[發明專利]基于WSN的溫室大棚環境數據采集/展示和預警系統

在審

• 申請號: 201810131822.1
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108391246A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 張文波;譚小波;付立冬
• 申請（專利權）人: 沈陽理工大學
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04L29/08;A01G9/14
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司 21209
• 代理人: 王東煜

基于WSN的溫室大棚環境數據采集/展示和預警系統，將WSN技術融入到溫室大棚管理中，使用無線傳感器代替人力完成對溫室大棚內部多種類型環境數據的自動化采集。引入智能化預警機制，從而避免依靠人力長期值守。采用數據可視化方式統計溫室大棚內部各位置實時環境信息，并獲取溫室大棚內部環境數據的變化趨勢。開發中間件，支持數據請求、數據解析、數據持久化、實時預警和節點信息管理功能。本大棚監測系統集自動化環境信息采集、可視化數據展示和智能化實時預警一體，替代傳統依靠人工管理溫室大棚，支持用戶遠程獲取溫室大棚內部實時環境信息，從而幫助新農人有效進行大棚規模化管理并解決了傳統溫室大棚生產管理方式的不足。

技術領域

本發明屬于對于溫室大棚環境的監測管理技術。

背景技術

隨著我國農業發展的戰略轉型和人民對四季新鮮農產品的需求量增高，露天種植方式和傳統溫室大棚生產管理方式已經無法跟上農業發展的步伐。本發明將無線傳感器網絡（Wireless Sensor Networks，WSN）監測技術應用在溫室大棚管理領域，實現自動化采集、可視化展示和智能化預警一體化，結合新式的大棚生產管理方式，幫助用戶高效進行生產管理，對于推動大棚生產管理發展具有重要意義。

發明內容

本發明的目的，是提供一種基于WSN的溫室大棚環境數據采集/展示和預警系統。主要應用溫室大棚環境監測系統，用戶通過系統可以實時自動化采集溫室大棚環境信息，并將環境數據結合溫室局部、整體和集群的不同展現角度進行可視化展示，同時，系統的智能化環境預警機制可以有效解決長期人力值守問題，促進大棚生產管理方式向無人化方向發展，此外，本系統根據新型管理方式的功能需求將WSN引入對溫室大棚生產管理的總體設計，形成具有兩種管理模式的生產思路，主動管理模式和被動管理模式，從而幫助新農人有效進行大棚規模化管理并解決了傳統溫室大棚生產管理方式的不足。

采用的技術方案是：

一種基于WSN的溫室大棚環境數據采集/展示和預警系統，主要內容包括：傳感子網平臺選取全IP接入方式設計并實現WSN接入IPv6網絡機制，同時傳輸層實現節點數據采集和收發、RPL組網和網關數據轉發；應用層致力于為用戶和溫室傳感子網之間的實時穩定交互提供保證，同時為遠程用戶了解溫室大棚內部環境信息提供服務；在應用層分別設計了中間件程序和遠程實時監測程序，實現了自動化采集、可視化展示和智能化預警的一體化，中間件需要被部署在與網關互聯的主機上，該程序是遠程實時監測程序與傳感子網間通信的消息中間件，支持數據請求、數據解析、數據持久化、實時預警和節點信息管理功能。遠程實時監測程序是應用層向用戶提供的服務接口，該接口支持用戶遠程接入監測系統，并提供可視化的實時數據展示、歷史數據查詢和預警模塊配置等功能，包括：

1、基于WSN的傳感子網平臺設計與實現

本系統采用先進的WSN技術和傳感子網通信及開發技術包括IPv6技術、6LoWPAN技術、RPL路由協議和Contiki操作系統內核工作機制設計了傳感子網平臺；

設計與實現組成傳感子網平臺的網關和節點，完成兩者間RPL組網配置。在網關的設計與實現方面，首先比較WSN接入IPv6網絡的多種方式，并選擇全IP接入思想設計本文的WSN接入機制，然后將Contiki移植到相關平臺，最后實現網關雙向數據轉發，即實現WSN接入；在節點的設計與實現方面，同樣通過對節點進行Contiki移植，實現節點數據采集和數據收發。

2、中間件的設計與實現