[发明专利]一种基于LoRa的果园智能管理系统

说明书

本发明涉及一种农林业无线监控管理系统，尤其涉及一种基于LoRa的果园智能管理系统，该系统针对丘陵山区果园，属于农林业无线监控技术智能管理领域，功耗低，其包括终端节点、中继网关、网络服务器以及应用服务器。终端节点分为静态终端和动态终端，静态终端用于采集果园环境参数，动态终端用于采集林业装备的运行状态及执行下行控制指令；中继网关仅对数据做格式上的转换及中转；网络服务器对整个无线系统的数据进行解析、加密以及保存；客户服务器实现上行数据的直观展示以及下行指令的便捷操作。整套系统利用LoRa技术将有效提高无线管理的传输距离和网络容量，实现对果园环境的实时监测以及动态林业装备的精准控制。

技术领域

本发明涉及一种农林业无线监控管理系统，尤其涉及一种针对丘陵山区果园的低功耗远程无线监控管理系统。

背景技术

丘陵山区光照，水分，通风，排水等环境条件适宜，满足众多水果品种的种植生产需求，果园产出数量大质量高。特定的地形山势为果树的种植生产提供了得天独厚的环境条件，但也为果园管理和设备操作带来不便和挑战。

果园管理系统数据量小，功耗需求低，传输距离远，传输速率低等特点，已有的无线技术(4G，Zigbee等)存在通信距离短，网络路由复杂，抗干扰能力弱等问题，无法同时满足以上所有指标，无法满足果园管理广覆盖，多连接，远距离的功能需求，因而急需一种低功远距的无线技术来实现果园的智能化管理。LoRa(Long Range)作为低功耗广域网中的代表性无线技术，采用线性调频扩频技术(CSS)以及前向纠错机制(FEC)，保留频移键控调频机制(FSK)低功耗特性的同时实现了远距离稳定通信，可解决传统无线管理系统存在的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于LoRa技术的果园智能管理系统，可同时满足低功耗和远距离的系统需求。本发明还提出了应用上述系统实现对果园环境实时监测、终端位置实时跟踪、林业设备的精准控制的方法。

本发明所提供的技术方案是提出一种基于LoRa技术的果园智能管理系统，其包括：

终端节点、中继网关、网络服务器以及应用服务器；终端节点根据功能需求的不同分为静态终端和动态终端，用于采集果园光照以及土壤等环境参数、林业装备实时运行状态、终端位置信息以及执行下行控制指令；来自终端节点的上行数据通过中继网关进行数据格式转化后上传至网络服务器，应用服务器对网络服务器解析后数据进行人机交互处理并结合三维地图实现对果园所有资源的实时定位及标识；来自服务器的控制指令通过中继网关下发到终端节点，控制林业装备进行启停进退、采摘以及施药等相应动作。整套系统利用LoRa技术完成数据的双向远程传输，实现实时上行监测和精准下行控制的果园智能管理。

终端节点采用电池或移动电源为供电方式。

静态终端搭载可采集环境参数的各类传感器和定位装置，动态节点搭载可采集林业装备状态的传感器、控制执行器以及定位装置。

静态终端搭载可采集环境参数包括大气温湿度，二氧化碳浓度，光照强度，土壤温湿度等。

静态终端根据果园实际场景进行静态布局调整，动态终端跟随林业装备进行动态工作。

林业装备为低速运动的采收平台、单轨运输车或自动施药机。

动态终端对所控的林业设备进行运行状态以及位置信息的采集以及控制指令的执行。

中继网关可根据功能需求选择标准LoRaWAN协议或私有LoRa协议。

网络服务器可根据功能需求选择云服务器或本地服务器，完成对上下行数据的解析、加密以及保存等一系列处理。

应用服务器对终端节点上传的并经网络服务器处理后的传感器和定位数据进行直观的实时显示，并完成下行控制的便捷操作。

应用服务器结合三维地图对果园地况以及静动态终端进行定位与标识，实现对终端的实时动态监控。