[发明专利]一种基于窄带物联网的土壤六要素的采集装置及方法

摘要

本发明提供一种基于窄带物联网的土壤六要素的采集装置，包括若干NB‑IoT终端设备、电信NB‑IoT基站、IoT核心网、IoT联接管理平台、应用服务器和土壤质量监测平台。本发明装置和方法实现对土壤中六要素含量进行自动监测、上报，提高了监测的效率，同时大大减少了工作人员的野外人工监测带来的不必要的人力物力和时间的消耗；对农业发展而言可以使用户时刻把握土壤状态，减少不必要的经费损失，改善农作物的生长环境，提高农作物的产量；对生态环境保护而言，可以及时有效地改善土壤的质量，保全水质，把握绿化植物的生长状况，减少不必要的绿化损失，同时也可以用于检测土壤中氮素、磷矿石、钾矿石含量，保证有用资源的运用。 1

主权项

1.一种基于窄带物联网的土壤六要素的采集装置，其特征在于：所述采集装置包括有若干NB‑IoT终端设备、电信NB‑IoT基站、IoT核心网、IoT联接管理平台、应用服务器和土壤质量监测平台；

所述若干NB‑IoT终端设备分别按需布置在农田中，并在所述应用服务器上进行注册，且分别包括有数据整合模块、土壤六要素传感器及NB‑IoT终端；所述数据整合模块的上端连接NB‑IoT终端，下端通过串口连接有土壤六要素传感器，所述土壤六要素传感器用于感测土壤六要素数据，所述数据整合模块用于给所述六要素传感器供电，并获取土壤六要素数据，再把六要素数据整合后封装成数据包发送至所述NB‑IoT终端；

所述NB‑IoT终端设备的NB‑IoT终端通过空口连接到所述电信NB‑IoT基站，并通过随机接入过程与电信NB‑IoT基站建立初始化连接，且被电信NB‑IoT基站分配好网络数据传输资源信息；所述NB‑IoT终端设备的NB‑IoT终端在主动或收到电信NB‑IoT基站寻呼后与电信NB‑IoT基站之间建立RRC连接后把六要素数据包上报至所述电信NB‑IoT基站；所述电信NB‑IoT基站将接收到的数据包通过所述IoT核心网传送至所述IoT连接管理平台，所述IoT连接管理平台用于根据接收的不同类型数据将数据转发至相应的业务应用服务器进行处理，所述应用服务器用于收到数据后进行相应的整理，筛选出所有NB‑IoT终端采集到的土壤六要素数据包，将其保存进数据库，同时转发给土壤质量监测平台；

所述土壤质量监测平台的PC端对土壤六要素数据包进行分析处理，制作成土壤六要素数据表，找出其中的超限因素和NB‑IoT终端设备的位置，触发报警通知用户，同时将报警信息发送给土壤质量监测平台的手机端通知用户，该报警信息包括有NB‑IoT终端设备的安装位置、安装的经纬度、安装点种植的植物类型、超限的因素、植物最佳的生长因素范围及超出范围的差值。

2.如权利要求1所述的一种基于窄带物联网的土壤六要素的采集装置，其特征在于：所述土壤六要素传感器包括光照传感器、墒情传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、肥力传感器、湿度传感器和PH值传感器，所述肥力传感器、墒情传感器和PH值传感器为一体安装在土壤之下，分别用于测试土壤的实际肥力、土壤的实际墒情和土壤的实际PH值；所述湿度传感器、所述光照传感器安装在空气中，用于测量空气中的实际湿度和光照；所述第一温度传感器安装在土壤中用于获取土壤中的实际温度，所述第二温度传感器安装在空气中用于获取空气的实际温度。

3.如权利要求2所述的一种基于窄带物联网的土壤六要素的采集装置，其特征在于：所述PC端包括有中央处理器、数据分析处理单元、数据存储器、数据表建立单元、数据比较单元、报警单元及反馈单元；所述数据分析单元、数据存储器、数据表建立单元、数据比较单元、报警单元及反馈单元分别与所述中央处理器连接；所述数据分析处理单元用于对来自NB‑IoT终端设备的土壤六要素数据进行分析处理，所述数据表建立单元用于建立六要素数据表，所述数据存储器用于存储植物对应的最佳生长的土壤六要素的范围，将该最佳生长范围作为生长预设范围，所述数据比较单元用于将采集到的土壤六要素数据与生长预设范围比较，并在采集到的土壤六要素数据超出生长预设范围时所述报警单元发出报警信息；所述反馈单元用于对用户提出土壤质量改善意见和建议。

4.如权利要求2所述的一种基于窄带物联网的土壤六要素的采集装置，其特征在于：每一个NB‑IoT终端设备都有一个IMSI或者ESN号，在注册时，以IMSI或者ESN号作为序列号进行索引和寻址，同时设置该NB‑IoT终端设备的名称、NB‑IoT终端设备型号、是否安装sim卡、sim卡号码、NB‑IoT终端设备安装位置、NB‑IoT终端设备安装的经度和纬度，同时可以调用API接口对设备信息进行更新和和删除操作。

5.一种基于窄带物联网的土壤六要素的采集装置，其特在于：所述采集装置包括有若干NB‑IoT终端设备、电信NB‑IoT基站、IoT核心网、IoT联接管理平台、应用服务器和土壤质量监测平台；

所述若干NB‑IoT终端设备分别按需布置在苹果种植地中，并在所述应用服务器上进行注册，且分别包括有数据整合模块、土壤六要素传感器及NB‑IoT终端；所述数据整合模块的上端连接NB‑IoT终端，下端通过串口连接有土壤六要素传感器，所述土壤六要素传感器用于感测土壤六要素数据，所述数据整合模块用于给所述六要素传感器供电，并获取土壤六要素数据，再把六要素数据整合后封装成数据包发送至所述NB‑IoT终端；

所述NB‑IoT终端设备的NB‑IoT终端通过空口连接到所述电信NB‑IoT基站，并通过随机接入过程与电信NB‑IoT基站建立初始化连接，且被电信NB‑IoT基站分配好网络数据传输资源信息；所述NB‑IoT终端设备的NB‑IoT终端在主动或收到电信NB‑IoT基站寻呼后与NB‑IoT基站之间建立RRC连接后把六要素数据包上报至所述电信NB‑IoT基站；所述电信NB‑IoT基站将接收到的数据包通过所述IoT核心网传送至所述IoT连接管理平台，所述IoT连接管理平台用于根据接收的不同类型数据将数据转发至相应的业务应用服务器进行处理，所述应用服务器用于收到数据后进行相应的整理，筛选出所有NB‑IoT终端采集到的土壤六要素数据包，将其保存进数据库，同时转发给土壤质量监测平台；

所述土壤质量监测平台的PC端对土壤六要素数据进行分析处理，制作成土壤六要素数据表，找出其中的超限因素和NB‑IoT终端设备的位置，触发报警通知用户，同时将报警信息发送给土壤质量监测平台的手机端通知用户，该报警信息包括有NB‑IoT终端设备的安装位置、安装的经纬度、安装点种植的植物类型、超限的因素、苹果生长最佳的生长因素范围及超出范围的差值。

6.一种基于窄带物联网的土壤六要素的采集方法，其特征在于：包括有以下步骤：

S1，在农田中分别均匀布置有若干NB‑IoT终端设备，并在应用服务器平台上对所有NB‑IoT终端设备进行注册；

S2，NB‑IoT终端设备的NB‑IoT终端通过随机接入过程与电信NB‑IoT基站建立初始化连接，并被电信NB‑IoT基站分配好网络数据传输资源信息；

S3，NB‑IoT终端设备的NB‑IoT终端与电信NB‑IoT基站之间建立RRC连接；

S4，NB‑IoT终端设备的数据整合模块从土壤六要素传感器中采集到土壤六要素数据，将采集到的六要素数据整合后按照NB‑IoT数据传输协议封装成数据包上报至电信NB‑IoT基站；

S5，电信NB‑IoT基站将接收到的数据包通过IoT核心网传送至IoT连接管理平台；

S6，当数据传输完成后，电信NB‑IoT基站释放与NB‑IoT终端设备的RRC连接，NB‑IoT终端设备进入节电模式，等待下一次的数据上报发送或NB‑IoT基站的寻呼；

S7，IoT连接管理平台用于根据接收的不同类型数据将数据转发至相应的业务应用服务器进行处理；

S8，应用服务器收到数据后进行相应的整理，并筛选出所有NB‑IoT终端设备采集到的土壤六要素数据，将其保存进数据库，同时转发给土壤质量监测平台；

S9，土壤质量监测平台的PC端对土壤六要素数据进行分析处理，制作成土壤六要素数据表，找出其中的超限因素和NB‑IoT终端设备的位置，触发报警通知用户，同时将报警信息发送给土壤质量监测平台的手机端通知用户；

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