[发明专利]一种农田土壤信息采集系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信网络技术领域，特别是涉及一种农田土壤信息采集系统和方法。

背景技术

精准农业是近年来国际上农业科学研究的热点领域之一。精准农业的含义就是按照田间每一操作单元的具体条件，精细准确地调整土壤和作物管理措施，最大限度地优化各项农业投入，以获取最高产量和最大经济效益，同时保护农业生态环境，保护土地等农业自然资源。精准农业是现有农业生产措施与新近发展的高新技术的有机结合。目前精准农业主要从两个方面进行，一是基于传感器技术的精准农业；二是基于地理信息系统(GIS)、全球卫星定位系统(GPS)、遥感技术(RS)和计算机自动控制系统的精准农业，也就是所谓的基于“3S”的精准农业。目前，基于管理对象的不同，采用的技术基础各异。但无论其基于的技术如何，实现对农田土壤信息的准确获取，是实时精准农业的关键。

精准农业的本质是根据收集到的土壤作物空间变异信息，在生产中针对地块的具体情况确定出相应的农业措施。由于田间气候、种植作物的影响，土壤特征实时都在变化。准确了解土壤特征的变化，不但有利于我们有针对性地浇灌，施肥，而且对防止土质变坏、农业科研建模等都有很大的推动作用。

当前，农田土壤信息获取的主要方式有：手持设备的人工获取方式、基于GPRS监测方式。利用手持设备人工打点，来获取农田土壤信息是最原始的方式，该方式不但需要耗费大量的人力而且不具有实时性，且数据的获取量有限，显然已不能满足当前对农田土壤信息的需求。GPRS作为一种先进的无线移动通信技术，具有数据传输快、永远在线和信号覆盖广等特点。基于GPRS的土壤监测技术是通过将土壤传感器和GPRS通信模块直接相连，利用移动通信运行商的GPRS网络，将农田土壤数据发送到指定数据服务器。该方式的优点在于节点布置灵活，地域局限性较小。但是，GPRS通信设备电源消耗和体积都很大，这样一方面不可能实现高密度大范围的采样，另一方面，对农田原有生态环境也会造成较大的人为影响。

基于WSN(Wireless Sensor Network，无线传感器网络)的监测网络，采用大量微型的无线传感器节点作为土壤感知终端，节点通过相互协作的方式完成农田土壤数据采集。节点采用干电池供电，体积微小，功耗极低，且具有较好的智能处理能力，一次布设后，几乎不需要维护，非常适合应用于农田土壤信息采集。

发明内容

本发明实施例要解决的问题是提供一种农田土壤信息采集系统和方法，实现对土壤的高密度、多参量，大信息量信息获取。使该系统田间采集设备具有微小的体积，超低的功耗和持续稳定的工作能力；使系统对不同的土壤、作物、采样形式等具有一定的通用性；系统能将田间土壤信息数据可靠稳定地传送到远端数据管理服务器，具有较好的服务质量和稳定性。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案提供一种农田土壤信息采集系统，所述系统包括：田间传感节点，通过土壤参数传感器感知土壤信息，并经其他田间传感节点和/或路由节点将所述土壤信息传送到WSN-GPRS网关；路由节点，用于转发所述田间传感节点发送的土壤信息；田间WSN-GPRS网关，用于对所述土壤信息数据过滤、压缩、整理，并将所述数据发送给数据管理服务器；数据管理服务器，用于接收、存储和分析所述田间WSN-GPRS网关发送的数据，并与WEB访问终端和/或移动接入终端进行通信。

其中，所述田间传感节点包括：土壤参数传感器，用于采集土壤参数信息，所述土壤参数信息包括温度、水分、电导率、表面空气温湿度和光照强度中的一种或几种；射频通信单元，用于将采集的土壤参数信息以无线的形式发送出去。

其中，所述田间传感节点还包括：形式控制单元，用于控制所述田间传感节点的采样形式、通信形式和睡眠形式，所述采样形式包括固定周期采样、查询采样和传感器数据触发采样，所述通信形式包括采用flooding路由和采用指定路径路由，所述睡眠形式包括无睡眠、周期性睡眠和传感器数据唤醒睡眠。

其中，所述田间WSN-GPRS网关包括：射频通信单元，用于接收所述田间传感节点发送的土壤信息；数据处理单元，用于对所述射频通信单元接收到的土壤信息进行过滤、压缩、整理；GPRS网络通信单元，用于将所述数据处理单元处理后的数据通过GPRS链路发送给所述数据管理服务器。

其中，所述系统还包括：GPS定位设备，用于采集所述田间传感节点的经纬度坐标，并将所述坐标数据发送到所述数据管理服务器。