专利名称：一种入侵植物监测传感器网络系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及 一种入侵植物监测专用设备，特别涉及一种入侵植物监测传感器网络 系统。
背景技术：
小气候数据采集器通常应用于农田、林地、牧场等环境的小气候监测，通过传感器 对环境数据按设定的时间间隔进行采集。但以往的数据采集器的数据应用方式主要是当地 存储或打印记录。有一些新发展的农林小气候数据采集器具备数据的远程传输，可以提供 较简单的数据管理和统计分析服务，但也主要是单机服务。曾经由本申请的发明人沈佐锐参与的一份名称为“温室生态健康的智能监控系 统”，专利号为“ZL03131063.X”的发明专利，在此专利中，单片机中具备了温室作物病虫害 发生预警专家系统，并通过GSM手机模块将预警信息传输至管理温室的农户的手机上，从 而提供温室作物健康监护功能。上述专利仅适用单机作业，没有形成网络化管理的后台数 据处理机制，也没有专门用于入侵植物监测的数据采集器。由于入侵植物的蔓延具有区域性特点，不仅发生在农田生态系统中，而且发生在 林地、牧场、公路沿线、河滩、荒郊等野外环境。所以，必须解决以往农田小气候数据采集器 不曾遇到的问题①在野外进行数据采集作业所需的非电线(电缆)供电问题；②增加对 风力、风速等入侵植物监测所特殊需要的小气候参数的采集，并对采集的所有数据进行预 处理；③将小气候监测数据进行统计分析、数学建模和智能处理，以实现入侵植物的预警。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于GPRS技术的入侵植物监测传感器 网络系统。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种入侵植物监测传感器网络系 统，它包括一采集器主机，所述采集器主机由太阳能供电系统供电，所述采集器主机并列 连接多个数据采集传感器，所述采集器主机通过一 GPRS模块连接到Internet网络，所述 Internet网络与远程的监测预警网络平台联通。所述采集器主机包含有STC89C58单片机，及与所述单片机连接的多路数据转换 器、非易失性存储器、时钟芯片、LED显示电路。所述太阳能供电系统包括太阳能板、控制器、蓄电池，太阳能板通过控制器将太阳 能转换的电能向蓄电池充电，蓄电池通过控制器向所述采集器主机供电。所述传感器包括空气温度传感器、空气湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传 感器、太阳辐射量传感器、降水量传感器、风向传感器、风速传感器；各所述传感器通过所述 多路数据转换器将数据传送给所述单片机。所述监测预警网络平台包括地图数据库、小气候数据库、模型数据库，所述小气候 数据库包含空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、太阳辐射量、降水量、风向、风速参数。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明在数据采集器内嵌 GPRS模块，同时网络数据融合平台将数据库与必需的各种数据通讯管理协议相结合形成统 一处理数据层，因此由小气候数据采集器组成的传感器网可进行监测数据的集群化采集和 大数据量的无线传输，而数据采集器的工作参数也可实施远程设置。2、采用数据融合平台 技术开发的入侵植物监测预警网络平台，集成了小气候监测数据库、植物生长发育模型库、 预报专家库等，可综合应用于入侵植物的发生和蔓延的预警。3、小气候数据采集器采用太 阳能供电，适于野外工作。
图1是本发明的系统结构示意图具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。如图1所示，本发明针对无线供电问题、小气候因子的采集和预处理问题、数据的 统计分析及预警通报问题，提出技术解决方案。本发明方案的整体结构从功能上划分为三 部分数据采集、数据传输和预警发布。1、数据采集本发明数据采集部分设置有一采集器主机1，采集器主机1包含有一个STC89C58 单片机11，及与单片机连接的多路数据转换器12、非易失性存储器13、时钟芯片14、LED显 示电路15。采集器主机1由太阳能供电系统2供电，太阳能供电系统2包括太阳能板21、控制 器22、蓄电池23。太阳能板21通过控制器22将太阳能转换的电能向蓄电池23充电，蓄电 池23通过控制器22再向采集器主机1供电。本发明中，数据的采集采用多种数据采集传感器3实现对空气温度、空气湿度、土 壤温度、土壤湿度、太阳辐射量、降水量、风向、风速等小气候参数的数值获取。数据采集传 感器3通过多路数据转换器12将数据传送给STC89C58单片机11，STC89C58单片机11将 采集到的小气候数据作转换和打包等预处理。本发明还设置一 GPRS模块4，采集器主机1通过GPRS模块4连接到Internet网 络，将数据包及其相关的采集时间、仪器号传送到远程的监测预警网络平台，同时将数据保 存在本地的非易失性存储器13中。2、数据传输本发明应用Internet网络进行数据传输，硬件系统包括了 Internet网络线5和 数据转接口 6。数据转接口 6为网络数据与网络平台数据库的连接接口，将数据进行传送。3、预警发布本发明在监测人员的办公区域设置监测预警网络平台7，对采集器实施远程操控。 监测预警网络平台7包括地图数据库71、小气候数据库72、模型数据库73，其中小气候数据 库72中包含了空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、太阳辐射量、降水量、风向、风速 等8种小气候数据。
根据对方案具体实施方式
的描述可知，①非电线(电缆)供电问题，是通过设置太阳能供电系统得以解决的，太阳能板通过控制器将转换的电能向蓄电池充电，蓄电池通过 控制器向采集器主机供电。②所需小气候因子的采集和预处理的问题，是通过采用多种传 感器实现的，诸如空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、太阳辐射量、降水量、风向、风 速等8种小气候参数，均可通过各种传感器获得；STC89C58单片机可将采集的小气候数据 作转换和打包等预处理。③数据的传输问，是通过GPRS模块连接Internet网络将数据包 及其相关的采集时间、仪器号传送到远程的监测预警网络平台数据库的，同时将数据保存 在本地的U盘存储器中。④小气候监测数据分析、入侵植物预警的问题，是根据不同的入侵 植物的生物学特点和生态学规律，建立相应的植物生长发育模型和预测专家系统，并将它 们集成到监测预警网络平台，调用其数据库中的存储的监测数据，进行处理后实现对入侵 植物发生和蔓延的预警。一个应用本发明进行入侵植物检测的具体实施例如下黄顶菊是新近入侵我国的有害植物，自2001年在河北衡水湖畔首次发现至今，在 河北省和天津市已蔓延到12地市90多个县，严重危害面积达60万多亩，并开始入侵河南 省和山东省。为监测和防控这种入侵植物，本发明在上述疫区设置了 35台小气候数据采集 器，在非疫区(北京市及疫区周边有潜在发生风险的地区)设置了 15台。它们在生长季 节每天定时地通过GPRS模块向黄顶菊监测预警网络平台发送数据。黄顶菊监测预警网络 平台对监测数据进行存储管理，利用“有效积温”模型计算黄顶菊出芽、苗期、分杈、开花、结 实、枯萎等生长发育期。上述实施例仅用于说明本发明，其中系统的具体组成和监测手段都是可以有所变 化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保 护范围之外。
权利要求
一种入侵植物监测传感器网络系统，其特征在于它设置有一采集器主机，所述采集器主机由太阳能供电系统供电，所述采集器主机并列连接多个数据采集传感器，所述采集器主机通过一GPRS模块连接到Internet网络，所述Internet网络与远程的监测预警网络平台联通。
2.如权利要求1所述的一种入侵植物监测传感器网络系统，其特征在于所述采集器 主机包含有STC89C58单片机，及与所述单片机连接的多路数据转换器、非易失性存储器、 时钟芯片、LED显示电路。
3.如权利要求1或2所述的一种入侵植物监测传感器网络系统，其特征在于所述太 阳能供电系统包括太阳能板、控制器、蓄电池，太阳能板通过控制器将太阳能转换的电能向 蓄电池充电，蓄电池通过控制器向所述采集器主机供电。
4.如权利要求1或2所述的一种入侵植物监测传感器网络系统，其特征在于所述数 据采集传感器包括空气温度传感器、空气湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、 太阳辐射量传感器、降水量传感器、风向传感器、风速传感器；各所述传感器通过所述多路 数据转换器将数据传送给所述单片机。
5.如权利要求3所述的一种入侵植物监测传感器网络系统，其特征在于所述数据采 集传感器包括空气温度传感器、空气湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、太阳 辐射量传感器、降水量传感器、风向传感器、风速传感器；各所述传感器通过所述多路数据 转换器将数据传送给所述单片机。
6.如权利要求1或2所述的一种入侵植物监测传感器网络系统，其特征在于所述监 测预警网络平台包括地图数据库、小气候数据库、模型数据库，所述小气候数据库包含空气 温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、太阳辐射量、降水量、风向、风速参数。
7.如权利要求3所述的一种入侵植物监测传感器网络系统，其特征在于所述监测预 警网络平台包括地图数据库、小气候数据库、模型数据库，所述小气候数据库包含空气温 度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、太阳辐射量、降水量、风向、风速参数。
8.如权利要求4所述的一种入侵植物监测传感器网络系统，其特征在于所述监测预 警网络平台包括地图数据库、小气候数据库、模型数据库，所述小气候数据库包含空气温 度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、太阳辐射量、降水量、风向、风速参数。
9.如权利要求5所述的一种入侵植物监测传感器网络系统，其特征在于所述监测预 警网络平台包括地图数据库、小气候数据库、模型数据库，所述小气候数据库包含空气温 度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、太阳辐射量、降水量、风向、风速参数。
全文摘要
本发明涉及一种入侵植物监测传感器网络系统，其特征在于它设置有一采集器主机，由太阳能供电系统供电；采集器主机的数据输入端连接多个数据采集传感器，采集器主机数据出口端经过一GPRS模块连接到Internet网络，Internet网络与远程的监测预警网络平台联通。所述采集器主机包含有STC89C58单片机，及与单片机连接的多路数据转换器、非易失性存储器、时钟芯片、LED显示电路。所述传感器可采集温度、湿度、太阳辐射量、降水量、风向、风速等小气候数据。所述监测预警网络平台包括地图数据库、小气候数据库、模型数据库。本发明通过传感器进行数据采集，通过GPRS模块进行数据网络传输，并建立数据库平台进行统计分析，因此利用这些数据就可实现对入侵植物的监测和防控。
文档编号H04L29/08GK101860566SQ20101017882
公开日2010年10月13日 申请日期2010年5月17日 优先权日2010年5月17日
发明者沈佐锐, 王忠辉, 高灵旺 申请人:中国农业大学