[发明专利]基于LoRa技术的牲畜定位和森林草原防火监控系统

说明书

本发明公开了一种基于LoRa技术的牲畜定位和森林草原防火监控系统，属于信息技术领域。所述系统由定位结点、监控结点、接收机、接入网关、云数据系统与移动终端组成，定位结点与监控结点均通过LoRa链路向接收机发送数据；接入网关定期查询各接入机状态，隔离出现故障的接收机并上报其状态信息，同时启用备份接收机并将其接入系统，并将记录上传至云数据系统。移动终端根据用户请求，从云数据系统获取相应数据，通过屏幕显示。本发明具有建设、运行、维护成本低，鲁棒性高，人机交互体验好的优点。

技术领域

本发明属于信息技术领域，涉及一种生产信息管理系统，具体是基于LoRa技术的牲畜定位和森林草原防火监控系统。

背景技术

在传统的畜牧业生产管理系统中，常常采用在牲畜上打耳标或放置项圈、通过全球定位系统(GPS)进行定位、采用蜂窝移动网络传输数据的方式避免牧群走散并实现轮值放牧。这样做一方面装置耗电量较大，需要经常更换耳标或项圈电池，维护工作较繁杂；另一方面，单个标签(耳标或项圈)成本较高，不利于大量配置：导致自动化与智能化程度较低，还有很大的改进空间。

在林业生产中，火情监控与预警意义重大，现有技术常通过人力巡视或定点视频监控实现。但是草场或林场往往面积广阔，人力巡视周期长，反应速度慢，很难达到快速预警火情的要求。而由摄像机与配套数据传输系统组成的定点视频监控系统，受视频识别技术的特点限制，对早期预警大范围的火情存在一定困难，且供电要求较高，一般需要配备相应的供电系统或光伏发电装置，导致大范围、大批量地配置成本较高、难度较大。

物联网技术近年来发展迅速，其通过大量低成本数据接入接点实现互联网内接收并处理数据，有效地提高了生产生活效率。在众多物联网接入技术中，低功耗广域网功耗低、经济性好、适用于长距离通信，其中又以美国Semtech公司研发的LoRa技术最为突出。LoRa技术主要运行在433MHz、868MHz、915MHz等全球免费频段，功耗低、经济性好、支持结点数量多，并可通过扩频实现超远距离的无线传输。除此之外，根据某一LoRa标签发出信号到达多个接收机的时间差，可解算出标签所在位置，实现定位功能。这一方案简单可靠，且无需额外的硬件设施。

LoRa技术因其具备上述特点，可同时实现牲畜定位功能、满足火情监控预警的数据传输需求。

发明内容

本发明针对上述问题，基于LoRa技术提出了一种兼具牲畜定位与森林草原防火监控功能的生产信息管理系统；具体是基于LoRa技术的牲畜定位和森林草原防火监控系统。

所述的牲畜定位与森林草原防火监控系统，包括若干定位结点、若干监控结点、若干接收机、若干接入网关、一个云数据系统和若干移动终端。

每个定位结点置于一个牲畜上并随之移动，通过LoRa链路将各自采集的数据分别发送至通信范围内的接收机；

若干监控结点根据草场或林场的地理结构，按拓扑上均匀分布，分别固定在草场或林场上，通过自带的光照传感器、烟雾传感器、温度传感器或红外传感器采集附近区域内植被的状态信息，并按固定间隔通过LoRa链路将各自的监控数据发送至接收机。

每个接收机接收信号范围内所有定位结点和监控结点发送的数据并发送至接入网关，并接受接入网关的定期状态查询与信令控制：针对无应答或上行数据异常的接收机，则发出信令隔离故障接收机，并将其状态信息上传至云数据系统，同时启用备份接收机，并将其接入整个系统。

并且，接入网关通过定位结点发送的数据到达不同接收机的时间差，解算该定位结点所在位置；同监控结点的监控数据一起通过云数据系统上传至移动终端，各移动终端输出定位结点状态、监控结点状态、牲畜位置和火情预警等显示给最终用户。

所述的基于LoRa技术的牲畜定位和森林草原防火监控系统的工作过程如下：

步骤一、各定位结点通过LoRa链路广播信号，同时各监控结点通过LoRa链路将通过传感器采集的数据发送至接收机。