[发明专利]一种用于智慧农业的环境数据无线监测系统及其工作方法

权利要求书

1.一种用于智慧农业的环境数据无线监测系统，其特征在于：包括后台服务器、基站和若干用于布置在种植园圃内的传感器终端，其中，所述后台服务器可无线通信连接所述基站，所述基站可无线通信连接所述传感器终端，所述基站用于盘点获取来自所述传感器终端的终端唯一标识信息和环境记录数据，并将所述终端唯一标识信息和所述环境记录数据绑定上传至所述后台服务器；

所述传感器终端包括微控制电路单元、无线收发电路单元、半双工收发功放电路及天线单元、功放供电控制电路单元和若干环境传感器，其中，所述环境传感器包括土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤酸碱度传感器、光强传感器、空气温湿度传感器、二氧化碳传感器和PM2.5传感器中的任意一种或它们的任意组合；

所述微控制电路单元、所述无线收发电路单元和所述半双工收发功放电路及天线单元依次通信连接，所述微控制电路单元的功放使能输出端(PAEN)电连接所述功放供电控制电路单元的受控端，所述功放供电控制电路单元的供电输出端(VPA)电连接所述半双工收发功放电路及天线单元的供电接入端，所述环境传感器的输出端(IOT1～2)电连接所述微控制电路单元的第一输入端。

2.如权利要求1所述的一种用于智慧农业的环境数据无线监测系统，其特征在于：还包括有用于布置在种植现场的显示终端，其中，所述显示终端自带有太阳能电池板且可无线通信连接所述基站。

3.如权利要求1所述的一种用于智慧农业的环境数据无线监测系统，其特征在于：还包括有集中管理器和中继器，其中，所述集中管理器和所述中继器分别为半双工收发无线设备；

所述后台服务器可通过由所述集中管理器和若干所述中继器构成的无线通信链路通信连接所述基站。

4.一种如权利要求1～3任意一项所述用于智慧农业的环境数据无线监测系统的工作方法，其特征在于：

(1)传感器终端包括有休眠模式和觉醒模式；

所述休眠模式包括步骤如下：

S101.在确定进入休眠模式后，微控制电路单元和无线收发电路单元进入节能工作状态，同时由微控制电路单元控制在功放使能输出端(PAEN)输出第一电平信号，使所述功放供电控制电路单元的供电输出端(VPA)输出低电平电压，所述半双工收发功放电路及天线单元下电停工；

所述觉醒模式包括步骤如下：

S201.在确定进入觉醒模式后，微控制电路单元和无线收发电路单元进入正常工作状态，同时由微控制电路单元读取并存储来自环境传感器的环境记录数据，由微控制电路单元控制在功放使能输出端(PAEN)输出第二电平信号，使所述功放供电控制电路单元的供电输出端(VPA)输出高电平电压，所述半双工收发功放电路及天线单元上电工作，其中，所述环境记录数据包括土壤温度数据、土壤湿度数据、土壤酸碱度数据、光强数据、空气温湿度数据、二氧化碳含量数据和PM2.5含量数据中的任意一种或它们的任意组合；

S202.由微控制电路单元通过无线收发电路单元控制所述半双工收发功放电路及天线单元进入单工接收状态：若在唤醒信道上按期收到来自基站的终端唤醒消息，则依次执行步骤S203～S205，否则确定进入休眠模式；

S203.将本地存储的终端唯一标识信息和环境记录数据打包到数据上传消息中；

S204.由微控制电路单元通过无线收发电路单元控制所述半双工收发功放电路及天线单元进入单工发射状态：在数据信道上通过信道竞争机制向基站发送所述数据上传消息；

S205.由微控制电路单元通过无线收发电路单元控制所述半双工收发功放电路及天线单元进入单工接收状态：若在确认信道上未按期收到与所述数据上传消息对应的数据上传确认消息，则判定发送失败，然后返回步骤S204重新发送所述数据上传消息，直到所述数据上传消息的重发次数达到最大重传次数,最后确定进入休眠模式，否则判定发送成功，直接确定进入休眠模式；

(2)基站在无线接收到来自后台服务器的终端盘点启动消息后，进入终端盘点模式：在唤醒信道上无线发送所述终端唤醒消息，并通过侦听数据信道接收来自传感器终端的数据上传消息，以及在确认信道上向传感器终端反馈与数据上传消息对应的数据上传确认消息，最后将数据上传消息中的终端唯一标识信息和环境记录数据绑定上传至后台服务器；

(3)后台服务器在无线接收并绑定存储终端唯一标识信息和环境记录数据后，根据环境记录数据确定与终端唯一标识信息对应的种植园圃的当前环境状况。