專利名稱：基于物聯(lián)網(wǎng)模式的土壤墑情監(jiān)測裝置及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建立在互聯(lián)網(wǎng)模式基礎(chǔ)上的利用Zigbee、GPRS技術(shù)組成的局域網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控土壤墑情的檢測裝置及使用該檢測裝置的檢測方法，具體地說是一種基于物聯(lián)網(wǎng)模式的土壤墑情檢測裝置及其檢測方法。
背景技術(shù)：
從降低運(yùn)行成本到提高被使用網(wǎng)絡(luò)的效率的角度看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用在當(dāng)今頗有拓展的前景。因?yàn)橐坏┘s定的通訊協(xié)議確定后，“物物相聯(lián)”的應(yīng)用層面的尾端設(shè)備就可以通過互聯(lián)網(wǎng)將各自末端的傳感器收集的信息在網(wǎng)絡(luò)上共享，而借助近距離無線組網(wǎng)的Zigbee結(jié)點(diǎn)智能化技術(shù)來分享互聯(lián)網(wǎng)的信息愈來愈成為人們青睞的對象。中國專利公告/公開文獻(xiàn)分別披露了 CN201947451U、CN201607286U、CN102141802A、CN201993891U 等多篇關(guān)于利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)末端設(shè)備通信的案例。例如，前篇是利用采集模塊所帶有的傳感器采集作物培育的多種數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高智能化的無人化管理；后篇是通過可以實(shí)現(xiàn)以Zigbee無線模塊為核心的溫室無線網(wǎng)絡(luò)化植物生理生態(tài)檢測系統(tǒng)對溫室環(huán)境進(jìn)行管理；第三篇強(qiáng)調(diào)了利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對空氣中氣體成分和濃度的遠(yuǎn)程檢測及適時(shí)調(diào)控；第四篇則公開了一種克服有線網(wǎng)絡(luò)傳感器布線麻煩的基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程檢測報(bào)警系統(tǒng)。縱觀所舉之例，各文獻(xiàn)的共性均強(qiáng)調(diào)了利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)各自需求之舉措。由于是在物聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)、結(jié)點(diǎn)通信等現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上的專業(yè)發(fā)揮，因而其方案實(shí)施的可能性是存在的。然而，正是由于專業(yè)領(lǐng)域的不同、發(fā)明目的不同，實(shí)現(xiàn)其目的的手段不同，對現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)用的效果也一定會有較大的差異。況且即便是針對農(nóng)業(yè)技術(shù)，迄今為止尚無利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對土壤墑情進(jìn)行檢測的裝置及其實(shí)施方法。故此，在此領(lǐng)域申請人將結(jié)合具體命題給出詳細(xì)的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)模式的土壤墑情檢測裝置及其檢測方法。其目的在于通過具體的裝置以可納入標(biāo)準(zhǔn)的操作方法實(shí)現(xiàn)對土壤墑情的實(shí)時(shí)檢測。為此，本發(fā)明解決所述問題的技術(shù)方案是:一種基于物聯(lián)網(wǎng)模式的土壤墑情檢測裝置，具有數(shù)據(jù)服務(wù)器、GPRS收發(fā)模塊、電源，其中，在所述數(shù)據(jù)服務(wù)器、GPRS收發(fā)模塊之間設(shè)有與互聯(lián)網(wǎng)交互連接的監(jiān)控平臺服務(wù)器，在所述GPRS收發(fā)模塊的一端通過由Zigbee無線模塊構(gòu)成的局域網(wǎng)與至少三個(gè)或三個(gè)以上的土壤墑情檢測單元相連接，所述各土壤墑情檢測單元的末端連接至少一個(gè)或一個(gè)以上的實(shí)時(shí)物化量傳感器。優(yōu)選的，所述的土壤墑情檢測單元，其單元包括一個(gè)嵌入式MUC/Zigbee模塊及與該模塊相連接的實(shí)時(shí)物化量傳感器，所述實(shí)時(shí)物化量傳感器分別設(shè)定為光照度傳感器、降雨量傳感器、含水量傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器、備選傳感器。優(yōu)選的，所述的實(shí)時(shí)物化量傳感器，其末端連接一個(gè)或一個(gè)以上的實(shí)時(shí)物化采樣端點(diǎn)收集裝置。
優(yōu)選的，所述的實(shí)時(shí)物化采樣端點(diǎn)收集裝置可以是或分別是光照度、降雨量、含水量、濕度、溫度、風(fēng)速、氧氮含量、土壤酸堿含量、土壤微量元素含量的探測器。優(yōu)選的，為所述的實(shí)時(shí)物化采樣端點(diǎn)收集裝置提供電力的電源，是市電電源或太陽能電源或風(fēng)能發(fā)電電源。基于以上裝置，本發(fā)明提供了一種利用土壤墑情檢測裝置檢測土壤墑情的方法，該方法包括了采集墑情、傳遞信息的步驟，其中，采集墑情步驟包括設(shè)定光照度傳感器、降雨量傳感器、含水量傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器、備選傳感器的各自采集位置，由所設(shè)定的電源向所述的實(shí)時(shí)物化量傳感器和端點(diǎn)收集裝置提供電力，在監(jiān)控平臺服務(wù)器的監(jiān)控下由GPRS收發(fā)模塊向Zigbee無線模塊構(gòu)成的局域網(wǎng)發(fā)出指令，經(jīng)嵌入式MUC/Zigbee模塊接收該指令并向所述的實(shí)時(shí)物化量傳感器發(fā)出實(shí)施采集的命令，所述的實(shí)時(shí)物化量傳感器將端點(diǎn)收集裝置收集的生化/物化信息反饋給實(shí)時(shí)物化量傳感器并逐一傳遞至嵌入式MUC/Zigbee模塊，再通過Zigbee無線模塊構(gòu)成的局域網(wǎng)將回饋的信息發(fā)送至GPRS收發(fā)模塊，監(jiān)控平臺服務(wù)器檢查GPRS收發(fā)模塊收集的采集信息通過互聯(lián)網(wǎng)上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器，由數(shù)據(jù)服務(wù)器的終端用戶瀏覽。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明產(chǎn)生的積極效果是:以物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式，由數(shù)據(jù)服務(wù)器、互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)、土壤墑情檢測裝置構(gòu)成的實(shí)時(shí)監(jiān)測管理系統(tǒng)監(jiān)測一個(gè)或一個(gè)以上的Zigbee局域網(wǎng)范圍內(nèi)的多點(diǎn)土壤墑情，通過各節(jié)點(diǎn)及各節(jié)點(diǎn)間的傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測土壤的含水量、溫濕度等多種參數(shù)，所有的監(jiān)測裝置可通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀nternet公網(wǎng)中指定的監(jiān)控平臺服務(wù)器上，由上行的用戶終端處分其量化的數(shù)據(jù)并給出處置土壤墑情的方案。


圖1是構(gòu)成本發(fā)明涉及的土壤墑情檢測裝置組網(wǎng)模式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是關(guān)于圖1中的土壤墑情檢測單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是關(guān)于圖2中帶有實(shí)時(shí)物化采樣端點(diǎn)收集裝置、電源的土壤墑情檢測單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是是發(fā)明的土壤墑情檢測裝置檢測土壤墑情的檢測方法流程示意圖。圖中:1_數(shù)據(jù)服務(wù)器，2-GPRS收發(fā)模塊，3-實(shí)時(shí)物化量傳感器(其中:31_光照度傳感器、32-降雨量傳感器、33-含水量傳感器、34-濕度傳感器、35-溫度傳感器、36-風(fēng)速傳感器、37-備選傳感器)，4-電源，5-互聯(lián)網(wǎng)，6-監(jiān)控平臺服務(wù)器，7-Zigbee局域網(wǎng)，8- 土壤墑情檢測單元，9-嵌入式MUC/Zigbee模塊，10-實(shí)時(shí)物化采樣端點(diǎn)收集裝置(其中:101-光照度探測器、102-降雨量探測器、103-含水量探測器、104-濕度探測器、105-溫度探測器、106-風(fēng)速探測器、107-氧氮含量探測器、108- 土壤酸堿含量探測器、109- 土壤微量元素含量探測器)。
具體實(shí)施例方式作為實(shí)施例，圖1是構(gòu)成本發(fā)明涉及的土壤墑情檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。由該圖可以看出本發(fā)明是一種既包括互聯(lián)網(wǎng)5又包括Zigbee局域網(wǎng)7在內(nèi)的“物物相聯(lián)”的物聯(lián)網(wǎng)模式的實(shí)時(shí)監(jiān)測控制系統(tǒng)。所謂“物物相聯(lián)”是指本系統(tǒng)同時(shí)包含了具體化的硬件裝置，而根據(jù)本發(fā)明目的、內(nèi)容涉及的技術(shù)領(lǐng)域，該裝置又由具體的“物件”GPRS收發(fā)模塊2、土壤墑情檢測單元8等部件并結(jié)合以上的網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系構(gòu)成了完整的土壤墑情監(jiān)測裝置。具體地說，本裝置是一種基于物聯(lián)網(wǎng)模式的土壤墑情檢測裝置，具有數(shù)據(jù)服務(wù)器1、GPRS收發(fā)模塊2、電源4，在所述數(shù)據(jù)服務(wù)器1、GPRS收發(fā)模塊2之間設(shè)有與互聯(lián)網(wǎng)5交互連接的監(jiān)控平臺服務(wù)器6，在所述GPRS收發(fā)模塊2的一端通過由Zigbee無線模塊構(gòu)成的局域網(wǎng)7與至少三個(gè)或三個(gè)以上的土壤墑情檢測單元8相連接，所述各土壤墑情檢測單元8的末端連接至少一個(gè)或一個(gè)以上的實(shí)時(shí)物化量傳感器3。同樣作為實(shí)施例，附圖2、附圖3進(jìn)一步解釋了土壤墑情檢測單元8的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。本發(fā)明圖2、3中的嵌入式單片機(jī)MUC/Zigbee模塊9是將單片機(jī)MUC與Zigbee模塊固化在一起，功能上有各司其職。當(dāng)與MUC/Zigbee模塊9相連的任何一個(gè)實(shí)時(shí)物化量傳感器3通過實(shí)時(shí)物化采樣端點(diǎn)收集裝置10探測到實(shí)物采樣數(shù)據(jù)后，在MUC/Zigbee模塊9的調(diào)度下均可經(jīng)監(jiān)控平臺服務(wù)器6將數(shù)據(jù)傳至上行端的數(shù)據(jù)服務(wù)器I。而本實(shí)施例中的實(shí)時(shí)物化量傳感器3可以分別是光照度傳感器31、降雨量傳感器32、含水量傳感器33、濕度傳感器34、溫度傳感器35、風(fēng)速傳感器36、備選傳感器37的集成的傳感器也可以是其中的任一分立式的傳感器。但所述的傳感器不論是集成還是分立式的，根據(jù)檢測任務(wù)的需要或監(jiān)控平臺服務(wù)器6的分配，其傳感器的末端可以連接一個(gè)或一個(gè)以上的實(shí)時(shí)物化采樣端點(diǎn)收集裝置。另外，從系統(tǒng)裝置的功能方面細(xì)分，所述的收集裝置還可以是或分別是光照度、降雨量、含水量、濕度、溫度、風(fēng)速、氧氮含量、土壤酸堿含量、土壤微量元素含量的探測器。更近一步地說，本發(fā)明的土壤墑情檢測單元8是一塊帶有MUC/Zigbee模塊9的主板，或根據(jù)檢測地域的需要、檢測單元的數(shù)量多處設(shè)立分立主板；而電源4是本裝置中的土壤墑情檢測單元8的動力源，可隨機(jī)設(shè)定。但無論是集成主板還是分立主板，電源4均可分別與土壤墑情檢測單元8、MUC/Zigbee模塊9、實(shí)時(shí)物化采樣端點(diǎn)收集裝置10的電路板相連接，其中，與MUC/Zigbee模塊相連接的電源電路還分別與光照度傳感器31、降雨量傳感器32、含水量傳感器33、濕度傳感器34、溫度傳感器35、風(fēng)速傳感器36、備選傳感器37的接線端子相連接；同理，根據(jù)集成主板或分立主板的設(shè)定，采樣端點(diǎn)收集裝置10所指的一個(gè)或多個(gè)探測器即光照度探測器101、降雨量探測器102、含水量探測器103、濕度探測器104、溫度探測器105、風(fēng)速106探測器、氧氮含量107探測器、土壤酸堿含量108探測器、土壤微量元素含量探測器109中的一個(gè)或任一個(gè)或全部探測器其電源與對應(yīng)相連接的傳感器共享。實(shí)踐中本發(fā)明的電源及電力供應(yīng)設(shè)備分別采用了太陽能光伏板技術(shù)和風(fēng)能發(fā)電技術(shù)，其效果極好又穩(wěn)定。一般來講，在作業(yè)面積較大的田野單獨(dú)設(shè)置市電動力線比較鋪張，維修成本也比較高。而本發(fā)明涉及的所有實(shí)時(shí)物化量傳感器及其末端探測器其電器功耗為毫安級，在任何一個(gè)檢測點(diǎn)的區(qū)域設(shè)置上述的節(jié)能設(shè)備足以擔(dān)綱設(shè)備的用電需要。結(jié)合圖4，作為另一實(shí)施例的描述，給出了基于本發(fā)明的裝置而提供的一種檢測土壤墑情的檢測方法。實(shí)踐中可將該方法作為利用物聯(lián)網(wǎng)模式的土壤墑情檢測裝置檢測土壤墑情的標(biāo)準(zhǔn)。例如，該方法包括了采集墑情、傳遞信息的步驟。具體地說，采集墑情步驟包括設(shè)定光照度傳感器、降雨量傳感器、含水量傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器、備選傳感器的各自采集位置，由所設(shè)定的電源向所述的實(shí)時(shí)物化量傳感器和端點(diǎn)收集裝置提供電力，在監(jiān)控平臺服務(wù)器的監(jiān)控下由GPRS收發(fā)模塊向Zigbee無線模塊構(gòu)成的局域網(wǎng)發(fā)出指令，經(jīng)嵌入式MUC/Zigbee模塊接收該指令并向所述的實(shí)時(shí)物化量傳感器發(fā)出實(shí)施采集的命令，所述的實(shí)時(shí)物化量傳感器將端點(diǎn)收集裝置收集的生化/物化信息反饋給實(shí)時(shí)物化量傳感器并逐一傳遞至嵌入式MUC/Zigbee模塊,再通過Zigbee無線模塊構(gòu)成的局域網(wǎng)將回饋的信息發(fā)送至GPRS收發(fā)模塊，監(jiān)控平臺服務(wù)器檢查GPRS收發(fā)模塊收集的采集信息通過互聯(lián)網(wǎng)上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器，由數(shù)據(jù)服務(wù)器的終端用戶瀏覽。綜上所述，本發(fā)明涉及的檢測土壤墑情的檢測方法是在利用多種高精度的智能化傳感器和領(lǐng)先的嵌入式單片機(jī)技術(shù)構(gòu)成的監(jiān)測單元的基礎(chǔ)上，以單元能夠獨(dú)立自動地采集各種監(jiān)測數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理為技術(shù)路徑，并沿此路徑通過局域網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)將結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送到指定的數(shù)據(jù)服務(wù)器上，以供專家分析使用。而由以上諸檢測單元構(gòu)成的檢測裝置能實(shí)時(shí)采集一種或多種土壤參數(shù)，具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性和可靠性。尤其是在同一區(qū)域內(nèi)的多個(gè)監(jiān)測單元可通過zigbee方式組成一個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)，使用同一個(gè)GPRS通道與服務(wù)器建立通信連接關(guān)系，從而節(jié)省了 GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的軟硬件設(shè)施及相應(yīng)的通訊費(fèi)用，達(dá)到降低成本的目的。
權(quán)利要求
1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)模式的土壤墑情檢測裝置，具有數(shù)據(jù)服務(wù)器、GPRS收發(fā)模塊、電源，其特征在于，在所述數(shù)據(jù)服務(wù)器、GPRS收發(fā)模塊之間設(shè)有與互聯(lián)網(wǎng)交互連接的監(jiān)控平臺服務(wù)器，在所述GPRS收發(fā)模塊的一端通過由Zigbee無線模塊構(gòu)成的局域網(wǎng)與至少三個(gè)或三個(gè)以上的土壤墑情檢測單元相連接，所述各土壤墑情檢測單元的末端連接至少一個(gè)或一個(gè)以上的實(shí)時(shí)物化量傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)模式的土壤墑情檢測裝置，其特征在于，所述的土壤墑情檢測單元，其單元包括一個(gè)嵌入式MUC/Zigbee模塊及與該模塊相連接的實(shí)時(shí)物化量傳感器，所述實(shí)時(shí)物化量傳感器分別設(shè)定為光照度傳感器、降雨量傳感器、含水量傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器、備選傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于物聯(lián)網(wǎng)模式的土壤墑情檢測裝置，其特征在于，所述的實(shí)時(shí)物化量傳感器，其末端連接一個(gè)或一個(gè)以上的實(shí)時(shí)物化采樣端點(diǎn)收集裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于物聯(lián)網(wǎng)模式的土壤墑情檢測裝置，其特征在于，為所述的實(shí)時(shí)物化采樣端點(diǎn)收集裝置提供電力的電源，是市電電源或太陽能電源或風(fēng)能發(fā)電電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于物聯(lián)網(wǎng)模式的土壤墑情檢測裝置，其特征在于，所述的實(shí)時(shí)物化采樣端點(diǎn)收集裝置可以是或分別是光照度、降雨量、含水量、濕度、溫度、風(fēng)速、氧氮含量、土壤酸堿含量、土壤微量元素含量的探測器。
6.一種基于物聯(lián)網(wǎng)模式的土壤墑情檢測裝置的檢測方法，其特征在于，所述方法包括采集墑情、傳遞信息的步驟，采集墑情步驟包括設(shè)定光照度傳感器、降雨量傳感器、含水量傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、風(fēng)速傳感器、備選傳感器的各自采集位置；由所設(shè)定的電源向所述的實(shí)時(shí)物化量傳感器和端點(diǎn)收集裝置提供電力；在監(jiān)控平臺服務(wù)器的監(jiān)控下由GPRS收發(fā)模塊向Zigbee無線模塊構(gòu)成的局域網(wǎng)發(fā)出指令，經(jīng)嵌入式MUC/Zigbee模塊接收該指令并向所述的實(shí)時(shí)物化量傳感器發(fā)出實(shí)施采集的命令；所述的實(shí)時(shí)物化量傳感器將端點(diǎn)收集裝置收集的生化/物化信息反饋給實(shí)時(shí)物化量傳感器并逐一傳遞至嵌入式MUC/Zigbee模塊，再通過Zigbee無線模塊構(gòu)成的局域網(wǎng)將回饋的信息發(fā)送至GPRS收發(fā)模塊；監(jiān)控平臺服務(wù)器檢查GPRS收發(fā)模塊收集的采集信息通過互聯(lián)網(wǎng)上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器，由數(shù)據(jù)服務(wù)器的終端用戶瀏覽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)模式的土壤墑情檢測裝置及其檢測方法，所述裝置具有數(shù)據(jù)服務(wù)器、GPRS收發(fā)模塊、電源，在所述數(shù)據(jù)服務(wù)器、GPRS收發(fā)模塊之間設(shè)有與互聯(lián)網(wǎng)交互連接的監(jiān)控平臺服務(wù)器，在所述GPRS收發(fā)模塊的一端通過由Zigbee無線模塊構(gòu)成的局域網(wǎng)與至少三個(gè)或三個(gè)以上的土壤墑情檢測單元相連接，所述各土壤墑情檢測單元的末端連接至少一個(gè)或一個(gè)以上的實(shí)時(shí)物化量傳感器。使用該裝置檢測土壤墑情的方法包括采集墑情、傳遞信息的步驟，通過各節(jié)點(diǎn)及各節(jié)點(diǎn)間的傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測土壤的含水量、溫濕度等多種參數(shù)，所有的監(jiān)測裝置可通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀nternet公網(wǎng)中指定的監(jiān)控平臺服務(wù)器上。
文檔編號G08C17/02GK103209194SQ20121000715
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者李文才, 楊永紅, 陳松, 任立 申請人:李文才, 楊永紅, 陳松, 任立