本實用新型涉及一種用于養(yǎng)蜂場的花粉濃度智能監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術：

蜂農(nóng)為了采到蜂蜜，只能風餐露宿，并且需要憑借多年積累的經(jīng)驗來判斷何時何地適宜蜂群采蜜，這項工作不但艱辛而且回報率較低。而且目前我國養(yǎng)蜂行業(yè)組織發(fā)展比較滯后，蜂產(chǎn)品的價格受到進口蜂產(chǎn)品的沖擊。中國的養(yǎng)蜂業(yè)需要與時俱進地變革，從小農(nóng)經(jīng)濟邁進到規(guī)模經(jīng)濟。只有讓養(yǎng)蜂業(yè)組織化、規(guī)?；a(chǎn)，才有可能產(chǎn)生最好的經(jīng)濟效益。

蜜蜂在采集花蜜時，對花朵是有選擇性的。一般含苞或是剛開放的花，蜜蜂是不進行采集的。它的采摘對象是盛開的花朵，因為此時花蜜或分泌物的含量是比較豐富的。因此可以通過監(jiān)測空氣中的花粉濃度判斷該區(qū)域的花是否適合蜜蜂采集花蜜。

ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。主要用于傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?。ZigBee技術已經(jīng)被廣泛應用于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中的M2M行業(yè)，如智能電網(wǎng)、智能交通、智能家居、金融、移動POS終端、供應鏈自動化、智能建筑、消防、公共安全、環(huán)境保護、氣象、數(shù)字化醫(yī)療、遙感勘測、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水務、煤礦、石化等領域。

GPRS技術(General Packet Radio Service，通用分組無線服務)，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務。GPRS可說是GSM的延續(xù)。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌?，是以封包式來傳輸，因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56甚至114Kbps。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本實用新型的目的是提供一種用于養(yǎng)蜂場的花粉濃度智能監(jiān)測系統(tǒng)。

根據(jù)本實用新型提供的一種用于養(yǎng)蜂場的花粉濃度智能監(jiān)測系統(tǒng)，包括粉塵傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、ZigBee節(jié)點模塊、數(shù)據(jù)上傳模塊、服務器、用戶管理客戶端；

所述粉塵傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器分別與所述ZigBee節(jié)點模塊連接；所述ZigBee節(jié)點模塊通過ZigBee網(wǎng)絡連接所述數(shù)據(jù)上傳模塊；所述數(shù)據(jù)上傳模塊與所述服務器無線連接；所述用戶管理客戶端與所述服務器連接；

其中，養(yǎng)蜂場內每一植株對應配置有一組粉塵傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器和ZigBee節(jié)點模塊。

作為一種優(yōu)化方案，還包括數(shù)據(jù)采集樁；所述數(shù)據(jù)采集樁與所述養(yǎng)蜂場內的植株一一對應捆綁設置，每個所述數(shù)據(jù)采集樁上設置所述粉塵傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器和ZigBee節(jié)點模塊。

作為一種優(yōu)化方案，還包括數(shù)據(jù)采集網(wǎng)；所述數(shù)據(jù)采集網(wǎng)懸掛于所述養(yǎng)蜂場的植株上方，且每一植株在所述數(shù)據(jù)采集網(wǎng)上都設置有檢測繩結，所述檢測繩上安裝所述粉塵傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器和ZigBee節(jié)點模塊。

作為一種優(yōu)化方案，所述數(shù)據(jù)上傳模塊包括ZigBee接收子模塊和GPRS通信模塊；所述ZigBee接收子模塊連接所述ZigBee節(jié)點模塊，所述ZigBee接收子模塊連接所述GPRS通信模塊；所述GPRS通信模塊連接所述服務器。

作為一種優(yōu)化方案，所述ZigBee節(jié)點模塊包括微控制器、存儲器、數(shù)字收發(fā)器、模數(shù)轉換器、數(shù)模轉換器、模擬接收器、模擬發(fā)射器、頻率發(fā)生器、ZigBee信號轉換器；

所述微控制器連接所述數(shù)字收發(fā)器的輸入輸出端以及所述粉塵傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、存儲器；

所述數(shù)字收發(fā)器的輸入端通過所述模數(shù)轉換器連接所述模擬接收器，所述數(shù)字收發(fā)器的輸出端通過所述數(shù)模轉換器連接所述模擬發(fā)射器；

所述模擬接收器、模擬發(fā)射器都通過所述ZigBee信號轉換器與所述數(shù)據(jù)上傳模塊連接；

所述頻率發(fā)生器連接所述模擬接收器、模擬發(fā)射器、數(shù)字收發(fā)器。

作為一種優(yōu)化方案，所述ZigBee節(jié)點模塊還包括節(jié)點天線；所述節(jié)點天線為外置SMA天線或內置PCB天線。

作為一種優(yōu)化方案，還包括短信息發(fā)送器；所述短信息發(fā)送器與所述服務器連接。

作為一種優(yōu)化方案，還包括報警器；所述報警器與所述服務器連接。

作為一種優(yōu)化方案，所述報警器包括顯示屏和/或語音提示器。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下的有益效果：

1、采用粉塵傳感器實現(xiàn)對花粉的濃度監(jiān)控，能夠準確獲取濃度數(shù)據(jù)。

2、采用能耗較少的ZigBee網(wǎng)絡進行短距離的數(shù)據(jù)傳輸，通過GPRS實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸，針對不同的數(shù)據(jù)傳輸要求適應性地選用不同的數(shù)據(jù)傳輸技術，能夠最大化能耗使用效率。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為可選的一種用于養(yǎng)蜂場的花粉濃度智能監(jiān)測系統(tǒng)結構框架示意圖；

圖2為可選的一種用于養(yǎng)蜂場的花粉濃度智能監(jiān)測系統(tǒng)工作流程示意圖；

圖3為可選的一種用于養(yǎng)蜂場的花粉濃度智能監(jiān)測系統(tǒng)的ZigBee節(jié)點模塊結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本實用新型進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本實用新型，但不以任何形式限制本實用新型。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本實用新型的保護范圍。

傳感器可幫助用戶監(jiān)測并分析蜜蜂采蜜的要素：花粉濃度、位置、溫度、濕度。把傳感器與因特網(wǎng)相連，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程管理，蜂農(nóng)可以根據(jù)花粉濃度及溫濕度信息來判斷何時何地適宜蜂群采蜜。本實用新型將ZigBee和GPRS技術引入到花粉濃度監(jiān)測上，可以實現(xiàn)花粉濃度、位置、溫度、濕度實時數(shù)據(jù)的采集，同時可以設置這四個參數(shù)的警戒值，當采集到的數(shù)據(jù)超過警戒值時，系統(tǒng)還具有短信通知管理員的功能，方便了管理者的監(jiān)控與管理。

本實用新型公開了一種用于養(yǎng)蜂場的花粉濃度智能監(jiān)測系統(tǒng)，其結構如圖1所示，包括粉塵傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、ZigBee節(jié)點模塊、數(shù)據(jù)上傳模塊、服務器、用戶管理客戶端；

所述粉塵傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器分別與所述ZigBee節(jié)點模塊連接；所述ZigBee節(jié)點模塊通過ZigBee網(wǎng)絡連接所述數(shù)據(jù)上傳模塊；所述數(shù)據(jù)上傳模塊與所述服務器無線連接；所述用戶管理客戶端與所述服務器有線或無線連接；

其中，養(yǎng)蜂場內每一植株對應配置有一組粉塵傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器和ZigBee節(jié)點模塊。

作為一種實施例，該系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)采集樁；所述數(shù)據(jù)采集樁與所述養(yǎng)蜂場內的植株一一對應捆綁設置，每個所述數(shù)據(jù)采集樁上設置所述粉塵傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器和ZigBee節(jié)點模塊。由于植株培育過程中也需要固定支架等裝置，因此可以直接將原有的固定樁或固定支架作為本實施例所述數(shù)據(jù)采集樁，將上述傳感器安裝于其上。

作為另一種可選實施例，該系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)采集網(wǎng)；所述數(shù)據(jù)采集網(wǎng)懸掛于所述養(yǎng)蜂場的植株上方，且每一植株在所述數(shù)據(jù)采集網(wǎng)上都設置有檢測繩結，所述檢測繩上安裝所述粉塵傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器和ZigBee節(jié)點模塊。采集網(wǎng)的設計便于傳感器的分布安裝，且每組傳感器能夠從植株頂部直接對應檢測，大多數(shù)植株開花也多集中在向陽端或頂部區(qū)域，因此使用采集網(wǎng)將對應的傳感器懸設于植株頂端能更加有效地獲取準確數(shù)據(jù)。

所述數(shù)據(jù)上傳模塊包括ZigBee接收子模塊和GPRS通信模塊；所述ZigBee接收子模塊連接所述ZigBee節(jié)點模塊，所述ZigBee接收子模塊連接所述GPRS通信模塊；所述GPRS通信模塊連接所述服務器。ZigBee節(jié)點模塊分布密集，因此使用ZigBee網(wǎng)絡就能實現(xiàn)短距離的無線信號傳輸，并且匯集該上傳模塊覆蓋范圍內的傳感數(shù)據(jù)后上傳至服務器。而服務器一般遠離養(yǎng)蜂場，需要具有長距離傳輸功能的信號傳輸模塊，因此選用GPRS通信模塊進行數(shù)據(jù)傳輸。

所述ZigBee節(jié)點模塊如圖3所示，包括微控制器、存儲器、數(shù)字收發(fā)器、模數(shù)轉換器、數(shù)模轉換器、模擬接收器、模擬發(fā)射器、頻率發(fā)生器、ZigBee信號轉換器；

所述微控制器連接所述數(shù)字收發(fā)器的輸入輸出端以及所述粉塵傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、存儲器；

所述數(shù)字收發(fā)器的輸入端通過所述模數(shù)轉換器連接所述模擬接收器，所述數(shù)字收發(fā)器的輸出端通過所述數(shù)模轉換器連接所述模擬發(fā)射器；

所述模擬接收器、模擬發(fā)射器都通過所述ZigBee信號轉換器與所述數(shù)據(jù)上傳模塊連接；

所述頻率發(fā)生器連接所述模擬接收器、模擬發(fā)射器、數(shù)字收發(fā)器。

傳感器將傳感數(shù)據(jù)發(fā)送給所述微控制器，所述微控制器將傳感數(shù)據(jù)存儲入所述存儲器中，并在內置定時時鐘到達后將存儲器中的傳感數(shù)據(jù)上傳。在進行數(shù)據(jù)上傳時，將所述傳感數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)字收發(fā)器，所述數(shù)字收發(fā)器將數(shù)字的傳感數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)模轉換器轉換為模擬信號，再發(fā)送至所述模擬發(fā)射器。所述模擬發(fā)射器進行數(shù)據(jù)調制處理后再經(jīng)過放大器的放大處理，傳輸給ZigBee信號轉換器將待發(fā)送的傳感數(shù)據(jù)轉換為ZigBee信號頻率進行發(fā)送。服務器也可以通過下發(fā)采集指令或控制的方式改變所述微控制器的數(shù)據(jù)上傳頻率等設置參數(shù)。接收到的信號經(jīng)過ZigBee信號轉換器進行數(shù)據(jù)轉換，在被放大器放大后進入模擬接收器，模擬接收器將接收的信號做解調后發(fā)送給模數(shù)轉換器做模數(shù)轉換。轉換后的數(shù)字信號通過所述數(shù)字收發(fā)器傳輸至所述微控制器中。

所述ZigBee節(jié)點模塊還包括節(jié)點天線；所述節(jié)點天線為外置SMA天線或內置PCB天線。

作為一種實施例，系統(tǒng)還包括短信息發(fā)送器；所述短信息發(fā)送器與所述服務器連接。

作為一種實施例，系統(tǒng)還包括報警器；所述報警器與所述服務器連接。所述報警器包括顯示屏和/或語音提示器。顯示屏上直觀顯示超出閾值的數(shù)據(jù)信息和地理位置，每個ZigBee節(jié)點模塊的序列號都對應配置有其監(jiān)測位置，因此只要傳感數(shù)據(jù)中附加有ZigBee節(jié)點模塊的序列號，服務器能對應獲取警報位置。

作為一種可選實施例，以下對實際應用過程做詳細說明：

一種用于養(yǎng)蜂場的花粉濃度智能監(jiān)測系統(tǒng)基于ZigBee和GPRS構架進行結構設計。包括與每個采集點一一對應的ZigBee節(jié)點模塊、以及設置在采集點并且與所述ZigBee節(jié)點接口連接的傳感器。系統(tǒng)還包括有ZigBee+GPRS網(wǎng)關(數(shù)據(jù)上傳模塊)，所述ZigBee節(jié)點模塊無線數(shù)傳傳感器采集的信息至ZigBee+GPRS網(wǎng)關，ZigBee+GPRS網(wǎng)關通過GPRS通訊鏈路將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)服務中心；

所述ZigBee+GPRS網(wǎng)關包括ZigBee接收子模塊和GPRS通信模塊，所述ZigBee接收子模塊通過有線通路連接GPRS通信模塊，所述ZigBee節(jié)點模塊無線數(shù)傳傳感器采集的信息至ZigBee接收子模塊上，ZigBee接收子模塊通過有線通路直接將信息傳給GPRS通信模塊。在本實施例中，ZigBee模塊傳輸距離是200米，無線頻率2.4G，無線信道16個，串口速率1200-115200，本實施例中設置成9600，平均功耗為0.4W；GPRS模塊工作頻段850/900/1800/1900MHz，傳輸速率為下行最大：85.6Kbps，上行最大：42.8Kbps。工作電流最大300mA。

系統(tǒng)還包括用戶管理客戶端，用戶管理客戶端通過總線網(wǎng)絡訪問數(shù)據(jù)服務中心，查詢、監(jiān)控、比較數(shù)據(jù)服務中心內傳感器發(fā)回的實時數(shù)據(jù)與預設警戒值的關系；

所述用戶管理客戶端通過GPRS無線通訊網(wǎng)絡綁定連接用戶手機，一旦用戶管理客戶端監(jiān)控到實時數(shù)據(jù)超過警戒值，將通過GPRS無線通訊網(wǎng)絡以短信形式通知相應的用戶手機。

參照圖2所示，該花粉濃度智能監(jiān)測系統(tǒng)的信息傳輸處理流程步驟包括：

步驟1.初始化程序，配置ZigBee+GPRS網(wǎng)關與服務器之間的連接，并測試ZigBee網(wǎng)絡和GPRS網(wǎng)絡是否連接成功；在本實施例中，組網(wǎng)方式采用服務器通過ADSL撥號上網(wǎng)，但是每次連上Internet后數(shù)據(jù)中心獲得的公網(wǎng)IP地址都不一樣，所以在網(wǎng)關中無法直接設置目標IP來連接數(shù)據(jù)中心，這時本實施例使用動態(tài)域名解析系統(tǒng)(DDNS)解決這個問題，DDNS的原理是在數(shù)據(jù)中心上運行一個DDNS的客戶端軟件，它會定期的把該PC的公網(wǎng)IP號發(fā)送給DDNS服務器，在DDNS服務器上有一張經(jīng)常被刷新的表單，該表單把數(shù)據(jù)中心的域名和它當前的動態(tài)IP對應上；

步驟2.軟件復位；

步驟3.檢測數(shù)據(jù)上傳模塊是否收到控制指令，若收到，則發(fā)送指令給指定的ZigBee節(jié)點模塊及相應傳感器，進行數(shù)據(jù)采集；若沒有收到，轉到步驟4；

步驟4.判斷ZigBee接收子模塊是否接收數(shù)據(jù)，若接收，轉到步驟5；若不接收，回到步驟3；

步驟5.校驗數(shù)據(jù)后通過有線連接發(fā)送到GPRS通信模塊；

步驟6.初始化GPRS通信模塊；

步驟7.GPRS通信模塊進行參數(shù)設置；

步驟8.獲取目標IP；

步驟9.向服務器發(fā)送IP數(shù)據(jù)包；

步驟10.等待服務器的確認；

步驟11.服務器通過短信息發(fā)送器將信息發(fā)送到指定手機。

進一步的，所述傳感器發(fā)回的實時數(shù)據(jù)包括花粉濃度、位置、溫度、濕度信息數(shù)據(jù)。

進一步的，所述ZigBee節(jié)點模塊和數(shù)據(jù)上傳模塊上設有天線，所述天線包括外置SMA天線和/或內置PCB天線。

進一步的，所述數(shù)據(jù)服務中心通過ADSL撥號上網(wǎng)獲取動態(tài)IP，并通過動態(tài)域名解析系統(tǒng)DDNS將獲取動態(tài)IP與數(shù)據(jù)服務中心的域名對應上。

本實施例通過采樣點每一個ZigBee節(jié)點模塊上位置、溫度、濕度和粉塵傳感器來實時采集數(shù)據(jù)，采集到的數(shù)據(jù)通過ZigBee+GPRS網(wǎng)關存入服務器中。因此，通過用戶管理客戶端系統(tǒng)的查詢功能，能查詢實時數(shù)據(jù)以及某一特定時間段的數(shù)據(jù)。此外，當系統(tǒng)監(jiān)控到實時數(shù)據(jù)超過警戒值時，會通過GPRS模塊以短信形式通知相應的管理人員。這樣，一是可以實時、準確的監(jiān)控花粉濃度；二是可以實現(xiàn)無人監(jiān)控，當因天氣原因造成無蜜可采時，蜂農(nóng)可以提前得知，不用奔波勞累。

以上對本實用新型的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本實用新型并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本實用新型的實質內容。