專利名稱：農(nóng)田墑情遠(yuǎn)程采集發(fā)布系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)田墑情采 集技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種農(nóng)田墑情遠(yuǎn)程采集發(fā)布系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
土壤墑情是指農(nóng)作物主要根系活動(dòng)層內(nèi)的土壤水分狀況。它是農(nóng)業(yè)抗旱、水資源合理配置的重要根據(jù)，可以為政府宏觀決策提供科學(xué)依據(jù)，為指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。目前，許多地區(qū)對(duì)農(nóng)田信息的采集主要采用人工的方式，這種方式的最大缺點(diǎn)是采集信息誤差較大、上報(bào)和發(fā)布信息的周期太長(zhǎng)，嚴(yán)重滯后于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。例如，由于農(nóng)技人員較多、技術(shù)水平參差不齊以及采集方式和分析方法存在很大的差異，就很難保證采集信息的準(zhǔn)確性。另外，每個(gè)農(nóng)技人員需要把采集的信息層層上報(bào)，到最終形成決策、發(fā)布信息需要的時(shí)間周期太長(zhǎng)，會(huì)嚴(yán)重影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)，造成農(nóng)作物的減產(chǎn)。目前，雖然建立的土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)較多，但存在監(jiān)測(cè)點(diǎn)少、監(jiān)測(cè)范圍小以及不能對(duì)外實(shí)時(shí)發(fā)布監(jiān)測(cè)信息等缺陷。在現(xiàn)有的系統(tǒng)中一般采用太陽(yáng)能供電，在控制器的控制下能夠采集土壤水分、土壤溫度、空氣溫濕度以及降雨量等農(nóng)田信息，并能夠利用GSM模塊通過(guò)短消息的方式把采集信息發(fā)送給農(nóng)戶。由于系統(tǒng)采用的是GSM模塊，采集的農(nóng)田信息只能以短消息的方式進(jìn)行發(fā)送，數(shù)據(jù)容易丟失，實(shí)時(shí)性以及與農(nóng)戶的交互性較差；另外，由于采用短消息的方式傳遞的數(shù)據(jù)量較小，當(dāng)遇到采集農(nóng)田信息數(shù)據(jù)較多時(shí)(特別是圖像信息)，系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種農(nóng)田墑情遠(yuǎn)程采集發(fā)布系統(tǒng)，其具有采集農(nóng)田土壤濕度、土壤溫度、空氣溫濕度、太陽(yáng)輻射、風(fēng)速風(fēng)向和降雨量等農(nóng)田信息，把采集的信息加工處理，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)外發(fā)布，授權(quán)用戶可以通過(guò)登陸網(wǎng)站對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和下載。(二)技術(shù)方案本發(fā)明提供一種農(nóng)田墑情遠(yuǎn)程采集發(fā)布系統(tǒng)，包括墑情監(jiān)測(cè)站、墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)以及用戶終端，所述墑情監(jiān)測(cè)站采集墑情數(shù)據(jù)并通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳到所述墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)，所述墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)對(duì)所述墑情數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理并傳送到互聯(lián)網(wǎng)上供用戶終端查看和下載。其中，所述墑情監(jiān)測(cè)站包括用于采集太陽(yáng)能并充/放電給蓄電池的太陽(yáng)能電池板；用于給墑情監(jiān)測(cè)硬件電路板供電的蓄電池；以及墑情監(jiān)測(cè)硬件電路板。其中，所述墑情監(jiān)測(cè)硬件電路板包括主處理器、存儲(chǔ)單元、GPRS模塊、傳感器接口單元、電源管理單元、保護(hù)電路、用于對(duì)墑情監(jiān)測(cè)站的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置的按鍵模塊和用于瀏覽土壤溫度、土壤濕度、空氣溫濕度、日照強(qiáng)度、風(fēng)速、風(fēng)速和降雨量的液晶顯示模塊、
所述主處理器，對(duì)傳感器信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并與墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；所述存儲(chǔ)單元與主處理器連接，所述存儲(chǔ)單元用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的所述數(shù)據(jù)包括系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)；所述GPRS模塊，通過(guò)RS232接口與主處理器連接，所述GPRS模塊用于發(fā)送監(jiān)測(cè)站采集的數(shù)據(jù)和接收墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)的控制命令的；所述傳感器接口單元包括土壤水分傳感器接口、土壤溫度傳感器接口、空氣溫濕度傳感器接口、太陽(yáng)輻射傳感器接口、風(fēng)速/風(fēng)向傳感器接口和降雨量傳感器接口 ；所述電源管理單元包括LD0電路、切換控制電路和大功率電源電路；所述保護(hù)電路采用防雷保護(hù)、浪泳保護(hù)、過(guò)流保護(hù)以及對(duì)太陽(yáng)能蓄電池的充放電 保護(hù)。其中，所述存儲(chǔ)單元通過(guò)串行外圍設(shè)備接口與主處理器連接。其中，所述存儲(chǔ)單元由四個(gè)AT4DB161D芯片組成。其中，所述主處理器采用C8051F040單片機(jī)。其中，所述墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)包括數(shù)據(jù)通信單元、信息管理單元和墑情信息發(fā)布單元。其中，所述用戶終端通過(guò)登陸互聯(lián)網(wǎng)查看和下載墑情數(shù)據(jù)，同時(shí)上傳農(nóng)作物種類信息。(三)有益效果本發(fā)明農(nóng)田墑情遠(yuǎn)程采集發(fā)布系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)(墑情信息采集發(fā)布平臺(tái))與多點(diǎn)(墑情監(jiān)測(cè)站)無(wú)線通信，且實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)田信息(土壤濕度、土壤溫度、空氣溫濕度、太陽(yáng)輻射、風(fēng)速風(fēng)向和降雨量)的采集，無(wú)需值守，減少了人力、物力的消耗，并能夠把墑情信息和專家決策實(shí)時(shí)對(duì)外發(fā)布，提高了農(nóng)田信息采集和發(fā)布的實(shí)時(shí)性；另外本系統(tǒng)采用覆蓋范圍廣、可靠性強(qiáng)，傳輸速度快的GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，并采用流量計(jì)費(fèi)，具有系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、運(yùn)行成本低的特點(diǎn)；本系統(tǒng)不僅能夠把采集的墑情數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)布，還能夠通過(guò)專家系統(tǒng)，形成專家決策信息和預(yù)警信息，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。


圖I為本發(fā)明農(nóng)田墑情遠(yuǎn)程采集發(fā)布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明墑情檢測(cè)站硬件電路板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明電源管理單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明保護(hù)電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。如圖I所示，本發(fā)明的農(nóng)田墑情遠(yuǎn)程采集發(fā)布系統(tǒng)包括墑情監(jiān)測(cè)站I、墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)2以及用戶終端3，所述墑情監(jiān)測(cè)站I采集墑情數(shù)據(jù)并通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳到所述墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)2，所述墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)2對(duì)所述墑情數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理并傳送到互聯(lián)網(wǎng)上供用戶終端3查看和下載；所述用戶終端3通過(guò)登陸互聯(lián)網(wǎng)查看和下載數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以上傳農(nóng)作物種類信息。用戶終端，可以通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入登陸界面，完成身份驗(yàn)證后既可登陸到遠(yuǎn)程墑情監(jiān)測(cè)發(fā)布平臺(tái)2，通過(guò)設(shè)置不同的查詢條件，對(duì)本地區(qū)墑情數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、分析和數(shù)據(jù)下載。如圖2所示，所述墑情監(jiān)測(cè)站I包括太陽(yáng)能電池板，用于采集太陽(yáng)能并給蓄電池充/放電；蓄電池，用于給墑情監(jiān)測(cè)硬件電路板供電；墑情監(jiān)測(cè)硬件電路板。所述墑情監(jiān)測(cè)硬件電路板包括主處理器11、按鍵模塊12和液晶顯示模塊13、存儲(chǔ)單元14、GPRS模塊15、 傳感器接口單元16、電源管理單元17和保護(hù)電路18。所述主處理器11采用C8051F040單片機(jī)，用于對(duì)傳感器信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并與墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)2進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；所述按鍵模塊12和液晶顯示模塊13，用于對(duì)墑情監(jiān)測(cè)站I的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置并且用于瀏覽土壤溫度、土壤濕度、空氣溫濕度、日照強(qiáng)度、風(fēng)速、風(fēng)速和降雨量；所述存儲(chǔ)單元14通過(guò)串行外圍設(shè)備接口(Serial Peripheral interface, SPI)與主處理器11連接，用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，所述數(shù)據(jù)包括系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)，本實(shí)施方式中，所述存儲(chǔ)單元14由四個(gè)AT4DB161D芯片組成，存儲(chǔ)容量可以達(dá)到64MB ；所述GPRS模塊15，通過(guò)RS232接口與主處理器11連接，用于發(fā)送墑情監(jiān)測(cè)站I采集的數(shù)據(jù)和接收墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)2的控制命令；所述傳感器接口單元16包括土壤水分傳感器接口、土壤溫度傳感器接口、空氣溫濕度傳感器接口、太陽(yáng)輻射傳感器接口、風(fēng)速/風(fēng)向傳感器接口和降雨量傳感器接口 ；所述電源管理單元17包括LD0電路171、切換控制電路172和大功率電源電路173 ;用于保障墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定、低功耗運(yùn)行；所述LDO電路171的主要作用是把蓄電池提供的電壓通過(guò)穩(wěn)壓電路LDO穩(wěn)壓到3. 3V后輸出，提供給墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要3. 3V供電的主處理器11以及外圍硬件電路；所述大功率電源電路采用集成芯片R1224N102E，其具有電壓波動(dòng)范圍小及較高的電流輸出能力，把蓄電池提供的電壓轉(zhuǎn)換成4. 2V的電壓為GPRS模塊提供電壓，保證GPRS模塊15正常通信；所述切換控制電路用于控制開(kāi)通或切斷GPRS模塊15電源；主處理器11的一個(gè)輸出端口與切換控制電路相連接，切換控制電路連接至GPRS模塊15的端口，主處理器11可以根據(jù)工作需要通過(guò)切換控制電路開(kāi)通或切斷GPRS模塊15通信。如圖4所示，所述保護(hù)電路18采用防雷保護(hù)、浪泳保護(hù)和過(guò)流保護(hù)，保證墑情監(jiān)測(cè)站I長(zhǎng)期運(yùn)行；防雷管G200、G201組成了第一級(jí)防護(hù)電路，這兩個(gè)放電管組成了差模和共模保護(hù)電路，用于泄放防雷產(chǎn)生的大電流，將大部分雷電能量加以旁路吸收，第二級(jí)保護(hù)包括TVS 二極管D200、D201、D202和進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)的壓敏電阻VR400，用于實(shí)施對(duì)經(jīng)過(guò)第一級(jí)抑制后的剩余過(guò)電壓進(jìn)行鉗位，將其限制在后續(xù)電源電路可以耐受的電壓水平，介于第一級(jí)與第二級(jí)保護(hù)元件之間的是熱敏電阻F200和F201，用于過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)，當(dāng)過(guò)大的電流流過(guò)壓敏電阻時(shí)，壓敏電阻內(nèi)阻快速增大，從而切斷外部信號(hào)與內(nèi)部電路的連接，保護(hù)內(nèi)部電路不受損壞，電感線圈T200用于進(jìn)一步濾除電源雜波，為墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓，二極管D203主要用于防止蓄電池兩極接反損壞電路其它元件。所述墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)2包括數(shù)據(jù)通信單元、信息管理單元和墑情信息發(fā)布單元。所述數(shù)據(jù)通信單元為一個(gè)后臺(tái)處理單元，負(fù)責(zé)與墑情監(jiān)測(cè)站I進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。當(dāng)墑情監(jiān)測(cè)站I發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，所述數(shù)據(jù)通信單元首先獲取數(shù)據(jù)源的IP地址和端口號(hào)，接受數(shù)據(jù)時(shí)通過(guò)對(duì)指定端口的偵聽(tīng),識(shí)別并接受墑情監(jiān)測(cè)站I點(diǎn)連接請(qǐng)求,并接收數(shù)據(jù)包；同時(shí)，數(shù)據(jù)通信單元對(duì)非法連接、數(shù)據(jù)串校驗(yàn)格式和丟棄非法格式數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理，最大限度的保證數(shù)據(jù)接收的正確性。在對(duì)墑情監(jiān)測(cè)站I發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)通信單元按照固定的協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，增加CRC校驗(yàn)，并壓包發(fā)送。所述信息管理單元采用SQLSerVer2008和數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)ADO. NET，可以方便高效的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)。信息管理單元 具有以下功能數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)管理、短信報(bào)警、賬號(hào)管理；數(shù)據(jù)管理包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)瀏覽、歷史數(shù)據(jù)瀏覽、數(shù)據(jù)對(duì)比分析和數(shù)據(jù)下載，生產(chǎn)管理主要是根據(jù)墑情數(shù)據(jù)以及作物種類進(jìn)行專家系統(tǒng)分析，形成專家策略，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；短信報(bào)警是根據(jù)不同地區(qū)的實(shí)際需求，設(shè)置報(bào)警閥值范圍，一旦超過(guò)閥值范圍，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)布報(bào)警信息；帳號(hào)管理主要是對(duì)系統(tǒng)管理賬號(hào)進(jìn)行增加、刪除、改變、查詢，同時(shí)對(duì)賬號(hào)、站點(diǎn)進(jìn)行授權(quán)管理操作。墑情信息發(fā)布單元是基于ASP. NET技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的通信終端服務(wù)單元和瀏覽器模塊，完成對(duì)農(nóng)田信息的采集發(fā)布和用戶終端的授權(quán)。以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種農(nóng)田墑情遠(yuǎn)程采集發(fā)布系統(tǒng)，其特征在于，包括墑情監(jiān)測(cè)站、墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)以及用戶終端，所述墑情監(jiān)測(cè)站采集墑情數(shù)據(jù)并通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳到所述墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)，所述墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)對(duì)所述墑情數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理并傳送到互聯(lián)網(wǎng)上供用戶終端查看和下載。
2.如權(quán)利要求I所述的農(nóng)田墑情遠(yuǎn)程采集發(fā)布系統(tǒng)，其特征在于，所述墑情監(jiān)測(cè)站包括 用于采集太陽(yáng)能并給蓄電池充/放電的太陽(yáng)能電池板； 用于給墑情監(jiān)測(cè)硬件電路板供電的蓄電池；以及 墑情監(jiān)測(cè)硬件電路板。
3.如權(quán)利要求2所述的農(nóng)田墑情遠(yuǎn)程采集發(fā)布系統(tǒng)，其特征在于，所述墑情監(jiān)測(cè)硬件電路板包括主處理器、存儲(chǔ)單元、GPRS模塊、傳感器接口單元、電源管理單元、保護(hù)電路、用于對(duì)墑情監(jiān)測(cè)站的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置的按鍵模塊和用于瀏覽土壤溫度、土壤濕度、空氣溫濕度、日照強(qiáng)度、風(fēng)速、風(fēng)速和降雨量的液晶顯示模塊、 所述主處理器，對(duì)傳感器信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并與墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互； 所述存儲(chǔ)單元與主處理器連接，所述存儲(chǔ)單元用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，所述數(shù)據(jù)包括系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)； 所述GPRS模塊，通過(guò)RS232接口與主處理器連接，所述GPRS模塊用于發(fā)送監(jiān)測(cè)站采集的數(shù)據(jù)和接收墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)的控制命令的； 所述傳感器接口單元包括土壤水分傳感器接口、土壤溫度傳感器接口、空氣溫濕度傳感器接口、太陽(yáng)輻射傳感器接口、風(fēng)速/風(fēng)向傳感器接口和降雨量傳感器接口 ； 所述電源管理單元包括=LDO電路、切換控制電路和大功率電源電路； 所述保護(hù)電路采用防雷保護(hù)、浪泳保護(hù)、過(guò)流保護(hù)以及對(duì)太陽(yáng)能蓄電池的充放電保護(hù)。
4.如權(quán)利要求3所述的農(nóng)田墑情遠(yuǎn)程采集發(fā)布系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲(chǔ)單元通過(guò)串行外圍設(shè)備接口與主處理器連接。
5.如權(quán)利要求4所述的農(nóng)田墑情遠(yuǎn)程采集發(fā)布系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲(chǔ)單元由四個(gè)AT4DB161D芯片組成。
6.如權(quán)利要求3所述的農(nóng)田墑情遠(yuǎn)程采集發(fā)布系統(tǒng)，其特征在于，所述主處理器采用C8051F040 單片機(jī)。
7.如權(quán)利要求I所述的農(nóng)田墑情遠(yuǎn)程采集發(fā)布系統(tǒng)，其特征在于，所述墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)包括數(shù)據(jù)通信單元、信息管理單元和墑情信息發(fā)布單元。
8.如權(quán)利要求I所述的農(nóng)田墑情遠(yuǎn)程采集發(fā)布系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶終端通過(guò)登陸互聯(lián)網(wǎng)查看和下載墑情數(shù)據(jù)，同時(shí)上傳農(nóng)作物種類信息。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種農(nóng)田墑情遠(yuǎn)程采集發(fā)布系統(tǒng)，包括墑情監(jiān)測(cè)站、墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)以及用戶終端，所述墑情監(jiān)測(cè)站采集墑情數(shù)據(jù)并通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳到所述墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)，所述墑情信息采集發(fā)布平臺(tái)對(duì)所述墑情數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理并傳送到互聯(lián)網(wǎng)上供用戶終端查看和下載。本發(fā)明農(nóng)田墑情遠(yuǎn)程采集發(fā)布系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)與多點(diǎn)無(wú)線通信，且實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)田信息的采集，無(wú)需值守，減少了人力、物力的消耗，提高了農(nóng)田信息采集和發(fā)布的實(shí)時(shí)性；另外本系統(tǒng)覆蓋范圍廣、可靠性強(qiáng)，傳輸速度快；不僅能夠把采集的墑情數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)布，還能夠通過(guò)專家系統(tǒng)，形成專家決策信息和預(yù)警信息，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G08C17/02GK102890857SQ201210343218
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者鄭文剛, 高祥照, 邢振, 申長(zhǎng)軍, 李文龍, 張馨 申請(qǐng)人:北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心