区域化种植物土壤质量实时无线监控系统技术方案

本发明专利技术提供了区域化种植物土壤质量实时无线监控系统，包括：无线传感器网络模块，用于对反应种植物土壤环境情况的土壤质量参数进行采集，并将采集得到的土壤质量参数发送至预处理模块；预处理模块，被配置为对接收的土壤质量参数进行预处理，并发送至管理模块处进行存储；管理模块，被配置为对存储的数据进行管理；监测终端，被配置为将土壤质量参数与设定的安全阈值进行比较并输出比较结果；报警模块，被配置为接收所述比较结果，并在土壤质量参数大于设定的安全阈值时向设定的用户终端输出报警信息。

Real-time Wireless Monitoring System for Soil Quality of Regionalized Plants

The invention provides a real-time wireless monitoring system for regionalized plant soil quality, which includes: a wireless sensor network module for collecting soil quality parameters reflecting plant soil environment, and sending the collected soil quality parameters to the pretreatment module; a pretreatment module, which is configured to pretreat the received soil quality parameters and send them to the pretreatment module. The management module is configured to manage the stored data; the monitoring terminal is configured to compare the soil quality parameters with the set safety threshold and output the comparison results; the alarm module is configured to receive the comparison results and output the alarm information to the set user terminal when the soil quality parameters are larger than the set safety threshold. \u3002

【技术实现步骤摘要】
区域化种植物土壤质量实时无线监控系统
本专利技术涉及土壤监测
，具体涉及区域化种植物土壤质量实时无线监控系统。
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。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供区域化种植物土壤质量实时无线监控系统。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：提供了区域化种植物土壤质量实时无线监控系统，包括：无线传感器网络模块，用于对反应种植物土壤环境情况的土壤质量参数进行采集，并将采集得到的土壤质量参数发送至预处理模块；预处理模块，被配置为对接收的土壤质量参数进行预处理，并发送至管理模块处进行存储；管理模块，被配置为对存储的数据进行管理；监测终端，被配置为将土壤质量参数与设定的安全阈值进行比较并输出比较结果；报警模块，被配置为接收所述比较结果，并在土壤质量参数大于设定的安全阈值时向设定的用户终端输出报警信息。优选地，所述管理模块包括：元数据管理子模块，被配置为元数据的添加、删除和更新；数据融合子模块，被配置为对相关数据进行融合处理；数据查询子模块，被配置为根据用户自定义的查询条件实时查询相关数据；所述相关数据包括所述土壤质量参数、所述元数据。本专利技术的有益效果为：实现了农田土壤质量的监测，能够实时将土壤的情况进行记录和分析，在土壤质量参数不满足条件时及时预警，提高了农田监测的自动化程度以及数据采集精度。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区域化种植物土壤质量实时无线监控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预处理模块的结构示意框图。附图标记：无线传感器网络模块1、预处理模块2、管理模块3、监测终端4、报警模块5、异常数据监测单元10、缺失数据监测单元20。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，本专利技术实施例提供了区域化种植物土壤质量实时无线监控系统，包括：无线传感器网络模块1，用于对反应种植物土壤环境情况的土壤质量参数进行采集，并将采集得到的土壤质量参数发送至预处理模块；预处理模块2，被配置为对接收的土壤质量参数进行预处理，并发送至管理模块3处进行存储；管理模块3，被配置为对存储的数据进行管理；监测终端4，被配置为将土壤质量参数与设定的安全阈值进行比较并输出比较结果；报警模块5，被配置为接收所述比较结果，并在土壤质量参数大于设定的安全阈值时向设定的用户终端输出报警信息。其中，所述无线传感器网络模块1包括部署于监测区域内的单个汇聚节点、四个中继节点和多个传感器节点，其中四个中继节点与汇聚节点之间的距离相同，并能与汇聚节点直接通信；传感器节点根据当前剩余能量调节自身的通信距离，当与距离最近的中继节点的距离小于该通信距离时，传感器节点与该距离最近的中继节点直接通信，否则传感器节点在其邻居节点中选择下一跳，与该下一跳进行直接通信，所述的邻居节点为位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点；中继节点接收传感器节点发送的土壤质量参数，并将接收的土壤质量参数发送至汇聚节点，进而由汇聚节点将土壤质量参数发送至所述预处理模块2。在一种可能实现的方式中，所述管理模块3包括：元数据管理子模块，被配置为元数据的添加、删除和更新；数据融合子模块，被配置为对相关数据进行融合处理；数据查询子模块，被配置为根据用户自定义的查询条件实时查询相关数据；所述相关数据包括所述土壤质量参数、所述元数据。在一种能够实现的方式中，如图2所示，预处理模块2包括异常数据监测单元10和缺失数据监测单元20，异常数据监测单元10被配置为对接收的土壤质量参数进行异常检测，并将检测出的异常数据进行修正处理；缺失数据监测单元20被配置为对土壤质量参数进行缺失检测，并对检测出的缺失序列进行数据填补。本专利技术上述实施例设计的农田土壤质量智能可靠监测系统，实现了农田土壤质量的监测，能够实时将土壤的情况进行记录和分析，在土壤质量参数不满足条件时及时预警，提高了农田监测的自动化程度以及数据采集精度。在一种能够实现的方式中，设传感器节点可调节的通信距离范围为[Lmin,Lmax]，Lmin为传感器节点可调节的最小通信距离，Lmax为传感器节点可调节的最大通信距离，所述的传感器节点根据当前剩余能量调节自身的通信距离，包括：(1)传感器节点在初始时调节自己的通信距离为Lmax；(2)传感器节点定期根据当前剩余能量更新自身的通信距离，更新公式为：式中，Li(t)为传感器节点i在第t个周期更新后的通信距离，Li(t-1)为传感器节点i在第t-1个周期更新后的通信距离，Qi(t-1)为传感器节点i在第t-1个周期更新时的当前剩余能量，Qi(t)为传感器节点i在第t个周期更新时的当前剩余能量，Qi0为传感器节点i的初始能量，Qmin为预设的最小能量值，ρ为预设的能量因子，且0<ρ<1；(3)若更新的通信距离小于Lmin时，调节传感器节点的通信距离为Lmin，并不再更新通信距离。本实施例中，设置传感器节点根据当前剩余能量调节自身的通信距离，并创新性地设置了传感器节点的通信距离更新公式，该公式随着传感器节点的当前剩余能量的减少来减短通信距离，以限制传感器节点的通信范围，有利于降低传感器节点的通信能耗。本实施例进一步设置传感器节点在更新的通信距离小于Lmin时，调节自身的通信距离为Lmin，实现了传感器节点在范围[Lmin,Lmax]内的通信距离调整，避免传感器节点因通信距离过短而无法实现与相邻传感器节点的有效通信。在一个实施例中，传感器节点在其邻居节点中选择下一跳，包括：传感器节点确定其各个邻居节点的通信权值，选择通信权值最大的邻居节点作为下一跳；其中通信权值按照下列公式计算：式中，Kij表示传感器节点i的第j个邻居节点的通信权值，Sjd为所述第j个邻居节点与第d个中继节点的距离，Sid为传感器节点i与第d个中继节点的距离，Lj为所述第j个邻居节点的当前通信距离，Lmin为传感器节点可调节的最小通信距离，Lmax为传感器节点可调节的最大通信距离，α1、α2为预设的权重系数。本实施例中，传感器节点在各个邻居节点中，选择通信权值最大的邻居节点作为下一跳，其中创新性地提供了通信权值的计算公式，由该计算公式可知，到各中继节点距离更近、通信距离更大的邻居节点具有更大的概率当选为下一跳。本实施例基于通信权值选择下一跳，能够尽可能地优化传感器节点的通信路由路径，缩短土壤质量参数传输的距离，从而降低土壤质量参数传输方面的能耗，进一步降低系统的土壤质量参数采集成本。在一个实施例中，各中继节点具有移动功能，汇聚节点定期收集各中继节点以及各传感器节点的能量信息，并根据能量信息计算中继节点及与其直接通信的传感器节点的能量密度；当任意中继节点a的能量密度小于与其直接通信的传感器节点的平均能量密度时，汇聚节点计算与中继节点a直接通信的所有传感器节点的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.区域化种植物土壤质量实时无线监控系统，其特征是，包括：无线传感器网络模块，用于对反应种植物土壤环境情况的土壤质量参数进行采集，并将采集得到的土壤质量参数发送至预处理模块；预处理模块，被配置为对接收的土壤质量参数进行预处理，并发送至管理模块处进行存储；管理模块，被配置为对存储的数据进行管理；监测终端，被配置为将土壤质量参数与设定的安全阈值进行比较并输出比较结果；报警模块，被配置为接收所述比较结果，并在土壤质量参数大于设定的安全阈值时向设定的用户终端输出报警信息；其中，所述无线传感器网络模块包括部署于监测区域内的单个汇聚节点、四个中继节点和多个传感器节点，其中四个中继节点与汇聚节点之间的距离相同，并能与汇聚节点直接通信；传感器节点根据当前剩余能量调节自身的通信距离，当与距离最近的中继节点的距离小于该通信距离时，传感器节点与该距离最近的中继节点直接通信，否则传感器节点在其邻居节点中选择下一跳，与该下一跳进行直接通信，所述的邻居节点为位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点；中继节点接收传感器节点发送的土壤质量参数，并将接收的土壤质量参数发送至汇聚节点，进而由汇聚节点将土壤质量参数发送至所述预处理模块。...

【技术特征摘要】
1.区域化种植物土壤质量实时无线监控系统，其特征是，包括：无线传感器网络模块，用于对反应种植物土壤环境情况的土壤质量参数进行采集，并将采集得到的土壤质量参数发送至预处理模块；预处理模块，被配置为对接收的土壤质量参数进行预处理，并发送至管理模块处进行存储；管理模块，被配置为对存储的数据进行管理；监测终端，被配置为将土壤质量参数与设定的安全阈值进行比较并输出比较结果；报警模块，被配置为接收所述比较结果，并在土壤质量参数大于设定的安全阈值时向设定的用户终端输出报警信息；其中，所述无线传感器网络模块包括部署于监测区域内的单个汇聚节点、四个中继节点和多个传感器节点，其中四个中继节点与汇聚节点之间的距离相同，并能与汇聚节点直接通信；传感器节点根据当前剩余能量调节自身的通信距离，当与距离最近的中继节点的距离小于该通信距离时，传感器节点与该距离最近的中继节点直接通信，否则传感器节点在其邻居节点中选择下一跳，与该下一跳进行直接通信，所述的邻居节点为位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点；中继节点接收传感器节点发送的土壤质量参数，并将接收的土壤质量参数发送至汇聚节点，进而由汇聚节点将土壤质量参数发送至所述预处理模块。2.根据权利要求1所述的区域化种植物土壤质量实时无线监控系统，其特征是，所述管理模块包括：元数据管理子模块，被配置为元数据的添加、删除和更新；数据融合子模块，被配置为对相关数据进行融合处理；数据查询子模块，被配置为根据用户自定义的查询条件实时查询相关数据；所述相关数据包括所述土壤质量参数、所述元数据。3.根据权利要求1或2所述的区域化种植物土壤质量实时无线监控系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：东莞幻鸟新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44