基於公網的全國土壤墒情監測評估系統及評估方法
2023-05-26 00:58:56 1
專利名稱：基於公網的全國土壤墒情監測評估系統及評估方法
技術領域：
本發明涉及一種基於公網傳輸模式，採用B/S系統架構以Π交互界面的Web方式呈現給用戶，使得用戶能在任何有網際網路的地方都能進行監測數據的分析與評估的裝置及其方法，具體地說是一種基於公網的全國土壤墒情監測評估系統及評估方法。
背景技術：
基於公網進行信息傳輸、信息交互的模式在當今網際網路時代已為廣大受眾所津津樂道的話題。例如，在電子檢測領域的諸多專業用戶群中均以傳感器採樣、區域網傳遞、網際網路共享為獲取信息的慣用手段，應用上述技術手段鋪設其技術路徑的案例在中國專利公告文獻中也屢見不鮮。例如，公告號CN202026467U披露了一種通過程序控制，可以定時或不定時地將傳感器信號通過GSM網絡發送到指定手機，傳感器可以是多層土壤溫度傳感器、空氣溫度傳感器，土壤水分傳感器或空氣溼度傳感器等的基於全球移動通信系統土壤多層溫度檢測儀。公告號CN202048933U披露了一種採用無線傳感器節點實現密集、靈活的多個溫度環境實時監測，檢測類型植物生長環境的各個關鍵因子，並實現了動態管理和無線傳輸的基於無線傳感器網絡的溫室檢測系統。公告號CN201994968U披露了設置包括第二無線網絡通信模塊在內的溫室草莓生長環境監控的檢測中心和包括第一無線網絡通信模塊在內的傳感器結點，並通過無線網絡將這兩個無線網絡通信模塊相連接的基於無線傳感器網絡的溫室草莓園檢測裝置。以上內容從不同的側面反映了利用傳感器、網際網路技術實現了對植物生長環境檢測的目的。然而，從降低運行成本到提高被使用網絡的效率的角度看，尤其是從基於公網傳輸模式的系統結構分析，由於現有技術中缺失完善的B/S結構，若實現以土壤含水量、溫溼度、地下水位、降雨量、風速、太陽輻照強度等諸多參數而建立的土壤墒情數學模型，其在Π交互平臺的使用界面上空幀率較高；國家國土資源領導機構、國家環境保護領導機構所指導的全國性土壤墒情監測的方針政策及公網用戶的意見反饋也無法拾漏無遺地體現在公網傳輸模式的界面上。通過積累大量的墒情監測數據，最終建立一套完整的專家評估預警系統
發明內容
本發明所要解決的問題是提供一種基於公網的全國土壤墒情監測評估系統及評估方法。其目的在於通過具體的系統裝置採集、積累大量的墒情監測數據，最終建立一套完整的專家評估、預警、決策系統。為此，本發明解決所述問題的技術方案是:一種基於公網的全國土壤墒情監測評估系統，具有總線數據伺服器、路由器、防火牆、internet網、終端用戶、GPRS基站、GPRS收發模塊、Zigbee區域網，在所述的Zigbee區域網與至少三個或三個以上的土壤墒情檢測單元相連接，所述的土壤墒情檢測單元的末端連接至少一個或一個以上的帶有電源的實時採樣傳感器，所述的Zigbee區域網的另一端與所述GPRS收發模塊相連接，所述GPRS收發模塊的另一端與所述GPRS基站交互連接,所述GPRS基站同時與所述internet網交互連接，同時，所述internet網分別與所述的終端用戶、防火牆交互連接，所述的防火牆的另一端與所述路由器相連接，所述路由器同時與所述的總線數據伺服器相連接。優選的，所述的總線數據伺服器至少由數據總線和與其相連接的web伺服器、數據伺服器構成。優選的，所述實時採樣傳感器的電源可以分別是市電電源或太陽能電源或風能發電電源。基於以上平臺裝置，本發明提供了一種利用所述平臺裝置進行全國土壤墒情監測、評估的方法。所述方法包括了採集墒情、傳遞信息的步驟和評估步驟，其中，所述採集墒情步驟包括設定光照度傳感器、降雨量傳感器、含水量傳感器、溼度傳感器、溫度傳感器、風速傳感器、備選傳感器的各自採集位置，由所設定的電源向所述的實時採樣傳感器提供電力，由GPRS收發模塊通過internet網、GPRS基站接收在終端用戶的指令，並將此指令通過Zigbee區域網向所述土壤墒情檢測單元發出採集命令，與土壤墒情檢測單元相採樣傳感器執行此命令，將實時採集的土壤墒情信息逆向反饋至終端用戶；所述評估步驟包括調取來自總線數據伺服器儲存的墒情分析信息、將終端用戶獲得的實施採樣信息進行比較分析的步驟，其中，當終端用戶界面上出現比較分析差異時，用戶終端將再次發出實施採樣命令，然後將刷新的採樣信息再次與web伺服器或數據伺服器或這兩個伺服器儲存的墒情分析信息進行比較，若分析結果不滿足當前土壤墒情標準則由用戶終端向決策機關發出土壤墒情評估報告。優選的，相對用戶終端，所述採集墒情、傳遞信息的步驟和評估步驟，其步驟結果可以同時在用戶終端界面上比較。相比現有技術，本發明產生的積極效果是:從方便用戶的使用的角度出發，所述系統可以以一個或一個以上的分立方式建立在具有internet網、GPRS基站技術背景的前提下，且為全國各地獨立設置的土壤墒情檢測的Zigbee區域網其節點信息來源不受檢測地域的限制；系統採用B/S結構的形式，以基於公網傳輸的模式通過土壤墒情檢測單元將其採集的全國土壤含水量、溫溼度、地下水位、降雨量、風速、太陽輻照強度等多參數在總線數據伺服器、用戶終端界面建立土壤墒情數學模型，以此模型為墒情監測數據提供比較平臺並在此平臺上實現以用戶終端交互界面作為專家評估、預警、處置的基礎。
圖1是構成本發明涉及的土壤墒情檢測評估系統網絡結構示意圖；圖2是關於圖1中的土壤墒情檢測單元的結構示意圖；圖3是本發明的土壤墒情監測、評估的方法流程示意圖。圖中:1-數據伺服器，101-數據總線，102-web伺服器，103-數據伺服器2-GPRS收發模塊，3-防火牆，4-用戶終端，5-網際網路，6-路由器，7-Zigbee區域網，8-土壤墒情檢測單元，9-GPRS基站，10-實時採樣傳感器，11-電源。
具體實施方式
作為實施例，圖1是構成本發明涉及的土壤墒情檢測評估系統網絡結構示意圖。由該圖可以看出本發明是一種既包括網際網路5又包括Zigbee區域網7在內的實時監測、評估系統。本系統同時包含了具體化的硬體裝置，而根據本發明目的、內容涉及的技術領域，該裝置又由具體的設備GPRS收發模塊2、土壤墒情檢測單元8、總線數據伺服器1、路由器6、防火牆3、終端用戶4等裝置並結合以上的網絡連接關係構成了完整的土壤墒情檢測評估系統。具體地說，本系統是一種基於公網的全國土壤墒情監測評估系統，具有總線數據伺服器1、路由器6、防火牆3、internet網5、終端用戶4、GPRS基站9、GPRS收發模塊2、Zigbee區域網7，在所述的Zigbee區域網7與至少三個或三個以上的土壤墒情檢測單元8相連接，所述的土壤墒情檢測單元8的末端連接至少一個或一個以上的帶有電源11的實時採樣傳感器10，所述的Zigbee區域網7的另一端與所述GPRS收發模塊2相連接，所述GPRS收發模塊2的另一端與所述GPRS基站9交互連接，所述GPRS基站9同時與所述internet網交互連接，同時，所述internet網5分別與所述的終端用戶4、防火牆3交互連接，所述的防火牆3的同時與所述路由器6相連接，所述路由器6的另一端與所述的總線數據伺服器相連接。作為實施例的內容之一，圖1中的總線數據伺服器I的基本結構包括了數據總線101和與其相連接的web伺服器102、數據伺服器103。同樣作為實施例，附圖2進一步解釋了土壤墒情檢測單元8的結構特點。本發明圖2中的GPRS收發模塊2可以是一種嵌入式單片將單片機MUC與Zigbee模塊固化在一起的模塊。通過Zigbee區域網7當任何一個土壤墒情檢測單元8通過實時採樣傳感器10採集到檢測信息後，通過Zigbee區域網7在GPRS收發模塊2的調度下均可經GPRS基站9、internet網5將採集數據傳送到終端用戶4。相對實地採樣的傳感器，電源是不可缺失的。在本系統中電源11及電力供應設備分別採用了太陽能光伏板技術和風能發電技術，其效果極好又穩定。一般來講，在作業面積較大的田野單獨設置市電動力線比較鋪張，維修成本也比較高。而本發明涉及的所有傳感器電器功耗為毫安級，在任何一個檢測點的區域設置上述的節能設備足以擔綱設備的用電需要。圖3是本發明的土壤墒情監測、評估的方法流程示意圖，它揭示了利用本系統對土壤墒情進行監測、評估的步驟。具體地說，所述方法包括了採集墒情、傳遞信息的步驟和評估步驟，其中，所述採集墒情步驟包括設定光照度傳感器、降雨量傳感器、含水量傳感器、溼度傳感器、溫度傳感器、風速傳感器、備選傳感器的各自採集位置，由所設定的電源向所述的實時採樣傳感器提供電力，由GPRS收發模塊通過internet網、GPRS基站接收在終端用戶的指令，並將此指令通過Zigbee區域網向所述土壤墒情檢測單元發出採集命令，與土壤墒情檢測單元相採樣傳感器執行此命令，將實時採集的土壤墒情信息逆向反饋至終端用戶；所述評估步驟包括調取來自總線數據伺服器儲存的墒情分析信息、將終端用戶獲得的實施採樣信息進行比較分析的步驟，其中，當終端用戶界面上出現比較分析差異時，用戶終端將再次發出實施採樣命令，然後將刷新的採樣信息再次與web伺服器或數據伺服器或這兩個伺服器儲存的墒情分析信息進行比較，若分析結果不滿足當前土壤墒情標準則由用戶終端向決策機關發出土壤墒情評估報告。由於本系統採用了B/S系統架構，因而相對用戶終端，所述採集墒情、傳遞信息的步驟和評估步驟，其Π是以直觀、簡介、方便的Web方式呈現給用戶，使得用戶能在任何有網際網路的地方都能進行監測數據的分析與評估，步驟結果可以同時在用戶終端界面上比較。綜上所述，本發明涉及的檢測土壤墒情的檢測、評估方法是在利用多種高精度的智能化傳感器和領先的嵌入式單片機技術構成的監測單元的基礎上，以系統能夠獨立自動地採集各種監測數據並進行預處理為技術路徑，並沿此路徑通過區域網、公網將結果數據發送到指定的數據伺服器和用戶終端上，以供專家分析使用。而由以上諸檢測單元構成的檢測裝置能實時採集一種或多種土壤參數，具有較強的擴展性和可靠性。尤其是在與總線數據伺服器、路由器、防火牆結合的情況下其系統建立的全國土壤墒情檢測、評估的模型為終端用戶提供了一種可制式化的標準。
權利要求
1.一種基於公網的全國土壤墒情監測評估系統，其特徵在於，所述系統具有總線數據伺服器、路由器、防火牆、internet網、終端用戶、GPRS基站、GPRS收發模塊、Zigbee區域網，在所述的Zigbee區域網與至少三個或三個以上的土壤墒情檢測單元相連接，所述的土壤墒情檢測單元的末端連接至少一個或一個以上的帶有電源的實時採樣傳感器，所述的Zigbee區域網的另一端與所述GPRS收發模塊相連接，所述GPRS收發模塊的另一端與所述GPRS基站交互連接,所述GPRS基站同時與所述internet網交互連接，同時,所述internet網分別與所述的終端用戶、防火牆交互連接，所述的防火牆的另一端與所述路由器相連接，所述路由器同時與所述的總線數據伺服器相連接。
2.根據權利要求1所述的基於公網的全國土壤墒情監測評估系統，其特徵在於，所述的總線數據伺服器至少由數據總線和與其相連接的web伺服器、數據伺服器構成。
3.根據權利要求1所述的基於公網的全國土壤墒情監測評估系統，其特徵在於，所述實時採樣傳感器的電源可以分別是市電電源或太陽能電源或風能發電電源。
4.一種基於公網的全國土壤墒情監測評估系統的評估的方法，其特徵在於，所述方法包括了採集墒情、傳遞信息的步驟和評估步驟，其中，所述採集墒情步驟包括設定光照度傳感器、降雨量傳感器、含水量傳感器、溼度傳感器、溫度傳感器、風速傳感器、備選傳感器的各自採集位置，由所設定的電源向所述的實時採樣傳感器提供電力，由GPRS收發模塊通過internet網、GPRS基站接收在終端用戶的指令,並將此指令通過Zigbee區域網向所述土壤墒情檢測單元發出採集命令，與土壤墒情檢測單元相採樣傳感器執行此命令，將實時採集的土壤墒情信息逆向反饋至終端用戶； 所述評估步驟包括調取來自總線數據伺服器儲存的墒情分析信息、將終端用戶獲得的實施採樣信息進行比較分析的步驟，其中，當終端用戶界面上出現比較分析差異時，用戶終端將再次發出實施採樣命令，然後將刷新的採樣信息再次與web伺服器或數據伺服器或這兩個伺服器儲存的墒情分析信息進行比較，若分析結果不滿足當前土壤墒情標準則由用戶終端向決策機關發出土壤墒情評估報告。
5.根據權利要求4所述的基於公網的全國土壤墒情監測評估系統的評估的方法，其特徵在於，相對用戶終端，所述採集墒情、傳遞信息的步驟和評估步驟，其步驟結果可以同時在用戶終端界面上比較。
全文摘要
本發明涉及一種基於公網的全國土壤墒情監測評估系統，所述系統可以以一個或一個以上的分立方式建立在具有internet網、GPRS基站技術背景的前提下，且為全國各地獨立設置的土壤墒情檢測的Zigbee區域網其節點信息來源不受檢測地域的限制；系統採用B/S結構的形式，以基於公網傳輸的模式通過土壤墒情檢測單元將其採集的全國土壤含水量、溫溼度、地下水位、降雨量、風速、太陽輻照強度等多參數在總線數據伺服器、用戶終端界面建立土壤墒情數學模型，以此模型為墒情監測數據提供比較平臺並在此平臺上實現以用戶終端交互界面作為專家評估、預警、處置的基礎。
文檔編號G01N33/24GK103207264SQ20121000913
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月13日 優先權日2012年1月13日
發明者李文才, 楊永紅, 陳松, 任立 申請人:李文才, 楊永紅, 陳松, 任立