[发明专利]一种基于传感器网络的农作物生长环境监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种基于传感器网络的农作物生长环境监测系统及方法。

背景技术

当今我国正在大力推进农业信息化建设，而农业的信息化就是指采用新的技术方法，以较低的成本，实现农业信息的采集、传输、处理和农业管理决策，通过这种方式对传统农业生产进行改造和升级，以达到科学农业管理、农业丰产丰收的目的。这对于现代农业信息化和农业的持续发展具有重要意义。

在实现具有信息化、现代化和产业化农业这一目标时，实现农业生产的信息化是其中关键的一步，即采用低成本的信息采集设备，以高效地实现农业信息采集，获得农业生产过程中关键的环境信息和知识。农业环境信息包括空气温湿度、土壤温湿度、土壤酸碱度、太阳光照度、空气中二氧化碳浓度等。这些信息为科学的农业管理提供原始、可靠的信息支持，而实际农业信息参数众多，在采集过程中要兼顾采集时同步性、实时性和分布特性，以及可能存在的噪声、异常值等问题，这些挑战给实现农业管理信息化带来了现实挑战。

在实现农业信息采集时，可以采用有线的通信方法和无线的通信方式。其中有线的通信方式在早期应用较多，然而存在着成本高、部署繁琐和维护性差等问题。而随着无线通信技术的发展，农业信息采集系统逐步采用无线通信的方式，然而有些无线通信技术本身的特点，导致了系统也存在一些问题。例如为了采集更多全面的数据，农业信息采集系统的各个位置的各类型传感器同时分别采集各个位置的数据，这些传感器数量多，因此能量消耗大、维持成本高，这些因素极大地限制了农业环境监测系统在生产实际中的推广及其应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述的现有基于传感器网络的农作物生长环境监测系统的各个位置的各类型传感器同时分别采集各个位置的数据，这些传感器数量多，因此能量消耗大、维持成本高，这些因素极大地限制了农业环境监测系统在生产实际中的推广及其应用的技术缺陷，提供了一种基于传感器网络的农作物生长环境监测系统及方法。

根据本发明的其中一方面，本发明为解决其技术问题，提供了一种基于传感器网络的农作物生长环境监测系统，包括数据采集装置、节点汇聚装置及远程处理装置；其中，

各数据采集装置均包括用于采集农作物生长环境的传感器、位置定位模块以及将位置定位模块采集的位置信息以及与各个位置信息对应的传感器采集的数据发送至节点汇聚装置的本地无线发射模块；

节点汇聚装置具有位置定位单元、运动装置、用于接收各个本地无线发射模块发送的数据的本地无线接收模块、用于采集农作物生长环境的且与数据采集装置的传感器采集数据类型不同的传感器、用于将各数据采集装置与节点汇聚装置所采集的数据发送至远程处理装置以及用于接收远程处理装置发送来的位置信息的远程通信模块以及用于根据所述位置定位单元所定位的位置信息控制所述运动装置使得节点汇聚装置运动至远程处理装置发送来的位置信息所对应的位置进行数据采集的数据处理模块；

所述远程处理装置具有用于对各数据采集装置的传感器采集的数据进行分析，在分析得到农作物生长环境处于异常状态时，控制所述远程处理装置将农作物生长环境处于异常状态的数据对应的位置信息传送至节点汇聚装置的处理器。

在本发明的农作物生长环境监测系统中，节点汇聚装置还具有进行图像采集的图像采集单元。

在本发明的农作物生长环境监测系统中，图像采集单元以及远程通信单元通过树莓派开发板实现。

在本发明的农作物生长环境监测系统中，数据采集装置所具有的传感器包括土壤温度湿度传感器、土壤酸碱度传感器及光照传感器。

在本发明的农作物生长环境监测系统中，节点汇聚装置所具有的传感器包括空气湿度温度传感器、二氧化碳浓度传感器。

在本发明的农作物生长环境监测系统中，本地无线发射模块为Zigbee通信模块，所述本地无线接收模块为ZigBee协调器。

在本发明的农作物生长环境监测系统中，数据处理模块为STM32主控模块。

在本发明的农作物生长环境监测系统中，远程通信模块为WiFi通信模块、3G通信模块、4G通信模块及5G通信模块中的任意一种。

在本发明的农作物生长环境监测系统中，远程处理装置为手机和/或电脑。

根据本发明的另一方面，本发明为解决其技术问题，还提供了一种基于传感器网络的农作物生长环境监测方法，包含如下步骤：

各数据采集装置的传感器采集对应位置的农作物生长环境，各数据采集装置的位置定位模块采集自身的位置信息；