一种枸杞种植数据信息采集系统及其方法技术方案

本发明专利技术属于枸杞种植领域，具体涉及一种枸杞种植数据信息采集系统及其方法；枸杞种植数据信息采集系统包括协调器、路由节点、终端采集节点、互联网和用户界面，采用网状拓扑结构组网方式；网络工作中心频率为2.4GHz，共16个信道，每个信道带宽小于5MHz，最多同时在网65000个节点；本发明专利技术操作方法简单，采用ZigBee技术对枸杞实验田土壤温度、土壤湿度、土壤ph值、土壤氮、磷、钾、电解率进行采集分析，分析效率高，提高了试验准确度。提高了试验准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种枸杞种植数据信息采集系统及其方法

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[0001]本专利技术属于枸杞种植领域，具体涉及一种枸杞种植数据信息采集系统及其方法。

技术介绍
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[0002]近些年来，无线通信系统应用正处于上升阶段，并且一直追求研发高速、可靠的宽带无线通信技术，高速无线通信技术和产品可谓层出不穷，并且通信速率不断提升，距离也不断增加，市场的导向使人们对高速无线通信技术更加“偏爱”，而低速无线通信领域却受到了一些冷遇。但是，无线通信技术广泛应用于诸多领域，很多应用场合如工业控制、无线监测、无线传感网络、智能家居无线监控等，系统本身数据吞吐量小，所要求网络的通信速率和带宽并不高，但却对成本控制、设备体积大小，设备功耗等方面的要求较为严格。
[0003]ZigBee技术在生活中的应用非常广泛，现阶段主要应用在自动化、智能化、集群化的工业和商业建筑数据采集与控制以及仪表控制等方面。而在农业领域进行数据采集、检测、控制方面还未取得进展。

技术实现思路
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[0004]本专利技术提供一种枸杞种植数据信息采集系统及其方法，采用基于ZigBee通信协议的无线传感器网络对枸杞实验田进行数据测量与监控，提高分析效率。
[0005]一种枸杞种植数据信息采集系统包括协调器、路由节点、传感器终端节点、互联网和用户界面，采用网状拓扑结构组网通信。
[0006]优选的，所述的网络工作中心频率为2.4GHz，共16个信道，每个信道带宽小于5MHz，网络含有65000个节点。
[0007]一种枸杞种植数据信息采集方法，信息采集上传、指令下发的步骤如下：
[0008]第一步：协调器自身初始化完毕后，通过已有信道扫描和主动扫描，建立自己的网络信道，路由器节点申请加入网络，获取网络PAN ID和16位短网络地址，加入网络后路由节点广播路由信帧，彼此建立联系，创建附近路由节点表，并等待终端节点申请加入网络；
[0009]第二步：终端节点根据扫描路由节点辐射信号能量的强弱以及和自身的距离，选择路由节点作为自己的父节点，并存储父节点分配自己的16位短网络地址，不同的路由父节点组建自己的簇族，并分配代表自己簇族的16位短网络地址，以区分不同的数据监测与检测区域，这样就形成了具有自组网与自适应能力的基于ZigBee通信协议的无线传感器网络；
[0010]第三步：网络建立完成后，路由节点根据自己的簇族表和附近路由节点表，创建路由表，以此实现数据上传、下发、端点与端点的通信；
[0011]第四步：网络终端节点只负责数据的采集与打包上传，每个终端节点挂载的传感器可以采集16种农作物监测数据，每种采集监测数据的有效数据位为12bit，加上数据标识位4bit，共16bit；每个终端节点上传的一帧数据最多可以同时传输16种监测数据；为了提高通信质量与数据传输可靠性，将16种监测数据数据分2帧进行传输，帧格式相同，检测终
端通过解析数据标识位，判定是哪一种监测数据；
[0012]第五步：监测数据上传以节点多跳的方式完成；终端节点通过自身的定时器以及协调器定时下发的同步时间信息，每隔5
‑
10min定时唤醒自身，驱动传感器采集数据，并采用中断的方式，接收各路监测数据，并把数据按照固定的顺序和格式进行封装，有效数据打包完毕后，添加协议帧信息并采用侦听竞争的方式，查询父节点路由是否正在通信，如果竞争成功，将数据上传，数据上传完毕后，子节点收到父节点的确认信息后才能再次进入休眠状态；
[0013]第六步：父路由节点接收完子节点上传到的数据，将有标识码的有效数据剥离出来，并进一步封装，添加8bit的区域标识码和协议帧信息，最后将上传的每一帧数据，根据自身存储的路由表，寻找下一级路由节点，直至数据传输到协调器节点，如果某个下一级路由节点没有响应，则当前路由节点会发起寻找路由帧，当接到反馈后，会将数据发送到最佳路由节点处，直至数据传输到协调器节点；
[0014]第七步：协调器将接收到的数据进行数据格式化，以json格式上传至服务器，主要格式为
[0015]以json格式上传至服务器，主要格式为
[0016]{"code":200,
[0017]"msg":"ok",
[0018]"data":
[0019]'土壤温度'：'数值',
[0020]'土壤湿度'：'数值',
[0021]'土壤ph值'：'数值',
[0022]'土壤点解率'：'数值',
[0023]'土壤氮'：'数值',
[0024]'土壤磷'：'数值',
[0025]'土壤钾'：'数值',
[0026]第八步：服务器接受到数据后，首先根据数据的区域标识码进行分类，将不同区域的数据进行划分，并将数据存入数据库中，从而实现网状的结构的数据收集技术。
[0027]优选的，采集的数据为土壤温度、土壤湿度、土壤ph值、土壤氮、磷、钾、电解率。
[0028]优选的，code为200时表示成功，将所有数据数据放入data中，并设置msg为ok，上传至服务器；code为非200时，表示数据收集有问题，设置msg为error，并将data设置为空。
[0029]本专利技术操作方法简单，采用ZigBee技术对枸杞实验田土壤温度、土壤湿度、土壤ph值、土壤氮、磷、钾、电解率进行采集分析，分析效率高，提高了试验准确度。
具体实施方式：
[0030]本专利技术提供一种枸杞种植数据信息采集系统及其方法，采用ZigBee通信协议技术对枸杞实验田进行数据采用，提高分析效率。
[0031]枸杞种植数据信息采集系统包括协调器、路由节点、互联网和用户界面，采用网状拓扑结构连接方式。网络工作中心频率为2.4GHz，共16个信道，每个信道带宽小于5MHz，共有65000个节点。
[0032]枸杞种植数据信息采集方法，具体步骤如下：
[0033]第一步：协调器自身初始化完毕后，通过已有信道扫描和主动扫描，建立自己的网络信道，路由器节点申请加入网络，获取网络PAN ID和16位短网络地址，加入网络后路由节点广播路由信帧，彼此建立联系，创建附近路由节点表，并等待终端节点申请加入网络；
[0034]第二步：终端节点根据扫描路由节点辐射信号能量的强弱以及和自身的距离，选择路由节点作为自己的父节点，并存储父节点分配自己的16位短网络地址，不同的路由父节点组建自己的簇族，并分配代表自己簇族的16位短网络地址，以区分不同的数据监测与检测区域，这样就形成了具有自组网与自适应能力的基于ZigBee通信协议的无线传感器网络；
[0035]第三步：网络建立完成后，路由节点根据自己的簇族表和附近路由节点表，创建路由表，以此实现数据上传、下发、端点与端点的通信；
[0036]第四步：网络终端节点只负责数据的采集与打包上传，每个终端节点挂载的传感器可以采集16种农作物监测数据，每种采集监测数据的有效数据位为12bit，加上数据标识位4bit，共16bit；每个终端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种枸杞种植数据信息采集系统，其特征在于：信息采集系统包括协调器、路由节点、终端设备节点、互联网和用户界面，采用网状拓扑结构组网进行采集数据的传输与指令下发。2.根据权利要求1所述的一种枸杞种植数据信息采集系统，其特征在于：所述的网络工作中心频率为2.4GHz，共16个信道，每个信道带宽小于5MHz，网络含有65000个节点。3.一种枸杞种植数据信息采集方法，其特征在于：信息采集上传、指令下发的步骤如下：第一步：协调器自身初始化完毕后，通过已有信道扫描和主动扫描，建立自己的网络信道，路由器节点申请加入网络，获取网络PAN ID和16位短网络地址，加入网络后路由节点广播路由信帧，彼此建立联系，创建附近路由节点表，并等待终端节点申请加入网络；第二步：终端节点根据扫描路由节点辐射信号能量的强弱以及和自身的距离，选择路由节点作为自己的父节点，并存储父节点分配自己的16位短网络地址，不同的路由父节点组建自己的簇族，并分配代表自己簇族的16位短网络地址，以区分不同的数据监测与检测区域，这样就形成了具有自组网与自适应能力的基于ZigBee通信协议的无线传感器网络；第三步：网络建立完成后，路由节点根据自己的簇族表和附近路由节点表，创建路由表，以此实现数据上传、下发、端点与端点的通信；第四步：网络终端节点只负责数据的采集与打包上传，每个终端节点挂载的传感器可以采集16种农作物监测数据，每种采集监测数据的有效数据位为12bit，加上数据标识位4bit，共16bit；每个终端节点上传的一帧数据最多可以同时传输16种监测数据；为了提高通信质量与数据传输可靠性，将16种监测数据数据分2帧进行传输，帧格式相同，检测终端通过解析数据标识位，判定是哪一种监测数据；第五步：监测数据上传以节点多跳的方式完成；终端节点通过自身的定时器以及协调器定时下发的同步...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹梦川，王刚，伍丹，杜朋轩，张婷，
申请(专利权)人：宁夏职业技术学院宁夏开放大学，
类型：发明
国别省市：