本發(fā)明涉及果園監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種基于無人機(jī)的果園監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在果樹生長過程中，微氣象信息對對果樹生長發(fā)育、生產(chǎn)管理決策以及病蟲害發(fā)生發(fā)展與預(yù)防等具有重要的影響。相關(guān)技術(shù)中，果園通過人工進(jìn)行監(jiān)測，其效率低下，不方便面積較大的果園進(jìn)行管理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供一種基于無人機(jī)的果園監(jiān)測系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

提供了一種基于無人機(jī)的果園監(jiān)測系統(tǒng)，包括果園環(huán)境監(jiān)測模塊、計(jì)算機(jī)監(jiān)測中心和智能終端，所述的果園環(huán)境監(jiān)測模塊、智能終端分別與計(jì)算機(jī)監(jiān)測中心通信連接；所述的果園環(huán)境監(jiān)測模塊用于通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至計(jì)算機(jī)監(jiān)測中心；所述的計(jì)算機(jī)監(jiān)測中心用于存儲(chǔ)果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和其他果園信息數(shù)據(jù)，并用于對果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

本發(fā)明的有益效果為：利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使得用戶能夠?qū)崟r(shí)獲取果園的相關(guān)信息，效率高，便于對面積較大的果園進(jìn)行管理。

附圖說明

利用附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。

圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明計(jì)算機(jī)監(jiān)測中心的連接框圖。

附圖標(biāo)記：

果園環(huán)境監(jiān)測模塊1、計(jì)算機(jī)監(jiān)測中心2、智能終端3、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊10、數(shù)據(jù)處理模塊20、通信模塊30。

具體實(shí)施方式

結(jié)合以下實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

參見圖1、圖2，本實(shí)施例提供的一種基于無人機(jī)的果園監(jiān)測系統(tǒng)，包括果園環(huán)境監(jiān)測模塊1、計(jì)算機(jī)監(jiān)測中心2和智能終端3，所述的果園環(huán)境監(jiān)測模塊1、智能終端3分別與計(jì)算機(jī)監(jiān)測中心2通信連接；所述的果園環(huán)境監(jiān)測模塊1用于通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至計(jì)算機(jī)監(jiān)測中心2；所述的計(jì)算機(jī)監(jiān)測中心2用于存儲(chǔ)果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和其他果園信息數(shù)據(jù)，并用于對果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

優(yōu)選地，所述的計(jì)算機(jī)監(jiān)測中心2包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊10、數(shù)據(jù)處理模塊20、通信模塊30；所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊10用于存儲(chǔ)果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和其他果園信息數(shù)據(jù)；所述的數(shù)據(jù)處理模塊20用于將果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)與正常設(shè)定值進(jìn)行比較，輸出異常的果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)；所述通信模塊30用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)測中心2與智能終端3、果園環(huán)境監(jiān)測模塊1之間的數(shù)據(jù)通信。

優(yōu)選地，所述果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)包括果園的空氣溫濕度、土壤溫度、土壤濕度、風(fēng)速、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度。

優(yōu)選地，所述果園環(huán)境監(jiān)測模塊1包括一個(gè)移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)和多個(gè)環(huán)境監(jiān)測固定節(jié)點(diǎn)，移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)設(shè)置于無人機(jī)上，環(huán)境監(jiān)測固定節(jié)點(diǎn)固定部署于設(shè)定的果園環(huán)境監(jiān)測區(qū)域中，移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)隨著無人機(jī)的運(yùn)動(dòng)，在每一輪的數(shù)據(jù)收集時(shí)，從起始位置出發(fā)，陸續(xù)收集環(huán)境監(jiān)測固定節(jié)點(diǎn)的果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)后返回起始位置，準(zhǔn)備下一輪數(shù)據(jù)收集。

本發(fā)明上述實(shí)施例設(shè)置的一種基于無人機(jī)的果園監(jiān)測系統(tǒng)利用無人機(jī)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使得用戶能夠?qū)崟r(shí)獲取果園的相關(guān)信息，效率高，便于對面積較大的果園進(jìn)行管理。

優(yōu)選地，移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)按照下列數(shù)據(jù)收集策略陸續(xù)收集環(huán)境監(jiān)測固定節(jié)點(diǎn)的果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)：

(1)從環(huán)境監(jiān)測固定節(jié)點(diǎn)中選擇優(yōu)選參考節(jié)點(diǎn)，若環(huán)境監(jiān)測固定節(jié)點(diǎn)滿足下列條件，則視為優(yōu)選參考節(jié)點(diǎn)：

式中，ei表示第i個(gè)環(huán)境監(jiān)測固定節(jié)點(diǎn)，表示ei的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)目，d(ei,e0)表示ei到移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)e0的初始位置的距離，ds為設(shè)定的距離閾值，eij表示ei的第j個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)，表示eij的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)目，d(eij,e0)表示eij到移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)e0的初始位置的距離；

(2)確定其他環(huán)境監(jiān)測固定節(jié)點(diǎn)與通信范圍內(nèi)的所有優(yōu)選參考節(jié)點(diǎn)之間的距離，其他環(huán)境監(jiān)測固定節(jié)點(diǎn)選擇距離最小值對應(yīng)的優(yōu)選參考節(jié)點(diǎn)，向該優(yōu)選參考節(jié)點(diǎn)發(fā)送響應(yīng)消息，該優(yōu)選參考節(jié)點(diǎn)將發(fā)送響應(yīng)消息的環(huán)境監(jiān)測固定節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為發(fā)散節(jié)點(diǎn)，并記錄與發(fā)散節(jié)點(diǎn)之間的距離；

(3)按照與優(yōu)選參考節(jié)點(diǎn)之間的距離由近到遠(yuǎn)的順序，移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)直線運(yùn)動(dòng)到各個(gè)優(yōu)選參考節(jié)點(diǎn)所在的位置，停留設(shè)定的時(shí)間收集果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，此時(shí)優(yōu)選參考節(jié)點(diǎn)及對應(yīng)的發(fā)散節(jié)點(diǎn)將自身的果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送至移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)。

本優(yōu)選實(shí)施例規(guī)劃了移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑，移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)只需直線運(yùn)動(dòng)到各個(gè)優(yōu)選參考節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行相關(guān)果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)收集，避免移動(dòng)到每個(gè)環(huán)境監(jiān)測固定節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，進(jìn)一步縮短了運(yùn)動(dòng)路徑的長度，從而能夠節(jié)省移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)收集的能耗，整體上提高了果園監(jiān)測系統(tǒng)在果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)收發(fā)方面的效率，實(shí)用便捷。

優(yōu)選地，發(fā)散節(jié)點(diǎn)將自身的果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送至移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)時(shí)，具體執(zhí)行：

(1)進(jìn)行果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)收集時(shí)，移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)在通信范圍內(nèi)向優(yōu)選參考節(jié)點(diǎn)及對應(yīng)的發(fā)散節(jié)點(diǎn)發(fā)送果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)收集指令；

(2)發(fā)散節(jié)點(diǎn)收到果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)收集指令后，向下一跳的發(fā)散節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號，并采用單跳方式向移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，只收到信號的發(fā)散節(jié)點(diǎn)按照下列公式確定自身通信范圍內(nèi)的其余發(fā)散節(jié)點(diǎn)的優(yōu)選值，并選擇優(yōu)選值最大的發(fā)散節(jié)點(diǎn)作為中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)：

式中，eμν表示第μ個(gè)只收到信號的發(fā)散節(jié)點(diǎn)的通信范圍內(nèi)的第ν個(gè)發(fā)散節(jié)點(diǎn)，y(eμν)表示eμv的優(yōu)選值，d(eμv,ey)表示eμν到優(yōu)選參考節(jié)點(diǎn)ey的距離，ds為設(shè)定的距離閾值，為eμv的剩余能量值，us為設(shè)定的能量值閾值，為eμv與第μ個(gè)只收到信號的發(fā)散節(jié)點(diǎn)之間的丟包率，gs為設(shè)定的丟包率閾值；

(3)若選擇出的第一個(gè)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)位于移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)的通信范圍內(nèi)，則只收到信號的發(fā)散節(jié)點(diǎn)通過所述的第一個(gè)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)將果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)；若選擇出的中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)不在移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)的通信范圍內(nèi)，所述的第一個(gè)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)按照(2)選擇下一個(gè)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，從而所述的只收到信號的發(fā)散節(jié)點(diǎn)通過多個(gè)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)將果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)。

本優(yōu)選實(shí)施例采用單跳和多跳相結(jié)合的方式進(jìn)行果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的發(fā)送，其中位于移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)通信范圍內(nèi)的發(fā)散節(jié)點(diǎn)采用單跳方式將果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)，其余發(fā)散節(jié)點(diǎn)根據(jù)選出的中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)采用多跳的方式將果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)，能夠進(jìn)一步保障果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)收集的可靠性；

另外，每次選擇的中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)根據(jù)果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)收集時(shí)間的不同而變化，能夠避免重復(fù)選擇同一個(gè)發(fā)散節(jié)點(diǎn)作為中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，相對平衡了各個(gè)發(fā)散節(jié)點(diǎn)的能量，進(jìn)一步節(jié)省果園監(jiān)測系統(tǒng)在果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)收發(fā)方面的能耗。

優(yōu)選地，移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)在優(yōu)選參考節(jié)點(diǎn)所在的位置的停留時(shí)間按照下列公式設(shè)定：

式中，ex表示第x個(gè)優(yōu)選參考節(jié)點(diǎn)，表示移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)在ex所在的位置的停留時(shí)間，表示ex具有的發(fā)散節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，表示ex具有的發(fā)散節(jié)點(diǎn)中不處于移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)的通信范圍內(nèi)的發(fā)散節(jié)點(diǎn)數(shù)目，eξ表示ex具有的發(fā)散節(jié)點(diǎn)中處于移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)的通信范圍內(nèi)的第ξ個(gè)發(fā)散節(jié)點(diǎn)，el表示ex具有的發(fā)散節(jié)點(diǎn)中不處于移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)的通信范圍內(nèi)的第l個(gè)發(fā)散節(jié)點(diǎn)，表示el發(fā)送果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)至移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)所需的中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，d(eξ,ex)表示eξ到ex之間的距離，d(el,ex)表示el到ex之間的距離，dφ為設(shè)定的距離閾值，t1、t2為設(shè)定的單位時(shí)間值，int{·}為取整函數(shù)。

本優(yōu)選實(shí)施例對不同的優(yōu)選參考節(jié)點(diǎn)設(shè)定了不同的移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)停留時(shí)間，設(shè)定的停留時(shí)間計(jì)算公式中考慮了發(fā)散節(jié)點(diǎn)的具體情況，能夠在保障果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)收集的可靠性前提下減少果園環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)收集的時(shí)間消耗和能量消耗，提高了移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集的靈活性，保障果園監(jiān)測系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。