一种基于NI－WSN的农作物环境实时监控系统技术方案

一种基于NI‑WSN的农作物环境实时监控系统，包括环境信息采集传感器节点、网关节点和上位机；环境信息采集传感器节点用来采集农作物种植大棚内部环境信息，网关用于汇聚、传输上述采集传感器节点采集的数据，上位机用于展示采集的数据并对大棚环境进行实时控制；其中传感器节点采用NI公司WSN‑3202以及WSN‑3212模块，网关节点采用NI公司的WSN‑9791模块，传感器节点通过无线网络连接到网关节点，网关节点与上位机共处一个网段，同时上位机还连接环境控制模块；本发明专利技术所述农作物种植环境监控系统，可以克服现有种植方式中人工劳动量大，工作效率低和无法实时的控制环境参数等缺陷，以实现自动化管理，提高效率和产能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于NI-WSN的农作物环境实时监控系统
本专利技术涉及农业大棚环境监控系统
，WSN领域以及控制系统领域。
技术介绍
：随着工业生产水平日新月异的发展和人们生活的需要，利用无线网络传输温湿度等环境参数数据的方式，已经在生产生活的各个领域得到了广泛的应用。同时，人们也越来越重视温度测量的实时性和准确性。在温度环境比较恶劣的施工环境下，要求工作人员长期停留在恶劣环境中观察设备运转情况是不可行的，于是将采集到的现场数据传递给一个监控室的方式，可以方便监控室内工作人员通过发送控制指令就可以操作现场模块。然而，由于存在工作环境范围广，数据传输量大等问题，使用有线网络进行数据传输不仅浪费硬件的资源，占用空间，更存在布线困难的问题。特别是，当数据采集模块的位置经常变化时，使用有线数据传输的方式将无法满足工作环境的需求。因此，通过无线网络对数据进行采集的方式既经济，又高效，足以满足工业生产的要求。物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是：“Internetofthings”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。它通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。智慧农业就是将物联网技术运用到传统农业中去，运用传感器和软件通过移动平台或者电脑平台对农业生产进行控制，使传统农业更具有“智慧”。智慧农业是农业生产的高级阶段，是集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体，依托部署在农业生产现场的各种传感节点(环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像等)和无线通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。随着物联网等高新技术的发展，我国传统农业正在加快向现代农业转型，而智慧农业将成为现代农业未来发展的趋势。要建设智慧农业，就要依托物联网等先进的科学技术，大力推进农业科技创新，研究多功能、智能化、能推动农业生产力发展的农业科技成果，并及时地将科技成果转化为农业生产所需的技术产品，应用于农业生产的整个过程。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出一种基于NI-WSN的农作物种植大棚环境监控系统，以实现人工劳动量小，工作效率高和产能高的优点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于NI-WSN的农作物种植大棚环境监控系统，本系统包括采集农作物种植大棚内部环境信息的采集传感器节点，以及用于汇聚，传输上述采集单元采集数据的网关节点和用于展示上述数据并对大棚环境进行实时控制的上位机。其中传感器节点采用NI公司WSN-3202以及WSN-3212模块，网关节点采用NI公司的WSN-9791模块，传感器节点通过无线网络连接到网关节点，网关节点与上位机共处一个网段，同时上位机还连接环境控制模块，环境控制模块采用电磁阀与环境调节设备连接。进一步地，所述农作物种植大棚内部环境信息的采集传感器节点，分别均匀放置在农作物种植大棚内部，星型网络拓扑结构时，在无阻挡物的情况下传感器节点与网关节点的距离不得超过300米，在网状拓扑结构时，在无阻挡物的情况下传感器节点最多与网关节点保持600米。进一步地，所述传感器节点分为WSN-3202以及WSN-3212两种类型，其中WSN-3202节点可与空气温湿度传感器，二氧化碳传感器，光照传感器，PH传感器中的一种或多种传感器相连接，但一个WSN-3202节点最多与四个传感器相连接。其中WSN-3212可以J，T，K，E四种热电偶中的一种或多种，但最多不超过四个传感器相连接。进一步地，网关节点和路由节点应该共处一个网段，可采用但不局限于二者连接到同一个路由器。进一步地，一个网关节点最多可与36个传感器节点相连接(网状拓扑结构)，8个传感器节点(星型拓扑结构)。进一步地，上位机与环境控制系统直接还连接有电磁阀设备，其中环境控制系统包括光温调节设备，加湿设备以及二氧化碳产生设备。进一步地，除J，K，T，E热电偶外，其余传感器都采用外接电源供电。进一步地，WSN-3202和WSN3212可采用外接电源供电也可采用四节1.5V干电池供电。进一步地，WSN-9791必须采用外接电源供电。进一步地，上位机中的实时监控程序可以为管理员提供实时的农作物大棚内部环境信息以及做到自动控制大棚内部的环境值。进一步地，上位机中可以实现传感器节点的管理功能，包括节点的查询、添加、删除等管理功能。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。下面通过附图和实施案例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细阐述。附图说明说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于介绍本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在说明书附图中。图1为采用星型拓扑结构，图2为采用网状拓扑结构的的一种农作物大棚种植环境监控系统。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实例仅用于说明和解释本专利技术，但不用于限定本专利技术。根据本专利技术实施例，如图1所示，提供了一种基于WSN的农作物大棚种植环境监控系统，包括用于采集大棚内部环境信息的传感器节点，用于汇聚传输传感器采集数据的网关节点，以及用来连接传感器网关和上位机的路由器，其中上位机通过电磁阀设备连接环境控制系统，环境控制系统中包含加温加湿设备，补光设备，二氧化碳发生器设备等。图1中传感器节点和网关节点采用星型拓扑结构进行自组网，其数量比为8∶1，其中8个传感器可以为WSN-3212和WSN-3202的任意数量之和，图1中的数量只为说明基本组织关系，不代表唯一。上述传感器节点，其中WSN-3202可以加载光照传感器。空气湿度，温度，二氧化碳传感器，土壤温度，湿度，PH传感器中的最多四种传感器。其中WSN-3212可以加载J，T，K，E中的一种或四种热电偶。根据本专利技术实施例，如图2所示，图2实施例和图1相比较，只有传感器节点和传感网关的连接拓扑方式和数量比不同，其余工作方式与图1并无本质区别，图2实施例适用于监控面积更大，对环境参数更加敏感的种植大棚。综上所述，本专利技术上述各实施例的农作物种植环境监控系统，利用了物联网技术，实现了实时自动控制农作物种植大棚内部的环境参数，实现了互联网+传统农业的相结合，是智慧农业的一种具体应用，本系统能极大的减少人工劳动量，实现自动化精细农业种植控制，促进了生产效率的提高。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NI‑WSN的农作物环境实时监控系统，包括环境信息采集传感器节点、网关节点和上位机；环境信息采集传感器节点用来采集农作物种植大棚内部环境信息，网关用于汇聚、传输上述采集传感器节点采集的数据，上位机用于展示采集的数据并对大棚环境进行实时控制；其中传感器节点采用NI公司WSN‑3202以及WSN‑3212模块，网关节点采用NI公司的WSN‑9791模块，传感器节点通过无线网络连接到网关节点，网关节点与上位机共处一个网段，同时上位机还连接环境控制模块；本系统的主要特征是能够实现数据的无线传输，同时可以客服现有种植方式中人工劳动量大，工作效率低和无法实时的控制环境参数等缺陷，以实现自动化管理，提高效率和产能；所述传感器节点和网关节点采用无线连接方式连接，网关节点和上位机共处一个网段，其中上位机还和控制系统相连接；所述传感器节点采用NI公司的WSN‑3202和WSN3212类型节点，所述网关节点采用NI公司的WSN‑9791节点类型；所述WSN‑3202可连接空气温度传感器，空气湿度传感器；土壤温度传感器，土壤湿度传感器，二氧化碳传感器，光照强度传感器中的一种或多种；所述WSN‑3212节点可连接多种类型的热电偶传感器；所述传感器节点与网关节点可采用星型或者网状拓扑结构进行自组网；所述网关和上位机用路由器进行连接，使其处于同一网段；所述控制系统中包括温度，湿度，光照以及通风控制系统。...

【技术特征摘要】
1.一种基于NI-WSN的农作物环境实时监控系统，包括环境信息采集传感器节点、网关节点和上位机；环境信息采集传感器节点用来采集农作物种植大棚内部环境信息，网关用于汇聚、传输上述采集传感器节点采集的数据，上位机用于展示采集的数据并对大棚环境进行实时控制；其中传感器节点采用NI公司WSN-3202以及WSN-3212模块，网关节点采用NI公司的WSN-9791模块，传感器节点通过无线网络连接到网关节点，网关节点与上位机共处一个网段，同时上位机还连接环境控制模块；本系统的主要特征是能够实现数据的无线传输，同时可以客服现有种植方式中人工劳动量大，工作效率低和无法实时的控制环境参数等缺陷，以实现自动化管理，提高效率和产能；所述传感器节点和网关节点采用无线连接方式连接，网关节点和上位机共处一个网段，其中上位机还和控制系统相连接；所述传感器节点采用NI公司的WSN-3202和WSN3212类型节点，所述网关节点采用NI公司的WSN-9791节点类型；所述WSN-3202可连接空气温度传感器，空气湿度传感器；土壤温度传感器，土壤湿度传感器，二氧化碳传感器，光照强度传感器中的一种或多种；所述WSN-3212节点可连接多种类型的热电偶传感器；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶进，朱健，文珺，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45