[发明专利]基于LoRa技术的草莓园环境管理系统及控制方法

说明书

本发明提供了一种基于LoRa技术的草莓园环境管理系统及控制方法，该系统中终端节点分为数据采集节点和开关控制节点，数据采集节点用来采集温室环境的信息数据，并采用LoRa通信技术将数据由终端传感器传输到集中器节点，通过LoRa通信技术接收控制指令，开关控制节点通过LoRa通信技术接收来自集中器节点发来的信息，来控制洒水器开关与遮阳开关以达到改变温室环境的作用；集中器节点将接受到的数据信息远程传输到管理中心，以及控制终端节点的工作状态，集中器节点通过TCP/IP网络与管理中心连接；管理中心负责显示、记录草莓园环境数据信息，并根据信息情况调整草莓园的环境状态，保障草莓园环境为最适合草莓生长的环境。

技术领域

本发明涉及一种基于LoRa技术的草莓园环境管理系统，具体涉及智慧农业领域。

背景技术

近年来，随着物联网技术的发展，各种行业依托于物联网技术有了较大的变革。可以说，基于物联网的智能产品将在未来占据主导地位。而LoRa作为低功耗广域网(LPWAN)的一种长距离通信技术，近年来受到了越来越多的关注。LoRa的优势在于其技术方面的长距离通信能力。在高性能、远距离、低功耗的前提下，拥有支持大规模组网，测距和定位等方面突出的特点。这使得该方案(终端+集中器+管理中心)成为物联网大规模推广应用中的一种理想技术选择，将物联网用于农业也成了未来智慧农业领域发展的一种发展趋势。

二氧化碳和水是绿色植物进行光合作用的原料，作物干重的95％来自光合作用，所以物联网在农业应用中需要部署大量的传感器与控制器，像温度湿度传感器、二氧化碳浓度传感器和光照强度传感器等。低成本的微控制器和传感器是必需的，传感器测量出的大部分数据指标在短时间内不会发生明显的变化，并且数据量较小，对实时性的要求不高；控制器控制开关，以便于调整适宜草莓生长的环境；草莓园通常在比较广阔的野外，有线监控设施不便于现场布线、设备维护和长距离监测管理；目前实际管理中有少量采用新兴的无线传感器网络技术进行草莓园环境管理，如Zigbee技术和移动通信网络的结合方式。但由于Zigbee通信距离最大为2.5公里，覆盖范围有限，因此所需节点数量较多，导致成本增加。此外，当Zigbee组网时，其中充当路由的节点不能处于休眠状态，因此功耗无法进一步降低。因此，本发明首次提出了基于LoRa技术的草莓园环境管理系统，相比基于Zigbee技术的草莓园环境管理系统，本设计中所需的终端节点数更少，整体功耗更低，待机时间更长，可远程控制作物生长环境，可有效降低系统的整体构建成本，解决了草莓园监测管理设施不便于现场布线、设备维护麻烦和远距离管理的问题，具有开发成本低、维护方便、功耗低和远距离实时管理的特点。而且利用该技术可以快速搭建低功耗、低成本的无线传感器网络，为草莓园环境管理提供了强而有利的支持。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于LoRa技术的草莓园环境管理系统，旨在解决草莓园监测管理设施不便于现场布线、设备维护麻烦和远距离管理的问题，具有开发成本低、维护方便、功耗低和远距离实时管理的特点，便于集中管理和提高生产效率。

本发明一种基于LoRa技术的草莓园环境管理系统，包括终端节点、集中器节点和管理中心；

所述的终端节点包括数据采集节点和开关控制节点，数据采集节点用来采集温室环境的信息数据，并采用LoRa通信技术将数据由数据采集节传输到集中器节点，同时数据采集节通过LoRa通信技术接收控制指令，开关控制节点通过LoRa通信技术接收来自集中器节点发来的信息，来控制洒水器开关与遮阳开关以达到改变温室环境的作用；集中器节点将接收到的数据信息远程传输到管理中心，以及控制终端节点的工作状态，集中器节点通过TCP/IP网络或UDP网络与管理中心连接；管理中心负责显示、记录草莓园环境数据信息，并根据信息情况下发信息给集中器节点；集中器节点根据接收信息来调整终端节点的工作状态，从而调整草莓园的环境状态，保障草莓园环境为最适合草莓生长的环境。

作为优选，所述终端节点以单片机MSP430F149为核心。