[發明專利]農作物生長環境信息實時感知和動態呈現系統及方法

有效

• 申請號: 201210284796.9
• 申請日: 2012-08-11
• 公開（公告）號: CN102780783A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 王喆;楊君剛;龐雄昌;楊科利;王因傳
• 申請（專利權）人: 王喆;楊君剛;龐雄昌;楊科利;王因傳
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04W84/18;G08C17/02;G01D21/02
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于智能化農業技術領域，尤其是涉及一種農作物生長環境信息實時感知和動態呈現系統及方法。

背景技術

目前農技工作人員對農作物的生長狀況統計仍然停留在現地實驗和觀察，手工填寫紙制質量表，手工統計數據和計算機簡單計算階段。由于不同農技人員的知識結構、測量工具、操作步驟的不同，加上諸多主觀因素，致使這種工作模式產生的數據缺乏統一的標準、時效性低、準確性差，對農業生產指導作用有限，同時，工作效率低，對操作人員的專業技術要求高，極大的限制了其在農業生產中的推廣應用。

許多農業相關科研單位在陸續開發面向精準農業的信息感知系統。但是，這些感知系統在實際應用中具有以下缺陷：一是作用地域有限、適應性不強。例如，針對蔬菜大棚的地表濕度傳感系統，針對花卉基地溫度傳感系統，還有只是進行田間圖像采集的田間影像系統和微氣象檢測系統等，這些系統只是針對某個局部應用環境，適用范圍十分有限，而且感知數據和感知參數固定，例如，蔬菜大棚專用的感知節點只對溫度、濕度，花卉基地只對光照、溫度，大田作物對土壤鹽分、濕度等數據和參數比較重視。感知節點的環境適應性尤為脆弱，通常是在一定環境下可以正常使用，換一個不同的環境就不能正常工作，還沒有出現能夠靈活適應各種環境需要的、低成本、通用性相對較強的農作物生長環境信息實時感知系統。

同時，現有智能農業用傳感節點開發和研究面臨窘境——傳感器越多越好，節點散布越密越好。這樣，無疑造成了數據冗余量急劇增大，數據挖掘能力又不夠，致使花費寶貴資源采集來的數據基本沒用，滾雪球一樣地堆在數據庫中，不知如何處理，這就存在“數據豐富而知識貧乏”的問題。

另外，現有技術中，許多智能農業感知系統人機接口的科學性、動態性、互動性、人性化呈現能力不足。有些系統只是簡單的以數值的形式輸出給用戶，輸出形式過于簡單，例如單獨采用液晶屏顯、提示音等簡單的形式，這對大多數專業水平不高的用戶來說實用性不強；綜合運用GIS技術和矢量圖形技術進行解決的較少，將感知信息和時空數據進行必要處理再圖形化呈現給用戶的更是少見；訪問和交互方式都比較單一，只是采用軟件客戶端、web客戶端、智能手機客戶端技術解決方案中的一種。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種設計新穎合理、使用操作方便、智能化程度高、靈活性強、適用范圍廣的農作物生長環境信息實時感知和動態呈現系統。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種農作物生長環境信息實時感知和動態呈現系統，其特征在于：包括由布設在農作物生長環境中的多個組合式農作物生長環境感知節點組成的無線傳感器網絡和與多個所述組合式農作物生長環境感知節點無線連接并將多個組合式農作物生長環境感知節點所采集數據打包后上傳的信息匯聚節點，以及與信息匯聚節點通過有線或無線方式連接并通信的數據服務系統和與數據服務系統通過有線或無線方式連接并通信的信息動態呈現系統，每個所述組合式農作物生長環境感知節點的輸入端均接有對農作物生長環境信息實時感知的感知末端傳感器；所述感知末端傳感器為空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器、土壤鹽分傳感器、風向傳感器、風速傳感器、光照傳感器、對運動物體距所述組合式農作物生長環境感知節點的距離進行采集的超聲波傳感器、對動植物熱輻射進行采集的紅外傳感器、對聲音進行采集的聲音傳感器、對人手接觸進行感知的接近式傳感器、對光線進行感知的光電開關和對農作物的葉面圖像進行采集的圖像采集器中的一個或多個的組合。

上述的農作物生長環境信息實時感知和動態呈現系統，其特征在于：所述無線傳感器網絡的數量為多個，所述信息匯聚節點由移動信息匯聚節點和固定信息匯聚節點構成，所述移動信息匯聚節點和固定信息匯聚節點的數量均為一個或多個。

上述的農作物生長環境信息實時感知和動態呈現系統，其特征在于：所述組合式農作物生長環境感知節點包括感知節點供電電源、第一無線傳輸模塊和FPGA芯片以及嵌入FPGA芯片內的中央處理器、A/D轉換器和第一數據存儲器，所述第一無線傳輸模塊、A/D轉換器和第一數據存儲器均與所述中央處理器相接，所述中央處理器的輸入端接有用于連接感知末端傳感器的數字信號輸入接口和圖像信號輸入接口，所述A/D轉換器的輸入端接有用于連接感知末端傳感器的模擬信號輸入接口，所述第一無線傳輸模塊、中央處理器、A/D轉換器和第一數據存儲器均與所述感知節點供電電源相接。