[发明专利]基于WSN的温室大棚环境数据采集/展示和预警系统

摘要

基于WSN的温室大棚环境数据采集/展示和预警系统，将WSN技术融入到温室大棚管理中，使用无线传感器代替人力完成对温室大棚内部多种类型环境数据的自动化采集。引入智能化预警机制，从而避免依靠人力长期值守。采用数据可视化方式统计温室大棚内部各位置实时环境信息，并获取温室大棚内部环境数据的变化趋势。开发中间件，支持数据请求、数据解析、数据持久化、实时预警和节点信息管理功能。本大棚监测系统集自动化环境信息采集、可视化数据展示和智能化实时预警一体，替代传统依靠人工管理温室大棚，支持用户远程获取温室大棚内部实时环境信息，从而帮助新农人有效进行大棚规模化管理并解决了传统温室大棚生产管理方式的不足。

主权项

1.本温室大棚环境监测系统，是一种对于温室大棚环境进行监测管理的技术，主要内容包括：传感子网平台选取全IP接入方式设计并实现WSN接入IPv6网络机制，同时传输层实现节点数据采集和收发、RPL组网和网关数据转发；应用层致力于为用户和温室传感子网之间的实时稳定交互提供保证，同时为远程用户了解温室大棚内部环境信息提供服务；在应用层分别设计了中间件程序和远程实时监测程序，实现了自动化采集、可视化展示和智能化预警的一体化，中间件需要被部署在与网关互联的主机上，该程序是远程实时监测程序与传感子网间通信的消息中间件，支持数据请求、数据解析、数据持久化、实时预警和节点信息管理功能，远程实时监测程序是应用层向用户提供的服务接口，该接口支持用户远程接入监测系统，并提供可视化的实时数据展示、历史数据查询和预警模块配置等功能，包括：⑴、基于WSN的传感子网平台设计与实现本系统采用先进的WSN技术和传感子网通信及开发技术包括IPv6技术、6LoWPAN技术、RPL路由协议和Contiki操作系统内核工作机制设计了传感子网平台；设计与实现组成传感子网平台的网关和节点，完成两者间RPL组网配置，在网关的设计与实现方面，首先比较WSN接入IPv6网络的多种方式，并选择全IP接入思想设计本文的WSN接入机制，然后将Contiki移植到相关平台，最后实现网关双向数据转发，即实现WSN接入；在节点的设计与实现方面，同样通过对节点进行Contiki移植，实现节点数据采集和数据收发；⑵、中间件的设计与实现中间件需要被部署在与网关互联的主机上，该程序是远程实时监测程序与传感子网间通信的消息中间件，支持数据请求、数据解析、数据持久化、实时预警和节点信息管理功能，中间件程序分为数据请求模块、数据解析模块、节点管理模块、以及环境预警模块，实现了自动化环境信息采集和智能化实时预警，请求模块负责定期向传感子网提出数据采集请求，支持动态修改数据请求频率；数据解析模块负责解析并持久化指定数据格式的反馈信息；节点管理模块负责节点地址的录入、更新和删除；环境预警模块负责根据数据临界值完成对数据的过滤，当数据突破临界值时，立即以邮件的方式通知温室大棚管理员或远程用户；⑶、远程实时监测系统的设计与实现远程实时监测程序是应用层向用户提供的服务接口，该接口支持用户远程接入监测系统，远程实时监测程序基于B/S结构，采用MVC开发模式，使用Java作为Web后端的主要实现，数据库选择MySQL，该程序包括实时数据可视化模块、历史数据查询模块和远程系统配置模块，实现了可视化数据展示，实时数据可视化模块负责将各个节点近期采集的数据以图表的方式展示出来；历史数据查询模块支持以日期和温室编号作为筛选条件，查询某温室指定日期的当日历史数据；远程系统配置模块负责整个系统的预警信息配置。