[发明专利]基于无线传感器网络的温室精细作物生长环境监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及温室精细作物生长环境监测及无线通信领域，特别是一种基于无线传感器网络的温室精细作物生长环境监测系统及方法。

背景技术

目前有些温室用来进行观赏植物的培育及一些珍贵野生植物的驯化，这些植物种植量少且生长环境要求苛刻，因此称之为精细作物。如何对温室中精细作物的生长环境进行细致的实时监测是农业工作者和农业科学研究者面临的巨大问题。传统的智能温室虽然安装有传感器监测温室的环境，但是由于传感器的密度及感知范围等原因不可能对温室中的特定植物进行细致的环境监测，传统的温室环境传感器往往只能监测一个温室的大概环境。精细作物虽然放置在温室内，但是可能由于摆放位置稍微不注意，局部的生长环境与温室环境会有不小的差别。因此会出现不少精细作物在温室中发育不良，甚至死亡的情况。

我国的温室目前存在的主要问题：一是缺乏一种覆盖足够细致的监测系统。二是监测系统的智能化和网络化程度不够。目前温室监测系统中的传感器都是以有线的方式与监控台相连，传感器的数量和摆放位置都是固定不变的，要得到温室任意局部的环境参数是不可能的。而且温室需要有专业人员在总控台对数据进行定期的监视，这样不仅提高了人力成本，而且可靠性也没有保障。

发明内容

针对上述现有技术，本发明克服了以往的温室监测系统存在的问题：一是通过支持无线通信的微小传感器节点实现对温室任意局部环境的感知覆盖。二是传感器节点本身的计算能力和无线通信能力实现了温室监测系统的智能化和网络化，同时将无线传感器网络与手机短信网络相结合加大了温室环境信息的传播范围并提高了信息的实时性。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种基于无线传感器网络的温室精细作物生长环境监测系统，包括无线传感器网络、无线网关和控制台，其中无线传感器网络包括位于待测点的无线传感器节点和汇聚节点，所述无线传感器节点通过汇聚节点接入无线网关，无线网关与控制台双向连接，且控制台连接有信息收发装置。

作为优选方案，上述信息收发装置采用的是短信猫。所述汇聚节点采用CROSSBOW公司生成的imote2节点，其包括arm系列处理器和CC2420射频芯片。

相应的，本发明还提供了一种基于无线传感器网络的温室精细作物生长环境监测方法，包括如下步骤：

1)由传感器节点对温室中待测点处的环境参数实时监测；

2)由传感器节点将采集到的环境信息发送给汇聚节点，汇聚节点再将数据跳传给无线网关；

3)与无线网关连接的控制台读取无线网关接收到的数据，并将收集到的数据存储在控制台的数据库中；

4)控制台不断扫描最近一段刷新时间内进入数据库的环境数据，使其与预先设定的各类参数门限值进行比较，如果超过门限值则判定为异常，控制台控制与其连接的信息收发装置向信息中心发送报警短信。

进一步的，信息中心还可以对信息收发装置发送相应节点的询问信息，控制台检测到信息收发装置收到的询问信息，提取数据库中相应节点的数据，将其通过信息收发装置发送至信息中心。

本发明将无线传感器网络与手机短信网络进行有效结合，提供了一整套温室精细作物生长环境监测系统及其方法。温室监控人员把无线传感器节点放置在需要监测的精细作物附近，节点的序号对应着相应的作物。传感器节点以无线的方式把监测数据发给温室内的数据汇聚节点。数据汇聚节点先对温室内部所有节点的监测数据进行压缩处理，然后将压缩处理后的数据以数据跳传的方式，通过其他温室的汇聚节点由远至近传递给无线网关。温室管理人员在连接有无线网关的控制台设定好每个节点的环境参数门限值。控制台接收到网关通过串口送来的数据后把数据存放在数据库中，同时控制台扫描数据库观测是否有超过门限值的异常数据，如果有异常立刻通过短信猫向温室管理员发送报警短信。温室管理员也可以通过向短信猫发送短信来查询作物的生长环境信息。其中上述系统采用的方法包括：分层次的无线传感器网络拓扑形成方法、控制台识别异常数据发送报警短信的方法、控制台解析查询短信返回查询数据的方法等。

综上所述，本发明所述基于无线传感器网络的温室精细作物生长环境监测系统可以用于完成对温室内精细作物的实时全面监测，其所采用的监测方法可以对作物的生长环境的变化做出及时的应对措施。

以下结合附图和具体实施例对本发明的工作原理进行进一步的描述：