基于太阳能发电的农田环境监测系统及其方法
【专利摘要】一种基于太阳能发电的农田环境监测系统及其方法，包括：网关接收中心、GPRS通信模块、传感器监测模块、终端节点、若干个监测节点、设置于终端节点和监测节点内的太阳能电源模块、节电模块、无线传感模块和处理器模块，其中：GPRS通信模块设置于终端节点内，传感器监测模块设置于监测节点内，终端节点或监测节点内的处理器模块与相应的终端节点或监测节点内的其他模块分别相连；终端节点将监测节点定时采集到的所述农田的环境监测数据发送至网关接收中心；本发明设计合理，结构简单，用户可随时随地查看农田的环境监测数据。
【专利说明】
基于太阳能发电的农田环境监测系统及其方法
技术领域
[0001]本发明涉及的是一种农业环境监测领域的技术，具体是一种基于太阳能发电的农田环境监测系统及其方法。
【背景技术】
[0002]在农业生产中存在大面积种植的情况下，查看大面积种植的农田环境信息费时费力，难以及时全面了解农田土壤中的水分、营养元素等的情况，若全人工对农田环境信息进行监测是不经济且不实际的。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有技术无法提供稳定的数据采集频率，当采集参数异常且节点电量不足时，有可能发生数据丢失，也无法对节点充电等不足，提出一种基于太阳能发电的农田环境监测系统及其方法，通过继电器控制在监测节点定时测量并传送完成农田的环境监测数据后关闭传感器测量单元的供电，以及在终端节点接收到监测节点通过无线传感模块发送到的环境监测数据并完成向网关接收中心的传送后关闭GPRS通信模块的供电，实现对农田环境的定时监测，节约环保，降低了监测成本，避免电压不足且无光照情况下的监测节点和终端节点的供电不足。
[0004]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0005]本发明涉及一种基于太阳能发电的农田环境监测系统，包括:网关接收中心、GPRS通信模块、传感器监测模块、终端节点、若干个监测节点、设置于终端节点和监测节点内的太阳能电源模块、节电模块、无线传感模块和处理器模块，其中=GPRS通信模块设置于终端节点内，传感器监测模块设置于监测节点内，终端节点或监测节点内的处理器模块与相应的终端节点或监测节点内的其他模块分别相连;终端节点将监测节点定时采集到的所述农田的环境监测数据发送至网关接收中心。
[0006]所述的太阳能电源模块包括:太阳能电池板、充电锂电池、充电管理器和DC-DC升降压电路。
[0007]所述的节电模块为继电器工作电路。
[0008]所述的无线传感模块为射频单元。
[0009]所述的监测节点通过无线传感模块将环境监测数据发送至终端节点，终端节点通过GPRS通信模块将环境监测数据发送至网关接收中心。
[0010]所述的传感器测量模块通过传感器对农田环境进行监测。
[0011]本发明涉及一种基于上述系统的农田环境监测方法，在监测节点预设的定时时间到时，打开节电模块中的继电器，使监测节点中的传感器测量模块通电，对农田的环境监测数据进行采集，并通过处理器模块转化后经无线传感模块发送至终端节点后断电，进入低功耗状态;终端节点通过无线传感模块接收到监测节点发来的环境监测数据后打开节电模块中的继电器，使终端节点中的GPRS通信模块通电，将环境监测数据发送至网关接收中心进行处理后断电，进入低功耗状态，实现对农田的定时环境监测。
技术效果
[0012]与现有技术相比，本发明的监测节点和终端节点可在有光照时进行储能，通过节电模块在监测节点与终端节点不工作时断电，节约电量;并且用户可随时随地通过移动终端登录网关接收中心，查看被监测农田的环境监测数据。
【附图说明】
[0013]图1为本发明不意图；
[0014]图2为本发明工作示意图；
[0015]图3为终端节点工作示意图；
[0016]图4为监测节点工作示意图；
[0017]图中:1为终端节点，2为监测节点。
【具体实施方式】
[0018]下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
[0019]如图1所示，本实施例涉及一种基于太阳能发电的农田环境监测系统，包括:网关接收中心、GPRS通信模块、传感器监测模块、终端节点1、若干个监测节点2、设置于终端节点I和监测节点2内的太阳能电源模块、节电模块、无线传感模块和处理器模块，其中:GPRS通信模块设置于终端节点I内，传感器监测模块设置于监测节点2内，终端节点I或监测节点2内的处理器模块与相应的终端节点I或监测节点2内的其他模块分别相连;终端节点I将监测节点2定时采集到的所述农田的环境监测数据发送至网关接收中心。
[0020]所述的太阳能电源模块包括:太阳能电池板、充电锂电池、充电管理器和DC-DC升降压电路。
[0021]所述的太阳能电源模块可将能量收集到充电锂电池中，并且可实现升降压，以满足传感器和芯片的供电需求。
[0022]所述的节电模块为继电器工作电路，用以开关传感器供电。
[0023]所述的无线传感模块为射频单元，利用ZigBee技术进行组网。
[0024]所述的监测节点2通过无线传感模块将环境监测数据发送至终端节点I，终端节点I通过GPRS通信模块将环境监测数据发送至网关接收中心。
[0025]所述的传感器测量模块通过传感器对农田环境进行监测。
[0026]如图2?4所示，本实施例涉及上述系统的环境监测方法，农田面积为I公顷，平均设置20个监测节点2和终端节点I，包括以下步骤:
[0027]步骤1、监测节点2在初始化后启动定时，定时时间到时，打开节电模块中的继电器，为节点的传感器供电，对农田环境进行测量，处理器模块将传感器电压转化为数字信号，并将得到的环境监测数据通过无线传感模块发送至终端节点I后关闭继电器，断开传感器的供电，进入低功耗状态，等待下一次的定时时间。
[0028]所述的定时时间为lh。
[0029]步骤2、终端节点I初始化后等待监测节点2发送步骤I得到的环境监测数据，接收到后打开继电器和GPRS通信模块，通过GPRS通信模块将接收到的环境监测数据发送至处理器模块后关闭继电器，断开GPRS通信模块的供电，进入低功耗状态，等待下一次监测节点2传送环境监测数据。
[0030]本实施例采用清洁可再生的太阳能作为能量来源，不受电网条件限制，可重复使用。
[0031]本实施例在传感器不工作的条件下完全关断其供电，节约能量，延长无线网络使用寿命。
【主权项】
1.一种基于太阳能发电的农田环境监测系统，其特征在于，包括:网关接收中心、GPRS通信模块、传感器监测模块、终端节点、若干个监测节点、设置于终端节点和监测节点内的太阳能电源模块、节电模块、无线传感模块和处理器模块，其中=GPRS通信模块设置于终端节点内，传感器监测模块设置于监测节点内，终端节点或监测节点内的处理器模块与相应的终端节点或监测节点内的其他模块分别相连;终端节点将监测节点定时采集到的所述农田的环境监测数据发送至网关接收中心。2.根据权利要求1所述的农田环境监测系统，其特征是，所述的太阳能电源模块包括:太阳能电池板、充电锂电池、充电管理器和DC-DC升降压电路。3.根据权利要求1所述的农田环境监测系统，其特征是，所述的节电模块为继电器工作电路。4.根据权利要求1所述的农田环境监测系统，其特征是，所述的无线传感模块为射频单J L ο5.根据权利要求1所述的农田环境监测系统，其特征是，所述的监测节点通过无线传感模块将环境监测数据发送至终端节点，终端节点通过GPRS通信模块将环境监测数据发送至网关接收中心。6.根据权利要求1所述的农田环境监测系统，其特征是，所述的传感器测量模块通过传感器对农田环境进行监测。7.—种应用上述任一权利要求所述系统的农田环境监测方法，其特征在于，在监测节点预设的定时时间到时，打开节电模块中的继电器，使监测节点中的传感器测量单元通电，对农田的环境监测数据进行采集，并通过处理器模块转化后经无线传感模块发送至终端节点后断电，进入低功耗状态;终端节点接收到监测节点发来的环境监测数据后打开节电模块中的继电器，使终端节点中的GPRS通信模块通电，将环境监测数据发送至处理器模块进行处理后断电，进入低功耗状态，实现对农田的定时环境监测。
【文档编号】H02J7/35GK105933426SQ201610342947
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】刘成良, 黄亦翔, 侯瑞, 吕炀, 贡亮
【申请人】上海交通大学