[发明专利]一种基于无线传感器网络的农情信息实时监测平台

说明书

技术领域

本发明属于农情信息监测领域，特别涉及一种基于无线传感器网络的农情信息实时监测平台。

背景技术

目前，农户获得农情信息的方法主要有两种，一种是传统的田间观察，即农户亲自到农田里根据其经验做出判断，因为这种方法与农户本身的经验有关，且监测范围有限，所以准确性很低；另一种方法是从实施远程监控的监测人员或研究人员中获取农情信息，这种方法准确度较第一种方法比较客观准确，但是监测人员得到信息然后再发送给农户，这之间会存在信息反馈延迟的问题，如果农田出现旱情或虫灾，在农户得到信息时已经遭到了较大损失，所以不能满足应用的要求。

无线传感器网络是一种新型的信息获取技术，由散布在工作区域中大量的传感器节点组成，这些传感器节点具有无线通信、传感和数据处理能力，且体积小、成本低，每个节点可能具有不同的感知形态，例如声纳、震动波、红外线等，节点却可以完成对目标信息的采集、传输、决策制定与实施，实现区域监控、目标跟踪、定位和预测等任务。每一个节点都具有存储、处理、传输数据的能力。通过无线网络，传感器节点之间可以相互交换信息以及实时显示，也可以把信息传送到远程计算机。

因此，将无线传感器网络技术应用于农情信息检测，设计出一种既能实时实地完整监测和反馈农情信息、又能远程监控的农情信息实时监测平台具有极高的理论和实际意义。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于无线传感器网络的农情信息实时监测平台，该平台能够克服现有农田环境监测系统和方法存在的监测困难、监测范围有限、监测信息反馈延迟等问题，具有实时、高效、监测范围广且准确的优点。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种基于无线传感器网络的农情信息实时监测平台，包括部署在被测农田内的若干个农情信息监测分系统、网关、远程数据库服务器和客户端，每个农情信息监测分系统包括一个农情信息监测仪和一个虫害监测仪；所述每个农情信息监测仪和虫害监测仪均包括数据处理模块、无线通信模块、电源模块、液晶显示模块和若干个传感器，传感器采集的信号通过数据处理模块进行A/D转换及数据整合后在液晶显示模块上显示；同时，数据处理模块将采集信息编码为数据包后通过无线通信模块无线传输到网关，网关通过其上设有的GPRS无线通信模块将数据传送到远程数据库服务器，最后远程数据库服务器通过网络将数据包传送到客户端，客户端通过对数据包的解码，获取到监测的各项数据信号；所述每个农情信息监测分系统中的农情信息监测仪和虫害监测仪分别通过无线通信模块与网关进行双向信号通信和传输，从而实现无线自组网。

所述农情信息监测仪和虫害监测仪中的数据处理模块、无线通信模块和液晶显示模块，以及选用的传感器均由电源模块进行统一供电，所述电源模块包括太阳能电池板和锂电池，在有阳光时，通过太阳能电池板对各模块进行供电，同时太阳能电池板对锂电池进行充电，在没有阳光时，由锂电池对各模块进行供电。

作为优选方案，所述每个农情信息监测仪中包括以下传感器：部署在农田土壤中不同深度的对土壤含水量、土壤电导率、土壤温度进行监测的传感器；部署在农田中心区域的对空气温度、空气湿度、光照强度、风向、风速和降雨量进行监测的传感器。

所述每个虫害监测仪包括以下传感器：基于光电反射电路构成的虫害计数传感器。现在传统农田都没法准确监测农田内虫害发生情况(虫害种类、数量等)，然而通过虫害监测仪可以精确得到农田内虫害发生情况，实现害虫发生情况的统计，为农田的管理和防治害虫提供信息保证。

更进一步的，所述对空气温度、湿度进行监测的传感器都配有防辐射罩。采用防辐射罩可有效防止室外辐射对空气温湿度传感器的工作影响，也可用于对传感器的保护。

为更好的实现本发明，所述的无线通信模块采用基于ZigBee协议的短距离无线通信模块。这种模块具有低复杂度、自组织、低功耗、低成本的优点。

本发明的工作原理如下：农情信息监测仪包含有检测土壤中的含水量、电导率、温度和空气温度、湿度、光照、风向风速和降雨量等信息的各类传感器，虫害监测仪包含有监测虫害发生数目的传感器；监测仪定时检测土壤中的含水量、电导率、温度和空气温度、湿度、光照、风向风速、降雨量和虫害发生数目，监测所获得的信息实时显示在液晶显示屏上，并依次通过上述无线通信模块发送至网关；网关将获取的信息进行打包，通过GPRS网络发送给远程数据库服务器；农户可以根据实时液晶显示的信息获知农田土壤、大气环境和虫害发生情况的信息，而客户端计算机或研究人员则可以通过远程控制端获取数据并进行分析计算，从而更准确地获知农田的农情信息。