CN210199539U - 一种基于农业物联网的监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于农业物联网的监控系统，包括数据采集层、网络传输层以及应用层，所述的数据采集层包括含有用于检测农作物生长环境的指标的传感器组的定点监控设备以及移动巡检设备，所述的传感器组的信号引线与信号采集卡输入端口连接，所述的信号采集卡的通信串口连接无线发射模块，本实用新型在监控数据采集方面，采用了定点监控设备进行固定定点的农作物种植环境的数据采集，采用无人机技术对农作物区域的整体情况运用图像采集设备进行大面积的图像采集，使得采集数据源全面，便于针对农作物真实的种植环境对农作物的种植方案进行管理以及改善。

Description

一种基于农业物联网的监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于农业物联网的监控系统。

背景技术

中国是一个农业大国,960万平方公里的土地上种植了各种粮食作物。总体而言,近几年我国的粮食种植呈现出增产增收的良好局面。但是,在现代化种植技术的研究发展领域与发达国家有着较大的差距，由于我国土地形式多样复杂，特别是南部、西南部地区存在大量的山林、丘陵地貌，现代化农业生产的引入存在诸多问题，其中重要的是山林、丘陵的网络覆盖不密集，农业物联网技术引入较为困难，无法对采用现代化的农业生产进行管理指导，如果单纯为了农业的生产建设大型移动网络通信基站的成本投入显然太高，且后续的维护也较为困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的基于农业物联网的监控系统。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于农业物联网的监控系统，包括数据采集层、网络传输层以及应用层，所述的数据采集层包括含有用于检测农作物生长环境的指标的传感器组的定点监控设备以及移动巡检设备，所述的传感器组的信号引线与信号采集卡输入端口连接，所述的信号采集卡的通信串口连接无线发射模块，所述的定点监控设备定点排布设置在农作物种植区域内，所述的移动巡检设备包括无人机地面控制台、无人机、图像采集设备，所述的无人机与无人机控制台以及图像采集设备通信连接，所述的图像采集设备固定设置在无人机上，所述的无人机地面控制台连接设置有多台无人机，所述的网络传输层包括多组便携无线基站，多组便携无线基站呈依次通信连接分部设置在农作物种植区域，所述的定点监控设备、无人机地面控制台、无人机、图像采集设备均设置有无线通信模块，所述的定点监控设备、无人机地面控制台、无人机、图像采集设备的无线通信模块与便携无线基站通过统一的通信协议自组无线网络通信连接，所述的应用层包括监控上位机、本地数据服务器，所述的监控上位机与邻近的便携无线基站通信连接，所述的监控上位机与本地数据服务器通过串口链路连接。

进一步的：所述的定点监控设备包括单片机、传感器组、传感器信号采集卡、电源、无线通信模块，所述的电源、无线通信模块与单片机对应引脚接口连接，所述的传感器组通过传感器信号采集卡与单片机对应的引脚接口连接。

进一步的：所述的传感器组包括温湿度传感器、光照传感器、土壤酸碱度传感器以及红外传感器。

进一步的：所述的无线通信模块采用2.4G/5G双频通信芯片。

进一步的：所述的本地数据服务器通过GSM网络、3G或4G网络的一种或多种组合与互联网的云端服务器连接。

进一步的：所述的图像采集设备包括摄像机以及多光谱相机,所述的摄像机以及多光谱相机均通过与无人机适配的无人机云台固定在无人机上。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：

(1)本技术在监控数据采集方面，采用了定点监控设备进行固定定点的农作物种植环境的数据采集，采用无人机技术对农作物区域的整体情况运用图像采集设备进行大面积的图像采集，使得采集数据源全面，便于针对农作物真实的种植环境对农作物的种植方案进行管理以及改善；

(2)本技术采用种植区域内根据网络传输属性适应性设置便携无线基站，其对环境具有高度的适应性，性能稳定，采用便携无线基站与定点监控设备以及移动巡检设备的通信部件通过统一通信协议自组无线通信网络进行通信，其采用多跳通信形式，使得在便携无线基站偶发生故障时，不影响监控数据采集的设备进行工作以及数据的传输，保证数据传输的及时性，同时相对传统的传输网络的架构，其成本更低，便于根据农作物种植区域的改变随时对网络覆盖区域进行改动，适用于我国气候以及地貌特点对作物生产特性种植调整。

附图说明

图1是本实用新型实施例基于农业物联网的监控系统的结构示意图。

图2是本实用新型实施例定点监控设备的结构示意图。

附图编号：定点监控设备1，移动巡检设备2，无人机地面控制台3，便携无线基站4，监控上位机6，本地数据服务器7，云端服务器连接8。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

参见图1-图2，本实施例一种基于农业物联网的监控系统，包括数据采集层、网络传输层以及应用层，所述的数据采集层包括含有用于检测农作物生长环境的指标的传感器组的定点监控设备1以及移动巡检设备2，所述的传感器组的信号引线与信号采集卡输入端口连接，所述的信号采集卡的通信串口连接无线发射模块，所述的定点监控设备1定点排布设置在农作物种植区域内，所述的移动巡检设备2包括无人机地面控制台3、无人机、图像采集设备，所述的无人机与无人机控制台3以及图像采集设备通信连接，所述的图像采集设备固定设置在无人机上，所述的无人机地面控制台3连接设置有多台无人机，所述的网络传输层包括多组便携无线基站4，多组便携无线基站4呈依次通信连接分部设置在农作物种植区域，所述的定点监控设备、无人机地面控制台3、无人机、图像采集设备均设置有无线通信模块，所述的定点监控设备1、无人机地面控制台3、无人机、图像采集设备的无线通信模块与便携无线基站4通过统一的通信协议自组无线网络通信连接，所述的应用层包括监控上位机6、本地数据服务器7，所述的监控上位机6与邻近的便携无线基站4通信连接，所述的监控上位机6与本地数据服务器7通过串口链路连接，本实施例根据我国农业生产的特点，提供了一种适合我国山林、丘陵等复杂地地貌特点的物联网技术的引入，在监控数据采集方面，采用了定点监控设备1进行固定定点的农作物种植环境的数据采集，采用无人机技术对农作物区域的整体情况运用图像采集设备进行大面积的图像采集，在网络布局方面，采用可移动的便携无线基站4进行网络覆盖布局，具体的本实施例中所述的无线通信模块采用2.4G/5G双频通信芯片，本实施例中可采用型号为AS5203-BS具有多通道,多模块的无线基站，其具有两个以上的无线单元工作在2.4G频段主要作为无线覆盖，其中一个无线单元工作在5.8G频段，做为主干或者回程传输，使得本系统构成的自组传输网络具有无线信号覆盖面积更广、穿透能力更强。具有稳定性高、传输速率高、接收灵敏度高等特点，在便携无线基站4的设置方面，采用设置在固定设置在高杆上，防止恶意破坏，同时也提高型号的覆盖效果，本实施例中采用种植区域内根据网络传输属性适应性设置便携无线基站4，其对环境具有高度的适应性，性能稳定，例如图图1所示，A、B、C区域中部采用丘陵山地阻隔，信号覆盖无法连通，可在丘陵山地顶部设置一组或多组便携无线基站4，实现全区域的网络覆盖，保证数据的与本地指挥中心的数据连接，本实施例中指挥中心中的无人机地面控制台3、监控上位机6以及本地数据服务器7通过局域网通信连接，其中由于定点监控设备1以及移动巡检设备2需要根据作为实际情况进行移动，采用便携无线基站4与定点监控设备以及移动巡检设备2的通信部件通过统一通信协议自组无线通信网络进行通信，其采用多跳通信形式，使得即使便携无线基站4偶发生故障时，不影响监控数据采集的设备进行工作以及数据的传输，保证数据传输的及时性，同时相对传统的传输网络的架构，其成本更低，便于根据农作物种植区域的改变随时对网络覆盖区域进行改动，适用于我国气候以及地貌特点对作物生产特性种植调整。

具体的本实施例中所述的定点监控设备包括单片机、传感器组、传感器信号采集卡、电源、无线通信模块，所述的电源、无线通信模块与单片机对应引脚接口连接，所述的传感器组通过传感器信号采集卡与单片机对应的引脚接口连接，本实用新型具体涉及了监控设备的具体组成结构，所述的监控设备基于单片机优良的运算能力以及多端口的拓展性能，通过采集卡实现连接传感器组的信号采集，在本实施例中，所述的单片机可采用MSP430系列的单片机，基于其硬件特点，设置有拨码开关、蜂鸣器以及LED指示灯，便于其进行调试，同时MSP430系列单片机具有多种信号扩展接口，是一种混合信号控制器，具有高低功耗、性能稳定，工作时间长的特点，适用于对多组传感器信号的处理，满足对作物多种环境数据采集的功能。

具体的本实施例中所述的传感器组包括用于用于探测作物区域位置生长温湿度的温湿度传感器、用于探测作物区域位置光照数据的光照传感器、用于探测作物区域位置土壤数据的土壤酸碱度传感器以及用于探测作物区域位置生物虫害数据的红外传感器，由于采用传感器信号采集卡支持多种传感器信号的接入端口，因此可实现扩展更多类型的传感器，提高作物定点位置的生长环境数据的多样性监测，便于对根据作物的特性结合其实际的生长环境进行综合性管理。

具体的本实施例中所述的本地数据服务器7通过GSM网络、3G或4G网络的一种或多种组合与互联网的云端服务器连接8，使得远程可通过范围云端服务器及时掌握该区域的作物生产情况，实现远端的作物物联网的综合管理。

本实施例中所述的图像采集设备包括摄像机以及多光谱相机,所述的摄像机以及多光谱相机均通过与无人机适配的无人机云台固定在无人机上，其中摄像机用于采集作物区域整体的动态影像，采用多光谱相机可用于捕获作物区域的光谱带以及热图像，可用于测量作物的生长指标，例如用于测量叶片中叶绿素的含量，本实施例系统中可采用法国Hi-phen 生产的型号AIRPHEN的多光谱成像设备，其作为精确农业提供一种有效鉴别作物状态专业仪器，用于移动光谱生长指数测量，配有基于数学算法GAI估算法的6个波段相机系统。通过图像叠加，在不同测量通道内提供多角度图像，可计算宽范围VI值(植被指数)；NDVI归一化差值植被指数；PRI:光反射指数以及陆地叶绿素指数MTCI,MCARI2等，同时其内置有无线传输接口，便于适配加入本系统的覆盖网络中进行采集图像的无线传输。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型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，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于农业物联网的监控系统，其特征在于：包括数据采集层、网络传输层以及应用层，所述的数据采集层包括含有用于检测农作物生长环境的指标的传感器组的定点监控设备以及移动巡检设备，所述的传感器组的信号引线与信号采集卡输入端口连接，所述的信号采集卡的通信串口连接无线发射模块，所述的定点监控设备定点排布设置在农作物种植区域内，所述的移动巡检设备包括无人机地面控制台、无人机、图像采集设备，所述的无人机与无人机控制台以及图像采集设备通信连接，所述的图像采集设备固定设置在无人机上，所述的无人机地面控制台连接设置有多台无人机，所述的网络传输层包括多组便携无线基站，多组便携无线基站呈依次通信连接分部设置在农作物种植区域，所述的定点监控设备、无人机地面控制台、无人机、图像采集设备均设置有无线通信模块，所述的定点监控设备、无人机地面控制台、无人机、图像采集设备的无线通信模块与便携无线基站通过统一的通信协议自组无线网络通信连接，所述的应用层包括监控上位机、本地数据服务器，所述的监控上位机与邻近的便携无线基站通信连接，所述的监控上位机与本地数据服务器通过串口链路连接。

2.根据权利要求1所述的基于农业物联网的监控系统，其特征在于：所述的定点监控设备包括单片机、传感器组、传感器信号采集卡、无线通信模块，所述的无线通信模块与单片机对应引脚接口连接，所述的传感器组通过传感器信号采集卡与单片机对应的引脚接口连接。

3.根据权利要求2所述的基于农业物联网的监控系统，其特征在于：所述的传感器组包括温湿度传感器、光照传感器、土壤酸碱度传感器以及红外传感器。

4.根据权利要求2所述的基于农业物联网的监控系统，其特征在于：所述的无线通信模块采用2.4G/5G双频通信芯片。

5.根据权利要求4所述的基于农业物联网的监控系统，其特征在于：所述的本地数据服务器通过GSM网络、3G或4G网络的一种或多种组合与互联网的云端服务器连接。

6.根据权利要求1所述的基于农业物联网的监控系统，其特征在于：所述的图像采集设备包括摄像机以及多光谱相机,所述的摄像机以及多光谱相机均通过与无人机适配的无人机云台固定在无人机上。

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