[发明专利]基于无线传感器网络的果园种植监测系统及其监测方法

说明书

技术领域

本发明属于农业环境监测系统领域，尤其是涉及一种基于无线传感器网络的果园种植监测系统及其监测方法。

背景技术

在全球信息化和数字化背景下，全球农业也由传统农业向现代农业方向转变，而实现农业信息与数字化则是现代农业的重要标志与核心技术。农业监测技术按照农田信息获取手段不同，可以分为基于3S技术和基于传感器的监测体系。无线传感器网络是一种新型的信息获取技术，由众多具有感知、处理和无线通信能力的微型化传感器节点相互通信、相互协作形成一个自组织网络，完成特定的应用任务。但是，传统田间所采用的传感器大多为通过有线方式连接的实时传感器，不仅价格高、安装布设不便，并且实际使用过程中，还存在使用操作不便、数据处理及传输能力差、可用性差、使用成本高等多种缺陷和不足，因而大大限制了传感器感知节点在农业监测领域的应用前景。

同时，果园种植培育过程中，农户需对主要病虫害的发生、肥水的吸收及利用、品质形成因子等方面进行准确、及时把握，因而需要同步进行大量的环境监测工作，这就需要一套完善、精确的无线传感器网络对园区的温度、湿度、降雨、光照、霜冻等气象参数和土壤、水分、品种、密度等果园立地条件参数变化进行有效监测，并根据监测结果相应对病虫害发生动态、肥水丰缺程度、果园通风透光状况等方面进行可靠预测，以提出各种条件下的相应技术措施，科学地指导果园管理，最终达到提高优势农业产业的综合效益，促进农民增收的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种设计合理、成本低、布网方便且使用操作简单、智能化程度的基于无线传感器网络的果园种植监测系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于无线传感器网络的果园种植监测系统，其特征在于：包括由布设在被监测果园内的多个无线传感器节点组成的多个无线传感器网络、将所述多个无线传感器节点所监测数据打包后进行上传的网关节点、与网关节点相接的通信服务器和与通信服务器相接的上位监控机，所述网关节点的数量为一个或多个；所述多个无线传感器节点包括分别布设在被监测果园内各株果树树冠上的多个对空气温度、空气湿度和光照强度进行监测的普通传感器节点和分别布设在所述各株果树树根处的土壤水分传感器节点；所述普通传感器节点与网关节点之间以及土壤水分传感器节点与网关节点之间均通过短距离无线通信模块进行双向通信，所述网关节点与通信服务器间通过GPRS网络进行双向通信且网关节点上设置有GPRS无线通信模块。

所述短距离无线通信模块为基于ZigBee协议的短距离无线通信模块。

还包括布设在所述被监测果园内的CO₂浓度传感器节点，所述CO₂浓度传感器节点与网关节点之间通过短距离无线通信模块进行双向通信。

所述普通传感器节点包括三个传感器模块、分别与所述三个传感器模块相接的处理器模块一、与处理器模块一相接的无线通讯模块一以及分别为三个传感器模块、处理器模块一和无线通讯模块一供电的电源模块一，所述电源模块一分别与所述三个传感器模块、处理器模块一和无线通讯模块一相接，所述三个传感器模块分别为空气温度传感器模块、空气湿度传感器模块、光照强度传感器模块且三者均接处理器模块一；所述无线通讯模块一为基于ZigBee协议的短距离无线通信模块。

所述土壤水分传感器节点包括土壤水分传感器模块、与土壤水分传感器模块相接的处理器模块二、与处理器模块二相接的无线通讯模块二以及分别为土壤水分传感器模块、处理器模块二和无线通讯模块二供电的电源模块二，所述电源模块二分别与土壤水分传感器模块、处理器模块二和无线通讯模块二相接；所述无线通讯模块二为基于ZigBee协议的短距离无线通信模块。

所述CO₂浓度传感器节点包括CO₂浓度传感器模块、与土壤水分传感器模块相接的处理器模块三、与处理器模块三相接的无线通讯模块三以及分别为CO₂浓度传感器模块、处理器模块三和无线通讯模块三供电的电源模块三，所述电源模块三分别与CO₂浓度传感器模块、处理器模块三和无线通讯模块三相接；所述无线通讯模块三为基于ZigBee协议的短距离无线通信模块。

所述网关节点包括处理器模块四、分别与处理器模块四相接的GPRS无线通信模块和短距离无线通信模块以及分别与GPRS无线通信模块、短距离无线通信模块和处理器模块四相接的电源模块四。