一种大棚土壤环境远程自动监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种大棚土壤环境远程自动监测系统包括：若干个用于采集各个时段的土壤数据的采集单元、若干个用于接收并汇总附近的多个采集单元的土壤数据的路由节点单元、用于汇总全部的路由节点单元所收集的土壤数据并将土壤数据传输至数据处理单元的协调节点单元、用于对各个时段的土壤数据进行预处理的数据处理单元、用于接收并显示监测结果的终端可视化单元和为采集单元、路由节点单元、协调节点单元提供电力的供电单元；本实用新型专利技术利用无线传感网络能同时远程监测多个设施大棚的作物生长土壤环境情况，并能将监测结果反馈到用户的远程终端设备上，因此更高效、便捷、节省人工成本。

A remote automatic monitoring system for soil environment in Greenhouse

The utility model discloses a remote automatic monitoring system for greenhouse soil environment, which comprises a number of soil data acquisition units for each period, a number of routing node units for receiving and collecting soil data from multiple nearby acquisition units, and a soil collected by all routing node units. Soil data is transmitted to a coordinated node unit of a data processing unit, a data processing unit for pretreatment of soil data at various times, a terminal visualization unit for receiving and displaying monitoring results, and a power supply unit for power supply to a collection unit, a routing node unit, and a coordination node unit. The utility model utilizes wireless sensor network to monitor the soil environment of crop growth in greenhouses with multiple facilities at the same time, and can feedback the monitoring results to the remote terminal equipment of users, so it is more efficient, convenient and saves labor costs.

【技术实现步骤摘要】
一种大棚土壤环境远程自动监测系统
本技术涉及土壤环境监测
，尤其是一种大棚土壤环境远程自动监测系统。
技术介绍
设施大棚种植的作物能否健康的生长，最终收获的农产品品质如何，很大程度上取决于作物生长的土壤环境。对设施种植作物生长期的土壤环境进行实时监测，及时发现异常情况，是设施种植管理的重要内容。现有的人工采样、检测的方法效率低、人工成本高、实时性差，且无法实现整个种植基地所有设施大棚的同时监测。已经不适合现代大规模的种植基地的生产管理要求。在土壤分监测中，含盐量是一个重要的综合指标。土壤盐分过多对植物生长影响很大：造成生理干旱，植物生长异常、植株矮小、叶小暗绿；离子的毒害作用，使作物排斥对一些营养元素吸收；破坏正常代谢，影响作物产量等。而测定土壤中的电导率可以直接反映出混合盐的含量。因此，对土壤中电导率进行监测能够掌握土壤污染状况是十分必要的。土壤水分也是影响作物生长的重要因素。水分过多或者缺乏，作物生长就会受到多方面的影响：水分少的作物植株个体低矮，光合叶面积明显减小，产量降低；影响作物叶片、根系的发育和生长；土壤水分状况影响植物根系吸水和叶片蒸腾，进而影响到干物质积累，最终影响作物产量；影响作物种子的萌发，种子只有吸收了足够的水分后，与萌发有关的生理生化作用才能逐步开始。
技术实现思路
本技术公布了一种大棚土壤环境远程自动监测系统。主要解决多个设施大棚作物生长土壤环境的远程自动监测，从而确保作物正常生长。为解决上述问题，本技术提供了一种大棚土壤环境远程自动监测系统，包括：若干个采集单元、若干个路由节点单元、协调节点单元、数据处理单元、终端可视化单元和供电单元；供电单元为采集单元、路由节点单元、协调节点单元提供电力；采集单元的数量大于路由节点单元的数量，且采集单元、路由节点单元均匀分布在大棚内；采集单元用于采集各个时段的土壤数据，土壤数据包括土壤的温度、湿度、电导率、盐分值和酸碱度，并将土壤数据就近发送给路由节点单元；路由节点单元用于接收并汇总附近的多个采集单元的土壤数据；协调节点单元用于汇总全部的路由节点单元所收集的土壤数据并将土壤数据传输至数据处理单元；数据处理单元用于对各个时段的土壤数据进行预处理，判断土壤数据是否符合要求，并将监测结果传输至终端可视化单元；终端可视化单元用于接收并显示监测结果。进一步地，上述大棚土壤环境远程自动监测系统还包括：复位单元，用于对采集单元、路由节点单元和协调节点单元复位。进一步地，上述大棚土壤环境远程自动监测系统中采集单元、路由节点单元和协调节点单元之间通过无线网络传输数据。进一步地，上述大棚土壤环境远程自动监测系统中采集单元和路由节点单元之间的无线网络为ZigBee传输网络。进一步地，上述大棚土壤环境远程自动监测系统中采集单元包括第一处理器模块和传感器模块，传感器模块包括：温度传感器、湿度传感器、电导传感器和酸碱度传感器，第一处理器模块用于控制传感器模块，温度传感器用于采集各个时段的土壤温度，湿度传感器用于采集各个时段的土壤湿度，电导传感器用于采集各个时段的土壤电导率及盐分值，酸碱度传感器用于采集各个时段的土壤酸碱度；路由节点单元包括第二处理器模块，第二处理器模块用于接收并汇总采集单元所采集的各个时段的土壤数据；协调节点单元包括第三处理器模块，第三处理器模块用于接收并汇总路由节点单元所传输的各个时段的土壤数据。进一步地，上述大棚土壤环境远程自动监测系统中终端可视化单元为移动智能终端。进一步地，上述大棚土壤环境远程自动监测系统中移动智能终端为智能手机或平板电脑。进一步地，上述大棚土壤环境远程自动监测系统中采集单元和路由节点单元对土壤数据进行存储，当存储的土壤数据达到存储阈值时，则将土壤数据传输给协调节点单元。通过采集单元采集土壤数据，并通过路由采集单元和协调节点单元将土壤数据传输给数据处理单元，由数据处理单元对土壤数据进行预处理并分析，并将结果传输至终端可视化单元，采集数据单元、路由节点单元和协调节点单元通过无效网络进行通信与数据传输，故而能够一个生产基地中的所有设施大棚的土壤环境状况进行集中、统一的采集、传输、管理及展示，从而实现系统的远程自动监测。同时大棚土壤环境远程自动监测系统中采集单元和路由节点单元带有存储功能，当达到存储阈值时集中发送数据给协调节点单元，能防止网络堵塞。附图说明图1为本技术所示实施例整体架构图。图2为本技术所示采集单元硬件框图。图3为本技术所示路由节点单元硬件框图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本技术的概念。参考图1，本实施例所示大棚土壤环境远程自动监测系统包括若干个采集单元、若干个路由节点单元、协调节点单元、数据处理单元、终端可视化单元和供电单元；其中供电单元为采集单元、路由节点单元、协调节点单元提供电力；采集单元的数量大于路由节点单元的数量，且采集单元、路由节点单元均匀分布在大棚内；采集单元用于采集各个时段的土壤数据，土壤数据包括土壤的温度、湿度、电导率、盐分值和酸碱度，并将土壤数据就近发送给路由节点单元；路由节点单元用于接收并汇总附近的多个采集单元的土壤数据；协调节点单元用于汇总全部的路由节点单元所收集的土壤数据并将土壤数据传输至数据处理单元；数据处理单元用于对各个时段的土壤数据进行预处理，判断土壤数据是否符合要求，并将监测结果传输至终端可视化单元；终端可视化单元用于接收并显示监测结果。本实施例还可以包括复位单元，用于当系统出现问题时，对采集单元、路由节点单元和协调节点单元复位。在本实施例中第一处理器模块、第二处理器模块和第三处理器模块均采用JN5148微控制器。参考图2，采集单元包括第一处理器模块和传感器模块，传感器模块包括：温度传感器、湿度传感器、电导传感器和酸碱度传感器，第一处理器模块用于控制传感器模块，温度传感器用于采集各个时段的土壤温度，湿度传感器用于采集各个时段的土壤湿度，电导传感器用于采集各个时段的土壤电导率及盐分值，酸碱度传感器用于采集各个时段的土壤酸碱度。采集单元均布在大棚的土壤里，其电极采用特殊处理的合金材料，能够承受较强的外力冲击，不易损坏，且安全密封，耐酸碱腐蚀，可埋入土壤内进行长期动态监测，具有精度高、响应快、互换性好、可靠性高等优点，采集单元的相关技术参数如下所示：土壤温度测量，量程：-55℃～150℃，测量精度：±0.5℃；土壤湿度测量，量程：0～100%，测量精度：±2%，稳定时间：<2秒；土壤电导率/含盐量测量，量程：0.01%～1.00%，测量精度：±5%；土壤Ph值测量，量程：1～14，测量精度：±0.1。参考图3，路由节点单元包括第二处理器模块，第二处理器模块用于接收并汇总采集单元所采集的各个时段的土壤数据。路由节点单元的主要功能是作为中继来传输和保存网络数据：（1）加入网络。路由节点单元上电或复位并完成初始化后，会在指定的信道上发出请求并根据得到的回应来确定加入哪个网络，所加入网络的网络服务ID必须与预设值完全一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大棚土壤环境远程自动监测系统，其特征在于：包括：若干个采集单元、若干个路由节点单元、协调节点单元、数据处理单元、终端可视化单元和供电单元；所述供电单元为所述采集单元、所述路由节点单元、所述协调节点单元提供电力；所述采集单元的数量大于所述路由节点单元的数量，且所述采集单元、所述路由节点单元均匀分布在大棚内；所述采集单元用于采集各个时段的土壤数据，所述土壤数据包括土壤的温度、湿度、电导率、盐分值和酸碱度，并将土壤数据就近发送给所述路由节点单元；所述路由节点单元用于接收并汇总附近的多个所述采集单元的土壤数据；所述协调节点单元用于汇总全部的所述路由节点单元所收集的所述土壤数据并将所述土壤数据传输至数据处理单元；所述数据处理单元用于对各个时段的土壤数据进行预处理，判断土壤数据是否符合要求，并将监测结果传输至所述终端可视化单元；所述终端可视化单元用于接收并显示监测结果。

【技术特征摘要】
1.一种大棚土壤环境远程自动监测系统，其特征在于：包括：若干个采集单元、若干个路由节点单元、协调节点单元、数据处理单元、终端可视化单元和供电单元；所述供电单元为所述采集单元、所述路由节点单元、所述协调节点单元提供电力；所述采集单元的数量大于所述路由节点单元的数量，且所述采集单元、所述路由节点单元均匀分布在大棚内；所述采集单元用于采集各个时段的土壤数据，所述土壤数据包括土壤的温度、湿度、电导率、盐分值和酸碱度，并将土壤数据就近发送给所述路由节点单元；所述路由节点单元用于接收并汇总附近的多个所述采集单元的土壤数据；所述协调节点单元用于汇总全部的所述路由节点单元所收集的所述土壤数据并将所述土壤数据传输至数据处理单元；所述数据处理单元用于对各个时段的土壤数据进行预处理，判断土壤数据是否符合要求，并将监测结果传输至所述终端可视化单元；所述终端可视化单元用于接收并显示监测结果。2.根据权利要求1所述的大棚土壤环境远程自动监测系统，其特征在于，还包括：复位单元，用于对所述采集单元、所述路由节点单元和所述协调节点单元复位。3.根据权利要求1所述的大棚土壤环境远程自动监测系统，其特征在于：所述采集单元、所述路由节点单元和所述协调节点单元之间通过无线网络传输数据。4.根据权利要求3所述的大棚土壤环境远程自动监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：张倩，于峰，付蓉，李刚，刘新，于金莹，谭雅蓉，
申请(专利权)人：北京市农林科学院，北京智农天地网络技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11