[发明专利]基于草坪灯的草坪环境参数数据采集系统

说明书

技术领域

本发明属于无线传感器网络技术领域，尤其是涉及一种基于草坪灯的草坪环境参数数据采集系统。

背景技术

在全球信息化和数字化背景下，全球农业也由传统农业向现代农业方向转变，而实现农业信息与数字化则是现代农业的重要标志与核心技术。农业监测技术按照农田信息获取手段不同，可以分为基于3S技术和基于传感器的监测体系。无线传感器网络是一种新型的信息获取技术，由众多具有感知、处理和无线通信能力的微型化传感器节点相互通信、相互协作形成一个自组织网络，完成特定的应用任务。但是，传统田间所采用的传感器大多为通过有线方式连接的实时传感器，不仅价格高、安装布设不便，并且实际使用过程中，还存在使用操作不便、数据处理及传输能力差、可用性差、使用成本高等多种缺陷和不足，因而大大限制了传感器感知节点在农业监测领域的应用前景。

同时，草坪培育过程中，技术人员需对主要病虫害的发生、肥水的吸收及利用、品质形成因子等方面进行准确、及时把握，因而需要同步进行大量的环境监测工作，这就需要一套完善、精确的无线传感器网络对草坪的温度、湿度、降雨、光照、霜冻等气象参数和土壤、水分、品种、密度等草坪立地条件参数变化进行有效监测，并根据监测结果相应对病虫害发生动态、肥水丰缺程度、通风透光状况等方面进行可靠预测，以提出各种条件下的相应技术措施，科学地指导草坪培植管理工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于草坪灯的草坪环境参数数据采集系统，其设计合理、成本低、操作简便、供电方便且监测效果好，数据采集速度快、准确且全面，能达到对整个草坪进行完整、有效监测的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于草坪灯的草坪环境参数数据采集系统，其特征在于：包括由布设在被监测草坪内的多个无线传感器节点组成的多个无线传感器网络、将所述多个无线传感器节点所监测数据打包后进行上传的网关节点、与网关节点相接的通信服务器和与通信服务器相接的上位监控机，所述网关节点的数量为一个或多个，所述多个无线传感器网络分区域对应布设在被监测草坪内的多个供电区域内且每个供电区域内均对应布设有一个草坪灯；所述多个无线传感器节点包括多个对空气温度和空气湿度进行监测的空气温湿度传感器节点和多个土壤水分传感器节点；所述空气温湿度传感器节点与网关节点之间以及土壤水分传感器节点与网关节点之间均通过短距离无线通信模块进行双向通信，所述网关节点与通信服务器间以无线通信方式进行双向通信；每个供电区域内无线传感器网络中的多个无线传感器节点均通过本供电区域内草坪灯的供电回路进行供电，且每个供电区域内无线传感器网络中的多个无线传感器节点均与本供电区域内草坪灯的供电回路相接。

所述空气温湿度传感器节点包括两个传感器模块、分别与所述两个传感器模块相接的处理器模块一和与处理器模块一相接的无线通讯模块一以及分别与两个传感器模块、处理器模块一和无线通讯模块一相接的电源管理模块一，所述电源模块一与本传感器节点所处供电区域内草坪灯的供电回路相接；所述两个传感器模块分别为空气温度传感器模块和空气湿度传感器模块且二者均接处理器模块一。

所述土壤水分传感器节点包括土壤水分传感器模块、与土壤水分传感器模块相接的处理器模块二、与处理器模块二相接的无线通讯模块二以及分别与土壤水分传感器模块、处理器模块二和无线通讯模块二相接的电源管理模块二，所述电源管理模块二与本传感器节点所处供电区域内草坪灯的供电回路相接。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、设计合理、成本低、布网方便且使用操作简单、智能化程度高。

2、采用模块化设计且采用低功耗芯片，因而传感器节点的生存期较长。并且，传感器节点采用太阳能充电电池进行供电，则能进一步保障传感器节点的生存期。

3、自组网能力强，可实时同步对被监测草坪内各区域的相关环境参数进行监测。

4、无线传感器节点和网关节点之间采用短距离无线通信模块进行数据传输，因而多个传感器节点相互之间以及传感器节点与网关节点间监测信息的交互性强，同时可自定制采样周期，并且制作成本低，数据传输速度快。

5、可扩展性强，布网位置信息显示直观。

6、监测效果好、智能化程度高，能为管理人员农户提供大量有用监测数据的同时，并附带有预警作用，且且结合专家系统为管理人员提供相对应的有效指导方案。比如说，专家系统根据主要病虫害发生规律的数学模型，对监测温度、湿度数据进行时空分析，预测病虫害发生概率和发生区域，通过预警机制，以手机短信方式通知相关管理人员及时给指定区域进行喷洒农药、通风灌水等。