一种基于物联网的网格式墒情监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的网格式墒情监测系统及方法，属于农田墒情监测领域，包括土壤温湿度探头、墒情节点、墒情网关和云服务器，所述土壤温湿度探头将土壤温湿度数据传送给墒情节点；所述墒情节点包括第一LORA无线模块、GPS模块和第一MCU控制器，将土壤温湿度数据及GPS地理位置信息发送给墒情网关；所述墒情网关包括与第一LORA无线模块通信连接的第二LORA无线模块、Internet通信模块和第二MCU控制器，汇总所有墒情节点上传的数据并发送给云服务器；所述云服务器包括进行存储与分析的数据存储中心和大数据分析中心。本发明专利技术解决了现有的墒情监测系统存在设备投入成本过高，测量方式存在很大的偶然性，导致测量不精确的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的网格式墒情监测系统及方法
本专利技术属于农田墒情监测领域，涉及一种基于物联网的网格式墒情监测系统及方法。
技术介绍
墒情是指作物耕层土壤中含水量多寡的情况，墒指土壤的湿度，墒情指土壤湿度的情况。目前中国农业用水量较大，浪费较多，而中国又是一个水资源比较匮乏的国家，节水灌溉技术的大力推广，使得按需灌溉，精准灌溉成为主流。当前的墒情监测系统都是以一个监测点测量数据来反映一个区域的墒情，由于每个区域的土壤组成较为复杂，小区域内的土壤墒情具有特殊性，以这种测量方式获得墒情具有很大的偶然性，并不能代表整个监测区域内的墒情。为了更精确，只能增加墒情监测点，但在农田灌溉中，电磁阀控制的灌区较为多，为每个灌区分配一个墒情监测点，又会使得设备投入的成本过高。因此，本专利技术针对上述问题，提出了一种基于物联网的网格式墒情监测系统及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供了一种基于物联网的网格式墒情监测系统及方法，解决了现有的墒情监测系统存在设备投入成本过高，测量方式存在很大的偶然性，导致测量不精确的问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种基于物联网的网格式墒情监测系统，包括土壤温湿度探头、墒情节点、墒情网关和云服务器，所述土壤温湿度探头与墒情节点连接，所述墒情节点包括第一LORA无线模块、GPS模块和第一MCU控制器，所述墒情网关包括第二LORA无线模块、Internet通信模块和第二MCU控制器，所述云服务器包括数据存储中心和大数据分析中心，所述第一LORA无线模块与第二LORA无线模块通信连接，所述Internet通信模块与云服务器通信连接；所述土壤温湿度探头将检测到的土壤温湿度数据通过485通信传送给墒情节点；所述墒情节点通过Lora局域网将土壤温湿度数据及GPS模块探测到的GPS地理位置信息发送给墒情网关；所述墒情网关汇总所有墒情节点上传的数据并通过Internet网络发送给云服务器；所述云服务器的数据存储中心对接收到的数据进行存储，大数据分析中心对接收到的数据进行分析后再存储到数据存储中心。进一步地，还包括PC端和/或手机，云服务器将每个墒情节点的数据和网格式墒情数据发送给PC端和/或手机进行展示。进一步地，所述墒情节点还包括第一太阳能充放电控制模块，所述墒情网关还包括第二太阳能充放电控制模块，所述第一太阳能充放电控制模块和第二太阳能充放电控制模块均外接太阳能电池板和蓄电池，给墒情节点和墒情网关内的电子器件供电，并上传自身的蓄电池电压到第一MCU控制器和第二MCU控制器。进一步地，所述云服务器还包括综合调度中心，可远程控制墒情节点的第一MCU控制器和墒情网关的第二MCU控制器，对墒情网关内的电子器件进行参数设置以及单独对某个墒情节点内的电子器件进行参数设置。进一步地，所述Internet通信模块包括GPRS/3G/4G通信模块。进一步地，所述土壤温湿度探头与墒情节点的数量一致，且均大于等于三个。一种基于上述网格式墒情监测系统的基于物联网的网格式墒情监测方法，包括以下步骤：步骤1：在墒情测量范围内，以任意一点设置一个GPS模块，获得当前点的经纬度，并以该点为中心的一个小范围作为一小格，再将整个墒情测量范围全部划分为与该小格同等大小的若干个小格，从而得到了网格式监测区域；步骤2：配置网格式墒情监测系统，在网格式监测区域中安装若干个墒情节点，配置墒情网关和云服务器，且每个墒情节点均连接一个土壤温湿度探头；步骤3：每个墒情节点通过Lora局域网将其所在网格的墒情数据发送给墒情网关汇总后，通过Internet网络上传到云服务器；步骤4：云服务器的数据存储中心存储各个墒情节点的墒情数据，大数据分析中心根据各个墒情节点的墒情数据计算出任一检测点的墒情数据，完成所有检测点即所有网格的墒情数据计算后，得到网格式墒情数据并存储到云服务器的数据存储中心；其中，根据各个墒情节点的墒情数据计算出任一检测点的墒情数据的步骤包括：步骤4.1：设定任一检测点f(x,y)到墒情节点N(N≥3)的距离为mN，墒情节点N的墒情数据为nN，其中，x，y代表任一检测点的经纬度；步骤4.2：由于任一检测点f(x,y)的墒情数据与墒情节点N的墒情数据nN的相关性及相互之间的距离mN成反比，则得到关系公式为：步骤4.3：将步骤4.2的关系公式带入相关性得到计算公式：步骤4.4：根据墒情节点的个数N(N≥3)和步骤4.3的计算公式，得到任一检测点f(x,y)的墒情数据为：进一步地，还包括步骤5：云服务器将每个墒情节点的数据和网格式墒情数据发送给PC端和/或手机进行展示。进一步地，所述墒情数据包括土壤温湿度探头通过485通信传送给墒情节点的土壤温湿度数据和墒情节点的GPS模块探测到的GPS地理位置信息，以及墒情节点的第一太阳能充放电控制模块连接的蓄电池的电压。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1.一种基于物联网的网格式墒情监测系统及方法，在一个大面积的墒情监测区域内，只要安装三个以上墒情监测节点，就可以获得整个监测区域内精确的每个点位的墒情数据，对于节水灌溉，精准灌溉可以提供更加准确的参考；通过Lora局域网和Internet网络配合，传送不同层次的数据，精准发送且不容易互相干扰；在测量范围内安装多个墒情节点，可有效减少站点非正常因素或偶然性因素对墒情数据的影响。2.本专利技术通过云服务器存储和处理墒情数据，为农业生产研究，农田墒情研究提供长久的，精确的数据，为广泛区域墒情监测，多墒情节点提供强大的数据处理能力。3.本专利技术通过PC端和/或手机展示监测区域内网格式墒情数据的情况，对土壤墒情状况提供更加全面、直观的展示。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图，其中：图1是一种基于物联网的网格式墒情监测系统的连接框图；图2是本专利技术中实施例一的网格式监测区域的分布示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，即所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处描述和附图中示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。需要说明的是，术语“第一”和“第二”等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网的网格式墒情监测系统，其特征在于：包括土壤温湿度探头、墒情节点、墒情网关和云服务器，所述土壤温湿度探头与墒情节点连接，所述墒情节点包括第一LORA无线模块、GPS模块和第一MCU控制器，所述墒情网关包括第二LORA无线模块、Internet通信模块和第二MCU控制器，所述云服务器包括数据存储中心和大数据分析中心，所述第一LORA无线模块与第二LORA无线模块通信连接，所述Internet通信模块与云服务器通信连接；/n所述土壤温湿度探头将检测到的土壤温湿度数据通过485通信传送给墒情节点；所述墒情节点通过Lora局域网将土壤温湿度数据及GPS模块探测到的GPS地理位置信息发送给墒情网关；所述墒情网关汇总所有墒情节点上传的数据并通过Internet网络发送给云服务器；所述云服务器的数据存储中心对接收到的数据进行存储，大数据分析中心对接收到的数据进行分析后再存储到数据存储中心。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的网格式墒情监测系统，其特征在于：包括土壤温湿度探头、墒情节点、墒情网关和云服务器，所述土壤温湿度探头与墒情节点连接，所述墒情节点包括第一LORA无线模块、GPS模块和第一MCU控制器，所述墒情网关包括第二LORA无线模块、Internet通信模块和第二MCU控制器，所述云服务器包括数据存储中心和大数据分析中心，所述第一LORA无线模块与第二LORA无线模块通信连接，所述Internet通信模块与云服务器通信连接；
所述土壤温湿度探头将检测到的土壤温湿度数据通过485通信传送给墒情节点；所述墒情节点通过Lora局域网将土壤温湿度数据及GPS模块探测到的GPS地理位置信息发送给墒情网关；所述墒情网关汇总所有墒情节点上传的数据并通过Internet网络发送给云服务器；所述云服务器的数据存储中心对接收到的数据进行存储，大数据分析中心对接收到的数据进行分析后再存储到数据存储中心。


2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的网格式墒情监测系统，其特征在于：还包括PC端和/或手机，云服务器将每个墒情节点的数据和网格式墒情数据发送给PC端和/或手机进行展示。


3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的网格式墒情监测系统，其特征在于：所述墒情节点还包括第一太阳能充放电控制模块，所述墒情网关还包括第二太阳能充放电控制模块，所述第一太阳能充放电控制模块和第二太阳能充放电控制模块均外接太阳能电池板和蓄电池，给墒情节点和墒情网关内的电子器件供电，并上传自身的蓄电池电压到第一MCU控制器和第二MCU控制器。


4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的网格式墒情监测系统，其特征在于：所述云服务器还包括综合调度中心，可远程控制墒情节点的第一MCU控制器和墒情网关的第二MCU控制器，对墒情网关内的电子器件进行参数设置以及单独对某个墒情节点内的电子器件进行参数设置。


5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的网格式墒情监测系统，其特征在于：所述Internet通信模块包括GPRS/3G/4G通信模块。


6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的网格式墒情监测系统，其特征在于：所述土壤温湿度探头与墒情节点的数量一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨贵松，崔文四，王亚辉，陈灿灿，李梦喜，宋云锋，刘星，
申请(专利权)人：河南锐利特计算机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41