[发明专利]基于WebGIS空间数据库的设施农业温湿度监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及设施农业环境监测系统，具体涉及基于WebGIS空间数据库的设施农业温湿度监测系统。

背景技术

全球变暖，种植业首当其冲受到冲击，农业生产面临着更严重的气象灾害。

设施农业属利用人工建造的设施，使传统农业逐步摆脱自然的束缚，走向现代工厂化农业、环境安全型农业生产、无毒农业，其核心设施就是环境安全型温室、环境安全型畜禽舍、环境安全型菇房。

设施农业能在一定程度上摆脱气候对农业生产的不利影响，成为资源高利用型产业。温、湿度是影响农作物生长的最重要因素，对温、湿度信息的及时掌握与调控直接关系到作物的生产状况及产量。一种可实现对温、湿度信息实时监测的设施农业监测系统，成为目前重要的开发课题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以解决上述问题的设施农业温湿度监测系统。

本发明采用了一种基于WebGIS空间数据库的设施农业温湿度监测系统，包括全IP无线传感器网络、传输网络、空间数据库及WebGIS平台。

所述全IP无线传感器网络包含若干传感器节点，所述每个传感器节点支持IPv6协议并拥有全球唯一的IP地址，与所述互联网节点采用统一的IPv6协议进行点到点通信。

所述的传感器节点包括两部分：一部分是设置在待监测设施农业环境内的用于采集温、湿度信息的监测传感器节点；另一部分是设置在待监测设施农业环境内的用于对传感器节点进行空间定位的GPS模块。

所述监测传感器节点，包括温度、湿度传感器组、2.4G无线收发模块、中央处理器CPU、数据采集通道组成。

所述的温度、湿度传感器组用于采集温、湿度信息。温度、湿度传感器组采用的数字传感器，可与节点的信号采集板上预留的接口相连。

所述的数据采集通道J1-J8提供了多路4～20mA的模拟信号标准接口，多种数据信号接口(包括232接口，485接口，SPI接口，以及可定制的串行IO)。扩展接口是为了方便加接传感器时预留的电源扩展口。

所述的2.4G无线收发模块用于实现与网关之间的数据交换，与基站之间组成无线数据采集内网。

所述的2.4G无线收发模块，中央处理器CPU集成为JN5139。采用此模块作为接收模块应用，RS232③与基站相连接。

所述的传输网络包括网关与internet。

所述的网关用于全IP传感器网络与互联网的直接接入，完成IP协议栈的转化和IP数据包的路由转发。

位于Internet上的用户可通过所述的WEBGIS平台访问传感器节点，直接获取监测环境内的温、湿度数据，或者通过空间数据库查询温、湿度数据，同时还可以通过WebGIS平台对温、湿度数据进行查询、统计、决策分析等功能。

所述的空间数据库主要用于存储传感器节点的空间位置信息、IP地址和传感器节点采集的温、湿度数据，被设计为基于数据驱动的模式，以不同的数据层进行组织存储，包括温、湿度数据、基础地理数据与业务应用数据。

所述的WebGIS平台主要用于用户对温、湿度数据进行查询、统计分析、决策分析等操作。

本发明所述系统中，传感器节点初始化时，向网关发送分配IP的请求，网关根据九宫格算法分配给该节点IP地址，并将传感器节点的IP地址、空间位置信息传送给空间数据库进行注册。

所述九宫格算法，根据IPv6地址映射，以网关节点的网络地址为基础，按地理位置建立路由表。首先对WSN节点进行编址，并为其映射IPv6地址。建立WSN网络拓扑结构，基于九宫格，按顺时针方向计算每个节点的连接度，然后根据连接度计算通信能力，并查找空洞。由通信能力最大的节点记录所有节点的通信信息，查找路由表，进行逐格路由，转发数据包。

本发明所述系统中，互联网节点对设施农业环境中的温、湿度监测主要包括以下过程：

所述互联网节点通过所述的WebGIS平台向所述的空间数据库发送查询某设施环境范围内的温、湿度信息的请求。

所述的空间数据库将空间范围所对应的传感器节点IP地址通过WebGIS平台传送给互联网节点。

所述的互联网节点通过WebGIS平台选择一个监测环境节点并通过IP地址向对应的监测传感器节点发送查询温、湿度信息的指令；所述查询指令通过网关将指令转发到对应的监测传感器节点。

所述对应的监测传感器节点将采集的温、湿度信息返回给网关，由网关将温、湿度数据转发给互联网节点。

所述的传感器节点定时将温、湿度数据通过所述的网关节点传送给空间数据库备份。