一種溫室環(huán)境遠(yuǎn)程無線實時監(jiān)測系統(tǒng)及方法，屬于二氧化碳遠(yuǎn)程實時監(jiān)測領(lǐng)域。監(jiān)測系統(tǒng)包括監(jiān)測服務(wù)器、分別與監(jiān)測服務(wù)器通過GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)相連接的多個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器、以各個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器為中心呈星型局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)無線互連的多個溫室環(huán)境監(jiān)測儀器；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器包括電源模塊、微控制器、分別與微控制器相連的短距離無線接收模塊、SD存儲模塊、LCD顯示模塊和GPRS無線傳輸模塊；溫室環(huán)境監(jiān)測儀器包括電源模塊、微控制器、分別與微控制器相連的溫室環(huán)境傳感器組、GPS定位模塊和短距離無線發(fā)射模塊；兼顧溫室環(huán)境大范圍離散和小范圍密集分布的監(jiān)測需求，結(jié)構(gòu)簡單、布點靈活、遠(yuǎn)程實時、無線傳輸、實時顯示、成本低廉和低功耗。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種二氧化碳遠(yuǎn)程無線實時監(jiān)測系統(tǒng)，尤其涉及一種溫室環(huán)境遠(yuǎn)程無線實時監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
目前，溫室環(huán)境監(jiān)測方式主要有四種方式(1)現(xiàn)場監(jiān)測監(jiān)測人員隨身攜帶溫度計、濕度計、二氧化碳濃度計等儀器，進(jìn)行被動的溫室環(huán)境現(xiàn)場監(jiān)測記錄，人工成本巨大；自動監(jiān)測將溫度、濕度、光照、二氧化碳等傳感器整合于同一監(jiān)測設(shè)備，并安置在溫室環(huán)境中進(jìn)行自動采集，操作人員定期拷貝數(shù)據(jù)存儲卡中的監(jiān)測數(shù)據(jù)，難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程 采集且實時性差；(3)遠(yuǎn)程監(jiān)測將溫室環(huán)境監(jiān)測設(shè)備通過有線方式與附近的電腦相連，通過有線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳輸采集數(shù)據(jù)，監(jiān)測設(shè)備安置后不可移動且布線成本較高；(4)無線監(jiān)測借助ZigBee/GPRS/3G等無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實時無線傳輸，布點靈活且無需布線，是較理想的監(jiān)測方案。與本專利技術(shù)最為相近的已有技術(shù)有 專利號為200810031646. O公開了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室精細(xì)作物生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)及方法，包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)關(guān)和控制臺，發(fā)現(xiàn)異常監(jiān)測數(shù)據(jù)時發(fā)送報警短信。然而，該方法采用短信貓作為收發(fā)裝置，通信費用較高且實時性差。專利號為200920034767. O公開了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)溫室環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)將大氣溫度、大氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、二氧化碳和光照強(qiáng)度等六種傳感器節(jié)點組網(wǎng)后，將采集數(shù)據(jù)打包上傳至數(shù)據(jù)采集設(shè)備，再接入Internet網(wǎng)與通信服務(wù)器相連。然而，該系統(tǒng)沒有整合六種傳感器設(shè)計數(shù)據(jù)采集發(fā)送終端，使得每個溫室環(huán)境小范圍內(nèi)均須同時布設(shè)六種傳感器節(jié)點并組網(wǎng)。專利號為201020636459. 8公開了一種用于溫室大棚的無線環(huán)境監(jiān)測裝置，該裝置采用ZigBee技術(shù)組建無線傳感網(wǎng)絡(luò)。然而，ZigBee技術(shù)僅適合實現(xiàn)短距離的無線傳輸，實現(xiàn)協(xié)議復(fù)雜且費用高，難以滿足溫室環(huán)境大范圍離散分布的監(jiān)測需要。專利號為201110431315. 8公開了基于GSM短消息的無線溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)實時監(jiān)測溫度、濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度等數(shù)據(jù)，定時以GSM短消息的方式發(fā)送到手機(jī)和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心實現(xiàn)報警。然而，其沒有實現(xiàn)GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通訊，不能進(jìn)行溫室環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)傳輸，難以滿足對溫室環(huán)境動態(tài)連續(xù)監(jiān)測的需要。上述方法或采用短信貓作為收發(fā)裝置，或沒有整合多種傳感器節(jié)點，或采用ZigBee技術(shù)組建無線傳感網(wǎng)絡(luò)，或基于GSM短消息進(jìn)行異常報警，卻忽略了溫室環(huán)境往往具有大范圍離散和小范圍密集的分布特征，若純粹采用ZigBee等短距離無線射頻傳輸方式，則難以滿足大范圍離散分布的監(jiān)測需要，若純粹采用GPRS/3G等無線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，則使得小范圍密集分布的監(jiān)測成本過高。因此，急需一種能夠兼顧考慮溫室環(huán)境大范圍離散和小范圍密集分布的監(jiān)測需求，具有結(jié)構(gòu)簡單、布點靈活、遠(yuǎn)程監(jiān)測、無線傳輸、實時顯示、成本低廉和低功耗等特點的監(jiān)測方案。
技術(shù)實現(xiàn)思路
技術(shù)問題本專利技術(shù)的目的是克服現(xiàn)有監(jiān)測方案的不足，提供一種可操作性強(qiáng)的一種溫室環(huán)境遠(yuǎn)程無線實時監(jiān)測系統(tǒng)及方法。技術(shù)方案實現(xiàn)本專利技術(shù)目的的一種溫室環(huán)境遠(yuǎn)程無線實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測服務(wù)器、GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器和溫室環(huán)境監(jiān)測儀器；監(jiān)測服務(wù)器通過GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)連接多個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器；每一個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器均連接有多個溫室環(huán)境監(jiān)測儀器，以各個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器為中心呈星型局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)無線互連有多個溫室環(huán)境監(jiān)測儀器。所述的監(jiān)測服務(wù)器是運行數(shù)據(jù)監(jiān)測服務(wù)的計算機(jī)，監(jiān)測服務(wù)器部署在互聯(lián)網(wǎng)的任意節(jié)點位置，通過GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器建立雙向無線連接，獲取溫室環(huán)境監(jiān)測儀器的監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時溫室環(huán)境監(jiān)測儀器通過GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器獲取監(jiān)測服務(wù)器反饋的控制信息，溫室環(huán)境監(jiān)測儀器為多個，分別安置各個溫室環(huán)境中。 所述的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器包括電源模塊、微控制器、短距離數(shù)據(jù)接收模塊、SD存儲模塊、LCD顯示模塊和GPRS無線傳輸模塊；所述的短距離數(shù)據(jù)接收模塊、SD存儲模塊、LCD顯示模塊和GPRS無線傳輸模塊分別與微控制器的端口相連接；其中電源模塊為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器提供電能；短距離無線接受模塊接受多個溫室環(huán)境監(jiān)測儀器發(fā)送來的監(jiān)測數(shù)據(jù)；SD存儲模塊自動存儲溫室環(huán)境監(jiān)測儀器的監(jiān)測數(shù)據(jù)；LCD顯示模塊實時顯示當(dāng)前的監(jiān)測數(shù)據(jù)、無線網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)及電源狀態(tài)信息；GPRS無線傳輸模塊將溫室環(huán)境監(jiān)測儀器的監(jiān)測數(shù)據(jù)無線連續(xù)傳輸?shù)奖O(jiān)測服務(wù)器。所述的溫室環(huán)境監(jiān)測儀器包括電源模塊、微控制器、溫室環(huán)境傳感器組、GPS接收模塊和短距離無線發(fā)射模塊；溫室環(huán)境傳感器組、GPS接收模塊和短距離無線發(fā)射模塊分別與微控制器的端口相連接；電源模塊為溫室環(huán)境監(jiān)測儀器提供電能；所述的溫室環(huán)境傳感器組包括氣體溫度傳感器、氣體濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、二氧化碳傳感器、土壤溫度傳感器和土壤濕度傳感器，該傳感器組監(jiān)測并采集溫室環(huán)境的氣體和土壤狀況數(shù)據(jù)；GPS接收模塊遠(yuǎn)程接收溫室環(huán)境的定位信息和授時信息，定時信息包括經(jīng)度、緯度和高程，授時信息以格林尼治時間表示；短距離無線發(fā)射模塊將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器的短距離無線接收模塊。實現(xiàn)無線實時監(jiān)測的方法包括溫室環(huán)境的遠(yuǎn)程無線實時監(jiān)測方法、溫室環(huán)境監(jiān)測儀器實時監(jiān)測溫室環(huán)境的狀態(tài)變化過程和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸過程； (I)、所述的溫室環(huán)境的遠(yuǎn)程無線實時監(jiān)測方法包括以下步驟 a.每個溫室環(huán)境中安置一個溫室環(huán)境監(jiān)測儀器，多個溫室環(huán)境周圍安置多個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，并以遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器為中心，將多個溫室環(huán)境監(jiān)測儀器以星型局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行無線互連組網(wǎng)； b.每個溫室環(huán)境監(jiān)測儀器實時監(jiān)測溫室環(huán)境的氣體、土壤、GPS定位和授時數(shù)據(jù)； c.在監(jiān)測到溫室環(huán)境的氣體和土壤狀況發(fā)生變化時，溫室環(huán)境監(jiān)測儀器的短距離無線發(fā)射模塊將監(jiān)測數(shù)據(jù)無線發(fā)射給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器的短距離無線接收模塊； d.每個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器接受到來自于多個溫室環(huán)境監(jiān)測儀器的監(jiān)測數(shù)據(jù)后，由GPRS無線傳輸模塊將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)連續(xù)傳輸?shù)奖O(jiān)測服務(wù)器； e.監(jiān)測服務(wù)器可部署在互聯(lián)網(wǎng)的任意節(jié)點位置，從GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)接收監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時提供客戶的互聯(lián)網(wǎng)訪問； (2)、所述的溫室環(huán)境監(jiān)測儀器實時監(jiān)測溫室環(huán)境的狀態(tài)變化過程，包括如下步驟 2a.每個溫室環(huán)境監(jiān)測儀器接通電源后，微處理器對溫室環(huán)境傳感器組、GPS定位模塊 和短距離無線發(fā)射模塊進(jìn)行初始化，實時監(jiān)測并控制各模塊的運行狀態(tài)； 2b.溫室環(huán)境傳感器組包括氣體溫度傳感器、氣體濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、二氧化碳傳感器、土壤溫度傳感器和土壤濕度傳感器，實時監(jiān)測溫室環(huán)境的氣體和土壤狀態(tài)變化，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳遞給微控制器； 2c. GPS接收模塊實時獲取當(dāng)前溫室環(huán)境的定位和授時信息，定時信息包括經(jīng)度、緯度和高程，授時信息以格林尼治時間表示，并將GPS接收數(shù)據(jù)傳遞給微控制器； 2d.微控制器實時對接收到的溫室環(huán)境的氣體、土壤和GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析； 2e.判斷溫室環(huán)境的監(jiān)測數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化， 當(dāng)微控制器分析到溫室環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送變化時，將監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，并通過短距離發(fā)射模塊將監(jiān)測數(shù)據(jù)無線發(fā)送給相連接的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器； 當(dāng)沒有發(fā)生變化，微處理器進(jìn)入休眠狀態(tài)，定時被喚醒接收溫室環(huán)境傳感器組和GPS接收模塊傳遞來的監(jiān)測數(shù)據(jù)，本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種溫室環(huán)境遠(yuǎn)程無線實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是：它包括監(jiān)測服務(wù)器（101）、GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器（102）和溫室環(huán)境監(jiān)測儀器（103）；監(jiān)測服務(wù)器（101）通過GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)連接多個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器（102）；每一個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器（102）均連接有多個溫室環(huán)境監(jiān)測儀器（103），以各個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器（102）為中心呈星型局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)無線互連有多個溫室環(huán)境監(jiān)測儀器（103）。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種溫室環(huán)境遠(yuǎn)程無線實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是它包括監(jiān)測服務(wù)器(101)、GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(102)和溫室環(huán)境監(jiān)測儀器(103);監(jiān)測服務(wù)器(101)通過GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)連接多個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(102);每一個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(102)均連接有多個溫室環(huán)境監(jiān)測儀器(103)，以各個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(102)為中心呈星型局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)無線互連有多個溫室環(huán)境監(jiān)測儀器(103)。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種溫室環(huán)境遠(yuǎn)程無線實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述的監(jiān)測服務(wù)器(101)是運行數(shù)據(jù)監(jiān)測服務(wù)的計算機(jī)，監(jiān)測服務(wù)器(101)部署在互聯(lián)網(wǎng)的任意節(jié)點位置，通過GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(102)建立雙向無線連接，獲取溫室環(huán)境監(jiān)測儀器(103)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時溫室環(huán)境監(jiān)測儀器(103)通過GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(102)獲取監(jiān)測服務(wù)器(101)反饋的控制信息，溫室環(huán)境監(jiān)測儀器(103)為多個，分別安置在各個溫室環(huán)境中。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種溫室環(huán)境遠(yuǎn)程無線實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(102)包括電源模塊(201)、微控制器(202)、短距離數(shù)據(jù)接收模塊(203)、SD存儲模塊(204)、IXD顯示模塊(205)和GPRS無線傳輸模塊(206);所述的短距離數(shù)據(jù)接收模塊(203)、SD存儲模塊(204)、LCD顯示模塊(205)和GPRS無線傳輸模塊(206)分別與微控制器(202)的端口相連接；其中電源模塊(201)為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(102)提供電能；短距離無線接受模塊(203)接受多個溫室環(huán)境監(jiān)測儀器(103)發(fā)送來的監(jiān)測數(shù)據(jù)；SD存儲模塊(204)自動存儲溫室環(huán)境監(jiān)測儀器(103)的監(jiān)測數(shù)據(jù)；IXD顯示模塊(205)實時顯示當(dāng)前的監(jiān)測數(shù)據(jù)、無線網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)及電源狀態(tài)信息；GPRS無線傳輸模塊(206)將溫室環(huán)境監(jiān)測儀器(103)的監(jiān)測數(shù)據(jù)無線連續(xù)傳輸?shù)奖O(jiān)測服務(wù)器(101)。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種溫室環(huán)境遠(yuǎn)程無線實時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述的溫室環(huán)境監(jiān)測儀器(103)包括電源模塊(301)、微控制器(302)、溫室環(huán)境傳感器組(303)、GPS接收模塊(304)和短距離無線發(fā)射模塊(305);溫室環(huán)境傳感器組(303)、GPS接收模塊(304)和短距離無線發(fā)射模塊(305)分別與微控制器(302)的端口相連接；電源模塊(301)為溫室環(huán)境監(jiān)測儀器(103)提供電能；所述的溫室環(huán)境傳感器組(303)包括氣體溫度傳感器、氣體濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、二氧化碳傳感器、土壤溫度傳感器和土壤濕度傳感器，該傳感器組監(jiān)測并采集溫室環(huán)境的氣體和土壤狀況數(shù)據(jù)；GPS接收模塊(304)遠(yuǎn)程接收溫室環(huán)境的定位信息和授時信息，定時信息包括經(jīng)度、緯度和高程，授時信息以格林尼治時間表示；短距離無線發(fā)射模塊(305)將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(102)的短距離無線接收模塊(203)。5.一種如權(quán)利要求1-4所述系統(tǒng)的溫室環(huán)境遠(yuǎn)程無線實時監(jiān)測方法，其特征是它包括溫室環(huán)境的遠(yuǎn)程無線實時監(jiān)測方法、溫室環(huán)境監(jiān)測儀器(103)實時監(jiān)測溫室環(huán)境的狀態(tài)變化過程和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(102)進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸過程； (I)、所述的溫室環(huán)境的遠(yuǎn)程無線實時監(jiān)測方法包括以下步驟 a.每個溫室環(huán)境中安置一個溫室環(huán)境監(jiān)測儀器(103)，多個溫室環(huán)境周圍安置多個遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(102)，并以遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(102...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊慧，慈慧，秦勇，酆格斐，
申請(專利權(quán))人：中國礦業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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