[發明專利]基于無線傳感器網絡的溫室精細作物生長環境監測系統及方法

無效

• 申請號: 200810031646.0
• 申請日: 2008-07-02
• 公開（公告）號: CN101303245A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 林亞平;葉松濤;周四望;胡玉鵬;章健軍;謝智德
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;H04L12/28;G05B19/418
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司
• 代理人: 馬強

技術領域

本發明涉及溫室精細作物生長環境監測及無線通信領域，特別是一種基于無線傳感器網絡的溫室精細作物生長環境監測系統及方法。

背景技術

目前有些溫室用來進行觀賞植物的培育及一些珍貴野生植物的馴化，這些植物種植量少且生長環境要求苛刻，因此稱之為精細作物。如何對溫室中精細作物的生長環境進行細致的實時監測是農業工作者和農業科學研究者面臨的巨大問題。傳統的智能溫室雖然安裝有傳感器監測溫室的環境，但是由于傳感器的密度及感知范圍等原因不可能對溫室中的特定植物進行細致的環境監測，傳統的溫室環境傳感器往往只能監測一個溫室的大概環境。精細作物雖然放置在溫室內，但是可能由于擺放位置稍微不注意，局部的生長環境與溫室環境會有不小的差別。因此會出現不少精細作物在溫室中發育不良，甚至死亡的情況。

我國的溫室目前存在的主要問題：一是缺乏一種覆蓋足夠細致的監測系統。二是監測系統的智能化和網絡化程度不夠。目前溫室監測系統中的傳感器都是以有線的方式與監控臺相連，傳感器的數量和擺放位置都是固定不變的，要得到溫室任意局部的環境參數是不可能的。而且溫室需要有專業人員在總控臺對數據進行定期的監視，這樣不僅提高了人力成本，而且可靠性也沒有保障。

發明內容

針對上述現有技術，本發明克服了以往的溫室監測系統存在的問題：一是通過支持無線通信的微小傳感器節點實現對溫室任意局部環境的感知覆蓋。二是傳感器節點本身的計算能力和無線通信能力實現了溫室監測系統的智能化和網絡化，同時將無線傳感器網絡與手機短信網絡相結合加大了溫室環境信息的傳播范圍并提高了信息的實時性。

為達到上述目的，本發明采取的技術方案是：一種基于無線傳感器網絡的溫室精細作物生長環境監測系統，包括無線傳感器網絡、無線網關和控制臺，其中無線傳感器網絡包括位于待測點的無線傳感器節點和匯聚節點，所述無線傳感器節點通過匯聚節點接入無線網關，無線網關與控制臺雙向連接，且控制臺連接有信息收發裝置。

作為優選方案，上述信息收發裝置采用的是短信貓。所述匯聚節點采用CROSSBOW公司生成的imote2節點，其包括arm系列處理器和CC2420射頻芯片。

相應的，本發明還提供了一種基于無線傳感器網絡的溫室精細作物生長環境監測方法，包括如下步驟：

1)由傳感器節點對溫室中待測點處的環境參數實時監測；

2)由傳感器節點將采集到的環境信息發送給匯聚節點，匯聚節點再將數據跳傳給無線網關；

3)與無線網關連接的控制臺讀取無線網關接收到的數據，并將收集到的數據存儲在控制臺的數據庫中；

4)控制臺不斷掃描最近一段刷新時間內進入數據庫的環境數據，使其與預先設定的各類參數門限值進行比較，如果超過門限值則判定為異常，控制臺控制與其連接的信息收發裝置向信息中心發送報警短信。

進一步的，信息中心還可以對信息收發裝置發送相應節點的詢問信息，控制臺檢測到信息收發裝置收到的詢問信息，提取數據庫中相應節點的數據，將其通過信息收發裝置發送至信息中心。

本發明將無線傳感器網絡與手機短信網絡進行有效結合，提供了一整套溫室精細作物生長環境監測系統及其方法。溫室監控人員把無線傳感器節點放置在需要監測的精細作物附近，節點的序號對應著相應的作物。傳感器節點以無線的方式把監測數據發給溫室內的數據匯聚節點。數據匯聚節點先對溫室內部所有節點的監測數據進行壓縮處理，然后將壓縮處理后的數據以數據跳傳的方式，通過其他溫室的匯聚節點由遠至近傳遞給無線網關。溫室管理人員在連接有無線網關的控制臺設定好每個節點的環境參數門限值。控制臺接收到網關通過串口送來的數據后把數據存放在數據庫中，同時控制臺掃描數據庫觀測是否有超過門限值的異常數據，如果有異常立刻通過短信貓向溫室管理員發送報警短信。溫室管理員也可以通過向短信貓發送短信來查詢作物的生長環境信息。其中上述系統采用的方法包括：分層次的無線傳感器網絡拓撲形成方法、控制臺識別異常數據發送報警短信的方法、控制臺解析查詢短信返回查詢數據的方法等。

綜上所述，本發明所述基于無線傳感器網絡的溫室精細作物生長環境監測系統可以用于完成對溫室內精細作物的實時全面監測，其所采用的監測方法可以對作物的生長環境的變化做出及時的應對措施。

以下結合附圖和具體實施例對本發明的工作原理進行進一步的描述：