信网络为紫蜂(ZigBee)网络；以及所述第二无线通信网络为以下中的任意一者：通用分组无线电服务(GPRS)网络、无线保真(Wi-Fi)网络、3G网络或4G网络。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述墒情数据包括土壤温度和土壤湿度；以及每个墒情监测节点包括：

土壤温度传感器，用于采集土壤温度，并将该土壤温度发送到数据采集器；

土壤湿度传感器，用于采集土壤湿度，并将该土壤湿度发送到所述数据采集器；以及

所述数据采集器，与所述土壤温度传感器和所述土壤湿度传感器电连接，用于将所述土壤温度、所述土壤湿度和所述墒情监测节点的标识一起作为所述墒情信息发送到所述数据网关。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述墒情数据还包括土壤图像；以及所述每个墒情监测节点还包括：

图像采集装置，与所述数据采集器电连接，用于采集土壤图像，并将该土壤图像发送到所述数据采集器；以及

所述数据采集器将所述土壤温度、所述土壤湿度、所述土壤图像和所述墒情监测节点的标识一起作为所述墒情信息发送到所述数据网关。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控终端包括：

用户交互模块，用于根据所述用户请求生成所述数据读取指令，并向处理模块发送该数据读取指令；

所述处理模块，与所述用户交互模块电连接，用于从所述数据读取指令中确定所述要读取的墒情监测节点的标识，并根据所述标识从所述数据网关中的所述存储器中读取与该标识相对应的墒情信息，并向所述用户交互模块发送所读取的墒情信息；以及

所述用户交互模块还用于输出所述处理模块发送的所述墒情信息。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述用户交互模块为触摸屏。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述监控终端还包括：

告警模块，与所述处理模块电连接；

所述处理模块还用于根据所读取的墒情信息判断是否需要墒情告警，并在判定需要墒情告警的情况下，向所述告警模块发送告警指示；以及

所述告警模块用于按照所述告警指示进行告警。

9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述监控终端为个人计算机、膝上型计算机、个人数字助理、手机、或平板电脑。

10.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的系统，其特征在于，该系统还包括：风光互补供电装置，用于为所述多个墒情监测节点中的至少一个墒情监测节点、和/或所述数据网关供电。