CN206411091U - 一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统，包括粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器、ZigBee节点模块、数据上传模块、服务器、用户管理客户端；粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器分别与ZigBee节点模块连接；ZigBee节点模块通过ZigBee网络连接数据上传模块；数据上传模块与服务器无线连接；用户管理客户端与服务器连接；其中，养蜂场内每一植株对应配置有一组粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器和ZigBee节点模块。本实用新型采用粉尘传感器实现对花粉的浓度监控，能够准确获取浓度数据。采用能耗较少的ZigBee网络进行短距离的数据传输，通过GPRS实现远程数据传输，针对不同的数据传输要求适应性地选用不同的数据传输技术，能够最大化能耗使用效率。

Description

一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统。

背景技术

蜂农为了采到蜂蜜，只能风餐露宿，并且需要凭借多年积累的经验来判断何时何地适宜蜂群采蜜，这项工作不但艰辛而且回报率较低。而且目前我国养蜂行业组织发展比较滞后，蜂产品的价格受到进口蜂产品的冲击。中国的养蜂业需要与时俱进地变革，从小农经济迈进到规模经济。只有让养蜂业组织化、规模化生产，才有可能产生最好的经济效益。

蜜蜂在采集花蜜时，对花朵是有选择性的。一般含苞或是刚开放的花，蜜蜂是不进行采集的。它的采摘对象是盛开的花朵，因为此时花蜜或分泌物的含量是比较丰富的。因此可以通过监测空气中的花粉浓度判断该区域的花是否适合蜜蜂采集花蜜。

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。ZigBee技术已经被广泛应用于物联网产业链中的M2M行业，如智能电网、智能交通、智能家居、金融、移动POS终端、供应链自动化、智能建筑、消防、公共安全、环境保护、气象、数字化医疗、遥感勘测、农业、林业、水务、煤矿、石化等领域。

GPRS技术(General Packet Radio Service，通用分组无线服务)，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统。

根据本实用新型提供的一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统，包括粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器、ZigBee节点模块、数据上传模块、服务器、用户管理客户端；

所述粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器分别与所述ZigBee节点模块连接；所述ZigBee节点模块通过ZigBee网络连接所述数据上传模块；所述数据上传模块与所述服务器无线连接；所述用户管理客户端与所述服务器连接；

其中，养蜂场内每一植株对应配置有一组粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器和ZigBee节点模块。

作为一种优化方案，还包括数据采集桩；所述数据采集桩与所述养蜂场内的植株一一对应捆绑设置，每个所述数据采集桩上设置所述粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器和ZigBee节点模块。

作为一种优化方案，还包括数据采集网；所述数据采集网悬挂于所述养蜂场的植株上方，且每一植株在所述数据采集网上都设置有检测绳结，所述检测绳上安装所述粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器和ZigBee节点模块。

作为一种优化方案，所述数据上传模块包括ZigBee接收子模块和GPRS通信模块；所述ZigBee接收子模块连接所述ZigBee节点模块，所述ZigBee接收子模块连接所述GPRS通信模块；所述GPRS通信模块连接所述服务器。

作为一种优化方案，所述ZigBee节点模块包括微控制器、存储器、数字收发器、模数转换器、数模转换器、模拟接收器、模拟发射器、频率发生器、ZigBee信号转换器；

所述微控制器连接所述数字收发器的输入输出端以及所述粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器、存储器；

所述数字收发器的输入端通过所述模数转换器连接所述模拟接收器，所述数字收发器的输出端通过所述数模转换器连接所述模拟发射器；

所述模拟接收器、模拟发射器都通过所述ZigBee信号转换器与所述数据上传模块连接；

所述频率发生器连接所述模拟接收器、模拟发射器、数字收发器。

作为一种优化方案，所述ZigBee节点模块还包括节点天线；所述节点天线为外置SMA天线或内置PCB天线。

作为一种优化方案，还包括短信息发送器；所述短信息发送器与所述服务器连接。

作为一种优化方案，还包括报警器；所述报警器与所述服务器连接。

作为一种优化方案，所述报警器包括显示屏和/或语音提示器。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、采用粉尘传感器实现对花粉的浓度监控，能够准确获取浓度数据。

2、采用能耗较少的ZigBee网络进行短距离的数据传输，通过GPRS实现远程数据传输，针对不同的数据传输要求适应性地选用不同的数据传输技术，能够最大化能耗使用效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为可选的一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统结构框架示意图；

图2为可选的一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统工作流程示意图；

图3为可选的一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统的ZigBee节点模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

传感器可帮助用户监测并分析蜜蜂采蜜的要素：花粉浓度、位置、温度、湿度。把传感器与因特网相连，可以实现系统的远程管理，蜂农可以根据花粉浓度及温湿度信息来判断何时何地适宜蜂群采蜜。本实用新型将ZigBee和GPRS技术引入到花粉浓度监测上，可以实现花粉浓度、位置、温度、湿度实时数据的采集，同时可以设置这四个参数的警戒值，当采集到的数据超过警戒值时，系统还具有短信通知管理员的功能，方便了管理者的监控与管理。

本实用新型公开了一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统，其结构如图1所示，包括粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器、ZigBee节点模块、数据上传模块、服务器、用户管理客户端；

所述粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器分别与所述ZigBee节点模块连接；所述ZigBee节点模块通过ZigBee网络连接所述数据上传模块；所述数据上传模块与所述服务器无线连接；所述用户管理客户端与所述服务器有线或无线连接；

其中，养蜂场内每一植株对应配置有一组粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器和ZigBee节点模块。

作为一种实施例，该系统还包括数据采集桩；所述数据采集桩与所述养蜂场内的植株一一对应捆绑设置，每个所述数据采集桩上设置所述粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器和ZigBee节点模块。由于植株培育过程中也需要固定支架等装置，因此可以直接将原有的固定桩或固定支架作为本实施例所述数据采集桩，将上述传感器安装于其上。

作为另一种可选实施例，该系统还包括数据采集网；所述数据采集网悬挂于所述养蜂场的植株上方，且每一植株在所述数据采集网上都设置有检测绳结，所述检测绳上安装所述粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器和ZigBee节点模块。采集网的设计便于传感器的分布安装，且每组传感器能够从植株顶部直接对应检测，大多数植株开花也多集中在向阳端或顶部区域，因此使用采集网将对应的传感器悬设于植株顶端能更加有效地获取准确数据。

所述数据上传模块包括ZigBee接收子模块和GPRS通信模块；所述ZigBee接收子模块连接所述ZigBee节点模块，所述ZigBee接收子模块连接所述GPRS通信模块；所述GPRS通信模块连接所述服务器。ZigBee节点模块分布密集，因此使用ZigBee网络就能实现短距离的无线信号传输，并且汇集该上传模块覆盖范围内的传感数据后上传至服务器。而服务器一般远离养蜂场，需要具有长距离传输功能的信号传输模块，因此选用GPRS通信模块进行数据传输。

所述ZigBee节点模块如图3所示，包括微控制器、存储器、数字收发器、模数转换器、数模转换器、模拟接收器、模拟发射器、频率发生器、ZigBee信号转换器；

所述微控制器连接所述数字收发器的输入输出端以及所述粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器、存储器；

所述数字收发器的输入端通过所述模数转换器连接所述模拟接收器，所述数字收发器的输出端通过所述数模转换器连接所述模拟发射器；

所述模拟接收器、模拟发射器都通过所述ZigBee信号转换器与所述数据上传模块连接；

所述频率发生器连接所述模拟接收器、模拟发射器、数字收发器。

传感器将传感数据发送给所述微控制器，所述微控制器将传感数据存储入所述存储器中，并在内置定时时钟到达后将存储器中的传感数据上传。在进行数据上传时，将所述传感数据发送给所述数字收发器，所述数字收发器将数字的传感数据发送给所述数模转换器转换为模拟信号，再发送至所述模拟发射器。所述模拟发射器进行数据调制处理后再经过放大器的放大处理，传输给ZigBee信号转换器将待发送的传感数据转换为ZigBee信号频率进行发送。服务器也可以通过下发采集指令或控制的方式改变所述微控制器的数据上传频率等设置参数。接收到的信号经过ZigBee信号转换器进行数据转换，在被放大器放大后进入模拟接收器，模拟接收器将接收的信号做解调后发送给模数转换器做模数转换。转换后的数字信号通过所述数字收发器传输至所述微控制器中。

所述ZigBee节点模块还包括节点天线；所述节点天线为外置SMA天线或内置PCB天线。

作为一种实施例，系统还包括短信息发送器；所述短信息发送器与所述服务器连接。

作为一种实施例，系统还包括报警器；所述报警器与所述服务器连接。所述报警器包括显示屏和/或语音提示器。显示屏上直观显示超出阈值的数据信息和地理位置，每个ZigBee节点模块的序列号都对应配置有其监测位置，因此只要传感数据中附加有ZigBee节点模块的序列号，服务器能对应获取警报位置。

作为一种可选实施例，以下对实际应用过程做详细说明：

一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统基于ZigBee和GPRS构架进行结构设计。包括与每个采集点一一对应的ZigBee节点模块、以及设置在采集点并且与所述ZigBee节点接口连接的传感器。系统还包括有ZigBee+GPRS网关(数据上传模块)，所述ZigBee节点模块无线数传传感器采集的信息至ZigBee+GPRS网关，ZigBee+GPRS网关通过GPRS通讯链路将数据传输至数据服务中心；

所述ZigBee+GPRS网关包括ZigBee接收子模块和GPRS通信模块，所述ZigBee接收子模块通过有线通路连接GPRS通信模块，所述ZigBee节点模块无线数传传感器采集的信息至ZigBee接收子模块上，ZigBee接收子模块通过有线通路直接将信息传给GPRS通信模块。在本实施例中，ZigBee模块传输距离是200米，无线频率2.4G，无线信道16个，串口速率1200-115200，本实施例中设置成9600，平均功耗为0.4W；GPRS模块工作频段850/900/1800/1900MHz，传输速率为下行最大：85.6Kbps，上行最大：42.8Kbps。工作电流最大300mA。

系统还包括用户管理客户端，用户管理客户端通过总线网络访问数据服务中心，查询、监控、比较数据服务中心内传感器发回的实时数据与预设警戒值的关系；

所述用户管理客户端通过GPRS无线通讯网络绑定连接用户手机，一旦用户管理客户端监控到实时数据超过警戒值，将通过GPRS无线通讯网络以短信形式通知相应的用户手机。

参照图2所示，该花粉浓度智能监测系统的信息传输处理流程步骤包括：

步骤1.初始化程序，配置ZigBee+GPRS网关与服务器之间的连接，并测试ZigBee网络和GPRS网络是否连接成功；在本实施例中，组网方式采用服务器通过ADSL拨号上网，但是每次连上Internet后数据中心获得的公网IP地址都不一样，所以在网关中无法直接设置目标IP来连接数据中心，这时本实施例使用动态域名解析系统(DDNS)解决这个问题，DDNS的原理是在数据中心上运行一个DDNS的客户端软件，它会定期的把该PC的公网IP号发送给DDNS服务器，在DDNS服务器上有一张经常被刷新的表单，该表单把数据中心的域名和它当前的动态IP对应上；

步骤2.软件复位；

步骤3.检测数据上传模块是否收到控制指令，若收到，则发送指令给指定的ZigBee节点模块及相应传感器，进行数据采集；若没有收到，转到步骤4；

步骤4.判断ZigBee接收子模块是否接收数据，若接收，转到步骤5；若不接收，回到步骤3；

步骤5.校验数据后通过有线连接发送到GPRS通信模块；

步骤6.初始化GPRS通信模块；

步骤7.GPRS通信模块进行参数设置；

步骤8.获取目标IP；

步骤9.向服务器发送IP数据包；

步骤10.等待服务器的确认；

步骤11.服务器通过短信息发送器将信息发送到指定手机。

进一步的，所述传感器发回的实时数据包括花粉浓度、位置、温度、湿度信息数据。

进一步的，所述ZigBee节点模块和数据上传模块上设有天线，所述天线包括外置SMA天线和/或内置PCB天线。

进一步的，所述数据服务中心通过ADSL拨号上网获取动态IP，并通过动态域名解析系统DDNS将获取动态IP与数据服务中心的域名对应上。

本实施例通过采样点每一个ZigBee节点模块上位置、温度、湿度和粉尘传感器来实时采集数据，采集到的数据通过ZigBee+GPRS网关存入服务器中。因此，通过用户管理客户端系统的查询功能，能查询实时数据以及某一特定时间段的数据。此外，当系统监控到实时数据超过警戒值时，会通过GPRS模块以短信形式通知相应的管理人员。这样，一是可以实时、准确的监控花粉浓度；二是可以实现无人监控，当因天气原因造成无蜜可采时，蜂农可以提前得知，不用奔波劳累。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (9)

1.一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统，其特征在于，包括粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器、ZigBee节点模块、数据上传模块、服务器、用户管理客户端；

所述粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器分别与所述ZigBee节点模块连接；所述ZigBee节点模块通过ZigBee网络连接所述数据上传模块；所述数据上传模块与所述服务器无线连接；所述用户管理客户端与所述服务器连接；

其中，养蜂场内每一植株对应配置有一组粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器和ZigBee节点模块。

2.根据权利要求1所述的一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统，其特征在于，还包括数据采集桩；所述数据采集桩与所述养蜂场内的植株一一对应捆绑设置，每个所述数据采集桩上设置所述粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器和ZigBee节点模块。

3.根据权利要求1所述的一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统，其特征在于，还包括数据采集网；所述数据采集网悬挂于所述养蜂场的植株上方，且每一植株在所述数据采集网上都设置有检测绳结，所述检测绳上安装所述粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器和ZigBee节点模块。

4.根据权利要求1所述的一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统，其特征在于，所述数据上传模块包括ZigBee接收子模块和GPRS通信模块；所述ZigBee接收子模块连接所述ZigBee节点模块，所述ZigBee接收子模块连接所述GPRS通信模块；所述GPRS通信模块连接所述服务器。

5.根据权利要求1所述的一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统，其特征在于，所述ZigBee节点模块包括微控制器、存储器、数字收发器、模数转换器、数模转换器、模拟接收器、模拟发射器、频率发生器、ZigBee信号转换器；

所述微控制器连接所述数字收发器的输入输出端以及所述粉尘传感器、温度传感器、湿度传感器、存储器；

所述数字收发器的输入端通过所述模数转换器连接所述模拟接收器，所述数字收发器的输出端通过所述数模转换器连接所述模拟发射器；

所述模拟接收器、模拟发射器都通过所述ZigBee信号转换器与所述数据上传模块连接；

所述频率发生器连接所述模拟接收器、模拟发射器、数字收发器。

6.根据权利要求5所述的一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统，其特征在于，所述ZigBee节点模块还包括节点天线；所述节点天线为外置SMA天线或内置PCB天线。

7.根据权利要求1所述的一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统，其特征在于，还包括短信息发送器；所述短信息发送器与所述服务器连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统，其特征在于，还包括报警器；所述报警器与所述服务器连接。

9.根据权利要求8所述的一种用于养蜂场的花粉浓度智能监测系统，其特征在于，所述报警器包括显示屏和/或语音提示器。