[發明專利]用于在線檢測苗木生長多參數的雙向可調無線傳感器節點

無效

• 申請號: 201210330559.1
• 申請日: 2012-09-10
• 公開（公告）號: CN102883467A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 張榮標;宋永獻;張業成
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18;G08C17/02;A01G7/00;G01D21/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種苗木生長多參數檢測的無線傳感裝置，應用于苗圃培育，屬于無線監控領域。

背景技術

苗木是人們普遍喜愛的一種特殊產品，在我國發展苗木產業有利于農業結構調整、農民增收、增加就業及帶動相關產業的發展。傳統的苗木培育環節都是農民依靠自己的經驗常識進行，往往由于人力和技術因素的制約導致苗木培育工作做得不及時、不到位，造成經濟損失。

近年來，隨著無線傳感器網絡的迅速發展，國內外研究人員對無線傳感網絡在苗木培育過程的研究也越來越多，但是，采用的無線傳感器節點的功能都比較單一，對于苗木生長態勢、土壤溫濕度的測量都是獨立的，不能把苗木生長的多種相關因子進行集中測量，這樣就增加苗木培育的成本和節點部署的難度，因此，苗圃培育領域亟需有集成無線傳輸功能、多種參數采集、易于快速部署和能夠根據苗木生長態勢調節的苗木生長參數監測設備。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的需求，提出一種能夠集成測量苗木生長態勢，土壤溫濕度等多種數據采集功能，且根據苗木的高度進行雙向調節并且通過自組織的無線網絡進行數據傳輸的無線傳感器節點，能節約成本，便于快速實現節點的部署。

本發明采用的技術方案是：節點的最底部是錐形鉆頭，錐形鉆頭上部固定連接四級伸縮桿下端，四級伸縮桿上端固定連接球型鉸鏈，球型鉸鏈上方固定連接攝像機，四級伸縮桿外壁上固定連接數據收發器，四級伸縮桿的各級桿之間是螺旋扣，四級伸縮桿的下端第二級桿內壁上固定連接支架，支架固定連接第一溫濕度傳感器，四級伸縮桿的最下一級桿內壁上下固定連接第二、第三溫濕度傳感器；四級伸縮桿的內部設有數據線，數據線通過卡子固定于四級伸縮桿的各級桿件內壁上，三個所述溫濕度傳感器和攝像機均通過數據線連接數據收發器，數據收發器連接收發天線。

本發明的有益效果是：

1、苗木不僅向上生長，還向地下生長，隨著苗木的生長，對土壤不同深度的溫度和水分要求也不一樣，苗木培育過程中，要求無線傳感器節點不僅具有低能耗、高可靠等基本特點，還要具有能隨苗木生長分階段上下調節且能在線辨識苗木生長態勢的功能。本發明的土壤溫濕度傳感器可以根據苗木的生長置入不同的土壤層深度，分別用來測量土壤的淺層、中層、深層的溫濕度，通過控制算法將淺層土壤的含水量控制在設定的范圍內，保持中層土壤穩定的含水量，從而達到灌溉水被苗木根系有效吸收而不會出現過量灌溉水分下滲的情況，也不會出現地下水向上補給出現地下水長期虧損的情況。使用時只要根據實際情況設置合理的土壤水分上下限，這樣可以有效的檢測苗木生長所需地表深度范圍內土壤的溫濕度變化情況。因此，本發明的傳感器節點集成了可以上下調節的土壤溫濕度傳感器，土壤的溫濕度傳感器對苗木生長需要的土壤溫度和水分進行測量，以考察土壤的狀態，綜合分析做出更符合實際情況的判斷，對苗木實現及時灌溉和施肥，并且還能夠很好的做到苗木生長所需水肥的最佳控制，大大提高苗木的成活率。

2、為了能夠檢測到苗木生長的覆蓋區域，可以根據苗木生長的高度針對性調節攝像頭的高度和方位（角度），實時全方位拍攝苗木的生長態勢圖像，這樣就能夠全面掌握苗木的生長態勢情況，并且根據苗木生長態勢圖像分析確定苗木的病蟲害和修剪情況，為苗木病蟲害的預防和治理以及苗木的修剪時機提供了可靠的依據。

3、傳感器到收發器之間的數據線采用多芯信號傳輸彈簧線，通過卡子固定在伸縮桿各級桿件內壁上，可以隨著四級伸縮桿的伸縮而伸縮，防止四級伸縮桿的伸縮時信號線被拉斷，數據線的接頭處用焊錫連接，這樣也有效的避免了信號線因被拉斷而產生故障，提高了節點的可靠性。

4、在基于多因子苗木生長環境監測的無線傳感器網絡應用中，往往需要采集土壤溫度、土壤濕度、苗木生長態勢圖像等參數，這就要求節點的傳感器單元必須具有溫度、濕度、圖像等傳感器。由于土壤的溫度、濕度以及苗木生長態勢圖像在短時間內變化不大，因此，只要按照一定時間間隔采集相應參數即可，不需要實時采集的，也就是節點采集的參數實時性要求不高。由于節點采集參數的實時性要求不高，可以在規定的時間內，按照一定的順序分別采集溫度，濕度，苗木生長態勢圖像。這樣每次只需要采集一個參數，不存在采集多個參數并發進行的情況，也就不需要多線程以及多任務調度，在這種情況下，微處理器單元使用成本比較低的單片機來完成任務。這樣也就大大的減少數據采集和數據通信的難度以及系統的成本

5、為了便于調節傳感器的地下深度，在四級伸縮桿的外部刻有標尺,?通過標尺可以知道每次伸縮桿伸縮的位置。