基于物联网的林业监控系统的制作方法

本发明涉及物联网技术领域，特别涉及基于物联网的林业监控系统。

背景技术：

我国森林覆盖率仅为16.56％，随着全球天气的突变，以及人们对林业资源的乱砍滥伐，林业环境破坏严重，导致产量骤然降低。林区环境信息的有效获取对林业生长尤为重要，所以对林区进行信息监测是大势所趋，有效的信息能大幅度减少林业资源损失，提高林业产量，维护林业发展的健康与稳定。

本系统主要针对林业环境信息进行监测，利用多种传感器、无线模块、局域网，对林区环境信息的数据采集与展示，提供数据给护林员或农林研究员，通过数据分析获取林业生长信息，减小森林资源损失，为科研提供研究数据。

技术实现要素：

本发明提供一种基于物联网的林业监控系统，用以解决林区气象站信息采集不足、监控盲区的问题。为掌握林区信息提高林区的管理效率。

第一方面，本发明实施例提供的一种基于物联网的林业监控系统，包括上位机、服务器和下位机，上位机包括管理系统和app客户端，下位机包括多个中心节点以及与所述中心节点保持通信的终端节点，所述服务器用于存储下位机获取的数据，提供数据给上位机，保存已注册用户信息以及上位机与下位机之间保持通信连接；所述服务器所述终端节点均匀分布于林区内，多个所述终端节点将采集数据信息上报至中心节点保持实时通信，所述管理系统用于数据库模型构建、预警提醒模块、服务器设置、管理员账户维护以及子账户的权限管理；所述app客户端用于与管理系统通信，调用所选择范围的终端节点上报的数据信息。

优选地，所述下位机以stm32为基本架构，通过以太网搭建网络，多个用于读取传感器数据的终端节点将数据按预定格式经中心节点通信上传服务器存储。

优选地，每个所述终端节点还包括下列设备至少一个：大气温湿一体传感器、土壤湿度传感器、土壤ph传感器和光电式总辐射传感器。

优选地，所述管理系统的数据库模型构建林区地图模型、训练集库以及林木虫害病例对照数据库以及发布模型。

优选地，所述app客户端包括用户登录模块、病虫害识别模块、设备信息查询模块，所述用户登录模块用于与服务器注册绑定账户信息和设置tcp客户端建立通信连接，所述病虫害识别模块用于创建训练集库获取api和sdk端口，获取图片数据以及接收显示识别结果；所述设备信息查询模块用于获取所在位置附近的终端节点的设备信息以及取的传感器数据信息。

优选地，所述通信包括有线ip/tcp连接或无线连接，所述无线连接的通信协议包括lora、4g、5g以及nb-iot通信协议的一种。另一方面，本实施例提供了一种基于物联网的林业监控系统的工作方法，包括如下步骤：

(1)下位机的终端节点获取采集温度，湿度，土壤ph值环境因子参数并通过中心节点的网络通信到云服务器端；

(2)云服务器端将数据存储到数据库中，当app登录成功之后，启动service服务，app和云服务器端建立了scoket通信；

(3)云服务器端每隔五分钟向app发送实时数据，service服务中的tcp客户端接收数据通过广播发送出去，在需要接收的activity中创建广播接收器，接收数据包解析后以不同控件的方式显示在界面上；

(4)若用户需要请求云服务端时，activity通过intents向服务器传递请求，服务器响应请求后发送到云服务器端的界面

(5)人机交互通过预警提醒模块监听事件，在管理系统或app客户端实现可视化浏览。

在上述方法中，所述终端节点的工作步骤是设备上电，初始化完成，系统开始工作；控制器stm32定时打开开关电路，传感器上电开始工作，通过rs485电路与传感器通信，读取传感器返回数据，提取数据保存；lora模块定时将数据回传给中心节点；回传数据完成后接收中心节点返回指令，判断是否需要再次读取与回传数据。

在上述方法中，所述中心节点的工作步骤是设备上电，初始化完成，系统开始工作；控制器stm32接收终端节点回传数据，校验回传数据是否正确；

数据出错则发送命令给终端节点再次读取与回传数据；

数据正确则将数据通过网络模块发送至云服务器存储，提供给上位机读取调。

在上述方法中，在步骤5中，人机交互通过预警提醒模块监听，在管理系统设置预警的安全参数阈值，超过设定阈值进行报警提醒。

本发明的有益效果是利用多种传感器、无线模块、局域网搭建用于林业信息监控系统，对林区环境信息的数据采集与展示，提供及时有效数据给护林员或农林研究员，通过数据分析获取林业生长环境信息，防火防灾减小森林资源损失，同时为科研提供研究数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的系统结构示意图；

图2为本申请实施例提供的管理系统的app客户端原理示意图；

图3为本申请实施例提供的终端节点与中心节点的工作流程示意图；

图4为本申请实施例提供的app客户端及检测结果示意图；

图5为本申请实施例提供的app客户端工作流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

下面结合说明书附图对本申请实施例做进一步详细描述。

如图1～2所示，本实施例提供了一种基于物联网的林业监控系统，包括上位机、服务器和下位机，所述上位机包括管理系统和app客户端，所述下位机包括多个中心节点以及与所述中心节点保持通信的终端节点，所述服务器用于存储下位机获取的数据，提供数据给上位机，保存已注册用户信息以及上位机与下位机之间保持通信连接；所述服务器所述终端节点均匀分布于林区内，多个所述终端节点将采集数据信息上报至中心节点保持实时通信，所述管理系统用于数据库模型构建、预警提醒模块、服务器设置、管理员账户维护以及子账户的权限管理；所述app客户端用于与管理系统通信，调用所选择范围的终端节点上报的数据信息。

所述下位机以stm32为基本架构，通过以太网搭建网络，多个用于读取传感器数据的终端节点将数据按预定格式经中心节点通信上传服务器存储。

在具体实施中，选用stm32f103rct6是一种嵌入式-微控制器的集成电路，该芯片具有高性能、低功耗、低电压等特性，同时具有高集成度和易于开发的优势。

每个所述终端节点还包括下列设备至少一个：大气温湿一体传感器、土壤湿度传感器、土壤ph传感器和光电式总辐射传感器。

具体实施中，ygc-qws大气温湿一体传感器，该485型传感器，输出信号为rs485，温度量程：-40℃～80℃，湿度量程：0～100％rh，工作电压：5v。zz-s-gth-a485型土壤湿度传感器该选型的输出信号为rs485，湿度量程：-45℃～115℃，工作电压：12～24v。st-tph-10485型土壤ph传感器。st-tph-10485型土壤ph传感器，输出信号为rs485，ph量程：4～10ph，工作电压：12～24v。ygc-jyz光电式总辐射传感器，该选型的输出信号为模拟电压：0～2.5v，工作电压：5v，计算公式为(e为测量辐射值(w/m2)，v为输出电压(v)。

上述传感器多为485型传感器，为了便于合理的控制各个传感器工作，rs485电路和开关电路；由太阳能电池板为外供电源

485电路：stm32的串口1通过rs485电路与传感器的a+、b-连接，控制传感器工作；5v、12v开关电路；

由于传感器工作电压不同，同时也不需要实时监测与上传数据，为了节省功耗设计出开关电路便于定时控制电压输出进而控制传感器工作。

所述管理系统的数据库模型构建林区地图模型、训练集库以及林木虫害病例对照数据库以及发布模型。

如图4所示，所述app客户端包括用户登录模块、病虫害识别模块、设备信息查询模块，所述用户登录模块用于与服务器注册绑定账户信息和设置tcp客户端建立通信连接，所述病虫害识别模块用于创建训练集库获取api和sdk端口，获取图片数据以及接收显示识别结果；所述设备信息查询模块用于获取所在位置附近的终端节点的设备信息以及取的传感器数据信息。

所述通信包括有线ip/tcp连接或无线连接，所述无线连接的通信协议包括lora、4g、5g以及nb-iot通信协议。

具体的，选用sx1278lora扩频无线模块，通信参考距离10km，具有自动射频信号检测、cad模式和超高速afc。终端节点与中心节点的远距离数据通信。

如图3和5所示，本实施例提供了一种基于物联网的林业监控系统的工作方法，包括如下步骤：

(1)下位机的终端节点获取采集温度，湿度，土壤ph值环境因子参数并通过中心节点的网络通信到云服务器端；

(2)云服务器端将数据存储到数据库中，当app登录成功之后，启动service服务，app和云服务器端建立了scoket通信；

(3)云服务器端每隔五分钟向app发送实时数据，service服务中的tcp客户端接收数据通过广播发送出去，在需要接收的activity中创建广播接收器，接收数据包解析后以不同控件的方式显示在界面上；

(4)用户需要请求云服务端时，activity通过intents向服务器传递请求，服务器响应请求后发送到云服务器端的界面；

(5)人机交互通过预警提醒模块监听事件，在管理系统或app客户端实现可视化浏览。

具体的，所述终端节点的工作步骤是设备上电，初始化完成，系统开始工作；控制器stm32定时打开开关电路，传感器上电开始工作，通过rs485电路与传感器通信，读取传感器返回数据，提取数据保存；lora模块定时将数据回传给中心节点；回传数据完成后接收中心节点返回指令，判断是否需要再次读取与回传数据。

具体的，所述中心节点的工作步骤是设备上电，初始化完成，系统开始工作；控制器stm32接收终端节点回传数据，校验回传数据是否正确；

数据出错则发送命令给终端节点再次读取与回传数据；

数据正确则将数据通过网络模块发送至云服务器存储，提供给上位机读取调。

在步骤5中，人机交互通过预警提醒模块监听，在管理系统设置预警的安全参数阈值，超过设定阈值进行报警提醒。

以上参照示出根据本申请实施例的方法、装置(系统)和/或计算机程序产品的框图和/或流程图描述本申请。应理解，可以通过计算机程序指令来实现框图和/或流程图示图的一个块以及框图和/或流程图示图的块的组合。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机的处理器和/或其它可编程数据处理装置，以产生机器，使得经由计算机处理器和/或其它可编程数据处理装置执行的指令创建用于实现框图和/或流程图块中所指定的功能/动作的方法。

相应地，还可以用硬件和/或软件(包括固件、驻留软件、微码等)来实施本申请。更进一步地，本申请可以采取计算机可使用或计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，其具有在介质中实现的计算机可使用或计算机可读程序代码，以由指令执行系统来使用或结合指令执行系统而使用。在本申请上下文中，计算机可使用或计算机可读介质可以是任意介质，其可以包含、存储、通信、传输、或传送程序，以由指令执行系统、装置或设备使用，或结合指令执行系统、装置或设备使用。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。