[发明专利]一种适用于智慧农业的气象数据无线监测系统及其工作方法

说明书

本发明涉及智慧农业物联网技术领域，公开了一种用于智慧农业的气象数据无线监测系统及其工作方法。通过本发明创造，一方面利用由气象站终端、基站和后台服务器构成的远程通信链路，可以实现农场区域附近各种气象记录数据的集中采集和远程上传目的，另一方面在气象站终端侧利用由微控制电路单元、功放供电控制电路单元和半双工收发功放电路及天线单元构成的节能控制通路，可以在休眠时对所述半双工收发功放电路及天线单元进行下电节能操作，从而可以周期性或间隙性地启动收发消息，实现终端电池节能以及延迟续航能力的目的，使整个所述气象数据无线监测系统及气象站终端更加适用于智慧农业场景中。

技术领域

本发明属于智慧农业物联网技术领域，具体涉及一种适用于智慧农业的气象数据无线监测系统及其工作方法。

背景技术

智慧农业是物联网技术在现代农业领域的高级应用，即运用传感器和软件进行远程监测，并通过移动平台或者电脑平台对农业生产进行控制，使传统农业更具有智慧。除了精准感知、控制与决策管理外，从广泛意义上讲，智慧农业还包括农业电子商务、食品溯源防伪、农业休闲旅游、农业信息服务等方面的内容。目前的智慧农业物联网技术主要包括有如下几个功能系统。

(1)监控功能系统:根据无线网络获取的植物生长环境信息，如监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数(其它参数也可以选配，如土壤中的PH值和电导率等等)。信息收集、负责接收无线传感汇聚节点发来的数据、存储、显示和数据管理，实现所有基地测试点信息的获取、管理、动态显示和分析处理，以直观的图表和曲线的方式显示给用户，并根据以上各类信息的反馈对农业园区进行自动灌溉、自动降温、自动卷模、自动进行液体肥料施肥和自动喷药等自动控制行为。

(2)监测功能系统:在农业园区内实现自动信息检测与控制，通过配备无线传感节点，太阳能供电系统、信息采集和信息路由设备配备无线传感传输系统，每个基点配置无线传感节点，每个无线传感节点可监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。以及根据种植作物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息。

(3)实时图像与视频监控功能系统:农业物联网的基本概念是实现农业上作物与环境、土壤及肥力间的物物相联的关系网络，通过多维信息与多层次处理实现农作物的最佳生长环境调理及施肥管理。但是作为管理农业生产的人员而言，仅仅数值化的物物相联并不能完全营造作物最佳生长条件。视频与图像监控为物与物之间的关联提供了更直观的表达方式。比如:哪块地缺水了，在物联网单层数据上看仅仅能看到水分数据偏低，应该灌溉到什么程度，而不能死搬硬套地仅仅根据这一个数据来做决策。因为农业生产环境的不均匀性决定了农业信息获取上的先天性弊端，而很难从单纯的技术手段上进行突破。视频监控的引用，直观地反映了农作物生产的实时状态，引入视频图像与图像处理，既可直观反映一些作物的生长长势，也可以侧面反映出作物生长的整体状态及营养水平，从而可以从整体上给农户提供更加科学的种植决策理论依据。

在上述几大功能系统中，都需要获取气象信息来指导农业生产，即需要根据在农场区域采集的气象数据，对未来一定时段内的气象情况做出较为精确的预测和预报，指导作业人员对实时生产做出计划及灾害预防，例如防涝、抗旱和抗风等作业。但是现有的大部分气象信息采集系统的采集数据都比较单一，而气象部门又只提供某个区域内(一般县域以上)的整体气象数据，难以直接适用于具体的农业生产活动中。同时用于完成各种气象数据采集和上传的气象站终端一般需野外离散布置(例如用于种植枸杞之类特色经济植物的山区或边远沙地等)，为了避免供电及通信走线的麻烦，通常采用电池供电并利用无线物联网络进行数据上传，同时远端监测后台一般靠近定居点布置(例如农场或城镇的办公楼)，距离农业现场可能达数十公里之远，因此必然存在气象站终端节能和气象数据集中采集以及远传的需求，有必要设计一款既能延长终端电池续航能力又能实现气象数据集中采集以及远传的新型气象数据无线监测系统。

发明内容