基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统，包括土壤监测站群和远程监控服务平台，土壤监测站群包括一个主土壤监测站和多个从土壤监测站，主土壤监测站和从土壤监测站包括外壳、供电系统、控制电路板和插入土壤中的传感器组，控制电路板包括供电管理模块、传感器控制模块、设备控制模块、预警模块和LoRa无线通信模块，主土壤监测站监测当地土壤墒情信息，集中收集所有从土壤监测站的监测信息，通过主土壤监测站的LoRa无线通信模块发送给远程监控服务平台；LoRa是通过一个端点对多个端点进行集中管理，更加符合农业种植场景的应用需求。本发明专利技术抗干扰能力较强、传输距离较远、功耗较小、保密性较好。

Low Power Soil Monitoring System Based on LoRa Internet of Things

The invention discloses a low-power soil monitoring system based on LoRa Internet of Things, including a group of soil monitoring stations and a remote monitoring service platform. The group of soil monitoring stations includes a main soil monitoring station and several slave soil monitoring stations. The main soil monitoring station and slave soil monitoring station include a shell, a power supply system, a control circuit board and a sensor group inserted into the soil. The control circuit board includes a main soil monitoring station and a slave soil monitoring station. Power supply management module, sensor control module, equipment control module, early warning module and LoRa wireless communication module, the main soil monitoring station monitors local soil moisture information, collects all monitoring information from the soil monitoring station, and transmits it to the remote monitoring service platform through LoRa wireless communication module of the main soil monitoring station; LoRa centralizes multiple endpoints through one endpoint. Management, more in line with the application needs of agricultural planting scenarios. The invention has strong anti-interference ability, long transmission distance, low power consumption and good confidentiality.

【技术实现步骤摘要】
基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统
本专利技术涉及土壤监测领域，特别涉及一种基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统。
技术介绍
物联网农业智能测控系统根据无线网络获取植物生长环境信息，如监测土壤水分、土壤温度、空气温度、空气湿度、光照强度、植物养分含量等参数。具有信息收集、负责接收无线传感汇聚节点发来的数据、存储、显示和数据管理的功能，实现所有基地测试点信息的获取、管理、动态显示和分析处理，并以直观的图表和曲线的方式显示给用户，并根据以上各类信息的反馈对农业园区进行自动灌溉、自动降温、自动卷模、自动进行液体肥料施肥、自动喷药等自动控制。然而，现有的物联网式土壤监测系统的无线通信方式多采用ZigBee、GPRS、蓝牙、WiFi等方式，存在抗干扰能力不强、传输距离较短、接收电流较高、保密性一般等问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种抗干扰能力较强、传输距离较远、功耗较小、保密性较好的基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统，包括土壤监测站群和远程监控服务平台，所述土壤监测站群包括一个主土壤监测站和多个从土壤监测站，所述主土壤监测站和每个所述从土壤监测站均包括外壳、供电系统、控制电路板和插入土壤中的传感器组，所述控制电路板设置在所述外壳内，所述控制电路板包括供电管理模块、传感器控制模块、设备控制模块、预警模块和LoRa无线通信模块，所述传感器组监测土壤墒情并将监测数据传送到所述传感器控制模块，所述供电管理模块分别与传感器控制模块和LoRa无线通信模块连接、用于实现按需分区智能供电和自动休眠功能，所述供电系统与所述供电管理模块连接、用于为所述控制电路板提供电力，所述预警模块、设备控制模块和LoRa无线通信模块均与所述传感器控制模块连接，所述设备控制模块还分别与所述预警模块和LoRa无线通信模块连接；每个所述从土壤监测站监测其所在位置的土壤墒情，并将监测信息通过其各自的所述LoRa无线通信模块传送给所述主土壤监测站，所述主土壤监测站监测当地土壤墒情信息，并集中收集所有所述从土壤监测站的监测信息，将所述主土壤监测站和所有所述从土壤监测站的监测数据、设备控制数据、预警数据和供电管理数据通过所述主土壤监测站的LoRa无线通信模块发送给所述远程监控服务平台，所述远程监控服务平台收到数据后，通过所述主土壤监测站的LoRa无线通信模块向各个所述从土壤监测站下发控制指令进行远程实时监控。在本专利技术所述的基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统中，所述传感器组包括土壤温度传感器、土壤水分传感器和土壤pH传感器，所述土壤温度传感器与所述传感器控制模块连接、用于监测土壤的温度，所述土壤水分传感器与所述传感器控制模块连接、用于监测所述土壤的含水量，所述土壤pH传感器与所述传感器控制模块连接、用于监测所述土壤的酸碱度。在本专利技术所述的基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统中，所述传感器组还包括土壤EC传感器、土壤深度传感器和土壤紧实度传感器，所述土壤EC传感器与所述传感器控制模块连接、用于监测所述土壤的盐分，所述土壤深度传感器与所述传感器控制模块连接、用于监测所述土壤的深度，所述土壤紧实度传感器与所述传感器控制模块连接、用于监测所述土壤的紧实度。在本专利技术所述的基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统中，所述控制电路板还包括微型温度传感器，所述微型温度传感器实时监测所述控制电路板及其周围的温度情况，当出现温度异常时，向所述预警模块发出警告信号，所述预警模块即刻启动声光报警、短信报警和平台报警，并给所述设备控制模块发出关闭所述供电系统的指令。在本专利技术所述的基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统中，当土壤墒情出现异常或所述控制电路板上的各模块出现故障时，所述设备控制模块向所述预警模块发送警告信号，所述预警模块即刻启动声光报警、短信报警和平台报警，并给所述设备控制模块发出关闭所述供电系统的指令。在本专利技术所述的基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统中，所述LoRa无线通信模块至少设有天线接口、异步串行接口和SIM卡接口。在本专利技术所述的基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统中，所述供电系统包括太阳能板和蓄电池，所述太阳能板通过所述蓄电池与所述供电管理模块连接。在本专利技术所述的基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统中，所述供电管理模块中设有用于限制过高电压的过压保护器件和用于抗干扰的滤波电容。在本专利技术所述的基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统中，所述土壤监测站群安装在农业生产园区。实施本专利技术的基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统，具有以下有益效果：由于设有土壤监测站群和远程监控服务平台，土壤监测站群包括一个主土壤监测站和多个从土壤监测站，主土壤监测站和每个从土壤监测站均包括外壳、供电系统、控制电路板和插入土壤中的传感器组，控制电路板包括供电管理模块、传感器控制模块、设备控制模块、预警模块和LoRa无线通信模块，通过采用LoRa无线通信技术，可以实时获取不同位置土壤墒情信息并对现场设备进行远程精准控制，另外，LoRa无线通信模块具有低功耗的特点，因此抗干扰能力较强、传输距离较远、功耗较小、保密性较好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统一个实施例中的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统实施例中，该基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统的结构示意图如图1所示。图1中，该基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统包括土壤监测站群和远程监控服务平台，本实施例中，针对一个种植地块相对集中的农业生产园区，安装一套土壤监测站群。当园区面积非常大(例如：最大直径超过15km)，或者需要同时对位置相距较远的多个园区(例如：两个园区的中心点相距超过15km)进行统一管理，或者土壤监测站群的总数据量较大时，可壤土壤监测站群与远程监控服务平台之间建立基站(即下面将要描述的主土壤监测站)，用于信息中转。当然，当两个园区距离近较时，也可以采用LoRa传输方式。值得一提的是，本实施例中，远程监控服务平台可安装在台式电脑、笔记本电脑、手机或服务器等设备上。本实施例中，土壤监测站群包括一个主土壤监测站和多个从土壤监测站，图1中作为例子画出了N个从土壤监测站，N为大于1的整数。主土壤监测站为带信息集中功能的土壤监测站，即为含基站功能的土壤监测站(具体是将监测功能与基站功能整合在一起)，从土壤监测站为不带信息集中功能的土壤监测站。本实施例中，主土壤监测站和每个从土壤监测站均包括外壳(图中未示出)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统，其特征在于，包括土壤监测站群和远程监控服务平台，所述土壤监测站群包括一个主土壤监测站和多个从土壤监测站，所述主土壤监测站和每个所述从土壤监测站均包括外壳、供电系统、控制电路板和插入土壤中的传感器组，所述控制电路板设置在所述外壳内，所述控制电路板包括供电管理模块、传感器控制模块、设备控制模块、预警模块和LoRa无线通信模块，所述传感器组监测土壤墒情并将监测数据传送到所述传感器控制模块，所述供电管理模块分别与传感器控制模块和LoRa无线通信模块连接、用于实现按需分区智能供电和自动休眠功能，所述供电系统与所述供电管理模块连接、用于为所述控制电路板提供电力，所述预警模块、设备控制模块和LoRa无线通信模块均与所述传感器控制模块连接，所述设备控制模块还分别与所述预警模块和LoRa无线通信模块连接；每个所述从土壤监测站监测其所在位置的土壤墒情，并将监测信息通过其各自的所述LoRa无线通信模块传送给所述主土壤监测站，所述主土壤监测站监测当地土壤墒情信息，并集中收集所有所述从土壤监测站的监测信息，将所述主土壤监测站和所有所述从土壤监测站的监测数据、设备控制数据、预警数据和供电管理数据通过所述主土壤监测站的LoRa无线通信模块发送给所述远程监控服务平台，所述远程监控服务平台收到数据后，通过所述主土壤监测站的LoRa无线通信模块向各个所述从土壤监测站下发控制指令进行远程实时监控。...

【技术特征摘要】
1.一种基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统，其特征在于，包括土壤监测站群和远程监控服务平台，所述土壤监测站群包括一个主土壤监测站和多个从土壤监测站，所述主土壤监测站和每个所述从土壤监测站均包括外壳、供电系统、控制电路板和插入土壤中的传感器组，所述控制电路板设置在所述外壳内，所述控制电路板包括供电管理模块、传感器控制模块、设备控制模块、预警模块和LoRa无线通信模块，所述传感器组监测土壤墒情并将监测数据传送到所述传感器控制模块，所述供电管理模块分别与传感器控制模块和LoRa无线通信模块连接、用于实现按需分区智能供电和自动休眠功能，所述供电系统与所述供电管理模块连接、用于为所述控制电路板提供电力，所述预警模块、设备控制模块和LoRa无线通信模块均与所述传感器控制模块连接，所述设备控制模块还分别与所述预警模块和LoRa无线通信模块连接；每个所述从土壤监测站监测其所在位置的土壤墒情，并将监测信息通过其各自的所述LoRa无线通信模块传送给所述主土壤监测站，所述主土壤监测站监测当地土壤墒情信息，并集中收集所有所述从土壤监测站的监测信息，将所述主土壤监测站和所有所述从土壤监测站的监测数据、设备控制数据、预警数据和供电管理数据通过所述主土壤监测站的LoRa无线通信模块发送给所述远程监控服务平台，所述远程监控服务平台收到数据后，通过所述主土壤监测站的LoRa无线通信模块向各个所述从土壤监测站下发控制指令进行远程实时监控。2.根据权利要求1所述的基于LoRa物联网的低功耗土壤监控系统，其特征在于，所述传感器组包括土壤温度传感器、土壤水分传感器和土壤pH传感器，所述土壤温度传感器与所述传感器控制模块连接、用于监测土壤的温度，所述土壤水分传感器与所述传感器控制模块连接、用于监测所述土壤的含水量，所述土壤pH传感器与所述传感器控制模块连接、用于监测所述土壤的酸碱度。...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄家怿，唐观荣，王书阳，卢嘉威，孟洋宝，谢秋波，
申请(专利权)人：广州市健坤网络科技发展有限公司，广东省现代农业装备研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44