西瓜育苗环境参数监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种西瓜育苗环境参数监测系统及方法，其中该系统包括：无线传感器节点，用于采集育苗场所的环境参数，将所述环境参数处理并发送；无线网关节点，用于接收无线传感器节点发送的环境参数；监测终端，与所述无线网关节点相连接，用于将接收到的所述处理后得到环境参数存储，并且与存储的适于西瓜生长的环境参数阈值相比较，根据比较结果控制育苗场所的环境。本发明专利技术提供的系统及方法，能够根据采集的环境参数控制西瓜育苗环境，从而保证西瓜苗的成活率，减少农民损失，提高西瓜产量，增加农民收入。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线传感器网络技术，特别涉及一种。
技术介绍
农业产业结构调整以来，西瓜种植面积在不断增加。但是由于西瓜重茬种植后，西 瓜枯萎病严重，重则造成绝收。当前主要采取的措施是轮作换茬，但是由于农民的耕地有 限，加之西瓜轮作周期7 8年，此法成为影响西瓜生产发展的一大瓶颈。目前大部分地区 开展西瓜嫁接技术，西瓜枯萎病明显得到了改善。但是西瓜苗在嫁接后如何管理，如何保证 嫁接苗的成活率成为另一个突出的问题。嫁接苗的成活率与温度、湿度以及光照强度等因 素密切相关，温度、湿度及光照强度等因素超过一定的阈值会导致西瓜苗死亡，农民还需重 新嫁接育苗。这样不但耽误育苗的好时机，还给农民造成巨大损失。集传感器技术、嵌入式计算技术、微机电技术、分布式信息处理技术及无线通信网 络技术于一体的无线传感器网络因其广阔的应用前景已经成为当前备受关注的、多学科高 度交叉的、知识高度集中的热点研究领域。无线传感器网络是一种全新的信息获取平台，能 够实时监测和采集网络分布区域内各种检测对象的信息，并将这些信息发送到网关节点， 以实现复杂的指定范围内目标检测与跟踪。目前，无线传感器网络技术已经被广泛应用于 农业、军事、航空、医疗和工业等领域，国内外众多学者对其进行了深入的研究。无线传感器网络(Wireless Sensor Network，简称WSN)中，节点通常采用电池供 电，能量不可再生且非常有限；并且节点体积小，存储容量较小，处理能力和无线通信能力 相对比较低。如何充分利用这些有限的能量和资源，建立合适的路由，尽可能地传输被测区 域的有效数据，成为一个热点问题。由于无线通信模块占了整个节点能量消耗的主要部分， 因此采取有效的措施减少无线通信模块的能量损耗有重要意义。一般情况下，WSN拓扑控 制的共性目标主要是保障节点间可达性、降低能量损耗、提升网络容量、减小信道干扰以及 增强空间复用率等。对于某些特点应用，拓扑控制的目标还涉及支持弱移动性、减小传输延 迟、优化通信链路质量等其它方面。目前采用的WSN网络拓扑主要有平面型拓扑、分簇拓扑和网状网络拓扑等，它们 大多针对单sink节点的WSN环境而提出。传统的平面拓扑控制机制已不能满足无线传感 器网络的大规模组网要求，而且不能很好的支持局部数据融合、高效能耗管理以及传感器 的工作、休眠调度机制等。分簇机制已经成为部署和实现高效可扩展性密集布设无线传感 器网络的拓扑控制方法，其在数据汇聚、融合、能量效率、满足网络QoS要求等方面取得较 好的改善，但是目前的分簇方法主要关注如何形成基本分簇结构，而对于簇间通信机制没 有给与很好的考虑。网状网络技术目前主要应用于高速自组织无线网络中，对于对等通信 和多跳传输具有良好的支持性，对于维护无线网络的运行，保持对跳传输畅通具有重要作 用。用网状网络的优势在于通讯的可靠性大为增加，因为两个节点之间可以存在多条通讯 链路，并且这些链路是动态建立并维护的，通讯不会由于某些中间节点的失效而中断。另外，在使用多跳技术的网状网络中，各节点的通讯功耗可以大大降低。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题 本专利技术要解决的技术问题是时刻准确监测大棚的温湿度和光照强度等环境参数 条件，提高西瓜苗的成活率，节省农民时间，降低劳动强度。( 二 )技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种西瓜育苗环境参数监测系统，包括数个无线传感器节点，用于采集育苗场所的环境参数，将所述环境参数处理并发 送至无线网关节点；无线网关节点，用于接收所述无线传感器节点发送的环境参数，并发送至监测终 端；监测终端，与所述无线网关节点相连接，用于存储接收到的环境参数，并且将所述 环境参数与存储的适于西瓜生长的环境参数阈值相比较，根据比较结果控制育苗场所的环^Mi ο其中，所述无线传感器节点包括传感器单元，用于采集所述环境参数；转换单元，用于将所述环境参数进行模数转换处理，得到数字化的环境参数；微处理器单元，用于将所述数字化的环境参数进行融合过滤处理，得到处理后的 环境参数；通信单元，用于发送所述处理后的环境参数，接收其它传感器节点发送的环境参 数。所述无线传感器节点的组网方式包括由分布在数个塑料大棚内的簇成员节点和 簇头节点组成的层次组网方式；由分布在数个塑料大棚内和塑料大棚外的簇头节点组成的 网状组网方式。所述监测终端比较出所述处理后得到环境参数超出环境参数阈值时，所述监测终 端还报警。所述监测终端具有用户界面，其包括用户管理单元，用于提供用户注册、登录功能，并对用户设置不同的操作权限；数据接收存储单元，用于接收所述无线网关节点发送的环境参数，对所述环境参 数进行解析，根据所述环境参数的采集时间进行存储；数据导出单元，用于导出存储的环境参数；分析单元，用于以时间为横轴绘制监测到的环境参数随时间变化的曲线；网络拓扑结构显示单元，用于用户查看无线传感器节点的组网方式。本专利技术还提供了一种使用上述西瓜育苗环境参数监测系统的西瓜育苗环境参数 监测方法，包括步骤10、采集育苗场所的环境参数，将所述环境参数处理并发送；步骤20、将处理后得到的环境参数与设定的环境参数阈值进行比较，根据比较结 果控制育苗场所的环境。其中，所述步骤10具体包括步骤101、采集育苗场所的环境参数，所述环境参数包括光照强度参数、温度参数、 湿度参数以及气压参数中的一种或多种；步骤102、将所述环境参数进行模数转换得到数字化的环境参数；步骤103、将所述数字化的环境参数进行融合过滤处理，得到处理后的环境参数；步骤104、将所述处理后的环境参数发送。所述步骤10之前还包括簇成员节点和簇头节点组成层次网络结构的步骤，具体 包括步骤01、簇头节点在广播时段向簇成员节点发送Beacon帧；步骤02、簇成员节点接收簇头节点发送的Beacon帧；如果所述簇成员节点已经加 入了一个簇头节点，则丢弃接收到的Beacon帧；如果所述簇成员节点还没有加入任何簇头 节点，则记录接收到的Beacon帧对应的簇头节点的地址，并向所述簇头节点发送Request 帧请求加入；步骤03、所述簇头节点接收到簇成员节点发送的Request帧，判断是否已达到设 置的最大成员数，是则拒绝所述簇成员节点加入，并回复Deny帧；否则，允许所述簇成员节 点加入，并回复Admit帧。所述步骤10之前还包括簇头节点之间组成层次网络结构的步骤，具体包括步骤01’、簇头节点在广播时段向其它簇头节点发送Beacon帧；步骤02，、接收到该Beacon帧的簇头节点，回复Receive帧，并将与发送Beacon帧 的簇头节点之间链路代价保存在路由表中。 所述步骤104具体包括簇成员节点将采集到的环境参数发送给加入的簇头节点；簇头节点将自身采集的环境参数和接收到的环境参数进行融合处理，将所述处理 后的环境参数发送给相邻链路代价最小的其它簇头节点或无线网关节点。(三)有益效果本专利技术提供的，利用无线传感器网络技术实时 监测塑料大棚内环境的温度和湿度以及光照强度等环境参数，如果监测量超过预设阈值， 就会报警，提示农民通过通风、浇水和避光等措施，及时采取行动，从而保证西瓜苗的成活 率；另一方面，通过长期观测西瓜苗的生长情况，可以总结出利于西瓜苗生长的环境参数， 从而减少农民的损失，提高西瓜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种西瓜育苗环境参数监测系统，其特征在于，包括：数个无线传感器节点，用于采集育苗场所的环境参数，将所述环境参数处理并发送至无线网关节点；无线网关节点，用于接收所述无线传感器节点发送的环境参数，并发送至监测终端；监测终端，与所述无线网关节点相连接，用于存储接收到的环境参数，并且将所述环境参数与存储的适于西瓜生长的环境参数阈值相比较，根据比较结果控制育苗场所的环境。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高万林，左小苗，张港红，张树亮，赵佳宁，朱益龙，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]