农田环境高精度无线监测系统技术方案

本发明专利技术提供了农田环境高精度无线监测系统，包括环境实时监测模块和远程监测终端，所述环境实时监测模块用于对反应农田环境情况的参数指标进行采集，并通过无线传感器网络将采集得到的指标数据发送至远程监测终端；所述远程监测终端包括存储单元、报警单元和界面显示单元，所述存储单元用于对接收到的指标数据进行存储，所述报警单元用于当反应农田环境的指标数据低于安全阈值时进行报警，所述界面显示单元用于显示指标数据。

【技术实现步骤摘要】
农田环境高精度无线监测系统
本专利技术涉及农田监测
，具体涉及农田环境高精度无线监测系统。
技术介绍
现有技术中，信息化技术在推动农业的发展上越来越受到重视。无线传感器网络是实现农业信息化的重要手段，无线传感器网络技术集传感器技术、微机电系统技术、无线通信技术、嵌入式计算技术和分布式信息处理技术于一体，能够通过各类微型传感器节点间的协作、实时感知和采集被监测对象的信息，与传统的数据采集系统相比，无线传感器网络具有监测范围大、指标数据准确的优势。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供农田环境高精度无线监测系统。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：提供了农田环境高精度无线监测系统，包括环境实时监测模块和远程监测终端，所述环境实时监测模块用于对反应农田环境情况的参数指标进行采集，并通过无线传感器网络将采集得到的指标数据发送至远程监测终端；所述远程监测终端包括存储单元、报警单元和界面显示单元，所述存储单元用于对接收到的指标数据进行存储，所述报警单元用于当反应农田环境的指标数据低于安全阈值时进行报警，所述界面显示单元用于显示指标数据。优选地，所述环境实时监测模块包括汇聚节点和多个采集指标数据的传感器节点，汇聚节点与远程监测终端通信，多个传感器节点被分为多个簇，每个簇设置一个簇头，簇内的传感器节点采集的指标数据最终传送至对应的簇头，汇聚节点汇总各簇头收集的指标数据并发送至远程监测终端。优选地，所述远程监测终端还包括异常数据处理单元，异常数据处理单元被配置为对接收的指标数据进行异常检测，并将检测出的异常数据进行修正处理，将处理后的指标数据发送至存储单元。优选地，所述传感器节点包括土壤重金属传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器、土壤酸碱度传感器、土壤盐分传感器、地下水重金属传感器、地下水温度传感器中的一种或多种传感器。本专利技术的有益效果为：通过无线传感器网络采集反应农田环境情况的参数指标，能够实时将土壤的情况进行记录和分析，在反应农田环境情况的参数指标不满足条件时及时预警，实现了高精度的农田环境监测。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是本专利技术一个示例性实施例的农田环境高精度无线监测系统的结构示意框图；图2是本专利技术一个示例性实施例的远程监测终端的结构示意框图。附图标记：环境实时监测模块1、远程监测终端2、存储单元10、报警单元20、界面显示单元30、异常数据处理单元40。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。参见图1、图2，本专利技术实施例提供了农田环境高精度无线监测系统，包括环境实时监测模块和远程监测终端2，所述环境实时监测模块用于对反应农田环境情况的参数指标进行采集，并通过无线传感器网络将采集得到的指标数据发送至远程监测终端2；所述远程监测终端2包括存储单元10、报警单元20和界面显示单元30，所述存储单元10用于对接收到的指标数据进行存储，所述报警单元20用于当反应农田环境的指标数据低于安全阈值时进行报警，所述界面显示单元30用于显示指标数据。其中，所述远程监测终端2还包括异常数据处理单元40，异常数据处理单元40被配置为对接收的指标数据进行异常检测，并将检测出的异常数据进行修正处理，将处理后的指标数据发送至存储单元10。在一种能够实现的方式中，所述环境实时监测模块包括汇聚节点和多个采集指标数据的传感器节点，汇聚节点与远程监测终端2通信，多个传感器节点被分为多个簇，每个簇设置一个簇头，簇内的传感器节点采集的指标数据最终传送至对应的簇头，汇聚节点汇总各簇头收集的指标数据并发送至远程监测终端2。在一种能够实现的方式中，所述传感器节点包括土壤重金属传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器、土壤酸碱度传感器、土壤盐分传感器、地下水重金属传感器、地下水温度传感器中的一种或多种传感器。本专利技术上述实施例通过无线传感器网络采集反应农田环境情况的参数指标，能够实时将土壤的情况进行记录和分析，在反应农田环境情况的参数指标不满足条件时及时预警，实现了提高农田监测的自动化程度以及数据采集精度。在一个实施例中，传感器节点可调到最大的感知半径为Smax，初始时，网络中各传感器节点将自身的感知半径调节为Smax；分簇后，簇头在其簇内的传感器节点选择一个传感器节点作为中转站节点，簇头与所述中转站节点保持自身的感知半径始终为Smax；在数据传输阶段，簇内其余传感器节点周期性地根据当前剩余能量调节自己的感知半径，根据感知半径采集农田环境的指标数据，以及，在簇头和中转站节点中选择距离最近的作为目的节点，以将采集的农田环境的指标数据发送至目的节点。其中，所述中转站节点在接收的农田环境的指标数据量达到设定的数据量阈值时，将接收的农田环境的指标数据发送至所属的簇头。在一种实施方式中，多个传感器节点基于LEACH路由协议进行分簇。在另一种实施方式中，多个传感器节点被分为多个簇，包括：(1)汇聚节点向各传感器节点广播分簇消息，各传感器节点接收到所述分簇消息后，根据下列公式确定自己成为临时簇头的概率，并随机生成一个0到1的随机数，若确定的概率大于该随机数，则成为临时簇头：式中，Wa为传感器节点a成为临时簇头的概率，Wa0为预设的传感器节点a成为临时簇头的初始概率，Ga为传感器节点a的当前剩余能量，Ga0为传感器节点a的初始能量；(2)各临时簇头按照下列公式计算自己的权值，并广播至通信范围内的其他传感器节点：式中，Pb表示临时簇头b的权值，Lb为临时簇头b的最大传输距离，hb为临时簇头b的最大传输距离范围内的传感器节点个数，Dib为临时簇头b与其最大传输距离范围内的第i个传感器节点的距离；(3)各个传感器节点比较在其通信范围内的全部临时簇头的权值，并选择权值最大的临时簇头作为其最终所属的簇头。本实施例提出了一种新的分簇路由协议，该协议先确定临时簇头，再根据临时簇头的权值确定最终簇头。其中，本实施例提出了临时簇头的权值计算公式，基于该权值确定最终簇头，能够避免在彼此的最大传输距离范围内的两个传感器节点均称为簇头。本实施例能够提高簇头分布的均匀性，从而有益于均衡簇头之间的能耗，延长无线传感器网络的寿命。在一个实施例中，簇头在其簇内的传感器节点选择一个传感器节点作为中转站节点，具体为：(1)簇头计算簇内各传感器节点成为中转站节点的概率：式中，Qα为传感器节点α成为中转站节点的概率，hα为传感器节点α的最大传输距离范围内的传感器节点个数，Hα为传感器节点α所在簇具有的传感器节点个数，Gα为传感器节点α的当前剩余能量，Gα0为传感器节点α的初始能量，Gβ为传感器节点α的最大传输距离范围内第β个传感器节点的当前剩余能量，Gα0为所述第β个传感器节点的初始能量，v1、v2为预设的权重系数；(2)簇头选取成为中转站节点的概率最大的传感器节点作为中转站节点。本实施例设置中转站节点进行农田环境的指标数据的辅助收集，有利于降低簇头的负载，避免所有工作节点将农田环境的指标数据都直接发送至簇头而产生过多能耗。本实施例创新性地设计了成为中转站节点的概率的计算公式，并依据各传感器节点成为中转站节点的概率来确定中转站节点，有益于提高中转站节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.农田环境高精度无线监测系统，其特征是，包括环境实时监测模块和远程监测终端，所述环境实时监测模块用于对反应农田环境情况的参数指标进行采集，并通过无线传感器网络将采集得到的指标数据发送至远程监测终端；所述远程监测终端包括存储单元、报警单元和界面显示单元，所述存储单元用于对接收到的指标数据进行存储，所述报警单元用于当反应农田环境的指标数据低于安全阈值时进行报警，所述界面显示单元用于显示指标数据。

【技术特征摘要】
1.农田环境高精度无线监测系统，其特征是，包括环境实时监测模块和远程监测终端，所述环境实时监测模块用于对反应农田环境情况的参数指标进行采集，并通过无线传感器网络将采集得到的指标数据发送至远程监测终端；所述远程监测终端包括存储单元、报警单元和界面显示单元，所述存储单元用于对接收到的指标数据进行存储，所述报警单元用于当反应农田环境的指标数据低于安全阈值时进行报警，所述界面显示单元用于显示指标数据。2.根据权利要求1所述的农田环境高精度无线监测系统，其特征是，所述环境实时监测模块包括汇聚节点和多个采集指标数据的传感器节点，汇聚节点与远程监测终端通信，多个传感器节点被分为多个簇，每个簇设置一个簇头，簇内的传感器节点采集的指标数据最终传送至对应的簇头，汇聚节点汇总各簇头收集的指标数据并发送至远程监测终端。3.根据权利要求1所述的农田环境高精度无线监测系统，其特征是，所述远程监测终端还包括异常数据处理单元，异常数据处理单元被配置为对接收的指标数据进行异常检测，并将检测出的异常数据进行修正处理，将处理后的指标数据发送至存储单元。4.根据权利要求2所述的农田环境高精度无线监测系统，其特征是，所述传感器节点包括土壤重金属传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器、...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏燕芳，
申请(专利权)人：广州市花林景观工程有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44