[发明专利]用于大田作物生长信息监测的无线传感网网关装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及作物生长信息实时获取技术，尤其涉及基于物联网技术的大田作物生长信息远程监测，具体地说是一种用于大田作物生长信息监测的无线传感网络网关装置，属于精确农业领域。

背景技术

作物精确管理是精确农业的重要内容之一,对于发展优质、高产、高效、生态、安全的农业生产尤为重要。作物精确管理的实施过程包括作物生长信息的获取、信息的管理与决策和田间变量作业。其中，作物生长信息的获取是作物生产精确管理的依据。然而，目前精确农业实施的最大障碍，仍然是在农田信息高密度、高速度、高准确度、低成本获取技术的研究上。因此如何实时获取作物生长信息就成为作物精确管理实施过程中首先需要解决的一个关键问题。

新兴的无线传感器网络技术由于监测范围大、监测持久、数据传输可靠、部署难度小、成本低等特点，突破了传感器技术单点采样范围小、监测时间不连续（非在线）等缺点，也解决了有线网络采样方式布线繁琐、维护困难、成本高等弊端。农田一般远离监测中心，无线传感器网络采集到的作物信息必须通过网关设备远程发送至监测中心。但现有的无线传感器网络网关功能过于简单，对无线传感器节点唤醒、采集、传输、休眠等控制没有考虑到农田信息的本身特征，导致感知节点工作频繁、能耗高、传输效率低，不利于野外大田供电设施不足环境下应用；同时网关的互联网接入方式单一，不能满足不同基础设施的农田对数据远程传输的需求。因此，依据大田作物生长信息特征结合农田基础设施配置，开发一种适合于野外农田环境下作物生长信息远程监测的网关装置，是发展与推广农业物联网技术的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提供一种用于大田作物生长信息监测的无线传感网络网关装置及方法，满足不同农田环境下实施作物生长信息远程、高效传输的要求。

本发明为了解决上述问题采用以下技术方案：

一种用于大田作物生长信息监测的无线传感网网关装置，包括协调器模块、远程接入模块、管理控制模块和用于供电的电源模块；其中：

协调器模块，用于采用Zigbee技术建立并管理作物生长信息无线采集网络；

远程接入模块，用于管理远程接入，实现农田开放环境下作物生长信息收集与传输；

管理控制模块，用于当环境温度高于预设温度值时，降低环境温度。

作为本发明的一种用于大田作物生长信息监测的无线传感网网关装置进一步的优化方案，所述协调器模块包括第一微处理器、数据存储器、无线ZigBee模块和第一吸盘天线；所述远程接入模块包括第二微处理器、GPRS模块、以太网模块、第二吸盘天线；

其中：所述第一微处理器通过串行SPI接口分别连接无线ZigBee模块和数据存储器；所述第一吸盘天线与无线ZigBee模块相连；所述第一微处理器通过无线ZigBee模块收集部署在农田中的作物生长信息监测节点的数据，然后将收集的数据存放至数据存储器，并同时提交给第二微处理器；

所述第二微处理器通过UART接口与GPRS模块串接；所述GPRS模块连接第二吸盘天线；所述第二微处理器通过串行SPI接口与以太网模块连接；所述以太网模块连接RJ45接口；第二微处理器将第一微处理器提交的数据通过GPRS模块或以太网模块发送至远程服务器。

作为本发明的一种用于大田作物生长信息监测的无线传感网网关装置进一步的优化方案，所述作物生长信息监测节点为多光谱作物生长传感器。

作为本发明的一种用于大田作物生长信息监测的无线传感网网关装置进一步的优化方案，所述第一微处理器通过UART接口串接第二微处理器。 

作为本发明的一种用于大田作物生长信息监测的无线传感网网关装置进一步的优化方案，所述管理控制模块包括温度传感器、电流驱动模块、继电器、风扇；其中，所述温度传感器与第一微处理器、电流驱动模块、继电器线圈依次连接；所述继电器常开触点连接风扇开关；当农田环境温度超过第一微处理器预设温度值时，由第一微处理器输出相应信号，经电流驱动模块放大后驱动继电器，打开风扇开关，降低环境温度，保证网关可靠工作。

作为本发明的一种用于大田作物生长信息监测的无线传感网网关装置进一步的优化方案，所述无线ZigBee模块的通信频段为780MHz。

本发明还提出一种用于大田作物生长信息监测的无线传感网络网关传输方法，包括如下步骤：

（1）网关启动，进行远程接入方式判断，确定数据上传方式：若确认为GPRS连接，由网关配置GPRS参数；若确认为以太网连接，则由网关配置以太网参数；

（2）建立ZigBee网络、传输网络信标；